JP2011178232A

JP2011178232A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2011178232A
Application number: JP2010042915A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Miyoshi; のぞみ三好
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2011-09-15

Abstract

【課題】モノフィラメントコードを採用したベルトによりタイヤの軽量化を図るとともに、耐ＢＥＳ性を高め、さらにはロードノイズの低減をも実現し得る空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド部とカーカスのクラウン領域との間に配置されて補強部を形成する、少なくとも２枚のベルト層からなるベルトを備える空気入りタイヤにおいて、ベルトとして、無撚りのモノフィラメントコード６をベルト幅方向に不均一な間隔で並置してコーティングゴム７中に埋設してなるベルト層５を少なくとも１層設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、タイヤの軽量化を図るとともに耐久性を高め、さらにはロードノイズの低減をも実現した空気入りタイヤ、特には、乗用車用として好適な空気入りタイヤに関する。

近年、自動車の燃費を向上させるために、タイヤを軽量化する要求はますます高まってきている。従来の撚りスチールコードを用いるベルト部での軽量化を考える際、引張強度を一定以上確保することを前提とすると、スチールベルト層のコーティングゲージを薄くするしかない。

このような観点から、図７および図８に示すように、モノフィラメント６を撚らずにベルト５のコードとして等間隔ｗ_４０、ｗ_５０にて使用する技術が開発され、これまでに種々の提案がなされている。また、スチールベルト層をモノフィラメント化することによりモノフィラメント同士の間隔ｗ_４０、ｗ_５０が狭くなることで、ベルト端に発生した亀裂が周上でつながり、ベルト端剥離を生ずる現象、即ち、ベルト端セパレーション（以下、「ＢＥＳ」とも称する）が起こり易くなるが、この問題に対しても、これまで様々な技術が提案されている（特許文献１〜３）。殊に、特許文献４では、ＢＥＳの発生を抑制し、ベルト耐久性の改善と、タイヤ重量の軽量化とを両立した空気入りラジアルタイヤを得るために、２層目の第２ベルト層端部における第１ベルト層と第２ベルト層とのモノフィラメントコード間のゲージをタイヤ中央部におけるゲージの１．３〜３．０倍とする技術が開示されている。

特開平１１−７８４１０号公報（特許請求の範囲等）特開２００１−３２２４０４号公報（特許請求の範囲等）特開２００６−２１８９８８号公報（特許請求の範囲等）特開２００７−３０２２０３号公報（特許請求の範囲等）

今日、タイヤの軽量化の要求とともに、ロードノイズの低減も強く求められるようになってきている。しかし、スチールベルト層をモノフィラメント化するこれまでの技術においては、ロードノイズの低減については十分に検討がなされていないのが現状である。

これまでに知られている断面２次共振によるタイヤ騒音（ロードノイズ）を低減する技術としては、引張り剛性の高い繊維部材、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＮ）繊維やポリアラミド繊維（ケブラー（商品面））をタイヤの周方向に配置し、タイヤの周方向剛性を上げる手法が多く考案されてきた。即ち、従来はタイヤの周方向剛性を高めることにより、断面２次共振の周波数を高周波側にシフトさせることで、ロードノイズの低減を図るという技術が多く考案されていた。

しかし、これまでのロードノイズの低減手法では、高周波側の騒音の増加、高剛性部材の追加による重量増加、さらには乗心地性能の悪化という問題を伴うものであった。これらの問題を解消し得るロードノイズ低減手法として、トレッドゲージを厚くすることも考えられるが、低燃費性能を追求するタイヤでは極力トレッドゲージを薄くしなければならず、これまで低燃費タイヤではロードノイズが悪化する傾向にあることは避けられなかった。

そこで、本発明の目的は、モノフィラメントコードを採用したベルトによりタイヤの軽量化を図るとともに、耐ＢＥＳ性を高め、さらにはロードノイズの低減をも実現し得る空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、スチールベルト層をモノフィラメント化したタイヤについて、そのＢＥＳの発生メカニズムについて鋭意検討したところ、モノフィラメント束コードの束本数およびコード間隔を周上で不均一にすることによりスチール量を減らすことなく、均一な束コードを等間隔で配置したときよりもコード間隔の広い部分を周上に配置することで、即ち、均一な束コードを等間隔で配置したときと比べてコード間隔が広い部分、同等の部分および狭い部分がタイヤ周上にランダムに配置されることで、コード間隔が広い部分でＢＥＳの発生を有意に抑制することができることが分かった。また、束コードの束本数およびコード間隔を周上で不均一にすることによりタイヤ周上でベルトの周方向剛性が不均一になる結果、タイヤの断面２次共振の周波数が分散され、ロードノイズが低減されることも分かった。本発明は、かかる知見に基づき完成されたものである。

すなわち、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部とカーカスのクラウン領域との間に配置されて補強部を形成する、少なくとも２枚のベルト層からなるベルトを備える空気入りタイヤにおいて、
前記ベルトとして、無撚りのモノフィラメントコードをベルト幅方向に不均一な間隔で並置してコーティングゴム中に埋設してなるベルト層を少なくとも１層設けたことを特徴とするものである。

本発明においては、前記無撚りのモノフィラメントコードを不特定本数にて引き揃えてなる束におけるモノフィラメントコードの本数が隣接の束同士で異なっていてもよい。また、前記無撚りのモノフィラメントコードとして、複数のコード径のコードが使用されていてもよい。さらに、前記ベルトが２枚のベルト層からなり、両層が、無撚りのモノフィラメントコードをベルト幅方向に不均一な間隔で並置してコーティングゴム中に埋設してなるベルト層からなることが好ましい。

本発明によれば、空気入りタイヤにおいて、モノフィラメントコードを採用したベルトによりタイヤの軽量化を図ることができるとともに、耐ＢＥＳ性の向上、さらにはロードノイズの低減をも実現することができる。

本発明の一好適例の空気入りタイヤを示す片側断面図である。本発明の一好適例の空気入りタイヤのベルトを示す拡大部分断面図である。本発明の他の好適例の空気入りタイヤのベルトを示す拡大部分断面図である。本発明の更に他の好適例の空気入りタイヤのベルトを示す拡大部分断面図である。本発明の更に他の好適例の空気入りタイヤのベルトの端部を示す拡大部分断面図である。実施例および比較例の供試タイヤの周波数と音圧との関係を示すグラフである。従来の空気入りタイヤのベルトを示す拡大部分断面図である。従来の他の空気入りタイヤのベルトを示す拡大部分断面図である。

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、本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤを示す。図示するタイヤは、カーカスのクラウン領域に配設されて接地部を形成するトレッド部１と、このトレッド部１の両側部に連続してタイヤ半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部２と、各サイドウォール部２の内周側に連続するビード部３とを備えている。

トレッド部１、サイドウォール部２およびビード部３は、一方のビード部３から他方のビード部３にわたってトロイド状に延びる１枚のラジアルカーカス層からなるカーカス４により補強されている。また、トレッド部１は、以下で詳述する、カーカス４のクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設した少なくとも２層、図示する例では２層の第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとからなるベルトにより補強されている。ここで、カーカス４のラジアルカーカス層は複数枚としてもよく、タイヤ周方向に対してほぼ直交する方向、例えば、７０〜９０°の角度で延びる有機繊維コードを好適に用いることができる。

図２に、本発明に係るベルト層５における幅方向断面を拡大して示す。図示するベルト層５は、無撚りのモノフィラメントコード６が３本数にて引き揃えてなる束同士がベルト幅方向に不均一な間隔ｗ_１１、ｗ_１２、ｗ_１３、ｗ_１４、ｗ_１５で並置されている。かかるベルト層５により、スチール量を減らすことなく、均一な束コードを等間隔で配置したときと比べてコード間隔が広い部分が存在することとなり、このコード間隔が広い部分でＢＥＳの発生を有意に抑制することができる。また、束コードの束本数およびコード間隔がタイヤ周上で不均一となることによりベルトの周方向剛性が不均一になる結果、タイヤの断面２次共振の周波数が分散され、ロードノイズが低減されることになる。

図３に、本発明に係る他のベルト層５における幅方向断面を拡大して示す。図示例では、束を構成するモノフィラメントコード６の本数は１本から６本までの間で異なり、また、モノフィラメントコード６間のベルト幅方向距離ｗ_２１、ｗ_２２、ｗ_２３、ｗ_２４、ｗ_２５、ｗ_２６も夫異なる。かかるベルト層５においても、スチール量を減らすことなく、ＢＥＳの発生を有意に抑制することができるとともに、ロードノイズの低減を図ることができる。なお、束を構成するモノフィラメントコード６の本数は、好ましくは１〜１０本、より好ましくは１〜６本である。１０本を超えるとコード間隔が広すぎる部分が生じ、コード方向に亀裂が進展しやすくなる。

図４に、本発明に係る更に他のベルト層５における幅方向断面を拡大して示す。図示例では、束を構成するモノフィラメントコード６の本数が不特定であり、また、モノフィラメントコード６間のベルト幅方向距離ｗ_３１、ｗ_３２、ｗ_３３、ｗ_３４、ｗ_３５、ｗ_３６、ｗ_３７も夫々異なり、さらに、モノフィラメントコード６のコード径も異なるものが使用されている。かかるベルト層５においても、スチール量を減らすことなく、ＢＥＳの発生を有意に抑制することができるとともに、ベルトの周方向剛性がより不均一になる結果、ロードノイズを低減することができる。

また、本発明においては、モノフィラメントコード束間のベルト幅方向距離は、好ましくは１．２ｍｍ以下である。コード間隔が１．２ｍｍを超えると、やはりコード方向に亀裂が進展しやすくなる。

図５に示すように、タイヤに上述の本発明に係るベルト層を１層目の第１ベルト層５ａと、２層目の第２ベルト層５ｂとに適用したとき、第２ベルト層５ｂ端部における第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとのモノフィラメントコード６間の距離Ｈ_Ｅは、タイヤ中央部における第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとのモノフィラメントコード６間の距離Ｈ_Ｃの、１．３〜４．０倍とすることが好ましい。第２ベルト層５ｂ端部におけるモノフィラメントコード６間の距離Ｈ_Ｅが、タイヤ中央部におけるモノフィラメントコード６間の距離Ｈ_Ｃの１．３倍未満であると、ベルト端セパレーションの抑制が十分ではなくなる。一方、タイヤ中央部におけるコード間距離Ｈ_Ｃの４．０倍を超えると、タイヤの軽量化が十分とはいえなくなる。

また、タイヤ中央部における第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとのモノフィラメントコード６のコード中心間距離ｈ_Ｃは、好適には０．６０〜１．１０ｍｍ、より好適には０．７０〜１．００ｍｍ、特には０．８０〜０．９８ｍｍの範囲内である。タイヤ中央部のコード中心間距離ｈ_Ｃが０．６ｍｍを下回ると、ベルトバックリング歪が大きくなり、疲労破壊の発生が懸念される。一方、１．１０ｍｍを上回ると、タイヤ質量が増加してしまう。

ここで、ベルト端部における第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとのモノフィラメントコード６間の距離Ｈ_Ｅは、図示するように、第２ベルト層５ｂ端部における第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとの間にベルト間ゴム８を配設することで、適宜調整することができる。すなわち、薄ゲージでコーティングしたモノフィラメントコード６に、ベルト端において厚ゲージのベルト間ゴム８を適用することで、亀裂の進展を抑制する効果が得られ、タイヤの軽量化とベルト耐久性をより一層両立させることができる。

本発明において使用し得るスチールモノフィラメントコードの径は、好ましくは０．１７〜０．３５ｍｍ、より好ましくは０．１９〜０．２７ｍｍである。この径が０．１７ｍｍ未満では、ベルトの剛性を確保するのが困難となり、一方、０．３５ｍｍを超えると、剛性が大きくなり過ぎ、乗り心地性が悪化する。また、スチールモノフィラメントコードの引張り強さは、好ましくは２７００Ｎ／ｍｍ^２以上である。高い抗張力を有するスチールモノフィラメントコードとしては、少なくとも０．７質量％、好ましくは少なくとも０．８質量％の炭素を含有するものが望ましい。

本発明はタイヤのベルト構造の改良に係るものであり、タイヤを構成するその他の各部材の構造や材質等については特に制限されるべきものではなく、既知の構造および材料を採用することができる。例えば、ベルトを構成する第１ベルト層５ａおよび第２ベルト層５ｂは、そのコード打込み角度を、タイヤ周方向に対して好ましくは１０°〜４０°とし、かつ、互いに交錯して配置される。

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）
下記の表１中に示すベルトのコード条件に従い、図１に示す２層のスチールベルトを備える構造の空気入りタイヤを作製した。両ベルト層ともモノフィラメントコードが１〜１０本の間で不特定にて引き揃えられた束をベルト幅方向に不均一な間隔（０．３〜１．０ｍｍ）で並置してコーティングゴム中に埋設してなる。タイヤサイズは２１５／５５Ｒ１７とし、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂのモノフィラメントコード６の打込み角度は、タイヤ周方向に対してそれぞれ＋２２°および−２２°とした。

（比較例）
下記の表１中に示すベルトのコード条件に従い、２両ベルト層ともモノフィラメントコードが６本にて引き揃えられた束をベルト幅方向に０．７６ｍｍの等間隔で並置してコーティングゴム中に埋設した以外は実施例と同様にして空気入りタイヤを作製した。

得られた実施例および比較例のタイヤのベルト中のスチール使用量は、表１に示すように等しくした。これらタイヤの耐ＢＥＳ性およびロードノイズについて、下記に従い評価を行った。得られた結果を下記の表１および図６に示す。

（耐ＢＥＳ性の評価）
各供試タイヤをＪＡＴＭＡで規定する正規リムに組みつけ、２２０ｋＰａの内圧を充填してＢＥＳドラム上をサイドフォース（ＳＦ）一定で横力をかけて走行させた後、タイヤを解剖して、ベルト層端部に発生している亀裂の長さ（セパレーション長さ）を測定した。実施例の供試タイヤの亀裂長さを、比較例のタイヤの亀裂長さを１００とした指数にて示した。この指数の値が小さいほど耐ＢＥＳ性が良好である。

（ロードノイズ）
各供試タイヤをＪＡＴＭＡで規定する正規リムに組みつけ、正規荷重を負荷し、２１０ｋＰａの内圧を充填して車両に装着し、ロードノイズ評価路のテストコースを６０ｋｍ／ｈの速度で走行させながら、集音マイクを介して周波数１００〜５００Ｈｚの全音圧（デシベル）を測定した。得られた結果を図４のグラフに示す。

表１および図６から、実施例のタイヤは比較例のタイヤとベルトのスチール量が同じであるにもかかわらず、耐ＢＥＳ性とロードノイズの双方の面で優れていることが分かった。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス
５ベルト層
５ａ第１ベルト層
５ｂ第２ベルト層
６モノフィラメントコード
７ベルトコーティングゴム
８ベルト間ゴム

Claims

トレッド部とカーカスのクラウン領域との間に配置されて補強部を形成する、少なくとも２枚のベルト層からなるベルトを備える空気入りタイヤにおいて、
前記ベルトとして、無撚りのモノフィラメントコードをベルト幅方向に不均一な間隔で並置してコーティングゴム中に埋設してなるベルト層を少なくとも１層設けたことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記無撚りのモノフィラメントコードを不特定本数にて引き揃えてなる束におけるモノフィラメントコードの本数が隣接の束同士で異なる請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記無撚りのモノフィラメントコードとして、複数のコード径のコードが使用されている請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
前記ベルトが２枚のベルト層からなり、両層が、無撚りのモノフィラメントコードをベルト幅方向に不均一な間隔で並置してコーティングゴム中に埋設してなるベルト層からなる請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。