JP2012076674A

JP2012076674A - 空気入りラジアルタイヤ

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Publication number: JP2012076674A
Application number: JP2010225630A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Ueda; 佳生上田; Kaoru Yasuda; 薫安田
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2030-10-05
Also published as: JP5257436B2

Abstract

【課題】複数本の単線スチールワイヤを引き揃えてゴム中に埋設してなるベルト層を設けるにあたって、タイヤ耐久性能を良好に維持しながら転がり抵抗の低減を可能にした空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド部におけるカーカス層の外周側に、複数本の単線スチールワイヤ１０を引き揃えてゴム中に埋設してなるベルト層８を配設した空気入りラジアルタイヤにおいて、各単線スチールワイヤ１０にその軸廻りに捩りを与え、該単線スチールワイヤ１０の軸方向に対するワイヤ表面捩り角θを１°以上にすると共に、ベルト層８内に２〜４本の単線スチールワイヤ１０からなる複数のワイヤ集合体１２を形成し、各ワイヤ集合体１２において単線スチールワイヤ１０をベルト層８の面方向に並ぶように配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数本の単線スチールワイヤを引き揃えてゴム中に埋設してなるベルト層を備えた空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、タイヤ耐久性能を良好に維持しながら転がり抵抗の低減を可能にした空気入りラジアルタイヤに関する。

従来、空気入りラジアルタイヤのベルト層の補強コードとして、複数本のフィラメントを撚り合わせてなるスチールコードが使用されている。しかしながら、複数本のフィラメントを撚り合わせてなるスチールコードは、フィラメント間に形成される内部空隙によりコード径が大きくなり、それに伴って多量のコートゴムが必要になるため、空気入りラジアルタイヤの転がり抵抗が大きくなり易い。

そこで、ベルト層のコートゴムを減らして空気入りラジアルタイヤの転がり抵抗を低減するために、ベルト層の補強コードとして単線スチールワイヤを使用することが提案されている。ところが、伸線加工された単線スチールワイヤにおいては伸線ダイスに近いワイヤ表面側ほど金属組織に過度の配向が生じているため、その単線スチールワイヤをベルト層の補強コードとしてそのまま使用すると、単線スチールワイヤの耐疲労性が悪く、タイヤ耐久性能が低下するという問題がある。

このような問題を解消するために、単線スチールワイヤに３次元形状の癖付けを施すことが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかしながら、癖付けを施した単線スチールワイヤを用いた場合、癖付けの無い単線スチールワイヤを用いた場合に比べてベルト層の厚さが増加し、空気入りラジアルタイヤの転がり抵抗を低減する効果が損なわれることになる。

また、単線スチールワイヤをベルト層の補強コードとして使用する場合、ベルト層の総強力を確保するために、単線スチールワイヤをベルト層中に比較的高い打ち込み密度で配置する必要があるが、その結果としてベルト層におけるコード間隔が狭くなり過ぎると、ベルトエッジセパレーションが発生した際に、そのベルトエッジセパレーションがタイヤ周上の広い範囲に伝播し易くなる。そのため、ベルト層に単線スチールワイヤを用いる場合、ベルトエッジセパレーションに起因する故障を生じ易くなり、このこともタイヤ耐久性能を低下させる要因になる。

特開平８−３００９０５号公報特開２０００−３４３９０６号公報特開２００１−８０３１３号公報

本発明の目的は、複数本の単線スチールワイヤを引き揃えてゴム中に埋設してなるベルト層を設けるにあたって、タイヤ耐久性能を良好に維持しながら転がり抵抗の低減を可能にした空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りラジアルタイヤは、トレッド部におけるカーカス層の外周側に、複数本の単線スチールワイヤを引き揃えてゴム中に埋設してなるベルト層を配設した空気入りラジアルタイヤにおいて、各単線スチールワイヤにその軸廻りに捩りを与え、該単線スチールワイヤの軸方向に対するワイヤ表面捩り角を１°以上にすると共に、前記ベルト層内に２〜４本の前記単線スチールワイヤからなる複数のワイヤ集合体を形成し、各ワイヤ集合体において前記単線スチールワイヤを前記ベルト層の面方向に並ぶように配置したことを特徴とするものである。

本発明では、ベルト層の補強コードとして単線スチールワイヤを採用するにあたって、ベルト層を構成する単線スチールワイヤに捩りを与え、そのワイヤ表面捩り角を規定することにより、単線スチールワイヤにおいて伸線加工に起因して生じる金属表面組織の過配向を緩和するので、単線スチールワイヤの耐疲労性を改善してタイヤ耐久性能を向上することができる。しかも、ベルト層内に２〜４本の単線スチールワイヤからなる複数のワイヤ集合体を形成しているため、ベルトエッジセパレーションが発生し難く、仮にベルトエッジセパレーションが発生したとしても、それがワイヤ集合体内に留まり、タイヤ周上の広い範囲に伝播するのを抑制することができる。そのため、ベルトエッジセパレーションに起因する故障を防止し、タイヤ耐久性能を向上することができる。また、捩りを与えた単線スチールワイヤを用い、各ワイヤ集合体において単線スチールワイヤをベルト層の面方向に並ぶように配置した場合、癖付けを施した単線スチールワイヤを用いた場合とは異なってベルト層の厚さが増加することはないので、単線スチールワイヤの使用に基づいてベルト層のコートゴムを削減し、空気入りラジアルタイヤの転がり抵抗を十分に低減することができる。

単線スチールワイヤの耐疲労性を改善するには上記ワイヤ表面捩り角を大きくすることが望ましいが、それが過大であると単線スチールワイヤの生産性が落ち製造が困難になる。そのため、単線スチールワイヤの軸方向に対するワイヤ表面捩り角は１°〜１５°にすることが好ましい。

単線スチールワイヤの素線径は０．２０ｍｍ〜０．４０ｍｍにすることが好ましい。これにより、単線スチールワイヤの折損を防止すると共に、ベルトエッジセパレーションを抑制することができる。

ワイヤ集合体の幅は単線スチールワイヤの素線径と素線本数との積の１００％〜１３０％とすることが好ましい。また、ワイヤ集合体の相互間隔は単線スチールワイヤの素線径の７０％〜２５０％とすることが好ましい。これにより、ベルト層の総強力を十分に確保すると共に、ベルトエッジセパレーションを抑制することができる。

ワイヤ集合体の厚さは単線スチールワイヤの素線径の１００％〜１５０％とすることが好ましい。これにより、ベルト層のコートゴムを減らして空気入りラジアルタイヤの転がり抵抗を十分に低減することができる。

ベルト層における単線スチールワイヤの打ち込み密度は５０本／５０ｍｍ〜１２５本／５０ｍｍとすることが好ましい。これにより、ベルト層の総強力を十分に確保すると共に、ベルトエッジセパレーションを抑制することができる。

更に、ベルト層の少なくともエッジ部の外周側にはベルトカバー層を巻き付けることが好ましい。これにより、ベルトエッジセパレーションをより効果的に抑制することができる。

本発明において、ワイヤ表面捩り角θは以下のようにして測定される。先ず、空気入りラジアルタイヤから単線スチールワイヤを取り出し、そのワイヤを有機溶剤に浸漬して表面に付着するゴムを膨潤させた後、そのゴムを除去する。そして、光学顕微鏡にて単線スチールワイヤを観察し、単線スチールワイヤの素線径ｄ（ｍｍ）を測定すると共に、ワイヤ表面に形成された伸線痕から捩りピッチＰ（ｍｍ）の１／２の値を測定し、それを２倍して捩りピッチＰを求める。捩りピッチＰは少なくとも１０箇所での測定値の平均値とする。これら素線径ｄ及び捩りピッチＰに基づいて下記（１）式からワイヤ表面捩り角θを算出する。
θ＝ＡＴＡＮ（π×ｄ／Ｐ）×１８０／π・・・（１）

本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示す子午線半断面図である。図１の空気入りラジアルタイヤにおけるベルト層の一部を拡大して示す断面本発明でベルト層に使用される単線スチールワイヤを示す側面図である。図３の単線スチールワイヤの一部を拡大して示す側面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示し、図２はそのベルト層を示し、図３及び図４は本発明でベルト層に使用される単線スチールワイヤを示すものである。

図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。カーカス層４の補強コードとしては、一般には有機繊維コードが使用されるが、スチールコードを使用しても良い。ビードコア５の外周上にはビードフィラー６が配置され、このビードフィラー６がカーカス層４の本体部分と折り返し部分により包み込まれている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層８が埋設されている。これらベルト層８はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層８において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。

ベルト層８の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層９が配置されている。このベルトカバー層９は少なくとも１本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。また、ベルトカバー層９は図示のようにベルト層８の幅方向の全域を覆うように配置しても良く、或いは、ベルト層８の幅方向外側のエッジ部のみを覆うように配置しても良い。ベルトカバー層９の補強コードとしては、ナイロン、ＰＥＴ、アラミド等の有機繊維を単独で又は複合して用いたコードを使用すると良い。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層８を構成する補強コードとして、軸廻りに捩りを与えた単線スチールワイヤ１０（図３及び図４参照）が使用されている。図３及び図４において、単線スチールワイヤ１０の表面には伸線加工に起因する伸線痕１１が形成されているが、その伸線痕１１に基づいて判定される捩りピッチＰ（ｍｍ）と単線スチールワイヤ１０の素線径ｄ（ｍｍ）とから算出される単線スチールワイヤ１０の軸方向に対するワイヤ表面捩り角θは、１°以上の範囲、より好ましくは、１°〜１５°の範囲になっている。

図２に示すように、ベルト層８において、２〜４本の単線スチールワイヤ１０が互いに近接することで１つのワイヤ集合体１２を形成し、そのようにして形成された複数のワイヤ集合体１２が単線スチールワイヤ１０の長手方向と直交する方向に所定の隙間をおいて配置されている。なお、図２では３本の単線スチールワイヤ１０が１つのワイヤ集合体１２を形成している。各ワイヤ集合体１２において、単線スチールワイヤ１０はベルト層８の面方向に並ぶように配置されている。

上述のように複数本の単線スチールワイヤ１０を引き揃えてゴム中に埋設してなるベルト層８を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、各単線スチールワイヤ１０にその軸廻りに捩りを与え、該単線スチールワイヤ１０の軸方向に対するワイヤ表面捩り角θを規定することにより、単線スチールワイヤ１０において伸線加工に起因して生じる金属表面組織の過配向を緩和するので、単線スチールワイヤ１０の耐疲労性を改善してタイヤ耐久性能を向上することができる。

ここで、ワイヤ表面捩り角θが１°未満であると単線スチールワイヤ１０の耐疲労性の改善効果が不十分になる。一方、ワイヤ表面捩り角θが１５°を超えると単線スチールワイヤ１０の生産性が落ち製造が困難になる。

また、上記空気入りラジアルタイヤにおいては、ベルト層８内に２〜４本の単線スチールワイヤ１０からなる複数のワイヤ集合体１２を形成しているため、ベルトエッジセパレーションが発生し難く、仮にベルトエッジセパレーションが発生したとしても、それがワイヤ集合体内に留まり、タイヤ周上の広い範囲に伝播するのを抑制することができる。そのため、ベルトエッジセパレーションに起因する故障を防止し、タイヤ耐久性能を向上することができる。なお、ワイヤ集合体１２を構成する単線スチールワイヤ１０の本数が５本以上であると、ワイヤ集合体１２内の比較的大きな範囲にわたってベルトエッジセパレーションが発生し易くなる。

ここで、個々のワイヤ集合体１２は一体性を有し、かつ隣り合う一対のワイヤ集合体１２が適度に離間していることが大事である。そのため、図２において、ワイヤ集合体１２の幅Ｗは単線スチールワイヤ１０の素線径ｄと素線本数ｎとの積（ｄ×ｎ）の１００％〜１３０％とすることが好ましく、１０３％〜１２０％とすることが更に好ましい。ワイヤ集合体１２の幅Ｗが単線スチールワイヤ１０の素線径ｄと素線本数ｎとの積（ｄ×ｎ）の１００％未満であるとベルトエッジセパレーションが発生し易くなり、逆に単線スチールワイヤ１０の素線径ｄと素線本数ｎとの積（ｄ×ｎ）の１３０％を超えるとベルト層８の総強力を十分に確保することが困難になる。一方、隣り合う一対のワイヤ集合体１２の相互間隔Ｇは、単線スチールワイヤ１０の素線径ｄの７０％〜２５０％にすると良い。ワイヤ集合体１２の相互間隔Ｇが素線径ｄの７０％未満であるとベルトエッジセパレーションが広い範囲に伝播し易くなり、逆に素線径ｄの２５０％超えるとベルト層８の総強力を十分に確保することが困難になる。

更に、上記空気入りラジアルタイヤにおいては、捩りを与えた単線スチールワイヤ１０を用い、各ワイヤ集合体１２において単線スチールワイヤ１０をベルト層８の面方向に並ぶように配置しているため、単線スチールワイヤ１０の使用に基づいてベルト層８のコートゴムを減らして空気入りラジアルタイヤの転がり抵抗を低減することができる。

ここで、個々のワイヤ集合体１２は扁平性を有していることが大事である。そのため、図２において、ベルト層８の厚さ方向に測定されるワイヤ集合体１２の厚さＴは、単線スチールワイヤ１０の素線径ｄの１００％〜１５０％にすると良い。ワイヤ集合体１２の厚さＴが素線径ｄの１５０％を超えるとベルト層８が厚くなるため転がり抵抗の低減効果が不十分になる。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、単線スチールワイヤ１０の素線径ｄは０．２０ｍｍ〜０．４０ｍｍであると良い。この素線径ｄが０．２０ｍｍ未満であるとベルトエッジセパレーションを生じ易くなり、逆に０．４０ｍｍを超えると単線スチールワイヤ１０が折損し易くなる。

また、ベルト層８における単線スチールワイヤ１０の打ち込み密度は５０本／５０ｍｍ〜１２５本／５０ｍｍであると良い。この打ち込み密度が５０本／５０ｍｍ未満であるとベルト層８の総強力を確保することが難しくなり、逆に１２５本／５０ｍｍを超えると単線スチールワイヤ１０の相互間隔が狭くなり、タイヤ耐久性能が悪化する。

タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５で、複数本の補強コードを引き揃えてゴム中に埋設してなるベルト層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層の補強コードの構造、素線径ｄ、ワイヤ表面捩り角θ、ワイヤ集合体を構成する単線スチールワイヤの素線本数ｎ、ワイヤ集合体の幅（Ｗ／（ｄ×ｎ）×１００％）、ワイヤ集合体の相互間隔（Ｇ／ｄ×１００％）、ワイヤ集合体の厚さ（Ｔ／ｄ×１００％）を表１のように設定した従来例１、実施例１〜４及び比較例１〜４のタイヤを製作した。

従来例１のタイヤは、ベルト層の補強コードとして、素線径ｄが０．３０ｍｍの３本のフィラメントを撚り合わせた１×３構造のスチールコードを用い、これらスチールコードを等間隔に配置したものである。一方、実施例１〜４及び比較例１〜４のタイヤは、ベルト層の補強コードとして、素線径ｄが０．３０ｍｍの単線スチールワイヤを用いたものである。従来例１、実施例１〜４及び比較例１〜４においては、ベルト層の補強コードの重量（ｇ／ｍ）と打ち込み密度（本／５０ｍｍ）との積を一定にしている。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、タイヤ耐久性能及び転がり抵抗を評価し、その結果を表１に併せて示した。

タイヤ耐久性能：
各試験タイヤをリム組みしてタイヤ内部に酸素を充填し、酸素内圧３５０ｋＰａ、温度８０℃の条件で５日間乾熱劣化させた。乾熱劣化後、タイヤ内に充填された酸素を空気に入れ替えて空気圧２００ｋＰａに設定した。そして、速度１２０ｋｍ／ｈ、負荷荷重５ｋＮの条件で試験タイヤの走行試験を開始し、２４時間毎に速度を１０ｋｍ／ｈずつ増加させ、試験タイヤが故障するまでの走行距離を計測した。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどタイヤ耐久性能が優れていることを意味する。

転がり抵抗：
各試験タイヤをリム組みして空気圧２３０ｋＰａに設定し、速度８０ｋｍ／ｈ、負荷荷重６．１５ｋＮの条件で試験タイヤの転がり抵抗を測定した。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど転がり抵抗が少ないことを意味する。

表１から判るように、実施例１〜４のタイヤは、従来例１との対比において、タイヤ耐久性能を良好に維持しながら転がり抵抗を低減することができた。これに対して、比較例１〜３のタイヤは、転がり抵抗の低減効果が認められるものの、タイヤ耐久性能が低下していた。特に、比較例１ではベルト層の単線スチールワイヤに折れが発生し、比較例２，３ではベルト層の単線スチールワイヤとコートゴムとの間にセパレーションが発生していた。また、比較例４のタイヤは、ワイヤ集合体が扁平になっていないため何のメリットも得られなかった。

次に、ベルト層の外周側にベルトカバー層を付加したこと以外は従来例１と同じ構造を有する従来例２のタイヤと、ベルト層の外周側にベルトカバー層を付加すると共に単線スチールワイヤの素線径ｄを異ならせたこと以外はそれぞれ実施例１〜４と同じ構造を有する実施例５〜８のタイヤを製作した。従来例２及び実施例５〜８においては、ベルト層の補強コードの重量（ｇ／ｍ）と打ち込み密度（本／５０ｍｍ）との積を一定にしている。

これら試験タイヤについて、上述の評価方法により、タイヤ耐久性能と転がり抵抗を評価し、その結果を表２に示した。なお、タイヤ耐久性能と転がり抵抗の評価基準は従来例２とした。

表２から判るように、実施例５〜８のタイヤは、従来例２との対比において、タイヤ耐久性能を良好に維持しながら転がり抵抗を低減することができた。特に、実施例５〜８では、単線スチールワイヤの素線径ｄを実施例１〜４の場合よりも細くすることで転がり抵抗の更なる低減を図っているが、ベルトカバー層がベルト層の単線スチールワイヤを押さえ込んでいるためタイヤ耐久性能を良好に維持することができた。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス層
５ビードコア
６ビードフィラー
８ベルト層
９ベルトカバー層
１０単線スチールワイヤ
１１伸線痕
１２ワイヤ集合体

上記目的を達成するための本発明の空気入りラジアルタイヤは、トレッド部におけるカーカス層の外周側に、複数本の単線スチールワイヤを引き揃えてゴム中に埋設してなるベルト層を配設した空気入りラジアルタイヤにおいて、前記単線スチールワイヤの断面形状が円形であり、各単線スチールワイヤにその軸廻りに捩りを与え、該単線スチールワイヤの軸方向に対するワイヤ表面捩り角を１°以上にすると共に、前記ベルト層内に２〜４本の前記単線スチールワイヤからなる複数のワイヤ集合体を形成し、各ワイヤ集合体において前記単線スチールワイヤを前記ベルト層の面方向に並ぶように配置したことを特徴とするものである。

Claims

トレッド部におけるカーカス層の外周側に、複数本の単線スチールワイヤを引き揃えてゴム中に埋設してなるベルト層を配設した空気入りラジアルタイヤにおいて、各単線スチールワイヤにその軸廻りに捩りを与え、該単線スチールワイヤの軸方向に対するワイヤ表面捩り角を１°以上にすると共に、前記ベルト層内に２〜４本の前記単線スチールワイヤからなる複数のワイヤ集合体を形成し、各ワイヤ集合体において前記単線スチールワイヤを前記ベルト層の面方向に並ぶように配置したことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記単線スチールワイヤの軸方向に対するワイヤ表面捩り角を１°〜１５°にしたことを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記単線スチールワイヤの素線径を０．２０ｍｍ〜０．４０ｍｍにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記ワイヤ集合体の幅を前記単線スチールワイヤの素線径と素線本数との積の１００％〜１３０％とし、前記ワイヤ集合体の相互間隔を前記単線スチールワイヤの素線径の７０％〜２５０％とした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ラジアルタイヤ。
前記ワイヤ集合体の厚さを前記単線スチールワイヤの素線径の１００％〜１５０％としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記ベルト層における前記単線スチールワイヤの打ち込み密度を５０本／５０ｍｍ〜１２５本／５０ｍｍにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記ベルト層の少なくともエッジ部の外周側にベルトカバー層を巻き付けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。