(57)【要約】【課題】従来に対してさらにタイヤ特性が向上する、特に耐久性が向上する新たなカーカス形状を有する空気入りタイヤを提供する。【解決手段】タイヤ１０は、タイヤ内圧に対してタイヤ形状を実質的に保持する一対のベルト層１５ｂ、１５ｃを有し、規格により定められたタイヤ規定内圧の１０分の１のタイヤ内圧充填状態におけるカーカス形状と、前記タイヤ規定内圧によるタイヤ内圧充填状態におけるカーカス形状とがベルト層１５ｂ，１５ｃの端部近傍で交差する交点Ｐを求め、この交点Ｐのタイヤ中心線ＣＬからの距離をＡ１とし、ベルト層１５ｃのベルト端の、タイヤ中心線ＣＬからの距離をＷ１としたとき、Ａ１／Ｗ１の値が１より大きく１．２５より小さい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ内圧に対してタイヤ形状を実質的に保持する、タイヤ周方向に対して異なる方向に傾斜した一対の交錯ベルト層を有する空気入りタイヤであって、
規格により定められたタイヤ規定内圧の１０分の１のタイヤ内圧充填状態におけるカーカス形状と、前記タイヤ規定内圧によるタイヤ内圧充填状態におけるカーカス形状とが前記交錯ベルト層の端部近傍で交差する交点を求め、この交点のタイヤ中心線からの距離をＡ１とし、前記交錯ベルト層のうちベルト幅の短いベルト層のベルト端の、前記タイヤ中心線からの距離をＷ１としたとき、Ａ１／Ｗ１の値が１より大きく１．２５より小さいことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記カーカス形状における交点と、前記タイヤ中心線上の前記カーカス形状の点とを通り、前記タイヤ中心線上に中心が位置する円弧によって規定される前記カーカス形状の曲率半径のうち、前記タイヤ規定内圧の１０分の１のタイヤ内圧充填状態における第１の曲率半径に対して、前記タイヤ規定内圧によるタイヤ内圧充填状態における第２の曲率半径が同等又はそれ以下であり、荷重を負荷して転動させることにより、曲率半径が前記第２の曲率半径に対して同等又はそれより小さくなる経時変化を有する請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記交錯ベルト層のうちベルト幅の長いベルト層のベルト端の、前記タイヤ中心線からの距離をＷ０とし、タイヤの偏平比をσ（％）、タイヤ幅をＴｗとしたとき、Ｗ０／{（−０．５・σ＋１１０）／１００・（Ｔｗ／２）}が０．９７以上１．０３以下である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記Ｗ０／{（−０．５・σ＋１１０）／１００・（Ｔｗ／２）}から前記距離Ｗ１を差し引いた値が５より大きく１５より小さい請求項３に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ内圧に対してタイヤ形状を実質的に保持する、タイヤ周方向に対して異なる方向に傾斜した一対の交錯ベルト層を有する空気入りタイヤ、特にトラック、バス用空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タイヤ断面形状、特にカーカス形状はタイヤ特性に影響を与えることが知られており、カーカス形状について様々な形状が提案されている（下記特許文献１，２）。
特許文献１では、タイヤのショルダー部〜サイド部〜ビード部にいたるカーカス形状を幾何学的に規定するものである。これによると、このカーカス形状を採用することによりタイヤの転がり抵抗を低減させることができるとされている。
一方、特許文献２では、所定のベルト幅に対する平衡カーカスラインを用いて所定のカーカス形状を定めることにより、ベルトにかかる張力をほぼ直線的に減少させる空気入りラジアルタイヤを提案している。これにより、ベルト耐久性を向上させることができるとされている。
【０００３】
これらの文献では、カーカス形状を幾何学的に規定したり、ベルト張力の分布によって規定しているが、実質のところ、公知の平衡カーカス形状から意図的にカーカス形状をはずし、内圧充填あるいはタイヤ負荷の時点で生じるカーカス形状の変形により、カーカス形状を上記平衡カーカス形状に近づけようとしているものである。これにより、タイヤ特性が向上している。
このような状況下、カーカス形状を様々に変更してタイヤ特性を一層向上させることも求められており、種々の検討が行われている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０-６１３０５号公報
【特許文献２】特開平５-３３８４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来技術に対してさらにタイヤ特性が向上する、特に耐久性が向上する新たなカーカス形状を有する空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、タイヤ内圧に対してタイヤ形状を実質的に保持する、タイヤ周方向に対して異なる方向に傾斜した一対の交錯ベルト層を有する空気入りタイヤであって、規格により定められたタイヤ規定内圧の１０分の１のタイヤ内圧充填状態におけるカーカス形状と、前記タイヤ規定内圧によるタイヤ内圧充填状態におけるカーカス形状とが前記交錯ベルト層の端部近傍で交差する交点を求め、この交点のタイヤ中心線からの距離をＡ１とし、前記交錯ベルト層のうちベルト幅の短いベルト層のベルト端の、前記タイヤ中心線からの距離をＷ１としたとき、Ａ１／Ｗ１の値が１より大きく１．２５より小さいことを特徴とする空気入りタイヤを提供する。
【０００７】
その際、前記カーカス形状における交点と、前記タイヤ中心線上の前記カーカス形状の点とを通り、前記タイヤ中心線上に中心が位置する円弧によって規定される前記カーカス形状の曲率半径のうち、前記タイヤ規定内圧の１０分の１のタイヤ内圧充填状態における第１の曲率半径に対して、前記タイヤ規定内圧によるタイヤ内圧充填状態における第２の曲率半径が同等又はそれ以下であり、荷重を負荷して転動させることにより、曲率半径が前記第２の曲率半径に対して同等又はそれより小さくなる経時変化の特性を有する。
【０００８】
また、前記空気入りタイヤにおいて、前記交錯ベルト層のうちベルト幅の長いベルト層のベルト端の、前記タイヤ中心線からの距離をＷ０とし、タイヤの偏平比をσ（％）、タイヤ幅をＴｗとしたとき、Ｗ０／{（−０．５・σ＋１１０）／１００・（Ｔｗ／２）}が０．９７以上１．０３以下であるのが好ましい。
又、前記Ｗ０／{（−０．５・σ＋１１０）／１００・（Ｔｗ／２）}から前記距離Ｗ１を差し引いた値が５より大きく１５より小さいことが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、内圧充填により変化するカーカス形状の、ベルト端近傍の交点の位置を所定の範囲に設けることにより、荷重負荷時の負荷領域、非負荷領域におけるベルトエッジ部分の主歪みの方向が大きく変化しないため、この部分のゴム部材の疲労性が向上し、タイヤの耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の空気入りタイヤについて、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤである重荷重用空気入りタイヤ（以降タイヤという）１０のタイヤ断面形状の断面図である。
【００１１】
タイヤ１０は、ビード部１１、カーカス層１２、ビードコア１３、トレッド部１４、ベルト層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを有する。
ビード部１１，１１間には、スチールコード又は有機繊維コードからなるカーカス層１２が装架されており、カーカス層１２の端部がそれぞれビードコア１３の周りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられた構成となっている。カーカス形状とは、カーカス層１２の通るタイヤ断面形状における経路の形状をいう。なお、カーカス層１２が複数層からなる場合、複数層の中心の形状をいう。
【００１２】
トレッド部１４の近傍には、カーカス層１２の外側にスチールコードからなる４層のベルト層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄがタイヤ周方向に巻きまわされて構成されている。カーカス層１２に最も近く位置するベルト層１５ａは、タイヤ周方向に対して４０〜７５度のコード角度で配されている。ベルト層１５ｂ、１５ｃは、タイヤ内圧に対してタイヤ形状を実質的に保持する、タイヤ周方向に対して異なる方向に傾斜した一対の交錯ベルト層であり、タイヤ周方向に対して１０度〜３０度で異なる方向に傾斜して配される。ベルト層１５ｄは、主として内側に配されたベルト層１５ａ，１５ｂ，１５ｃを保護する保護層として設けられ、例えばタイヤ周方向に対して２０度のコード角度で配されている。ここで、本発明における交錯ベルト層は、ベルト層１５ｂ，１５ｃであり、ベルト層１５ｂがベルト層１５ｃに対してベルト幅が長い。すなわち、ベルト層１５ｂの端部の、タイヤ中心線ＣＬからの距離がＷ０であり、ベルト層１５ｃの端部の、タイヤ中心線ＣＬからの距離がＷ１である。
【００１３】
タイヤ１０は、JATMA Year Book(日本自動車タイヤ規格協会)に規定される正規リム幅のリムに組まれ、規定されるタイヤ規定内圧の１０分の１のタイヤ内圧充填状態におけるカーカス形状と、このタイヤ規定内圧によるタイヤ内圧充填状態におけるカーカス形状との間で以下のような特徴を有する。
すなわち、タイヤ規定内圧が例えば７００（ｋＰａ）の場合、タイヤ規定内圧の１０分の１である７０（ｋＰａ）で内圧充填を行い、このときのカーカス形状と、タイヤ規定内圧である７００（ｋＰａ）の内圧充填におけるカーカス形状の、ベルト層１５ｂ，１５ｃの端部近傍で交差する交点Ｐを定める。タイヤ規定内圧の１０分の１の内圧充填状態におけるカーカス形状は、正規リム幅でリム組されたときの非内圧充填状態の形状を安定して再現した形状であり、この状態からタイヤ規定内圧を加えることでカーカス形状はタイヤ内圧と釣合うように、すなわち、平衡カーカス形状になるように変形する。
【００１４】
図２は、タイヤ正規内圧が充填されたときのカーカス形状（実線）とタイヤ規定内圧の１０分の１の内圧充填状態におけるカーカス形状（破線）との比較図である。タイヤ内圧の上昇によってタイヤセンター領域Ｒ１はタイヤ外側に突出し、タイヤショルダー部領域Ｒ２はタイヤ内側方向（図２では下側方向）に変形する。このような変形によりカーカス形状はベルト層１５ｂ，１５ｃの端部近傍の点Ｐで交差する（この点を以降、交点Ｐという）。
タイヤ１０の交点Ｐの、タイヤ中心線ＣＬからの距離をＡ１とすると、タイヤ１０は、ベルト層１５ｃの端部の、タイヤ中心線ＣＬからの距離Ｗ１に対する距離Ａ１の比、すなわちＡ１／Ｗ１の値が１より大きく１．２５より小さいことを特徴とする。この値が１．２５以上であると変形が大きくなり、タイヤの耐久性の点から問題が生じる。
【００１５】
このようにタイヤ内圧充填によって生じるタイヤ形状の交点Ｐは、ベルト層１５ｃの端部からタイヤ中心線ＣＬの側に位置する。一方従来のタイヤは、図３に示すようにタイヤショルダー部領域の変形は極めて小さい。
このため、タイヤの耐久性に最も影響を与えるベルトエッジ部分Ｓのタイヤ内圧充填時に作用する歪み及び変形はタイヤ１０の歪み及び変形と異なる。図４（ａ）は、タイヤ１０のベルトエッジ部分Ｓにおけるベルトエッジゴム部材の内圧充填前後の変位を、図４（ｂ）は従来のタイヤのベルトエッジ部分Ｓにおけるベルトエッジゴム部材の内圧充填前後の変位を説明する図である。
このようなタイヤ内圧充填時のベルトエッジ部分Ｓの変形、変位及び歪みが従来（図４（ｂ））と異なり、略一方向に変位する形態をとるので、タイヤに荷重が負荷されてカーカス形状が変形を受けた場合でも、後述するようにベルトエッジ部分Ｓに作用する主歪の方向は変化せず、一定の方向を向いている。すなわち、タイヤの転動中、タイヤのカーカス形状はタイヤが地面と接地する接地領域および非接地領域においてベルトエッジ部分Ｓに作用する主歪の方向は変化しない。
【００１６】
このようなタイヤ内圧充填によって生じるカーカス形状の変形を引き起こすためには、従来から知られている平衡カーカス形状の考えに基づいて生成されるカーカス形状に対して、タイヤ外側にタイヤショルダー部領域を所定の範囲で突出させることにより実現される。その際、好適には、ベルト層１５ｂの端部の、タイヤ中心線ＣＬからの距離Ｗ０が、以下の条件を満たすように設定するとよい。
０．９７＜Ｗ０／{（−０．５・σ＋１１０）／１００・（Ｔｗ／２）}＜１．０３
（タイヤの偏平比をσ（％）、タイヤ幅をＴｗとする）
なお、偏平比とは、JATMA Year Bookに規定される呼び偏平比であり、例えば、６０％、６５％、７０％、８０％あるいは９０％等である。その際、ベルト層１５ｃの端部の、タイヤ中心線ＣＬからの距離Ｗ１については、Ｗ０／{（−０．５・σ＋１１０）／１００・（Ｔｗ／２）}から距離Ｗ１を差し引いた値が５より大きく１５より小さくなるように設定するとよい。
【００１７】
タイヤ１０は上述したカーカス形状を有することにより、ベルトエッジ部分に作用する主歪の方向が、図５に示すような負荷領域及び非負荷領域で大きく変化しない特性を有する。
具体的に説明すると、内圧充填時、タイヤ１０のカーカス形状は図４（ａ）に示したように、略一定の方向（タイヤ回転軸から離れる方向）に変位する。このような状態で、ベルトエッジ部分Ｓがタイヤの転動によって負荷領域に来ると、ベルトエッジ部分Ｓは、タイヤ回転軸方向に向かって略一定に変位するように変形する。この負荷領域での変形は、タイヤ１０の内圧充填時の変位を相殺するように作用する。
一方、従来のカーカス形状では、内圧充填時、図４（ｂ）に示すように、変位の方向が一定でなく、変形が生じる。すなわち、ベルトエッジ部分Ｓには分布を持った応力が作用して歪み分布が生ずる。このベルトエッジ部分Ｓには応力分布が作用して異なる方向に主歪を持った歪み分布が生じているので、負荷領域での変形は歪み分布を相殺するように作用しない。さらに、この負荷領域での変形時、内圧充填時の変位の方向と異なる方向に変位することもわかっている。このため、内圧充填時の歪み分布に、負荷領域での変形が加わって作用し、ベルトエッジ部分Ｓに更なる歪み分布を与える。
このようなメカニズムにより、タイヤ１０は従来のカーカス形状のタイヤに比べて主歪の方向が大きく変化しない。
【００１８】
タイヤ１０では、上述したような形状により、ベルトエッジ部分に作用する主歪の方向が、負荷領域及び非負荷領域の間で変化しない、又はその変化が小さい特性を有する。この特性によって、この部分のゴム部材の疲労性が向上する。このことは、本願発明者らによる下記ゴムサンプルの実験結果から見出されたものである。
具体的には、厚さ３ｍｍ、幅３ｍｍ、長さ１００ｍｍの短冊状ゴムサンプルをチャック間長さ５０ｍｍとして、５０ｍｍの長さのサンプル部分を捩じることなく真っ直ぐに配置して所定量の歪みを一定周期で与える、図６（ａ）に示す方法１と、上記短冊状ゴムサンプルを９０度捩じった状態で５０ｍｍの長さのサンプル部分を配置して所定量の歪みを一定周期で与える、図６（ｂ）に示す方法２とを用いて、同一のゴム部材による比較実験を行った。繰り返し歪み回数は７００万回を上限とした。方法２では、ゴムサンプルを９０度捩じるので、ゴムサンプルの縦方向の引っ張りによって、捩じり方向のせん断が作用する。このため、主歪の方向が縦方向の歪みとともに変化する。
テスト１として縦方向の歪みを最大４０％とした方法１を行い、テスト２として縦方向の歪みを最大４０％とした方法２を行い、テスト３として縦方向歪みを最大４５％とした方法１を行い、テスト４として縦方向歪みを最大４５％とした方法２を行った。テスト結果は下記表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
いずれもゴムサンプルは繰り返し回数７００万回以前に破断した。しかし、テスト１の破断回数を指数化した指数(疲労性指数)は、テスト２の破断回数の指数と比べて１１低下し、テスト３のゴムサンプルの破断回数も、テスト４の破断回数に比べて、指数で１６低下する。テスト２とテスト３の破断回数の値は略同等であり、歪み４０％、９０度捩じりの条件は、歪み４５％、捩じり０の条件と、耐久性の点で同等であることがわかる。
これより、タイヤ１０のようにベルトエッジ部分Ｓのゴム部材の疲労性は、主歪の方向が負荷領域及び非負荷領域の間で変化しないあるいは小さいことから、従来タイヤに比べて向上するといえる。
【００２１】
また、図７に示すように、上記交点Ｐと、タイヤ中心線ＣＬ上のカーカス形状の点Ｑとを通り、中心点がタイヤ中心線ＣＬ上に位置する円弧により規定されるカーカス形状の曲率半径のうち、タイヤ規定内圧の１０分の１のタイヤ内圧充填状態における曲率半径Ｒａに対して、タイヤ規定内圧によるタイヤ内圧充填状態における曲率半径Ｒｂが同等又はそれ以下であり、さらに、荷重を負荷して転動させることにより、曲率半径が曲率半径Ｒｂに対して同等又はそれより小さくなる特性を有する。例えば、JATMA Year Bookにて規定された正規荷重の１００％の負荷荷重で、速度６０ｋｍ／時、２４時間走行後の上記曲率半径をＲｃとすると、Ｒａ≧Ｒｂ≧Ｒｃとなる特性を有する。その際、曲率半径Ｒａと曲率半径Ｒｂとの差は小さく、Ｒａ又はＲｂの値対比１０％以下であり、かつ曲率半径Ｒｂと曲率半径Ｒｃとの差は小さく、Ｒｂ又はＲｃの値対比１０％以下である。
このような特性は、内圧充填及び転動時の荷重負荷によるカーカス形状の曲率半径の変化が小さいことを意味する。この特性により、ベルト端部に作用する主歪の方向の変化が小さくなる。
【００２２】
このように、ゴム部材に作用する主歪の方向が変化しないあるいは小さくすることが、ゴム部材の疲労性を向上させる要因となっている。このことから、ベルトエッジ部分Ｓの主歪みの方向の変化が小さいタイヤ１０はタイヤの耐久性が向上する。
タイヤサイズ１１Ｒ２２．５の本発明品であるタイヤ１０と従来品タイヤ（横浜ゴム社製１１Ｒ２２．５  １４ＰＲ  ＴＹ２８７（ALL  SEASON用））を室内ドラム耐久試験にて耐久性を調べ、その効果を確認した。
【００２３】
上記サイズのタイヤを２２．５×７．５０リムに装着し、内圧７００（ｋＰａ）の内圧充填状態とした後、室内ドラム耐久試験（ドラム径１７０７ｍｍ）にて、JATMA Year Bookに規定される正規荷重の１４０％、速度６０ｋｍ／時の条件で２００００ｋｍ走行させた。
耐久性評価としては、２００００ｋｍ走行後のタイヤをタイヤ周上で８分割に切断し、それぞれの分割サンプルから最長のベルトエッジ部分の破断長さを測定して平均化した。その結果の値の逆数を指数化してパーセント表示した。パーセント表示では、破断長さが短い程、値が高く耐久性が向上することを意味する。下記表２は、上記試験したタイヤの寸法とその結果をまとめたものである。表２より、明らかに、本発明品は耐久性が略２０％向上することがわかる。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
以上、本発明の空気入りタイヤについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の空気入りタイヤである重荷重用空気入りタイヤのタイヤ断面形状の断面図である。
【図２】本発明の空気入りタイヤである重荷重用空気入りタイヤにタイヤ正規内圧を充填したときのカーカス形状とタイヤ規定内圧の１０分の１の内圧充填状態におけるカーカス形状との比較図である。
【図３】従来品タイヤにタイヤ正規内圧を充填したときのカーカス形状とタイヤ規定内圧の１０分の１の内圧充填状態におけるカーカス形状との比較図である。
【図４】（ａ）は、本発明における空気入りタイヤのベルトエッジゴム部材の内圧充填前後の変位を、（ｂ）は従来のタイヤのベルトエッジゴム部材の内圧充填前後の変位を説明する図である。
【図５】タイヤの負荷領域及び非負荷領域を説明する図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、ゴムサンプルを用いた疲労性試験の方法を説明する図である。
【図７】タイヤのカーカス形状における曲率半径を説明する図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  重荷重用空気入りタイヤ
１１  ビード部
１２  カーカス層
１３  ビードコア
１４  トレッド部
１５ａ〜ｄ  ベルト層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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