JP2010163126A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】周方向ベルト補強層の耐疲労性を維持しつつ、周方向ベルト補強層の弾性率配分が一因となって生じるトレッドパターン周方向溝底クラックの抑制した空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド部１と、左右一対のビード部と、クラウン部から両サイド部を経て両ビード部に延びるカーカス層２と、周方向ベルト補強層３と、を備えた空気入りタイヤであって、周方向ベルト補強層３の両端部が配置される領域のトレッド部１の表面に、周方向へ真直またはジグザグに連結されたパターン溝５が配置されている空気入りタイヤである。周方向ベルト補強層３がタイヤ幅方向に３分割されており、センター部３Ａのスチールコードの弾性率をＥｃ、両端部３Ｂのスチールコードの弾性率をＥｅとしたとき、スチールコードの伸び歪が０．５〜１．０％の範囲における比Ｅｅ／Ｅｃが１．１以上であり、１．５〜２．０％の範囲における比Ｅｅ／Ｅｃが０．８以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称す）に関し、詳しくは、周方向ベルト補強層の耐疲労性を維持しつつ、周方向ベルト補強層の弾性率配分が一因となって生じるトレッドパターン周方向溝底クラックの抑制した空気入りタイヤに関する。

一般に、空気入りタイヤは、一対のビード部間にトロイド状に延在するカーカス層を骨格とし、その外周に、各種補強素子をゴム引きしてなるベルト層や周方向ベルト補強層を配置することにより踏面部が補強された構造を有する。かかるベルト層や周方向ベルト補強層の補強材としてはスチールコードを好適に用いることができる。

ベルト層やベルト補強層の改良に関する技術としては、例えば、特許文献１、２には、周方向ベルト補強層の耐疲労性を向上させるため、周方向ベルト補強層の端部におけるスチールコードの弾性率を、センター部におけるスチールコードの弾性率よりも一定の割合で低く設定することが提案されている。また、特許文献３には、周方向ベルト補強層の耐久性向上およびトレッドの摩耗の低減等を目的とした、周方向ベルト補強層のセンター部の引張剛性が端部の引張剛性より低いタイヤが提案されている。

特許第３９８３２７０号公報 特開２００８−１５５８５７号公報 特開平０９−１８３３０２号公報

周方向ベルト補強層はタガの役割をする部材であり、この弾性率が低いと、タイヤへの内圧充填時にタイヤ外周長成長が大きく生じる。特許文献１、２に記載されているタイヤのように、周方向ベルト補強層のセンター部のスチールコードの弾性率よりも、端部におけるスチールコードの弾性率を低く設定した場合、センター部より端部のタイヤ外周長成長が大きくなり、タイヤ使用中のトレッド不均一摩耗やトレッドパターン周方向溝底クラックの発生要因のひとつとなる。また、特許文献３記載のタイヤは、周方向ベルト補強層の耐久性向上およびトレッドの摩耗の低減には一定の効果はあるものの、トレッドパターン周方向溝底クラックの抑制に関しては、十分なものではなかった。

そこで本発明の目的は、周方向ベルト補強層の耐疲労性を維持しつつ、周方向ベルト補強層の弾性率配分が一因となって生じるトレッドパターン周方向溝底クラックの抑制した空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、周方向ベルト補強層を構成するスチールコードの弾性率を制御することにより、上記課題を解消することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部と、左右一対のビード部と、クラウン部から両サイド部を経て両ビード部に延びるカーカス層と、周方向ベルト補強層と、を備えた空気入りタイヤであって、前記周方向ベルト補強層の端部が配置される領域の前記トレッド部の表面に、周方向へ真直またはジグザグに連結されたパターン溝が配置されている空気入りタイヤにおいて、
前記周方向ベルト補強層がタイヤ幅方向に３分割され、センター部のスチールコードの弾性率をＥｃ、両端部のスチールコードの弾性率をＥｅとしたとき、スチールコードの伸び歪が０．５〜１．０％の範囲における比Ｅｅ／Ｅｃが１．１以上であり、１．５〜２．０％の範囲における比Ｅｅ／Ｅｃが０．８以下であることを特徴とするものである。

本発明においては、前記スチールコードの伸び歪が０．５〜１．０％の範囲における比Ｅｅ／Ｅｃが１．５〜７．０であり、かつ、１．５〜２．０％の範囲におけるＥｅ／Ｅｃが０．３〜０．６であることが好ましく、また、前記周方向ベルト補強層の端部の幅が前記周方向ベルト補強層の全幅の５％〜１５％であることが好ましい。

本発明によれば、周方向ベルト補強層の耐疲労性を維持しつつ、周方向ベルト補強層の弾性率配分が一因となって生じるトレッドパターン周方向溝底クラックの抑制した空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の一例の空気入りタイヤのトレッド部の幅方向断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の一例の空気入りタイヤのトレッド部の幅方向拡大断面図を示す。図示するタイヤは、トレッド部１と、左右一対のビード部（図示せず）と、クラウン部から両サイド部（図示せず）を経て両ビード部（図示せず）に延びるカーカス層２と、周方向ベルト補強層３と、傾斜ベルト補強層４と、を備えており、周方向ベルト補強層の端部が配置される領域のトレッド部の表面に、周方向へ真直にパターン溝５が配置されている。

本発明においては、周方向ベルト補強層３がタイヤ幅方向に３分割され、周方向ベルト補強層３のセンター部３Ａのスチールコードの弾性率をＥｃ、両端部３Ｂのスチールコードの弾性率をＥｅとしたとき、スチールコードの伸び歪が０．５〜１．０％の範囲における比Ｅｅ／Ｅｃが１．１以上であり、伸び歪が１．５〜２．０％の範囲における比Ｅｅ／Ｅｃが０．８以下であることが肝要である。

ところで、トレッド部１の表面にリブパターンやブロックパターンを有するタイヤでは、複数本の周方向へまっすぐまたはジグザグ状に連結されたパターン溝５を有している。特に、トレッド部１の端部に近い部分では、タイヤ内部にベルト補強層の端部があり、タガ効果がセンター部対比弱く、タイヤへの内圧充填時にタイヤ外周長成長が端部に大きく生じる。この部分のトレッド部１の表面にパターン溝５がある場合、タイヤ転動時のパターン溝形状の開閉に伴う歪の作用で溝底にクラックが発生しやすくなる。

そこで、本発明においては、トレッド部１の端部付近における周方向へ真直またはジグザグ状に連結されたパターン溝５の直下に、スチールコードの低歪時（伸び歪が０．５〜１．０％）の弾性率がセンター部対比高い周方向ベルト補強層を配置することも肝要である。これにより、タガ効果が高められ、溝底クラックの開口および進展を抑制することができる。すなわち、歪初期時である伸び歪が０．５〜１．０％の範囲において、周方向ベルト補強層３の端部３Ｂのスチールコードの弾性率を高くすることで、タイヤへの内圧充填時にタガ効果を補強し、タイヤ外周長成長を抑制し、その結果、トレッドパターンにおける溝５の開閉幅を低減することができ、溝底クラックの抑制効果を得ることができる。

本発明においては、スチールコードの伸び歪が０．５〜１．０％の範囲において、Ｅｅ／Ｅｃが１．１以上であることが重要であり、好ましくは１．５〜７．０である。Ｅｅ／Ｅｃが７．０を超えるとセンター部３Ａのタイヤ外周長成長過大になり摩耗性能などが悪化することになる。

一方、高歪時（伸び歪が１．５〜２．０％）における周方向ベルト補強層３の端部３Ｂのスチールコードの弾性率をセンター部対比低く設定することで、タイヤ転動時における変動入力のレベルを抑制し、周方向ベルト補強層の耐疲労性を維持することができる。本発明においては、伸び歪が１．５〜２．０％の範囲において、Ｅｅ／Ｅｃは０．８以下であることが重要であり、好ましくは０．３〜０．６である。０．３を未満になるとタイヤ使用中におけるショルダー部の外周長変化が過大となり、溝底クラックに影響することになる。

なお、本発明の効果を良好に得るためには、周方向ベルト補強層３の端部３Ｂの幅が周方向ベルト補強層３の全幅の５％〜１５％倍であることが好ましい。

本発明に用いられる周方向ベルト補強層３の構成としては、センター部３Ａには、端部Ｂに配置するスチールコードよりも高弾性率のスチールコードに２次元波型形状型付けしたスチールコードや３次元らせん形状型付けしたスチールコードを配置し、周方向ベルト補強層の端部３Ｂには真直なスチールコードを配置する構成とすることができる。例えば、センター部３Ａに（３＋９＋１５）×０．２３構造のスチールコードに２次元波型形状に型付けしたスチールコードを、端部Ｂには４×（０．２８＋６×０．２５）構造のスチールコードを配置した構造等が挙げられる。

さらに、本発明においては、少なくとも一層の傾斜ベルト補強層４を有することが好ましい（図示例では２層）。その際は、図示するように、少なくとも一層の傾斜ベルト補強層４の幅を周方向ベルト補強層３の幅より広くすることが好ましい。これにより、タイヤの摩耗性能、コーナリング性能に必要なトレッド部１の面内せん断剛性を確保することができる。なお、図示例では２層の周方向ベルト補強層３は同じ幅であるが、異なる幅であってもよい。

本発明の空気入りタイヤは、周方向ベルト補強層３の端部３Ｂが配置される領域のトレッド部１の表面に、周方向へ真直またはジグザグに連結されたパターン溝５が配置されているタイヤにおいて、周方向ベルト補強層３を構成するスチールコードの伸び歪と弾性率が上記関係を満足することのみが重要であり、トレッド部１の表面のパターン溝がさらにセンター部に配置されていてもよい。センター部は端部対比タガ効果が十分に作用しているためである。また、上記構成以外のタイヤ構造の詳細や材料などについても特に制限されるものではなく、常法により製造することができる。また、タイヤ内に充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を変えた空気、又は窒素等の不活性ガスを用いることができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例１〜３、比較例１、２）
下記表１、２に示す伸び特性に調整したスチールコードを周方向ベルト補強層に適用した、タイヤ４９５／４５Ｒ２２５のタイヤを作製した。なお、周方向ベルト補強層のコード構造およびそのトレッドパターン溝位置との相対位置関係以外のタイヤ構造は同じものとし、端部の幅は周方向ベルト補強層全幅の７％とした。得られた各供試タイヤを車両に装着して５万ｋｍの走行試験を行い、そのトレッド幅端部における溝底クラックの発生状況を確認した。また、周方向ベルト補強層の耐疲労性について評価した。得られた結果を表１、２に併せて示す。

（従来例）
周方向ベルト補強層を３分割しなかったこと以外は実施例１と同様の構成のタイヤを作製した。得られたタイヤにつき、同様の試験を行った。

＜伸び歪−引張り荷重特性＞
上記各供試タイヤと同ロット生産の新品タイヤを解体し、その中からスチールコードを取り出し、ゴム被覆状態で伸び歪−引張り荷重特性を測定した。伸び歪−引張り荷重特性の測定方法は、ＪＩＳ Ｇ３５１０およびＪＩＳ Ｚ２２４１に準拠した引張り試験であり、試料長２５０ｍｍ、引張り速度５ｍｍ／ｍｉｎにておこなった。得られた結果を、表１、２に併記する。

＜弾性率＞
伸び歪−引張り荷重特性において、各伸び歪０．５％、１．０％、１．５％、２．０％における引張り荷重をそれぞれＬ_０．５、Ｌ_１．０、Ｌ_１．５、Ｌ_２．０とし、また、スチールコードの素線横断面積の総和をＡｓｃ（ｍｍ^２）としたとき、
Ｅ１＝０．２×（Ｌ_１．０−Ｌ_０．５）／Ａｓｃ、
Ｅ２＝０．２×（Ｌ_２．０−Ｌ_１．５）／Ａｓｃ、
を算出し、弾性率Ｅ（ＧＰａ）とした。得られた結果を、表１、２に併記する。

なお、弾性率Ｅ１ｅとＥ２ｅは、周方向ベルト補強層の端部から１ｃｍ幅の範囲内に含まれるスチールコードの全平均値とし、弾性率Ｅ１ｃとＥ２ｃは、周方向ベルト補強層のセンター部の１ｃｍ幅の範囲内に含まれるスチールコードの全平均値とした。ただし、周方向ベルト補強層のコード巻き端がある場合は、そこから十分に離れた部分で測定をおこなった。

＜耐疲労性＞
走行試験後、タイヤを解剖して周方向ベルト補強層におけるコードの疲労破断本数を確認した。得られた結果を、従来例を１００とした指数にて表１、２に併記した。なお、数値が小さいほど疲労破断本数が少なく、結果が良好であることを示している。

表１、２より、実施例１〜３のタイヤは比較例１、２のタイヤと比較すると、発生したクラックの深さが小さく、改善され、それが維持されていることがわかる。また、実施例１〜３および比較例１、２のタイヤは従来例のタイヤと比較して、耐疲労性が改善され、それが維持できていることがわかる。

１ トレッド部
２ カーカス層
３ 周方向ベルト補強層
３Ａ 周方向ベルト補強層のセンター部
３Ｂ 周方向ベルト補強層の端部
４ 傾斜ベルト補強層
５ パターン溝

Claims (3)

1. トレッド部と、左右一対のビード部と、クラウン部から両サイド部を経て両ビード部に延びるカーカス層と、周方向ベルト補強層と、を備えた空気入りタイヤであって、前記周方向ベルト補強層の端部が配置される領域の前記トレッド部の表面に、周方向へ真直またはジグザグに連結されたパターン溝が配置されている空気入りタイヤにおいて、
   前記周方向ベルト補強層がタイヤ幅方向に３分割され、センター部のスチールコードの弾性率をＥｃ、両端部のスチールコードの弾性率をＥｅとしたとき、スチールコードの伸び歪が０．５〜１．０％の範囲における比Ｅｅ／Ｅｃが１．１以上であり、１．５〜２．０％の範囲における比Ｅｅ／Ｅｃが０．８以下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伸び歪が０．５〜１．０％の範囲における比Ｅｅ／Ｅｃが１．５〜７．０であり、かつ、１．５〜２．０％の範囲におけるＥｅ／Ｅｃが０．３〜０．６である請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記周方向ベルト補強層の端部の幅が前記周方向ベルト補強層の全幅の５％〜１５％である請求項１または２記載の空気入りタイヤ。

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