JP2013039886A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】操縦安定性および耐摩耗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】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。第１ベルト層と第２ベルト層の補強材が２本のコードを撚らずに揃えた束であり、コードを構成するフィラメントの径をａ（ｍｍ）としたとき、第１ベルト層と第２ベルト層のコードの距離が外接円を用いて表したコード間距離よりも期待値としてａ／４以上増加し、かつ、束の少なくとも一部におけるスチールコード２本が、外接円を用いて表した幅よりもａ／４以上接近して配置され、第１ベルト層と第２ベルト層のコード間隔をＡ、第１ベルト層のコードの径方向内面端と第１ベルト層の径方向内面の距離をＢ、第２ベルト層のコード径方向外面端と第２ベルト層の径方向外面の距離をＣとしたき、Ａ／２＞Ｂ、かつ、Ａ／２＞Ｃで表わされる関係を満足する。
【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、操縦安定性および耐摩耗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（以下、単に「コード」とも称す）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（ＢＥＳ）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い、タイヤの耐久性について、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、操縦安定性や耐摩耗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、操縦安定性および耐摩耗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鋭意検討した結果、ベルトを所定の構造とすることにより、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、
前記ベルトの１層目の第１ベルト層と２層目の第２ベルト層の補強材が２本のコードを撚らずに揃えた束であり、前記コードを構成するフィラメントの径をａ（ｍｍ）としたとき、前記第１ベルト層のコードと第２ベルト層のコードとの距離が、外接円を用いて表したコード間の距離よりも期待値としてａ／４（ｍｍ）以上増加し、かつ、前記束の少なくとも一部におけるコード２本が、外接円を用いて表した幅よりもａ／４（ｍｍ）以上接近して配置されることにより、隣り合う束との間隔がａ／４以上増加する束間を有し、
前記第１ベルト層のコードの外接円と前記第２ベルト層のコードの外接円との間隔をＡ、第１ベルト層のコードの外接円のタイヤ径方向内面端と第１ベルト層のタイヤ径方向内面の距離をＢ、第２ベルト層のコードの外接円のタイヤ径方向外面端と第２ベルト層のタイヤ径方向外面の距離をＣとしたき、
Ａ／２＞Ｂ、かつ、Ａ／２＞Ｃ
で表わされる関係を満足することを特徴とするものである。

本発明においては、隣り合う束との間隔がａ／４以上増加する束間が全体の束間の３０％以上であることが好ましい。また、本発明においては、前記ベルト層の厚みは０．６０ｍｍより大きく１．０５ｍｍ未満であることが好ましい。さらに、本発明においては、前記フィラメント径は０．２３〜０．２６ｍｍであることが好ましい。さらにまた、本発明においては、前記第２ベルト層端における前記第１ベルト層と第２ベルト層に厚みが０．５ｍｍ以下のベルト間ゴムが配置されていることも好ましい。また、本発明においては、前記コードは（１×２）構造または（１＋１）構造であることが好ましい。

本発明によれば、操縦安定性および耐摩耗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ラジアル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。 本発明の一好適例の空気入りラジアルタイヤに係るベルトの部分断面図である。 （１×２）構造のコード２本を束とした場合の、第１ベルト層と第２ベルト層のコード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、第１ベルト層と第２ベルト層のコード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本を束にした場合の、束幅を説明するための概略断面図である。 本発明の一好適例の空気入りラジアルタイヤに係るベルト端部近傍の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１に、本発明の一好適な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および第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、ＢＥＳを抑制することができる。また、本発明においては、コードを構成するフィラメントのフィラメント径が同径であり、その径をａ（ｍｍ）としたとき、第１ベルト層５ａのコードと第２ベルト層５ｂのコードとの距離が、外接円を用いて表したコード間距離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図であり、まず、これら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径は、外接円１８より減少することになる。

図４は、図１に示したタイヤのベルトの一例の部分断面図であり、図示例では、補強材は（１×２）構造のコード２本の束である。通常、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂのコード間の距離は、第１ベルト層５ａのコードの外接円と第２ベルト層５ｂのコードの外接円との間隔Ａで表わされる。しかしながら、上述のとおり、実際のコード径は、連続的に変化している。そのため、第１ベルト層５ａを構成するコードと、第２ベルト層５ｂを構成するコードとのコード間距離Ｈは連続的に変化している。本発明においては、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂのコード間の距離Ｈは、コードの外接円を用いて表したコード間の距離Ａよりも期待値としてａ／４（ｍｍ）以上増加する。そのため、コードの外接円を用いて表したコード間の距離Ａの厚さを保ったまま、ベルト層を薄くすることができ、タイヤの軽量化が可能となる。

ここで、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂのコード間の距離Ｈの増加量の期待値の算出方法について説明する。図５および図６は、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂのコード間距離Ｈの増加量の期待値を算出するための説明図である。図中の２６ａは第１ベルト層中の束を、２６ｂは第２ベルト層中の束をそれぞれ示す。まず、図５（ａ）に示す様に、第１ベルト層中の束２６ａおよび第２ベルト層中の束２６ｂ中のコードを、それぞれコードＸおよびコードＹとする。次に、鉛直方向において、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５（ａ））とする。図５（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５（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の実際のコード間距離Ｈは、Ａ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５（ｃ）〜（ｈ））、コードＸとコードＹの実際のコード間距離Ｈの増加量は、ｘｚ_３〜ｘｚ_８だけ変化する。なお、基本状態（図５（ａ））および基本状態から１８０°回転した状態（図５（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６（ａ）〜（ｈ）としてそれぞれ示す。図示するように、基本状態（図６（ａ））からコードＹを４５°回転させることにより、コードＸとコードＹの実際のコード間距離Ｈは、Ａよりｙｚ_２だけ増加する（図６（ｂ））。さらに、４５°ずつ回転させると（図６（ｃ）〜（ｈ））、コードＸとコードＹの実際のコード間距離Ｈ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、コード間距離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、コード間距離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、（１＋１）構造のコードについても同様の手順でコード間距離の期待値を算出することができる。

また、コード径が変化すると、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂのコード間距離が変動するように、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ＢＥＳ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。

さらに、本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、コード束の少なくとも一部におけるコード２本が外接円を用いて表した幅よりもａ／４（ｍｍ）以上接近して配置されることにより、実際の束幅がその分だけ減少し、隣り合う束との間隔がａ／４以上増加する束間を有している。図７（ａ）、（ｂ）は、（１×２）構造のコード２本を束にした場合の束幅を説明するための概略断面図である。従来、２本のコードを撚らずに揃えた束３６とした場合、束間隔は、２本のコードの外接円３８の合計と考えられていた。（１×２）構造のコードの場合、図７（ａ）に示す様に、２本のフィラメント３７が同一ピッチで撚り合わされたコード２本を、位相が一致するように束ねられた場合は、コード束の幅はコードの外接円３８の合計になる。

しかしながら、図７（ｂ）に示す様に、（１×２）構造のコードは凹凸が大きいため、２本のコードの位相をずらして束ねると、一方のコードの外接円３８が他方のコードの外接円３８に食い込むことが可能となる。そのため、コード束３６の束幅は、外接円３８が重なり合う領域ｗだけ、外接円３８の合計よりも小さくなる。その結果、隣り合う束との間隔が広くなるため、同じ打込み本数であっても、束間隔を広くすることができ、ベルトの耐久性を向上させることができる。かかる効果を良好に得るためには、隣り合う束との間隔がａ／４（ｍｍ）以上増加する束間が全体の束間の３０％以上であることが好ましく、好適には５０％以上である。（１＋１）構造のコードについても同様に考えることができる。

また、本発明においては、図４に示す様に、第１ベルト層５ａのコードの外接円と第２ベルト層５ｂのコードの外接円との間隔をＡ、第１ベルト層５ａのコードの外接円のタイヤ径方向内面端と第１ベルト層５ａのタイヤ径方向内面の距離をＢ、第２ベルト層５ｂのコードの外接円のタイヤ径方向外面端と第２ベルト層５ｂのタイヤ径方向外面の距離をＣとしたき、
Ａ／２＞Ｂ、かつ、Ａ／２＞Ｃ、好適には、０．１（ｍｍ）＞Ｂ、かつ、０．１（ｍｍ）＞Ｃ
で表わされる関係を満足する。すなわち、第１ベルト層５ａおよび第２ベルト層５ｂとして、表裏で被覆ゴム層の厚さが異なるベルトトリートを用い、かつ、それぞれの被覆ゴム層の厚い側同士を張り合わせることによって、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂのコード間隔を広くすることができる。これにより、ベルトの耐久性をより向上させることができる。

図８は、本発明の一好適例の空気入りラジアルタイヤに係るベルト端部近傍の断面図である。本発明のタイヤにおいては、ベルトの耐久性をさらに向上させるために、第２ベルト層端における第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂの間にベルト間ゴム９を配置してもよい。ベルト間ゴム９を配置する場合は、タイヤの軽量効果を損なわないようにする必要があるため、ベルト間ゴム９の厚みｔは０．５ｍｍ以下とするのが好ましい。

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ＢＥＳ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０．６０ｍｍより大きく１．０５ｍｍ未満であることが好ましい。ベルト層の厚みが０．６０ｍｍ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１．０５ｍｍ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０．７〜０．９ｍｍ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０．２３〜０．２６ｍｍであることが好ましい。フィラメント径が０．２３ｍｍ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０．２６ｍｍ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１〜５、比較例および従来例＞
下記表１に示す構造のスチールコードを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、操縦安定性、耐摩耗性、耐久性およびタイヤ重量の評価を行った。

＜操縦安定性＞
各供試タイヤを実車に装着して、乾燥状態（ドライ）のサーキットにおけるドライバーのフィーリング走行により、操縦安定性の評価を行った。結果は、従来例を１００として指数表示した。数値が大なるほど操縦安定性に優れ、良好である。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に併記する。

＜耐摩耗性＞
各供試タイヤを実車に装着して、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に併記する。

＜タイヤ重量＞
各供試タイヤ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±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に併記する。

※１：第１ベルト層のコードの外接円と第２ベルト層のコードの外接円との間隔
※２：第１ベルト層のコードの外接円のタイヤ径方向内端と第１ベルト層のタイヤ径方向内面の距離
※３：第２ベルト層のコードの外接円のタイヤ径方向外面端と第２ベルト層のタイヤ径方向外面の距離
※４：第１ベルト層のコードと第２ベルト層のコードとのコード間距離の増加量の期待値

表１より本発明のタイヤは、操縦安定性および耐摩耗性を悪化させることなく耐久性および軽量性が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
６，１６，２６，３６ 束
７，１７，３７ フィラメント
８，１８，３８ 外接円
９ ベルト間ゴム

Claims (6)

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、
   前記ベルトの１層目の第１ベルト層と２層目の第２ベルト層の補強材が２本のコードを撚らずに揃えた束であり、前記コードを構成するフィラメントの径をａ（ｍｍ）としたとき、前記第１ベルト層のコードと第２ベルト層のコードとの距離が、外接円を用いて表したコード間の距離よりも期待値としてａ／４（ｍｍ）以上増加し、かつ、前記束の少なくとも一部におけるコード２本が、外接円を用いて表した幅よりもａ／４（ｍｍ）以上接近して配置されることにより、隣り合う束との間隔がａ／４以上増加する束間を有し、
   前記第１ベルト層のコードの外接円と前記第２ベルト層のコードの外接円との間隔をＡ、第１ベルト層のコードの外接円のタイヤ径方向内面端と第１ベルト層のタイヤ径方向内面の距離をＢ、第２ベルト層のコードの外接円のタイヤ径方向外面端と第２ベルト層のタイヤ径方向外面の距離をＣとしたき、
   Ａ／２＞Ｂ、かつ、Ａ／２＞Ｃ
   で表わされる関係を満足することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 隣り合う束との間隔がａ／４以上増加する束間が全体の束間の３０％以上である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記ベルト層の厚みが０．６０ｍｍより大きく１．０５ｍｍ未満である請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記フィラメント径が０．２３〜０．２６ｍｍ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。
5. 前記第２ベルト層端における前記第１ベルト層と第２ベルト層に厚みが０．５ｍｍ以下のベルト間ゴムが配置されている請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。
6. 前記コードが（１×２）構造または（１＋１）構造である請求項１〜５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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