JP3777210B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト層にスチールコードを使用した空気入りラジアルタイヤに関し、特に軽トラック（ＬＴ）用やレクレーショナル車両（ＲＶ）用に適した空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軽トラック（ＬＴ）用やレクレーショナル車両（ＲＶ）用の空気入りラジアルタイヤのベルト材には、２＋７、２＋６、３＋６等の撚り構造のスチールコードが広く使用されている。しかし、これら撚り構造のスチールコードは、撚り加工に２回の撚り工程を必要とするためコスト高になると共に、スチールコード内へのゴム浸透性も不十分であるため耐蝕性が低く、タイヤの耐久性も低くなるという問題があった。
【０００３】
このように２回の撚り工程が必要なスチールコードの欠点を解消するものとして、扁平オープン構造の１×４や１×５撚り構造のものが開発されている。しかし、本発明者の検討結果によれば、軽トラック用やレクレーショナル車両用空気入りラジアルタイヤのベルト材として、上記扁平オープン構造の１×４や１×５撚り構造では強度が不足し、そのため１×６撚り構造にする必要があること、さらに本数の多い１×７撚り構造にすることも考えられるが、１×７構造にするとコード形状が安定しなくなる欠点があることを知見した。
【０００４】
しかし、扁平オープン構造の１×６撚り構造を採用する場合であっても、従来構造のままでは、ゴムをスチールコードに充分に浸透させるために扁平比（短径Ｄ_S ／長径Ｄ_L ）を小さくする必要があり、そのために長径Ｄ_L が必然的に大きくなってしまう。その結果として、コードの長径方向をベルト層の面方向に沿わせて配置した場合、スチールコード打ち込み本数を従来から適用されているベルト層と同等の本数にした場合には、コード間隔が小さくなるため、ベルトエッジの耐久性が低下するという問題が発生する。
また、１×６撚り構造の場合は、１×４や１×５撚り構造に比べて撚り構造が不安定になって撚り不良を起こし易いという問題も発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ベルト層のスチールコードとしてコスト的に有利な１×６撚り構造を採用するに当たり、ゴムの安定的なコード内への浸透を可能にする範囲でコード長径を最小にすることにより撚り構造を安定化すると共に操縦安定性およびベルトエッジ部の耐久性を向上可能にした軽トラック用又はレクレーショナル車両用に適した空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、カーカス層のトレッド部外周に横断面扁平なスチールコードからなるベルト層を、そのスチールコードの長径方向を該ベルト層の面方向に沿わせるように配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記空気入りラジアルタイヤが軽トラック用又はレクレーショナル車両用のタイヤであって、かつ前記スチールコードを０．２０〜０．４０ｍｍの素線径ｄのフィラメントからなる扁平オープンの１×６撚り構造にすると共に、タイヤから取り出した該スチールコードの長径Ｄ_Ｌと撚りピッチＰとを、素線径ｄに対して、
３．６７ｄ−０．０４ ≦ Ｄ_Ｌ ≦ ３．６７ｄ＋０．１６
３０ｄ ≦ Ｐ ≦ ４５ｄ
になし、かつ前記長径Ｄ_Ｌに対する短径Ｄ_Ｓの比で表される扁平比（Ｄ_Ｓ／Ｄ_Ｌ）を０．５５〜０．８０とし、さらに、荷重を０．２５ｋｇから５．０ｋｇに増加したときに生ずる前記スチールコードの伸びを０．２５％以下にすると共に、前記ベルト層の外周に、タイヤ周方向に対するコード角度がほぼ０°となるように、弾性率が８００ｋｇｆ/ｍｍ^２以上の有機繊維コードからなる少なくとも１層のベルト補強層を該ベルト層の全幅を覆うように配置したことを特徴とするものである。
【０００７】
このようにベルト層を構成するスチールコード材としてコスト的に有利な１×６撚り構造にするに際し、コード長径Ｄ_L と撚りピッチＰとを上記式で特定される範囲にしたことにより、安定的なゴムのコード内への浸透を確保しながら撚り構造を安定化し、かつコード長径を必要最小限に小さくするためコード打ち込み本数を従来のベルト層と同等にしても、必要なコード間隔を保つことができる。その結果、ベルトエッジセパレーションによる耐久性の低下を抑制することができる。また、スチールコードの低荷重域での伸びが小さいので、操縦安定性をも向上させることができる。
【０００８】
本発明において、上記撚り構造においてスチールコードの長径Ｄ_L に対する短径Ｄ_S の比で表される扁平比（Ｄ_S ／Ｄ_L ）を、０．５５〜０．８０の範囲とする。このような扁平比とすることによって、上述した作用効果のさらなる向上が可能となる。
ここで、“扁平オープン”とは、スチールコード横断面が扁平であって、スチールコードを構成するフィラメント相互間において少なくとも１箇所が接触せずに隙間を形成していることをいう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の実施例からなる空気入りラジアルタイヤの子午線断面図である。
図２において、１はトレッド部、２はサイド部、３はビード部、４はカーカス層である。カーカス層４はタイヤ周方向に対して略９０°に配列した繊維コードで補強され、トレッド部１から左右のサイド部２，２へ延長すると共に、両端部を左右のビードコア５，５の回りにタイヤ内側から外側へ折り返されるように構成されている。カーカス層４を構成する繊維コードとしては、ポリエステル繊維コード、ナイロン繊維コード、芳香族ポリアミド繊維コード、ポリビニルアルコール繊維コードなどの有機繊維コードを使用することができる。
【００１０】
カーカス層４のトレッド部１外周面には、以下に説明するような構成からなるスチールコードから構成された２枚のベルト層６，６がタイヤ１周にわたり配置されている。このスチールコードは、タイヤ周方向に対し１５°〜６０°の角度で配置されると共に、２枚のベルト層６，６間において互いに交差する関係になっている。さらに、最外層のベルト層６の外周に、タイヤ周方向に対するコード角がほぼ０°の有機繊維コードからなる少なくとも１層のベルト補強層７がベルト層６の全幅を覆うように設けられている。
【００１１】
なお、図示の例では、ベルト層の枚数を２枚にしたが、この枚数は２枚に限定されることなく、要求性能に応じて３枚や４枚であっても差し支えない。
図１（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ上記スチールコード１０を長手方向の任意の箇所で切断した横断面を示す。スチールコードは、６本のフィラメント１１がＳ又はＺの方向に一体に撚り合わされた１×６構造になっており、かつ横断面扁平に押し潰された形状になっている。互いに隣接するフィラメント１１，１１同士の間は少なくとも１箇所（図では５箇所）が接触せずに隙間を形成し、これによりゴムをコード内へ浸透しやすくしていて、スチールコード１０が所謂オープン構造になっている。
【００１２】
また、図１（Ａ），（Ｂ）の二つの断面を比較すれば明らかなように、スチールコード１０の横断面におけるフィラメント１１の配列および相互間の隙間は、、両断面で同じにはなっていない。すなわち、スチールコード１０の長手方向に沿ってフィラメント１１の配列が不規則に変化している。また、個々のフィラメント１１はストレートではなく、不規則な波形を有している。
【００１３】
本発明の空気入りラジアルタイヤのベルト層に使用されるスチールコードは上記のような扁平オープンの１×６撚り構造を有していて、このスチールコードを構成するフィラメントの素線径ｄは０．２０〜０．４０mmの範囲になっている。素線径ｄを０．２０mmよりも細くすると、コード強度が不足するようになり、また素線径ｄは細くなるほど製作コストも高くなる。一方、０．４０mmよりも太くすると、スチールコードの耐屈曲疲労性が低下する。
【００１４】
また、本発明において、上記スチールコードは、タイヤから取り出した状態において、その長径Ｄ_L の大きさがフィラメントの素線径ｄに対して、
３．６７ｄ−０．０４ ≦ Ｄ_L ≦ ３．６７ｄ＋０．１６
の範囲になるようにしてある。
すなわち、図３に示すグラフにおいて、ハッチングで示す領域になるようにしてある。さらに好ましくは、
３．６７ｄ−０．０２ ≦ Ｄ_L ≦ ３．６７ｄ＋０．１６
の範囲になるようにする。ここで、“タイヤから取り出した状態”としたのは、コードはタイヤ製造の種々の工程で力を受けて変形し、かつ製造条件、タイヤサイズ、タイヤ仕様で変形量も異なる。したがって、確実にコード内にゴムを入れるためにはタイヤになった状態でのコード径を特定する必要があるからである。
【００１５】
タイヤから取り出した状態のコード径は、次のようにして特定することができる。すなわち、タイヤから取り出したコードをゴムの付いたまま樹脂に埋め込み硬化した後に断面を研磨し、０．００１ｍｍまで測定可能な投影機器等の光学的マイクロメーター（例えば、日本光学製Ｖ−１２投影器）を用いて測定したコードの最大差し渡し長さをＤ _Ｌ 、最小差し渡し長さをＤ _Ｓ として定義する。
【００１６】
スチールコードの長径Ｄ_L の大きさが（３．６７ｄ−０．０４）よりも小さくなると、スチールコード内へのゴムの浸透率を８０％以上の充分量にすることが難しくなる。さらに長径Ｄ_L の下限を（３．６７ｄ−０．０２）よりも大きくすれば、ゴム浸透率を９０％以上に高めることができる。
しかし、長径Ｄ_L の大きさを、（３．６７ｄ＋０．１６）よりも大きくすると、長径が過大になりすぎることによって、従来のラジアルタイヤのベルト層に適用されていたコード打ち込み本数と同じにした場合にはコード間隔が狭くなりすぎ、ベルトエッジの耐久性を低下させるようになる。
【００１７】
また、長径Ｄ_L に対する短径Ｄ_S の比で表される扁平比（Ｄ_Ｓ／Ｄ_Ｌ）は、０．５５〜０．８０の範囲である。
また、上記スチールコードは、タイヤから取り出した状態において、撚りピッチＰが素線径ｄに対して、
３０ｄ ≦ Ｐ ≦ ４５ｄ
になるようにする。撚りピッチＰが、４５ｄよりも大きいと、１×６構造において１本のフィラメントがコード中心に落ち込み易くなり、その結果として撚り不良による形態不良を発生し、ゴムの浸透性が低下するようになる。また、撚りピッチＰが３０ｄよりも小さいと、フィラメントの強力利用率が低下するため、経済的にも不利になる。
【００１８】
本発明において、上記のようにスチールコードのコード径をなるべく小さく抑え、かつそれによって長径Ｄ_L も小さく抑えるようにするには、フィラメントとして、炭素含有量が０．８２〜０．９２％で、引張り強さが３２０〜３８０ kgf／mm² の高強力材料を使用するようにするとよい。
さらに、タイヤから取り出したスチールコードは、荷重を０．２５ｋｇの状態から、５．０ｋｇに増加したときに生ずる伸びが０．２５％以下であるようにし、さらに好ましくは０．２％以下であるようにするとよい。この荷重５．０ｋｇ負荷時の伸びが０．２５％よりも大きいコードであると、初期の伸びが大きいためにハンドル応答特性が低下し、操縦安定性を低下するようになる。
【００１９】
上述した構造からなるスチールコードは、６本のフィラメントを予め波形に癖つけ加工したのち、これらを通常の撚り線機により撚り加工し、さらにピンチローラに通して扁平に押しつぶすようにすることにより製作することができる。
また、本発明においては、図２に示されるように、最外側のベルト層６の外周に、タイヤ周方向に対するコード角度がほぼ０°の有機繊維コードからなる少なくとも１層のベルト補強層７を該ベルト層の全幅を覆うように配置する。このような構成にすることにより、例えばライトトラック等の比較的高い空気圧で使用されるような条件下において、本発明のスチールコードの有する低荷重時の伸びが小さいという効果と相まって、有効に、高空気圧によるタイヤ外周成長を抑制することができる。
【００２０】
ベルト補強層７を構成する有機繊維コードとしては、弾性率が大きいコード、すなわち弾性率が８００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上、更に８００ｋｇｆ／ｍｍ^２〜５０００ｋｇｆ／ｍｍ^２の有機繊維コードを用いる。弾性率８００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の有機繊維コードとしては、例えば、ポリエステル繊維コード、芳香族ポリアミド繊維コード（アラミド繊維コード）、レーヨン繊維コード、ポリベンゾビスオキサゾール繊維コード（ＰＢＯ）、ポリエチレンナフタレート繊維コード（ＰＥＮ）を挙げることができる。
【００２１】
【実施例】
（１）素線径ｄがそれぞれ０．２５ｍｍ、０．３２ｍｍ、０．３７ｍｍの３種類のスチールフィラメントを使用し、表１に示すように、扁平比、コード長径Ｄ_L 、撚りピッチＰ、０．２５〜５．０ｋｇ荷重時の伸びを相互に異ならせた扁平オープン構造で、１×６構造の８種類のスチールコードを製作した（参考例１〜８）。また、これら８種類のスチールコードの素線径ｄとコード長径Ｄ_Ｌとの関係について、図３にプロットした。図３中、「●」は本発明のスチールコードに係る要件を満たす場合を、「▲」は本発明のスチールコードに係る要件から外れる場合をそれぞれ示す。
【００２２】
これら８種類のスチールコードについて、その撚り状況を観察したところ、参考例６のコードは撚りピッチが大きすぎて撚り不良が発生していた。
上記から参考例６のコードを除く７種類のスチールコードを、それぞれ表１に示すような打ち込み本数にしたベルト層に加工して７種類の空気入りラジアルタイヤを製作し、これらタイヤについて、それぞれ操縦安定性、走行後にベルト端部での亀裂発生の有無、スチールコード内のゴム浸透性を測定したところ、表１に示すような結果が得られた。
【００２３】
表１から、参考例４では、コードの長径が大きすぎて、表記の打ち込み数ではエッジセパレーションが発生（亀裂発生）しやすくなることがわかる。反対に、参考例５および参考例８では、コードの長径が小さすぎるため、ゴム浸透性が悪いことがわかる。また、参考例７では、０．２５〜５．０ｋｇ荷重時の伸びが大きすぎて、操縦安定性が悪化していることがわかる。
【００２４】
なお、これら測定値は、次のような方法により得た値である。
▲１▼ 操縦安定性
実車に装着し、５人のテストドライバーによるフィーリングテストの平均
値によって優劣を評価した。
▲２▼ ベルト端部の亀裂発生の有無
６万ｋｍを実地走行後にタイヤを解剖し、ベルト端部の亀裂発生の有無を目視により調べた。
【００２５】
▲３▼ ゴム浸透性
新品タイヤからスチールコードを取り出し、そのコードの素線を３本ずつ引き裂き、コード内部へのゴム浸透度を目視観察し、観察した長さに対して素線間に完全にゴムが浸透している部分の長さの比率で示した。
【００２６】
【表１】

【００２７】
（２）素線径ｄが０．３２ｍｍのスチールフィラメントを使用し、表２に示すように、扁平比、コード長径Ｄ_Ｌ、撚りピッチＰで扁平オープンの１×６構造のスチールコードを作製した。これらのスチールコードを用いて、図２に示すベルト構造の４種類の空気入りラジアルタイヤを作製した（実施例１及び２、比較例１、参考例２）。参考例２は表１における参考例２と同じである。これらのタイヤのベルト層のコード打ち込み本数、ベルト補強層の有無、ベルト補強層のコード材質、そのコード材質の弾性率を表２に示す。なお、表２中、６６Ｎは６６ナイロンを、ＰＥＴはポリエチレンテレフタレートを、ＡＲＡＭＩＤは芳香族ポリアミドをそれぞれ表わす。
【００２８】
これらのタイヤにつき、下記によりベルト層のスチールコード内のゴム浸透性（％）、ベルト層の耐エッジセパレーション性、および走行に伴うタイヤ外周成長量を評価した。この結果を表２に示す。
ゴム浸透性（％）：
新品タイヤからベルト層のスチールコードを取り出し、そのコードの素線を３本ずつ引き裂き、コード内部へのゴム浸透度を目視観察し、観察した長さに対して素線間に完全にゴムが浸透している部分の長さの比率で示した。
【００２９】
耐エッジセパレーション性：６万Ｋｍを実地走行後にタイヤを解剖した。ベルト層端部に亀裂発生がない場合を「良」、ある場合を「不良」とした。
タイヤ外周成長量：ＪＩＳ Ｄ−４２３０による。室内ドラム上で速度および荷重を変化させた耐久試験前後のタイヤにて、ベルト層の外周寸法を計測し、それを参考例２を１００として指数表示した。数値の小さい方が外周成長量が小さい（優れている）。
【００３０】
【表２】

【００３１】
表２から、ベルト補強層を設けない場合（参考例２）に比して設けた場合（実施例１及び２、比較例１）がタイヤ外周成長量が小さく、この順序はベルト補強層のコード材質として弾性率３３００ｋｇｆ／ｍｍ^２のＡＲＡＭＩＤを用いた場合（実施例２）＜弾性率８００ｋｇｆ／ｍｍ^２のＰＥＴを用いた場合（実施例１）＜弾性率４００ｋｇｆ／ｍｍ^２の６６Ｎを用いた場合（比較例１）となっている。
【００３２】
【発明の効果】
上述したように、本発明の空気入りラジアルタイヤは、軽トラック用又はレクレーショナル車両用のタイヤにおいて、ベルト層を構成するスチールコード材としてコスト的に有利な１×６構造にする際に、コード長径Ｄ_Lと撚りピッチＰとを前述した式で特定される範囲にしたことにより、安定的なゴムの浸透を確保しながら撚り幸三を安定化し、かつコード長径を必要最小限に小さくするため、コード打ち込み本数を従来のベルト層と同等にしても、必要なコード間隔を保つことができるので、ベルトエッジセパレーションの耐久性低下を抑制することができる。また、スチールコードの低荷重域での伸びを小さくしたために、操縦安定性をも向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ），（Ｂ）は、それぞれ本発明の空気入りラジアルタイヤのベルト層に使用するスチールコードの横断面である。
【図２】 本発明の空気入りラジアルタイヤの一例の子午線断面図である。
【図３】 コード長径Ｄ_Ｌと素線径ｄとの関係図である。
【符号の説明】
１ トレッド
４ カーカス層
６ ベルト層
７ ベルト補強層
１０ スチールコード
１１ フィラメント
Ｄ_Ｌ 長径
Ｄ_Ｓ 短径

Claims (3)

1. カーカス層のトレッド部外周に横断面扁平なスチールコードからなるベルト層を、そのスチールコードの長径方向を該ベルト層の面方向に沿わせるように配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記空気入りラジアルタイヤが軽トラック用又はレクレーショナル車両用のタイヤであって、かつ前記スチールコードを０．２０〜０．４０ｍｍの素線径ｄのフィラメントからなる扁平オープンの１×６撚り構造にすると共に、タイヤから取り出した該スチールコードの長径Ｄ_Ｌと撚りピッチＰとを、素線径ｄに対して、
   ３．６７ｄ−０．０４ ≦ Ｄ_Ｌ ≦ ３．６７ｄ＋０．１６
   ３０ｄ ≦ Ｐ ≦ ４５ｄ
   になし、かつ前記長径Ｄ_Ｌに対する短径Ｄ_Ｓの比で表される扁平比（Ｄ_Ｓ／Ｄ_Ｌ）を０．５５〜０．８０とし、さらに、荷重を０．２５ｋｇから５．０ｋｇに増加したときに生ずる前記スチールコードの伸びを０．２５％以下にすると共に、前記ベルト層の外周に、タイヤ周方向に対するコード角度がほぼ０°となるように、弾性率が８００ｋｇｆ/ｍｍ^２以上の有機繊維コードからなる少なくとも１層のベルト補強層を該ベルト層の全幅を覆うように配置した空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記スチールコードを構成するフィラメントの炭素含有量が０．８２〜０．９２％で、引張り強さが３２０〜３８０ｋｇｆ/ｍｍ^２である請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記有機繊維コードが、ポリエステル繊維コード、芳香族ポリアミド繊維コード、レーヨン繊維コード、ポリベンゾビスオキサゾール繊維コード、ポリエチレンナフタレート繊維コードからなる群から選ばれる１種のものである請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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