JP2008155733A

JP2008155733A - タイヤ

Info

Publication number: JP2008155733A
Application number: JP2006345453A
Authority: JP
Inventors: Choei Osanai; 長栄長内
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-07-10

Abstract

【課題】周方向ベルト層に、従来の有機繊維コードに替えてスチールコードを適用した際に発生する成型後タイヤのベルトの中央部と端部との間の剛性差を抑制し、タイヤの耐久性を改善する方途について提案する。
【解決手段】１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスの径方向外側に、ベルトおよびトレッドをそなえるタイヤであって、該ベルトは、タイヤの赤道面に対して傾斜して延びるコードのゴム引き層の少なくとも２層を層間でコードが交差する配置の下に積層してなる交差ベルト層と、タイヤの赤道に沿って延びるスチールコードのゴム引き層の少なくとも１層からなる周方向ベルト層と、を有し、該周方向ベルト層のタイヤ幅方向端部の周長がタイヤ幅方向中央部の周長よりも短く、かつタイヤ幅方向端部におけるスチールコードの初期伸び歪とタイヤ幅方向中央部におけるスチールコードの初期伸び歪との差を、周方向ベルトのタイヤ幅方向中央部におけるスチールコードの初期伸び歪の±２％以内とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ、特にタイヤのベルトの周方向補強コードとして、従来のナイロンに代表される有機繊維コードに替えてスチールコードに代表される高剛性コードを使用した乗用車用タイヤに関するものである。

ラジアルタイヤは、１対のビードコア間にわたりトロイド状に延びるカーカスのクラウン部をベルトにて補強しているのが通例である。このベルトは、タイヤの赤道面に対して傾斜して延びるコードの多数本を互いに平行に配列したゴム引き層の少なくとも２層からなり、その積層間でコードが互いに交差する向きに配置した交差ベルト層と、タイヤの赤道面に沿って延びるコードを互いに平行に配列したゴム引き層の少なくとも１層からなる周方向ベルト層とを、カーカスの径方向外側へ順に配置して成るのが一般的である。

従来、周方向ベルト層のコードとしては、ナイロンや芳香族ポリアミド等の有機繊維コード並びにスチールコードが知られているが、一般的には有機繊維コードが用いられている。
例えば、特許文献１には、周方向に配置したスチールコードに、破断伸びが４〜８％のコードを使用することが提案されている。
特開昭５６−８２６０９号公報

ところで、ラジアルタイヤを成形する際のドラム成型においては、次の理由から、成型ドラムの外径とモールド径との差がベルトの幅中央とベルト端部とで異なっている。すなわち、通常のタイヤ加工工程においては、タイヤは、まず、成形ドラム上で成形され、このように成形された未加硫生タイヤは、加硫温度に予熱された加硫モールド中で加硫される。この加硫時には、未加硫生タイヤはタイヤ径方向外側へ数％拡張する。従って、タイヤの拡張を計算に入れて未加硫生タイヤを成形しなければ、タイヤの成長率が大きい場合には、ゴム中の部材が動いたり、タイヤの均一性が損なわれ、ひいてはユニフォーミティの低下をもたらすという不具合が生じる。また、未加硫生タイヤの外周と加硫モールドの内周が同等の場合には、未加硫生タイヤが加硫モールドからはみ出してしまったり、加硫モールドを閉じる際にいわゆるモールド噛みが生じるという不具合が生じる。このため、未加硫生タイヤの外周は加硫モールドの内周よりも小さくしておく必要があり、一般に、未加硫生タイヤの外周は加硫モールドの内周よりも約２％程小さく設計されている。

また、周方向ベルト層端部は交差ベルト層端縁の径方向外側に配置され、一方、周方向ベルト層中央部は交差ベルト層の最外層の半径方向外側に配置され、交差ベルト層端縁は同中央部よりタイヤ径方向内側にあるため、それに伴い周方向ベルト層もタイヤ径方向にずれて配置されることになる。
以上の背景の下、ベルトの中央部領域と端部領域との間で加硫時の拡張歪に差が発生しやすい。従って、従来は、この拡張歪差を吸収するために、周方向ベルト層には、上述のとおりナイロン等の、切断伸びが大きく、かつ熱収縮する特性を持つ有機繊維コードが主として使われていた。

ここで、周方向ベルト層の機能は、タイヤの周方向剛性を高め、操縦安定性を改善するとともに、タイヤ回転時の遠心力による交差ベルト層両端のせり上がりに起因したエッジセパレーション現象を防止することにある。かようなベルト特性を得るには、有機繊維コードに比べて高剛性のスチールコードが好適である。

しかしながら、スチールコードを周方向ベルト層に適用した場合、上記した加硫時の拡張歪差に起因して、周方向ベルト層の中央部ではスチールコードに切れが発生し、同端部ではスチールコードに撚れが発生し、所期したベルト特性が得られないことが問題になる。
すなわち、ベルト端部の剛性が中央部に比べ低くなってしまうため、タイヤ走行中のショルダー部で発生する圧縮および曲げ歪みが大きくなり、繰り返し疲労により、コード破壊が発生する恐れがある。また、この破壊したコードの突き現象によりパンクやエッジセパレーション現象を誘発する恐れがある。

そこで、本発明は、周方向ベルト層に、従来の有機繊維コードに替えてスチールコードを適用した際に発生する成型後タイヤのベルトの中央部と端部との間の剛性差を抑制し、タイヤの耐久性を改善する方途について提案することを目的とする。

発明者らは、成型後のタイヤ中での周方向ベルト層における、コードの初期伸び歪変化を、タイヤ幅方向で一定値以内に抑えて、ベルト中央部と端部との間での剛性差を小さくすることによって、タイヤ走行時のショルダー部での歪変形を抑え、コード破壊、ひいてはそれに伴うタイヤのパンクやエッジセパレーション現象を防げることを見出し、本発明を導くに到った。

すなわち、本発明の要旨は、次の通りである。
（１）１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスの径方向外側に、ベルトおよびトレッドをそなえるタイヤであって、該ベルトは、タイヤの赤道面に対して傾斜して延びるコードのゴム引き層の少なくとも２層を層間でコードが交差する配置の下に積層してなる交差ベルト層と、タイヤの赤道に沿って延びるスチールコードのゴム引き層の少なくとも１層からなる周方向ベルト層と、を有し、
該周方向ベルト層のタイヤ幅方向端部の周長がタイヤ幅方向中央部の周長よりも短く、かつタイヤ幅方向端部におけるスチールコードの初期伸び歪とタイヤ幅方向中央部におけるスチールコードの初期伸び歪との差が、周方向ベルトのタイヤ幅方向中央部におけるスチールコードの初期伸び歪の±２％以内であることを特徴とするタイヤ。

ここで、周方向ベルト層のタイヤ幅方向端部とは、交差ベルト層３ａおよび３ｂの端部の領域を意味し、一方タイヤ幅方向中央部とは、交差ベルト層の最外層における端部内側の領域を意味する。

また、スチールコードの（タイヤ中での）初期伸び歪とは、スチールコードまたは加硫ゴム−コード複合体を引張り試験にて得られる、引張り歪−応力曲線を、初期のなだらかな部分と、ある歪以上で急に立ち上がる部分とに分けた際の、立ち上がり起点にある「ある歪」のことを言う。

（２）前記周方向ベルト層のスチールコードは、型付けを施した単線からなるコードまたは１×２構造のコードである上記（１）に記載のタイヤ。

（３）前記周方向ベルト層の周方向の引張り剛性が、前記交差ベルト層の引張り剛性の２ないし８倍である上記（１）または（２）に記載のタイヤ。

本発明によれば、周方向ベルト層に高剛性のスチールコードを用いると共に、コードの初期伸び歪変化を、タイヤ幅方向で一定値以内に抑えて、ベルト中央部と端部との間での剛性差を小さくすることができる。従って、周方向ベルト層に高剛性のスチールコードを用いて、特にタイヤショルダー部での剛性並びに耐疲労性が確実に向上される結果、耐久性に優れたタイヤを提供できる。

次に、本発明を適用するタイヤの典型例を、図１に示す。同図に示したタイヤは、１対のビードコア１間にわたりトロイド状に延びるカーカス２のクラウン部をベルトにて補強している。このベルトは、タイヤの赤道面Ｏに対して傾斜して延びるコードの多数本を互いに平行に配列したゴム引き層の少なくとも２層を、積層間でのコードが互いに交差する向きに配した交差ベルト層３ａおよび３ｂと、タイヤの赤道面Ｏに沿って延びるコードを平行に配列したゴム引き層の少なくとも１層からなる周方向ベルト層４とを、カーカス２の径方向外側へ順に配置して成る。また、図において、５は周方向ベルト層４の外側に設けたトレッドである。
なお、周方向ベルト層４は、その幅方向中央部４ａと幅方向端部４ｂは初期伸び歪（タイヤ成形前）が異なる別のものを適用するために分割され連続していない。

かような構造のタイヤにおいて、まず、周方向ベルト層４のタイヤ幅方向端部の周長がタイヤ幅方向中央部の周長よりも短いことが必要である。なぜなら、図１に示すように、周方向ベルト層４の幅方向中央部４ａに比べて幅方向端部４ｂは周方向の直径が小さいものになるためである。

さらに、周方向ベルト層４において、タイヤ幅方向端部におけるスチールコードの初期伸び歪とタイヤ幅方向中央部におけるスチールコードの初期伸び歪との差が、周方向ベルト層４の幅方向中央部４ａにおけるスチールコードの初期伸び歪の±２％以内であることが肝要である。なぜなら、２％を超えると、後述する実施例における比較例１として結果を示すように、幅方向中央部４ａは径方向に拡張しないのに対して、幅方向端部４ｂが拡張するため、タイヤ回転時の遠心力により交差ベルト層両端のせり上がりに起因したエッヂセパレーションを起こすからである。

すなわち、周方向ベルト層４を構成するスチールコードは、上述したように、ドラム成型において周方向ベルト層の端部と中央部とでコードに生じる拡張歪みが異なることを考慮し、同端部と中央部とで初期伸び歪の異なるコードを用いる。具体的には、中央部と端部で発生するタイヤ成型時の拡張歪みと、各部で用いるコードの初期伸び歪が等しくなるように、中央部および端部に適用するコードを製作する。

すなわち、周方向ベルト中央部は、成型時拡張することによって、加硫後の初期伸び歪が低下するが、端部は拡張しないため、初期伸び歪が低下しない。成型後の中央部と端部の初期伸び歪が２％以内になるように初期歪の異なるコードを用いる。それによって走行時のタイヤショルダー部のせり上がりは防止される。

かように構成することによって、タイヤ成型後にベルト中央部と端部とのコードが初期歪みを使い終えたところまで伸ばされる結果、製品タイヤにおけるベルトコードは歪の残存しない状態となる。よって、タイヤ中ではベルト中央部および端部ともに高いコード剛性が発揮され、また中央部および端部間で周方向剛性の差が小さいタイヤとなる。

より具体的には、周方向ベルト層の端部には、フィラメント間に隙間が少なく撚り締まるまでの初期伸び歪が小さな、いわゆるクローズトタイプのコードを適用し、一方中央部には、逆にフィラメント間の隙間が大きく、撚り締まるまでの初期歪が大きな、いわゆるオープンタイプのコードを適用することが推奨される。その他、初期伸び歪の制御は、撚り線時のフィラメントの型付け量の制御等、通常知られている方法を用いて行うことができる。

さて、ラジアルタイヤが転動するとタイヤにかかる内圧、荷重および回転速度により、タイヤ中で歪み変動が発生する。特に、周方向ベルト層の端部では中央部と比較して、歪み変動が大きいことがわかっている。このため、端部のベルト剛性や耐疲労性が特に求められる。

この点、本発明では、周方向ベルト層に高剛性のスチールコードを用い、また中央部と端部との間のベルト剛性がほぼ均一である。このために、ベルト端部においてもスチールコードの持つ高い剛性が発揮され、タイヤ性能を向上することができる。
特に、本発明においては、型付けをしたモノフィラメントコードや２本撚り構造（１×２）のコードを用いることの効果は大きい。これは、３本以上の撚りコードでは、加硫後に初期歪みが無くなり、コード剛性が歪み０％近傍から立ち上がるのに対し、型付けをしたモノフィラメントコードや２本撚りのコードは、加硫前と加硫後とで初期歪みがほぼ同じになるためである。

また、コードの撚り本数が増えるとコードゲージが厚くなり、それに伴い周囲のゴム材料の重量も増加し、タイヤ重量の増加につながるため、撚り本数が２本以下のコードを用いてタイヤの作製が可能である、本発明の効果は大きい。

図１に示したところに従って、ベルトが表１に示す各種ベルト層構造に成る乗用車用ラジアルタイヤを、サイズ：２２５／４５ＺＲ１７にて作製した。すなわち、交差ベルト層をそれぞれ複数本のスチールコードから構成すると共に、交差ベルト層の外周側に補強コードをタイヤの赤道面に対して実質的に０°で配置した周方向ベルト層を設け、周方向ベルト層における初期伸び歪を種々異ならせて、発明例１、２および比較例１、２のタイヤをそれぞれ製作した。

なお、周方向ベルト層の中央部と端部との間における初期伸び歪の制御は、撚り線時のフィラメントの型付け量の制御にて行った。

その後、各タイヤについてドラム走行試験を行って、タイヤ中でのコードの切れ本数を計測した。なお、ドラム走行試験は、各タイヤ間で同内圧、同荷重および同速度で行った。その計測結果を、表１に併記する。

ここで、表１に示した周方向ベルト層の引張り剛性比は、交差ベルト層及び周方向ベルト層について、引張り試験（周方向に引張り応力付与）に供して、その応力／歪で剛性を測定し、その比を剛性比とした。

また、タイヤ重量は、成型後のタイヤの重量を測定し、その測定結果について比較例１のタイヤの重量を100としたときの指数値で示した。
さらに、コードの初期伸び歪は、タイヤ成型前がコードそのものを、成型後が製品タイヤから取り出したゴムつきコードを、ＪＩＳＢ７７２１による引張試験に供し、その測定結果に基づく応力−伸び曲線の傾きが変化する歪を読み取り、初期伸び歪とした。

本発明のタイヤ構造を示す断面図である。

符号の説明

１ビードコア
２カーカス
３ベルト
３ａ，３ｂ交差ベルト層
４周方向ベルト層
５トレッド

Claims

１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスの径方向外側に、ベルトおよびトレッドをそなえるタイヤであって、該ベルトは、タイヤの赤道面に対して傾斜して延びるコードのゴム引き層の少なくとも２層を層間でコードが交差する配置の下に積層してなる交差ベルト層と、タイヤの赤道に沿って延びるスチールコードのゴム引き層の少なくとも１層からなる周方向ベルト層と、を有し、
該周方向ベルト層のタイヤ幅方向端部の周長がタイヤ幅方向中央部の周長よりも短く、かつタイヤ幅方向端部におけるスチールコードの初期伸び歪とタイヤ幅方向中央部におけるスチールコードの初期伸び歪との差が、周方向ベルトのタイヤ幅方向中央部におけるスチールコードの初期伸び歪の±２％以内であることを特徴とするタイヤ。
前記周方向ベルト層のスチールコードは、型付けを施した単線からなるコードまたは１×２構造のコードである請求項１に記載のタイヤ。
前記周方向ベルト層の周方向の引張り剛性が、前記交差ベルト層の引張り剛性の２ないし８倍である請求項１または２に記載のタイヤ。