JP2012035790A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性能を向上させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】１対のビード部間にトロイダルに延びる、少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカス３と、カーカス３のクラウン域の外周側に配設されて、コードをトレッド周方向に対して傾斜させて延在させてなる少なくとも１層の傾斜ベルト層４と、傾斜ベルト層４の外周側に配設されて、スチールコードをトレッド周方向に延在させてなる少なくとも１層の周方向ベルト層５と、周方向ベルト層５の外周側に配設されて、トレッド接地面を形成するトレッドゴム６と、を具えてなる空気入りタイヤであって、周方向ベルト層５のスチールコードは、スチールフィラメントの複数本を撚り合わせてなり、周方向ベルト層５のトレッド幅方向端部におけるスチールフィラメントの線径をＤｓ、周方向ベルト層のトレッド幅方向中央部におけるスチールフィラメントの線径をＤｃとすると、Ｄｓ＜Ｄｃである。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１層の傾斜ベルト層の外周側に、スチールコードをトレッド周方向に延在させてなる少なくとも１層の周方向ベルト層を配設した空気入りタイヤに関するものである。

この種の空気入りタイヤとしては、特許文献１〜３に記載されたものがある。
特許文献１〜３に記載された空気入りタイヤは、例えば、ラジアル構造とすることができるカーカスのクラウン域の外周側に配設した広幅の傾斜ベルト層により、面内剪断剛性を確保して、タイヤが発生する横力を高め、また、傾斜ベルト層の外周側に配設した周方向ベルト層に、いわゆる「たが効果」を発揮させて、タイヤの高速走行時のトレッド部の膨出変形を抑制して、操縦安定性能および耐久性能を向上させたものである。

ここで、周方向ベルト層を構成するコードは、有機繊維コードとすることもできるが、高速走行時のトレッド部の膨出変形をさらに抑制するとともに、タイヤの製造コストを低減すること等を目的として、上記の空気入りタイヤでは、周方向ベルト層コードを、有機繊維コードよりも耐張強度の大きいスチールコードとしている。

特開２００１−２０６０１０号公報 特開２００２−１９４１４号公報 特許第３０７１８０８号公報

ところで、空気入りタイヤを製造するに当っては、成型ドラム上で、周方向ベルト層素材を有する円筒状のベルト・トレッドバンドを具えた生タイヤを成型した後、この生タイヤを、加硫モールド内で加硫するとともに拡径変形させることから、製品タイヤは、内圧充填時の径成長とも相俟って、実質的にトレッド周方向に延在させた周方向ベルト層コードに、予め引張力が作用した状態で使用に供されることになる。
そして、このような初期引張力は、一般に、トレッドセンターからトレッドショルダー側に向かうに従い外径が漸減するタイヤ外形形状に起因して、周方向ベルト層のトレッド幅方向中央部に位置するコードに比して、トレッド幅方向端部に位置するコードで小さいものとなる。

かかる製品タイヤを走行させたときは、タイヤ負荷転動の都度、トレッド部の押込み変形に基き、周方向ベルト層コードへの、前記初期引張力を相殺する圧縮方向の力が繰り返し作用することから、周方向ベルト層コードを、有機繊維コードに比して圧縮耐久性に劣るスチールコードとした従来のタイヤでは、周方向ベルト層の、特に、初期引張力の小さいトレッド幅方向端部のコードに、比較的早期に屈曲疲労が生じて、周方向ベルト層コードの耐疲労性の悪化を招くおそれがあった。
そしてこのことは、車両の旋回時に大きな横力が発生して、旋回の外側の、大きな荷重が作用する接地域の内周側に位置する周方向ベルト層部分がトレッド周方向に波打つ形態に変形して路面から浮き上がる、いわゆるバックリングが生じた場合に、周方向ベルト層のトレッド幅方向端部のコードに大きな圧縮力が作用することになって、とくに重大な問題であった。

そこで、本発明の目的は、周方向ベルト層にスチールコードを適用した空気入りタイヤにおいて、タイヤ負荷転動時に、周方向ベルト層のトレッド幅方向端部のコードに繰り返し作用する圧縮力を軽減して、耐久性能を向上させた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）１対のビード部間にトロイダルに延びる、少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、前記カーカスのクラウン域の外周側に配設されて、コードをトレッド周方向に対して傾斜させて延在させてなる少なくとも１層の傾斜ベルト層と、前記傾斜ベルト層の外周側に配設されて、スチールコードをトレッド周方向に延在させてなる少なくとも１層の周方向ベルト層と、前記周方向ベルト層の外周側に配設されて、トレッド接地面を形成するトレッドゴムと、を具えてなる空気入りタイヤであって、
前記周方向ベルト層のスチールコードは、スチールフィラメントの複数本を撚り合わせてなり、
前記周方向ベルト層のトレッド幅方向端部におけるスチールフィラメントの線径をＤｓ、前記周方向ベルト層のトレッド幅方向中央部におけるスチールフィラメントの線径をＤｃとすると、
Ｄｓ＜Ｄｃ
であることを特徴とする空気入りタイヤ。

（２）前記周方向ベルト層のトレッド幅方向端部におけるスチールフィラメントの撚り数をＮｓ、前記周方向ベルト層のトレッド幅方向中央部におけるスチールフィラメントの撚り数をＮｃとすると、
Ｎｃ＜Ｎｓ
であることを特徴とする上記（１）に記載の空気入りタイヤ。

（３）０．８５≦（Ｎｓ×Ｄｓ×Ｄｓ）／（Ｎｃ×Ｄｃ×Ｄｃ）≦１．０
であることを特徴とする上記（２）に記載の空気入りタイヤ。

（４）前記周方向ベルト層のトレッド幅方向端部は、前記周方向ベルト層のトレッド幅方向端から、前記周方向ベルト層の幅の１５〜３０％の領域であり、
前記周方向ベルト層のトレッド幅方向中央部は、タイヤ赤道面を中心に、前記周方向ベルト層の幅の４０〜７０％の領域である、
ことを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

本発明によれば、耐久性能を向上させた空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の空気入りタイヤのトレッド半部の幅方向断面図である。 本発明に係る周方向ベルト層のコード構造を示す図である。

以下に、図面を参照しながら本発明の空気入りタイヤを詳細に説明する。
図１に本発明の空気入りタイヤのトレッド半部の幅方向断面図を示す。本発明の空気入りタイヤ１は、ビード部に埋設した１対のビードコア２間でトロイド状に延び、１枚のカーカスプライからなるラジアル構造のカーカス３を骨格とし、このカーカス３のクラウン域の外周側（タイヤ径方向外側）に、コードをトレッド周方向に対して傾斜させて延在させてなる１層の傾斜ベルト層４と、スチールコードをトレッド周方向に延在させてなる１層の周方向ベルト層５と、トレッド接地面を形成するトレッドゴム６とをこの順に具えてなる。「トレッド周方向に延在するコード」とは、タイヤ赤道面ＣＬに対して５°以下の角度で延在するコードを意味する。
なおカーカス３、傾斜ベルト層４および周方向ベルト層５は、図示例に限定されるものではない。例えば、カーカス３を２枚以上のカーカスプライから構成することもできる。同様に、本発明の空気入りタイヤ１は、２層以上の傾斜ベルト層４および２層以上の周方向ベルト層５を有することもできる。
ただし、図示例の空気入りタイヤ１は、部材点数の減少に伴い、空気入りタイヤ１の製造が容易となるとともに製造コストを低減できる他、空気入りタイヤ１の軽量化によって燃費を向上させることもできる点で好適である。

図２(ａ)に、周方向ベルト層５のコード構造の側面図を示すように、周方向ベルト層５のスチールコード２０は、スチールフィラメント２１の複数本を撚り合わせてなる。図２(ａ)では、５本のスチールフィラメント２１を、１回の撚りからなる単撚りとしたスチールコード２０を示しているが、コード構造は図示例に限定されることはない。例えば、コードの中心部から順番に層状に２〜３層周囲に巻きつける層撚りや、撚りコード複数本をさらに撚り合わせる複撚りとすることもできる。
また、周方向ベルト層５のトレッド幅方向端部におけるスチールフィラメントの線径をＤｓ、周方向ベルト層５のトレッド幅方向中央部におけるスチールフィラメントの線径をＤｃとすると、Ｄｓ＜Ｄｃである。
周方向ベルト層５のトレッド幅方向端部とは、周方向ベルト層５のトレッド幅方向端から所定の範囲をいい、好適には、周方向ベルト層５の幅の１５〜３０％の領域である。また、周方向ベルト層のトレッド幅方向中央部とは、タイヤ赤道面ＣＬを中心に所定の範囲をいい、好適には、トレッド幅方向端部に挟まれた、周方向ベルト層５の幅の４０〜７０％の領域である。

以下、本発明の作用について説明する。
上述したように、耐張強度は高いが圧縮耐久性に劣るスチールコードを用いた場合、車両の旋回時に大きな横力が発生して、旋回の外側にバックリングが生じると、周方向ベルト層５のトレッド幅方向端部のコードに大きな圧縮力が作用し、コードが座屈し、コード破断に至る場合があった。
圧縮に対して座屈を抑制するためには、周方向ベルト層５のスチールフィラメントの線径を小さくしたものを撚り合わせてなるコードを用いることが有効である。ところが、スチールフィラメントの線径を小さくしたものを撚り合わせてなるコードは、引張強度が低下するので、高い引張強度を必要とするトレッド幅方向中央部におけるチールフィラメントの線径を小さくすることはできない。そこで、本発明者は、周方向ベルト層５のトレッド幅方向端部におけるスチールフィラメントの線径Ｄｓを従来対比で小さくして、当該部分に発生しやすいコードの座屈を抑制するとともに、周方向ベルト層５のトレッド幅方向中央部Ｄｃにおけるスチールフィラメントの線径を、トレッド幅方向端部におけるスチールフィラメントの線径Ｄｓ対比で大きくして、高い耐張強度を保つことに想到した。

また、周方向ベルト層５のトレッド幅方向端部におけるスチールフィラメントの撚り数をＮｓ、周方向ベルト層５のトレッド幅方向中央部におけるスチールフィラメントの撚り数をＮｃとすると、Ｎｃ＜Ｎｓであることが好適である。
上述のように、Ｄｓ＜Ｄｃとした上でＮｃ＜Ｎｓとすることにより、周方向ベルト層５のトレッド幅方向端部におけるコードの座屈を抑制するとともに、当該部分における十分な耐張強度を保つことができる。
このように、周方向ベルト層５のコードの果たすべき機能に着目し、スチールフィラメントの線径および撚り数をトレッド幅方向で変化させることによって、不必要な重量増加やコスト増加を招くことなく、コーナリングの耐久性に優れ、かつ、高速耐久性にも優れた空気入りタイヤを提供することができる。

また、周方向ベルト層５のコードの引張強度に関して、トレッド幅方向端部におけるコードの引張強度をＦｓ、周方向ベルト層５のトレッド幅方向中央部におけるコードの引張強度をＦｃとすると、Ｆｓ＜Ｆｃであることが好適である。
トレッド幅方向中央部におけるコードの引張強度Ｆｃを高めることにより、直進時の耐久性を高めることができる。

また、Ｄｓ、Ｄｃ、Ｎｓ、Ｄｓに関して、０．８５≦（Ｎｓ×Ｄｓ×Ｄｓ）／（Ｎｃ×Ｄｃ×Ｄｃ）≦１．０の関係を満足することが好適である。この関係式は、周方向ベルト層５のトレッド幅方向端部およびトレッド幅方向中央部におけるコードの断面積を規定したものと同様とみなすことができる。
（Ｎｓ×Ｄｓ×Ｄｓ）／（Ｎｃ×Ｄｃ×Ｄｃ）＜０．８５の場合、周方向ベルト層５のトレッド幅方向端部のコードの断面積が小さいことにより、コーナリング時における耐久性が十分でないおそれがある。すなわち、トレッド幅方向端部よりもトレッド幅方向中央部の周方向ベルト層５方が張力を必要とされるが、トレッド幅方向端部のコードの断面積が小さいと、この部分のコードから先に破断するおそれがある。
一方、１＜（Ｎｓ×Ｄｓ×Ｄｓ）／（Ｎｃ×Ｄｃ×Ｄｃ）の場合、周方向ベルト層５のトレッド幅方向中央部におけるコードの断面積が小さいことにより、直進時における耐久性が十分でないおそれがある。すなわち、周方向ベルト層５によるタガ効果が十分に得られず、高速走行時にタイヤが径方向にせり出し、高速耐久性が低下するおそれがある。

また、図２（ｂ）に周方向ベルト層５のコード構造のタイヤ幅方向断面図を示すように、周方向ベルト層５のスチールコード２０は、スチールコード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形を呈することが好適である。
このように、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を周方向ベルト層５に用いることで、圧縮変形および引張変形に対する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。
周方向ベルト層５のコードの引張強さは、十分な引張強度を確保する観点で、２７００Ｎ／ｍｍ²以上であることが好適であり、３０００〜３５００Ｎ／ｍｍ²であることがより好適である。
また、開口部２２のコード中心角αは、３０°〜１００°であることが好適である。開口部２２が小さすぎると、スチールコード２０の初期伸び性が低下するおそれがあり、一方、開口部２２が大きすぎると、撚り合わせたスチールコード２０が切れやすくなり、タイヤ耐久性が低下するおそれがある。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれだけに限定されるものではない。
発明例タイヤおよび比較例タイヤを試作し、周方向ベルト層コード破断および高速耐久性を評価した。
各供試タイヤ（タイヤサイズ：２２５／５０Ｒ１７、使用リム：７．５×１７）は、図１に示すように、１層の傾斜ベルト層の外周側に１層の周方向ベルト層を有している。周方向ベルト層は、スチールフィラメントの１１本を撚り合わせたスチールコード（引張強さが３２００Ｎ／ｍｍ²）をゴムで被覆してなる。
比較例タイヤ１、２は、それぞれ、均一のフィラメント径およびフィラメント本数からなる周方向ベルト層コードを有する。
比較例タイヤ３は、フィラメント径は均一であるが、フィラメント本数はトレッド幅方向中央部と端部とで異なる周方向ベルト層コードを有する。
発明例タイヤは、周方向ベルト層のトレッド幅方向端部におけるスチールフィラメントの線径Ｄｓがトレッド幅方向中央部におけるスチールフィラメントの線径Ｄｃより小さい。
また、各供試タイヤは、表１に示すその他仕様を有する。なお、表１中、フィラメント径Ｄｓとは、トレッド幅方向端部における周方向ベルト層のコードのフィラメント径のことであり、フィラメント径Ｄｃとは、トレッド幅方向中央部における周方向ベルト層のコードのフィラメント径のことであり、フィラメント本数Ｎｓとは、トレッド幅方向端部における周方向ベルト層のコードの撚り数のことであり、フィラメント本数Ｎｃとは、トレッド幅方向中央部における周方向ベルト層のコードの撚り数のことである。また、表１中、トレッド幅方向端部領域とは、フィラメント径Ｄｓかつフィラメント本数Ｎｓのスチールコードが配置されている領域の、周方向ベルト層の幅に対する、周方向ベルト層の幅方向端からの割合を示す。

（周方向ベルト層コード破断試験）
各供試タイヤの４本を車両（２５００ｃｃ、後輪駆動車）に装着し、内圧２００ｋＰａを与え、荷重として前席に２名乗車した条件で、所定のコースを１万ｋｍ走行させた後に、破断した周方向ベルト層コードの本数を測定した。表１に示すコード破断本数は、車両に装着した４本のタイヤのそれぞれでの破断本数を合算したものである。

（高速耐久性試験）
各供試タイヤを、ドラム径１７０７ｍｍの試験機に装着し、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／ｈずつ増速させて、タイヤが破壊するまでの走行距離を測定した。結果は、比較例タイヤ１の走行距離を１００として指数表示した。なお、数値が大きいほど耐久性能に優れたタイヤであることを表す。また、数値は±３は有意差なしである。

表１より、発明例タイヤでは、比較例タイヤ対比で高速耐久性を維持したまま、コードは断本数を大幅に減少していることが分かる。

１ 空気入りタイヤ
２ ビードコア
３ カーカス
４ 傾斜ベルト層
５ 周方向ベルト層
６ トレッドゴム
２０ スチールコード
２１ スチールフィラメント
２２ 開口部

Claims (4)

1. １対のビード部間にトロイダルに延びる、少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、前記カーカスのクラウン域の外周側に配設されて、コードをトレッド周方向に対して傾斜させて延在させてなる少なくとも１層の傾斜ベルト層と、前記傾斜ベルト層の外周側に配設されて、スチールコードをトレッド周方向に延在させてなる少なくとも１層の周方向ベルト層と、前記周方向ベルト層の外周側に配設されて、トレッド接地面を形成するトレッドゴムと、を具えてなる空気入りタイヤであって、
   前記周方向ベルト層のスチールコードは、スチールフィラメントの複数本を撚り合わせてなり、
   前記周方向ベルト層のトレッド幅方向端部におけるスチールフィラメントの線径をＤｓ、前記周方向ベルト層のトレッド幅方向中央部におけるスチールフィラメントの線径をＤｃとすると、
   Ｄｓ＜Ｄｃ
   であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記周方向ベルト層のトレッド幅方向端部におけるスチールフィラメントの撚り数をＮｓ、前記周方向ベルト層のトレッド幅方向中央部におけるスチールフィラメントの撚り数をＮｃとすると、
   Ｎｃ＜Ｎｓ
   であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. ０．８５≦（Ｎｓ×Ｄｓ×Ｄｓ）／（Ｎｃ×Ｄｃ×Ｄｃ）≦１．０
   であることを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記周方向ベルト層のトレッド幅方向端部は、前記周方向ベルト層のトレッド幅方向端から、前記周方向ベルト層の幅の１５〜３０％の領域であり、
   前記周方向ベルト層のトレッド幅方向中央部は、タイヤ赤道面を中心に、前記周方向ベルト層の幅の４０〜７０％の領域である、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

Images