JP2013159250A

JP2013159250A - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP2013159250A
Application number: JP2012023690A
Authority: JP
Inventors: Shiho Kamata; 史歩鎌田; Keisuke Nakamura; 圭介中村
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】操縦安定性、耐摩耗性および耐久性を低下させることなく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】カーカスと、トレッド部と、少なくとも２枚のベルト層からなるベルトと、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本の無撚りのコードの束であり、全フィラメント径をａ（ｍｍ）としたとき、隣接する束同士の間隔が、外接円の間隔よりも期待値としてａ／４（ｍｍ）以上増加し、束の少なくとも一部が、隣接する束との間隔がａ／４以上増加する束間を有し、第１ベルト層と第２ベルト層の間隔をＡ、第１ベルト層のコードのタイヤ径方向内面端と第１ベルト層内面の距離をＢ、第２ベルト層のコードタイヤ径方向外面端と第２ベルト層の外面の距離をＣとしたき、
Ａ／２＜Ｂ、かつ、Ａ／２＜Ｃ
を満たし、第２ベルト層端に厚みが１．０ｍｍ未満のベルト間ゴムが配置されている。
【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、耐摩耗性および耐久性を低下させることなく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（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、タイヤの耐久性のみならず、操縦安定性や耐摩耗性等についても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、タイヤの軽量化はさらに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、必ずしも十分なものとは言えなくなってきており、新たな技術の開発が望まれている。

そこで、本発明の目的は、操縦安定性、耐摩耗性および耐久性を低下させることなく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、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ベルト層と前記第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し、
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１．０ｍｍ未満のベルト間ゴムが配置されてい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は０．７０ｍｍより大きく１．０５ｍｍ未満であることが好ましい。また、本発明においては、前記フィラメント径は０．２３〜０．２６０ｍｍであることが好ましい。さらに、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、耐摩耗性および耐久性を低下させることなく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。（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。（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。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。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。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。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、ＢＥＳを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、ベルトの剛性が向上し、操縦安定性および耐摩耗性を確保することができる。

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、操縦安定性、耐摩耗性を低下させることなく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。

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６（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６（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６（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い。（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。

図７は、本発明の一好適例の空気入りラジアルタイヤのベルトの部分断面図である。図示するように、本発明の空気入りラジアルタイヤは、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５５ｂのコード間隔をＡ、第１ベルト層５ａのコード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のタイヤ径方向外端の距離をＣとしたき、
Ａ／２＜Ｂ、かつ、Ａ／２＜Ｃ、好適には、
０．１ｍｍ＜Ｂ、かつ、０．１ｍｍ＜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薄い側同士を張り合わせる。これにより、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂのコード間隔が小さくなり、ベルトの剛性が向上する。その結果、操縦安定性および耐摩耗性が向上する。また、第１ベルト層５ａのタイヤ径方向内側および第２ベルト層５ｂのタイヤ径方向外側の被覆ゴム層が厚くなることで、タイヤ内外から到達する酸素によるベルト層間の被覆ゴム層の酸素劣化を低減することができる。

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を配置する。ベルト間ゴム９の厚みは、タイヤの軽量効果と耐久性の確保の観点から、ベルト間ゴム９の厚みｔは１．０ｍｍ未満とする。なお、ベルト間ゴム９の厚みｔを１．０ｍｍ以上とすると、操縦安定性が低下してしまうおそれがある。

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０．７０ｍｍ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０．７５〜１．００ｍｍ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１〜５＞
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。

＜従来例＞
下記表２に示す構造のスチール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、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。

＜比較例１〜６＞
下記表２に示す構造のスチール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、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および２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および２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、ＪＡＴＭＡＹＥＡＲＢＯＯＫ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および２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および２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

表１および２より本発明のタイヤは、操縦安定性、耐摩耗性および耐久性を低下させることなく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
９ベルト間ゴム

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、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ベルト層と前記第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し、
前記第２ベルト層端における前記第１ベルト層と第２ベルト層との間に厚みが１．０ｍｍ未満のベルト間ゴムが配置されていることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
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。
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。
前記コードが（１×２）構造または（１＋１）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。