(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至る本体部と、前記本体部に連なりかつ前記ビードコアの回りをタイヤ軸方向内側から外側に折返す折返し部とを含むカーカスプライからなるカーカスを有する重荷重用空気入りタイヤであって、
タイヤ子午線断面において、前記ビード部には、少なくとも一部が前記折返し部のタイヤ半径方向内側からタイヤ半径方向外側に向かって略U字状にのびるスチールコードの層からなる第1補強層と、少なくとも一部が前記第1補強層のタイヤ軸方向外側でタイヤ半径方向にのびる有機繊維コードがトッピングゴムに被覆された層からなる第2補強層とが設けられ、
前記第2補強層の前記トッピングゴムは、3〜8MPaの複素弾性率を有する重荷重用空気入りタイヤ。
前記第2補強層は、前記第1補強層に接する内側第2プライと、前記内側第2プライのタイヤ軸方向外側で前記内側第2プライに接する外側第2プライとを含む請求項1記載の重荷重用空気入りタイヤ。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図1には、本実施形態の重荷重用空気入りタイヤ(以下、単に「タイヤ」ということがある。)1の正規状態における回転軸を含むタイヤ子午線断面図が示されている。
【0016】
「正規状態」とは、タイヤが正規リムRにリム組みされ、かつ、正規内圧が充填された無負荷の状態である。以下、特に言及しない場合、タイヤの各部の寸法等は、この正規状態で測定された値である。
【0017】
「正規リム」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めているリムであり、例えばJATMAであれば "標準リム" 、TRAであれば "Design Rim" 、ETRTOであれば"Measuring Rim" である。
【0018】
「正規内圧」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば "最高空気圧" 、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" である。
【0019】
図1に示されるように、本実施形態のタイヤ1は、トレッド部2からサイドウォール部3を経てビード部4のビードコア5に至るトロイド状のカーカス6を有している。カーカス6は、少なくとも1枚、本実施形態では1枚のカーカスプライ6Aから形成されている。
【0020】
カーカスプライ6Aは、本体部6aと折返し部6bとを含んでいる。本体部6aは、トレッド部2からサイドウォール部3を経てビード部4のビードコア5に至っている。折返し部6bは、本体部6aに連なり、ビードコア5の回りをタイヤ軸方向内側から外側に折返されており、タイヤ半径方向外側に端部9を有している。カーカスプライ6Aの本体部6aのビードベースラインBLを基準とした高さH1は、タイヤ赤道C付近で、最大となっている。本明細書において、ビードベースラインBLは、タイヤが基づく規格で定まるリム径位置を通るタイヤ軸方向線である。
【0021】
図2には、ビード部4の側面図が示されている。
図2に示されるように、カーカスプライ6Aは、好ましくは、スチール製のカーカスコードc1がタイヤ半径方向に対して0〜20度の角度θ1で配列されて構成されている。このようなカーカスプライ6Aを有するタイヤ1は、転がり抵抗が小さく、車両の低燃費に貢献し得る。
【0022】
図1に示されるように、カーカス6の半径方向外側かつトレッド部2の内部には、ベルト層7が配されるのが望ましい。ベルト層7は、例えば、スチール製のベルトコードを用いた複数のベルトプライから形成される。本実施形態のベルト層7は、例えば、第1〜第4のベルトプライ7A〜7Dで形成された4枚構造である。
【0023】
本実施形態のビード部4には、ビードコア5からタイヤ半径方向外側に向かって先細状にのびるビードエーペックスゴム8と、ビード部4を補強するためのスチールコードの層からなる第1補強層10と、ビード部4を補強するための有機繊維コードの層からなる第2補強層11と、正規リムRのリムシート面R1に接するチェーファゴム12とが設けられている。
【0024】
図3には、ビード部4の拡大図が示されている。
図3に示されるように、ビードコア5は、例えば、スチール製のビードワイヤを多列多段に巻回した多角形状の断面形状を有している。本実施形態のビードコア5は、例えば、略六角形状の断面形状を有している。ビードコア5は、タイヤ半径方向外側に位置し、タイヤ軸方向にのびる外側面5aと、タイヤ半径方向内側に位置し、タイヤ軸方向にのびる内側面5bとを含んでいる。
【0025】
正規状態と、この正規状態に正規荷重を負荷してキャンバー角0度で接地させた規格荷重負荷状態とにおいて、ビードコア5の内側面5bと正規リムRのリムシート面R1とのなす角度θ2(図示省略)は、0度±3度であるのが望ましい。このようなビードコア5を有するタイヤ1は、走行中のビードコア5のローテーションが抑制され、ビード部4でのカーカスプライ6Aの引張り力が小さくなり、その結果、ビード耐久性が向上し得る。
【0026】
ここで、前記「正規荷重」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、JATMAであれば"最大負荷能力"、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "LOAD CAPACITY" とする。
【0027】
上述のビードコア5は、正規リムRが15度テーパリムである場合、例えば、ビード部4を成形する際の内側面5bを、タイヤ軸方向外側に向かって内径が大となる向きの傾斜で、かつタイヤ軸方向に対して例えば15〜20度の角度とすることで形成される。なお、15度テーパリムとは、リムシート面R1がタイヤ軸方向内側から外側に向かってタイヤ半径方向外側に略15度の角度で傾斜するリムである。
【0028】
ビードコア5は、例えば、ビードワイヤで構成されたコア本体5Aと、コア本体5Aの周囲を被覆するラッピング層5Bとを含んでいるのが望ましい。ラッピング層5Bは、例えば、ナイロン等の有機繊維のキャンパス布で構成され、ビードワイヤを固定している。
【0029】
本実施形態のビードエーペックスゴム8は、例えば、内エーペックス8Aと、内エーペックス8Aのタイヤ半径方向外側に配された外エーペックス8Bとを含んでいる。
【0030】
内エーペックス8Aは、例えば、本体部6aと折返し部6bとの間をビードコア5からタイヤ半径方向外側にのびる略三角形状の断面形状を有している。内エーペックス8Aのタイヤ半径方向の外端13は、例えば、本体部6aのタイヤ軸方向外側面上に位置している。内エーペックス8Aの外端13は、例えば、折返し部6bの端部9よりもタイヤ半径方向外側に位置しているのが望ましい。
【0031】
内エーペックス8Aの複素弾性率E*2は、例えば、40〜65MPaに設定されるのが望ましい。このような内エーペックス8Aは、ビード部4のタイヤ軸方向の変形を抑制し、優れた操縦安定性を発揮することができる。本明細書において、特に指定の無い場合、ゴムの複素弾性率E*は、JIS−K6394の規定に準じ、下記の条件で(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを用いて測定された値である。
初期歪:10%
振幅:±2%
周波数:10Hz
変形モード:引張
測定温度:70°C
【0032】
外エーペックス8Bは、例えば、境界面14を介して、内エーペックス8Aに連なっている。境界面14は、例えば、内エーペックス8Aの外端13から折返し部6bに向かって半径方向内方にのびている。境界面14は、例えば、タイヤ子午線断面において、タイヤ内腔面側に凸の円弧状に構成されているのが望ましい。
【0033】
外エーペックス8Bの複素弾性率E*3は、例えば、内エーペックス8Aの複素弾性率E*2よりも小さい3〜5MPaに設定されるのが望ましい。
【0034】
このようなビードエーペックスゴム8は、ビード部4の変形に際して十分な曲げ剛性を確保しつつ、低弾性の外エーペックス8Bにおいて、カーカスプライ6Aの折返し部6bに作用する剪断応力を緩和でき、セパレーション等の損傷を効果的に防止し得る。
【0035】
第1補強層10は、少なくとも1枚、本実施形態では1枚のスチールコードプライ10Aの層から形成されている。このような第1補強層10は、スチールコードプライ10Aが、ビード部4の曲げ剛性を高め、ひいてはビードコア5を支点としたビード部4のタイヤ軸方向外側への大きな曲げ変形を効果的に抑制することができる。
【0036】
スチールコードプライ10Aは、タイヤ子午線断面において、少なくとも一部が折返し部6bのタイヤ半径方向内側からタイヤ半径方向外側に向かって略U字状にのびている。本実施形態のスチールコードプライ10Aは、例えば、少なくとも一部が本体部6a及び折返し部6bと接している。このようなスチールコードプライ10Aは、ビード部4のタイヤ軸方向外側の剛性を過度に高めず、乗り心地を高めるのに効果的である。但し、スチールコードプライ10Aの配置は、このような態様に限定されるものではない。
【0037】
スチールコードプライ10Aのタイヤ軸方向の外端15は、例えば、折返し部6bの端部9よりも、距離L1だけタイヤ半径方向内側に位置している。これにより、スチールコードプライ10Aの外端15付近に歪みが集中することが抑制される。従って、この外端15を起点としたセパレーション等の損傷が抑制され得る。
【0038】
距離L1は、好ましくは8〜18mmであり、より好ましくは10〜16mmである。距離L1が8mmよりも小さいと、スチールコードプライ10Aの外端15での剛性差が大きくなり、その外端15を起点としたセパレーション等の損傷が起こるおそれがある。距離L1が18mmよりも大きいと、ビード部4の曲げ剛性が小さくなるおそれがある。
【0039】
スチールコードプライ10Aのタイヤ軸方向の内端16は、例えば、内エーペックス8Aの外端13よりもタイヤ半径方向内側に位置している。さらに望ましい態様として、スチールコードプライ10Aの内端16は、スチールコードプライ10Aの外端15よりもタイヤ半径方向内側に位置している。このようなスチールコードプライ10Aは、その形状に沿って測定される長さを、比較的小さくすることができ、軽量化と補強効果との両立が可能となる。
【0040】
図2に示されるように、スチールコードプライ10Aは、例えば、平行に配列されたスチールコードc2がトッピングゴムで被覆されて構成されている。スチールコードプライ10Aは、好ましくは、複数のスチールコードc2がカーカスコードc1に対して30〜70度の角度θ3で傾斜配列されている。スチールコードc2の配列本数は、好ましくは、プライ幅50mm当たり20〜40本である。
【0041】
スチールコードプライ10Aのトッピングゴムは、例えば、4〜10MPaの複素弾性率E*4を有しているのが望ましい。このようなスチールコードプライ10Aは、高い剛性を有し、ビード部4の耐久性を高めるのに役立つ。
【0042】
図3に示されるように、第2補強層11は、少なくとも一部が第1補強層10のタイヤ軸方向外側でタイヤ半径方向にのびる層からなる。本実施形態の第2補強層11は、例えば、少なくとも一部がビードコア5のタイヤ半径方向内側に配されている。これにより、本実施形態の第2補強層11は、例えば、略L字状の断面を有している。
【0043】
図4は、第2補強層11の一部を概念的に示す拡大斜視図である。
図4に示されるように、第2補強層11は、有機繊維コードc3、c4がトッピングゴム22に被覆された層からなる。本実施形態の第2補強層11は、例えば、平行に配列された有機繊維コードがトッピングゴム22に被覆された内側第2プライ11A及び外側第2プライ11Bを含んでいる。内側第2プライ11Aは、例えば、少なくとも一部が第1補強層10(
図3に示す)に接している。外側第2プライ11Bは、例えば、内側第2プライ11Aのタイヤ軸方向外側で内側第2プライ11Aに接している。
【0044】
第2補強層11のトッピングゴム22は、3〜8MPaの複素弾性率E*1を有する。前記複素弾性率E*1は、より望ましくは5〜7MPaである。これにより、第2補強層11によるビード部4の拘束力が最適化され、ひいては、ビード部4の耐久性がさらに向上する。前記複素弾性率E*1が3MPaよりも小さい場合、第2補強層11の剛性を十分に確保できないおそれがある。前記複素弾性率E*1が8MPaよりも大きい場合、外エーペックス8Bとの剛性差が大きくなるため、第2補強層11が剥離し易くなり、ひいてはビード部4の耐久性を損ねるおそれがある。
【0045】
また、このようなトッピングゴム22は、有機繊維コードc3、c4との剛性差が小さく、これらとの密着性に優れる。従って、ビード部4が繰り返し変形した場合でも、有機繊維コードc3、c4がトッピングゴム22から剥離し難い。このため、ビード部4の耐久性が長期に亘って維持される。
【0046】
第2補強層11のトッピングゴム22の複素弾性率E*1は、例えば、外エーペックス8B(
図3に示す)の複素弾性率E*3よりも大きいのが望ましい。具体的には、第2補強層11の前記複素弾性率E*1は、外エーペックス8Bの複素弾性率E*3の1.3〜2.0倍であるのが望ましい。このような第2補強層11は、乗り心地を維持しつつ、ビード部4の耐久性を高めることができる。
【0047】
内側第2プライ11Aは、例えば、0.2〜1.0mmのトッピングゲージt1を有するのが望ましい。同様に、外側第2プライ11Bは、例えば、0.2〜1.0mmのトッピングゲージt2を有するのが望ましい。このような第2補強層11は、ビード部4の耐久性を高めつつ、ビードコア5のタイヤ半径方向内側におけるチェーファゴム12(
図3に示す)の厚さを十分に確保することができる。これは、熱によるチェーファゴム12の損傷を抑制するのに役立つ。なお、本明細書において、トッピングゲージとは、加硫成形前における各トッピングゴムの厚さを意味する。
【0048】
図3に示されるように、内側第2プライ11A及び外側第2プライ11Bは、互いに重なり、スチールコードプライ10Aの外端15をタイヤ軸方向外側から覆っている。2枚の有機繊維コードプライで構成された第2補強層11は、スチールコードプライ10Aよりも優れた柔軟性及びゴム部材との密着性を有している。従って、スチールコードプライ10Aの外端15での応力は緩和され、そこでのセパレーションが長期にわたって抑制され得る。
【0049】
本実施形態の内側第2プライ11Aのタイヤ半径方向の外端17は、折返し部6bの端部9よりも、距離L2だけタイヤ半径方向外側に位置している。これにより、内側第2プライ11Aは、折返し部6bの端部9を覆っている。従って、折返し部6bの端部9を起点としたセパレーションが効果的に抑制され得る。
【0050】
距離L2は、好ましくは8〜18mmであり、より好ましくは10〜16mmである。距離L2が8mmよりも小さいと、カーカスプライ6Aの端部9での剛性差が大きくなり、端部9を起点としたセパレーション等の損傷が起こるおそれがある。距離L2が18mmよりも大きいと、内側第2プライ11Aが動き易くなり、内側第2プライ11Aの外端17を起点としたセパレーション等の損傷が起こるおそれがある。
【0051】
内側第2プライ11Aの外端17と折返し部6bの端部9との距離L2は、折返し部6bの端部9とスチールコードプライ10Aの外端15との距離L1に略等しいことが望ましい。これにより、ビード部4は、応力が一様に分散され、ビード耐久性がさらに向上する。
【0052】
内側第2プライ11Aのタイヤ半径方向の内端18は、スチールコードプライ10Aの外端15及び内端16よりもタイヤ半径方向内側に位置している。内側第2プライ11Aの内端18は、後述する外側第2プライ11Bの内端20よりもタイヤ軸方向内側に位置しているのが望ましい。これにより、内側第2プライ11Aの内端18付近に歪みが集中することが抑制される。従って、内側第2プライ11Aの内端18を起点としたセパレーション等の損傷が抑制され得る。
【0053】
外側第2プライ11Bのタイヤ半径方向の外端19は、例えば、内側第2プライ11Aの外端17よりも、距離L3だけタイヤ半径方向外側に位置している。これにより、外側第2プライ11Bは、カーカスプライ6Aの引張り力の影響を受け易い内側第2プライ11Aの外端17を覆っている。従って、内側第2プライ11Aの外端17を起点としたセパレーションが効果的に抑制される。
【0054】
距離L3は、好ましくは8〜18mmであり、より好ましくは10〜16mmである。距離L3が8mmよりも小さいと、内側第2プライ11Aの外端17での剛性差が大きくなり、内側第2プライ11Aの外端17を起点としたセパレーション等の損傷が起こるおそれがある。距離L3が18mmよりも大きいと、外側第2プライ11Bが動き易くなり、外側第2プライ11Bの外端19を起点としたセパレーション等の損傷が起こるおそれがある。
【0055】
外側第2プライ11Bの外端19と内側第2プライ11Aの外端17との距離L3は、内側第2プライ11Aの外端17と折返し部6bの端部9との距離L2に略等しいことが望ましい。このようなビード部4は、応力が一様に分散され、ビード耐久性がさらに向上する。
【0056】
ビードベースラインBLから外側第2プライ11Bの外端19までのタイヤ半径方向の高さH2は、好ましくは、ビードベースラインBLを基準としたカーカスプライ6Aの最大高さH1(
図1に示す)の25%〜40%、より好ましくは27%〜37%である。このような外側第2プライ11Bは、タイヤ重量の過度な増加を抑制しつつ、ビード部4の耐久性を高めることができる。
【0057】
本実施形態の外側第2プライ11Bのタイヤ半径方向の内端20は、ビードコア5のタイヤ半径方向内側の内側領域S1内に位置している。このような外側第2プライ11Bは、カーカスプライ6Aに引張り力が生じた場合でも、大きく動くことなく、カーカスプライ6Aの引張り力を効果的に抑制し得る。このため、タイヤ1は、カーカスプライ6Aの引張り力に伴う歪みが抑制され、歪みが原因の割れ等の損傷が抑制される。その結果、ビード部4のビード耐久性は、さらに向上し得る。
【0058】
外側第2プライ11Bの内端20と内側第2プライ11Aの内端18との距離L4(図示省略)は、外側第2プライ11Bの外端19と内側第2プライ11Aの外端17との距離L3に略等しいことが望ましい。すなわち、外側第2プライ11Bと内側第2プライ11Aとは、その形状に沿って測定される長さが略同一であるのが望ましい。これにより、外側第2プライ11Bと内側第2プライ11Aとは、同一のプライを用いることができる。このため、製造コストは、部品の共用化に伴い削減され得る。
【0059】
図2に示されるように、内側第2プライ11Aは、好ましくは、複数の有機繊維コードc3がカーカスコードc1に対して40〜80度の角度θ4で傾斜配列されている。内側第2プライ11Aの有機繊維コードc3は、より好ましくは、カーカスコードc1に対して、50〜70度の角度θ4で一方向に傾斜している。このような内側第2プライ11Aは、カーカスプライ6Aの引張り力を効果的に抑制し得る。
【0060】
外側第2プライ11Bは、好ましくは、複数の有機繊維コードc4がカーカスコードc1に対して40〜80度の角度θ5で傾斜配列されている。外側第2プライ11Bの有機繊維コードc4は、より好ましくは、カーカスコードc1に対して、50〜70度の角度θ5で内側第2プライ11Aとは逆方向に傾斜している。このような外側第2プライ11Bは、カーカスプライ6Aの引張り力を効果的に抑制し得る。
【0061】
内側第2プライ11Aの各コードc3の角度θ4と外側第2プライ11Bの各コードc4の角度θ5とは、略等しいのが望ましい。このような内側第2プライ11A及び外側第2プライ11Bは、互いに補完して、カーカスプライ6Aの引張り力をさらに抑制することができる。
【0062】
内側第2プライ11Aの有機繊維コードc3と外側第2プライ11Bの有機繊維コードとの間の角度θ6は、例えば、40〜80度であるのが望ましい。これにより、各第2プライ11A、11Bによって十分なタガ効果が発揮される。
【0063】
上述の内側第2プライ11A及び外側第2プライ11Bは、例えば、製造時に同一のプライの表裏を反転させて用いることができる。これにより、内側第2プライ11Aと外側第2プライ11Bとは、部品を共用化することができ、タイヤ1の製造コストを削減することができる。
【0064】
第2補強層11の有機繊維コードc3、c4として、例えば、ナイロンコード、ポリエステルコード、芳香族ポリアミドコード、又は、高張力ビニロンコード等が好適に用いられる。このような有機繊維コードプライc3、c4は、スチールコードプライよりも柔軟性が高く、かつ、ゴム部材との密着性にも優れている。
【0065】
有機繊維コードc3、c4は、例えば、1本撚りで構成されている。但し、このような態様に限定されるものではなく、有機繊維コードc3、c4は、例えば、2本撚り又は3本撚りで構成されても良い。有機繊維コードc3、c4の太さは、例えば、800〜1500dtexが望ましく、より望ましく940〜1400dtexであるのが望ましい。このような有機繊維コードc3、c4は、タイヤ重量の増加を防止しつつ、ビード部4の耐久性を高めることができる。
【0066】
上述の効果をさらに高めるために、内側第2プライ11A及び外側第2プライ11Bにおいて、有機繊維コードc3、c4の配列本数は、それぞれ、プライ幅50mm当たり30〜50本であるのが好ましい。
【0067】
図3に示されるように、チェーファゴム12は、第2補強層11のタイヤ軸方向外側に位置し、ビードコア5のタイヤ半径方向内側で正規リムRのリムシート面R1に接している。チェーファゴム12のタイヤ半径方向の外端21は、例えば、外側第2プライ11Bの外端19よりもタイヤ半径方向外側に位置している。
【0068】
チェーファゴム12のビードコア5のタイヤ軸方向外側位置での最小厚さt3は、好ましくは2.5〜6.0mmであり、より好ましくは3.5〜5.5mmである。最小厚さt3が2.5mmよりも小さいと、チェーファゴム12が硬化し、割れ等の損傷が起きるおそれがある。最小厚さt1が6.0mmよりも大きいと、チェーファゴム12が正規リムRのリムフランジ上に流れ、タイヤ表面に歪みが生じるおそれがある。
【0069】
チェーファゴム12は、例えば、第2補強層11のトッピングゴム22よりも大きい複素弾性率E*5を有するのが望ましい。具体的には、チェーファゴム12の複素弾性率E*5は、好ましくは、7〜14MPa、より好ましくは、9〜13MPaに設定される。複素弾性率E*5が7MPaよりも小さいと、チェーファゴム12が正規リムRのリムフランジ上に流れ、タイヤ表面に歪みが生じるおそれがある。複素弾性率E*5が14MPaよりも大きいと、チェーファゴム12が硬化し、割れ等の損傷が起きるおそれがある。
【0070】
以上、本発明の一実施形態の重荷重用空気入りタイヤが詳細に説明されたが、本発明は、上記の具体的な実施形態に限定されることなく、種々の態様に変更して実施され得る。
【実施例】
【0071】
図1の基本構造を有するサイズ295/80R22.5の重荷重用空気入りタイヤが、表1の仕様に基づき試作された。比較例として、第2補強層のトッピングゴムの複素弾性率E*1が本発明の範囲外である重荷重用空気入りタイヤが試作された。各テストタイヤのビード部に対し、耐久性がテストされた。各テストタイヤの共通仕様及びテスト方法は、以下の通りである。
装着リム:22.5×9.00
タイヤ内圧:850kPa
<カーカス>
カーカスコードの角度:0度(タイヤ半径方向に対して)
<第1補強層>
スチールコードの角度:60度(カーカスコードに対して)
トッピングゴムの複素弾性率E*4:7MPa
<第2補強層>
内側第2プライの有機繊維コードの角度:65度(カーカスコードに対して)
外側第2プライの有機繊維コードの角度:65度(カーカスコードに対して)
距離L2:13mm
距離L3:13mm
H2/H1=32.2%
【0072】
<ビード部耐久性1>
ドラム試験機上で上記テストタイヤを規格荷重の200%の条件下で時速20km/hで走行させ、ビード部に損傷が発生するまでの走行距離が測定された。結果は、比較例1を100とする指数であり、数値が大きい程、ビード部の耐久性が優れていることを示す。
【0073】
<ビード部耐久性2>
リムを140℃に加熱し、規格荷重の条件下で時速20km/hで走行させ、ビード部に損傷が発生するまでの走行距離が測定された。結果は、比較例1を100とする指数であり、数値が大きい程、ビード部の耐久性が優れていることを示す。
テスト結果が表1に示される。
【0074】
【表1】
【0075】
テストの結果、実施例のタイヤは、ビード部の耐久性が向上していることが確認できた。