JP2011189873A

JP2011189873A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2011189873A
Application number: JP2010059087A
Authority: JP
Inventors: Koichi Naoi; 浩一直井
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2011-09-29

Abstract

【課題】タイヤ重量の軽量化を図りつつ、ベルトエッヂセパレーションの発生およびコードの疲労破壊を抑制することで、タイヤの軽量性とベルト耐久性とをより高度に両立させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ベルトの１層目の第１ベルト層５ａが、フィラメント径ｄ１が０．１８〜０．２６ｍｍのモノフィラメントコードを５〜７本にて引き揃えられた束を単位としてベルト幅方向に並置されてコーティングゴム中に埋設されてなり、２層目の第２ベルト層５ｂが、フィラメント径ｄ２が０．２５〜０．３０ｍｍのモノフィラメントコード２〜４本にて引きそろえられた束を単位としてベルト幅方向に並置されてコーティングゴム中に埋設されてなり、ｄ１とｄ２が、ｄ１＜ｄ２で表わされる関係を満足し、かつ、第１ベルト層５ａおよび第２ベルト層５ｂのモノフィラメントコード束間のベルト幅方向距離ｗが０．４〜１．２ｍｍの範囲である。
【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、ベルトコードの改良により耐久性と軽量性とを両立させた空気入りタイヤ、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、金属モノフィラメントを撚らずにベルト用コードとして使用する技術が開発され、これまでに種々提案がなされている。例えば、特許文献１では、燃費の向上および乗り心地の改良を目的として、金属線材（モノフィラメント）の３または４本を撚り合わせることなくベルトの幅方向に並べて引き揃えた束を単位としてゴムに埋設してなるベルトを備える空気入りラジアルタイヤが提案されている。また、特許文献２では、タイヤの軽量化ニーズに対応するためと、金属線の折れによる耐久性の低下等の不具合を解決するために、ベルト層が、金属モノフィラメントがベルトプライ幅方向に所定の条件下で並べられて被覆ゴム中に埋設されている３枚のベルトプライで構成されている空気入りラジアルタイヤが開示されている。

さらに、特許文献３には、ベルト端セパレーション（以下、「ＢＥＳ」とも称する）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。

それ以外にも、例えば、特許文献４には、転がり抵抗および乗り心地の改良を、その他のベルト性能を犠牲にすることなしに達成する、空気入りラジアルタイヤを得るために、断面が円形の金属線材の５または６本を撚り合わせることなくベルトの幅方向に並べて引き揃えた束を単位として、この束を５０ｍｍ幅当たり１５〜３０単位の打込み数でゴムに埋設する技術が開示されている。また、特許文献５には、耐久性が向上した空気入りタイヤを得るために、平行配列状態の補強素子をゴム被覆した２層以上の補強層を有し、補強層の少なくとも２層は、補強素子が互いに交差するように積層して交差補強層を構成してなる空気入りタイヤにおいて、各補強層を構成する被覆ゴムの１００％モジュラスを室温で測定して、１．０〜６．０ＭＰａの範囲とする技術が開示されている。

特開平１１−２０８２１０号公報（特許請求の範囲等）特開２００１−３３４８１０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）特開平１０−２９２２７５号公報（特許請求の範囲等）特開２００４−９９７４号公報（特許請求の範囲等）

これまでに提案されているように、モノフィラメントコードをベルトに適用することで、コード中心間のゲージを合わせて設計した場合でも、層間のゴムゲージを確保することができ、層間のゲージを合わせて設計することにより、タイヤの軽量化を図ることが可能となるが、その一方で、以下のような問題があった。まず、８の字旋回走行時には、タイヤ内面にバックリングが生じ、バックリング歪が大きい場合には、スチールコードの疲労破壊が生じやすくなる。また、ベルトのトリートゲージが薄くなると、面外剛性が下がるため、バックリング歪が大きくなる。そのため、軽量化にはスチールコードの疲労破壊を抑制するために、ベルトバックリング歪を低減する設計が必要である。

次に、モノフィラメントコードはタイヤ径方向のコード間隔が密になるため、隣接コードからの亀裂が進展しやすいという問題や、ベルト面内に占めるスチールコード使用量が大きいため、層間せん断歪みが増加するという問題がある。このような問題がある結果として、モノフィラメントコードを用いたベルトでは、通常の撚りコードを使用した場合に比べてＢＥＳが起こり易くなっていた。なお、コーティングゴムのゲージを増加させることで、ＢＥＳの発生は抑制されるが、当然、重量増となるため、所期の目的であるタイヤの軽量化には背反することになる。

上記特許文献３に記載の技術によれば、ベルト層にモノフィラメントコードを用いたタイヤにおいて、ＢＥＳの起点となるベルト端部においてベルト間ゴムのゲージを増加させることで、ベルト端における歪を抑制して、耐ＢＥＳ性を向上させることが可能である。しかし、ベルト間ゴムのゲージを増加させることで、やはり、初期の目的であるタイヤの軽量化に背反することになる。

また、特許文献４および５に記載の技術によっても、耐ＢＥＳ性を向上することが可能であるが、やはり十分な耐ＢＥＳ性を得ることができない場合があり、さらなる技術が求められているのが現状である。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術における問題を解消して、タイヤ重量の軽量化を図りつつ、コード疲労破壊の抑制およびＢＥＳ発生を抑制することで、タイヤの軽量性とベルト耐久性とをより高度に両立させた空気入りタイヤを提供することにある。

モノフィラメントコードをベルトに適用することでタイヤ重量を低減することは可能となるが、コード疲労破壊やＢＥＳに対するベルト耐久性（ベルト耐久性）への影響が懸念される。また、耐ＢＥＳ性をより向上し、さらなる軽量化を図るには、同一フィラメント径では打ち込み本数やゴムとの相関があり、現状のフィラメント径では達成が困難であるという問題もある。かかるベルト耐久性の懸念や問題に対して、本発明者は鋭意検討した結果、第１ベルト層のフィラメント径を第２ベルト層のフィラメント径より細くすることにより、タイヤ内面のタイヤバックリング歪が低減し、コード疲労破壊を抑制でき、また、コード間のゴム層のゲージとコード間隔、すなわちフィラメント束本数を所定の範囲とすることにより、ＢＥＳの発生が抑制され、ベルト耐久性の確保が可能となり、その結果、タイヤ重量の軽量化とベルト耐久性の向上とを高度に両立させ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、左右一対のビードコア間にわたりトロイド状をなして跨る少なくとも１枚のラジアルカーカス層からなるカーカスと、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設されて接地部を形成するトレッド部と、該トレッド部と前記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、２枚のベルト層からなるベルトと、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記ベルトの１層目の第１ベルト層が、フィラメント径ｄ１が０．１８〜０．２６ｍｍのモノフィラメントコードを５〜７本にて引き揃えられた束を単位としてベルト幅方向に並置されてコーティングゴム中に埋設されてなり、２層目の第２ベルト層が、フィラメント径ｄ２が０．２５〜０．３０ｍｍのモノフィラメントコード２〜４本にて引きそろえられた束を単位としてベルト幅方向に並置されてコーティングゴム中に埋設されてなり、前記ｄ１と前記ｄ２が、ｄ１＜ｄ２で表わされる関係を満足し、かつ、前記第１ベルト層および第２ベルト層のモノフィラメントコード束間のベルト幅方向距離が０．４〜１．２ｍｍの範囲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距離が、タイヤ中央部における第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距離の１．３〜４．０倍の範囲にあり、かつ、タイヤ中央部における第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のコード中心間距離が０．７０〜１．１０ｍｍの範囲にあることが好ましい。

また、本発明においては、前記第２ベルト層端部における第１ベルト層と第２ベルト層との間にベルト間ゴムが配設され、該ベルト間ゴムの弾性率が前記コーティングゴムの弾性率の１．０２〜２．０倍であることが好ましい。この場合、前記ベルト間ゴムのｔａｎδ（２５℃）が０．２０以下であり、より好適には、前記ベルト間ゴムのｔａｎδ（２５℃）が、前記コーティングゴムのｔａｎδ（２５℃）の０．８５〜０．９８倍である。また、前記ベルト間ゴムにビスマレイミドが、ゴム成分１００質量部に対し０．５〜３．０質量部配合されていることが好ましい。

本発明によれば、モノフィラメントコードのフィラメント径およびコード本数を所定範囲に限定するとともに、モノフィラメントコード束間のベルト幅方向距離、すなわちコード間隔を所定範囲に規定することで、ＢＥＳの発生およびスチールコードの疲労破壊をより効果的に抑制することができる。これにより、タイヤ重量の軽量化を図りつつ、ＢＥＳの発生およびコードの疲労破壊を抑制して、タイヤの軽量性とベルト耐久性とをより高度に両立させた空気入りタイヤを実現することが可能となった。

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。ベルトの端部近傍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、本発明のタイヤにおけるベルト端部の幅方向断面を拡大して示す。本発明においては、第１ベルト層５ａは、フィラメント径ｄ１が０．１８〜０．２６ｍｍのモノフィラメントコード６が５〜７本（図示例では７本）にて引き揃えられた束を単位とし、２層目の第２ベルト層５ｂは、フィラメント径ｄ２が０．２５〜０．３０ｍｍのモノフィラメントコード６が２〜４本（図示例では４本）にて引き揃えられた束を単位とし、ベルト幅方向に並置されてコーティングゴム８中に埋設されてなる。ｄ１が０．１８ｍｍ未満である場合や、ｄ２が０．２５ｍｍ未満であると、ベルト総強力が低下してしまう。一方、ｄ１が０．２６ｍｍより大きい場合や、ｄ２が０．３０ｍｍより大きい場合は、コード間隔が広がってしまう。また、打ち込みを増やしてコード間隔を狭めると、スチール量が増加し、タイヤ重量が増加してしまう。好適にはｄ１は０．１９〜０．２５ｍｍであり、ｄ２は０．２６〜０．２９ｍｍである。

また、本発明においては、ｄ１＜ｄ２である必要がある。ｄ１をｄ２よりも細径とすることで、タイヤ面内のバックリング歪を低減させることができる。

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、すなわち、コード間隔ｗを、０．４〜１．２ｍｍの範囲とすることが必要である。コード間隔ｗが０．４ｍｍを下回ると、コード−コード間の亀裂がつながりやすくなり、耐ＢＥＳ性が悪化してしまう。一方、コード間隔ｗが１．２ｍｍを超えると、コード方向に亀裂が進展しやすくなる。

本発明において、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、ＢＥＳ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０．７０〜１．１０ｍｍ、より好適には０．８０〜１．０５ｍｍ、特には０．９０〜１．００ｍｍ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０．７０ｍｍ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７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に、ベルト端において厚ゲージのベルト間ゴム７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両立させることができる。

かかるベルト間ゴム７の弾性率は、好ましくはベルトコーティングゴム８の弾性率の１．０２〜２．０倍、特には１．１〜１．８倍とする。この弾性率の範囲内とするとき、ベルト端の歪が良好に抑制され、タイヤ重量の軽量化とベルト耐久性とを高次元に両立させることができる。

また、ベルト間ゴム７の正接損失ｔａｎδ（２５℃）は、好ましくは０．２０以下であり、特には、ベルトコーティングゴム８のｔａｎδ（２５℃）の０．８５〜０．９８倍である。ベルト間ゴム７として、このように低ロスのゴムを使用することにより、ベルト端の歪が抑制されるとともに、タイヤ温度の上昇が抑制される。

さらに、本発明においては、ベルト間ゴム７に、ビスマレイミドを、ゴム成分１００質量部に対し０．５〜３．０質量部配合することが好ましい。これにより、弾性率を向上させながら、正接損失ｔａｎδ（２５℃）を低く抑えることができる。ビスマレイミドとしては、下記一般式（１）、

（式中、Ｒは炭素数６〜１８の芳香族基、または炭素数７〜２４のアルキル芳香族基を表し、ｘおよびｙは０〜３のいずれかの整数をそれぞれ独立に表す）で表されるビスマレイミドを好適に用いることができる。具体的には例えば、Ｎ，Ｎ’−１，２−フェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−１，３−フェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−１，４−フェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミド、２，２−ビス［４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル］プロパン、ビス（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル］メタン等を例示することができ、特に好ましく
は、Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミドであり、ゴム配合中に、これらを１種以上含むことができる。

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°〜３０°とし、かつ、互いに交錯して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。
下記の表中に示す条件に従い、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。タイヤサイズは１７５／７０Ｒ１４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。また、ベルト間ゴム７の配合ゴムとしては、天然ゴム１００質量部、カーボンブラック（Ｎ３３０）５０質量部、コバルト塩（ナフテン酸コバルト）１．０質量部、酸化亜鉛１０質量部、加硫促進剤（Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、大内新興化学工業（株）製、ノクセラーＤＺ）１．０質量部、硫黄６．０質量部、ビスマレイミド（Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタンビスマレイミド））２．０質量部からなるものを用いた。このベルト間ゴム７の弾性率は、ベルトコーティングゴム８の弾性率の１．２倍であった。また、このベルト間ゴム７のｔａｎδ（２５℃）は０．１５であり、ベルトコーティングゴム８のｔａｎδ（２５℃）の０．９０倍であった。

得られた各実施例および比較例のタイヤを、比較例１を基準とした重量増加の度合い（重量差）について評価した。また、ＢＥＳ性およびコード疲労性について、下記に従い評価を行った。その結果を、下記の表中に併せて示す。

（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、正規荷重の２倍の荷重を負荷し、２１０ｋＰａの内圧を充填して、２万ｋｍ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。各供試タイヤの亀裂長さを、比較例１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ＢＥＳ性が良好である。

（コード疲労性の評価）
各供試タイヤをＪＡＴＭＡで規定する正規リムに組みつけ、正規荷重の１．０５倍の荷重を負荷し、１００ｋＰａの内圧を充填して、８の字旋回走行が可能な自動操縦装置を備えた車両にて、８の字旋回テストコースを旋回加速度０．７Ｇ、時速２５ｋｍ／ｈ、３００ラップ走行後、タイヤを解剖して、ベルト折れの有無を評価した。各供試タイヤのコード折れ発生率を、比較例１のタイヤを１００とした指数にて示した。この指数の値が小さいほどコード疲労性が良好である。

＊１）ＢＥＳ性（ＢＥＳ性の指数が小さいほど良好）◎：８５以下、○：８５を超え９５以下、△：９５を超え１０５以下、×：１０５を超える
＊２）疲労性（疲労性の指数が小さいほど良好）◎：８５以下、○：８５を超え９５以下、△：９５を超え１０５以下、×：１０５を超える
＊３）軽量性（重量減が大きいほど良好）◎：５０ｇ以上減、○：５０ｇ未満０ｇ以上減、×：増加
＊４）総合評価 ◎：（性能大幅改良）軽量性、ＢＥＳ性および疲労性がすべて◎，○：（性能改良）×がなく、◎を２つ含むか、または◎１つであとは○，△：（性能同等）○または△のみ，×：（性能悪化）×がある。

上記表中に示すように、２層のベルト層に夫々モノフィラメントコードを適用し、コードのフィラメント径およびコード本数を所定範囲に限定するとともにコード間隔を所定範囲に規定した各実施例のタイヤにおいては、従来の撚りコードを用いた比較例１に比し、軽量性、ＢＥＳ性およびコード疲労性がいずれも向上していることが確かめられた。

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
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ベルト間ゴム
８ベルトコーティングゴム

Claims

左右一対のビードコア間にわたりトロイド状をなして跨る少なくとも１枚のラジアルカーカス層からなるカーカスと、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設されて接地部を形成するトレッド部と、該トレッド部と前記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、２枚のベルト層からなるベルトと、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記ベルトの１層目の第１ベルト層が、フィラメント径ｄ１が０．１８〜０．２６ｍｍのモノフィラメントコードを５〜７本にて引き揃えられた束を単位としてベルト幅方向に並置されてコーティングゴム中に埋設されてなり、２層目の第２ベルト層が、フィラメント径ｄ２が０．２５〜０．３０ｍｍのモノフィラメントコード２〜４本にて引きそろえられた束を単位としてベルト幅方向に並置されてコーティングゴム中に埋設されてなり、前記ｄ１と前記ｄ２が、ｄ１＜ｄ２で表わされる関係を満足し、かつ、前記第１ベルト層および第２ベルト層のモノフィラメントコード束間のベルト幅方向距離が０．４〜１．２ｍｍの範囲であることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記第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距離が、タイヤ中央部における第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距離の１．３〜４．０倍の範囲にあり、かつ、タイヤ中央部における第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のコード中心間距離が０．７０〜１．１０ｍｍの範囲にある請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記第２ベルト層端部における第１ベルト層と第２ベルト層との間にベルト間ゴムが配設され、該ベルト間ゴムの弾性率が前記コーティングゴムの弾性率の１．０２〜２．０倍である請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
前記ベルト間ゴムのｔａｎδ（２５℃）が、０．２０以下である請求項３記載の空気入りタイヤ。
前記ベルト間ゴムのｔａｎδ（２５℃）が、前記コーティングゴムのｔａｎδ（２５℃）の０．８５〜０．９８倍である請求項３または４記載の空気入りタイヤ。
前記ベルト間ゴムにビスマレイミドが、ゴム成分１００質量部に対し０．５〜３．０質量部配合されている請求項３〜５のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。