JP4471242B2

JP4471242B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4471242B2
Application number: JP22840499A
Authority: JP
Inventors: 貴朗森井
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2019-08-12
Also published as: JP2001055008A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤとしての諸性能を低下させることなく、操縦安定性能に優れかつ転がり抵抗の小さい空気入りラジアルタイヤ、特には乗用車用空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
舗装路面を走行する各種車輌のなかでも、特に乗用車はその設備、性能ともに著しく充実し、さらには道路網のより一層の拡充に伴い、タイヤに対してもその運動性能、すなわち走行性能のより一層の向上が強く要請されるようになってきた。中でも、近年の車輌静粛性能の格段の進歩、および騒音対策から、特に、音および乗り心地性能については高いレベルでの性能が要求されるようになってきている。
【０００３】
乗用車用空気入りラジアルタイヤの性能を議論する際、トレッドゴムを介して路面と接触するベルト部の特性は特に重要視される。これら要求に対し、これまでにも、ゴム材料はもとより、ベルトコードの特性やクラウン形状を制御するという試みがなされてきた。例えば、補強材に関して実開昭６３−１９４０４号公報には、ベルトにコードではなくスチールの単線材を使用することによって、タイヤの転がり抵抗を小さくすることが提案されている。
【０００４】
また、その他にも、近年、単線材を適用したベルト材は数多く提案されており、また束を形成した単線材についても数種の提案がなされている。かかるベルトを適用したタイヤはその性能としてそれまでのものに比べ大幅な改良効果が認められているが、製造方法についてはあまり多く論じられていない。これは、単線材における製造上最大の問題として、単線材にゴムをコーティングすることが挙げられ、単線材の束を形成したままゴムをコーティングすることは困難を極めるからである。そこで、最近になって、スチールフィラメントをラッピングフィラメントとして利用し、パッケージ効果を持たせたものが提案されている（特開平７−８２６７９号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまで提案されてきたベルトの改良技術においては、ベルトの諸性能を犠牲にすることなくベルト幅端で発生するセパレーション、いわゆるベルトエンドセパレーションを有効に回避するという点では必ずしも十分ではなかった。例えば、上記実開昭６３−１９４０４号公報記載のタイヤにおいては、特に急旋回を繰り返したり、いわゆるつづら折り路を長距離走行した際、ベルトが座屈してスチール単線材に折れが発生しまうなどの問題があった。また、金属単線材にスチールフィラメントをラッピングした場合には、ラッピングフィラメントが線材の束を圧縮し、そこが核となり束の単線材が破断に至ってしまい、タイヤとして耐久性が低下してしまうという問題があった。さらに、操縦安定性能についての高いレベルでの性能要求に対しては、なお改良の余地が残されていた。
【０００６】
そこで本発明の目的は、タイヤとしての諸性能を低下させることなく、操縦安定性能に優れかつ転がり抵抗の小さい乗用車用空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、乗用車用空気入りラジアルタイヤに使用するベルト補強材に着目して鋭意検討を重ねた結果、ベルト補強材を下記の構成とすることにより、金属フィラメント材料の使用量を増すことなく、またタイヤとしての諸性能を低下させることなく、操縦安定性能および低転がり抵抗性能の向上を達成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、本発明は下記に示す通りである。
【０００８】
（１）一対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部を少なくとも２層のベルトで補強した空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルトの補強材が、３乃至６本の金属フィラメントを撚り合わせることなく実質的に一列に並べて引き揃えた束から形成され、かつ１本の太さが３００乃至４０００デニールである有機繊維でラッピングされていることを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。
【０００９】
（２）前記（１）の空気入りラジアルタイヤにおいて、前記金属フィラメントの径が０．１０ｍｍ乃至０．５０ｍｍである空気入りラジアルタイヤである。
【００１１】
（４）前記（１）〜（３）のいずれかの空気入りラジアルタイヤにおいて、前記束が、下記式、
６１５ｄ^２−４９７．５ｄ＋１０９．２≦Ｅ≦１８５０ｄ^２−１４９６ｄ＋３２８．１
（式中、ｄはフィラメント径（ｍｍ）、Ｅはベルト幅５０ｍｍあたりの打込み数（本）を表し、０．２≦ｄ≦０．４である）を満たすようゴムに埋設されてなる空気入りラジアルタイヤである。
【００１２】
（５）前記（１）〜（４）のいずれかの空気入りラジアルタイヤにおいて、前記金属フィラメントの引張り強さが３００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上である空気入りラジアルタイヤである。
【００１３】
（６）前記（１）〜（５）のいずれかの空気入りラジアルタイヤにおいて、前記金属フィラメントが０．８０重量％以上の炭素を含有するスチールフィラメントである空気入りラジアルタイヤである。
【００１４】
本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、ベルト補強材ラッピングフィラメントとして有機繊維を用いることで、タイヤが入力を受けた際にも有機繊維は金属フィラメント束を傷つけることがなく、また、製造時にも金属フィラメント束を１本のコードとして扱えるため、従来のゴムコーティングの手法を適用することができるという大きな利点がある。また、タイヤ性能としては、本発明に係るベルト補強層をタイヤに用いると、レーンチェンジ時の操縦性能や、低転がり抵抗性能が向上する。すなわち、金属フィラメントを実質的にベルト幅方向に並列することで、ベルト材としては面内剛性が向上し、操舵時における操縦性が向上する。また、金属フィラメントのような引張り剛性が格段に高いベルト材を使用することで、タイヤとしては周方向の剛性（タガ効果）が高まり、接地〜非接地時のベルト部の動きが抑制され、エネルギーロスが低減される。その結果として、低転がり抵抗性能が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳述する。
図１に、本発明の空気入りラジアルタイヤの具体例を示す。この空気入りラジアルタイヤは、一対のビードコア１と、このビードコア１間でトロイド状に延びるカーカス２と、このカーカス２のクラウン部のタイヤ径方向外側に配置した２層のベルト３と、このベルト３のタイヤ径方向外側に配置したトレッド４とを備え、ベルト３に、本発明に係る金属フィラメント束をゴムに埋設したプライが適用されている。
【００１６】
図２に、本発明に係るベルト補強材の好適例を示す。図示する例では３本の金属フィラメント５を撚り合わせることなく一列に並べて引き揃えた束が形成され、この束の周囲に１本の有機繊維６がラッピングされている。このベルト補強材の断面構造は図３の（イ）のようになる。また、他の好適例として、４本の金属フィラメント５を撚り合わせることなく一列に並べて引き揃えた束に１本の有機繊維６をラッピングしたベルト補強材の断面構造は図３の（ロ）のようになる。上述のようにして有機繊維６でラッピングした金属フィラメント束は実施的にベルト幅方向に並列される。
【００１７】
本発明に係る金属フィラメント束を形成するフィラメント本数は３本以上６本以下である。３本未満であると、ベルト総強力を確保するためには多くの金属フィラメント束を使用する必要性が生じ、金属フィラメント束同士の間隔が狭くなってしまい、その結果、タイヤとして耐ベルトエンドセパレーション性が悪化する。一方、６本を超えると、金属フィラメントの製造時からタイヤ製造時までの間に金属フィラメント束が型崩れを起こし易くなり、好ましくない。
【００１８】
本発明において用いる金属フィラメントの径は０．１０ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下が望ましい。この金属フィラメント径が０．１０ｍｍ未満であると、ベルトとしての剛性が低下しすぎるため、タイヤによっては、操縦性能の低下が生じることがある。一方、金属フィラメント径が０．５０ｍｍを超えると、入力を受けた際のフィラメント表面歪みが大きくなるため、タイヤによってはベルト折れなどの耐久性が低下するものがあるため、好ましくない。
【００１９】
また、本発明に係る金属フィラメント束は、下記式、
６１５ｄ^２−４９７．５ｄ＋１０９．２≦Ｅ≦１８５０ｄ^２−１４９６ｄ＋３２８．１
（式中、ｄはフィラメント径（ｍｍ）、Ｅはベルト幅５０ｍｍあたりの打込み数（本）を表し、０．２≦ｄ≦０．４である）を満たすようゴムに埋設されてなることが好ましい。打込み数がこの範囲より少ないと、面内曲げ剛性が小さくなる結果、操縦安定性が低下し、一方、この範囲を超えると、隣接する金属フィラメント束間の間隔が狭くなり、耐ベルトエンドセパレーション性が低下する。
【００２０】
さらに、金属フィラメントの引張り強さは３００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であることが好ましく、また、金属フィラメントが０．８０重量％以上の炭素を含有するスチールフィラメントであることが好ましい。金属フィラメントの引張りが３００ｋｇｆ／ｍｍ^２未満ではベルトの剛性を確保するために、金属フィラメント束の打込み数が多くなって、隣接する金属フィラメント束間の間隔が狭くなる結果、耐ベルトエンドセパレーション性が低下する。同様に、スチールフィラメントの炭素含有量が０．８０重量％未満では強度が低下し、金属フィラメント束の打込み数が増加して隣接する束間の間隔が狭くなって、耐ベルトエンドセパレーション性が低下する。
【００２１】
上述の金属フィラメント束をラッピングする有機繊維としては、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアラミド繊維などを挙げることができ、好ましくは６６ナイロンやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などを挙げることができる。また、繊維径は材質によって異なるが、好ましくは３００乃至４０００デニールである。また、有機繊維のピッチは金属フィラメントの本数などによっても異なるが、好ましくは５〜１８ｍｍである。
【００２２】
本発明に係るベルト補強層は、金属フィラメント束を１本のコードとして扱えるため、一般に広く用いられているゴム圧着ロールを有するコーティングマシン（カレンダーマシン）で作り込むことが可能である。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
下記の表１および表２に示すベルト補強材を有するサイズ１７５／７０Ｒ１３の乗用車用空気入りラジアルタイヤを試作した。かかる試作タイヤは、いずれもカーカスプライの材質をポリエステル（１５００ｄ／２）、その角度をタイヤ赤道面に対して９０°とし、打込み数５０本／５０ｍｍのものを１枚使用した。また、ベルトについては、第１ベルト層（図１中の３ａ）の角度をタイヤ周方向に対して左２２°、第２ベルト層（図１中の３ｂ）の角度を周方向に対して右２２°とし、打込み数はいずれもベルト５０ｍｍ幅あたり３０本または束とした。さらに、ベルト補強材として用いた金属フィラメントはいずれも引張り強さが３００ｋｇｆ／ｍｍ^２であり、かつ炭素含有量が０．８０重量％のスチールフィラメントである。
【００２４】
尚、タイヤの製造は加硫条件は１８０℃×１３分とし、またポストキュアインフレーション条件は内圧２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２で２６分間とした。
各試作タイヤについては以下の試験を実施した。
【００２５】
（イ）タイヤ操縦安定性評価法
各供試タイヤを乗用車に装着し、専門のドライバーにより操縦安定性に関するフィーリングテストを行った。評価は、コントロールタイヤを５とした１０点法の相対評価にて、コントロール対比で
０：変わらない
±２：やや良い（悪い）と思われる
±４：良い（悪い）と思われる
と区別した。なお、＋のタイヤは操縦安定性がコントロールタイヤ対比良いことを示している。
【００２６】
（ロ）タイヤ耐久性試験法
ドラム表面が平滑な鋼鉄製で直径が１．７ｍであるドラム試験機を使用して、周辺温度を３０±３℃に制御し、リムサイズ５Ｊ−１３、タイヤ内圧、荷重はＪＡＴＭＡ標準条件とし、ドラム走行試験を行った。はじめに供試タイヤを３８±３℃の周囲温度下で３時間放置した後、速度８０ｋｍ／時にて走行、故障発生までの時間によって評価した。なお、該試験の試験時間は最大１時間とし、１時間を完走したタイヤは、市場で問題発生の懸念がないものと判断できる。本実施例では走行した時間を指数にて表示した。
【００２７】
（ハ）耐ベルトエンドセパレーション性（ＢＥＳ）試験法
ベルトエンドセパレーションの発生状況について、上記乗用車を一般路にて３万ｋｍ走行させた後、タイヤのベルト端部をナイフにて解剖し、ベルトの第１ベルト層と第２ベルト層の端部間の亀裂つながり状態を観察し、第１ベルト層と第２ベルト層のコード間の亀裂つながりの有無で評価した。
【００２８】
（ニ）転がり抵抗（ＲＲＣ）試験法
外径１７０８ｍｍのドラム上に内圧１．７０ｋｇ／ｃｍ^２に調整した供試タイヤを接地し、供試タイヤサイズと内圧からＪＩＳ規格０４２０２で定められる荷重を負荷させた後、８０ｋｍ／ｈｒで３０分間予備走行させ、空気圧を再調整し２００ｋｍ／ｈｒの速度までドラム回転速度を上昇させた後ドラムを惰行させ、１８５ｋｍ／ｈｒから２０ｋｍ／ｈｒまでドラム回転速度が低下するまでの慣性モーメントから下記式に従い転がり抵抗を算出し、５０ｋｍ／ｈｒの転がり抵抗を代表値として求め、コントロール（比較例３）を１００として指数表示した。数値が大きい程結果が良好である。なお、試験は２４±２℃にコントロールされた室内で実施した。

式中ＩＤ：ドラムの慣性モーメント
Ｉｔ：タイヤの慣性モーメント
ＲＤ：ドラム半径
Ｒｔ：タイヤ半径
得られた結果を下記の表１および２に示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
【表２】

【００３１】
上記表１および表２に示す試験結果から明らかなように、実施例のタイヤはいずれもタイヤ耐久性や耐ベルトエンドセパレーション性を低下させることなく、操縦安定性能に優れ、しかも低転がり抵抗性能も良好である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明してき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、タイヤとしての諸性能を低下させることなく、操縦安定性能の向上を図ることができ、しかも転がり抵抗が小さいという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤの断面図である。
【図２】本発明に係るベルト補強材の部分斜視図である。
【図３】本発明に係るベルト補強材の断面図である。
【符号の説明】
１ビードコア
２カーカス
３ベルト
４トレッド
５金属フィラメント
６有機繊維

Claims

一対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部を少なくとも２層のベルトで補強した空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルトの補強材が、３乃至６本の金属フィラメントを撚り合わせることなく実質的に一列に並べて引き揃えた束から形成され、かつ１本の太さが３００乃至４０００デニールである有機繊維でラッピングされていることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記金属フィラメントの径が０．１０ｍｍ乃至０．５０ｍｍである請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記束が、下記式、６１５ｄ^２−４９７．５ｄ＋１０９．２≦Ｅ≦１８５０ｄ^２−１４９６ｄ＋３２８．１（式中、ｄはフィラメント径（ｍｍ）、Ｅはベルト幅５０ｍｍあたりの打込み数（本）を表し、０．２≦ｄ≦０．４である）を満たすようゴムに埋設されてなる請求項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。
前記金属フィラメントの引張り強さが３００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上である請求項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。
前記金属フィラメントが０．８０重量％以上の炭素を含有するスチールフィラメントである請求項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。