JP3930071B2 - タイヤのベルト部に用いるゴムとスチ−ル補強材の複合体、及びこれを用いた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、乗用車空気入りラジアルタイヤのベルト部交錯層に使用する乗用車空気入りラジアルタイヤ用のゴムとスチール補強材の複合体、及び乗用車空気入りラジアルタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りラジアルタイヤのベルト層は、ラジアルタイヤの形状保持、及び強度メンバ−として機能し、耐久性能、操縦安定性能、転がり抵抗性能、乗り心地等のいろいろなタイヤ性能を左右する重要な部材であり、従来の空気入りラジアルタイヤのベルト層は、スチ−ルコ−ドを平行に配置し、これをコ−テイングゴムで被覆し、タイヤの赤道線に対し、１５度から３０度の交差角度で２層積層されたもの（以下交錯層という）が主要部材として使用されている。
【０００３】
この交錯層のスチ−ルコ−ド間の隙間間隔と、ベルト部交錯層を厚さ方向に透過して観たときの全体の面積に対するスチ−ルコ−ドの占有率とは、従来の空気入りラジアルタイヤにおいてはおおよそ逆比例の関係が成り立ち、隙間間隔が狭いと占有率が高く、隙間間隔が広いと占有率が低いという関係があり、実際の空気入りラジアルタイヤを調査してみると、図３のグラフの△印で示す通りであった。
【０００４】
しかるに、特開平６−１７３８７号公報及び特開平７−８２６７９号公報で開示されているスチ−ルコ−ドフィラメントを平行に並べて、断面が円や偏平のフィラメントでラッピングしたコ−ドを開示している。又、特開平５−５２９０号公報は、スチ−ルフィラメントを引き揃えて１つの単位として、乗用車用ラジアルタイヤのベルトプライに使用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年の乗用車空気入りラジアルタイヤは、自動車の高性能化に伴い、耐久性能、耐摩耗性能、操縦安定性能及び転がり抵抗性能等の性能が優れた高性能タイヤが望まれている。一方、資源の節約及び公害等の問題から、低燃費化及び軽量化が重要になっている。
【０００６】
ここでタイヤの操縦安定性や転がり抵抗性能及び耐摩耗性能は、ベルト部交錯層の引張剛性を大きくし、形状保持機能を向上させることが重要であることが判っている。そこで、本発明者等は鋭意研究した結果、ベルト交錯層の引張剛性を大きくするには、ベルト部交錯層を厚さ方向に透過して観たときの全体の面積に対するスチ−ルコ−ドの占有率を高くすれば良いことを見い出した。しかし、占有率を高くするためにスチ−ルコ−ドの量を増やすと、タイヤ重量が増加し、かえって燃費性が悪化し、また、スチ−ルコ−ド間の隙間と占有率はおおよそ逆比例の関係があるため、この隙間が狭くなって、ベルトエッジでのセパレ−ションの伝播が速くなり、耐久性能も悪化するという問題が生じた。
【０００７】
そこで、スチ−ルコ−ドのヤング率を大きくして、ベルト部交錯層の引張剛性を高めることが考えられるが、近年のスチ−ルコ−ドは生産性向上のため十分長いピッチで撚られているために、タイヤ性能に効果が現れる程ヤング率を大きくすることはできなかった。更にピッチを長くすることによって耐久性能が悪化したり、カレンダ−成形時の作業性に問題をきたすことが知られているし、また、オ−プン撚りコ−ドの場合、ピッチを長くすると、ゴム浸透性が悪化しタイヤの耐久性を損なうことが予想された。
【０００８】
本発明は、タイヤの耐久性能と低燃費性能及び操縦安定性能等をバランス良く両立した乗用車空気入りラジアルタイヤを実現するために好適なゴムとスチール補強材の複合体と、これをベルト部に使用した乗用車空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。
【０００９】
【問題を解決するための手段】
本発明は以上の目的を達成するためになされたものであって、その発明の第１は、スチール補強材でゴムを補強した２枚の一方向強化材を、スチール補強材の長手軸がタイヤ赤道線に対し実質的に左右対称で１５度から３０度の角度で交差積層し、乗用車空気入りラジアルタイヤの箍締めの主要な部材となる乗用車空気入りラジアルタイヤ用のゴムとスチール補強材の複合体であって、前記一方向強化材はスチールフィラメント若しくはこれを撚り合わせたスチールコードの少なくとも２本以上を実質的に同一平面上に密接して配列方向に平行に配置した束を、０．２ｍｍ〜１．２５ｍｍの隙間間隔（ｓ）をもって平行に配置してコーティングゴムで被覆したものであって、当該複合体を厚さ方向に透過するように観たときに、全面積に対するスチール補強材の占有率（Ｗ（％））を、−５０／３・ｓ＋３０５／３≦Ｗ＜１００、の範囲内とした乗用車空気入りラジアルタイヤ用のゴムとスチール補強材の複合体にかかるものである。
【００１０】
そして、発明の第２は、この複合体を用いた空気入りラジアルタイヤであって、一対のビードと、該ビード部間でトロイド状に延びるラジアル配列コードプライからなるカーカスと、該カーカスのクラウン部を箍締めするベルト層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記発明の第１のゴムとスチール補強材の複合体をベルト部の必須層として用いたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の目的は乗用車空気入りラジアルタイヤの耐久性能、耐摩耗性能、操縦安定性能及び転がり抵抗性能等の性能を向上するために発明されたものであって、本発明の第１のゴムとスチール補強材の複合体は、厚さ方向に透過して観たときに、全体の面積に対するスチール補強材の占有率を上記の通り規定したので引張剛性が大きくなり、操縦安定性能や転がり抵抗性能及び耐摩耗性能が向上することになる。
【００１２】
その理由は上記の範囲であると、従来よりもスチ−ル補強材の占有率が高くなり、層間での剪断応力が大きくなり、引張剛性が大きくなるからである。
ここで積層されたスチ−ル補強材の隙間間隔、いわゆる層間ゲ−ジは、従来用いられる範囲であり、０．２〜１．５ｍｍの範囲で、好ましくは０．４〜１．０ｍｍである。
【００１３】
しかし、従来はスチ−ル補強材の量を増やさないと占有率を高くできなかったのでコ−ド間隙が狭くなり、ベルトエッジでのセパレ−ションの伝播が速くなってしまい耐久性が悪化する結果になっていた。又、重量が増加して、燃費性が悪化することが予想される。
そこで、スチ−ルフィラメント若しくはこれを撚り合わせたスチ−ルコ−ドの少なくとも２本以上を実質的に同一平面上に密接して平行に配置した束を、０．２ｍｍ以上の隙間間隔（ｓ）をもって平行に配置することでこの問題を解決したものであり、この隙間間隔（ｓ）を０．５ｍｍ以上とすることにより更に耐久性を良化することができる。即ち、束間の隙間間隔（ｓ）を０．２ｍｍ以上好ましくは０．５ｍｍ以上としてベルトエッジセパレ−ションの問題を解決したが、逆にこの隙間間隔（ｓ）が広くなると、耐貫通性が悪化すると共に、補強材間の剪断応力が小さくなり、かえって引張剛性が大きくならないので、隙間間隔（ｓ）を１．２５ｍｍ、好ましくは１．０ｍｍ以下とすることでこの問題を解決したものである。
【００１４】
上記の点について更に言えば、前記した特開平６−１７３８７号公報及び特開平７−８２６７９号公報で開示されているスチ−ルフィラメントを平行に並べて、断面が円や偏平のフィラメントでラッピングしたコ−ドは、単に補強材の構造を開示しているだけで、ベルトの引張剛性を大きくするような使用方法については開示しておらず、更に、特開平５−５２９０号公報は、スチ−ルフィラメントを引き揃えて１つの単位として、乗用車用ラジアルタイヤのベルトプライに使用しているが、これも１つの単位の構造は開示されているものの、ベルトの引張剛性を大きくするような使用方法については何も開示していない。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を実施例をもって更に詳細に説明する。表１に示すゴムとスチールコード補強材の複合体を、ベルト部交錯層に適用した乗用車空気入りラジアルタイヤを用意し、操縦安定性能、転がり抵抗性能、耐ベルトエッジセパレーション性能及び耐摩耗性能を評価した。更に、表１のタイヤからクラウンセンター部のベルト部交錯層を幅５０ｍｍ、長さ４００ｍｍで切り出し、軟Ｘ線で透過してスチール補強材の占有率を確認した。又、このサンプルの引張剛性を評価した。これらの評価結果を表２に示した。
【００１６】
図１は実施例１の複合体のスチ−ルコ−ド補強材の配置略図であり、図２は比較例１の複合体のスチ−ルコ−ド補強材の配置略図である。図中、１はスチ−ルフィラメント、２はスチ−ルコ−ド、３はゴムであり、ｓはスチ−ルフィラメント（スチ−ルコ−ド）の隙間間隔である。
【００１７】
【表１】

【００１８】
（引張剛性）
引張試験機に、サンプルのタイヤ赤道線方向が引張軸方向にキャッチングし、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り、上下のチャック間の中央の標点間距離５０ｍｍで変位を測定し、引張剛性を求め評価した。
【００１９】
（操縦安定性能）
車両の操縦安定性能を左右するコ−ナリングフォ−スを測定した。コ−ナリングフォ−スの測定は、規定リムに装着後に内圧を充填後に所定の荷重を負荷し、フラットベルト式コ−ナリング特性試験機を用いて、速度５０Ｋｍ／ｈ及びスリップ角±２°におけるコ−ナリングフォ−スを測定し、測定値を平均化して評価した。
【００２０】
（転がり抵抗性能）
外径１７０８ｍｍのドラム上に、所定内圧に調整した試験タイヤを設置し、８０Ｋｍ／ｈで３０分間予備走行させ、内圧を再調整し、２００Ｋｍ／ｈまでドラム回転数を上昇させた後、ドラムを惰行させ、１８５Ｋｍ／ｈから２０Ｋｍ／ｈまでドラム回転数が低下するまでの時間を測定し、これを転がり抵抗のメジャ−とした。
【００２１】
（耐ベルトエッジセパレ−ション）
外径１７０８ｍｍのドラム試験機に、所定の内圧調整した試験タイヤを設置し、スリップ角３．５°を断続的にかけて、１２時間後にタイヤを解剖してベルトエッジに生じた亀裂長さを比較した。
【００２２】
（耐摩耗性能）
タイヤを実車に装着して実地試験を行い、完全摩耗付近間で走行した後に、摩耗量１ｍｍあたりの走行距離を算出した。
【００２３】
【表２】

【００２４】
（実施例１、２・比較例１〜５）
比較例１〜５は実施例１、２と比較するものであり、比較例１の評価結果を１００として指数で表してあり、値が大きいほど性能が優れていることを示す。
（実施例３・比較例６〜１０）
比較例６〜１０は実施例３と比較するものであり、比較例６の評価結果を１００として指数で表してあり、値が大きいほど性能が優れていることを示す。
【００２５】
表２の結果より分かる通り、実施例１〜３は、夫々の比較例に対し、操縦安定性能、転がり抵抗性能、耐ベルトエッジセパレ−ション性能及び耐摩耗性能全てにおいて良好な結果を示している。
【００２６】
図３は実施例１〜３と比較例１〜１０において横軸を交錯層のスチ−ルコ−ド間の隙間間隔（ｓ）、縦軸を全面積に対するスチ−ル補強材の占有率（Ｗ）としてこれをプロットした図である。
上記結果にて示すように実施例１〜３は夫々の比較例よりいずれも結果が優れているものであり、好ましい範囲におけるＷとＳとの関係は斜線ａを示す通り、−５０／３・ｓ＋３０５／３≦Ｗ＜１００、の範囲であり、斜線ｂは特に好ましい範囲を示すものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上の結果より、本発明の乗用車空気入りラジアルタイヤ用のゴムとスチール補強材の複合体を乗用車空気入りラジアルタイヤのベルト部交錯層に使用すれば、タイヤの各性能を高次元に両立することができることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施例１の複合体のスチ−ルコ−ド補強材の配置略図である。
【図２】図２は比較例１の複合体のスチ−ルコ−ド補強材の配置略図である。
【図３】図３は各実施例及び比較例を横軸を交錯層のスチ−ルコ−ド間の隙間間隔（ｓ）、縦軸を全面積に対するスチ−ル補強材の占有率（Ｗ）としてプロットした図である。
【符号の説明】
ｓ‥‥スチ−ルコ−ド（スチ−ルフィラメント）の隙間間隔、
１‥‥スチ−ルフィラメント、
２‥‥スチ−ルコ−ド、
３‥‥ゴム。

Claims (3)

1. スチール補強材でゴムを補強した２枚の一方向強化材を、スチール補強材の長手軸がタイヤ赤道線に対し実質的に左右対称で１５度から３０度の角度で交差積層し、乗用車空気入りラジアルタイヤの箍締めの主要な部材となる乗用車空気入りラジアルタイヤ用のゴムとスチール補強材の複合体であって、前記一方向強化材はスチールフィラメント若しくはこれを撚り合わせたスチールコードの少なくとも２本以上を実質的に同一平面上に密接して配列方向に平行に配置した束を、０．２ｍｍ〜１．２５ｍｍの隙間間隔（ｓ）をもって平行に配置してコーティングゴムで被覆したものであって、当該複合体を厚さ方向に透過するように観たときに、全面積に対するスチール補強材の占有率（Ｗ（％））を、−５０／３・ｓ＋３０５／３≦Ｗ＜１００、の範囲内としたことを特徴とする乗用車空気入りラジアルタイヤ用のゴムとスチール補強材の複合体。
2. 隙間間隔（ｓ）が０．５ｍｍ〜１．０ｍｍである請求項第１項記載の乗用車空気入りラジアルタイヤ用のゴムとスチール補強材の複合体。
3. 一対のビードと、該ビード部間でトロイド状に延びるラジアル配列コードプライからなるカーカスと、該カーカスのクラウン部を箍締めするベルト層を備えた乗用車空気入りラジアルタイヤにおいて、請求項第１項記載の乗用車空気入りラジアルタイヤ用のゴムとスチール補強材の複合体をベルト部の必須層として用いたことを特徴とする乗用車空気入りラジアルタイヤ。

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