(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とからなり、これら各部をビード部内に埋設したビードコア相互間にわり補強する１プライ以上のラジアル配列コードのゴム被覆になるカーカスと、該カーカスの外周でトレッド部を強化するベルトとを備える超高速高荷重用空気入りタイヤにおいて、
トレッド部のトレッドゴムは、天然ゴム（ＮＲ）とブタジエンゴム（ＢＲ）の比（ＮＲ：ＢＲ）が４０：６０〜１０：９０の範囲内のゴム成分を有し、
上記トレッドゴムは、２４℃での１００％伸びにおける引張応力（Ｍ１００  ）が２．９〜４．９ＭＰａの範囲内にあり、かつ２４℃における反ぱつ弾性が６２％以上である物性を有することを特徴とする超高速高荷重用空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超高速高荷重用空気入りタイヤ、より詳細にはリニアモータカーなどの磁気浮上式車両の使途に供するタイヤに関し、特に、これら車両の浮上走行中からの緊急着陸時にも十分に対応し得る高度に優れた耐久性を備える超高速高荷重用空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、近い将来の実用化を目指し、浮上式超高速車両として磁気の作用を利用して浮上し超高速走行する磁気浮上式車両の開発が進んでいる。この種の磁気浮上式車両は軌道側壁面側と車両との相互間に磁力を作用させて車両に推進力を付与し、軌道路面側と車両との相互間に作用する磁力により車両を軌道路面から浮上させ、案内装置に沿って超高速走行を可能とする形式のものである。
【０００３】
この種の車両は空気入りタイヤを装着し、このタイヤにより車両の浮上前と浮上後とで軌道路面上を一般車両の走行と同様に走行する形式をとっているが、タイヤの支持による磁気浮上式車両の走行速度は乗用車やトラック及びバスなどの走行速度に比し著しく高速である。さらに不測の事態は生じて超高速で浮上走行している車両が緊急着地を余儀なくされる万が一の場合にもタイヤによる走行が行われるのは当然であり、この場合のタイヤ回転速度は浮上を開始する際の回転速度を大幅に上回るのはもとより、航空機の着陸時の回転速度をも大幅に上回る超高速で、タイヤに所定の高荷重が負荷さる結果、トレッドゴムの発熱量が著しく、時にスタンディングウエーブが発生する。
【０００４】
上記以外の磁気浮上式車両用タイヤ特有の現象として、車両が超高速走行から減速して軌道路面に着地を開始してから比較的長時間にわたり低負荷荷重の下でトレッドゴムが軌道路面に対しスリップする状態を呈する。そのため踏面幅中央領域におけるトレッドゴム部分が他の領域のトレッドゴム部分より早期に摩耗が進行する結果となる。
【０００５】
従って現存する一般車両用タイヤや航空機用タイヤでは上記の事態に対応することは不可能であり、よって磁気浮上式車両に用いる空気入りタイヤにはそれ相応の超高速高荷重専用のタイヤが必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、例えば特開平３−３８４０２号公報は、高速耐久性、特に耐スタンディングウエーブ性を高め、トレッドゴムの耐摩耗性を向上させるため、複数層のコード層からなるベルトの少なくとも一層をトレッド周方向コード配列層とする浮上式車両用ラジアルプライタイヤを提案し、特開平３−３８４０８号公報では、タイヤの荷重負荷転動に伴う踏面端部のトレッドゴムの発熱量を低減するため踏面端部に溝を設けると共に踏面端部のクラウン半径を踏面中央部のクラウン半径に比しより小さくし、ベルト端部の耐ヒートセパレーション性を向上させた浮上式車両用ラジアルプライタイヤを提案している。
【０００７】
また特開平３−９９９０２号公報では、浮上式車両用タイヤ特有の着地時における踏面幅中央領域のトレッドゴムの早期摩耗を抑制するため、ベルトのゲージ分布をベルト端部よりベルト中央部をより厚くし、かつベルトのコード層の一部を複数の幅狭層として、この幅狭層をタイヤ半径方向内側に向かうにつれ次第に幅が狭くなるように積層する新規なベルト構成を提案している。
【０００８】
また特開平４−２３７６０５号公報は、耐スタンディングウエーブ性のさらなる向上と耐摩耗性の一層の向上とを達成するため、リム幅のタイヤ断面幅に対する比の値を０．６５〜０．８０とし、タイヤ断面高さのタイヤ断面幅に対する比の値を０．７０〜０．８５とし、正規荷重負荷の下での接地幅のタイヤ断面幅に対する比の値を０．６５〜０．８５とする浮上式車両用タイヤを開示している。
【０００９】
上記した各公報が開示する浮上式車両用タイヤはそれぞれ目的とする性能向上を達成し、大きな成果を得ている。しかし浮上式車両の緊急着地時におけるトレッドゴムの大きなひずみとそれに伴う発熱量とは図り知れない程に大きく、伝熱係数が小さいトレッドゴムは蓄熱を重ねて相当の高温度に達し、やがて高温度に基づくトレッドゴムとベルトとの間の接着剥離故障やブローアウトと呼ばれる加硫戻りによるゴム破壊故障が発生する。さらに着地開始からの比較的長時間にわたるトレッドゴムの軌道路面に対するスリップによるトレッドゴムの早期摩耗も依然として残された問題となっている。
【００１０】
従ってこの発明の請求項１に記載した発明は、磁気浮上式車両の使途に供することを前提とし、超高速で浮上走行している車両が緊急着地してもトレッドゴムとベルトとの間の接着剥離故障や高温度に基づくブローアウトなどのゴム破壊故障を生じることなく、かつスリップ走行によるトレッドゴムの早期摩耗を抑制することができる超高速高荷重空気入りタイヤの提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の請求項１に記載した発明は、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とからなり、これら各部をビード部内に埋設したビードコア相互間にわり補強する１プライ以上のラジアル配列コードのゴム被覆になるカーカスと、該カーカスの外周でトレッド部を強化するベルトとを備える超高速高荷重用空気入りタイヤにおいて、
トレッド部のトレッドゴムは、天然ゴム（ＮＲ）とブタジエンゴム（ＢＲ）の比（ＮＲ：ＢＲ）が４０：６０〜１０：９０の範囲内のゴム成分を有し、
上記トレッドゴムは、２４℃での１００％伸びにおける引張応力Ｍ１００  が２．９〜４．９ＭＰａの範囲内にあり、かつ２４℃における反ぱつ弾性が６２％以上である物性を有することを特徴とする超高速高荷重用空気入りタイヤである。
【００１２】
なお上記引張応力Ｍ１００  及び反ぱつ弾性はＪＩＳ  Ｋ  ６３０１（１９９５）の加硫ゴム物理試験方法のうち引張試験及び反ぱつ弾性試験の各項目に記載された内容に従い求める値である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態の一例を図１〜図３に基づき説明する。
図１は、超高速高荷重用空気入りタイヤの回転軸心を含む平面による断面図であり、
図２は、図１に示すタイヤに好適なベルトコード層の一部平面展開図であり、
図３は、図２に示すベルトコード層の変形例の一部平面展開図である。
【００１４】
図１において、超高速高荷重用空気入りタイヤ（以下タイヤという）は、一対のビード部１と、一対のサイドウォール部２と、トレッド部３とからなり、これら各部１〜３を、ビード部１内に埋設したビードコア４相互間にわたるカーカス５が補強し、さらにカーカス５の外周でベルト６がトレッド部３を強化する。ベルト６の外周にはトレッドゴム７を配置する。
【００１５】
カーカス５は１プライ以上、図示例は４プライであり、そのうちタイヤ内側の２プライはビードコア４の周りを内側から外側に向け巻上げる、いわゆるターンアッププライ５ａであり、残りの２プライはターンアッププライ５ａを外包みするダウンプライ５ｂであり、そのタイヤ内方端はビードベースＢｂ部に止める。ターンアッププライ５ａ及びダウンプライ５ｂはいずれもラジアル配列コードのゴム被覆になり、コードは例えばナイロン６６コードなどの有機繊維コードが適合する。
【００１６】
ベルト６は通常の両端切り離しコード層の積層であっても良いが、ベルト６は両端切り離しコード層端から生じ易いセパレーション故障を阻止するため、詳細は後述するとしてジグザグ状にコードを巻回して編み上げた両端無端コード層であるのがこの発明を実施する上で最適である。この種のコード層は２層で１組を形成するから、図示例のベルト６はカーカス５寄りから順次第一組コード層６−１〜第四組コード層６−４を有する。
【００１７】
ここにトレッドゴム７は、天然ゴムＮＲとブタジエンゴムＢＲの比ＮＲ：ＢＲが４０：６０〜１０：９０の範囲内のゴム成分を有することが必要である。この２種類のゴムＮＲ、ＢＲを上記比の範囲内でブレンドしたゴム成分とすることにより、トレッドゴム７はＮＲの効果で低発熱性を確保し、合わせて軌道路面の凹凸や継ぎ目などによるカット受傷を抑制し、図に示すような直状溝８、９を設けても直状溝８、９により踏面幅方向に区画されるリブ（陸部）の欠けを防止することができる一方、トレッドゴム７は軌道路面との間で不可避的に生じるスリップに対してもＢＲの効力で優れた耐摩耗性を発揮することができる。
【００１８】
ここで比ＮＲ：ＢＲが１０未満：９０超〜０：１００の範囲内では上記のカット受傷を免れず、しかもリブ欠けが生じるため不可である一方、比ＮＲ：ＢＲが４０超：６０未満〜１００：０の範囲内では先に述べたスリップ挙動によるトレッドゴム７の摩耗が著しくなりやはり不可である。
【００１９】
さらにトレッドゴム７は以下に述べる二つの物性を兼ね備えていることが必要である。すなわちその一は、ゴム温度が２４℃で伸びが１００％のときの引張応力Ｍ１００  が２．９〜４．９ＭＰａの範囲内にあること、その二はゴム温度が２４℃における反ぱつ弾性が６２％以上であることである。
【００２０】
なぜなら、まずトレッドゴム７の引張応力Ｍ１００  が２．９〜４．９ＭＰａの範囲内にあることにより、例えば５５０ｋｍ／ｈでの超高速浮上走行からの緊急着地時にタイヤの撓み率（後述）２５〜３５％に及ぶ高荷重負荷の下で、通常ならトレッドゴム７に作用する踏面周方向の大きなせん断ひずみを適度な値に抑制することができ、その結果、トレッドゴム７とベルト６との間のセパレーションを阻止し、かつトレッドゴム７の高温度化を適度な値に止めゴムのブローアウト故障発生を防止することができるからである。
【００２１】
次に、トレッドゴム７の反ぱつ弾性が６２％以上であることにより、超高速浮上走行からの緊急着地時にトレッドゴム７に発生する熱を適度な発熱量に抑えることができ、その結果、トレッドゴム７の過度な高温度によるブローアウト故障発生を抑制することができ、併せてトレッドゴム７とベルト６との間のヒートセパレーション故障発生を阻止することができる。
【００２２】
このブローアウト抑制及びヒートセパレーション故障発生阻止は上記の適正な反ぱつ弾性特性値と上記範囲内の引張応力Ｍ１００  特性との連携動作の下で一層確実なものとなる。よって６２％未満の反ぱつ弾性を示すゴムでは、いかに上記範囲内の引張応力Ｍ１００  特性をもつゴムといえども発熱量が多くなり過ぎてブローアウトのうれいが生じるため不可である。
【００２３】
以上述べた通り、この発明のタイヤは、３８０〜５５０ｋｍ／ｈの超高速で走行し、かつタイヤ１本当りの負荷荷重が航空機用タイヤ並に高い磁気浮上式車両用高荷重タイヤに適用したとき最良の性能を発揮する。なお先に触れたタイヤの撓み率とは、規定内圧を充てんしたときのリムのフランジからの断面高さＨ（ｍｍ）、これに規定荷重を負荷したときのリムのフランジからの断面高さＨ′（ｍｍ）につき、｛（Ｈ−Ｈ′）／Ｈ｝×１００（％）で求めるものである。この撓み率２５〜３５％はトラック及びバス用タイヤなど他の種類のタイヤの２倍以上に及ぶ。
【００２４】
先に述べたような超高速高荷重用タイヤのベルト６は、従来タイプの両端切り離しコード層の積層では切り離し端での亀裂発生〜セパレーション故障のうれいがあるため、図２及び図３に示すジグザグ状巻回編み上げ式コード層が有利に適合する。これを図２に示すコード層６−１（６−２〜６−４）で代表して説明すれば、これらコード層は、横並びの３〜６本のコードをゴム被覆した長尺の幅Ｗが４〜１５ｍｍの幅狭帯状体６ｓをコード層６−１の両端６−１Ｅの間でタイヤ赤道面Ｅに対し５〜１５°の範囲内の傾斜角度で各端部で折り曲げながら連続してジグザグ巻回を繰り返し、隣接幅狭帯状体６ｓを密着させて２層の編み上げ状積層体により構成するものである。
【００２５】
図２に示す幅狭帯状体６ｓの端部では内側の曲率半径がＲＩ  で外側の曲率半径がＲＯ  となる湾曲形状を示す形状をとり、図３に示す幅狭帯状体６ｓの端部は直状部分を設け、その両側を湾曲させた形状をとる。いずれのコード層６−１（６−２〜６−４）もコード配列は一様な分布を示すものとし、端部にコードの切り離し端をもたないのでコード層６−１（６−２〜６−４）の端部は耐セパレーション性に優れ、特に図３に示す端部に直状部分を有する幅狭テ−プ６ｓのジグザグ状巻回編み上げ式コード層６−１（６−２〜６−４）は耐スタンディングウエーブ性で有利である。コード層６−１〜６−４に適用するコードはナイロン６６などの有機繊維コードが適合する。
【００２６】
上述したベルト６はその配列コードのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度を小さく、５〜１５°の範囲内としてもコード層６−１〜６−４端部のセパレーション故障発生のうれいを伴わずに、空気圧充てんによるベルト６の踏面周方向の剛性を著しく高めることができる結果、耐スタンディングウエーブ性を大幅に向上させることができるので、超高速で浮上走行している磁気浮上式車両の緊急着地時におけるトレッドゴムとベルトとの間の接着剥離故障や高温度に基づくブローアウトなどのゴム破壊故障の阻止と、スリップ走行によるトレッドゴムの早期摩耗の抑制とを可能とするトレッドゴム７の効果を十分に活用することができる。
【００２７】
【実施例】
規定内圧が２０．７ｋｇｆ／ｃｍ２  、そのときのタイヤ外径が８６５ｍｍ、リムサイズが５．５×２２である図１及び図２に従うタイヤである。カーカス５はターンアッププライ５ａが２プライ、ダウンプライ５ｂが２プライの４プライであり、各プライには１４００Ｄ／２のナイロン６６コードを適用した。ベルト６のコード層６−１〜６−４における狭幅帯状体６ｓの幅Ｗは約５ｍｍ、一本の狭幅帯状体６ｓには４本の１８９０Ｄ／４のナイロン６６コードを横並びに配列し、これらコードのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度は１０°とした。
【００２８】
以上を共通として実施例、従来例及び比較例の各タイヤを製造した。各例に適用したトレッドゴム７の配合内容と、加硫後の２４℃、１００％伸びにおける引張応力Ｍ１００  （ＭＰａ）及び２４℃における反ぱつ弾性（％）とを表１に示す。
【００２９】
【表１】
0003615028.tif 000002
【００３０】
実施例、従来例及び比較例の各タイヤを供試タイヤとして、これらタイヤを先に記したリム５．５×２２に組付け、規定内圧２０．７ｋｇｆ／ｃｍ２  を充てんしたタイヤ及びリム組立体を、５５０ｋｍ／ｈで回転する直径３００ｃｍのドラムに、無回転状態から負荷荷重６６００ｋｇｆ  で着地させ、１０４分間走行させた後、トレッドゴムに故障が生じるか否かの超高速高荷重耐久性テストを実施した。また耐摩耗性については、ＪＩＳ  Ｋ  ６２６４（１９９５）の加硫ゴムの摩耗試験方法のうちの、ランボーン摩耗試験を実施し、試験条件は標準試験条件とした。試験結果は従来例を１００とする指数にてあらわし、値は大なるほど良い。これらの試験結果を表１の耐久性及び耐摩耗性の欄に記載した。
【００３１】
表１に示す耐久性試験結果から、従来例及び比較例のいずれのタイヤもトレッドゴムがブローアウトしてゴムが飛散する故障を生じているのに対し、実施例タイヤのトレッドゴムには何らの異常も見出せず、試験終了後のタイヤ解剖でも故障の兆候すら生じていなかった。なおいずれのタイヤにもスタンディングウエーブは発生していない。また耐摩耗性について実施例のトレッドゴム７は従来例及び比較例それぞれのトレッドゴムに比し大幅な向上が認められている。
【００３２】
【発明の効果】
この発明の請求項１に記載した発明によれば、超高速で浮上走行している磁気浮上式車両が緊急着地してもトレッドゴムとベルトとの間の接着剥離故障や高温度に基づくブローアウトなどのゴム破壊故障を生じることなく、かつスリップ走行によるトレッドゴムの早期摩耗を抑制することができる、安全でかつ長寿命な超高速高荷重空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態例のタイヤ断面図である。
【図２】図１に示すタイヤに適用するベルトのコード層の一部平面展開図である。
【図３】図２に示すコード層の変形例の一部平面展開図である。
【符号の説明】
１  ビード部
２  サイドウォール部
３  トレッド部
４  ビードコア
５  カーカス
５ａ  ターンアッププライ
５ｂ  ダウンプライ
６  ベルト
６−１  第一組コード層
６−２  第二組コード層
６−３  第三組コード層
６−４  第四組コード層
６ｓ  狭幅帯状体
６−１Ｅ  第一組コード層端
７  トレッドゴム
８、９  直状周方向溝
【図１】
0003615028.tif 000003
【図２】
0003615028.tif 000004
【図３】
0003615028.tif 000005