JP2009173150A - ラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト耐久性を向上させることにより、高速耐久性、ロードノイズおよび操縦安定性を改良するとともに、重量の増加を抑制し、転がり抵抗の増大を防止することで、燃費性能についても改良したラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】ラジアルカーカス４と、３層以上のベルト層からなるベルト５とを具え、ベ
ルト５が、互いに交錯して配置された２層の交錯ベルト層５ａ，５ｂと、その外周側にタ
イヤ赤道面に対し実質上平行に複数本のスチールコードが配列された少なくとも１層の周
方向ベルト層５ｃとを有するラジアルタイヤである。周方向ベルト層５ｃの幅が、２層の交錯ベルト層５ａ，５ｂのうちタイヤ径方向外側の第２ベルト層の幅以上である。
【選択図】図１

Description

本発明はラジアルタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、長時間の高速走行に供される超高性能タイヤにおいて、ベルト耐久性を向上させることにより、転がり抵抗を低減させ、燃費性能を向上させつつ、高速耐久性、ロードノイズおよび操縦安定性の改良を図ったラジアルタイヤに関する。

従来、トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を埋設した乗用車用ラジアルタイヤにおいて、ベルト層の外周側にタイヤ周方向に対するコード角度が実質的に０°となるベルトカバー層を設けることにより、ベルト層に対するタガ効果を高めることができることが知られている。その結果、タイヤ回転時の遠心力によるベルト層両端部のせり上がりが誘発するエッジセパレーション現象を防止できると同時に、タイヤの周方向剛性が高まることで、タイヤの高周波ロードノイズ特性が改善されることになる。

かかるベルトカバー層を設ける場合、そのコードには主としてナイロンコード等の有機繊維コードが一般に使用されているが、有機繊維コードからなるベルトカバー層はタガ効果が十分であるとは言えず、またタイヤが長時間にわたって連続的に高速回転されるような場合にはコードが高温下で継続的に遠心力を受け、有機繊維コードに特異なクリープ成長による永久歪みの発生は避けられなかった。よって、有機繊維コードを用いたベルトカバー層では、タイヤの高速耐久性や高周波ロードノイズ特性の更なる改善を図ることは困難であった。

このような困難を克服するために、ベルトカバー層のコードとしてスチールコードを使用したラジアルタイヤについても提案されてきている。例えば、特許文献１には、ベルトカバー層（環状補強構造体）の補強コードとして、破断伸びが４〜８％で複撚り構造のＨＥ（Ｈｉｇｈ Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）スチールコードを使用することが開示されている。

また、特許文献２には、ベルトカバー層としての周方向ベルト層において、幅５０ｍｍ幅あたりのスチールコードの断面積とコード打ち込み本数との積を３．０ｍｍ^２以上とすることで、高速耐久性、ロードノイズおよび操縦安定性を改良したラジアルタイヤが開示されている。
特開昭５６−８２６０９号公報（特許請求の範囲等） 特開２００６−６９３３８号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、特許文献１記載のラジアルタイヤでは、通常のベルトとベルトカバー層とにおいて張力負担が夫々２／３と１／３とで応力に抵抗するように作用するため、ＨＥスチールコード以外の非伸長コードは力の分布に重大な混乱を生じることとなる。また、タイヤのタガ効果としての剛性等を十分に確保することが困難であり、耐久性等の面で問題があった。

また、特許文献２記載の周方向ベルト層を適用したラジアルタイヤでは、タガ効果は得られるものの、ベルト端部がベルト中心部に比べタガ効果が小さく、ベルトエッジセパレーションなど、ベルト端に起因する耐久性低下の懸念があり、なお改良が望まれていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、ベルト耐久性を向上させることにより、高速耐久性、ロードノイズおよび操縦安定性を改良するとともに、重量の増加を抑制し、転がり抵抗の増大を防止することで、燃費性能についても改良したラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、通常の交錯ベルト層の外周側に配置されるスチールコードからなる周方向ベルト層において、その幅を所定の幅とすることにより、上記目的を達成し得ることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のラジアルタイヤは、１枚以上のカーカスプライからなるラジアルカーカスと、該ラジアルカーカスのクラウン部の外周側に配設された３層以上のベルト層からなるベルトとを具え、前記ベルトが、互いに交錯して配置された２層の交錯ベルト層と、該２層の交錯ベルト層の外周側にタイヤ赤道面に対し実質上平行に複数本のスチールコードが配列された少なくとも１層の周方向ベルト層とを有するラジアルタイヤにおいて、
前記周方向ベルト層の幅が、２層の交錯ベルト層のうちタイヤ外周側の第２ベルト層の幅以上であることを特徴とするものである。

本発明においては、前記周方向ベルト層の幅が、２層の交錯ベルト層のうちタイヤ内周側の第１ベルト層の幅以上であることが好ましい。また、前記スチールコードとして、引っ張り強さ２７００Ｎ／ｍｍ^２以上のスチール素線を撚り合わせてなるスチールコードを用いることが好ましい。更に、タイヤ溝底と周方向ベルト層との間のゲージを０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことにより、ベルトエッジセパレーションが抑制されてベルト耐久性が向上し、これにより、高速耐久性、ロードノイズおよび操縦安定性を改良することができるとともに、重量の増加が抑制され、転がり抵抗の増大を防止することで、燃費性能についても改良が可能となった。

以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るラジアルタイヤの、一部を破断除去して示す断面斜視図である。図示するラジアルタイヤは、トレッド部１と、このトレッド部１の両側部に連続してタイヤ半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部２と、各サイドウォール部２の内周側に連続するビード部３とを備えている。

図示するように、トレッド部１、サイドウォール部２およびビード部３は、一方のビード部３から他方のビード部３にわたってトロイド状に延びる一枚のカーカスプライからなるラジアルカーカス４により補強されている。また、トレッド部１は、ラジアルカーカス４のクラウン部の外周側に配設された２層の交錯ベルト層５ａ、５ｂと、これらベルト層のさらに外周側に配設された１層の周方向ベルト層５ｃとからなるベルト５により補強されている。

ここで、ラジアルカーカス４のカーカスプライは複数枚としてもよく、タイヤ周方向に対してほぼ直交する方向、例えば７０〜９０°の角度で延びる有機繊維コードを好適に用いることができる。

また、ラジアルカーカス４側のベルト層である２層の交錯ベルト層５ａ，５ｂは、そのコード打込み角度をタイヤ軸方向に対して好ましくは６０°〜８０°とし、かつ、互いに交錯するよう配設する。これら交錯ベルト層５ａ，５ｂのコードとしては、スチールを用いることができ、軽量性の観点からは、ポリアミド繊維等の有機繊維コードを好適に用いることができる。

さらに、トレッド部１側のベルト層である周方向ベルト層５ｃは、そのコード打込み角度をタイヤ周方向に対して実質的に０°とする。すなわち、周方向ベルト層５ｃのコードは、タイヤ赤道面に対し実質上平行に配列させる。周方向ベルト層５ｃは、図示する例では１層であるが、複数層とすることもできる。ここで、実質的に０°とは、例えば、２°以内の範囲にあることをいう。

本発明においては、図1に示すように、周方向ベルト層５ｃの幅が、２層の交錯ベルト層５ａ，５ｂのうちタイヤ径方向外側の第２ベルト層５ｂの幅以上であることが肝要である。周方向ベルト層５ｃの幅が第２ベルト層５ｂの幅より小さいとタガ効果が小さくなり、タイヤ転動時にベルト端部の歪がより大きくなって、ベルトエッジセパレーション等に起因する耐久性の低下のおそれがある。

また、本発明においては、図２に示すように、周方向ベルト層５ｃの幅が、２層の交錯ベルト層のうちタイヤ径方向内側の第１ベルト層５ａの幅以上であることが好ましい。これにより、タガ効果がより大きくなり、ベルト耐久性の一層の向上を図ることができる。

但し、周方向ベルト層５ｃの幅が大きすぎるとタイヤの溝底からコードが出るおそれがあるため、タイヤ溝底と周方向ベルト層との間のゲージが０．５ｍｍ以上を確保できるような周方向ベルト層幅とすることが好ましい。

本発明において、周方向ベルト層５ｃを構成するスチールコードとしては、引張り強さ２７００Ｎ／ｍｍ^２以上、好適には３２００〜４０００Ｎ／ｍｍ^２のスチール素線を撚り合わせてなるスチールコードを好適に用いることができる。使用するスチール素線の引張り強さが２７００Ｎ／ｍｍ^２未満であると、ベルト強力の低下を招き、プランジャーエネルギーなどの耐久性が悪化するおそれがある。

かかる周方向ベルト層５ｃは、例えば、１本または複数本のスチールコードを引き揃えてゴム被覆した状態でタイヤ周方向に螺旋状に巻き付けることにより、容易に形成することができる。

本発明のタイヤにおいては、周方向ベルト層５ｃの幅が重要であり、それ以外のタイヤ構造の詳細、各部材の材質等については、常法に従い、既知の構造および材料のうちから適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではない。

例えば、トレッド部１の表面には適宜トレッドパターンが形成され、タイヤの最内層にはインナーライナー（図示せず）が配置される。また、本発明のタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、または窒素等の不活性ガスを用いることが可能である。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（ベルトの張力分布）
タイヤサイズ２２５／４５Ｒ１７のラジアルタイヤ（第1ベルト層幅：１８５ｍｍ、第２ベルト層幅：１７５ｍｍ、周方向ベルトなし）に対し、そのベルトの張力分布を解析により求めたところ、図3に示す結果を得た。遠心力によるタイヤの変形を抑制し、転がり抵抗や摩耗を低減させるために交錯ベルトを配置しても、図３から、張力分布が幅方向両端付近で低下することが確かめられた。
（実施例１〜３、従来例、比較例）
図１または図２に示すベルト構造を有するタイヤサイズ２２５／４５Ｒ１７のラジアルタイヤを、以下に従い製造した。

ラジアルカーカス４は１枚とし、レーヨン繊維コードを用いた。また、２層の交錯ベルト層５ａ，５ｂはいずれも同じものとし、そのコードの打ち込み角度をタイヤ軸方向に対して＋６２°および−６２°とし、スチールコードを用いた。さらに、周方向ベルト層５ｃ（コード打ち込み数：５８本／５０ｍｍ）は１層とし、下記表１中に示す条件に従うスチールコードを用いた。

製造された各供試タイヤについて、以下の評価試験を実施した。その結果を、下記の表
１中に併せて示す。

＜ベルト耐久性＞
各供試タイヤを、ＪＡＴＭＡ規格に定める標準リムに装着後、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫにおける最大負荷能力に対応する内圧を充填し、乗用車に装着した。舗装路を４００００ｋｍ走行した後、タイヤを解剖して、ベルト端部のセパレーション長さを調査した。結果は、従来例を１００として、指数表示した。値が小さいほど良好な結果を示す。

＜高速耐久試験＞
各供試タイヤをリムサイズ７Ｊ×１７のリムに装着し、空気圧を３００ｋＰａにして、ＪＡＴＭＡ規格のテスト法に準じたスピードステップ法にて、高速耐久試験を行った。結果は夫々、従来例のタイヤ故障時の速度を１００として指数表示した。数値が大なるほど、結果は良好である。

＜ロードノイズ試験＞
ロードノイズ試験は、各供試タイヤを７Ｊ×１７のリムに組み、空気圧を２２０ｋＰａにして排気量２０００ｃｃの乗用車に装着し、ロードノイズ計測器にて特定のロードノイズ試験路を走行した時の音圧を測定する事により行った。結果は夫々、従来例のタイヤを１００として指数表示した。数値が小なるほどロードノイズが低く、優れている。

＜コーナリングパワー＞
ＪＩＳ規格の正規内圧、荷重を負荷したタイヤを外径３０００ｍｍのドラム上に押し付けた状態で速度３０ｋｍ／ｈで３０分間予備走行させた後、再度内圧を正規値に調整した上で同一速度で走行させた。この時、タイヤの転動方向とドラムの円周方向との間に正負最大１４度の角度（スリップアングル）を連続してつけて、正負角度に対応するコーナリングフォース（ＣＦ）を測定し、これにより次式から平均のコーナリングパワー値を算出して評価した。
ＣＰ＝｛ＣＦ（１°）＋ＣＦ（２°）／２＋ＣＦ（３°）／３＋ＣＦ（４°）／４｝／４

＜転がり抵抗試験＞
外径が１７０７．６ｍｍ、幅が３５０ｍｍのスチール平滑面を有する回転ドラムを用い、ＪＩＳ規格の正規内圧、４５０ｋｇｆの荷重の作用下で０〜１８０ｋｍ／ｈの速度で回転させて測定する方法、いわゆる惰行法により転がり抵抗を測定した。結果は、従来例のタイヤを１００とした時の指数で表示した。数値が小なるほど転がり抵抗が小さく優れていることを示す。

＊）使用したスチールコードの引張り強さは全て３３７０Ｎ／ｍｍ²であり、ナイロン繊維コードの引張り強さは１００４Ｎ／ｍｍ²であった。

上記表１に示すように、本発明に係る条件に従い周方向ベルト層を用いた各実施例のタイヤにおいては、従来例および比較例のタイヤに比し、ベルト耐久性について優れていることが確かめられた。但し、実施例５ではショルダー溝底にクラックの発生が認められた。

本発明の一実施の形態に係るラジアルタイヤを、一部を破断除去して示す断面斜視図である。 本発明の他の実施の形態に係るラジアルタイヤを、一部を破断除去して示す断面斜視図である。 実施例におけるベルトの張力分布の解析結果を示すグラフである。

符号の説明

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ ラジアルカーカス
５ ベルト
５ａ，５ｂ 交錯ベルト層
５ｃ 周方向ベルト層

Claims (4)

1. １枚以上のカーカスプライからなるラジアルカーカスと、該ラジアルカーカスのクラウン部の外周側に配設された３層以上のベルト層からなるベルトとを具え、前記ベルトが、互いに交錯して配置された２層の交錯ベルト層と、該２層の交錯ベルト層の外周側にタイヤ赤道面に対し実質上平行に複数本のスチールコードが配列された少なくとも１層の周方向ベルト層とを有するラジアルタイヤにおいて、
   前記周方向ベルト層の幅が、２層の交錯ベルト層のうちタイヤ外周側の第２ベルト層の幅以上であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記周方向ベルト層の幅が、２層の交錯ベルト層のうちタイヤ内周側の第１ベルト層の幅以上である請求項1記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記スチールコードが、引っ張り強さ２７００Ｎ／ｍｍ^２以上のスチール素線を撚り合
   わせてなるスチールコードである請求項１または２記載のラジアルタイヤ。
4. タイヤ溝底と周方向ベルト層との間のゲージが０．５ｍｍ以上である請求項１〜３のうちいずれか一項記載のラジアルタイヤ。

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