JP2016203684A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】軽量性および耐カット性を高度に両立でき、かつ、製造時の作業性および製造コストに優れた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】撚り合わされることなく引き揃えられた複数本のスチールモノフィラメントがゴム中に埋設されてなるベルト層５ａ、５ｂが、層間で互いに交差するように少なくとも２層配置されてなる交差ベルト５を備える空気入りタイヤ１０であり、交差ベルト５の層間に補強素子がゴム中に埋設されてなる少なくとも１層のベルト補強層６を備え、交差ベルト５のスチールモノフィラメントのタイヤ周方向に対する角度が３５°以上であり、かつ、ベルト補強層６の補強素子が有機繊維コードからなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、軽量性および耐カット性を高度に両立でき、かつ、製造時の作業性および製造コストに優れた空気入りタイヤに関する。

近年、自動車の燃費を向上させるために、タイヤの軽量化に対する要求はますます高まってきている。従来、タイヤの軽量化を目的して、ベルトコードとして複数本のスチールフィラメントを撚り合わせた撚りコードではなく、スチールモノフィラメントを撚り合わせずにベルトコードとして用いる技術が知られており、このスチールモノフィラメントからなるベルト層を少なくとも２層、互いに交差するように配置した交差ベルトの開発がなされている。このようにベルトコードをモノフィラメント化した場合、ベルト層の薄肉化が可能になるため、タイヤの軽量化が可能になる。

しかしながら、スチールモノフィラメントからなるベルト層を用いた場合、ベルト面内における曲げ剛性（面内曲げ剛性）の低下をもたらしてしまうという問題を有している。そこで、特許文献１では、不足した面内曲げ剛性を補うため、タイヤ周方向に対して、８０〜９０°の角度で埋設されたスチールコードからなるベルト補助層を設けた乗用車用空気入りラジアルタイヤが提案されている。特許文献１によれば、ベルト補助層を設けることで、ベルトコードの座屈を抑制して、モノフィラメント化により低下する曲げに対する疲労性を補うことができる。

特開２０１２−２５４６６８号公報

しかしながら、スチールコードからなるベルト補強層を設けると、スチールの使用量が増加し、タイヤの重量増加につながる。したがって、特許文献１に記載のタイヤでは、交差ベルトをスチールモノフィラメントからなるベルト層で構成することによるタイヤ軽量化の利点を十分に生かすことができず、タイヤの軽量化について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。また、スチールモノフィラメントからなるベルト層においては、面内曲げ剛性を付与するためにベルト角度を周方向に対して３５°以上にすると、タイヤ周方向における剛性が低下してしまうため、耐カット性が低下してしまう場合がある。さらに、タイヤの製造時における作業性や製造コストのについても改善が望まれている。

そこで、本発明の目的は、軽量性および耐カット性を高度に両立でき、かつ、製造時の作業性および製造コストに優れた空気入り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鋭意検討した結果、ベルト層、およびベルト補助層の配置および材質を所定のものとすることで、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、本発明の空気入りタイヤは、撚り合わされることなく引き揃えられた複数本のスチールモノフィラメントがゴム中に埋設されてなるベルト層が、層間で互いに交差するように少なくとも２層配置されてなる交差ベルトを備える空気入りタイヤにおいて、
前記交差ベルトの層間に補強素子がゴム中に埋設されてなる少なくとも１層のベルト補強層を備え、
前記交差ベルトのスチールモノフィラメントのタイヤ周方向に対する角度が３５°以上であり、かつ、前記ベルト補強層の補強素子が有機繊維コードからなることを特徴とするものである。

本発明のタイヤにおいては、前記有機繊維コードは、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリケトン、およびレーヨンからなる群から選ばれる少なくとも一種からなるコードであることが好ましい。また、本発明のタイヤにおいては、前記ベルト層の厚さをＳ（ｍｍ）、前記スチールモノフィラメントの径をｓ（ｍｍ）、前記ベルト補強層の厚さをＴ（ｍｍ）、前記有機繊維コードの径をｔ（ｍｍ）としたとき、下記式（１）、
１．２４＜（Ｔ＋Ｓ）／（ｔ＋ｓ）＜３．６３ （１）
で表される関係を満足することが好ましい。

本発明によれば、軽量性および耐カット性を高度に両立でき、かつ、製造時の作業性および製造コストに優れた空気入りタイヤを提供することができる。

本発明に一好適な実施の形態に係る空気入りタイヤの幅方向断面図である。 本発明の一好適な実施の形態に係る空気入りタイヤのベルト層およびベルト補強層の関係を示す概略平面図である。 本発明の一好適な実施の形態に係る空気入りタイヤの交差ベルトおよびベルト補強層のタイヤ幅方向断面図である。

以下、本発明の空気入りタイヤについて、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明に一好適な実施の形態に係る空気入りタイヤの幅方向断面図である。本発明のタイヤ１０は、図示するように、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プライからなるカーカス４により補強されている。

本発明のタイヤ１０においては、カーカス４のクラウン領域のタイヤ径方向外側に、少なくとも２層（図示例では２層）、好ましくは２層の第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとからなるベルトが配設されている。この第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂは、撚り合わされることなくタイヤ幅方向に並列に引き揃えられた複数本のスチールモノフィラメントがゴム中に埋設されてなり、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂは、層間で互いに交差するように配置されて、交差ベルト５を形成している。

本発明のタイヤにおいては、交差ベルト５のスチールモノフィラメントのタイヤ周方向に対する角度は３５°以上である。タイヤ周方向に対してスチールモノフィラメントを高角度で配置することで、交差ベルト５に面内曲げ剛性を付与しており、タイヤ１０の耐久性、耐摩耗性を確保している。好ましくは、スチールモノフィラメントのタイヤ周方向に対する角度は、４５°以上である。

さらに、本発明のタイヤ１０は、交差ベルト５の層間に補強素子がゴム中に埋設されてなる少なくとも１層のベルト補強層６が埋設されている。図２に、本発明の一好適な実施の形態に係る空気入りタイヤのベルト層およびベルト補強層の関係を示す概略平面図を示す。本発明のタイヤのベルト層（図示例では第１ベルト層５ａ、第２ベルト層５ｂ）は、タイヤ周方向に対して３５°以上の角度を有しているため、タイヤ周方向の引張剛性が十分ではない。そこで、ベルト補強層６を交差ベルト５の層間に配置することで、不足するタイヤ周方向の引張剛性を補っている。また、交差ベルト５の層間にベルト補強層６を挿入することで、スチールモノフィラメントからなる交差ベルト層（図示例では、第２ベルト層５ｂ）が保護層の役割を担い、耐カット性を向上させることができる。なお、ベルト補強層６の有機繊維コードの角度は、その目的が不足するタイヤ周方向の引張剛性を補うことであるため、タイヤ周方向に対して０°〜１０°であることが好ましい。

さらにまた、本発明のタイヤ１０は、ベルト補強層６の補強素子は有機繊維コードからなる。補強素子として有機繊維からなるコードを用いることで、スチールを用いた場合を比較してタイヤの軽量化を図ることができる。本発明のタイヤ１０においては、ベルト補強層６を構成する補強素子は、タイヤ周方向における引張剛性の確保が目的であるので、高弾性の有機繊維からなるコードを用いることが好ましい。有機繊維コードとしては、芳香族ポリアミド（アラミド）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、レーヨン、ザイロン（登録商標）（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維）、脂肪族ポリアミド（ナイロン）等の有機繊維コード等を用いることができる。

図３に、本発明の一好適な実施の形態に係る空気入りタイヤの交差ベルトおよびベルト補強層のタイヤ幅方向断面図を示す。本発明のタイヤ１０においては、ベルト層（図示例では第１ベルト層５ａ、第２ベルト層５ｂ）の厚さをＳ（ｍｍ）、スチールモノフィラメント７の径をｓ（ｍｍ）、ベルト補強層６の厚さをＴ（ｍｍ）、有機繊維コード８の径をｔ（ｍｍ）としたとき（図２参照）、下記式（１）、
１．２４＜（Ｔ＋Ｓ）／（ｔ＋ｓ）＜３．６３ （１）
で表される関係を満足することが好ましい。ここで、Ｔ＝０．５〜２．０、ｔ＝０．２ｍ〜１．８、Ｓ＝０．６６〜１．２、ｓ＝０．１２〜０．４５である。（Ｔ＋Ｓ）／（ｔ＋ｓ）を１．２５以上とすることで、層間ゲージを保ち、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隣接コード間に伝播するベルトエッジセパレーション（ＢＥＳ）を良好に防止することができる。一方、３．６３未満とすることでゴムの使用量を低減し、耐ベルトエッジセパレーション性（以下、「耐ＢＥＳ性」と称する）と軽量性を両立させることができる。

さらに、本発明のタイヤ１０においては、ベルト補強層６の幅は、トレッド幅の６０％以上であることが好ましい。ベルト補強層６の幅をトレッド幅の６０％以上とすることで、タイヤ周方向の引張剛性を効果的に向上させることができる。好ましくは、ベルト補強層６をトレッド幅の全幅に配置する。なお、トレッド幅とは、タイヤを正規リムに装着し、正規内圧を充填し、静止した状態で平板に対し垂直に置き、正規荷重を加えたときのタイヤ接地面のタイヤ軸方向の最大幅をいう。

さらにまた、本発明のタイヤ１０においては、ベルト補強層６中の有機繊維コード８の打込み本数は２０〜８０本／５０ｍｍであることが好ましい。打込み本数を２０本／５０ｍｍ以上とすることで、タイヤ周方向の引張剛性を十分に確保することができる。一方、打込み本数を８０本／５０ｍｍ以下とすることで、タイヤ周方向の引張剛性と耐ＢＥＳ性を両立させることができる。

また、本発明のタイヤ１０においては、ベルト補強層６中の有機繊維コード８の総繊度は、５００〜８０００ｄｔｅｘとするのが好ましい。有機繊維コードの総繊度を５００ｄｔｅｘ以上とすることで、ベルト補強層６の周方向引張剛性を十分に確保することができる。一方、有機繊維コード８の総繊度は８０００ｄｔｅｘ以下が好ましく、総繊度を８０００ｄｔｅｘ以下とすることでベルト補強層６の薄肉化を図り、周方向引張剛性と軽量化とを両立させることができる。

さらに、本発明のタイヤ１０においては、交差ベルト５を構成するスチールモノフィラメント７の線径は０．１２〜０．４５ｍｍであることが好ましい。スチールモノフィラメント７の線径を０．１２ｍｍ以上とすることで、交差ベルト５の面内曲げ剛性を十分に確保することがでる。一方、スチールモノフィラメント７の線径を０．４５ｍｍ以下とすることで、ベルト層の厚みの増加を防止することができ、ベルト層の面内曲げ剛性と軽量化とを両立させることができる。より好ましくは、０．２５〜０．３５ｍｍである。

さらに、交差ベルト５を構成するスチールモノフィラメント７、およびベルト補強層６を構成する有機繊維コード８は、型付けをされていない真直性を有するものが好ましい。真直性のコードは初期伸びがないため、外部からの入力直後から十分な剛性を得ることができるためである。

さらにまた、本発明のタイヤ１０においては、スチールモノフィラメント７同士の間隔は均等であることが好ましい。スチールフィラメント７同士の間隔を均等とすることで、ベルトトリートの製造が容易になり生産性が向上する。また、スチールフィラメント７同士の間隔に極端に狭い箇所が存在しないため、耐ＢＥＳ性に優れている。

また、図示する本発明のタイヤ１０においては、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂを構成するスチールモノフィラメントは、タイヤ周方向に対して対称の角度であることが好ましい。かかる構成とすることで、タイヤの生産性が向上し、また、応力を均等に分担することができるため、タイヤの耐久性の観点からも好ましい。

本発明のタイヤ１０は、カーカス４のタイヤ径方向外側に、撚り合わされることなく引き揃えられた複数本のスチールモノフィラメントがゴム中に埋設されてなるベルト層が、層間で互いに交差するように少なくとも２層配置されてなる交差ベルト５を備え、この交差ベルト５の層間に補強素子がゴム中に埋設されてなる少なくとも１層のベルト補強層６を有し、交差ベルト５のスチールモノフィラメントのタイヤ周方向に対する角度を３５°以上とし、かつ、補強素子として有機繊維コードを用いることのみが重要であり、その他の構造については、既知の構造を採用することができる。

例えば、図示するように、本発明のタイヤの一対のビード部３にはそれぞれビードコア９が埋設され、カーカス４は、このビードコア９の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されている。カーカスは、通常、タイヤ赤道面に対して７０°〜９０°のコード角度で配列した複数本の有機繊維コードからなる少なくとも１層（図示例においては１層）のカーカスプライからなる。カーカスに用いる有機繊維コードは、片撚りコード、双撚りコード、または３本以上の複数本撚りコードとすることができる。また、カーカスに用いる有機繊維コードは、１種類の有機繊維のフィラメントを撚り合わせたものでも、２種類以上の有機繊維のフィラメントを撚り合わせたものでもよい。さらに、カーカスに用いる有機繊維コードの打込み数は、５０ｍｍ当たり４０〜７０本であることが好ましい。

また、本発明のタイヤにおいては、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ており、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。さらに、本発明のタイヤ１０において、タイヤ内に充填する気体としては、通常のまたは酸素分圧を変えた空気、もしくは窒素等の不活性ガスを用いることができる。本発明のタイヤは、乗用車用空気入りタイヤに好適である。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜実施例１〜５＞
図１に示すタイプのタイヤを、タイヤサイズ：１４５／６５Ｒ１５にて作製した。第１層（第１ベルト層）および第３層（第２ベルト層）で交差ベルトを構成し、第２層をベルト補強層とした。第１層および第３層を構成するスチールフィラメントの線径は０．３ｍｍ、打込み本数は４５本／５０ｍｍ、タイヤ周方向に対する角度は、第１ベルト層は＋４５°、第２ベルト層は−４５°とした。第２層はベルト補強層であり、トレッド幅方向の全幅にわたって、補強素子がタイヤ周方向に対して略平行となるように配置した。第２層（ベルト補強層）の補強素子および構造は表１および２に示すとおりである。なお、第２層（ベルト補強層）の補強素子の打込み本数は、５０本／５０ｍｍとした。

＜従来例＞
タイヤサイズ：１４５／６５Ｒ１５にて、第１層および第２層からなる交差ベルトを有する空気入りタイヤを作製した。交差ベルトの補強素子は、線径０．３０ｍｍのスチールフィラメントからなる１×３構造のスチールコードであり、打込み本数は４５本／５０ｍｍ、タイヤ周方向に対する角度は±４５°とした。なお、従来例のタイヤは、ベルト補強層を備えていない。

＜比較例１＞
比較例１のタイヤは、タイヤサイズ：１４５／６５Ｒ１５であり、第１層（第１ベルト層）および第２層（第２ベルト層）で交差ベルトを構成し、これらベルト層を構成するスチールフィラメントの線径は０．３ｍｍ、打込み本数は４５本／５０ｍｍ、タイヤ周方向に対する角度は、第１ベルト層は＋４５°、第２ベルト層は−４５°とした。第３層は、ベルト補強層であり、トレッド幅方向の全幅にわたって、補強素子がタイヤ周方向に対して略平行となるように配置した。第３層（ベルト補強層）の補強素子および構造は表２に示すとおりであり、打込み本数は５０本／５０ｍｍとした。

＜比較例２＞
比較例２のタイヤは、タイヤサイズ：１４５／６５Ｒ１５であり、第１層（第１ベルト層）および第２層（第２ベルト層）で交差ベルトを構成し、これらベルト層を構成するスチールフィラメントの線径は０．３ｍｍ、打込み本数は４５本／５０ｍｍ、タイヤ周方向に対する角度は、第１ベルト層は＋４５°、第２ベルト層は−４５°とした。第３層および第４層は、ベルト補強層であり、トレッド幅方向の全幅にわたって、補強素子がタイヤ周方向に対して略平行となるように配置した。第３層および第４層（ベルト補強層）の補強素子および構造は表２に示すとおりであり、打込み本数は５０本／５０ｍｍとした。

得られた各タイヤにつき、タイヤ重量、の評価を、下記の手順に従って行った。

＜タイヤ重量＞
タイヤ１本当たりの重量を測定し、従来例のタイヤと同等の場合を△、従来例よりも５０ｇ未満軽量化できた場合を○、５０ｇ以上軽量化できた場合を◎とした。結果を表１および２に併記する。

＜耐カット性＞
ＪＡＴＭＡで規定するリムに組み付け、正規荷重の２倍の荷重、かつ、ドラムの表面に突起をつけた室内ドラム試験をおこない、タイヤ破壊までの距離にて評価を行った。従来例のタイヤを基準（指数：１００）とした場合、１００未満の場合を△、１００〜１１０の場合を○、１１０超の場合を◎とした。結果を表１および２に併記する。

＜才断作業性＞
従来例のタイヤの製造における才断刃の交換頻度を基準（指数：１００）として、１００未満の場合を△、１００〜１２０の場合を○、１２０超の場合を◎とした。結果を表１および２に併記する。

＜コスト＞
従来例のタイヤのコストを基準（指数：１００）とし、１０１以上を△、１００の場合を○、１００未満の場合を◎とした。結果を表１および２に併記する。

上記表１および２より、本発明のタイヤは、軽量性および耐カット性を高度に両立できていることがわかる。また、ベルト補強層の有機繊維コードとして、ＰＥＮ、ＰＥＴ、ナイロン、ポリケトン、およびレーヨンからなるコードを用いることで、作業性およびコストの面でも優れていることもわかる。

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
５ 交差ベルト
５ａ 第１ベルト層
５ｂ 第２ベルト層
６ ベルト補強層
１０ 空気入りタイヤ（タイヤ）

Claims (3)

1. 撚り合わされることなく引き揃えられた複数本のスチールモノフィラメントがゴム中に埋設されてなるベルト層が、層間で互いに交差するように少なくとも２層配置されてなる交差ベルトを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記交差ベルトの層間に補強素子がゴム中に埋設されてなる少なくとも１層のベルト補強層を備え、
   前記交差ベルトのスチールモノフィラメントのタイヤ周方向に対する角度が３５°以上であり、かつ、前記ベルト補強層の補強素子が有機繊維コードからなることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記有機繊維コードが、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリケトン、およびレーヨンからなる群から選ばれる少なくとも一種からなるコードである請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ベルト層の厚さをＳ（ｍｍ）、前記スチールモノフィラメントの径をｓ（ｍｍ）、前記ベルト補強層の厚さをＴ（ｍｍ）、前記有機繊維コードの径をｔ（ｍｍ）としたとき、下記式（１）、
   １．２４＜（Ｔ＋Ｓ）／（ｔ＋ｓ）＜３．６３ （１）
   で表される関係を満足する請求項１または２記載の空気入りタイヤ。

Images