JP7218492B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものである。

タイヤの耐久性を改善することを目的として、ベルト層を構成するベルトプライ１枚の単位幅当りのコード強力を大きくすることが検討されている。しかしながら、従来のスチールコードを用いて、ベルトプライ１枚の単位幅当りのコード強力を大きくする場合、コード径の太いスチールコードを使用する必要があり、乗り心地の悪化やタイヤ重量の増加に繋がるという問題があった。

特開２０１３－２４４７８２号公報 特開２０１２－６６８１６号公報

本発明は、以上の点に鑑み、タイヤ重量を低減しつつ、耐久性、及び乗り心地性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１には、ベルト層にコード強度の高いスチールコードを用いた空気入りラジアルタイヤが記載されているが、ベルトプライ１枚の単位幅当りのコード強力や、スチールコード１本当りのコード曲げ硬さについての記載はない。

また、特許文献２には、ベルト層に用いるスチールコードのフィラメント径を所定範囲内とすることが記載されているが、ベルトプライ１枚の単位幅当りのコード強力や、スチールコード１本当りのコード曲げ硬さについての記載はない。

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層と、ベルト層の外周に配されたベルト補強層とを有する空気入りタイヤであって、上記ベルト層は、スチールコードをタイヤ周方向に対して傾斜させて配列させてなるベルトプライからなり、上記スチールコードのコード径が０．９０ｍｍ以下であり、上記スチールコード１本当りのコード曲げ硬さが８００ｃＮ以下であり、上記スチールコード１本当りのコード強度が３３００Ｎ／ｍｍ^２以上であり、上記ベルトプライ１枚の単位幅当りのコード強力が１６ｋＮ／２５．４ｍｍ以上であるものとする。

上記スチールコードの構造は、ｍ本のフィラメントを引き揃えたコアと、その周りにｎ本のフィラメントを配したシースとからなる束を同じピッチで撚り合わせたｍ／ｎ構造であるものとすることができる。

上記空気入りタイヤは、ライトトラック用であるものとすることができる。

本発明の空気入りタイヤによれば、タイヤ重量を低減しつつ、優れた耐久性及び乗り心地性が得られる。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図。 本発明の一実施形態に係るスチールコードの構成を示す断面図。 スチールコードのコード曲げ硬さの測定方法を説明する図面。 乗り心地性の評価に使用した試験路の形状を示す模式断面図。

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。

図１に示す実施形態の空気入りタイヤは、ライトトラック用のラジアルタイヤであって、左右一対のビード部１、及びサイドウォール部２と、左右のサイドウォール部２の径方向外方端部同士を連結するように両サイドウォール部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、一対のビード部間にまたがって延びるカーカス４が設けられている。ここで、「ライトトラック」とは、車両総重量が８ｔ未満であって、積載量が１～３．５ｔである小型のトラックのことである。

カーカス４は、トレッド部３からサイドウォール部２をへて、ビード部１に埋設された環状のビードコア５にて両端部が係止された少なくとも１枚のカーカスプライからなる。カーカスプライは、有機繊維コードからなるカーカスコードをタイヤ周方向に対して実質的に直角に配列し、コーティングゴムで被覆されてなる。

トレッド部３におけるカーカス４の外周側（即ち、タイヤ径方向外側）には、カーカス４とトレッドゴム部７との間に、ベルト層６が配されている。ベルト層６は、カーカス４のクラウン部の外周に重ねて設けられており、１枚又は複数枚のベルトプライ、通常は少なくとも２枚のベルトプライで構成することができ、本実施形態では、カーカス側の第１ベルトプライ６Ａと、トレッドゴム部側の第２ベルトプライ６Ｂとの２枚のベルトプライで構成されている。ベルトプライ６Ａ，６Ｂは、スチールコード２０をタイヤ周方向に対して所定の角度（例えば、１５～３５度）で傾斜させ、かつタイヤ幅方向に所定の間隔にて配列させてなるものである。各ベルトプライは、スチールコード２０がコーティングゴムで被覆されている。スチールコード２０は、上記２枚のベルトプライ６Ａ，６Ｂ間で互いに交差するように配設されている。

ベルト層６の外周側（即ち、タイヤ半径方向外側）には、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。ベルト補強層８は、ベルト補強プライによりベルト層６をその全幅で覆うキャッププライである。ベルト補強プライは、タイヤ周方向に実質的に平行に配列した有機繊維コードがコーティングゴムで被覆されてなる。すなわち、ベルト補強層８は、有機繊維コードをタイヤ周方向に沿って配列してなり、ベルト層６の幅方向全体を覆うように、有機繊維コードを有するリボン状ゴム（ゴムストリップともいう）を、タイヤ周方向に対して０～５度の角度で螺旋状に巻回することにより形成することができる。

本実施形態に係る空気入りタイヤのベルト層６用の各スチールコード２０の構造は、特に限定されないが、図２に示すように、同一径のｍ本のフィラメント１３を引き揃えたコア１１と、その周りに同一径のｎ本のフィラメント１４を配したシース１２とからなる束を同じピッチで撚り合わせたｍ／ｎ構造（ｍ＝２～４、ｎ＝５～７）であることがより好ましい。

スチールコード２０のコード径は、０．９０ｍｍ以下であれば特に限定されないが、０．７～０．９ｍｍであることが好ましい。

コア１１のフィラメント径は、特に限定されないが、０．１～０．１５ｍｍであることが好ましい。

シース１２のフィラメント径は、特に限定されないが、０．２～０．３ｍｍであることが好ましい。

撚りピッチは、特に限定されないが、１１～１５ｍｍであることが好ましい。

スチールコード１本当りのコード曲げ硬さは、８００ｃＮ以下であれば特に限定されないが、１００～８００ｃＮであることが好ましく、１００～５００ｃＮであることがより好ましい。ここで、本明細書において「コード曲げ硬さ」とは、スチールコード１本を、支点間距離２５．４ｍｍにてその中央部を曲げた時の最大荷重で定義される値である。具体的には、引張試験機を用いて次のように測定することができる。すなわち、室温下にて、長さ５０～８０ｍｍのスチールコード２０を、図３に示すように、両端がフリーの状態で、中央部を２５．４ｍｍ間隔の位置で吊り下げた状態に支持具２２で支持するとともに、その中点２０Ｍを逆Ｕ字状の固定された治具２１の直線状の上辺部２１Ａに対して、下側から直角に交差するように当てる。ここで、上辺部２１Ａは断面円形（直径＝３．０ｍｍ）の棒状をなす。この状態から、支持具２２を引張速度５００ｍｍ／分で上方に引き上げて、スチールコード２０を治具２１により曲げながら、支持具２２にかかる荷重を測定する。そのときの最大荷重（ｃＮ）の、ｎ＝５の平均値をもってコード曲げ硬さとする。

スチールコード１本当りのコード強度は、３３００Ｎ／ｍｍ^２以上であれば特に限定されないが、３３００～３８００Ｎ／ｍｍ^２であることが好ましく、３３００～３７００Ｎ／ｍｍ^２であることがより好ましい。ここで、本明細書において「コード強度」とは、ＪＩＳ Ｇ３５１０に準拠して、引張試験機を用いて測定したスチールコード１本当りの引張強力を、スチールコード２０の断面積で割った値である。

ベルトプライ１枚の単位幅当りのコード強力は、１６ｋＮ／２５．４ｍｍ以上であれば特に限定されないが、１８～２３ｋＮ／２５．４ｍｍであることが好ましい。ここで、本明細書において「単位幅当りのコード強力」とは、ＪＩＳ Ｇ３５１０に準拠して、引張試験機を用いて測定したスチールコード１本当りの引張強力に打ち込み本数（本／２５．４ｍｍ）を掛け合わせた値である。

本実施形態の空気入りタイヤにおける、ベルト層の幅寸法中におけるスチールコードの占有率（「コード占有率」）は、特に限定されないが、好ましくは７５％以下であり、より好ましくは４０～７５％である。コード占有率が７５％以下であると、ベルト層６が剛直になりすぎず、優れた乗り心地が得られやすい。また、コード占有率が７５％以下であると、スチールコード２０間の距離が小さくなりすぎず、スチールコード２０間の応力をゴム層により充分に吸収でき、「コードセパレーション」と呼ばれる、スチールコード２０間の分離や、剥離が生じにくくなる。そのようなコードセパレーションが生じると、タイヤの耐久性が低下する。ここで、「コード占有率（％）」は、コードを所定の打ち込み密度で引き揃えて配列しゴム被覆された、いわゆるトッピング反において、次式で計算される値を使用する。
〈式１〉
コード占有率（％）＝コードの長径（ｍｍ）×コード打ち込み本数（本／２５．４ｍｍ）×１００／１（２５．４ｍｍ）
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、ライトトラック用タイヤとして好適に用いることができる。

上記実施形態においては、ベルト補強層８が、ベルト層６をその全幅で覆うキャッププライであるものについて説明したが、これに限定されず、ベルト層６のタイヤ幅方向外側の端部とその周辺を覆う、エッジプライであってもよく、エッジプライがキャッププライのタイヤ幅方向の両端部が折り返された部分からなるものであってもよい。

上記実施形態では、ライトトラック用の空気入りタイヤとして、ベルト層６がベルトプライ２枚、ベルト補強層８がベルト補強プライ１枚からなるものについて説明したが、ベルト層６が３枚以上のベルトプライからなるものであってもよく、ベルト補強層８を有しないものであってもよい。

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。また、撚りピッチは、１３．５ｍｍとした。なお、表１中の「２×０．１５／５×０．２８」の０．１５はコアのフィラメント径が０．１５ｍｍであり、本数が２本であり、０．２８はシースのフィラメント径が０．２８ｍｍであり、本数が５本であることを示す。

スチールコードについての測定方法は以下の通りである。

・フィラメント径（ｍｍ）、コード径（ｍｍ）、断面積（ｍｍ^２）：ＪＩＳ Ｇ３５１０に準拠し、所定の厚み計によりコード及びフィラメントの直径を計測した。フィラメントの直径とコード構造からスチールコードの断面積を求めた。

・コード曲げ硬さ（ｃＮ／本）：各コードについて、コードのコード曲げ硬さを、図３を用いて上述した方法により測定した。すなわち、室温下にて、長さ８０ｍｍのスチールコード２０を、図３に示すように、両端がフリーの状態で、中央部を２５．４ｍｍ間隔の位置で吊り下げた状態に支持具２２で支持するとともに、その中点２０Ｍを逆Ｕ字状の固定された治具２１の直線状の上辺部２１Ａに対して、下側から直角に交差するように当て、この状態から、引張試験機（（株）島津製作所製 オートグラフ）を用いて支持具２２を引張速度５００ｍｍ／分で上方に引き上げて、スチールコード２０を治具２１により曲げながら、支持具２２にかかる荷重を測定した。そのときの最大荷重（ｃＮ）の、ｎ＝５の平均値をもってコード曲げ硬さとした。

・曲げ剛性（Ｎ／２５．４ｍｍ）：コード曲げ硬さに打ち込み本数を掛け合わせた値である。

・スチールコード１本当りの引張強力（Ｎ）：ＪＩＳ Ｇ３５１０に準拠し、スチールコードとフィラメントの強伸度特性を、引張り試験機（（株）島津製作所製 オートグラフ）を用いて測定した。

・スチールコード１本当りのコード強度（Ｎ／ｍｍ^２）：スチールコード１本当りの引張強力を、スチールコードの断面積で割った値である。

・ベルトプライ１枚の単位幅当りのコード強力（ｋＮ／２５．４ｍｍ）：引張強力に打ち込み本数を掛け合わせた値である。

得られたコードをベルト層用のコードとして用いて、タイヤサイズがＬＴ２６５／７５Ｒ１６であるライトトラック用タイヤを、常法に従い加硫成形した。各タイヤについて、ベルト層以外の構成は、全て共通の構成とした。カーカスは、１６７０ｄｔｅｘ／２のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる有機繊維コードを用いて、打ち込み本数を２２本／２５ｍｍとしたカーカスプライを２プライとした。

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＋２３°／－２３°とした。

ベルトプライは、スチールコードをその長径方向がベルト面に平行になるように、表１記載の打ち込み本数にて配置した上で、カレンダー装置を用いて、トッピング反とすることにより作製した。

ベルト補強層は、１４００ｄｔｅｘ／２のナイロン６６からなる有機繊維コードを用いて、打ち込み本数を２８本／２５ｍｍとしたベルト補強プライを２プライとした。

得られた各空気入りタイヤにつき、ベルトプライ重量、タイヤ重量、乗り心地性、及び耐久性を評価した。各評価項目の評価方法を、以下に示す。

・ベルトプライ重量：ベルトプライの単位面積当たりの重量であり、比較例１のベルトプライの単位面積当たりの重量を１００として指数で表示した。指数が小さほど軽い。

・タイヤ重量：タイヤ１本当りの総重量であり、比較例１のタイヤの総重量を１００として指数表示した。指数が小さいほど軽く、９８以下であればタイヤ重量の低減効果があると評価した。

・乗り心地性：内圧２００ｋＰａで標準リムに組み込んだ試験タイヤを試験車両の前輪に装着し、一般道の轍を模した図４に示す断面形状を持つ試験路４０（轍の高低差ｈ＝２０ｍｍ)にて、タイヤの乗り越し性を官能評価した。轍をスムーズに乗り越せるものを「○」、振動がやや不快なものを「△」、振動が大きいものを「×」とした。

・耐久性：表面が平滑な鋼製の直径１７００ｍｍの回転ドラムを有するドラム試験機により、周辺温度３８±３℃、ＪＩＳ規定の標準リムを使用してタイヤ内圧６００ｋＰａ、速度６４ｋｍ／ｈで一定として、ＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の７０％で７時間、次に最大荷重の８８％で１６時間、最大荷重の１０６％で２４時間走行させた後、タイヤ外観及び内面に異常がなければさらに最大荷重の１１５％で２４時間走行させた後、タイヤ外観及び内面に異常がなければさらに最大荷重の１３０％で２４時間走行させる。この時タイヤ外観及び内面に異常がなければさらに最大荷重の１６０％で故障が発生するまで走行させた。故障発生までの走行距離を、従来例を１００とする指数で表１に示す。指数が大きいほど耐久性に優れる。

結果は、表１に示す通りであり、実施例１～３は、比較例１と比較し、タイヤ重量が低減し、優れた乗り心地性及び耐久性が得られた。

比較例２は、コード強度が下限値未満の例であり、タイヤ重量の低減効果が十分ではない。

比較例３は、ベルトプライ１枚の単位幅当りのコード強力が下限値未満の例であり、比較例１と比較し、耐久性が劣っていた。

比較例４は、コード径及びコード曲げ硬さが上限値を超える例であり、タイヤ重量の低減効果、及び乗り心地性の向上効果が十分ではない。

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。

１……ビード部
２……サイドウォール部
３……トレッド部
４……カーカス
５……ビードコア
６……ベルト層
６Ａ……第１ベルトプライ
６Ｂ……第２ベルトプライ
７……トレッドゴム部
８……ベルト補強層
１１……コア
１２……シース
１３……コアのフィラメント
１４……シースのフィラメント
２０……スチールコード
２０Ｍ…中点
２１……治具
２１Ａ…上辺部
２２……支持具

Claims (3)

1. 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層と、ベルト層の外周に配されたベルト補強層とを有する空気入りタイヤであって、
   前記ベルト層は、スチールコードをタイヤ周方向に対して傾斜させて配列させてなるベルトプライからなり、
   前記スチールコードのコード径が０．９０ｍｍ以下であり、
   前記スチールコード１本当りのコード曲げ硬さが８００ｃＮ以下であり、
   前記スチールコード１本当りのコード強度が３３００Ｎ／ｍｍ^２以上であり、
   前記ベルトプライ１枚の単位幅当たりのコード強力が１６ｋＮ／２５．４ｍｍ以上であることを特徴とする、空気入りタイヤ。
2. 前記スチールコードの構造が、ｍ本のフィラメントを引き揃えたコアと、その周りにｎ本のフィラメントを配したシースとからなる束を同じピッチで撚り合わせたｍ／ｎ構造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。
3. ライトトラック用であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
   

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