JP2011152862A

JP2011152862A - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP2011152862A
Application number: JP2010015892A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Hayashi; 信太郎林
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2011-08-11

Abstract

【課題】コーナリング時の耐久性に優れるとともに、高速耐久性と製造性とを両立させた、軽量かつ省燃費の空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】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、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である。周方向スチールベルト層のコード２０が、引張強さ２７００Ｎ／ｍｍ^２以上のスチールフィラメント２１の複数本を撚り合わせてなり、かつ、タイヤ幅方向断面から見たときのコードの断面形状が、スチールフィラメント間の一部に開口部２２を有するＣ形を呈する。
【選択図】図３

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、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）。

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）

しかしながら、スチールフィラメントからなるコードは、有機繊維からなるコードと比較して、引っ張り強度に優れる反面、圧縮方向の力に対しては弱い。そのため、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では、傾斜ベルトによるタガ効果が弱いために、車両のコーナリングなどの際に過大な入力がタイヤに加えられると、コーナリング時にタイヤの外側となる踏面部に、いわゆるバックリング変形が起こってコードが座屈し、やがてコード破断に到る場合があった。

コード破断の直接原因となる上記コードの座屈を回避するためには、スチールフィラメントの線径を小さくすることが有利である。しかし、単純に線径を細くしたのでは、引っ張り強度が低下して、タイヤの高速耐久性が低下する。線径を小さくして、かつ、撚り合わせコードの引っ張り強度を確保するためには、コードを構成するフィラメントの本数を増加させる必要があるが、その場合、製造しにくくなるという問題があった。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、コーナリング時の耐久性に優れるとともに、高速耐久性と製造性とを両立させた、軽量かつ省燃費の空気入りラジアルタイヤ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。タイヤがバックリングすると、スチールベルト層は引っ張りおよび圧縮の両方の力を受け、スチールコードはその特性上、圧縮方向の力に対しては弱いため、座屈を起こして破断に至る。したがって、タイヤ周方向を有機繊維層で補強したタイヤに対して、タイヤ周方向をスチールコードで補強したタイヤは、コーナリング時、特には、サーキットや山道などでの限界走行時における耐久性に劣ることとなる。これは、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、大きな問題となる。

これに対し、コードの引っ張り強度を確保しつつ、圧縮によるスチールコードの座屈を防止するためには、細いフィラメントを撚り合わせて使用することが考えられる。引っ張り強度を上げるためには、フィラメント径を大きくするか、フィラメント数を多くする手法が挙げられる。また、製造性の観点からの要請として、フィラメントには初期伸びが必要であり、すなわち、小さい力で伸びることが重要である。これは、タイヤを成型する際には、ベルト部材を、まず、小さな径のドラムに巻きつけ、その後、このドラムを大きな径に拡張するためであり、ベルト部材の初期伸びが小さいと、成型することが難しくなる。このように、フィラメントには初期伸びが必要であるが、タイヤの高速耐久性の観点からは引っ張り強度も必要なので、初期は伸びやすいが、その後、伸びにくくなるような特性が必要となる。

上記種々の点から、本発明者はさらに検討した結果、コーナリング時の耐久性や高速耐久性等の諸性能に加え、上記の初期伸びを確保しつつ、製造性に優れたスチールコードを達成するには、コード断面形状において一部に開口部を有する撚りコードを用いることが最適であることを見出した。すなわち、周方向スチールベルト層のコードとして、コード断面形状において一部に開口部を有する撚りコードを用いることで、バックリングが発生してもコードの座屈や破断を生じにくく、高速耐久性や製造性にも優れた、軽量かつ省燃費の空気入りラジアルタイヤが得られることを見出して、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、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、かつ、タイヤ幅方向断面から見たときの該コードの断面形状が、該スチールフィラメント間の一部に開口部を有するＣ形を呈することを特徴とするものである。

本発明のタイヤにおいては、前記開口部のコード中心角が、３０〜１００度であることが好ましい。また、前記周方向スチールベルト層のコードの直径Ｄ２は、好適には前記スチールフィラメントの線径Ｄ１の４〜８倍である。さらに、本発明においては、前記スチールフィラメントの、線径Ｄ１が０．１〜０．３ｍｍ、撚り本数が５〜２０本であることが好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことにより、コーナリング時の耐久性に優れるとともに、高速耐久性と製造性とを兼ね備え、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。本発明に係る周方向スチールベルトのコード構造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ため、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、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り、かつ、図３に示すように、タイヤ幅方向断面から見たときのコード２０の断面形状が、スチールフィラメント２１間の一部に開口部２２を有するＣ形を呈する点に特徴がある（図３参照）。

上記のように、フィラメント２１間の一部に隙間を有する断面形状の撚りコード２０を周方向スチールベルトに用いることで、圧縮および引っ張り変形に対するベルトコードの変形許容度が大きくなり、タイヤ接地時にタイヤ周方向に圧縮が負荷された状態においてもベルトコードが座屈することなく、タガ効果を発生させることが可能となる。また、フィラメント間に隙間がないコードの場合、タイヤ成形時（シェーピング時）におけるコードの変形代が少ないために、ベルト接合面でのセパレーション等の成形不良の懸念が高い。そのため、素線数を減らして張力を低減させたコードで成形する必要があるが、その場合、タイヤとしての耐久性が低下してしまう。一方で、本発明に係るコードは変形許容度が大きいため、本数を減らすことなく成形することが可能であり、タイヤとしての耐久性を低下させることなくタイヤを製造することができる。したがって本発明によれば、圧縮時に折れにくく、初期伸び性が良好で、かつ、良好な引っ張り強度および製造性も兼ね備えた空気入りラジアルタイヤを実現することができるものである。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、上記開口部２２のコード中心角αは、好適には３０〜１００度とする。この開口部２２のコード中心角αが小さすぎ、すなわち、開口部２２が狭すぎると、初期伸び性が低下する。一方、開口部２２のコード中心角αが大きすぎ、すなわち、開口部２２が広すぎると、撚り合わせたコードが切れやすくなり、タイヤ耐久性が低下する。

さらに、本発明において、周方向スチールベルト層３のコード２０の直径Ｄ２は、スチールフィラメント２１の線径Ｄ１の４〜８倍であることが好ましい。スチールコード圧縮時のコード折れを抑制して、初期伸びを確保するためには、スチールフィラメントをきつく撚るのではなく、フィラメント間に空隙が残るようにやわらかく撚ることが必要である。なお、この空隙には、実際にはゴムが充填される。上記コード２０の直径Ｄ２が小さすぎる場合、すなわち、スチールフィラメント２１をきつく撚りすぎると、圧縮によりコードが折れやすくなり、また、初期伸びも低下する。一方、上記コード２０の直径Ｄ２が大きすぎる場合、すなわち、スチールフィラメント２１をゆるく撚りすぎると、フィラメントがバラバラになりやすく、コードの引っ張り強度が低下する。より具体的には、例えば、スチールフィラメント２１の、線径Ｄ１を０．１〜０．３ｍｍとし、撚り本数を５〜２０本とすることができる。

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。好適には、図３に示すような、１×Ｎの単撚り構造の撚りコードを用いることができる。なお、上記周方向スチールベルト層３は、通常、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。また、本発明において、周方向スチールベルト層３における上記コードの打込み数は、例えば、２０〜５０本／５０ｍｍとすることができる。

本発明においては、周方向スチールベルト層３のコードとして、上記条件を満足する撚りコードを用い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４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、傾斜スチールベルト層２は、タイヤ周方向に対し、例えば、３０〜７０度の角度をもって配置することができる。なお、本発明においては、上記周方向スチールベルト層３に適用した撚りコードを、傾斜スチールベルト層に適用することもでき、この場合も、タイヤ耐久性等の向上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。
図１に示すような、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４０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コード条件に従い、タイヤサイズ２２５／５０Ｒ１７にて作製した。得られた各供試タイヤにつき、下記に従い評価を行った。

＜周方向スチールベルト層におけるコード折れの評価＞
各供試タイヤをリムサイズ７．５×１７のリムに組んで、内圧２００ｋＰａ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、決められたコースを周回した後の周方向スチールベルト層におけるコード折れ本数を計測した。装着した４本のタイヤについて、各タイヤでの折れ本数をカウントし、合計した。

＜高速耐久性評価＞
各供試タイヤをドラム径１７０７ｍｍのドラム試験機に装着して、ＪＩＳ−Ｄ４２３０に規定される高速耐久性試験を行い、さらに３０分毎に１０ｋｍ／時加速して、タイヤが破壊するまでの走行距離を測定した。測定結果は、比較例１のタイヤの走行距離を１００とする指数にて表した。指数値が大きいほど耐久性が高く、良好であることを示す。

＜製造性評価＞
各供試タイヤの製造性につき、カーカスのクラウン部の外周側に金属コードからなる２層の傾斜ベルト層と有機繊維コードからなる周方向補強層（キャップ）とが配設されてなる従来一般的な構造のタイヤ用の製造設備を用いて、無改造で成型できる場合を○、小規模の改造および条件変更で成型できる場合を△、専用設備でなければ成型できない場合を×として評価した。

＜総合評価＞
各供試タイヤの総合評価として、周方向スチールベルト層におけるコード折れ本数が１０本以下、高速耐久性指数が１００以上、製造性が○、の３条件を満足する場合を○、どれか１つでも満たさない場合を×として評価した。
これらの結果を、下記の表中に併せて示す。

＊１）タイヤ幅方向断面から見たときのコードの断面形状を意味し、スチールフィラメント間の一部に開口部を有する撚り形状をＣ形、開口部を有しない撚り形状をＯ形とする。

上記表中に示すように、本発明の条件を満足する撚りコードを周方向スチールベルト層に用いた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の供試タイヤに比し、周方向スチールベルト層におけるコード折れの本数を低減するとともに、高速耐久性および製造性をいずれも向上できてい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
２０コード
２１スチールフィラメント
２２開口部

Claims

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、かつ、タイヤ幅方向断面から見たときの該コードの断面形状が、該スチールフィラメント間の一部に開口部を有するＣ形を呈することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記開口部のコード中心角が、３０〜１００度である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記周方向スチールベルト層のコードの直径Ｄ２が、前記スチールフィラメントの線径Ｄ１の４〜８倍である請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記スチールフィラメントの、線径Ｄ１が０．１〜０．３ｍｍ、撚り本数が５〜２０本である請求項３記載の空気入りラジアルタイヤ。