JP2011148418A - 空気入りラジアルタイヤおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バックリングに起因するグリップ力の低下や操縦安定性の悪化を生ずることがなく、かつ、軽量化および省燃費を実現した空気入りラジアルタイヤおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】トレッド踏面部に、タイヤ周方向に延びる複数本の周方向溝４が形成されてなり、カーカス１と、そのクラウン部の外周側に順次配設された、１層の傾斜スチールベルト層２と、少なくとも１層の周方向スチールベルト層３とを備える空気入りラジアルタイヤである。周方向スチールベルト層３のコードが、引張強さ２７００Ｎ／ｍｍ^２以上のスチールフィラメントの複数本を撚り合わせてなる。周方向スチールベルト層３のコードの、周方向溝４の底部における打込み本数が３０〜５０本／５０ｍｍであり、それ以外の部分における打込み本数が２０〜３７本／５０ｍｍであって、かつ、周方向溝の底部における打込み本数がそれ以外の部分における打込み本数よりも多い。
【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）およびその製造方法に関し、詳しくは、１層の傾斜ベルト層と、少なくとも１層の周方向ベルトとからなるベルト構成を有する乗用車用空気入りラジアルタイヤおよびその製造方法に関する。

従来より、乗用車用タイヤのトレッド構造としては、タイヤ周方向に対して実質的に９０°の角度で延びるコードの１プライにてカーカスを形成し、このカーカスのクラウン部の外周側に、タイヤ周方向に対して比較的小さい角度で対称的に延びて相互に交差する金属コードからなる２層のベルト層にて形成したベルトをトレッド幅一杯に配設し、このベルトのさらに外周側に、実質的にタイヤ周方向にのびる有機繊維コードからなり、例えば、ベルト幅より幾分広い幅を有するベルト補強層、いわゆるキャップで構成した補強層を配設したものが知られている。

これに対し、構造が簡素であるために製造が容易で、軽量であってかつ転がり抵抗の小さいタイヤとして、１層の傾斜スチールベルト層と、この傾斜スチールベルト層上に位置し、タイヤ周方向に対し実質上平行に複数本のコードを配列した少なくとも１層の周方向スチールベルト層とを備える空気入りラジアルタイヤが提案されている（例えば、特許文献１〜５等）。また、特許文献６には、ベルト補強層の改良に係る技術として、周方向主溝の区域において、ベルト補強層のベルトカバー材の巻き付け密度を疎に設定することで、ベルト補強層の引張強度を周囲よりも低く設定した空気入りタイヤが開示されている。

特開２００２−０１９４１４号公報（特許請求の範囲等） 特許第３０７１８０８号公報（特開平４−７８６０２号公報，特許請求の範囲等） 特開２００１−２０６０１０号公報（特許請求の範囲等） 特許第４０５４０７２号公報（特開平８−３１８７０６号公報，特許請求の範囲等） 特開２００７−１６１０２６号公報（特許請求の範囲等） 特開２００８−１０５５５４号公報（特許請求の範囲等）

一般に、車両旋回時にはタイヤに対し幅方向の負荷が作用して、トレッド接地部において、ベルトの幅方向中央区域が路面から遠ざかる方向に変形する、いわゆるバックリング現象が生じることとなる。このバックリング現象によって、トレッド踏面部の接地圧は、トレッド幅方向の最外側に設けたそれぞれの周方向溝に狭まれる部分で特に低くなり、これは、負荷が大きくなるほどに激しくなる傾向にある。

特に、上記のような、１層の傾斜スチールベルト層と、少なくとも１層の周方向スチールベルト層とを備える構成のタイヤにおいては、タイヤ周方向に対し比較的小さい角度で延びて相互に交差する金属コードからなる２層のベルト層を備えるタイヤと比較して、ベルトを幅方向に曲げる剛性が低いために、上記バックリング現象が発生しやすい。そのため、車両の旋回走行にあたり、タイヤの路面グリップ力が一旦低下すると、上述のように、タイヤの接地圧がトレッド幅方向に不均一であることによって、路面グリップ力の急激な低下を余儀なくされ、タイヤコントロール性が甚だしく悪化するという問題が生じていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、バックリングに起因するグリップ力の低下や操縦安定性の悪化を生ずることがなく、かつ、軽量化および省燃費を実現した空気入りラジアルタイヤおよびその製造方法を提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、以下のようなことを見出した。すなわち、前述したように、車両旋回時において、タイヤは横力によりバックリングしようとする。特に、コード方向が層間で互いに交錯する２層の交錯ベルト層を有する通常のタイヤと比較すると、１層の傾斜スチールベルト層と少なくとも１層の周方向スチールベルト層とを備える構成のタイヤは、幅方向曲げ剛性が低いためにバックリングしやすい。タイヤがバックリングすると、トレッド全体が接地しなくなるために路面とのグリップ力が低下し、運動性能が低下する。

ここで、バックリングは、図３に示すように、周方向溝１０を起点としてトレッドが折れることにより発生し、この際、トレッドの開口部である周方向溝の溝幅は狭まることになる。これに対し、周方向スチールベルト層は、内圧によりタイヤが径方向に拡張することを抑えている。したがって、周方向溝に対応する部分において、それ以外の部分に対し周方向スチールベルト層のコード打ち込みを密にして、周方向溝の底部における剛性を向上することで、周方向溝の開口部が開こうとするのを抑制して、バックリングを生じにくくすることができると考えられる。かかる観点から、本発明者はさらに検討した結果、下記構成とすることにより、上記課題が解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、トレッド踏面部に、タイヤ周方向に延びる複数本の周方向溝が形成されてなり、タイヤ周方向に対し実質的に９０°をなす角度で延びるコードの少なくとも１プライからなるカーカスと、該カーカスのクラウン部の外周側に配設され、タイヤ周方向に対し傾斜して延びる複数本のコードを配列してなる１層の傾斜スチールベルト層と、該傾斜スチールベルト層の外周側に配設され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に複数本のコードを配列してなる少なくとも１層の周方向スチールベルト層と、を備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記周方向スチールベルト層のコードが、引張強さ２７００Ｎ／ｍｍ^２以上のスチールフィラメントの複数本を撚り合わせてなり、
該周方向スチールベルト層のコードの、前記周方向溝の底部における打込み本数が３０〜５０本／５０ｍｍであり、該周方向溝の底部以外の部分における打込み本数が２０〜３７本／５０ｍｍであって、かつ、該周方向溝の底部における打込み本数が該周方向溝の底部以外の部分における打込み本数よりも多いことを特徴とするものである。

本発明においては、前記周方向スチールベルト層のコードの、前記周方向溝の底部における打ち込み本数が、該周方向溝の底部以外の部分における打ち込み本数の１．１〜１．５倍であることが好ましい。また、前記傾斜スチールベルト層のコード角度は、好適には、タイヤ周方向に対し３０〜７０度である。

また、本発明の空気入りラジアルタイヤの製造方法は、上記本発明の空気入りラジアルタイヤを製造する方法であって、
ゴム被覆された１本または複数本のベルトコードをタイヤ周方向に略平行に螺旋巻きに配列させて前記周方向スチールベルト層を形成するにあたり、生タイヤ成型工程で、前記ベルトコードを成型ドラムの周りにドラム軸方向へ螺旋状に巻回する際に、前記周方向溝の底部におけるドラム軸方向の巻回位置の送り速度を、該周方向溝の底部以外の部分における送り速度の１．５〜２．０倍とすることを特徴とするものである。

本発明によれば、上記構成としたことにより、バックリングに起因するグリップ力の低下や操縦安定性の悪化を生ずることがなく、軽量であって、低転がり抵抗で燃費性にも優れた空気入りラジアルタイヤおよびその製造方法を実現することが可能となった。

本発明の空気入りラジアルタイヤの一例を示す幅方向断面図である。 本発明の空気入りラジアルタイヤにおけるクラウン部の補強構造を示す説明図である。 バックリングが生じた際のタイヤ踏面部の状態を示す概略断面図である。

以下、本発明の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、本発明の空気入りラジアルタイヤの一例の幅方向断面図を示す。図示するように、本発明の空気入りラジアルタイヤは、タイヤ周方向に対し実質的に９０°をなす角度で延びるコードの少なくとも１プライからなるカーカス１と、そのクラウン部の外周側に配設され、タイヤ周方向に対し傾斜して延びる複数本のコードを配列してなる１層の傾斜スチールベルト層２と、その外周側に配設され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に複数本のコードを配列してなる少なくとも１層、図示例では１層の周方向スチールベルト層３と、を備えている。図２に、かかる本発明の空気入りラジアルタイヤにおけるクラウン部の補強構造の説明図を示す。傾斜スチールベルト層２と少なくとも１層の周方向スチールベルト層３とからなる補強構造を用いることで、従来のベルト補強層が不要となるので、タイヤ軽量化を実現することができる。

本発明においては、トレッド踏面部に、タイヤ周方向に延びる複数本の周方向溝４が形成されており、上記補強構造を構成するベルト層のうち、外周側に配置される周方向スチールベルト層３のコードが、引張強さ２７００Ｎ／ｍｍ^２以上、好適には３０００〜３５００Ｎ／ｍｍ^２のスチールフィラメントの複数本を撚り合わせてなる。周方向スチールベルト層３のコードの引張強さが上記範囲より小さいと、十分な引張強度が確保できず、タイヤ耐久性が不十分となる。

また、本発明においては、周方向スチールベルト層３のコードの、周方向溝４の底部における打込み本数が３０〜５０本／５０ｍｍであり、周方向溝４の底部以外の部分における打込み本数が２０〜３７本／５０ｍｍであって、かつ、周方向溝４の底部における打込み本数がそれ以外の部分における打込み本数よりも多い点が重要である。周方向スチールベルト層３のコードの打ち込み密度について、周方向溝４に対応する部分の打ち込み密度をそれ以外の部分に対して増やすことで、周方向溝４の底部の剛性を他の部分よりも高めて、バックリングを抑制し、路面グリップ力の低下や操縦安定性の悪化を防止することが可能となった。

したがって本発明によれば、上記構成としたことで、バックリングの範囲を小さくすることができ、タイヤ径方向およびタイヤ周方向の接地特性を改良でき、グリップ特性を向上することができる。特に、旋回時の操縦安定性については、限界状態で性能が急激に低下することを抑えることができ、より操縦安定性を向上することができる。また、本発明の空気入りラジアルタイヤは、軽量であって、転がり抵抗が低いために燃費性にも優れるものである。

周方向スチールベルト層３のコードの、周方向溝４の底部における打ち込み本数は、好適には、それ以外の部分における打ち込み本数の１．１〜１．５倍とする。周方向溝４の底部における打ち込み本数がそれ以外の部分における打ち込み本数の１．５倍を超えて多すぎると、トレッドにおいて局部的に剛性分布にムラが生じ、接地形状がいびつになるおそれがある。すなわち、打ち込みが密である部分の周方向スチールベルト層の剛性が高くなりすぎて拡張せず、その部分だけ接地長が伸びないおそれがある。接地形状が悪化すると、操縦安定性の低下や摩耗性の悪化が生じ、また、タイヤ重量が重くなるため好ましくない。一方、周方向溝４の底部における打ち込み本数がそれ以外の部分における打ち込み本数の１．１倍未満と少なすぎると、バックリングの抑制効果が十分得られないおそれがある。

本発明において、上記周方向スチールベルト層３のコードとしては、上記条件を満足するものであれば、その具体的構造等には特に制限はない。また、周方向スチールベルト層３は、通常、ゴム被覆された１本または複数本のベルトコードをタイヤ周方向に略平行に螺旋巻きに配列させて形成されるが、本発明に係る上記周方向スチールベルト層３を形成するに際しては、以下のような手法を用いることができる。すなわち、生タイヤ成型工程において、ベルトコードを成型ドラムの周りにドラム軸方向へ螺旋状に巻回する際に、周方向溝４の底部におけるドラム軸方向の巻回位置の送り速度を、周方向溝４の底部以外の部分における送り速度の１．５〜２．０倍とする。これは、以下のような理由による。

生タイヤの加硫時には、金型の周方向溝の部分に生タイヤが押し付けられるため、この部分でゴムがタイヤ幅方向に流れようとするゴム流れと呼ばれる現象が発生する。本発明におけるように、有機繊維のキャップ層を設けずに螺旋状に巻いたスチールコードで周方向スチールベルト層を形成する場合、生タイヤにおけるコード打ち込み本数をベルト幅全体で一定とすると、この加硫時の溝底におけるゴム流れにより周方向スチールベルト層もタイヤ幅方向に流されて、周方向溝の下の部分でコードの間隔が広くなってしまう。そこで、生タイヤの状態において、特に、周方向溝の底部に対応する部分におけるコードの打ち込み本数を増やしておくことで、加硫後のタイヤにおいて、周方向溝下における打ち込み密度を所望の密な状態に確保することができる。特には、上記送り速度範囲とすることで、製品タイヤの周方向溝４の底部において、それ以外の部分における打ち込み本数の１．１〜１．５倍の範囲のる打ち込み本数を得ることができる。なお、上記周方向スチールベルト層３は、通常、このように帯状のベルト部材をタイヤ周方向にスパイラル状に螺旋巻回することにより形成されるため、実際にはタイヤ赤道線に対して若干の傾斜角を有する。

本発明においては、周方向スチールベルト層３のコードについて、上記打ち込み本数に係る条件を満足する点のみが重要であり、それ以外のタイヤ構成の詳細については、常法に従い適宜構成することができ、特に制限されるものではない。例えば、図示するタイヤは、トレッド部１１と、その両側に連なる一対のサイドウォール部１２およびビード部１３とからなり、カーカス１は、これら各部をビード部１３内にそれぞれ埋設された一対のビードコア４間にわたり補強している。

また、本発明において、カーカス１のコードとしては、ナイロン、ポリエステル、レーヨンまたは芳香族ポリアミドなどの各種有機繊維のコードを用いることができる。カーカス１は、少なくとも１層にて配置することが必要であるが、２層以上で配置してもよく、通常は図示するように、ビードコア５の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止される。

さらに、本発明において、傾斜スチールベルト層２は、タイヤ周方向に対し３０〜７０度の角度をもって配置することが好ましい。より好ましくは、傾斜スチールベルト層２のコード角度を４０度前後とすることで、踏面部におけるベルトの変形を抑制することができ、転がり抵抗を小さくして、より省燃費化を図る効果を得ることができる。

さらにまた、本発明のタイヤにおいて、トレッド部１１の表面には適宜トレッドパターンが形成されており、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。さらにまた、本発明のタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常の又は酸素分圧を変えた空気、もしく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，参考例＞
図１に示すような、トレッド踏面部に、タイヤ周方向に延びる４本の周方向溝４が形成され、１層のカーカス１（材質：ポリエステル）と、そのクラウン部の外周側に順次配置された、タイヤ周方向に対し４５度の角度をなす１層の傾斜スチールベルト層２と、１層の周方向スチールベルト層３とを備える各実施例、比較例および参考例の空気入りラジアルタイヤを、下記表中に示す周方向スチールベルト層の条件に従い、タイヤサイズ２２５／５０Ｒ１７にて作製した。なお、周方向スチールベルト層を形成するに際しては、生タイヤ成型工程で、ベルトコードを成型ドラムの周りにドラム軸方向へ螺旋状に巻回する際に、周方向溝の底部におけるドラム軸方向の巻回位置の送り速度を、下記表中に従う条件にて変更した。

＜比較例＞
上記傾斜スチールベルト層２および周方向スチールベルト層３に代えて、タイヤ周方向に対し±２６度の角度で互いに交錯する２層の交錯スチールベルト層と、この交錯スチールベルト層と略同幅で配置され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に複数本のナイロンコードを配列してなる１層のキャップ層とを設けた以外は実施例と同様にして、比較例の空気入りラジアルタイヤを作製した。

各供試タイヤをリムサイズ７．５×１７のリムに組んで、内圧２４０ｋＰａを充填し、２５００ｃｃの後輪駆動車の全輪に装着して、前席に２名が乗車する荷重条件にて、決められた周回コースを走行させ、周回に要した時間を測定した。結果は、比較例における周回時間を基準とし、それに対する時間差にて示した。その結果を、タイヤの重量と併せて、下記の表中に示す。

上記表中に示すように、本発明の条件を満足する各実施例の供試タイヤにおいては、かかる条件を満足しない比較例および参考例の供試タイヤに対して軽量化を図りつつ、良好な周回時間を確保できることが確かめられた。

１ カーカス
２ 傾斜スチールベルト層
３ 周方向スチールベルト層
４ 周方向溝
５ ビードコア
１１ トレッド部
１２ サイドウォール部
１３ ビード部

Claims (4)

1. トレッド踏面部に、タイヤ周方向に延びる複数本の周方向溝が形成されてなり、タイヤ周方向に対し実質的に９０°をなす角度で延びるコードの少なくとも１プライからなるカーカスと、該カーカスのクラウン部の外周側に配設され、タイヤ周方向に対し傾斜して延びる複数本のコードを配列してなる１層の傾斜スチールベルト層と、該傾斜スチールベルト層の外周側に配設され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に複数本のコードを配列してなる少なくとも１層の周方向スチールベルト層と、を備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記周方向スチールベルト層のコードが、引張強さ２７００Ｎ／ｍｍ^２以上のスチールフィラメントの複数本を撚り合わせてなり、
   該周方向スチールベルト層のコードの、前記周方向溝の底部における打込み本数が３０〜５０本／５０ｍｍであり、該周方向溝の底部以外の部分における打込み本数が２０〜３７本／５０ｍｍであって、かつ、該周方向溝の底部における打込み本数が該周方向溝の底部以外の部分における打込み本数よりも多いことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記周方向スチールベルト層のコードの、前記周方向溝の底部における打ち込み本数が、該周方向溝の底部以外の部分における打ち込み本数の１．１〜１．５倍である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記傾斜スチールベルト層のコード角度が、タイヤ周方向に対し３０〜７０度である請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤを製造する方法であって、
   ゴム被覆された１本または複数本のベルトコードをタイヤ周方向に略平行に螺旋巻きに配列して前記周方向スチールベルト層を形成するにあたり、生タイヤ成型工程で、前記ベルトコードを成型ドラムの周りにドラム軸方向へ螺旋状に巻回する際に、前記周方向溝の底部におけるドラム軸方向の巻回位置の送り速度を、該周方向溝の底部以外の部分における送り速度の１．５〜２．０倍とすることを特徴とする空気入りラジアルタイヤの製造方法。

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