(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビード間を略トロイダル状に延びるカーカス層と、カーカス層の半径方向外側に配置され、内部に補強素子が埋設された複数枚のプライからなるベルト層と、ベルト層の半径方向外側に配置されたトレッドゴムとを備えた空気入りタイヤにおいて、前記ベルト層を構成するプライのうち、最広幅であるプライの幅方向両外側端部にそれぞれ重なり合い、 100％モジュラスがトレッドゴムの 3〜10倍であるゴムから構成された硬ゴム層を設けるとともに、前記硬ゴム層をカーカス層と前記最広幅であるプライとの間に配置したことを特徴とする空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トレッド端部における急速な摩耗を抑制することができる空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、空気入りタイヤのトレッド部外表面は、接地形状や接地圧分布を適正に保持するため、単一曲率半径からなる円弧あるいは曲率半径の異なる複数の円弧から構成され、両トレッド端からタイヤ赤道面に向かうに従い半径（回転軸からの距離）が大きくなるよう凸状に形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そして、前述のようにトレッド部外表面が凸状に形成されていると、前述した径差（周長差）によって転動時にタイヤ赤道面近傍においては進行方向前方（駆動側）に向かう力が、一方、トレッド端近傍においては進行方向後方（制動側）に向かう力がトレッド部外表面に作用し、これにより、トレッド端部における摩耗速度が大きくなって偏摩耗が発生するという問題点がある。ここで、前述したトレッド端部における摩耗は、特に、空気入りタイヤが車両の従動輪に装着されたとき、後方に向かう力が大きくなるため、より顕著となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は、前述したトレッド端部における摩耗の発生メカニズムについて鋭意研究を行い、以下のような知見を得た。即ち、前述のようにタイヤ赤道面近傍に前方に向かう力が、一方、トレッド端近傍に後方に向かう力が作用すると、図４に示すようにトレッド部が剪断変形するが、このような剪断変形は、次広幅プライの幅方向外側端より幅方向外側においては、最広幅プライの幅方向外側端部が１枚存在しているだけで、あるいは、２枚以上存在していても、埋設されている補強素子が実質上周方向に延在しているときには、該部位の周方向剪断剛性が小さいため、トレッド端部において急激に大きくなり、この結果、路面との間で常時大きな滑りが発生し、トレッド端部における摩耗速度が大きくなるのである。
【０００５】
この発明は、前述のような知見を基になされたもので、トレッド端部における摩耗速度を低下させ、偏摩耗を効果的に抑制することを目的とする。
【０００６】
このような目的は、ビード間を略トロイダル状に延びるカーカス層と、カーカス層の半径方向外側に配置され、内部に補強素子が埋設された複数枚のプライからなるベルト層と、ベルト層の半径方向外側に配置されたトレッドゴムとを備えた空気入りタイヤにおいて、前記ベルト層を構成するプライのうち、最広幅であるプライの幅方向両外側端部にそれぞれ重なり合い、 100％モジュラスがトレッドゴムの 3〜10倍であるゴムから構成された硬ゴム層を設けるとともに、前記硬ゴム層をカーカス層と前記最広幅であるプライとの間に配置することにより達成することができる。
【０００７】
ベルト層を構成するプライのうち、最広幅であるプライの幅方向両外側端部は前述のように周方向剪断剛性が小さいが、該部位に 100％モジュラスがトレッドゴムの 3倍以上であるゴムから構成された硬ゴム層を重ね合わせれば、最広幅であるプライの幅方向両外側端部が該硬ゴム層により補強され、トレッド端部における周方向剪断剛性が大きくなる。
【０００８】
この結果、空気入りタイヤの転動時に、タイヤ赤道面近傍に前方に向かう力が、一方、トレッド端近傍に後方に向かう力が作用しても、トレッド端部における剪断変形は効果的に抑制され、これにより、トレッド端部と路面との間の滑りが低減してトレッド端部における摩耗速度が低下する。さらに、このとき、カーカス層の剪断変形も確実に抑制することができる。但し、前記硬ゴム層を 100％モジュラスがトレッドゴムの10倍以上であるゴムから構成した場合には、空気入りタイヤの負荷転動時に硬ゴム層の幅方向外側端に歪みが集中して簡単にセパレーションを発生するため、用いることはできない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、２において、11はトラック、バス等に装着される偏平比が0.70以下の重荷重用空気入りラジアルタイヤであり、この空気入りタイヤ11はビード12がそれぞれ埋設された一対のビード部13と、これらビード部13から略半径方向外側に向かってそれぞれ延びるサイドウォール部14と、これらサイドウォール部14の半径方向外端同士を連結する略円筒状のトレッド部15とを備えている。
【００１０】
そして、この空気入りタイヤ11は前記ビード12間を略トロイダル状に延びてサイドウォール部14、トレッド部15を補強するカーカス層18を有し、このカーカス層18の両端部は前記ビード12の回りを軸方向内側から軸方向外側に向かって折り返されている。前記カーカス層18は少なくとも１枚、ここでは１枚のカーカスプライ19から構成され、このカーカスプライ19の内部にはラジアル方向（子午線方向）に延びる非伸張性の補強素子20、例えばスチールコードが多数本埋設されている。また、ビード部13におけるカーカス層18の周囲には、例えばスチールコードにより補強されたチェーファー21が配置されている。
【００１１】
24はカーカス層18の半径方向外側に配置された主ベルト層であり、この主ベルト層24は少なくとも２枚（ここでは２枚）のベルトプライ25を積層することで構成され、各ベルトプライ25の内部には、例えばスチール、アラミド繊維からなる非伸張性の補強素子26が多数本埋設されている。そして、これらベルトプライ25に埋設されている補強素子26はタイヤ赤道面Ｓに対して10〜60度、好ましくは40〜60度の角度で傾斜するとともに、少なくとも２枚のベルトプライ25においてタイヤ赤道面Ｓに対する傾斜方向が逆方向である。
【００１２】
ここで、半径方向内側に位置している内側ベルトプライ25ａは半径方向外側に位置している外側ベルトプライ25ｂより幅が広く、この結果、この実施形態では、該内側ベルトプライ25ａが最広幅ベルトプライとなり、外側ベルトプライ25ｂが次幅ベルトプライとなる。28は前記カーカス層18、主ベルト層24の半径方向外側に配置されたトレッドゴム、29はカーカス層18の軸方向両外側に配置されたサイドゴムである。
【００１３】
31は主ベルト層24の半径方向内側でカーカス層18の半径方向外側、即ち主ベルト層24とカーカス層18との間に該主ベルト層24に重なり合うよう配置されたベルト強化層であり、このベルト強化層31は少なくとも１枚、ここでは積層された２枚の強化プライ32から構成されている。
【００１４】
各強化プライ32の内部には実質上周方向に延び、スチール、アラミド繊維等の非伸張性材料から構成された補強素子33が埋設され、該補強素子33はコード（撚り線）またはモノフィラメントから構成されるとともに、各強化プライ32の子午線断面に多数本現れる。前記補強素子33は強化プライ32の表裏面に平行な平面内において波状またはジグザグ状に、例えば方形波、三角波、正弦波状に屈曲し、同一位相で配置されている。
【００１５】
そして、各強化プライ32は、例えば補強素子33を少数本並べてゴム被覆したリボン状体をカーカス層18の外側に螺旋状に多数回巻き付けることで構成する。前述した主ベルト層24、ベルト強化層31は全体として、内部に補強素子26、33が埋設された複数枚のプライ（ベルトプライ25、強化プライ32）から構成されたベルト層30を構成する。
【００１６】
ここで、半径方向外側に位置している外側強化プライ32ｂと、半径方向内側に位置している内側強化プライ32ａとは等幅であるが、これら両強化プライ32ａ、32ｂは前記内側ベルトプライ25ａより幅広である。この結果、これら２枚の内側、外側強化プライ32ａ、32ｂはベルトプライ25、強化プライ32のうちで最広幅のプライとなる。これにより、前記最広幅である内側、外側強化プライ32ａ、32ｂの幅方向外側端34は次広幅である内側ベルトプライ25ａの幅方向外側端35より幅方向外側に位置していることになる。
【００１７】
また、前記内側ベルトプライ25ａの幅方向外側端35より幅方向外側に位置している内側、外側強化プライ32ａ、32ｂの幅方向両外側端部は、２枚積層されているものの、内部に埋設されている補強素子33が実質上周方向に延びて周方向剪断力に抵抗することは殆ど無いので、トレッド端部における周方向剪断剛性は比較的小さな値となる。
【００１８】
しかしながら、この実施形態においては、前記内側、外側強化プライ32ａ、32ｂの幅方向両外側端部に、 100％モジュラスがトレッドゴムの 3倍以上であるゴムから構成された硬ゴム層36を重ね合わせて設けている。これにより、最広幅である内側、外側強化プライ32ａ、32ｂの幅方向両外側端部が硬ゴム層36により補強され、トレッド端部における周方向剪断剛性が大きくなる。
【００１９】
この結果、空気入りタイヤ11の転動時に、前述したようにタイヤ赤道面Ｓの近傍に進行方向前方に向かう力が、一方、トレッド端Ｅの近傍に進行方向後方に向かう力が作用しても、トレッド端部における剪断変形は効果的に抑制され、これにより、トレッド端部と路面との間の滑りが低減してトレッド端部における摩耗速度が低下する。
【００２０】
但し、前記硬ゴム層36を 100％モジュラスがトレッドゴムの10倍を超えるゴムから構成すると、空気入りタイヤ11の負荷転動時に硬ゴム層36の幅方向外側端36ａに歪みが集中して簡単にセパレーションを発生するため、用いることはできない。このようなことから硬ゴム層36は、 100％モジュラスがトレッドゴムの 3〜10倍であるゴムから構成しなければならない。
【００２１】
ここで、前述のような硬ゴム層36を設ける代わりに、内側ベルトプライ25ａあるいは外側ベルトプライ25ｂの幅を広くして、その幅方向外側端部を最広幅である内側、外側強化プライ32ａ、32ｂの幅方向両外側端部に重ね合わせることも考えられるが、このようにすると幅広となった内側、外側ベルトプライ25ａ、ｂの幅方向外側端に荷重による歪みが集中してベルトセパレーションが発生してしまう。しかしながら、この実施形態のように内側、外側強化プライ32ａ、32ｂの幅方向両外側端部に重なり合うものを比較的幅狭の一対の硬ゴム層36から構成すれば、幅方向外側端での故障核の発生が防止され、耐セパレーション性能が向上する。
【００２２】
また、この実施形態においては、前記硬ゴム層36をカーカス層18と前記最広幅である内側、外側強化プライ32ａ、32ｂとの間に配置することで、内側、外側強化プライ32ａ、32ｂの幅方向両外側端部に該硬ゴム層36を重ね合わせるようにしている。このようにすると、剪断変形の基となるカーカス層18自身の変形も効果的に抑制することができ、これにより、トレッド端部における剪断変形を強力に抑制することができる。
【００２３】
また、前述した硬ゴム層36の軸方向幅Ｈは、タイヤ赤道面Ｓからトレッド端Ｅまでの軸方向距離をＬとしたとき、0.10Ｌ〜0.60Ｌの範囲内とすることが好ましい。その理由は、前記幅Ｈが0.10Ｌ未満であると、硬ゴム層36の幅が狭すぎて内側、外側強化プライ32ａ、32ｂの幅方向両外側端部に対する補強が充分ではなくなり、一方、0.60Ｌを超えると、荷重転動時における硬ゴム層36の幅方向外側端36ａでの歪みが大きくなって故障が生じるおそれがあるからである。
【００２４】
さらに、前記タイヤ赤道面Ｓから硬ゴム層36の幅方向外側端36ａまでの軸方向距離Ｍは0.90Ｌ〜1.20Ｌの範囲内とすることが好ましい。その理由は、前記距離Ｍが0.90Ｌ未満であると、硬ゴム層36と内側、外側強化プライ32ａ、32ｂの幅方向両外側端部との重なり合い量が少なくなって、該幅方向両外側端部に対する補強が充分ではなくなり、一方、1.20Ｌを超えると、負荷転動時における硬ゴム層36の幅方向外側端36ａでの歪みが大きくなって故障が生じるおそれがあるからである。
【００２５】
また、内側ベルトプライ25ａの幅方向外側端35より幅方向外側に位置している内側、外側強化プライ32ａ、32ｂの幅方向両外側端部と前記硬ゴム層36との重なり合い量は、該内側、外側強化プライ32ａ、32ｂの幅方向両外側端部の周方向剛性を確実に高めるためには、該部位の幅の50％以上とすることが好ましく、また、その重なり合い位置も幅方向外側端に接近しているほど好ましい。
【００２６】
さらに、前記硬ゴム層36の厚さＤは、タイヤ赤道面Ｓ上におけるトレッドゴム28の厚さＦの0.05倍〜0.25倍の範囲内とすることが好ましい。その理由は、前記厚さＤが厚さＦの0.05倍未満であると、硬ゴム層36の厚さＤが薄くなって内側、外側強化プライ32ａ、32ｂの幅方向両外側端部に対する補強が充分でなくなり、一方、厚さＤが厚さＦの0.25倍を超えると、ゴム界面での接着性が悪化するからである。
【００２７】
なお、前述の実施形態においては、最広幅のプライが、内部に実質上周方向に延びる補強素子33が埋設された２枚の内側、外側強化プライ32ａ、32ｂであったが、この発明においては、内側、外側強化プライ32ａ、32ｂのいずれか一方であってもよい。また、この発明においては、最広幅のプライが、内部にタイヤ赤道面Ｓに対して傾斜している補強素子26が埋設されたいずれか１枚のベルトプライ25であったり、あるいは、ベルト層がベルトプライのみから構成されている場合において、いずれか１枚のベルトプライであってもよい。
【００２８】
さらに、前述の実施形態においては、ベルト強化層31を主ベルト層24の半径方向内側に配置したが、この発明においては、主ベルト層を構成するベルトプライ間にベルト強化層を配置するようにしてもよく、また、主ベルト層の半径方向外側にベルト強化層を配置するようにしてもよい。ここで、後者のようにした場合には、実質上周方向に延びる強化プライ内の補強素子が突起入力によって切断するおそれがあるため、ベルト強化層の半径方向外側に保護層を配置することが好ましい。
【００２９】
【実施例】
次に、第１試験例について説明する。この試験に当たっては、硬ゴム層が設けられていない従来タイヤと、 100％モジュラスがトレッドゴムのそれぞれ 2倍、 2.5倍、 11倍、12倍であるゴムから構成された硬ゴム層を有する比較タイヤ１、２、３、４と、 100％モジュラスがトレッドゴムのそれぞれ 3倍、 5倍、10倍であるゴムから構成された硬ゴム層を有する実施タイヤ１、２、３とを準備した。
【００３０】
ここで、各タイヤの断面形状は図１に示すもので、サイズはいずれも435/45Ｒ22.5、タイヤ赤道面Ｓからトレッド端Ｅまでの軸方向距離Ｌは 185mm、硬ゴム層の幅Ｈは55mm（0.30Ｌ）、タイヤ赤道面Ｓから硬ゴム層の幅方向外側端までの距離Ｍは 195mm（1.05Ｌ）、タイヤ赤道面Ｓから最広幅である内側、外側強化プライの幅方向外側端までの距離は 165mm、タイヤ赤道面Ｓから次広幅である内側ベルトプライの幅方向外側端までの距離は 115mm、硬ゴム層の厚さＤは 2.0mmであった。
【００３１】
次に、このような各タイヤを 14.00×22.5のリムに装着して 900ｋPaの内圧を充填した後、該リム組みタイヤを２−Ｄ軸形式である大型バスの駆動輪に装着した。その後、これらタイヤに49.0ｋＮの荷重を負荷しながら時速80kmで高速道路を１万km走行し、走行終了時におけるタイヤ赤道面Ｓ上での摩耗量とトレッド端部での摩耗量とを測定して、その差Ｃ（mm）を求めた。また、このとき、各タイヤのトレッドゴムを剥がして硬ゴム層の幅方向外側端における亀裂の長さ、および、内側、外側強化プライの幅方向外側端における亀裂の長さを測定し、これらのうちの大きな方の値を亀裂長さＮ（mm）とした。これらの結果を以下の表１に示す。
【００３２】
【表１】
0004646424.tif 000002
【００３３】
この表１から硬ゴム層の 100％モジュラスがトレッドゴムの 3倍以上であるときには、耐セパレーション性能を殆ど低下させることなく、耐偏摩耗性能を向上させることができるが、 100％モジュラスがトレッドゴムの 3倍未満であると、耐偏摩耗性能を殆ど向上させることができず、一方、 100％モジュラスがトレッドゴムの10倍を超えると、耐セパレーション性が大幅に悪化して、実用に供し得ないことが理解される。
【００３４】
次に、第２試験例について説明する。この試験に当たっては、幅Ｈが0.08Ｌである硬ゴム層が設けられた実施タイヤ４と、幅Ｈが0.10Ｌである硬ゴム層が設けられた実施タイヤ５と、幅Ｈが0.60Ｌである硬ゴム層が設けられた実施タイヤ６と、幅Ｈが0.65Ｌである硬ゴム層が設けられた実施タイヤ７とを準備した。なお、各タイヤの他の諸元は前記実施タイヤ２と同一である。
【００３５】
次に、このような各タイヤに対して前記第１試験例と同一の条件で試験を行い、タイヤ赤道面Ｓ上での摩耗量とトレッド端部における摩耗量とを測定して、その差Ｃ（mm）を求めるとともに、各タイヤのトレッドゴムを剥がして前述と同様の亀裂長さＮ（mm）を測定した。これらの結果を以下の表２に示す。
【００３６】
【表２】
0004646424.tif 000003
【００３７】
この表２から硬ゴム層の幅Ｈが0.10Ｌ〜0.60Ｌの範囲内にあるときには、耐セパレーション性能を殆ど低下させることなく、耐偏摩耗性能を向上させることができるが、幅Ｈが0.10Ｌ未満であると、耐偏摩耗性能の向上が充分ではなくなり、また、幅Ｈが0.60Ｌを超えると、耐セパレーション性能が若干悪化することが理解される。
【００３８】
次に、第３試験例を示す。この試験に当たっては、距離Ｍが0.85Ｌである硬ゴム層が設けられた実施タイヤ８と、距離Ｍが0.90Ｌである硬ゴム層が設けられた実施タイヤ９と、距離Ｍが1.20Ｌである硬ゴム層が設けられた実施タイヤ１０と、距離Ｍが1.23Ｌである硬ゴム層が設けられた実施タイヤ１１とを準備した。なお、各タイヤの他の諸元は前記実施タイヤ２と同一である。
【００３９】
次に、このような各タイヤに対して前記第１試験例と同一の条件で試験を行い、タイヤ赤道面Ｓ上での摩耗量とトレッド端部における摩耗量とを測定して、その差Ｃ（mm）を求めるとともに、各タイヤのトレッドゴムを剥がして前述と同様の亀裂長さＮ（mm）を測定した。これらの結果を以下の表３に示す。
【００４０】
【表３】
0004646424.tif 000004
【００４１】
この表３から距離Ｍが0.90Ｌ〜1.20Ｌの範囲内にあるときには、耐セパレーション性能を殆ど低下させることなく、耐偏摩耗性能を向上させることができるが、距離Ｍが0.90Ｌ未満であると、耐偏摩耗性能の向上が充分ではなくなり、また、距離Ｍが1.20Ｌを超えると、耐セパレーション性能が若干悪化することが理解される。
【００４２】
次に、第４試験例を示す。この試験に当たっては、厚さＤがトレッドゴムの厚さＦの0.03倍である硬ゴム層が設けられた実施タイヤ１２と、厚さＤが厚さＦの0.04倍である硬ゴム層が設けられた実施タイヤ１３と、厚さＤが厚さＦの0.05倍である硬ゴム層が設けられた実施タイヤ１４と、厚さＤが厚さＦの0.25倍である硬ゴム層が設けられた実施タイヤ１５と、厚さＤが厚さＦの0.27倍である硬ゴム層が設けられた実施タイヤ１６と、厚さＤが厚さＦの0.30倍である硬ゴム層が設けられた実施タイヤ１７とを準備した。なお、各タイヤの他の諸元は前記実施タイヤ２と同一である。
【００４３】
次に、このような各タイヤに対して前記第１試験例と同一の条件で試験を行い、タイヤ赤道面Ｓ上での摩耗量とトレッド端部における摩耗量とを測定して、その差Ｃ（mm）を求めるとともに、各タイヤのトレッドゴムを剥がして前述と同様の亀裂長さＮ（mm）を測定した。これらの結果を以下の表４に示す。
【００４４】
【表４】
0004646424.tif 000005
【００４５】
この表４から厚さＤが厚さＦの0.05〜0.25倍の範囲内にあるときには、耐セパレーション性能を殆ど低下させることなく、耐偏摩耗性能を向上させることができることが理解される。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、トレッド端部における摩耗速度を低下させ、偏摩耗を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    この発明の一実施形態を示すタイヤの子午線断面図である。
【図２】    トレッド部の一部破断平面図である。
【図３】    接地面内でのトレッド部の変形状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
11…空気入りタイヤ         12…ビード
18…カーカス層             24…主ベルト層
25…ベルトプライ           26…補強素子
28…トレッドゴム           30…ベルト層
31…ベルト強化層           32…強化プライ
33…補強素子               34…幅方向外側端
35…幅方向外側端           36…硬ゴム層
【図１】
0004646424.tif 000006
【図２】
0004646424.tif 000007
【図３】
0004646424.tif 000008