JP4205196B2

JP4205196B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4205196B2
Application number: JP02738698A
Authority: JP
Inventors: 紳也張替; 督今宮
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2018-02-09
Also published as: JPH11222010A

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し、更に詳しくは、生産性を向上しながら、重量増加を招くことなく、高速耐久性を改善するようにした空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、空気入りラジアルタイヤのベルト層は、複数本の引き揃えられたスチールコードに未加硫ゴムを含浸するようにカレンダー処理した帯状体をバイアスカットし、このバイアスカットされた帯片を接合して長尺のベルト材として巻き取り、これを使用時に巻き出してベルト層の長さに切断し、台タイヤ外周に端部同士が一部オーバーラップするようにスプライスさせて巻き付け、かつ少なくとも２層をスチールコードが層間で互いに交差するように積層して形成される。しかし、このように構成されたベルト層は、ベルト層の両端部に補強コードの切断端が形成されるため、コードとゴムとが接着されていない部分が存在し、また、層間剪断歪みも大きく、しかも高速走行時にはベルト層両端部に遠心力による外側へのせり上がり現象が発生するので、ベルト層のエッジにセパレーションを招き易く、高速耐久性が劣るという問題があった。
【０００３】
従来、上記対策として、ベルト層の少なくとも両端部外周にナイロンコード等の有機繊維コードをタイヤ周方向に略０°の角度で連続的に巻き付けることにより、ベルト層端部のせり上がりを抑制し、高速耐久性を向上するようにした技術の提案がある。しかし、ナイロンコード等のベルトカバー層を設けることは、それによって重量が大きく増加するという問題があった。また、バイアスカットされたスチールコード帯状片を継ぎ合わせるベルト構造は、製作に手間がかかり、手作業に頼る工程が多いため、生産性をなかなか上げられないという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、生産性を向上すると共に、重量を増加させずに、高速耐久性を高めることが可能な空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、トレッド部のカーカス層外周側に補強コードを配列したベルト層を設けた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルト層をタイヤセンター領域に配置したセンターベルト層と、その両側に隣接するサイド領域に該センターベルト層とタイヤ幅方向端が当接または離れるようにして配置した両サイドベルト層とに分割した構成にし、前記センターベルト層を１本または複数本の引き揃えられた補強コードがセンターベルト層両端部間で折り返されながらタイヤ周方向に連続的に巻き付くと共に、層間で互いに補強コードが交差するように偶数層に構成し、前記両サイドベルト層を１本または複数本の引き揃えられた補強コードがタイヤ周方向に対して５°以下の傾斜角度で連続的に螺旋状に巻き付くように構成したことを特徴とする。
【０００６】
このようにベルト層をタイヤセンター領域のセンターベルト層と両サイド領域のサイドベルト層とに分割し、センターベルト層は補強コードをその両端部で折り返して連続的にタイヤ周方向に巻き付ける構成し、両サイドベルト層はその補強コードをタイヤ周方向に対して５°以下の連続的な螺旋巻きとすることにより、タイヤ周方向のタガ効果を増大させると共に、補強コードの切断端をベルト層端部に位置させないようにするので、高速走行時におけるベルト層端部のせり上がり現象とベルト層端部での層間剪断歪みを低減し、ベルト層の耐エッジセパレーション性を大きく改善することができる。
【０００７】
しかも、ベルトカバー層のような補強層を何ら設けずに、ベルト構造を改良するだけで済むため、重量の増大を招くことがなく、また、補強コードを連続的に巻き付けてベルト層を構成するので、バイアスカット片の貼り付けの場合に比べて生産性を著しく向上することができる。
また、サイドベルト部のタイヤ周方向剛性増加により、操縦安定性を高めることができると共に、タイヤの振動周波数を高周波側に移動させるため、高周波ロードノイズを改善することができる。更に、ベルト層にスプライス部も存在しなくなるので、乗心地性の向上もできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の空気入りラジアルタイヤの一例をタイヤセンターラインＣＬから片側だけを半断面にして示す。１はトレッド部、２はビード部、３はサイドウォール部である。タイヤ内側に補強コードをタイヤ径方向に配列したカーカス層４が１層配置されている。カーカス層４は両端部４ａを左右のビード部２に埋設したビードコア５の周りにビードフィラー６を挟み込むようにしてタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部１のカーカス層外周側には２層のベルト層７が埋設されている。
【０００９】
上記構成の空気入りタイヤにおいて、ベルト層７はタイヤセンター領域Ｘに配置されたセンターベルト層８と、その両側に隣接するサイド領域Ｙに配置された両サイドベルト層９とが互いに分離するように構成されている。
センターベルト層８は、図３に示すように、グリーンタイヤ成形時に、図示せぬ１本または複数本の補強コードを平行に引き揃えて未加硫ゴムで集束されたストリップ材Ｓが、未加硫のカーカス層４上にタイヤセンター領域Ｘの幅内でベルト幅両端部でウェーブ状の折り曲げを介してタイヤ周方向に連続的に巻き付けて形成される。ストリップ材Ｓの巻き付け方は、タイヤ周方向にウェーブ状に蛇行させながらほぼストリップ材Ｓのストリップ幅だけずらして複数回周回するようにしてもよく、或いはストリップ幅の数倍ピッチでずれるように巻回しながら、最終的にはストリップ材Ｓ同士が隣接し合うように、巻き上げるようにしてもよい。このようにして補強コードを両端部間で折り返した構造のセンターベルト層８は両端部に補強コードの切断端を配置せず、かつ上下２層の層間で補強コード
が交差するセンターベルト層８Ａ，８Ｂを形成することができる。
【００１０】
また、上記センターベルト層８は、例えば、一旦ストリップ材Ｓを回転ドラム上に螺旋状に連続して密接するように巻き上げた筒状体を形成し、この筒状体を回転ドラムから外して、図４のようにその長手方向に沿って押しつぶすことによって得られる偏平筒状のベルト材Ａを加硫前のグリーンタイヤ成形時にアセンブルして形成するようにしてもよい。このセンターベルト層８は、補強コードｆが偏平螺旋状に巻き付くことで、センターベルト層両端部間で折り返されるようになっている。
【００１１】
また更に、上記センターベルト層８は、図５に示すように、ストリップ材Ｓ’を未加硫のカーカス層上で、ベルト幅端部での折り返しを伴いつつタイヤ周方向にジグザグ状に連続して巻き付けて得られたベルト材Ａ’を用いてもよい。このセンターベルト層８では、補強コードｆがジグザグ状に巻き付くことでセンターベルト層両端部間で折り返され、切断端が両端に位置しないようにしている。なお、ストリップ材Ｓ’の巻始め端部及び巻終わり端部は、センターベルト層８の中心部にあることが耐久性の観点からより好ましい。
【００１２】
他方、サイドベルト層９は、補強コードｇがタイヤ周方向に対して実質的に０°になるように、詳しくは、タイヤ周方向に対して５°以内の傾斜角度となるように連続的に螺旋状に巻き付けられた構造になっている。
このサイドベルト層９は、例えば、グリーンタイヤ成形時に、１本または複数本が平行に引き揃えられた補強コードｇを未加硫ゴムに埋設したストリップ材Ｑを未加硫のカーカス４の外周側サイド領域Ｙに複数回隙間なく連続的に巻き付けことにより得ることができる。
【００１３】
上記センターベルト層８及びサイドベルト層９は、それぞれ独立したストリップ材Ｑ，Ｓ，Ｓ’で成形するようにしたが、連続した１本のストリップ材で成形することも可能である。また、センターベルト層８を成形するストリップ材Ｓ，Ｓ’は１本とは限らず、複数本のストリップ材により複数の箇所から同時に巻き付けを始めることで、成形時間を短縮するようにしてもよい。
【００１４】
このように本発明は、ベルト層７をタイヤセンター領域Ｘのセンターベルト層８と両サイド領域Ｙのサイドベルト層９とに３分割し、そのセンターベルト層８を補強コードｆが両端部間で折り返されながらタイヤ周方向に巻き付くようにし、両サイドベルト層９を補強コードｇがタイヤ周方向に対し実質的０°の状態で連続的に螺旋状に巻き付けるようにしたので、センターベルト層８及びサイドベルト層９共にその両端部に補強コードの切断端が存在せず、しかも高速走行時のせり上がり挙動が抑制されるため、ベルト層のエッジセパレーションを大きく抑制することができる。
【００１５】
また、サイドベルト層９は補強コードｇがタイヤ周方向に実質的に０°で巻き付けられていることにより、タイヤ周方向剛性が大幅に向上しているので、操縦安定性の向上と共に、高周波ロードノイズを改善することも可能になる。
また、ベルト層７を上記構造にすることで、スプライス部がない構造となるので、乗心地性を高めることができる。
【００１６】
また更に、補強コードｆ，ｇを連続的に巻き付けてベルト層を構成するため、従来のようなバイアスカット片の貼り付けの場合に比べて生産性を著しく向上することができる。
本発明において、サイドベルト層９の幅としては、その合計幅をベルト総幅Ｚの１５〜３５％にすること、好ましくは左右対称構造の場合は、片側当たりの幅をベルト総幅Ｚの７．５〜１７．５％にするのがよい。センターベルト層８の幅は、ベルト総幅Ｚの６５〜８５％にするのがよい。
【００１７】
図１の実施形態は、センターベルト層８とサイドベルト層９との境界部が互いに端部（タイヤ幅方向端部）をオーバーラップさせずにタイヤ幅方向端を当接させるようになっているが、センターベルト層８と両サイドベルト層９とが若干の間隔を介して離れていてもよい。タイヤ製作上からすると、未加硫タイヤの状態ではセンターベルト層とサイドベルト層とを若干オーバーラップさせ、加硫成形のリフト時に上記オーバーラップ量が０に修正されるようにするのが好ましい。
【００１８】
センターベルト層８及びサイドベルト層９の補強コードとしては、従来のベルト層に用いられている公知の高強度、高弾性率のコードがいずれも使用可能である。例えば、スチールコード、スチールフィラメントの他、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維等の引張弾性率１５００kgf/mm²以上の有機繊維コードを好ましく使用することができる。
【００１９】
本発明では、センターベルト層８及びサイドベルト層９の形成に用いられるストリップ材Ｑ，Ｓ，Ｓ’は、幅が５mm以上のものを使用するのが、良好な生産性を確保する上で好ましい。幅の上限としては、ウェーブ状の折り曲げを伴うセンターベルト層８のストリップ材Ｓの場合は、１５mm以下にするのがよく、それ以上では折り曲げ加工が難しくなる。ジグザグ状に折り返され、或いは偏平螺旋状に巻き付けられるストリップ材Ｓ’では、６０mm以下にするのが好ましい。これ以上では、露出する補強コード端部の面積が大きくなり、耐久性が低下する。ストリップ材Ｑの場合には、生産性に支障を来すものでなければ特に限定されるものではなく、例えば、１０mmにすることができる。
【００２０】
特に、サイドベルト層に使用する補強コードとしては、グリーンタイヤ加硫時にリフトされるときにタイヤが膨径するため、それに追従するようなものを使用するのが望ましい。例えば、図６，７に示すように、螺旋状にくせづけされた複数（図では５本）の素線ｅを１×ｎ構造にした単撚スチールコードＭを好ましく使用することができる。
【００２１】
この単撚スチールコードＭは、型付率が１４０〜２１０％と大きな範囲に設定され、コード内へのゴム浸透性を極めて高くしている。但し、単撚りの１×ｎ構造の型付率は、ｎ本の素線を同心円状に隙間なく撚った時のコード外径を１００とした時、それに対する個々の素線単独を取り出した際の素線のスパイラル外径と定義される。
【００２２】
タイヤ膨径後における上記単撚スチールコードＭは、複数の素線ｅがタイヤ径方向断面において、図６のように、点線で示す仮想円に対して１８０°を越えて円弧状に並ぶ、横断面略Ｃ状の配列になっている。素線数をｎ、素線径をｄ、タイヤ膨径後のトレッド部１に埋設された状態における、隣接する素線ｅの中心間の距離ｋ1,ｋ2,ｋ3,ｋ4 ・・ｋn-1 の総和Σｋと、螺旋状の素線配列となる単撚スチールコードＭの外径Ｄとを、
Σｋ＜１．１６ｄ（ｎ−１）…(1)
１．６＜ｄｎ／（Ｄ−ｄ）＜３．０…(2)
の式を満足するようにするとよい。なお、図７中、Ｒは単撚スチールコードＭ内に充填されたゴムである。
【００２３】
このような単撚スチールコードＭは、初期歪み域での発生応力が比較的小さいため、内側のカーカス層の均一な変形を妨げることがなく、加硫時のタイヤ膨径に追従させながら単撚スチールコードＭを伸長させることができる一方、膨径後には伸びが抑えられるため、ベルト層のタガ効果を発揮させることができる。
上記Σｋが１．１６ｄ（ｎ−１）以上と離れた状態になると、サイドベルト層の外側への変形が大きく、タイヤ周方向剛性を上げることが不十分になる。Σｋの下限は、各素線ｅがくい込むことなく当接した状態、即ち、ｄ（ｎ−１）以上であればよい。
【００２４】
上記ｄｎ／（Ｄ−ｄ）が１．６以下になっても、タイヤ周方向剛性が不十分になり、逆に３．０以上になると膨径時にスチールコードＭがカーカス層に食い込み、耐久性が著しく低下する。
上記単撚スチールコードＭの素線数としては、３〜８本にするのがよい。３本未満では加工が困難であり、逆に８本を越えると素線が円弧状に配列し難くなるため、素線に不均一な応力がかかるので好ましくない。各素線ｅは、全て同じ径のものであっても、異なる径のものであってもよい。素線径が異なる場合には、上記式における素線径ｄは、それらの平均である。
【００２５】
サイドベルト層９は、上述した単撚スチールコードに代えて、短ピッチ複撚構造となる所謂ハイエロンゲーションコードを使用してもよく、また、補強コードｇを予め膨径して伸びる分だけ波状に加工しておき、それを未加硫のストリップ材Ｑに埋設するようにしてもよい。
センターベルト層８の補強コードｆのタイヤ周方向に対する角度としては、１５〜４５°の範囲にするのが好ましい。
【００２６】
上述した実施形態では、ベルト層７の層数を２層にした場合の例を示したが、それに限定されない。センターベルト層は必然的に偶数になるが、サイドベルト層は単層でも複数層でもよく、また奇数でも偶数でもよい。
【００２７】
【実施例】
実施例１
タイヤサイズを１９５／７０Ｒ１４で共通にし、図１に示すセンターベルト層とサイドベルト層を設けたタイヤにおいて、図３に示すベルト構造を有する本発明タイヤ１、図４に示すベルト構造を有する本発明タイヤ２、図５に示すベルト構造を有する本発明タイヤ３、ベルト層をベルト全幅にわたって図５に示すベルト層で構成した比較タイヤ１、本発明タイヤ１のセンターベルト層として補強コードの切断端をベルトエッジ部に有する２層のベルト層により構成した比較タイヤ２、ベルト層を補強コードの切断端をベルトエッジ部に有する２層のベルト層により構成した従来タイヤ１、及びこの従来タイヤ１において２層のベルトカバー層をベルト層外周に配置した従来タイヤ２とをそれぞれ作製した。
【００２８】
各試験タイヤにおいて、ベルト層の補強コードにはスチールコードを使用すると共に、その使用量を同じにし、そのコード構造及びエンド数は表１に示す通りである。また、タイヤ周方向に対して傾斜する補強コードの傾斜角度はそれぞれ２４°である。本発明タイヤにおけるセンターベルト層の幅はベルト総幅の８５％、サイドベルト層の幅はそれぞれベルト総幅の７．５％であり、左右対称である。従来タイヤ２におけるベルトカバー層には、８４０ｄ／２構造のナイロンコードを使用した。
【００２９】
これら各試験タイヤを以下に示す測定条件により、高速耐久性、重量、操縦安定性、乗心地性、高周波ロードノイズ、及び生産性の評価試験を行ったところ、表１に示す結果を得た。
高速耐久性
各試験タイヤをリムサイズ１４×５1/2 ＪＪのリムに装着し、空気圧を２２０kPa にして、ドラム試験機の径が１７０７mmの回転ドラムに取付け、負荷荷重４．４kN（４５０kg）の条件下で、ＪＡＴＭＡ高速耐久性試験に従って走行させた後、３０分毎に速度を８km/hr ずつ増加させ、タイヤ故障が発生するまでの距離を測定し、その結果を従来タイヤ１を１００とする指数値で評価した。この値が大きい程、高速耐久性が優れている。
重量
各試験タイヤの重量を測定し、その結果を従来タイヤ１を１００とする指数値で評価した。この値が大きい程、軽量であることを示す。
操縦安定性及び乗心地性
各試験タイヤをリムサイズ１４×５1/2 ＪＪのリムに装着し、空気圧を１８０kPa にして２５００ccの車両に装着し、テストコースにおいてパネラーによるフィリング試験を実施し、その結果を従来タイヤ１を１００とする指数値で評価した。この値が大きい程、性能が優れている。
高周波ロードノイズ
各試験タイヤを上記と同じ条件で車両に装着し、舗装路面を時速５０km/hで直進走行した時の高周波ロードノイズの音圧レベルを測定し、その結果を従来タイヤ１を１００とする指数値で評価した。この値が大きい程、高周波ロードノイズが低いことを示す。
生産性
各試験タイヤにおいて、単位時間当たりに生産されるタイヤの本数をもとに、従来タイヤ１を１００とする指数値で評価した。この値が大きい程、生産性が高いことを示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
表１から明らかなように、本発明タイヤ１〜３は、高速耐久性をベルトカバー層を設けた従来タイヤ２と同等レベルまで高めることができるのが判る。しかも、従来タイヤ２のように重量増加を招くことがない。また、操縦安定性、乗心地性、高周波ロードノイズ、及び生産性においても、優れていることが判る。
実施例２
タイヤサイズを上記と同じにし、上述した本発明タイヤ１において、ベルト総幅に対するセンターベルト層とサイドベルト層の幅の割合を表２のように変えた試験タイヤ１〜５をそれぞれ作製した。
【００３２】
これら各試験タイヤを上述した測定条件により、高速耐久性、重量、操縦安定性、乗心地性、高周波ロードノイズ、及び生産性の評価試験を行ったところ、表２に示す結果を得た。
【００３３】
【表２】

【００３４】
表２から、センターベルト層の幅をベルト総幅の６５〜８５％、サイドベルト層の幅をそれぞれベルト総幅の７．５〜１７．５％（左右合計幅で１５〜３５％）にするのがよいことが判る。
【００３５】
【発明の効果】
上述したように本発明の空気入りラジアルタイヤは、ベルト層をタイヤセンター領域のセンターベルト層と、両サイド領域のサイドベルト層とに３分割し、センターベルト層を補強コードが端部間で折り返されながらタイヤ周方向に連続的に巻き付けられる構成にし、両サイドベルト層を補強コードがタイヤ周方向に対して実質的に０°の角度で連続的に螺旋状で巻き付けられる構造にしたため、ベルト層の端部への層間剪断歪みの集中を回避し、かつ高速走行時のせり上がり現象を抑制し、耐エッジセパレーション性大幅に高めて、高速耐久性を改善することができる。その上、補強コードの連続的巻き付けによってベルト層を形成することによる生産性向上と共に、ベルトカバー層のような補強層を設けることなく、ベルト層の構造を変えるだけでよいので、重量の増加を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気入りラジアルタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図である。
【図２】図１のベルト層の概略説明図である。
【図３】センターベルト層の作り方の一例を示す斜視図である。
【図４】センターベルト層の作り方の他の例を示す要部斜視図である。
【図５】（ａ）はセンターベルト層に用いられるベルト材の他の例を示す要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＪーＪ矢視断面図である。
【図６】サイドベルト層の補強コードに使用されたタイヤ膨径後の単撚スチールコードの一列を示す拡大断面図である。
【図７】図６の要部正面図である。
【符号の説明】
１トレッド部２ビード部
３サイドウォール部４カーカス層
５ビードコア６ビードフィラー
７ベルト層８センターベルト層
９サイドベルト層Ａ，Ａ’ベルト材
ＣＬタイヤセンターラインＭ単撚スチールコード
Ｑ，Ｓ，Ｓ’ストリップ材Ｘタイヤセンター領域
Ｙサイド領域Ｚベルト総幅
ｆ，ｇ補強コード

Claims

トレッド部のカーカス層外周側に補強コードを配列したベルト層を設けた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルト層をタイヤセンター領域に配置したセンターベルト層と、その両側に隣接するサイド領域に該センターベルト層とタイヤ幅方向端が当接または離れるようにして配置した両サイドベルト層とに分割した構成にし、前記センターベルト層を１本または複数本の引き揃えられた補強コードがセンターベルト層両端部間で折り返されながらタイヤ周方向に連続的に巻き付くと共に、層間で互いに補強コードが交差するように偶数層に構成し、前記両サイドベルト層を１本または複数本の引き揃えられた補強コードがタイヤ周方向に対して５°以下の傾斜角度で連続的に螺旋状に巻き付くように構成した空気入りラジアルタイヤ。
前記補強コードが、ウェーブ状、ジグザグ状、或いは偏平螺旋状に巻き付くことにより、センターベルト層両端部間で折り返される請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記サイドベルト層の合計幅がベルト総幅の１５〜３５％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。
前記ベルト層の補強コードが、スチールフィラメント、スチールコード、引張弾性率１５００kgf/mm^２以上の有機繊維コードから選ばれる請求項１，２または３記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記スチールコードが素線数ｎを３〜８本にした１×ｎ構造の単撚スチールコードからなり、該単撚スチールコードの型付率が１４０〜２１０％である請求項４記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記単撚スチールコードは素線が横断面でＣ字状に並び、該単撚スチールコードの外径をＤ、素線径をｄ、隣接する素線の中心間の距離の総和をΣｋとすると、下記の関係を満足する請求項５記載の空気入りラジアルタイヤ。
Σｋ＜１．１６ｄ（ｎ−１）
１．６＜ｄｎ／（Ｄ−ｄ）＜３．０