JP2012131364A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】剛性を悪化させることなく耐久性および軽量性に優れた空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】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枚のカーカス層からなるカーカスと、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、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ラジアルタイヤである。ベルト層を構成する補強材が、２本のコードを対にして引き揃えた束６であり、かつ、コードを構成するフィラメント７のフィラメント径をａ（ｍｍ）としたとき、隣り合う束６同士の間隔が、コードの外接円８を用いて表した間隔よりも期待値としてａ／４（ｍｍ）以上増加する。
【選択図】図２

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、剛性を悪化させることなく耐久性および軽量性に優れた空気入りラジアルタイヤに関する。

現在、乗用車用ラジアルタイヤの骨格をなすカーカスの補強部材、特にカーカスのクラウン部の補強部材として一般に用いられているベルトは、主としてタイヤの赤道面に対し傾斜配列されたスチールコードのゴム引き層からなるスチールベルト層を２枚以上用い、これらベルト層中のスチールコードが互いに交差するようにして構成されている。

従来より、ベルト層の改良に関して、種々の検討がなされてきている。例えば、特許文献１には、補強素子を数本以内の束とし、その束を一定の分散で打ち込むことにより、ベルトの耐久性を向上させる技術が開示されている。また、特許文献２には、ベルトの補強材として（１×２）構造のスチールコードを用いることにより、ベルト端で発生するセパレーションを抑制することができること、およびタイヤの軽量化が図れること、が開示されている。

特開平５−２１３００７号公報 特開昭６２−２３４９２１号公報

近年、自動車の高性能化に伴って、タイヤに対して、ますます高い性能が求められるようになってきている。また、自動車の燃費向上のために、タイヤの軽量化も重要な課題となってきている。このような現状においては、特許文献１および２記載のベルト構造では、タイヤの耐久性および軽量性について、必ずしも十分なものとは言えなくなってきている。また、乗り心地性や操縦安定性などの性能面からもベルトには高い剛性を確保する必要もある。

そこで、本発明の目的は、剛性を悪化させることなく耐久性および軽量性に優れた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、上記課題を解消するためにベルトの構造につき鋭意検討した結果、下記構成とすることにより、上記課題を解決す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、本発明の空気入りラジアルタイヤは、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、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ラジアルタイヤにおいて、
前記ベルト層を構成する補強材が、２本のコードを撚らずに揃えた束であり、かつ、前記コードを構成する全てのフィラメントの径が同径であり、その径をａ（ｍｍ）としたとき、隣り合う前記束同士の間隔が、前記コードの外接円を用いて表した間隔よりも期待値としてａ／４（ｍｍ）以上増加することを特徴とするものである。

本発明においては、前記ベルト層の厚みが０．７０ｍｍより大きく１．２０ｍｍ未満であることが好ましく、また、本発明においては、前記フィラメント径が０．２３〜０．３０ｍｍであることが好ましく、さらに、本発明においては、前記コードが（１×２）構造であることが好ましい。

本発明によれば、剛性を悪化させることなく耐久性および軽量性に優れた空気入りラジアルタイヤを提供することができる。

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。 （１×２）構造のコード２本を束とした場合の、束の断面の変化の例を示す断面図である。 （１＋１）構造のコード２本を束とした場合の、束の断面の変化の例を示す断面図である。 （１×２）構造のコード２本を束とした場合の、束間隔の増加量の期待値を算出するための説明図である。 （１×２）構造のコード２本を束とした場合の、束間隔の増加量の期待値を算出するための説明図である。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１に、本発明の一実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤを示す。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一枚の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。

本発明においては、第１ベルト層５ａ、第２ベルト層５ｂを構成する補強材は、２本のコードを撚らずに揃えた束である。補強材をコード２本の束とすることにより、コードを束としない場合と比べて、ベルト層中の補強材の間隔が広くなり、ベルト幅方向端部のコード端を起点としたゴム剥離が容易に隣り合うコード間に伝播する、ベルトエッジセパレーションを抑制することができる。これにより、ベルトの耐久性を向上させることができる。また、本発明においては、コードを構成する全てのフィラメントの径を同径とし、その径をａ（ｍｍ）としたとき、隣り合う束同士の間隔が、コードの外接円を用いて表した間隔よりも期待値としてａ／４（ｍｍ）以上、好ましくは４ａ／１１（ｍｍ）以上増加する。図２（ａ）〜（ｃ）は、ベルト層の補強材として、（１×２）構造のコード２本を束６とした場合、図３（ａ）〜（ｃ）は、（１＋１）構造のコード２本を束１６とした場合のコード束の断面の変化の例を示す断面図であり、まず、図２および図３を用いてコード径の変化について説明する。

通常、コード径Ｄｃは、図２（ａ）に示す様に、フィラメント７の外接円８の直径により表わされている。しかしながら、（１×２）構造のコードは２本のフィラメント７を撚り合わせたコードであるため、コード内（外接円８内）でフィラメント７の位置が連続的に変化している。例えば、フィラメント７の位置が図２（ｂ）、（ｃ）のように４５°ずつ変化すると、水平方向における実際のコード径は、外接円８より減少することになる。（１＋１）構造のコードについても同様であり、図３（ａ）〜（ｃ）に示す様に、フィラメント１７の位置が、図３（ｂ）、（ｃ）のように４５°ずつ変化すると、水平方向における実際のコード１６の径は、外接円１８より減少することになる。

本発明のタイヤは、ベルトの補強材として、コードを２本束にして用いているが、上述のように、ベルト幅方向でコード径が変化すると、隣り合う束同士の間隔も、コード径の変化に合わせて、連続的に変化することになる。すなわち、隣り合う束同士の間隔に広い部分と狭い部分が現れることになる。この束同士の間隔が広い部分が存在することにより、ベルト幅方向端部のコード端を起点としたゴム剥離が容易に隣り合うコード間に伝播する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。その結果、ベルトの耐久性がさらに向上することになる。また、束同士の間隔が狭い部分が存在するため、ベルトの剛性を維持することができる。

次に、束間隔の増加量の期待値の算出方法について説明する。図４および図５は、（１×２）構造のコード２本を束とした場合の、束間隔の増加量の期待値を算出するための説明図である。まず、図４（ａ）に示す様に、隣り合う束６同士の近接するコードの一方をコードＸ、他方をコードＹとし、コードＸとコードＹのそれぞれの外接円間の距離をＷとする。次に、水平方向において、コードＸおよびコードＹの外接円間の距離と、コードＸおよびコードＹのフィラメント間距離と、が等しい状態をコードＸおよびコードＹの基本状態（図４（ａ））とする。図４（ａ）〜（ｈ）は、例として、コードＸが１ピッチで３６０°回転する場合において、基本状態からコードＸを４５°ずつ回転させた場合の断面形状をそれぞれ示す。図４（ｂ）を参照するに、基本状態からコードＸを４５°回転させることにより、コードＸとコードＹの実際の間隔は、Ｗよりｘｚ_２だけ増加する。さらに、コードＸを４５°ずつ回転させると（図４（ｃ）〜（ｈ））、コードＸとコードＹの実際の間隔の増加量は、ｘｚ_３〜ｘｚ_８だけ変化する。なお、基本状態（図４（ａ））および基本状態から１８０°回転した状態（図４（ｅ））のｘｚ_１およびｘｚ_５は０である。

コードＹについても同様に、コードＹが１ピッチで３６０°回転する場合において、コードＹを４５°ずつ回転させた場合の断面形状を、図５（ａ）〜（ｈ）としてそれぞれ示す。図示するように、基本状態（図５（ａ））からコードＹを４５°回転させることにより（図５（ｂ））、コードＸとコードＹの実際の間隔は、Ｗよりｙｚ_２だけ増加する。さらに、４５°ずつ回転させると（図５（ｃ）〜（ｈ））、コードＸとコードＹの実際の間隔の増加量は、ｙｚ_３〜ｙｚ_８だけ変化することになる。

ここまでは、束間隔の増加量の算出の方法として、コードＸおよびコードＹを４５°ずつ回転させた場合を例に挙げて説明してきたが、本発明においては、同様の考え方に基づき、コードＸおよびコードＹが１ピッチで３６０°回転する場合において、コードＸおよびコードＹを基本状態から１°ずつ回転させ、ｘｚ_１〜ｘｚ_３６０およびｙｚ_１〜ｙｚ_３６０を求める。得られた値を基に、下記式、

により、束間隔の増加量の期待値を算出する。なお、コード構造が（１×２）構造を例として説明したが、他の構造のコードについても同様の手順で算出することができる。

上記式により算出された束間隔の増加量の期待値が、ａ／４（ｍｍ）以上、好ましくは４ａ／１１（ｍｍ）以上増加するコードを、２本束としてベルトの補強材として用いることにより、剛性を悪化させることなく耐久性および軽量性に優れた空気入りラジアルタイヤを得ることができる。上記関係を満足するコード構造としては、（１×２）構造、（１＋１）構造等が挙げられる。

本発明においては、ベルトへの補強材の打込み数は３５〜６５本／５０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは４０〜５９本／５０ｍｍである。打込み数が、上記範囲未満の場合は、引張強度を確保することができなくなる場合があり好ましくなく。一方、打込み数が上記範囲より多いと、束間隔を確保することが困難になり、有効にベルトエッジセパレーションを抑制することが困難になり、耐久性が低下する場合があるため、やはり好ましくない。

本発明においては、タイヤの軽量化と耐久性の向上の観点から、ベルト層の厚みは０．７０ｍｍより大きく１．２０ｍｍ未満であることが好ましい。ベルト層の厚みが０．７０ｍｍ以下では、十分な耐久性を得ることができない場合がある。一方、ベルト層の厚みが１．２０ｍｍ以上であると、十分な軽量効果を得ることができない場合がある。より好ましくは０．８０〜１．１０ｍｍである。

本発明においては、コードを構成するフィラメントのフィラメント径は０．２３〜０．３０ｍｍであることが好ましい。フィラメント径が０．２３未満であると、十分な強力を発揮することができない場合がある。一方、フィラメント径が０．３０より大きいと、ベルトが厚くなってしまい、十分な軽量効果を得ることができないことがある。

なお、本発明においては、各フィラメントの撚り方向、撚りピッチ等の条件については、特に制約されるものではなく、用途に応じて、常法に従い適宜構成することが可能である。また、フィラメントの材質等については特に制限はないが、スチールフィラメントが好適である。スチールフィラメントとしては、引張り強さは、好適には２７００Ｎ／ｍｍ^２以上のものを好適に用いることができる。高い抗張力を有するモノフィラメントコードとしては、少なくとも０．７２質量％、特には少なくとも０．８２質量％の炭素を含有するものを、好適に用いることができる。

本発明の空気入りラジアルタイヤは、ベルトの構造が上記要件を満足するものであれば、それ以外の具体的なタイヤ構造については、特に制限されるものではない。また、タイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム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。
＜実施例１〜８＞
下記表１および２に示す構造のコードを２本束にしてベルト補強材とし、得られたベルト補強材を用いて図１に示すタイプのタイヤを、タイヤサイズ２２５／４５Ｒ１７にて作製した。ベルト補強材の打込み角度はタイヤ周方向に対して±２６°とした。得られた各タイヤについて、下記の手順に従い、耐摩耗性（剛性）、耐久性およびタイヤ重量の評価を行った。

＜従来例＞
下記表３に示す構造のコードをベルト補強材とし、得られたベルト補強材を用いて図１に示すタイプのタイヤを、タイヤサイズ２２５／４５Ｒ１７にて作製した。ベルト補強材の打込み角度はタイヤ周方向に対して±２６°とした。得られた各タイヤについて、下記の手順に従い、耐摩耗性（剛性）、耐久性およびタイヤ重量の評価を行った。

＜比較例１〜３＞
下記表３に示す構造のコードをベルト補強材と、得られたベルト補強材を用いて図１に示すタイプのタイヤを、タイヤサイズ２２５／４５Ｒ１７にて作製した。ベルト補強材の打込み角度はタイヤ周方向に対して±２６°とした。得られた各タイヤについて、下記の手順に従い、耐摩耗性（剛性）、耐久性およびタイヤ重量の評価を行った。

＜耐摩耗性＞
実車耐久走行（限界走行モードにて１周３．５ｋｍの既設サーキットを２０周走行）後のタイヤ残溝深さ（センターリブ溝）を測定し、従来例のタイヤを１００として指数評価した。この値が１００±２の場合は従来品と同等として△、１０２より大きければ○、９８より小さければ×とした。結果を表１〜３に併記する。なお、耐摩耗性が小さいということは、トレッド接地面積が小さいことを意味し、ベルトの剛性の判断基準となる。

＜耐久性＞
各供試タイヤを、ＪＡＴＭＡ規格に定める標準リムに装着後、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫにおける最大負荷能力に対応する内圧を充填し、乗用車に装着した。舗装路を４００００ｋｍ走行した後、タイヤを解剖して、ベルト端部のセパレーション長さを調査した。結果は、値が小さいほど良好な結果を示す。また、従来例のタイヤと同等以上の場合を○、劣っている場合を×とした。結果を表１〜３に併記する。

＜タイヤ重量＞
各タイヤ１本当たりの重量を測定し、従来例のタイヤを１００として指数評価した。この値が１００未満の場合を○、１００以上の場合を×とした。結果を表１〜３に併記する。

表１〜３より本発明のタイヤは、剛性を悪化させることなく耐久性および軽量性に優れ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
６，１６ 束
７，１７ フィラメント
８，１８ 外接円

Claims (4)

1. 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、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ラジアルタイヤにおいて、
   前記ベルト層を構成する補強材が、２本のコードを撚らずに揃えた束であり、かつ、前記コードを構成する全てのフィラメントの径が同径であり、その径をａ（ｍｍ）としたとき、隣り合う前記束同士の間隔が、前記コードの外接円を用いて表した間隔よりも期待値としてａ／４（ｍｍ）以上増加することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記ベルト層の厚みが０．７０ｍｍより大きく１．２０ｍｍ未満である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記フィラメント径が０．２３〜０．３０ｍｍ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。
4. 前記コードが（１×２）構造である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。

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