JP2008254671A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】高性能乗用車への適用を意図した高性能ラジアルタイヤとして必要なコーナリング初期のタイヤ応答性と、コーナリング限界点近傍のタイヤコントロール性とを両立することのできる操縦安定性向上技術を提供する。
【解決手段】スチールコードを補強材として用いた少なくとも２層の交錯ベルト層が配置された空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層中の単位幅当りのスチールコード剛性が下記式を満たす。
（Ａ−８００）／Ｂ≧２０
Ａ：１％引張時の応力で定義されるコード引張剛性（ｋｇ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）
Ｂ：コード３点曲げ試験で得られる応力−曲げ変位曲線の、２〜６ｍｍ押し込み変形時の傾きで定義されるコード曲げ剛性（ｇ／ｍｍ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）
【選択図】図１

Description

本発明は空気入りラジアルタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、高性能乗用車等に好適に用いられる、操縦安定性に優れた空気入りラジアルタイヤに関する。

一般に、空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部間にトロイド状に延在するカーカスを骨格とし、そのタイヤ半径方向外側には、補強層として、ゴム引きされたスチールコードからなるベルト層が配置される。かかるベルト層に用いられるスチールコードに関しては、操縦安定性の向上や乗心地の向上を狙い、素線径が細く曲げ剛性が低いスチールコードをベルトに適用する技術について、従来より、種々検討がなされてきている。

例えば、特許文献１には、素線径の細い（素線径０．０６〜０．１０ｍｍ）特定のスチールコードを用いることによりコーナリング時の操縦性、安定性等を向上させる技術が記載されている。また、特許文献２には、曲げ抵抗および引張り伸びによりスチールコードを規定したタイヤが、特許文献３〜５には、ベルト層を、コード直径と１本のコード内の素線数とベルト層の打ち込みコード数との関係式により規定したタイヤが、夫々開示されている。

さらに、特許文献６には、ベルトコードの撚り合わせ構造および素線径並びにベルトコード打ち込み数によりベルトを規定したタイヤが、特許文献７には、撚り構造、曲げ剛性／コード強力比、コード強力および素線径について所定の要件を満足するタイヤが、特許文献８には、ベルトコード構造および打ち込み本数を所定に規定したベルトプライを、緩衝ゴムを介して配置したタイヤが、夫々開示されている。
特開昭５９−３８１０２号公報（特許請求の範囲等） 特開昭６０−１８５６０２号公報（特許請求の範囲等） 特開昭６３−２７０２号公報（特許請求の範囲等） 特開昭６３−２７０３号公報（特許請求の範囲等） 特開昭６３−２７０４号公報（特許請求の範囲等） 特開平１−１４１１０３号公報（特許請求の範囲等） 特開平３−７４２０６号公報（特許請求の範囲等） 特開平３−１４３７０３号公報（特許請求の範囲等）

上記のように、操縦安定性の向上や乗心地の向上等を目的として、素線径が細く曲げ剛性が低いスチールコードをベルトに適用する技術については、種々検討され、提案がなされている。しかしながら、これら提案技術においてもなお、高性能乗用車への適用を意図した高性能ラジアルタイヤとして必要な操縦安定性、特にはコーナリング初期のタイヤ応答性とコーナリング限界点近傍のタイヤコントロール性とを両立することのできる操縦安定性については必ずしも満足が得られていないのが現状である。

即ち、特許文献１および２記載の技術は、曲げ剛性が低いスチールコードをベルトに適用し、路面接地性を改善して操縦安定性を向上しようとするものではあるが、高性能ラジアルタイヤに必要なベルトの引張剛性及び面内曲げ剛性を確保する技術については何等開示されておらず、上述の今日求められている操縦安定性を得ることができるものではなかった。

また、特許文献３〜５記載の技術は、曲げ剛性が低いスチールコードをベルトに適用し、トレッド変形に対するコードの追従性を改善してベルト端セパレーションを抑制しようとするものであるが、やはりこれら特許文献にも高性能ラジアルタイヤに必要なベルトの引張剛性及び面内曲げ剛性を確保する技術は開示されていない。

さらに、特許文献６〜８記載の技術は、曲げ剛性が低いスチールコードをベルトに適用し、乗心地等を改善しようとするものであるが、やはりこれら特許文献にも高性能ラジアルタイヤに必要なベルト引張剛性及び面内曲げ剛性を確保する技術は何等開示されていない。

そこで、本発明の目的は、高性能乗用車への適用を意図した高性能ラジアルタイヤとして必要なコーナリング初期のタイヤ応答性と、コーナリング限界点近傍のタイヤコントロール性とを両立することのできる操縦安定性向上技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の空気入りラジアルタイヤは、スチールコードを補強材として用いた少なくとも２層の交錯ベルト層が配置された空気入りラジアルタイヤにおいて、
ベルト層中の単位幅当りのスチールコード剛性が下記式を満たすことを特徴とするものである。
（Ａ−８００）／Ｂ≧２０
Ａ：１％引張時の荷重で定義されるコード引張剛性（ｋｇ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）
Ｂ：コード３点曲げ試験で得られる応力−曲げ変位曲線の、２〜６ｍｍ押し込み変形時の傾きで定義されるコード曲げ抵抗（ｇ／ｍｍ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）

本発明においては、前記スチールコードが素線径０．１０ｍｍ以上の素線を撚合わせた構造であることが好ましい。

本発明は以下により見出されたものである。
即ち、高性能ラジアルタイヤとしての操縦安定性を確保するために、先ず、ベルト層に必要な重要特性は、周方向の引張剛性が高いこと、面内曲げ剛性が高いこと、および面外曲げ剛性が低いことである。ベルト部材は内圧による張力を負担し、たが効果を発揮するため周方向に大きな剛性を持つ必要がある。このため、ベルト層は高い周方向の引張剛性を有する必要がある。また、ベルト部材はコーナリング時に面内曲げ変形を受け、ベルトの面内曲げ変形が小さいタイヤのほうが、コーナリング初期に大きなコーナリングフォースを発生し、良好な操縦安定性を発揮することができる。このため、ベルト層は高い面内曲げ剛性を有する必要がある。

しかし、ベルト面内曲げ剛性を大幅に上昇させてしまうと急激なコーナリング、また、コーナリング限界点近傍にて発生する大きなベルト面内曲げ入力に対して変形が追従することができず、大きな面外方向へのバックリングが発生してしまうことになり、その結果、タイヤ挙動が不安定となりコントロール性を失ってしまうことになる。

このような理由から、これまでの各種提案技術では、コーナリング初期タイヤ応答性とコーナリング限界点近傍でのタイヤコントロール性とを両立させることが困難であることが分かった。

そこで、かかる困難を克服するために本発明者は更に鋭意検討した結果、２層ベルト層の面外曲げ剛性を低下させることにより、圧縮に伴う面外変形圧力が低下し、タイヤ内部圧力により、バックリング変形を抑えることが可能になることを見出し、且つ、面内剛性と面外曲げ剛性の比率をある一定以上にすることでその効果が最大に発揮されることをも見出した。即ち、高性能ラジアルタイヤとしての操縦安定性を確保するためにベルト層に必要な重要特性としては、周方向の引っ張り剛性が高いこと、面内曲げ剛性が高いこと、および面外曲げ剛性が低いことを実現し得る条件を見出し、本発明を完成するに至った。

本発明によれば、高性能乗用車への適用を意図した高性能ラジアルタイヤとして必要な操縦安定性、即ち、コーナリング初期のタイヤ応答性とコーナリング限界点近傍のタイヤコントロール性との両立を実現することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りラジアルタイヤの一例の概略断面図を示す。図示するように、本発明のタイヤは、一対のビード部１１間でトロイド状に延びるカーカス１を骨格とし、そのクラウン部ラジアル方向外側に、スチールコードをゴム引きしてなる少なくとも２層の交錯ベルト層２（２ａ，２ｂ）が配置されてなる。

本発明においては、ベルト層２中の単位幅当りのスチールコード剛性が下記式を満たすことが肝要である。
（Ａ−８００）／Ｂ≧２０
Ａ：１％引張時の応力で定義されるコード引張剛性（ｋｇ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）
Ｂ：コード３点曲げ試験で得られる応力−曲げ変位曲線の、２〜６ｍｍ押し込み変形時の傾きで定義されるコード曲げ剛性（ｇ／ｍｍ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）

上記式を満たすことにより、周方向の引っ張り剛性を高く、面内曲げ剛性を高く、かつ、面外曲げ剛性を低くすることができ、本発明の所望の効果を得ることが可能となる。

ベルト層２のスチールコードは、好ましくは素線径０．１０ｍｍ以上、より好ましくは０．１０〜０．２０ｍｍのスチール素線からなる単撚り構造またはコア−単層シース構造を有する。

素線径が０．１０ｍｍ未満であると、高い周方向引張剛性を得ることが困難になるとともに、コスト高となる。一方、素線径が０．２０ｍｍを超えるとコードの曲げ剛性が高くなり、ベルト層の面外曲げ剛性を低くすることが困難になり、結果としていずれの場合も上記式を満足するのが困難となる。

また、素線本数は多いと、コードが曲げられたときの素線同士の干渉によって曲げ剛性が増大し、一方、素線本数が少ないと高い周方向引張剛性を得ることが困難となる。

また、本発明においては、スチールコードの打ち込み本数は、好適には４０〜６０本／５０ｍｍである。この打ち込み本数の範囲内において、素線径が細いスチールコードの使用に際し良好に上記式を満たすことができる。

本発明のタイヤにおいては、ベルト層２に対し上記条件を満足するスチールコードが適用されているものであればよく、これにより所望の操縦安定性の向上効果を得ることができるものであり、他部材の構造や材質等については、特に制限されるものではない。例えば、図示するように、本発明のタイヤの一対のビード部１１には夫々ビードコア３が埋設され、カーカス１はこのビードコア３の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されている。また、ベルト層２のクラウン部外周にはトレッド部１２が、カーカス１のサイド部にはサイドウォール部１３が、夫々配置されている。また、交錯ベルト層２ａ，２ｂのクラウン部外周には、周方向剛性を高める目的で、少なくともベルト層２を覆う幅方向長さを有し、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列されたゴム引き補強コードからなるキャップ層４と、夫々ベルト層の片側幅方向端部を覆う幅方向長さを有し、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列されたゴム引き補強コードからなる一対のレイヤー層５を配置することができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
図１に示すような、カーカスのクラウン部ラジアル方向に、ゴム引きスチールコードからなる２層の交錯ベルト層２ａ，２ｂと、キャップ層５および一対のレイヤー層６を順次備える空気入りラジアルタイヤを作製した。スチールコードとしては、夫々下記表１に従う条件を満足するものを用いた。タイヤサイズは２２５／４５Ｒ１７とし、交錯ベルト層２ａ，２ｂの角度は、タイヤ幅方向に対し±６３°とした。また、キャップ層４およびレイヤー層５にはポリアミド（ナイロン）コードを適用した。得られた各供試タイヤにつき、下記に従い評価を行った。その結果を、下記の表１中に併せて示す。

（コード引張剛性の測定方法）
供試タイヤから採取したスチールコード（サンプル長：２００ｍｍ）について引張り１％歪時の応力を測定した。

（コード曲げ剛性の測定方法）
供試タイヤから採取したスチールコード（サンプル長：１００ｍｍ）について曲げ支点間隔８０ｍｍにて３点曲げ試験を実施し、そこから得られた応力−曲げ変位曲線の変位２ｍｍ〜６ｍｍでの傾きを測定した。

（操縦安定性）
各供試タイヤを実車に装着して、サーキットにおけるドライバーのフィーリング走行を行い、その結果（実車評価結果）を、比較例１を基準１００としたときの指数表示で示した。数値が大なるほど操縦安定性に優れ、良好である。

上記表１に示すように、式（Ａ−８００）／Ｂ≧２０を満足する実施例は、この式を満足しない比較例に比し、いずれも優れた操縦安定性が得られることが確かめられた。

本発明の一実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤの概略断面図である。

符号の説明

１ カーカス
２（２ａ，２ｂ） 交錯ベルト層
３ ビードコア
４ キャップ層
５ レイヤー層
１１ ビード部
１２ トレッド部
１３ サイドウォール部

Claims (2)

1. スチールコードを補強材として用いた少なくとも２層の交錯ベルト層が配置された空気入りラジアルタイヤにおいて、
   ベルト層中の単位幅当りのスチールコード剛性が下記式を満たすことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
   （Ａ−８００）／Ｂ≧２０
   Ａ：１％引張時の応力で定義されるコード引張剛性（ｋｇ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）
   Ｂ：コード３点曲げ試験で得られる応力−曲げ変位曲線の、２〜６ｍｍ押し込み変形時の傾きで定義されるコード曲げ剛性（ｇ／ｍｍ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）
2. 前記スチールコードが素線径０．１ｍｍ以上の素線を撚合わせた構造である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。

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