JP2015080972A

JP2015080972A - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP2015080972A
Application number: JP2013218656A
Authority: JP
Inventors: 浩一直井; Koichi Naoi; 信太郎林; Shintaro Hayashi; 英之千足; Hideyuki Chisoku
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2015-04-27
Anticipated expiration: 2033-10-21
Also published as: JP6203597B2

Abstract

【課題】軽量性、耐久性、および耐摩耗性が高次元で実現した空気入りタイヤを提供する。【解決手段】撚り合わされることなくタイヤ幅方向に並列に引き揃えられた複数本のスチールモノフィラメントがゴム中に埋設されてなるベルト層が、層間で互いに交差するように少なくとも２層配置されてなる交差ベルト５と、交差ベルト５のタイヤ半径方向内側または外側に、タイヤ周方向に対し０〜１０?の角度で補強素子が埋設されてなる少なくとも１層のベルト補強層６と、を備え、ベルト層のスチールモノフィラメントの打ち込み本数が２６〜１００本／５０ｍｍであって、スチールモノフィラメントのタイヤ周方向に対して角度が３５?以上であり、かつ、ベルト補強層６の補強素子が、有機繊維コードからなる。【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、軽量性、耐久性、および耐摩耗性が高次元で実現した空気入りタイヤに関する。

近年、自動車の燃費を向上させるために、タイヤの軽量化に対する要求はますます高まってきている。従来、タイヤの軽量化を目的して、ベルトコードとして複数本のスチールフィラメントを撚り合わせた撚りコードではなく、スチールモノフィラメントを撚り合わせずにベルトコードとして用いる技術が知られており、このスチールモノフィラメントからなるベルト層を少なくとも２層、互いに交差するように配置した交差ベルトの開発がなされている。このようにベルトコードをモノフィラメント化した場合、ベルト層の薄肉化が可能になるため、タイヤの軽量化が可能になる。

しかしながら、スチールモノフィラメントからなるベルト層を用いた場合、ベルト面内における曲げ剛性（面内曲げ剛性）の低下をもたらし、タイヤの耐久性や耐摩耗性が低下してしまうという問題を有している。そこで、特許文献１では、不足した面内曲げ剛性を補うため、タイヤ周方向に対して、８０〜９０°の角度で埋設されたスチールコードからなるベルト補助層を設けた乗用車用空気入りラジアルタイヤが提案されている。特許文献１によれば、ベルト補助層を設けることで、ベルトコードの座屈を抑制して、モノフィラメント化により低下する曲げに対する疲労性を補うことができる。

特開２０１２−２５４６６８号公報

しかしながら、スチールコードからなるベルト補強層を設けると、スチールの使用量が増加し、タイヤの重量増加につながる。したがって、特許文献１に記載のタイヤでは、交差ベルトをスチールモノフィラメントからなるベルト層で構成することによるタイヤ軽量化の利点を十分に生かすことができず、タイヤの軽量化については必ずしも満足のいくものではないというのが現状である。

そこで、本発明の目的は、軽量性、耐久性、および耐摩耗性が高次元で実現した空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、ベルト層、およびベルト補助層を所定の構造とすることで、上記課題を解消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、本発明のタイヤは、撚り合わされることなくタイヤ幅方向に並列に引き揃えられた複数本のスチールモノフィラメントがゴム中に埋設されてなるベルト層が、層間で互いに交差するように少なくとも２層配置されてなる交差ベルトと、該交差ベルトのタイヤ半径方向内側または外側に、タイヤ周方向に対し０〜１０°の角度で補強素子が埋設されてなる少なくとも１層のベルト補強層と、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト層の前記スチールモノフィラメントの打ち込み本数が２６〜１００本／５０ｍｍであって、前記スチールモノフィラメントのタイヤ周方向に対する角度が３５°以上であり、かつ、前記ベルト補強層の前記補強素子が、有機繊維コードからなることを特徴とするものである。

本発明のタイヤにおいては、前記少なくとも２層のベルト層の層間ゴムゲージをｈ１、前記ベルト層と前記ベルト補強層との層間ゴムゲージをｈ２としたとき、下記式（１）、
ｈ１＞ｈ２（１）
で表される関係を満足することが好ましい。また、本発明のタイヤにおいては、前記ベルト層の厚さをＳ（ｍｍ）、前記スチールモノフィラメントの径をｓ（ｍｍ）、前記ベルト補強層の厚さをＴ（ｍｍ）、前記有機繊維コードの径をｔ（ｍｍ）、としたとき、下記式（２）、
１．２４＜（Ｔ＋Ｓ）／（ｔ＋ｓ）＜３．６３（２）
で表される関係を満足することが好ましい。

本発明によれば、軽量性、耐久性、および耐摩耗性が高次元で実現した空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の一好適実施の形態に係るタイヤのタイヤ幅方向断面図である。本発明の一好適実施の形態に係るタイヤの交差ベルトとベルト補強層の部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の一好適実施の形態に係る空気入りタイヤのタイヤ幅方向断面図である。図示するタイヤ１０は、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プライからなるカーカス４により補強されている。

本発明のタイヤ１０においては、カーカス４のクラウン領域のタイヤ径方向外側に、少なくとも２層（図示例では２層）、好ましくは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５が配設されておいる。この第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂは、撚り合わされることなくタイヤ幅方向に並列に引き揃えられた複数本のスチールモノフィラメントがゴム中に埋設されてなり、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂは、層間で互いに交差するように配置されて、交差ベルトを形成している。

図示する本発明のタイヤ１０においては、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂのスチールモノフィラメントの打込み本数は、２６〜１００本／５０ｍｍである。スチールモノフィラメントの打込み本数を２６本／５０ｍｍ以上とすることで、十分な面内曲げ剛性を確保することができる。また、スチールモノフィラメントの打込み本数を１００本／５０ｍｍ以下とすることで、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接コード間に伝播するベルトエッジセパレーション（ＢＥＳ）を抑制する耐ＢＥＳ効果を発揮することができる。これらのバランスを良好に保つことができる好適な範囲は、４０〜５５本／５０ｍｍである。

また、図示する本発明のタイヤ１０においては、ベルト層（第１ベルト層５ａ、第２ベルト層５ｂ）のスチールモノフィラメントの角度は、タイヤ周方向に対して３５°以上である。タイヤ周方向に対してスチールモノフィラメントを高角度で配置することで、交差ベルト５に面内曲げ剛性を付与しており、タイヤ１０の耐久性、耐摩耗性を確保している。好ましくは、スチールモノフィラメントのタイヤ周方向に対する角度は、４５°以上である。

さらに、本発明のタイヤ１０は、交差ベルト５のタイヤ半径方向内側または外側（図示例では外側）に、タイヤ周方向に対し０〜１０°の角度で補強素子が埋設された少なくとも１層のベルト補強層６が埋設されている。本発明のタイヤのベルト層（図示例では第１ベルト層５ａ、第２ベルト層５ｂ）は、タイヤ周方向に対して３５°以上の角度を有しているため、タイヤ周方向の引張剛性が十分ではない。そこで、ベルト補強層６にて、不足するタイヤ周方向の引張剛性を補っている。

さらにまた、本発明のタイヤは、ベルト補強層６の補強素子は有機繊維コードからなる。補強素子として有機繊維からなるコードを用いることで、スチールを用いた場合を比較してタイヤの軽量化を図ることができる。本発明のタイヤ１０においては、ベルト補強層６を構成する補強素子は、タイヤ周方向における引張剛性の確保が目的であるので、高弾性の有機繊維からなるコードを用いることが好ましい。有機繊維コードとしては、芳香族ポリアミド（アラミド）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、レーヨン、ザイロン（登録商標）（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維）、脂肪族ポリアミド（ナイロン）等の有機繊維コード等を用いることができる。

図２は、本発明の一好適実施の形態に係るタイヤの交差ベルトとベルト補強層の部分断面図である。本発明のタイヤ１０においては、少なくとも２層のベルト層の層間ゴムゲージ（図示例では第１ベルト層５ａ、第２ベルト層５ｂのゴムゲージ）をｈ１、ベルト層とベルト補強層との層間ゴムゲージ（図示例では第２ベルト層５ｂとベルト補強層６とのゴムゲージ）をｈ２としたとき、下記式（１）、
ｈ１＞ｈ２（１）
で表される関係を満足することが好ましい。

本発明のタイヤ１０は、高角度の交差ベルト５を有しているため面内曲げ剛性が高い。そのため、コーナリング時等には高い接地性を確保できる。しかし、コーナリング限界時にはタイヤ横力に耐えられず、ベルトバックリングを起こす。その際、ｈ１のゲージがｈ２より薄くなると、ベルト面外曲げ剛性が低下し、ベルトバックリング曲率が大きくなる。その結果、交差ベルト５の耐久性が低下してしまう可能性がある。そこで、交差する第１ベルト層５ａ、第２ベルト層５ｂ間のゴムゲージをベルト補強層６と第２ベルト層間のゴムゲージよりも大きくすることで、耐疲労性を向上させることができる。また、交差ベルト５は面内曲げ剛性が高いため、コーナリング中に発生するせん断歪みは交差ベルト層間に集中し、ベルト層とベルト補強層間のせん断歪みは小さい。そこでｈ２をｈ１より薄くすることができ、タイヤ軽量化が可能になる。

また、本発明のタイヤ１０においては、ベルト層（図示例では第１ベルト層５ａ、第２ベルト層５ｂ）の厚さをＳ（ｍｍ）、スチールモノフィラメント７の径をｓ（ｍｍ）、ベルト補強層６の厚さをＴ（ｍｍ）、有機繊維コード８の径をｔ（ｍｍ）としたとき（図２参照）、下記式（２）、
１．２４＜（Ｔ＋Ｓ）／（ｔ＋ｓ）＜３．６３（２）
で表される関係を満足することが好ましい。ここで、Ｔ＝０．５〜２．０、ｔ＝０．２ｍ〜１．８、Ｓ＝０．６６〜１．２、ｓ＝０．１２〜０．４５である。（Ｔ＋Ｓ）／（ｔ＋ｓ）を１．２５以上とすることで、層間ゲージを保ち、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接コード間に伝播するベルトエッジセパレーション（ＢＥＳ）を良好に防止することができる。一方、３．６３以下とすることでゴムの使用量を低減し、耐ベルトエッジセパレーション性（以下、「耐ＢＥＳ性」と称する）と軽量性を両立させることができる。

さらに、本発明のタイヤ１０においては、ベルト補強層６の幅は、トレッド幅の６０％以上であることが好ましい。ベルト補強層６の幅をトレッド幅の６０％以上とすることで、タイヤ周方向の引張剛性を効果的に向上させることができる。好ましくは、ベルト補強層６をトレッド幅の全幅に配置する。なお、トレッド幅とは、タイヤを正規リムに装着し、正規内圧を充填し、静止した状態で平板に対し垂直に置き、正規荷重を加えたときのタイヤ接地面のタイヤ軸方向の最大幅をいう。

さらにまた、本発明のタイヤ１０においては、ベルト補強層６中の有機繊維コード８の打込み本数は２０〜８０本／５０ｍｍであることが好ましい。打込み本数を２０本以上とすることで、タイヤ周方向の引張剛性を十分に確保することができる。一方、打込み本数を８０本／５０ｍｍ以下とすることで、タイヤ周方向の引張剛性と耐ＢＥＳ性を両立させることができる。

また、本発明のタイヤ１０においては、ベルト補強層６中の有機繊維コード８の総繊度は、５００〜８０００ｄｔｅｘとするのが好ましい。有機繊維コードの総繊度を５００ｄｔｅｘ以上とすることで、ベルト補強層６の周方向引張剛性を十分に確保することができる。一方、有機繊維コード８の総繊度は８０００ｄｔｅｘ以下が好ましく、総繊度を８０００ｄｔｅｘ以下とすることでベルト補強層６の薄肉化を図り、周方向引張剛性と軽量化とを両立させることができる。

さらに、本発明のタイヤ１０においては、交差ベルト５を構成するスチールモノフィラメント７の線径は０．１２〜０．４５ｍｍであることが好ましい。スチールモノフィラメント７の線径を０．１２ｍｍ以上とすることで、交差ベルト５の面内曲げ剛性を十分に確保することがでる。一方、スチールモノフィラメント７の線径を０．４５ｍｍ以下とすることで、ベルト層の厚みの増加を防止することができ、ベルト層の面内曲げ剛性と軽量化とを両立させることができる。より好ましくは、０．２５〜０．３５ｍｍである。

さらに、交差ベルト５を構成するスチールモノフィラメント７、およびベルト補強層６を構成する有機繊維コード８は、型付けをされていない真直性を有するものが好ましい。真直性のコードは初期伸びがないため、外部からの入力直後から十分な剛性を得ることができるためである。

さらにまた、本発明のタイヤ１０においては、スチールモノフィラメント７同士の間隔は均等であることが好ましい。スチールフィラメント７同士の間隔を均等とすることで、ベルトトリートの製造が容易になり生産性が向上する。また、スチールフィラメント７同士の間隔に極端に狭い箇所が存在しないため、耐ＢＥＳに優れている。

また、図示する本発明のタイヤ１０においては、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂを構成するスチールモノフィラメントは、タイヤ周方向に対して対称の角度であることが好ましい。かかる構成とすることで、タイヤの生産性が向上し、また、応力を均等に分担することができるため、タイヤの耐久性の観点からも好ましい。

本発明のタイヤ１０は、カーカス４のタイヤ径方向外側に、撚り合わされることなくタイヤ幅方向に並列に引き揃えられた複数本のスチールモノフィラメントがゴム中に埋設されてなるベルト層が、層間で互いに交差するように少なくとも２層配置されてなる交差ベルト５と、交差ベルト５のタイヤ半径方向内側または外側に、タイヤ周方向に対し０〜１０°の角度で補強素子が埋設されてなる少なくとも１層のベルト補強層６と、を備え、交差ベルト５を構成するベルト層（図示例では、第１ベルト層５ａ、および第２ベルト層５ｂ）のスチールモノフィラメントの打ち込み本数が２６〜１００本／５０ｍｍであって、スチールモノフィラメントのタイヤ周方向に対して角度が３５°以上であり、かつ、ベルト補強層６の補強素子が、有機繊維コードからなることのみが重要であり、その他の構造については、既知の構造を採用することができる。

例えば、図示するように、本発明のタイヤの一対のビード部３にはそれぞれビードコア９が埋設され、カーカス４はこのビードコア９の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されている。また、トレッド部１の表面には適宜トレッドパターンが形成されており、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。さらに、本発明のタイヤ１０において、タイヤ内に充填する気体としては、通常のまたは酸素分圧を変えた空気、もしくは窒素等の不活性ガスを用いることができる。本発明の空気入りタイヤは、乗用車用空気入りタイヤに好適である。

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、比較例１〜４＞
図１に示すタイプのタイヤをタイヤサイズ：１４５／６５Ｒ１５にて作製した。交差ベルト５は２層のベルト層５ａ，５ｂからなり、ベルト層を構成するスチールフィラメントの線径、打込み本数、タイヤ周方向に対する角度は表１に示すとおりである。また、実施例１〜８、比較例１〜３はベルト補強層６を１層とし、総繊度５０１０ｄｔｅｘのアラミドコード（１６７０ｄｔｅｘ／３）を用い、トレッド幅方向の全幅にわたってタイヤ周方向に対して略平行となるように配置した。比較例４はベルト補強層を無とした。第１ベルト層５ａ、第２ベルト層５ｂのゴムゲージｈ１、第２ベルト層５ｂとベルト補強層６とのゴムゲージｈ２、（Ｔ＋Ｓ）／（ｔ＋ｓ）は表１〜３に示すとおりである。

＜従来例＞
タイヤサイズ：１４５／６５Ｒ１５にて、２層のベルト層からなる交差ベルトと、交差ベルトのタイヤ半径方向外側に１層のベルト補強層とを有する空気入りタイヤを作製した。交差ベルトは線径０．３０ｍｍのスチールフィラメントからなる１×３構造のスチールコードであり、打込み本数、タイヤ周方向に対する角度は表１に示すとおりである。また、従来例１はベルト補強層無し、従来例２はベルト補強層を１層とし、総繊度２８８０ｄｔｅｘ（１４４０ｄｔｅｘ／２）の脂肪族ポリアミド（ナイロン）コードを用い、トレッド幅全幅にわたって、略平行となるように配置した。第１ベルト層、第２ベルト層のゴムゲージｈ１、第２ベルト層とベルト補強層とのゴムゲージｈ２、（Ｔ＋Ｓ）／（ｔ＋ｓ）は表３に示すとおりである。

得られた各タイヤにつき、タイヤ重量、耐ベルト疲労性、耐ＢＥＳ性、耐摩耗性の評価を、下記の手順に従って行った。

＜タイヤ重量＞
タイヤ１本当たりの重量を測定し、従来例１のタイヤより軽量となった場合をマイナスとし、増量となった場合をプラスとした。結果を表１〜３に併記する。

＜耐ベルト疲労性＞
各タイヤをＪＡＴＭＡで規定する正規リムに組みつけ、正規荷重の１．０５倍の荷重を負荷し、１００ｋＰａの内圧を充填して、８の字走行が可能な自動操縦装置を備えた車両にて、８の字旋回テストコースを旋回加速度０．７Ｇ、時速２５ｋｍ／ｈ、３００ラップで走行後、タイヤを解剖して、ベルト折れの有無を評価した。各タイヤのコード折れ発生率を、従来例１のタイヤを１００とした指数にて示した。この値が小さいほど耐ベルト折れ性が良好である。結果を表１〜３に併記する。

＜耐ＢＥＳ性＞
各タイヤをＪＡＴＭＡで規定する正規リムに組みつけ、正規荷重の２倍の荷重を負荷し、２１０ｋＰａの内圧を充填して、２万ｋｍ走行させた後、タイヤを解剖して、ベルト層端部に発生している亀裂の長さ（セパレーション長さ）を測定した。各タイヤの亀裂長さを、従来例１のタイヤの亀裂長さを１００とした指数にて示した。この値が小さいほど耐ＢＥＳ性が良好である。結果を表１〜３に併記する。

＜耐摩耗性＞
各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１のタイヤを１００として指数評価した。この値が小さいほど耐摩耗性性が良好である。結果を表１〜３に併記する。

表１〜３より、本発明の空気入りタイヤは、耐久性、耐摩耗性、および軽量性に優れていることがわかる。

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
５ベルト（交差ベルト）
６ベルト補強層
７スチールモノフィラメント
８有機繊維コード
９ビードコア
１０空気入りタイヤ

Claims

撚り合わされることなくタイヤ幅方向に並列に引き揃えられた複数本のスチールモノフィラメントがゴム中に埋設されてなるベルト層が、層間で互いに交差するように少なくとも２層配置されてなる交差ベルトと、該交差ベルトのタイヤ半径方向内側または外側に、タイヤ周方向に対し０〜１０°の角度で補強素子が埋設されてなる少なくとも１層のベルト補強層と、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト層の前記スチールモノフィラメントの打ち込み本数が２６〜１００本／５０ｍｍであって、前記スチールモノフィラメントのタイヤ周方向に対する角度が３５°以上であり、かつ、前記ベルト補強層の前記補強素子が、有機繊維コードからなることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記少なくとも２層のベルト層の層間ゴムゲージをｈ１、前記ベルト層と前記ベルト補強層との層間ゴムゲージをｈ２としたとき、下記式（１）、
ｈ１＞ｈ２（１）
で表される関係を満足する請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記ベルト補強層の厚さをＴ（ｍｍ）、前記有機繊維コードの径をｔ（ｍｍ）、としたとき、下記式（２）、
１．２４＜（Ｔ＋Ｓ）／（ｔ＋ｓ）＜３．６３（２）
で表される関係を満足する請求項１または２記載の空気入りタイヤ。