JP3687937B2

JP3687937B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP3687937B2
Application number: JP33150696A
Authority: JP
Inventors: 知幸瓜生
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2016-11-26
Also published as: JPH10157412A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スチールコードでベルト層が補強された空気入りラジアルタイヤ、特に普通乗用車に好適な空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のタイヤでは、ベルト層を補強するスチールコードの構造として、例えば１×４構造や１×５構造のほか、ルーズオープンタイプの１×４構造や１×５構造、更には２＋２構造、２＋１構造が提供されている（例えば特開平５−２３９７８１号公報及び特開平８−２２６０８５号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし１×４構造や１×５構造のスチールコードは、構造上、コード断面の真ん中に空隙ができるため、外傷やクラックから入る水分がこのスチールコード内の空隙を伝播して腐食し錆を発生させる。従って、ゴムとコード間の接着が低下し、セパレーションを起こしたり、コードが錆により消失しタイヤが変形する等の故障原因となり、耐久性が悪化する。
【０００４】
ルーズオープンタイプの１×４構造や１×５構造のコードは、ゴム侵入を良好にし錆によるセパレーションを防止するため、素線の型付け率を大きくし、素線間に隙間を持たせて作られている。従って、当該コードは低荷重で伸びやすく、コードのゴム引き圧延加工時にコードにかかる張力を低くして素線間の隙間を維持してゴム引きすることが必要となり、コード張力管理が難しく加工性に問題がある。
【０００５】
この点、２＋１構造のスチールコードは、コード断面の真ん中に空隙ができ難いため１×４構造等に比してゴム侵入が良好であるので、製造時、素線をルーズオープンさせる必要もなく、タイヤ製造時の工程管理上好ましい。しかし、２＋１構造のスチールコードは、曲げ剛性、特にベルト層の縦方向の曲げ剛性が大きく、またその中でも、芯素線に撚りのない２＋１構造のスチールコードは、断面形状をランダムな配置でベルト層に使用すると、ゴムシートの剛性が高くなることから、走行中、ベルト層内のコード折れやベルト端部のエッジセパレーションが生じ易く、また柔軟性に欠けることから衝撃吸収不良による乗り心地の悪さにつながる。２＋２構造のスチールコードも曲げ剛性、特にベルト層の縦方向の曲げ剛性が大きく、コード折れやエッジセパレーション、乗り心地の点で好ましくない。またゴム侵入性も、構造上、良好であるとは言い難く、錆発生によるセパレーションも生起し易い。
【０００６】
本発明の課題は、ゴム侵入性を確保して錆によるセパレーションを防止すると共に、乗り心地が向上し、しかもベルト層内のコード折れやベルト端部のエッジセパレーションに対する耐久性の優れた空気入りラジアルタイヤを提供するところにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明者は鋭意検討した結果、請求項１記載の発明は、ベルト部がスチールコードで補強された空気入りラジアルタイヤにおいて、上記スチールコードが２本の芯素線と１本の側素線とからなり、該コードの上記芯素線が実質的に無撚りで、上記側素線が上記芯素線の回りに所定の撚りピッチで螺旋状に巻き付けられ、上記芯素線が上記側素線の撚りピッチに等しいうねりを持ち、且つ上記芯素線断面の中心点を結ぶ直線の７０％〜８０％がベルト幅方向に略平行に配置したことを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。
【０００８】
従って、実質的に無撚りの２本の芯素線の回りに１本の側素線が所定の撚りピッチで螺旋状に巻き付けられ、かつ当該芯素線が上記１本の側素線の撚りピッチに等しいうねりを持つ２＋１構造のスチールコードでベルト層が補強されているので、ゴム侵入性を良好に保つことができる。因って、既述の様な水分による錆の発生を防止することができ、腐食の伝播や、ゴムとコード間の接着性低下によるセパレーションやコードの消失等の故障を防ぐことができる。しかも、上記ゴムシートに埋設されたスチールコードは、前記２本の芯素線のコード断面の中心点を結ぶ直線の７０％〜８０％がベルト幅方向に略平行に配置されているので、タイヤ径方向、すなわちベルトの縦方向の曲げ剛性は従来タイヤに比して緩和される。因って、操縦安定性が良く、同時に走行時の上下加速度を吸収し、高速での路面の継ぎ目等を拾わずに乗り心地がソフトである。また、ベルト層の幅方向の剛性は高く、ベルトの縦方向の曲げ剛性は適度な柔軟性を有しているため、走行時における上下方向の繰り返し曲げ圧縮疲労性に優れており、コード折れを発生し難い。しかも、ベルト端部のベルトモジュラスが抑えられ、いわばゴムに近づくため、タイヤ回転に伴う繰り返しの変形にベルト端部が追従しやすくベルト端部のセパレーションが発生しにくい。
【０００９】
また、本発明は、実質的に無撚りの２本の芯素線の回りに１本の側素線が所定の撚りピッチで螺旋状に巻き付けられ、かつ当該芯素線が上記１本の側素線の撚りピッチに等しいうねりを持つ２＋１構造のスチールコードを用いて上記の割合で略平行となる部分をつくっているので、偏平状態にある２本の芯素線に起因して１本の側素線にかかる張力はそれ程大きくないため、強度低下を起こして、コード折れを促進することはない。また、例えば２＋２構造のスチールコードを同じく略平行にした場合は、２本の側素線が芯素線の偏平状態を不安定にするおそれがある。しかし、本発明では側素線が１本であるのでそのようなおそれがなく有利である。
【００１０】
従って、本発明のタイヤは、ゴム侵入性を確保して錆によるセパレーションを防止すると共に、乗り心地が向上し、しかもベルト層内のコード折れやベルト端部のエッジセパレーションを含め総合的な耐久性の向上を図ることができる。
【００１１】
なお、本発明でいう「芯素線断面の中心点を結ぶ直線の７０％〜８０％がベルト幅方向に略平行に配置した」とは、本発明タイヤのベルト層をベルトコード長さ方向に沿って、タイヤ径方向に数多く裁断して、そのコードを構成する芯素線２本の断面中心同士を結ぶ直線を観察する。例えば後述する図２に示す如く、 (i)の断面、(ii)の断面、 (iii)の断面、(iv)の断面、 (v)の断面、(vi)の断面などの数多くの断面を観察し、そのコードを構成する芯素線１２１、１２２の２本の断面中心同士を結ぶ直線Ｌを観察する。そして、どのコードにおいても、上記直線Ｌの観察数の７０％〜８０％が上記ベルト層を構成するゴムシートの平面に対して略平行に配置していることをいう。ここで、略平行とは、上記ベルト層を構成するゴムシートの平面と上記直線との交差角度が−３０°〜＋３０°の範囲に入るものをいう。
【００１２】
芯素線断面の中心点を結ぶ直線の７０％未満がベルト幅方向に略平行に配置されている場合は、ベルトの縦方向の曲げ剛性が従来タイヤと左程変わらず、操縦安定性及び乗り心地の向上が得られない。また走行時における上下方向の繰り返し曲げ圧縮疲労性の点でも充分でなく、コード折れや、ベルト端部でのセパレーションが発生し易い。一方、芯素線断面の中心点を結ぶ直線の８０％を超えてベルト幅方向に略平行に配置されている場合は、走行時における上下方向の耐繰り返し曲げ圧縮疲労性は充分であるが、ベルトの縦方向の曲げ剛性が低下し過ぎるため、操縦安定性及び乗り心地の向上が得られない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る空気入りラジアルタイヤのベルト層で使用する２＋１構造のスチールコードの概略平面図を示す。また図２は図１におけるＡ方向からみたｉ−ｉ線断面図（ｉ）、ｉｉ−ｉｉ線断面図（ｉｉ）、ｉｉｉ−ｉｉｉ線断面図（ｉｉｉ）、ｉｖ−ｉｖ線断面図（ｉｖ）、ｖ−ｖ線断面図（ｖ）、ｖｉ−ｖｉ線断面図（ｖｉ）である。図３は同スチールコードが埋設されたゴムシートの概略断面図である。
【００１４】
図において、１はスチールコードで、実質的に無撚りの２本の芯素線１２１、１２２の回りに１本の側素線１１が所定の撚りピッチで螺旋状に巻き付けられており、当該２本の芯素線１２１、１２２が上記１本の側素線１１の撚りピッチに等しいうねりを持つ２＋１構造で構成されている。なお図中の２は上記スチールコード１が埋め込まれたゴムシートである。
【００１５】
このスチールコード１は、図示の様に、２本の芯素線１２１、１２２のコード断面の中心点を結ぶ直線Ｌの７０％〜８０％がベルト幅方向に略平行となる様に配置されている。なお、本実施形態において、略平行とは、既述の様に、芯素線１２１、１２２の断面においてその中心点同士を結んだ直線Ｌがゴムシート２の平面２ａと平行であるほか、この中心点同士を結んだ直線Ｌが前記ゴムシート２の平面２ａと交差する角度θが−３０°〜＋３０°の範囲に入る場合も含まれる。
【００１６】
従って、このスチールコードが埋め込まれたゴムシートでベルト層を構成した本実施形態のタイヤは、ゴム侵入性が良好で、錆に起因するゴムとコード間のセパレーションやコードの消失等の故障を防ぐことができる。しかも、ベルトの縦方向の曲げ剛性が従来タイヤに比して低く抑えられているので、操縦安定性が良く、乗り心地がソフトである。また、走行時における上下方向の繰り返し曲げ圧縮疲労性に優れており、コード折れを発生し難い。更に、ベルト端部のベルトモジュラスが抑えられ、タイヤ回転に伴う繰り返しの変形にベルト端部が追従しやすくベルト端部のセパレーションが発生しにくい。
【００１７】
本発明で使用するスチールコードは、実質的に無撚りの２本の芯素線の回りに１本の側素線が所定の撚りピッチで螺旋状に巻き付けられ、かつ当該芯素線が上記１本の側素線の撚りピッチに等しいうねりを持つ２＋１構造のスチールコードであれば格別限定されない。従って、２本の芯素線及び１本の側素線の径も限定されず、また各素線が同径及び異径を問わないが、２本の芯素線の安定した偏平状態を確保するには同径の２本の芯素線及び芯素線と同径以下の１本の側素線が好適であるが、通常は芯素線と側素線は全て同径とする。
【００１８】
また、２本の芯素線の回りに螺旋状に巻き付ける１本の側素線の所定の撚りピッチは、２０ｍｍ以下であることが望ましい。これは、上記の撚りピッチが２０ｍｍを越えると、コード折れが相当数生じるためである。これは、偏平状態にある２本の芯素線に起因して１本の側素線にかかる張力が大きすぎ、金属疲労が起こりやすくしているものと思われる。従って、２本の芯素線の回りに螺旋状に巻き付ける１本の側素線の撚りピッチは２０ｍｍ以下の場合が好ましい。但し、加工技術面、コスト面及びタイヤ軽量化の点で考慮すると、１本の側素線の撚りピッチを１０ｍｍ未満とすることは好ましくない。因って、２本の芯素線の回りに螺旋状に巻き付ける１本の側素線の撚りピッチは、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下が好適範囲である。
【００１９】
本発明の様に、２本の芯素線１２１、１２２のコード断面の中心点を結ぶ直線の７０％〜８０％がベルト幅方向に略平行に配置される様にするには、例えば前記２＋１構造のスチールコードにローラー等で偏平加工を施すことで得られる。
【００２０】
スチールコードを構成する素線材料は、特に限定されないが、炭素含有量が０．７５〜０．９５％の強力線材とすることが好ましい。
【００２１】
【実施例】
以下に、本発明の好ましい実施例を比較例とともに示す。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００２２】
次の表１に示す構成でベルト層を構成し本実施例及び比較例のタイヤを試作した。いずれもタイヤサイズは２３５／８０Ｒ１５であり、スチールコードはＪＩＳＧ３５０２に定めるピアノ線材ＳＷＲＳ８２Ａを用いている。
【００２３】
なお、表１中、ゴム侵入性、タイヤ横剛性及びタイヤ縦剛性は以下の方法で測定した。また表１中、芯素線平行率（％）は、前記２本の芯素線断面の中心点を結ぶ直線がベルト層においてベルト幅方向に略平行に配置されている割合で示される。なお、略平行の範囲には、前記２本の芯素線断面の中心点を結ぶ直線がベルト幅方向に平行である以外にも、この中心点同士を結んだ直線が前記ゴムシート２の平面２ａと交差する角度において−３０°〜＋３０°の範囲に入る場合も含まれる。
【００２４】
タイヤ横（縦）剛性：タイヤに５００ｋｇの荷重を付加し、横および縦方向にたわませた時の単位長さ当たりの力を、比較例５をコントロール１００として換算した値である。値が大きいほど剛性が高いことを示す。
ゴム侵入性：加硫後のコードをフィラメントにほぐして、スチールコード内部のメッキの露出状況を目視で観察する感応評価により１０点満点法で判定した。完全にメッキが見えないときを１０点とする。
【００２５】
次に、これらのタイヤについて、操縦安定性および乗り心地のほか、悪路走行時におけるコード折れ、錆によるゴム・コード間のセパレーション及びベルト端部におけるセパレーションについてそれぞれ評価した。評価方法については以下の通りである。なお悪路走行は、平均３ｃｍ角の砕石を敷設した１周が２ｋｍの周回路コースを、上記タイヤを装着した乗用車で走行したときのものである。
【００２６】
操縦安定性：１０名のパネラーによるアスファルト舗装路面走行時における運転時の操作性を感応評価により１０点満点法でおこなった。１０点を良好とする。
【００２７】
乗り心地：１０名のパネラーによる感応評価を１０点満点でおこない、平均をとったものである。
【００２８】
コード折れ発生本数：各タイヤごとにおいて２５台に装着した乗用車で、上記の悪路面上をタイヤが完全摩耗するまで実走後、乗用車２５台分の合計１００本のタイヤをすべて解体した結果の、スチールコードのコード折れを起こしているタイヤの本数を示す。
【００２９】
錆によるセパレーション発生本数：上記解体作業で、タイヤ１００本中の錆によるセパレーションの発生が認められたタイヤの本数を示す。
【００３０】
エッジセパレーション：上記分解作業でタイヤ１００本中に認められたベルト端部におけるエッジセパレーションの長さの平均量を示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１からもわかるように、比較例５の従来タイヤは、１×４構造のスチールコードを用いているため、錆の発生によるセパレーションやコード折れ及びエッジセパレーションが多数生じていることが認められる。比較例４の従来タイヤは、２＋２構造のスチールコードを用いているため、比較例５のタイヤと比較すると錆の発生によるセパレーションにつき改善されているものの、依然として当該セパレーションは発生しており、またコード折れ及びエッジセパレーションの改善効果は乏しい。
【００３３】
これに対して、実施例は、悪路走行時におけるコード折れ、錆によるセパレーション、エッジセパレーションのいずれについても改善効果が認められている。また実施例は比較例に比べ、操縦安定性や乗り心地が総合的に改善されている。
【００３４】
一方、芯素線平行率（％）が７０％未満の比較例１では、タイヤ縦剛性が未だ大きく、操縦安定性は改善されていない。また乗り心地もゴツゴツ感があり改善効果は乏しい。さらにコード折れの発生を抑止する効果も必ずしも充分ではない。一方、芯素線平行率（％）が８０％を超える比較例２は、タイヤ縦剛性の低下が過剰であるため、かえって操縦安定性は改善されていない。また乗り心地もソフト過ぎる感があった。従って、芯素線平行率（％）、すなわちスチールコードの芯素線断面の中心点を結ぶ直線の７０％〜８０％がベルト幅方向に略平行に配置したベルト層とすることが重要である。
【００３５】
また、２本の芯素線の回りに螺旋状に巻き付ける１本の側素線の撚りピッチが２０ｍｍを越えている比較例３は、コード折れ発生本数にかなりの悪影響があらわれている。これは、偏平状態にある２本の芯素線に起因して１本の側素線にかかる張力が大きすぎ、強度低下を起こしているものと思われる。従って、２本の芯素線の回りに螺旋状に巻き付ける１本の側素線の撚りピッチは２０ｍｍ以下の場合が好ましい。但し、加工技術面、コスト面及びタイヤ軽量化の点で考慮すると、１本の側素線の撚りピッチを１０ｍｍ未満とすることは好ましくない。因って、２本の芯素線の回りに螺旋状に巻き付ける１本の側素線の撚りピッチは、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下が好適範囲である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、ベルト部がスチールコードで補強された空気入りラジアルタイヤにおいて、上記スチールコードが２本の芯素線と１本の側素線とからなり、該コードの上記芯素線が実質的に無撚りで、上記側素線が上記芯素線の回りに所定の撚りピッチで螺旋状に巻き付けられ、上記芯素線が上記側素線の撚りピッチに等しいうねりを持ち、且つ上記芯素線断面の中心点を結ぶ直線の７０％〜８０％がベルト幅方向に略平行に配置した空気入りラジアルタイヤであるので、ゴム侵入性を確保して錆によるゴム・コード間のセパレーションが防止されると共に、操縦安定性及び乗り心地が向上し、しかもコード折れやベルト端部のエッジセパレーションに対する耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気入りラジアルタイヤのベルト層で使用する２＋１構造のスチールコードの概略平面図である。
【図２】図１におけるＡ方向からみたｉ−ｉ線断面図（ｉ）、ｉｉ−ｉｉ線断面図（ｉｉ）、ｉｉｉ−ｉｉｉ線断面図（ｉｉｉ）、ｉｖ−ｉｖ線断面図（ｉｖ）、ｖ−ｖ線断面図（ｖ）、ｖｉ−ｖｉ線断面図（ｖｉ）である。
【図３】同スチールコードが埋設されたゴムシートの概略断面図である。
【符号の説明】
１スチールコード
１１素線
１２１芯素線
１２２芯素線
２ゴムシート
Ｌ直線

Claims

ベルト部がスチールコードで補強された空気入りラジアルタイヤにおいて、上記スチールコードが２本の芯素線と１本の側素線とからなり、該コードの上記芯素線が実質的に無撚りで、上記側素線が上記芯素線の回りに所定の撚りピッチで螺旋状に巻き付けられ、上記芯素線が上記側素線の撚りピッチに等しいうねりを持ち、且つ上記芯素線断面の中心点を結ぶ直線の７０％〜８０％が上記ベルト層を構成するゴムシートの平面との交差角度が−３０°〜＋３０°の範囲にある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。
請求項１の側素線の撚りピッチが１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。