JP2004066911A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの耐久性を維持しながらタイヤを軽量化することのできるベルトを有する空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】空気入りラジアルタイヤ１０のベルト層１４，１５，１６を構成するのスチールコードを、３本のコアフィラメントを捩りなく並行に配置し、その周りに複数本のシースフィラメントを撚り合わせた、コード長手方向に垂直な面のコード外郭形状がトラック状のコードとするとともに、上記コードの外郭形状が長手方向にほぼ捩りなく、かつ、上記コードの長軸がベルト幅方向に対して同じ向きにほぼ平行に、０．６ｍｍ以上の距離を隔てて配置するようにした。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りラジアルタイヤに関するもので、特に、耐久性の向上と軽量化とを実現するためのベルト層を備えた空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源節約及び公害等の観点から、自動車用タイヤにおいては、タイヤの高耐久性、低転がり抵抗化、及び軽量化が重要な課題となってきている。しかしながら、これらの性能は二律背反的な傾向があり、例えば、タイヤの耐久性を向上させるために補強材を多く使用すると、タイヤ重量が増加して燃費が悪くなることが知られている。逆に、軽量化のために補強材の量を減らすとタイヤは軽くなるが、ベルト部のタイヤ周方向の引張剛性が低下してベルト本来のタガ効果が失われるため、走行によるベルト部の変形が大きくなり転がり抵抗が悪化してしまうといった問題点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の空気入りラジアルタイヤにおいては、通常４層であるベルト層を３層とするなど、ベルト層の枚数を減らすことにより、タイヤの軽量化を図っているが、ベルト層の枚数を減らすと、ベルト強度が不足してしまい、カットに対する耐久性が悪化する。そこで、ベルトに打込むコードの本数を増やして上記ベルト層数の低減による強度不足を補う方法があるが、この方法では、コードが密に打込まれることになるため、隣接コード間の間隔が狭くなり、耐久性が低下してしまうといった問題点があった。また、コード１本当たりの強度を高めて隣接コード間の間隔を確保することも考えられるが、この方法では、コード径が大きくなってしまい、その結果、ベルト層の厚みが厚くなり、タイヤの重量増加を招いてしまう。
また、ベルト層を構成するスチールコードの打込み本数を減らすことにより、タイヤの軽量化を図る方法も提案されている。この場合には、素線自身の強度を高めることにより、コード径の増大を回避して、隣接コード間の間隔を確保することはできるが、コード使用量が少ないため、タイヤ周方向の引張剛性が低下してしまい、ベルト本来のタガ効果が失われてしまうため、走行によるベルト部の変形が大きくなり、転がり抵抗の悪化をもたらすといった問題点があった。
このように、スチールコードの打込み本数を減らしたり、ベルト層の枚数を減らす方法では、ベルト部の強度や耐久性を維持することはできず、タイヤの耐久性を維持しながらタイヤを軽量化することは困難であった。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤの耐久性を維持しながらタイヤを軽量化することのできるベルトを有する空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、ベルト層を３層にしたときのコード形状及び打込み形態を特定することにより上記目的を達成しうることを見いだし、本発明に到ったものである。
すなわち、請求項１に記載の発明は、タイヤの接地部を構成するタイヤトレッドと、１対のビートコア間に跨ってトロイド状に連なる少なくとも１層のカーカスプライと、このカーカスプライのクラウン領域と上記タイヤトレッドとの間に配設された３層のベルト層とを備えた空気入りラジアルタイヤであって、上記ベルト層のスチールコードを、少なくとも３本のコアフィラメントを捩りなく並行に配置しその周りに複数本の素線を撚り合わせた、コード長手方向に垂直な面のコード外郭形状が、１組の並行する線と１組の互いに向かい合う円弧を有する、いわゆるトラック状のコードとするとともに、上記コードの外郭形状が長手方向にほぼ捩りなく、かつ、上記コードの長軸がベルト幅方向に対して同じ向きにほぼ平行に配置したことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、上記各ベルト層のコード打込み間隔を０．６ｍｍ以上としたものである。また、請求項３に記載の発明は、上記請求項１または請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、上記ベルト層のうち、カーカスプライ側の２層のコード打込み角度をタイヤ周方向に対して２０°±１０°とし、かつ、互いに交差するようにするとともに、トレッド側の１層のコード打込み角度を５０°±１０°としたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤの一例を示す断面図で、この空気入りラジアルタイヤ１０は、タイヤの接地部を構成する厚いゴム層から成るタイヤトレッド１１と、１対のビートコア１２，１２間に跨ってトロイド状に連なる、ラジアル配列のコードを有する１層以上のカーカスプライ１３と、このカーカスプライ１３のクラウン領域１３ｃと上記タイヤトレッド１１との間に、スチールコードをコーティングゴムで被覆し、タイヤ周方向に対して所定の角度で積層された３層のベルト層１４，１５，１６とを備えている。
本例の空気入りラジアルタイヤ１０は、上記ベルト層１４，１５，１６を構成するスチールコードとして、例えば、図２（ａ）に示すような、３本のコアフィラメント２１を実質的に捩りなく並行に配置し、その周りに複数本のシースフィラメント２２を撚り合わせた（３＋８）の構造の複層撚りのスチールコード２０を用い、このスチールコード２０を、図２（ｂ）に示すように、コード間隔ＧがＧ≧０．６ｍｍ以上となるように、各スチールコード２０を打込んだ構造のベルト層を用いることにより、従来４層であったベルト層を３層にしてベルト全体の厚みを薄くし、タイヤの軽量化を可能としたものである。
上記スチールコード２０は、詳細には、図２（ａ）に示すように、コード長手方向に垂直な面のコード外郭形状が、１組の並行する線と１組の互いに向かい合う円弧を有する、いわゆるトラック状の形状をなしており、また、コードの外郭形状が長手方向にほぼ捩りなく、かつ、コードの長軸がベルト幅方向に対して同じ向きにほぼ平行に配置される。
なお、単に３本以上のコアフィラメントを捩りなく配置しただけでは、シースの断面形状がほぼ円に近い形状となるので、本発明の目的とは合致しない。また、コアフィラメントが２本以下である場合にも、シースの断面形状がほぼ円に近い形状となるので、本発明の目的とは合致しない。
【０００８】
スチールコード２０として、トラック形状のコードを使用する理由としては、図３に示すような、従来の円形断面のコード５０を用いた場合のように、ベルト層の厚み方向のゲージが厚くなりコード重量がアップしてしまうことを回避するとともに、コード１本当たりの強力をアップしてコード打込み本数を減らし、コード隣接間隔を保つためである。例えば、上記従来のコード５０では、ベルト強度をアップするためにコード強力をアップしようとすると、必然的にコード径も大きくなってしまう。また、打込み本数を増やして密に打込むと隣接コード間隔が狭くなってしまうといった欠点がある。
これに対して、上記図２に示したスチールコード２０のような、本発明のスチールコードを使用した場合には、コード間隔を、耐久性に問題が生じない０．６ｍｍ以上とした場合でも、ベルト層の厚みを厚くすることなく、ベルト強度を十分に保持することができる。なお、コード間隔を０．６ｍｍ以上としたのは、これ以下であると、ベルト端部でのセパレーション性が著しく低下し、耐久性を損ねる恐れがあるためである。
【０００９】
また、本例では、カーカスプライ側のベルト層であるベルト層１４，１５のコード打込み角度をタイヤ周方向に対して２０°±１０°とし、かつ、上記ベルト層１４，１５を互いに交差させ、トレッド側のベルト層であるベルト層１６のコード打込み角度を５０°±１０°とすることにより、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向の剛性を適正にするようにしている。カーカスプライ側のベルト層１４，１５の打込み角度が１０°未満である場合にはタイヤ幅方向の剛性が低下し、３０°を超えるとタイヤ周方向の剛性が低下する。また、トレッド側のベルト層１６の打込み角度を４０°未満、あるいは、６０°を超えた場合には、タイヤ周方向の剛性が低下するので、上記ベルト層１４，１５，１６のコード打込み角度としては上記のように設定する必要がある。
【００１０】
このように、実施の形態によれば、空気入りラジアルタイヤ１０のベルト層１４，１５，１６を構成するスチールコード２０を、３本のコアフィラメント２１を捩りなく並行に配置し、その周りに複数本のシースフィラメント２２を撚り合わせた、コード長手方向に垂直な面のコード外郭形状がトラック状のコードとするとともに、上記コード２０の外郭形状が長手方向にほぼ捩りなく、かつ、上記コード２０の長軸がベルト幅方向に対して同じ向きにほぼ平行に、０．６ｍｍ以上の距離を隔てて配置するようにしたので、ベルト層を軽量化できるとともに、コード１本当たりの強力をアップしてコード打込み本数を減らし、コード隣接間隔を適正に保つことができる。したがって、空気入りラジアルタイヤ１０の耐久性を維持しながらタイヤを軽量化することができる。
また、カーカスプライ側のベルト層１４，１５のコード打込み角度をタイヤ周方向に対して２０°±１０°とし、かつ、互いに交差させ、トレッド側のベルト層１６のコード打込み角度を５０°±１０°としたので、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向の剛性を適正にすることができる。
このような、高耐久性と軽量化とを実現した本例の空気入りラジアルタイヤ１０は、特に、トラックやバス等の重荷重用空気入りラジアルタイヤに好適に用いることができる。
【００１１】
なお、上記実施の形態では、スチールコード２０としてコアフィラメント２１が３本である（３＋８）の構造のコードについて説明したが、本発明の空気入りラジアルタイヤ１０に用いられるスチールコードのコード構造はこれに限るものではなく、少なくとも３本のコアフィラメントを捩りなく並行に配置し、その周りに複数本の素線を撚り合わせた、コード長手方向に垂直な面のコード外郭形状がトラック状のコードであればよく、その構造は、車両の種類やタイヤ構造等により適宜決定されるものである。
【００１２】
＜実施例＞
以下に、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記に限定されるものではない。
サイズ１１Ｒ２２．５のトラック・バス用ラジアルタイヤのベルトに、図４の表に示す仕様のコードを、コード長軸方向をベルト幅方向に沿う配置で、かつ、コード軸方向がタイヤ周方向に対して、径方向内側のベルト層から順に、右２０°，左２０°，左５２°の傾斜角度となる配置にて適用したタイヤを作製した。ここで、実施例のコードは上記図２に示した断面形状がトラック形状のコードで、従来例、比較例１，２は上記図３に示した断面形状が円形のコードである。
上記各タイヤについて、ベルト引張剛性、転がり抵抗、ベルトエンドセパレーション性、及び、ベルト重量を調査した結果を上記表に合わせて記した。なお、上記結果は、いずれも、従来例を１００とした指数で示した。
ベルト引張剛性は、タイヤのクラウンセンター部分のベルト層から、幅５０ｍｍ、長さ４００ｍｍのサンプルを切り出し、このサンプルを引張試験機に取付け、タイヤの周方向に相当する向きに１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張り、伸びと荷重との関係から求めた。数値が大きいほどベルト引張剛性は大きい。
転がり抵抗は、外径１７８０ｍｍのドラム試験機上に、内圧を所定値に調整したタイヤを載置し、８０ｋｍ／ｈで３０分間予備走行してから内圧を所定値に再調整し、２００ｋｍ／ｈまで速度を上昇させた後惰性走行させて、速度が１８５ｋｍ／ｈから２０ｋｍ／ｈまで低下するのに要した時間を測定した。数値が小さいほど転がり抵抗が良好である。
ベルトエンドセパレーション性は、外径１７８０ｍｍのドラム試験機上に、内圧を所定値に調整したタイヤを載置し、３．５°のスリップ角を断続的にかけながら１２時間走行させ、ベルト層の端部に発生した亀裂の長さを測定した。数値が小さいほど亀裂長さが短く良好である。
上記表から明らかなように、本発明によるスチールコードを用いたタイヤでは、ベルトエンドセパレーション性が良好であり、従来のベルト重量、ベルト引張剛性、及び、転がり抵抗を維持しながら、耐久性を著しく向上させることができることが確認された。
これに対して、コード径を太くした比較例１では、耐久性は向上しているものの、ベルト重量が増加し、転がり抵抗も悪化しており、また、素線自身の強度を高めた比較例２では、ベルト重量が減少し、耐久性も若干向上しているが、ベルト引張剛性も転がり抵抗もともに悪化しおり、本発明のように、軽量化と高耐久性とを同時に実現することはできなかった。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層を構成するスチールコードを、少なくとも３本のコアフィラメントを捩りなく並行に配置し、その周りに複数本の素線を撚り合わせた、コード長手方向に垂直な面のコード外郭形状をトラック状のコードとするとともに、上記コードの外郭形状が長手方向にほぼ捩りなく、かつ、上記コードの長軸がベルト幅方向に対して同じ向きにほぼ平行に配置した構成としたので、耐久性を低下させることなく空気入りラジアルタイヤの軽量化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤの構成を示す断面図である。
【図２】本実施の形態に係るスチールコードの構成を示す図である。
【図３】従来のスチールコードの構成を示す図である。
【図４】実施例の各タイヤに使用したコードの仕様と、各タイヤの試験結果を示す表である。
【符号の説明】
１０　空気入りラジアルタイヤ、１１　タイヤトレッド、１２　ビートコア、１３　カーカスプライ、１４，１５，１６　ベルト層、
２０　スチールコード、２１　コアフィラメント、２２　シースフィラメント。

Claims (3)

1. タイヤの接地部を構成するタイヤトレッドと、１対のビートコア間に跨ってトロイド状に連なる少なくとも１層のカーカスプライと、このカーカスプライのクラウン領域と上記タイヤトレッドとの間に配設された３層のベルト層とを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、上記ベルト層のスチールコードを、少なくとも３本のコアフィラメントを捩りなく並行に配置しその周りに複数本の素線を撚り合わせた、コード長手方向に垂直な面のコード外郭形状がトラック状のコードとするとともに、上記コードの外郭形状が長手方向にほぼ捩りなく、かつ、上記コードの長軸がベルト幅方向に対して同じ向きにほぼ平行に配置したことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 上記各ベルト層のコード打込み間隔を０．６ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 上記ベルト層のうち、カーカスプライ側の２層のコード打込み角度がタイヤ周方向に対して２０°±１０°で、かつ、互いに交差し、トレッド側の１層のコード打込み角度が５０°±１０°であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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