JP6873692B2

JP6873692B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6873692B2
Application number: JP2016256380A
Authority: JP
Inventors: 雅宏植田; 聡玉田; 崇志横山; 章一大橋; 敦司青山
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2021-05-19
Anticipated expiration: 2036-12-28
Also published as: JP2018108758A

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものである。

従来から空気入りタイヤのベルト補強層に汎用されているナイロン６６やナイロン６などを代表するナイロン繊維コードは、高速走行時に発生する熱により収縮し、歪みが生じることがあった。そのため、ベルト補強層にナイロン繊維コードを用いた空気入りタイヤは、再走行時にタイヤの振動が生じる、いわゆるフラットスポットが生じやすいという問題を有している。

この問題を改善するために、特許文献１，２では、ベルト補強層に汎用のスチールコードを適用することが提案されているが、ベルト補強層にナイロン繊維コードを用いた場合と比較し、ベルト補強層の重量の増加に繋がってしまうという問題があった。また、単純にナイロン繊維コードからスチールコードに置き換えるとベルト補強層の剛性が高くなりすぎて、操縦安定性や乗り心地性が悪くなるという問題があった。

特開２０１３−４３５４８号公報特開２００９−１３７５５７号公報特開２００９−４０３４７号公報特開２００４−３２２７１８号公報

本発明は、以上の点に鑑み、ベルト補強層の重量の増加を抑えつつ、耐フラットスポット性、操縦安定性、及び乗り心地を向上させることができる、空気入りタイヤを提供することを目的とする。

なお、特許文献３，４にも、ベルト補強層にスチールコードを適用した空気入りタイヤが開示されているが、特許文献３は石油外資源からなる原材料から主として構成される帯状プライの提供を課題とし、特許文献４はランフラット走行時のバックリング現象の発生を抑制し、優れたランフラット耐久性をもたらす技術の提供を課題としており、それぞれ本願発明とは課題が異なる。

本発明に係る空気入りタイヤは、カーカスと、カーカスのクラウン部の外周に配されたベルトと、ベルトの外周に配されたベルト補強層と、ベルト補強層の外周に配されたトレッドを有する空気入りタイヤであって、ベルト補強層はスチールコードからなり、このスチールコードの２％伸張時荷重と打ち込み本数との積が２０００〜３２００であり、ベルト補強層におけるスチールコードの打ち込み本数が１インチ（２５．４ｍｍ）当り１０〜２０本であり、スチールコードは、炭素含有量が０．９０〜１．２０質量％の炭素鋼からなるフィラメントより構成され、トレッドは接地面に溝を有し、この溝の底からベルト補強層までのタイヤ半径方向のゴムの厚さが１．９ｍｍ以上であるものとする。

上記スチールコードは、フィラメントの総断面積が０．０８ｍｍ^２未満であるものとすることができる。

本発明によれば、ベルト補強層の重量の増加を抑えつつ、耐フラットスポット性を向上させた空気入りタイヤが得られる。また、空気入りタイヤの接地形状が最適化されることによって、操縦安定性及び乗り心地を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本発明に係る空気入りタイヤは、ベルト層の外周側に配設されるベルト補強層の構成に特徴を有するものである。ベルト補強層は、ベルト層のタイヤ半径方向外側において、タイヤ周方向に実質的に平行に延在したスチールコードからなるものである。すなわち、該ベルト補強層においてスチールコードは、タイヤ周方向に対して実質的に０°の角度で延びており、かつタイヤ幅方向に所定間隔で配列されている。

図１は、乗用車用空気入りタイヤの一実施形態を示すタイヤＴの半断面図である。このタイヤＴは、左右一対のビード部１及びサイドウォール部２と、両サイドウォール部２間に設けられたトレッド部３とを備えて構成されており、一対のビード部１間にまたがって延びるカーカス層４が設けられている。

カーカス層４は、トレッド部３からサイドウォール部２を通り、ビード部１においてビードコア５で内側から外側に折り返すことにより係止されている。トレッド部３は、接地面に周方向の溝３’を複数本有する。カーカス層４は、有機繊維コード等からなるカーカスコードをタイヤ周方向に対し実質上直角に配列してなり、この実施形態では二層で構成されている。

トレッド部３におけるカーカス層４の外周側（即ち、タイヤ半径方向外側）にはベルト層６が配されている。ベルト層６は、カーカス層４のクラウン部の外周に重ねて設けられている。そして、ベルト層６の外周側（即ち、タイヤ半径方向外側）において、ベルト層６とトレッドゴム部７との間に、ベルト補強層８が設けられている。

ベルト層６は、従来一般的なベルト用スチールコードをタイヤ周方向に対して一定角度で延在させかつタイヤ幅方向に所定間隔にて配列させてなるものである。一方、ベルト補強層８は、この例ではベルト層６をその全幅で覆うキャッププライであり、タイヤ周方向に実質的に平行に延在したスチールコードからなる。ベルト補強層８は、ショルダー部の剛性を高め、タイヤの接地圧分布を均一にし、乗り心地性を向上させる観点から、ベルト層６をその全幅で覆うキャッププライであることが好ましい。

上記ベルト補強層８を構成するスチールコードとして、フィラメントを複数本撚り合わせてなるものを用いることができ、炭素含有率が０．９０質量％以上の炭素鋼からなるフィラメントを撚り合わせたものを用いることが好ましい。フィラメントの炭素含有率は、より好ましくは０．９０〜１．２０質量％である。炭素含有率が０．９０質量％以上である場合、スチールコードの強度を確保し易いため、ベルト補強層の強度を確保するために必要なスチールコードの本数を減らし、ベルト補強層の重量の増加を抑制することができる。炭素含有率が０．９０質量％以上の炭素鋼としては、ＪＩＳＧ３５０２（１９９６）に規定のＳＷＲＳ９２Ａ材などが好ましく用いられる。ここで、ＳＷＲＳ９２Ａ材は、Ｃ：０．９０〜０．９５質量％、Ｓｉ：０．１２〜０．３２質量％、Ｍｎ：０．３０〜０．６０質量％である鋼材である。

また、スチールコードのフィラメントの総断面積は、０．０８ｍｍ^２未満であることが好ましく、より好ましくは０．０４〜０．０８ｍｍ^２であり、さらに好ましくは０．０５〜０．０８ｍｍ^２である。ここで、スチールコードのフィラメントの総断面積とは、例えば、スチールコードが２本の同一径のフィラメントを撚り合わせてなるものである場合、フィラメント１本の断面積を２倍したものである。フィラメントの総断面積が０．０８ｍｍ^２未満であることにより、ベルト補強層の重量増加の抑制効果に優れる。

フィラメントの線径は、特に限定されないが、好ましくは０．０７〜０．２０ｍｍであり、より好ましくは０．１３〜０．１８ｍｍである。フィラメントの線径が０．２０ｍｍよりも大きいと、ベルト補強層部材としての厚さが増し、重量が増加してしまう。フィラメントの線径は小さいほど耐疲労性の点では好ましいが、０．０７ｍｍよりも小さい素線は伸線時に断線しやすく製造しにくい。

また、スチールコードの２％伸張時の荷重（Ｎ）と打ち込み本数（本／２５．４ｍｍ）の積は、好ましくは２０００〜３２００であり、２１００〜３０００であることがより好ましく、２３００〜２７００であることがさらに好ましい。スチールコードの２％伸張時の荷重（Ｎ）と打ち込み本数（本／２５．４ｍｍ）の積が２０００以上であることにより、空気入りタイヤの踏面部の剛性を維持することができ、操縦安定性に優れる。また、３２００以下であることにより、ベルト補強層の重量の増加を抑制することができる。ここで、スチールコードの２％伸張時の荷重は、ＪＩＳＧ３５１０に準拠して、引張り試験機を用いて強伸度特性を測定することにより求めることができ、２％伸張時における荷重を求めた値とする。

ベルト補強層８における上記スチールコードのエンド数（打ち込み本数）は、コード強力等に応じて適宜に設定することができ、特に限定されないが、１インチ（２５．４ｍｍ）当たり１０〜２０本であることが好ましく、１０〜１５本であることがより好ましい。

スチールコードのコード構成としては、特に限定されないが、ｍ＋ｎの複層撚り構造（ｍ（芯）＝１〜４、ｎ（鞘）＝５〜９）や、１×ｎの単撚り構造（ｎ＝２〜６）が好ましい。

トレッド３に設けられた溝３’の底からベルト補強層８までのタイヤ半径方向のゴムの厚さ（ＮｏｎＳｋｉｄＢａｓｅ、以下、ＮＳＢと省略していうこともある）は、いずれの箇所においても１．９ｍｍ以上であり、１．９〜３．０ｍｍであることが好ましく、２．１〜２．７ｍｍであることがより好ましい。この厚さが１．９ｍｍ以上であることにより、トレッドに設けられた溝の底にクラックが生じにくく、乗り心地性にも優れる。

以上よりなるスチールコードを用いて、ベルト補強層をベルト層の外周側に巻き付けた状態にて生タイヤ（グリーンタイヤ）を作製し、得られた生タイヤを剛性コア上に支持させた状態で、加硫時に実質的に拡張させずに、分割モールドを押し付けるというノンリフト工法にて加硫成形することで、空気入りラジアルタイヤが得られる。

ベルト層上にベルト補強層を形成する際には、上記スチールコードを複数本引き揃えてゴム被覆した幅１０ｍｍ以下のゴムストリップ、又は１本の該スチールコードをゴム被覆したものを用いて、これらを生タイヤのベルト層上に螺旋状に巻き付けることが好ましい。上記ゴムストリップの幅が１０ｍｍを超えるような幅広のものであると、クラウンドラムに巻き付けたときに端が弛んでしまう。すなわち、ノンリフト工法では、製品タイヤの外径とほぼ同じ外径となるように生タイヤを作製することから、ベルト補強層は、タイヤ幅方向中央部が膨らんだ断面湾曲状のベルト層上に巻き付け形成される。その際、巻き付けるゴムストリップの幅が大きいと、特に外径の変化率の大きいタイヤ幅方向端部においてゴムスリトップの端が弛みやすく、この弛みが原因でベルト補強層のタイヤ幅方向での均一性が損なわれ、ユニフォミティが悪化する。そのため、上記のように幅の狭いゴムスリトップ又はゴム被覆コードを巻き付けることにより、かかる不具合を解消することができる。巻き付け工程の効率上の点からは、複数本のコードを埋設した幅７〜１０ｍｍのゴムスリトップを用いるのがより好ましい。

このようにしてベルト補強層を形成した後、その外周にトレッドゴム部を構成するゴム層を巻き付けて生タイヤが作製される。生タイヤは、その外径が製品タイヤの外径とほぼ同一となるように作製される。そして、その生タイヤを剛性コア上に支持した状態で、トレッドゴム部にタイヤ成形金型の分割モールドを半径方向外方側から押し付けることにより、所定のトレッドパターンを持つ空気入りラジアルタイヤが成形される。かかる分割モールドとしては、公知のものを用いることができ、例えば、タイヤ周方向に均等に分割された７〜１３個のセグメントにより構成されたものが用いられる。各セグメントは、タイヤ放射方向（半径方向）に移動可能に設けられており、半径方向内方に変位することで、型閉めがなされてタイヤ成形を行うことができる。

このように上記特定のスチールコードを、タイヤ製品形状に近い状態で巻き付けてベルト補強層を形成し、実質的に拡張させることなくタイヤを加硫成形するので、均等な張力をベルト補強層のスチールコードに与えることができる。そのため、接地形状が安定して操縦安定性に優れるとともに、上記特定のスチールコード構成との組み合わせにより、高速耐久性や耐疲労性といった耐久性を向上することができる。

本実施形態に係る空気入りタイヤの種類としては、特に限定されず、乗用車用タイヤ、トラックやバスなどに用いられる重荷重用タイヤなどの各種のタイヤが挙げられる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

下記表１に示す構造を持つスチールコードを作製した。比較例１のベルト補強層は、ナイロン６６からなるナイロン繊維コードであって１４００ｄｔeｘ／２としたコードを従来例として用いたものである。それ以外の実施例及び比較例２〜６は、２〜５本の同一径の金属フィラメントを撚り合わせてなる１×ｎの単層撚り構造を持つスチールコードである。

表１に示す構造を有する各スチールコードにつき、以下に示す評価方法に従い、２％伸張時の荷重を測定した。

従来例のナイロン繊維コード又は得られた各スチールコードをベルト補強層のコードとして用いて、タイヤサイズが２２５／５５Ｒ１９９９Ｖのラジアルタイヤを、常法に従い加硫成形した。各タイヤについて、ベルト補強層以外の構成は、全て共通の構成とし、ベルト補強層は、ベルト層をその全幅で覆うキャッププライとした。

ベルトコードは、構成が２＋２×０．２５のスチールコードを、打ち込み本数２２本／２５．４ｍｍとした。ベルト層は、径方向内側から順にベルトプライ６Ａとベルトプライ６Ｂとの２プライとし、ベルトプライ（６Ａ）／（６Ｂ）におけるスチールコードの角度は、タイヤ周方向に対して＋２７°／−２７°とした。カーカスプライは、ポリエステルのコードを１１００ｄｔｅｘ／２、打ち込み本数２８本／２５ｍｍで２プライとした。

得られた各タイヤにつき、耐フラットスポット性、操縦安定性、及び乗り心地を評価した。各評価項目の評価方法を、以下に示す。

・２％伸張時の荷重：ＪＩＳＧ３５１０に準拠して、引張り試験機を用いて強伸度特性を測定し、２％伸張時における荷重を求めた。

・耐フラットスポット性：内圧２００ｋＰａで組み込んだ各タイヤを、タイヤ１本当たりの荷重を４．３１ｋＮとして速度１００ｋｍ／ｈにて１時間走行させた後、１６時間静置させた。その後、テストドライバーによる官能評価を行った。評価は、走りはじめの上下方向及び前後方向の振動の大きさについて行い、振動の大きなものを「×」と、ほぼ振動を感じないものを「○」と示す。

・操縦安定性：内圧２００ｋＰａで組み込んだ各タイヤを排気量２５００ｃｃの試験車両に装着し、訓練された３名のテストドライバーにてテストコースを走行し、フィーリング評価をした。採点は１０段階評価として比較例１のタイヤを６とした相対比較にて評価し、３人の平均点を、比較例１のタイヤを１００として指数表示する。数字が大きいほど操縦安定性に優れていることを意味する。

・乗り心地性：タイヤ内圧２００ｋＰａでＪＩＳ規格の標準リムに組み込んだ各タイヤを排気量２０００ｃｃの試験車両に装着し、訓練された３名のテストドライバーにより、良路と悪路のテストコースにて乗り心地性能を官能評価した。採点は１０段階評価として比較例１のタイヤを６とした相対比較にて評価し、３人の平均点を、比較例１のタイヤを１００として指数表示する。指数が大きいほど乗り心地が優れていることを示す。

結果は、表１に示す通りであり、ベルト補強層のコードとしてナイロン繊維コードを用いた従来例である比較例１と比較して、実施例１〜６はベルト補強層の重量が軽くなっており、耐フラットスポット性、操縦安定性、及び乗り心地性についても向上している。

比較例２は、トレッドに設けられた溝の底からベルト補強層までのタイヤ半径方向のゴムの厚さが１．９ｍｍ未満であり、比較例１と比較し、操縦安定性及び乗り心地性が悪化した。

比較例３は、スチールコードの２％伸張時の荷重と打ち込み本数の積が２０００未満であり、比較例１と比較して操縦安定性が悪化した。

比較例４は、スチールコードの２％伸張時の荷重と打ち込み本数の積が３２００を超えており、比較例１と比較してベルト補強層の重量が増加した。

本発明の空気入りタイヤは、乗用車、ライトトラック、バス等の各種車両に用いることができる。

Ｔ……タイヤ
１……ビード部
２……サイドウォール部
３……トレッド部
３’…溝
４……カーカス
５……ビードコア
６……ベルト
７……トレッドゴム部
８……ベルト補強層

Claims

カーカスと、カーカスのクラウン部の外周に配されたベルトと、ベルトの外周に配されたベルト補強層と、ベルト補強層の外周に配されたトレッドを有する空気入りタイヤであって、
前記ベルト補強層はスチールコードからなり、このスチールコードの２％伸張時荷重と打ち込み本数との積が２０００〜３２００であり、
前記ベルト補強層における前記スチールコードの打ち込み本数が１インチ（２５．４ｍｍ）当り１０〜２０本であり、
前記スチールコードは、炭素含有量が０．９０〜１．２０質量％の炭素鋼からなるフィラメントより構成され、
前記トレッドは接地面に溝を有し、この溝の底からベルト補強層までのタイヤ半径方向のゴムの厚さが１．９ｍｍ以上であることを特徴とする、空気入りタイヤ。
前記スチールコードは、フィラメントの総断面積が０．０８ｍｍ^２未満であることを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。