JP2013199195A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性を低下させることなく軽量化を実現した空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】少なくとも２枚のベルト層からなるベルトを備える空気入りラジアルタイヤである。ベルトの１層目の第１ベルト層と２層目の第２ベルト層がともに、２本のコアフィラメント１１を撚り合わせることなく並列して配置したコアと、コアの周囲に撚り合わされたＮ（２≦Ｎ≦４）本のシースフィラメント１２と、からなるスチールコード１０がベルト幅方向に並置してコーティングゴム中に埋設されてなり、かつ、コアフィラメント１１の径をｄ１、シースフィラメント１２の径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２であり、第１ベルト層の厚みをｔ１、第２ベルト層の厚みをｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ２である。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、耐久性を低下させることなく軽量化を実現した空気入りラジアルタイヤに関する。

現在、乗用車用ラジアルタイヤの骨格をなすカーカスの補強部材、特にカーカスのクラウン部の補強部材として一般に用いられているベルトは、主としてタイヤの赤道面に対し傾斜配列されたスチールコード（以下、単に「コード」とも称する）のゴム引き層からなるスチールベルト層を２枚以上用い、これらベルト層中のスチールコードが互いに交差するようにして構成されている。

近年、環境性能の重要性が増してきており、スチールコードを補強部材として用いるゴム物品やタイヤにおいては軽量化のニーズが高まっている。タイヤの軽量化の手法の１つとして、ベルトトリートのゴムの使用量を少なくし、ベルトを薄くすることを挙げることができる。しかしながら、ゴムの使用量を少なくすると、第１ベルト層と第２ベルト層のコード間距離が短くなるため、ベルト幅方向端部のコード端を起点としたゴム剥離が容易にコード間に伝播する、いわゆるベルトエッヂセパレーション（ＢＥＳ）が生じやすくなり、耐久性が低下する。このＢＥＳの改善手法としてはベルト端部のゴムを通常より厚くする手法が知られているが、当然、重量増となるため、所期の目的であるタイヤの軽量化には背反することとなる。

ベルトトリートのゴム使用量を減らす以外のタイヤ軽量化の手法としては、スチールの使用量を減らすこと、例えば、スチールコードの打込み本数を減らすことが考えられる。しかしながら、スチールコードの打込み本数が少なくなると、ベルトの剛性が低下してしまい、好ましくない。このような状況の中、タイヤの軽量化や耐久性の向上に関して、多くの提案がなされている。例えば、特許文献１にはタイヤの軽量化を目的として、Ｎ（Ｎ＝２〜５）＋Ｍ（Ｍ＝１〜３）構造でかつ、フィラメント本数がＮ≧Ｍのスチールコードが提案されている。また、特許文献２には、ベルトの耐久性の向上を目的として、２＋３構造のスチールコードが提案されている。これら以外にも、特許文献３〜７には、タイヤの補強材として求められる諸物性や作業性の改善を目的とした、２＋３構造のスチールコードが提案されている。

特開２００１−９８４８０号公報 実開平３−１２８６８９号公報 特開平６−３０６７８４号公報 特開平７−１２６９９２号公報 特開２００１−９８４６０号公報 特開２００６−３２８５５７号公報 特開２００７−６３７０６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のスチールコードであっても、今日求められるタイヤ軽量化の要求に十分に応えられているとは言い難く、さらなる軽量化の技術が求められている。また、特許文献２に記載のスチールコードは、スチールコードに対するゴムの浸透性を高めることで耐久性を向上させてはいるが、タイヤの軽量化については検討がされてはいない。さらに、特許文献３〜７に記載されているスチールコードにおいても、タイヤの軽量化に関する検討は必ずしも満足のいくものではないというのが現状である。

そこで、本発明の目的は、耐久性を低下させることなく軽量化を実現した空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記課題を解消するためにベルトの構造につき鋭意検討した結果、２＋Ｎ構造のスチールコードにおいて、コアフィラメントとシースフィラメントの径が所定の関係を満足し、かつ、ベルト層の厚みが所定の関係を満足することで、上記課題を解消することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、左右一対のビードコア間にわたりトロイド状をなして跨る少なくとも１枚のカーカス層からなるカーカスと、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設されて接地部を形成するトレッド部と、該トレッド部と前記カーカスのクラウン領域との間に配置されて補強部を形成する、少なくとも２枚のベルト層からなるベルトとを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルトの１層目の第１ベルト層と２層目の第２ベルト層とがともに、２本のフィラメントを撚り合せることなく並列して配置したコアと、該コアの周囲に撚り合わされたＮ（２≦Ｎ≦４）本のシースフィラメントと、からなるスチールコードがベルト幅方向に並置してコーティングゴム中に埋設されてなり、
前記コアフィラメントの径をｄ１、前記シースフィラメントの径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２であり、かつ、前記第１ベルト層の厚みをｔ１、前記第２ベルト層の厚みをｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ２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ｔ１と前記ｔ２との合計は２．５０ｍｍ未満であることが好ましい。また、本発明においては、前記第１ベルト層の厚みは０．７０〜１．２０ｍｍであり、前記第２ベルト層の厚みは１．００〜１．５０ｍｍであることが好ましい。さらに、本発明においては、前記ｄ１は０．１６〜０．２８ｍｍであり、かつ、前記ｄ２は０．１２〜０．２４ｍｍであることが好ましい。さらにまた、本発明においては、前記シースフィラメントの本数は３本であることが好ましい。また、本発明においては、前記第２ベルト層端部における第１ベルト層と第２ベルト層とのスチールコード間のゴム層のゲージはタイヤ中央部における当該ゲージより大きいことが好ましい。

本発明によれば、耐久性を低下させることなく軽量化を実現した空気入りラジアルタイヤを提供することができる。

本発明の空気入りラジアルタイヤの一好適例の片側断面図である。 スチールコードの短径の比較図であり、（ａ）はｄ１＝ｄ２の場合、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）はｄ１＞ｄ２の場合を表す。 （ａ）は従来のタイヤに係るベルトの拡大部分断面図であり、（ｂ）は本発明のタイヤに係るベルトの拡大部分断面図である。 本発明の空気入りラジアルタイヤの好適な実施の形態に係るベルト層の端部近傍を示す拡大部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りラジアルタイヤの一好適例の片側断面図を示す。図示するタイヤは、カーカスのクラウン領域に配設されて接地部を形成するトレッド部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。

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層からなるカーカス４により補強されている。また、トレッド部１は、以下で詳述する、カーカス４のクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設した少なくとも２層、図示する例では２層の第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとからなるベルトにより補強されている。ここで、カーカス４のカーカス層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。

本発明においては、第１ベルト層５ａ、第２ベルト層５ｂがともに、２本のコアフィラメントを撚り合せることなく並列して配置したコアと、コアの周囲に撚り合わされたＮ（２≦Ｎ≦４）本、好適には３本のシースフィラメントとからなるスチールコードが、スチールコードの長径がベルト幅方向となるように、ベルト幅方向に並置してコーティングゴム中に埋設されてなり、かつ、コアフィラメントの径をｄ１、シースフィラメントの径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２である。図２（ａ）〜（ｄ）は、スチールコードの短径の比較図であり、（ａ）はｄ１＝ｄ２の場合、（ｂ）〜（ｄ）はｄ１＞ｄ２の場合を表す。図示するように、２＋Ｎ構造のスチールコード１０の短径はシースフィラメント１２の径に支配されている。したがって、シースフィラメント１２の径ｄ２をコアフィラメント１１の径のｄ１よりも小さくすることにより、スチールコードの短径を小さくすることができる。また、スチールの使用量を減らすことができるため、タイヤの軽量化を図ることができる。

また、本発明においては、第１ベルト層の厚みをｔ１、第２ベルト層の厚みをｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ２である。図３（ａ）は従来のタイヤに係るベルトの拡大部分断面図であり、（ｂ）は本発明のタイヤに係るベルトの拡大部分断面図である。上述の通り、本発明に係るスチールコード１０の短径は、ｄ１＝ｄ２である従来のスチールコード１０を比較して、短径が短い。そのため、第１ベルト層５ａのスチールコード１０と第２ベルト層５ｂのスチールコード１０との距離ｗ、および第１ベルト層５ａのスチールコードのタイヤ径方向内側のゲージＧ１の厚みを維持しつつ、第２ベルト層５ｂのスチールコード１０のタイヤ半径方向外側のゲージＧ２を厚くすることができる。これにより、第２ベルト層５ｂのスチールコード１０のトレッドからの距離が大きくなり、外部からのカット入力によるベルト損傷の影響を受けにくくなる。その結果、ベルト耐久性が向上する。

本発明のタイヤにおいては、第１ベルト層５ａの厚みｔ１と、第２ベルト層５ｂの厚みｔ２との合計が、２．５０ｍｍ未満であることが好ましい。ｔ１とｔ２の合計が２．５０ｍｍ以上となると、ベルトの総重量が大きくなってしまい、十分な軽量効果を得ることができない場合があるためである。タイヤの軽量化と耐久性の向上の観点から、好適には、第１ベルト層５ａの厚みは０．７０〜１．２０ｍｍであり、第２ベルト層５ｂの厚みは１．００〜１．５０ｍｍである。

本発明においては、第１ベルト層と第２ベルト層とを構成するコードが互いに赤道面を挟んで交差するように積層された交錯ベルトであることが好ましい。また、第１ベルト層と第２ベルト層のタイヤ径方向外側に、さらにベルト層を配置してもよく、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列したコードのゴム引き層からなる周方向ベルト層を設けてもよい。かかるコードとしては、有機繊維からなるコードを好適に用いることができ、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリケトン繊維からなるコードを好適に用いることができる。

本発明においては、コアフィラメント１１の径ｄ１は０．１６〜０．２８ｍｍであり、かつ、シースフィラメント１２の径ｄ２は０．１２〜０．２４ｍｍであることが好ましい。フィラメント径が上記範囲を超えると、十分な軽量効果が得られない場合がある。一方、フィラメント径が上記範囲未満であると、ベルト強度不足の懸念がある。

図４は、本発明の空気入りラジアルタイヤの好適な実施の形態に係るベルト層の端部近傍を示す拡大部分断面図を示す。図示するように、本発明においては、第２ベルト層５ｂ端部における第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとのスチールコード６間のゴム層のゲージＨ_Ｅは、タイヤ中央部におけるゲージＨ_Ｃよりも大きいことが好ましい。好適にはＨ_ＥはＨ_Ｃの１．３〜３．０倍、好ましくは１．８〜２．６倍である。ベルト端において厚ゲージのベルト間ゴム７を配置することで、ベルト耐久性をより向上させることができる。この値が１．３倍未満であると、かかる効果を十分に得ることができなく、一方、３．０倍を超えるとタイヤの軽量化が十分とはいえなくなる場合がある。

さらにまた、本発明においては、ベルトへのスチールコードの打込み数は２８〜５７本／５０ｍｍであることが好ましい。打込み数が、上記範囲未満の場合は、引張強度不足やベルト剛性低下の懸念があり好ましくなく。一方、打込み数が上記範囲より多いと、コード間隔を確保することが困難になり、有効にＢＥＳを抑制することが困難になり、ベルト耐久性の低下が懸念される。

本発明においては、ベルト強度を確保するために、引張り強さが２７００Ｎ／ｍｍ^２以上のスチールフィラメントを用いることが好ましい。高い抗張力を有するスチールフィラメントとしては、少なくとも０．７２質量％、特には少なくとも０．８２質量％の炭素を含有するものを、好適に用いることができる。なお、本発明においては、シースフィラメントの撚り方向、撚りピッチ等の条件については、特に制約されるものではなく、常法に従い適宜構成することが可能である。

本発明の空気入りラジアルタイヤは、ベルトの構造が上記要件を満足するものであれば、それ以外の具体的なタイヤ構造については、特に制限されるものではない。また、本発明の空気入りラジアルタイヤは、乗用車用タイヤに好適に用いることができる。なお、タイヤに充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜実施例１〜６および比較例１〜８＞
下記表１〜４に示す構造のスチールコードをベルト補強材として、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを作製した。ベルトは３枚のベルト層からなり、第１ベルト層と第２ベルト層に、下記表１〜４に示すスチールコードを適用した。スチールコードの打込み角度はタイヤ周方向に対して±２６°とした。また、最外層ベルト層として、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードのゴム引き層からなる周方向ベルトを配置した。得られた各タイヤについて、下記の手順に従い、耐久性（ＢＥＳ性）、タイヤ重量の評価を行った。

＜耐久性＞
各供試タイヤについてＪＡＴＭＡ規格に定める標準リムに装着後、２３０ｋＰａ内圧を充填し、荷重２００％の条件にて悪路耐久試験を４万ｋｍ走行する。その後、タイヤを解剖し、ベルト損傷数を確認した。実施例１〜３および比較例２〜４は比較例１を、実施例４および比較例６は比較例５を、実施例５〜６および比較例８は比較例７を基準として１００として指数化し、９０以下の場合を◎、９０より大きく１００以下の場合を○、１００を超える場合を×（悪い）とした。結果を表１〜４に併記する。

＜タイヤ重量＞
各タイヤ１本当たりの重量を測定した。実施例１〜３および比較例２〜４は比較例１を、実施例４および比較例６は比較例５を、実施例５〜６および比較例８は比較例７を基準としてタイヤ重量を比較した。タイヤ重量が１００ｇ以上減少している場合を○、１００ｇ未満の場合を×として評価した。結果を表１〜４に併記する。

＜総合評価＞
耐久性、タイヤ重量減の評価において、◎と○の場合を◎、○のみ場合を○、×がある場合を×とした。

表１〜４より本発明の空気入りラジアルタイヤは、耐久性を悪化させることなくタイヤを軽量化できることが確かめられた。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス
５ａ 第１ベルト層
５ｂ 第２ベルト層
６ スチールコード
７ ベルト間ゴム
１０ スチールコード
１１ コアフィラメント
１２ シースフィラメント

Claims (6)

1. 左右一対のビードコア間にわたりトロイド状をなして跨る少なくとも１枚のカーカス層からなるカーカスと、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設されて接地部を形成するトレッド部と、該トレッド部と前記カーカスのクラウン領域との間に配置されて補強部を形成する、少なくとも２枚のベルト層からなるベルトとを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記ベルトの１層目の第１ベルト層と２層目の第２ベルト層とがともに、２本のフィラメントを撚り合せることなく並列して配置したコアと、該コアの周囲に撚り合わされたＮ（２≦Ｎ≦４）本のシースフィラメントと、からなるスチールコードがベルト幅方向に並置してコーティングゴム中に埋設されてなり、
   前記コアフィラメントの径をｄ１、前記シースフィラメントの径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２であり、かつ、前記第１ベルト層の厚みをｔ１、前記第２ベルト層の厚みをｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ２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ｔ１と前記ｔ２との合計が２．５０ｍｍ未満である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記第１ベルト層の厚みが０．７０〜１．２０ｍｍであり、前記第２ベルト層の厚みが１．００〜１．５０ｍｍである請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記ｄ１が０．１６〜０．２８ｍｍであり、かつ、前記ｄ２が０．１２〜０．２４ｍｍである請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 前記シースフィラメントの本数が３本である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。
6. 前記第２ベルト層端部における第１ベルト層と第２ベルト層とのスチールコード間のゴム層のゲージがタイヤ中央部におけるゲージより大きい請求項１〜５のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。

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