JP2007055389A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 トレッド部の偏摩耗を改善し、かつベルト耐久性を向上させた重荷重用途に好適な空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】 互いに交差し延在する少なくとも２層の主ベルト１１，１３と、タイヤ周方向に対して実質的に０°の角度でスチールコードを延在させた０°ベルト１２とを備えた空気入りラジアルタイヤＴにおいて、前記０°ベルト１２を構成するスチールコードが、素線径Ｄが０．３〜０．４ｍｍからなる１×Ｎ（Ｎ＝３〜５）構造であり、該スチールコードを構成する各素線が長手方向に螺旋状の連続波を有し、該連続波の波付け高さＨと素線径Ｄとが１．１≦Ｈ／Ｄ≦１．５の関係を満たし、かつ該スチールコードの撚りピッチＰ（ｍｍ）が５．０≦Ｐ≦１０．０である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤに関し、さらには耐久性を向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤに関するものである。

近年、トラック輸送の効率向上を目的として、特にヨーロッパのトラックメーカーでは、トラックの開発を積極的に押し進め、それに伴い耐久性能に優れた、偏平率が７０％以下の重荷重用空気入りラジアルタイヤの開発が要望されている。

このスーパーシングルタイヤと呼ばれる扁平率の小さい空気入りラジアルタイヤでは、ベルト部の剛性不足によるベルト耐久性の低下や耐偏摩耗性を改善するため、ワーキングベルト（主ベルト）間、或いはワーキングベルトとカーカスプライの間に、スチールコードからなる付加プライをタイヤ周方向に対して実質的に０°の角度で配設したラジアルタイヤが提案されている（例えば、特許文献１〜３）。

かかるタイヤによれば、ワーキングベルトのみを配設したタイヤに比して、タイヤへの内圧充填時および、タイヤの負荷転動時における、トレッドの半径方向外方への膨出を効果的に抑制して、ベルトの耐久性を高めることができると考えられる。
特表２０００−５０４６５５号公報 特表２００１−５１２３９０号公報 特表２００１−５２２７４９号公報

しかし、通常のスチールコードのような剛直なコードをタイヤ周方向に実質的に０°の角度で配設した場合、タイヤ加硫時に拡張することが困難になるため、これらのスチールコードとしてはコードのＳ−Ｓカーブの傾きが、１〜２％までは緩やかで、それ以上は急激に大きくなる、いわゆるハイエロンゲーションコードが用いられ、これにより加硫時の拡張を容易にしている。

しかし、上記のハイエロンゲーションコードとしては、一般に３×７、４×４構造などの複撚り構造のコードが用いらるが、これら複撚りコードは製造コストが高くタイヤコストに影響するという欠点がある。

さらに、加硫時にゴムがコード内部に侵入することで多数のフィラメントがコード内部で拘束されてしまい充分な低荷重伸びが確保できなくなり、タイヤ走行中のコードに過度の歪がかかり応力集中により耐久性が低下するという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなしたもので、上記ハイエロンゲーションコードの特性を有するコードを安価にすることで、トレッド部の偏摩耗を改善し、かつベルト耐久性を向上させた重荷重用途に好適な空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決すべく鋭意検討した結果なされたものであり、すなわち、左右一対のビードコアの周りにタイヤ周方向に配列されたスチールコードの端部を折り返して係止したカーカスと、前記カーカスのトレッド部の外周側で、互いに交差し延在させたスチールコードからなる少なくとも２層の主ベルトと、タイヤ周方向に対して実質的に０°の角度でスチールコードを延在させた０°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０°ベルトを構成するスチールコードが、素線径Ｄが０．３〜０．４ｍｍからなる１×Ｎ（Ｎ＝３〜５）構造であり、該スチールコードを構成する各素線が長手方向に螺旋状の連続波を有し、該連続波の波付け高さＨと素線径Ｄとが１．１≦Ｈ／Ｄ≦１．５の関係を満たし、かつ該スチールコードの撚りピッチＰ（ｍｍ）が５．０≦Ｐ≦１０．０であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。

本発明においては、前記１×Ｎ構造スチールコードが、加硫後のゴムが付いた状態で、縦軸を荷重（Ｎ）、横軸を伸び（％）とするＳ−Ｓ曲線において、低荷重域では緩やかな傾きで、荷重が大きくなると急激に傾きが大きくなる変曲点を有し、前記低荷重域での傾きの接線と前記変曲点以降の傾きの接線との交点の伸びＡ（％）が０．５≦Ａ≦１．５であることが好適である。

また、前記１×Ｎスチールコードのコード径が、前記主ベルトを構成するスチールコード径よりも小径であることが好ましい。

前記０°ベルトは、前記１×Ｎスチールコードを該タイヤの周方向に連続でスパイラル状に巻回して設けることができる。

さらに、前記０°ベルトは前記主ベルトの少なくとも１層に隣接し配設され、該０°ベルトの幅が隣接する主ベルトの幅の９０％以下であることが好ましい。

本発明の空気入りラジアルタイヤは、扁平率が６０％以下のタイヤに好適である。

本発明の空気入りラジアルタイヤによれば、素線に連続波を施すことで、安価な単撚り構造の１×Ｎスチールコードでありながら加硫後のゴム付き状態においても充分な低荷重伸び特性を確保することができ、これを０°ベルトコードとして用いることで、タイヤ加硫時の拡張挙動を容易にしつつ、タイヤ周方向のベルト剛性と拘束性を向上しながらタイヤ中でも低荷重域のコード伸びを保持して走行中の応力集中を分散してタイヤの耐久性を向上するとともに偏摩耗の発生を抑制することができる。

以下に、本発明に係る実施形態の空気入りラジアルタイヤを図面を参照し説明する。

図１は、重荷重用の空気入りラジアルタイヤの１例を示すタイヤＴの半断面図であり、符号１は４層のベルトプライからなるベルト、２はカーカス、３はトレッド部、４はビード部、５はサイドウォール部である。

タイヤＴは、左右一対のビード部４間に、タイヤ幅方向に延在するスチールコードをタイヤ周方向に所定間隔で配列した１枚のカーカスプライ２を有し、その両端部がビード部３に埋設されたビードコア６の周りにビードフィラー７を挟み込むようにしてタイヤの内側から外側に折り返され係止されている。トレッド部３のカーカスプライ２の外周側には、４層のベルトプライからなるベルト１が配設されている。

図２は実施形態のタイヤのトレッド部３の断面を模式的に示し、ベルトプライの構成を説明するものである。

図２において、ベルト１は、４層のベルトプライ１１，１２，１３，１４（破線で示す）から構成されている。ベルトプライ１１，１３はタイヤの主ベルトをなすベルト層であり、３×０．２０＋６×０．３５、３＋９＋１５×０．２３などのベルト用スチールコードが所定間隔でタイヤ周方向に対して一定角度で配列され、互いにコード交差し配設されている。

また、ベルトプライ１４は、耐カット性とゴム侵入性に優れるスチールコードからなるタイヤ周方向に一定角度で配列された保護ベルト、いわゆるトップベルトを構成し耐外傷耐久性や更新性を改善している。

図に示すベルトプライ１２は、タイヤ周方向に対して実質的に０°の角度でスチールコードを所定間隔で配列して延在させた、本発明にかかる０°ベルトを構成している。

一方、従来のタイヤＴ１のベルト１００は、図３の模式図に示すように、角度付きの主ベルト１１１，１１２，１１３とトップベルト１１４の４層のベルトプライにより構成されている。

実施形態のタイヤＴにおいて、０°ベルト１２に使用されるスチールコード１０は、素線径Ｄが０．３〜０．４ｍｍからなる１×Ｎ（Ｎ＝３〜５）構造である。

１×Ｎ構造のスチールコード１０で、素線数Ｎが３未満ではコード剛性が不充分となり、５を超えると撚り線時に素線の配置が不安定となりコード形状が安定せず、また素線径Ｄが０．３ｍｍ未満では剛性が不足し、０．４ｍｍを超えると耐疲労性が低下する。

スチールコード１０を構成する各素線は、図４に示すように素線Ｆの長手方向に螺旋状の連続波が加工され設けられている。この連続波の波付け高さＨと素線径Ｄとは、１．１≦Ｈ／Ｄ≦１．５の関係を満たすことが好ましく、コードの伸びなどの機械特性とゴム侵入性を確保して、後述する撚りピッチで撚られることで加硫後のゴム付き時においても低荷重域での伸張時に所定範囲の伸び特性を有することができる。

上記Ｈ／Ｄが１．１未満であると加硫後ゴム付きの状態で低荷重域での充分な伸びが得られず、１．５を超えるとコードの形状が不安定になり工程性を損なうおそれがある。また、連続波のピッチＰｆは、特に限定されることはないが、コードの撚りピッチＰに対して０．２５≦Ｐｆ／Ｐ≦１．５０程度の範囲が好ましい。

このような螺旋状の連続波は、型付けピンやローラーを千鳥状に配した公知の型付け装置により波付け加工することができ、例えばバンチャー式撚線機の素線集束ボイスと素線供給ボビンの間に型付け装置を配置することで１工程で１×Ｎ構造のスチールコード１０を製造することができる。

上記スチールコード１０の撚りピッチＰ（ｍｍ）は、５．０≦Ｐ≦１０．０ｍｍであり、Ｐが５ｍｍ未満では波付き素線のために撚り線加工が難しくなり形状が崩れやすくなり、１０ｍｍを超えると裸コードの伸びが充分得られず加硫時の拡張が困難になる。

このスチールコード１０は、断面形状が図５（Ｎ＝５の場合）に示すように、コード長手方向でランダムに素線Ｆ間に隙間Ｓを形成するようになり、コード内部へのゴム侵入性を向上することができる。

スチールコード１０は、加硫後のゴムが付いた状態で、縦軸を荷重（Ｎ）、横軸を伸び（％）とするＳ−Ｓ曲線において、図６に示すように、低荷重域では緩やかな傾きで挙動し、荷重が大きくなると急激に傾きが大きくなる変曲点Ｚを有する挙動を示す。具体的には、低荷重域での引張弾性率が５０００Ｎ／ｍｍ^２以下であることが好ましく、より好ましくは４０００〜５０００Ｎ／ｍｍ^２である。

これは、Ｓ−Ｓ曲線の低荷重域では、コード軸方向に引張力がかかると各素線がコード内部に侵入したゴムＲを内側に除々に締め付けることでゴム弾性により緩やかな傾きを示し、素線による締め代がなくなるとスチールフィラメントを引っ張る大きな傾きに急変することから変曲点Ｚを有するようになる。

本発明においては、前記低荷重域での傾きの接線Ｘと前記変曲点以降の傾きの接線Ｙとの交点の伸びＡ（％）が０．５≦Ａ≦１．５であることが好適である。この交点Ａの伸びが０．５％未満であるとコード剛性が高くなって走行時の応力分散が不充分となり、１．５％を超えると０°ベルトの拘束力が不足し耐久性が低下する傾向にある。

この０°ベルト１２のベルト層１内での位置関係は特に制限されることはないが、０°ベルト１２は主ベルト１１，１３の少なくとも１層に隣接し配設され、すなわち０°ベルト１２を主ベルト層１１，１３の間、もしくは主ベルト１１のタイヤ径方向内側でカーカスプライ２との間に配置するのが好ましい。０°ベルト１２の幅は、径方向外側のベルト層の幅の９０％以下にすることで、０°ベルトエッジ部分への応力集中を和らげることができる。

この場合、０°ベルト１２のスチールコードのコード径は、主ベルト１１，１３を構成するスチールコード径よりも小径であることが好ましく、０°ベルト層１２が主ベルト層１１，１３よりも厚くなると、ベルト内部の歪が０°ベルトに集中し耐セパレーションが悪化するからである。

また、０°ベルト１２を径方向外側の主ベルト１３とトップベルト１４との間に配置してもよい。

上記０°ベルト１２は、スチールコード１０をタイヤＴの周方向に連続でスパイラル状に巻回して設けることができる。スチールコード１０のコード角度はタイヤ周方向に対して実質的に０°であり、例えば１本のコード１０をタイヤＴの幅方向にずらせながらスパイラル状に巻き付け成形される。また、数本のコード１０を引き揃えてゴムで被覆したリボン状の帯状部材を、タイヤ成形の際に成形ドラム１周毎にリボン状の側端部同士を突き合わせながらスパイラル状に巻き付けることにより行われる。

そして、本発明の空気入りラジアルタイヤは、上記構成の０°ベルトに上記１×Ｎスチールコードを用いることで、タイヤの耐久性と耐偏摩耗性を向上することができ、特にトラック用の重荷重車両に使用される扁平率（タイヤの高さ／タイヤの総幅の比率）が６０％以下のタイヤに好適である。しかも、コード生産性を高めてコストダウンにも貢献することができる。

次に本発明を実施例によって具体的に説明する。

図２に示すベルト構成を有するタイヤサイズ３８５／５５Ｒ２２．５のラジアルタイヤを試作した。０°ベルトは２番ベルト１２に配置し、表１、２に記載の各スチールコードを使用した。１〜４番ベルトの構成は実施例及び比較例を表３、従来例を表４に示す。なお、従来例は０°ベルト未使用であり、表中の角度の欄で右、左はベルトコードの傾斜方向を表す。

下記の評価を行い、結果を表１、２に示す。なお、ベルト以外の各部位には全て共通の部材を使用した。

［引張試験］
各スチールコードを加硫ゴム付きの状態で引張試験（ＪＩＳ Ｇ３５１０に準拠）を行い、図６に示すＳ−Ｓ曲線から低荷重域での傾きの接線と前記変曲点以降の傾きの接線との交点の伸びＡ（％）と低荷重域での引張弾性率を求めた。

［形状安定性］
コードの形状安定性は、撚り合わせたコードの外観を目視で観察した。○：良好、△：やや型崩れあるが使用に問題なし、×：型崩れあり、と評価した。

［タイヤ耐久性］
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℃、タイヤ内圧９００ＫＰａ、負荷荷重４５００Ｋｇで一定として、速度５６Ｋｍ／ｈから１２時間毎に８Ｋｍ／ｈずつ増加させ、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に示した。指数が大きいほど耐久性に優れる。

［耐偏摩耗性］
大型トラックの駆動輪に装着し、実車にて５万Ｋｍ走行後のトレッド接地面を観察し、偏摩耗の発生状態を従来例を基準として、良〜同等〜悪で判定した。

表に示す通り、実施例１、２はタイヤ耐久性、耐偏摩耗性ともに優れている。これに対して、本発明を外れる各比較例は、次のような欠点を有している。すなわち、比較例１はコード構造が１×２であり、コード剛性が不足し、耐久性、耐偏摩耗性とも劣り、１×６構造の比較例２は、撚り合わせ時に素線の１本が部分的にコード内側に入り込みコードの安定性が悪く、その結果コードの耐疲労性が低下し、タイヤ耐久性に劣る。Ｈ／Ｄの小さい比較例３は、低荷重域伸びが不充分となり、走行時の応力集中を分散できずタイヤの耐久性が低下し、逆にＨ／Ｄが大きい比較例４では、低荷重域伸びが大きくなりすぎ、ベルト拘束力が不足し偏摩耗が改善されない。比較例５は撚りピッチが小さくコード形状が安定せず、耐久性が低下し、ピッチの大きい比較例６は、タイヤ加硫時にコードが拡張に追随できずベルト形状が設計通りに形成されず、走行時の応力を分散できず耐久性が劣る。ゴム付きコードの低荷重伸びＡが小さい比較例７は、走行時の応力集中を分散できずタイヤの耐久性が低下し、逆にＡの大きい比較例８では、低荷重域伸びが大きくなりすぎ、ベルト拘束力が不足し偏摩耗が改善されない。０°ベルトの幅が広い比較例９は、エッジ部に応力が集中し歪がかかるため、エッジ部でセパレーションを起こし、０°ベルトのコード径が主ベルトのコードより太い比較例１０では、エッジでのセパレーションの進行が早くなり耐久性が改善されない。

以上説明したように、本発明による空気入りラジアルタイヤは、ベルトの耐久性、耐偏摩耗性に優れることから重荷重用のトラックやバス用のタイヤに使用することができ、特に扁平率が６０％以下のラジアルタイヤに好適である。

実施形態の空気入りラジアルタイヤの半断面図である。 実施形態のベルト構成を模式的に示す断面図である。 従来例のベルト構成を模式的に示す断面図である。 素線連続波の波付けの説明図である。 実施形態のスチールコードの断面図である。 ゴム付きコードのＳ−Ｓ曲線の１例を示すグラフである。

符号の説明

１１，１３……主ベルト
１２……０°ベルト
Ｔ……空気入りラジアルタイヤ

Claims (6)

1. 左右一対のビードコアの周りにタイヤ周方向に配列されたスチールコードの端部を折り返して係止したカーカスと、前記カーカスのトレッド部の外周側で、互いに交差し延在させたスチールコードからなる少なくとも２層の主ベルトと、タイヤ周方向に対して実質的に０°の角度でスチールコードを延在させた０°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０°ベルトを構成するスチールコードが、素線径Ｄが０．３〜０．４ｍｍからなる１×Ｎ（Ｎ＝３〜５）構造であり、該スチールコードを構成する各素線が長手方向に螺旋状の連続波を有し、該連続波の波付け高さＨと素線径Ｄとが１．１≦Ｈ／Ｄ≦１．５の関係を満たし、かつ該スチールコードの撚りピッチＰ（ｍｍ）が５．０≦Ｐ≦１０．０である
   ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記１×Ｎ構造スチールコードが、加硫後のゴムが付いた状態で、縦軸を荷重（Ｎ）、横軸を伸び（％）とするＳ−Ｓ曲線において、
   低荷重域では緩やかな傾きで、荷重が大きくなると急激に傾きが大きくなる変曲点を有し、前記低荷重域での傾きの接線と前記変曲点以降の傾きの接線との交点の伸びＡ（％）が０．５≦Ａ≦１．５である
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記１×Ｎスチールコードのコード径が、前記主ベルトを構成するスチールコード径よりも小径である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記０°ベルトは、前記１×Ｎスチールコードを該タイヤの周方向に連続でスパイラル状に巻回してなる
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれに記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 前記０°ベルトは、前記主ベルトの少なくとも１層に隣接し配設され、該０°ベルトの幅が隣接する主ベルトの幅の９０％以下である
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれに記載の空気入りラジアルタイヤ。
6. 扁平率が６０％以下である
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれに記載の空気入りラジアルタイヤ。
   

Images