JP4596526B2

JP4596526B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4596526B2
Application number: JP2004369229A
Authority: JP
Inventors: 直彦尾花
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2024-12-21
Also published as: JP2006175922A

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤに関し、詳しくは、タイヤの耐久性を損なうことなく軽量化を達成した空気入りラジアルタイヤ、特には、トラック・バス用（以下「ＴＢＲ」と略記する）として好適な空気入りラジアルタイヤに関する。

近年、自動車の燃費を向上させるために、タイヤを軽量化する要求は益々高まってきている。従来の撚りスチールコードを用いるベルト部での軽量化を考える際、引張強度を一定以上確保することを前提とすると、スチールベルト層のゲージを薄くするしかない。

このような観点から、コードの偏平化や金属モノフィラメントを撚らずにベルト用コードとして使用する技術が開発され、これまでに種々提案がなされている。例えば、特許文献１では、燃費の向上および乗り心地の改良を目的として、金属線材（モノフィラメント）の３または４本を撚り合わせることなくベルトの幅方向に並べて引き揃えた束を単位としてゴムに埋設して成るベルトを備える空気入りラジアルタイヤが提案されている。また、特許文献２には、タイヤの軽量化ニーズに対応するためと、金属線の折れによる耐久性の低下等の不具合を解決するために、ベルト層が、金属モノフィラメントがベルトプライ幅方向に所定の条件下で並べられて被覆ゴム中に埋設されている３枚のベルトプライで構成されている空気入りラジアルタイヤが提案されている。しかし、これまでは金属モノフィラメントをＴＢＲ用ラジアルタイヤのベルトに適用することについての報告は一切なされていない。
特開平１１−２０８２１０号公報特開２００１−３３４８１０号公報

これまでに提案されている偏平コードや金属モノフィラメントコードをベルトに使用しつつコード間のゲージを確保し、かつ、併せてベルト層間のゲージを適正に設計することで、タイヤの軽量化が可能となるが、その一方で、次のような問題があった。先ず、コード偏平化では薄ゲージ化に限界が有り、また、コード製造面での困難度が大きく、さらにコード傾き時に層間ゲージが部分的に薄くなり、耐久性を損なうという問題があった。また、金属モノフィラメントをベルト内に均等に打込んだ場合、コード間隙が狭くなり、軽量化と耐久性の両立を図るのが困難であるという問題がった。さらに、耐久性確保のためには層間ゲージを増大させることが有利であるが、全体的にゲージを増大することは重量面や剛性面で支障をきたすという問題がった。

そこで本発明の目的は、ベルト端セパレーションの発生を抑制し、ベルト耐久性の改善と、タイヤ重量の軽量化とを両立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、金属モノフィラメントをベルト用コードとして適用した場合におけるベルト端セパレーションの発生状況に着目し、鋭意検討を行った。その結果、金属モノフィラメント適用ベルトにおいて、その線径と、並置する１束あたりの本数とを適正化し、さらに交錯ベルト層間のゴムゲージの所定箇所を所定の範囲内で厚くした場合、前記課題を解決でき、特にＴＢＲ用として好適な空気入りラジアルタイヤが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、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亙ってトロイド状をなして跨る少なくとも１枚のラジアル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、少なくとも一対の交錯ベルト層を含む３枚以上のベルト層からなるベルトと、を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記３枚以上のベルト層がともに、モノフィラメントコードがベルト幅方向に３〜６本束にして並置されてコーティングゴム中に埋設されてなり、
前記モノフィラメントコードの線径Ｄ（ｍｍ）が次式、
０．００６４Ｎ^２−０．０８２４Ｎ＋０．６５≦Ｄ≦０．００６４Ｎ^２−０．０８２４Ｎ＋０．７３
（式中、Ｎは、並置されたモノフィラメントコードの１束あたりの本数を示す）で表される関係を満足し、
前記ベルト層へのモノフィラメントコードの打込み本数Ｐ（本／５０ｍｍ）が次式、
−１．５Ｎ^２＋２０．１Ｎ＋１７．０≦Ｐ≦−１．１Ｎ^２＋１９．１Ｎ＋２４．０
（式中、Ｎは、前記のものと同じものである）で表される関係を満足し、
前記交錯ベルト層端部における該交錯ベルト層のモノフィラメントコード間のゴム層のゲージがタイヤ中央部における当該ゲージの４．０〜６．０倍であることを特徴とするものである。

本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、前記モノフィラメントコードの抗張力ＴＳは、好ましくは３４００ＭＰａ以上である。また、前記ベルト間ゴムの弾性率は、好ましくは前記コーティングゴムの弾性率の１．０２〜２．０倍である。

本発明によれば、モノフィラメントコードをベルトに適用することでタイヤ重量の低減が可能となり、その一方で生じるベルト耐久性の懸念については、モノフィラメントコードの線径、１束あたりの本数、およびモノフィラメントコード間のゴム層のゲージを適正化することにより、ベルトの耐久性を損なうことなくベルト端が起点となるベルト端歪が抑制され、ベルト端セパレーション発生を抑制することが可能となる。その結果、特に好適にはＴＢＲ用タイヤの重量の軽量化とベルト耐久性とを両立させることが可能となる。

本発明の実施形態を図面に基づき具体的に説明する。
図１に、本発明の一実施の形態に係るラジアルタイヤを示す。
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。

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にわたってトロイダル状に延びる一枚のラジアル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とカーカス４のクラウン領域との間には補強部を形成する、少なくとも一対の交錯ベルト層を含む３枚以上のベルト層からなるベルト５が配置されている。

カーカス４のラジアルカーカス層は、タイヤ周方向に対してほぼ直交する方向、例えば７０〜９０°の角度で延びるスチールコードを好適に用いることができる。

また、３枚以上のベルト層からなるベルト５は、図１に示す例では、１層目の第１ベルト層５ａと２層目の第２ベルト層５ｂと３層目の第３ベルト層５ｃと４層目の第４ベルト層５ｄとの４層からなり、これらベルト層５ａ〜５ｄは、モノフィラメントコードがベルト幅方向に並置されてコーティングゴム中に埋設されてなる。モノフィラメントコードを並置するにあたり、３〜６本を引き揃えた束を単位として、この束をコーティングゴム中に埋設する。この本数が２本以下ではモノフィラメントコードが太くなり過ぎ、好ましくなく、一方、７本以上では並べて束にするのが困難となる。

一対の交錯ベルト層を構成する２層目の第２ベルト層５ｂと３層目の第３ベルト層５ｃのベルト端の幅方向断面を拡大し、それ以外の１層目の第１ベルト層５ａおよび４層目の第４ベルト層５ｄは図示を省略した図２では、３本のモノフィラメントコード６が引き揃えられて束になってコーティングゴム８中に埋設されている。

この場合、第２ベルト層５ｂおよび第３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、好ましくは１０°〜３０°とし、かつ、層間でコード打込み方向が互いに交錯している。一方、第１ベルト層５ａおよび第４ベルト層５ｄは夫々第２ベルト層５ｂおよび第３ベルト層５ｃとコード打込み方向が同一となるよう配設されている。

本発明に適用し得るモノフィラメントコード６の線径Ｄ（ｍｍ）は、次式、
０．００６４Ｎ²−０．０８２４Ｎ＋０．６５≦Ｄ≦０．００６４Ｎ²−０．０８２４Ｎ＋０．７３
好ましくは次式、
０．００６４Ｎ²−０．０８２４Ｎ＋０．６５≦Ｄ≦０．００６４Ｎ²−０．０８２４Ｎ＋０．７０
（式中、Ｎは、並置されたモノフィラメントコードの１束あたりの本数を示す）で表される関係を満足することを要する。図３に、この関係を満足する範囲を斜線で示す。この線径Ｄ（ｍｍ）が上記式の下限値よりも小さいと、強度が不足し、ベルトの剛性を確保するのが困難となって耐久性が十分ではなくなる。一方、上記式の上限を超えると、線径が太くなり過ぎて剛性が大きくなり過ぎ、耐久性等が悪化する。

また、モノフィラメントコード６の引張り強さは、好ましくは３４００ＭＰａ以上である。高い抗張力を有するモノフィラメントコードとしては、少なくとも０．８質量％、好ましくは少なくとも０．９質量％の炭素を含有するものが望ましい。

さらに、ベルト層へのモノフィラメントコードの打込み本数Ｐ（本／５０ｍｍ）は、好ましくは次式、
−１．５Ｎ²＋２０．１Ｎ＋１３．０≦Ｐ≦−１．１Ｎ²＋１９．１Ｎ＋２４．０
より好ましくは、次式、
−１．５Ｎ²＋２０．１Ｎ＋１７．０≦Ｐ≦−１．１Ｎ²＋１９．１Ｎ＋２４．０
（式中、Ｎは、前記のものと同じものである）で表される関係を満足するようにする。図４に、この関係を満足する範囲を斜線で示す。この打込み本数Ｐが上記式の下限値よりも小さいと、強度が不足し、ベルトの剛性を確保するのが困難となる。一方、上記式の上限を超えると、剛性が大きくなり過ぎ、耐久性等が悪化する。

交錯ベルト層端部、この場合は第３ベルト層５ｃ端部における第２ベルト層５ｂと第３ベルト層５ｃのモノフィラメントコード６間のゴム層のゲージＨ_Eは、タイヤ中央部における当該ゲージＨ_Cの４．０〜６．０倍、好ましくは４．５〜５．５倍である。薄ゲージでコーティングしたモノフィラメントコードに、ベルト端において厚ゲージのベルト間ゴムを適用することで、タイヤの軽量化とベルト耐久性を両立させることができる。この値が４．０倍未満であるとベルト端セパレーションの抑制が十分ではなく、一方、６．０倍を超えるとタイヤの軽量化が十分とはいえなくなる。

上記のように、交錯ベルト層端部における第２ベルト層５ｂと第３ベルト層５ｃのモノフィラメントコード６間のゴム層のゲージＨ_Eをタイヤ中央部のゲージＨ_Cに比し厚くするには、第３ベルト層５ｃ端部における第２ベルト層５ｂと第３ベルト層５ｃとの間にベルト間ゴム７を配設すればよい。ベルト間ゴム７の弾性率は、好ましくはベルトコーティングゴム８の弾性率の１．０２〜２．０倍、特には１．１〜１．８倍とする。この弾性率の範囲内とするとき、ベルト端の歪が良好に抑制され、高次元にタイヤ重量の軽量化とベルト耐久性とを両立させることができる。

本発明のラジアルタイヤはベルト構造の改良に係るものであり、その他の構造および材質は特に制限されるべきものではなく、既知の構造および材料を採用することができる。

以下、本発明を、実施例に基づき具体的に説明する。
下記表１に示す条件で、図１に示す４層のスチールベルトを備える構造のＴＢＲ用空気入りラジアルタイヤを作製した。タイヤサイズは１１Ｒ２２．５とし、第１ベルト層５ａから第４ベルト層５ｄまでのモノフィラメントコード６の打込み角度はタイヤ周方向に対して夫々＋５２°、＋２０°、−２０°、−２０°とした。

得られた各実施例、従来例および比較例のタイヤについて、重量増加の度合いと、耐ベルトエンドセパレーション性（以下、耐ＢＥＳ性と称する）とを評価した。その結果を下記の表１に併せて示す。

１）従来例で撚り構造のスチールコードを使用した以外は、すべて１束あたり３〜６本のモノフィラメントコードを使用した。
２）第３ベルト層５ｃ端部における第２ベルト層５ｂと第３ベルト層５ｃのモノフィラメントコード間のゴム層のゲージをタイヤ中央部を１００として指数表示した。
３）従来例のベルト重量を１００として指数表示した。
４）外径１７８０ｍｍのドラム試験機上に、内圧をＪＡＴＭＡで規定する正規内圧に調整したタイヤを載置し、３．５°のスリップ角を断続的にかけながら１２時間走行させ、ベルト層の端部に発生した亀裂の長さを測定した。○は亀裂の長さが短く良好を意味し、×は亀裂の長さが長く実用上問題となることを意味する。

上記表１に示すように、４層のベルト層に夫々モノフィラメントコードを適用すると共に第３ベルト層５ｃ端部におけるモノフィラメントコード間のゴム層のゲージをタイヤ中央部における当該ゲージよりも所定の割合で厚くした実施例１〜６のタイヤにおいては、いずれも撚りコードを用いた従来例のタイヤに比して、軽量化を図りつつ、耐ＢＥＳ性の向上が図られている。また、ベルト間ゴム層間ゲージが従来例と同等の比較例のタイヤでは、重量増の弊害は抑制されるものの、耐ＢＥＳ性に劣る結果となった。

本発明の一好適例の空気入りラジアルタイヤの断面図である。ベルト層の端部近傍の拡大部分断面図である。１束あたりのコード本数とコード線径との関係を示すグラフである。１束あたりのコード本数とベルトへのコード打込み本数との関係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カーカス
５ａ第１ベルト層
５ｂ第２ベルト層
５ｃ第３ベルト層
５ｄ第４ベルト層
６モノフィラメントコード
７ベルト間ゴム
８ベルトコーティングゴム

Claims

左右一対のビードコア間に亙ってトロイド状をなして跨る少なくとも１枚のラジアル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、少なくとも一対の交錯ベルト層を含む３枚以上のベルト層からなるベルトと、を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記３枚以上のベルト層がともに、モノフィラメントコードがベルト幅方向に３〜６本束にして並置されてコーティングゴム中に埋設されてなり、
前記モノフィラメントコードの線径Ｄ（ｍｍ）が次式、
０．００６４Ｎ^２−０．０８２４Ｎ＋０．６５≦Ｄ≦０．００６４Ｎ^２−０．０８２４Ｎ＋０．７３
（式中、Ｎは、並置されたモノフィラメントコードの１束あたりの本数を示す）で表される関係を満足し、
前記ベルト層へのモノフィラメントコードの打込み本数Ｐ（本／５０ｍｍ）が次式、
−１．５Ｎ ^２＋２０．１Ｎ＋１７．０≦Ｐ≦−１．１Ｎ ^２＋１９．１Ｎ＋２４．０
（式中、Ｎは、前記のものと同じものである）で表される関係を満足し、
前記交錯ベルト層端部における該交錯ベルト層のモノフィラメントコード間のゴム層のゲージがタイヤ中央部における当該ゲージの４．０〜６．０倍である
ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記モノフィラメントコードの抗張力ＴＳが３４００ＭＰａ以上である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記ベルト間ゴムの弾性率が前記コーティングゴムの弾性率の１．０２〜２．０倍である請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。