JP4565562B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

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、高性能乗用車等に好適に用いられる、操縦安定性に優れた空気入りラジアルタイヤに関する。

一般に、空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部間にトロイド状に延在するカーカスを骨格とし、そのタイヤ半径方向外側には、補強層として、ゴム引きされたスチールコードからなるベルト層が配置される。かかるベルト層に用いられるスチールコードに関しては、操縦安定性の向上や乗心地の向上等の観点から、従来より、種々検討がなされてきている。

例えば、特許文献１には、素線径の細い（素線径０．０６〜０．１０ｍｍ）特定のスチールコードを用いることによりコーナリング時の操縦性、安定性等を向上させる技術が記載されている。また、特許文献２には、曲げ抵抗および引張り伸びによりスチールコードを規定したタイヤが、特許文献３〜５には、ベルト層を、コード直径と１本のコード内のフィラメント数とベルト層の打ち込みコード数との関係式により規定したタイヤが、夫々開示されている。

さらに、特許文献６には、所定のスチールフィラメントからなるスチールコードであって、ベルト曲げ剛性、コード強力およびベルトコードの空隙量により定義される値の範囲を所定に規定したタイヤが開示され、特許文献７〜９には、所定の撚り構造を有し、コード強力、コード破断時伸びおよびコード曲げ剛性により定義される値の範囲を所定に規定したタイヤ補強用スチールコードが開示されている。さらにまた、特許文献１０には、ベルトコードの撚り合わせ構造および素線径並びにベルトコード打ち込み数によりベルトを規定したタイヤが、特許文献１１には、撚り構造、曲げ剛性／コード強力比、コード強力および素線径について所定の要件を満足するタイヤが、特許文献１２には、ベルトコード構造および打ち込み本数を所定に規定したベルトプライを、緩衝ゴムを介して配置したタイヤが、夫々開示されている。
特開昭５９−３８１０２号公報（特許請求の範囲等） 特開昭６０−１８５６０２号公報（特許請求の範囲等） 特開昭６３−２７０２号公報（特許請求の範囲等） 特開昭６３−２７０３号公報（特許請求の範囲等） 特開昭６３−２７０４号公報（特許請求の範囲等） 特開昭６４−８５３８１号公報（特許請求の範囲等） 特開昭６４−８５３８２号公報（特許請求の範囲等） 特開昭６４−８５３８３号公報（特許請求の範囲等） 特開昭６４−８５３８４号公報（特許請求の範囲等） 特開平１−１４１１０３号公報（特許請求の範囲等） 特開平３−７４２０６号公報（特許請求の範囲等） 特開平３−１４３７０３号公報（特許請求の範囲等）

上記のように、操縦安定性の向上や乗心地の向上等を目的として、素線径が細く曲げ剛性が低いスチールコードをベルトに適用する技術については、種々検討され、提案がなされてきている。

しかしながら、特許文献１，２，６〜９に記載されているように、細い素線を用いた複撚スチールコードの適用により操縦安定性の向上を図る技術では、素線径が極細であり、しかも複撚なので、生産性が低くコストが高いこと、ベルトコードとして一般的に用いられている単撚コードと比べてゴムペネ性が劣るので、耐腐食疲労性が低下しやすいなどの問題点があった。特に、特許文献７〜９に記載の技術では、ストランド構造の改良によりゴムペネ性を向上することを目的としているが、単撚コード並みに良好なゴムペネ性を得ることは困難である。そのため、レース用タイヤ等の特殊用途に限られ、高性能乗用車への適用を意図したより一般的な高性能ラジアルタイヤヘの適用は難しかった。

また、特許文献３〜５に記載の技術は、ベルトに曲げ剛性が低いスチールコードを適用することで、トレッド変形に対するコードの追従性を改善してベルト端セパレーションを抑制しようとするものであるが、高性能ラジアルタイヤに必要なベルトの引張剛性および面内曲げ剛性を確保する技術については開示されていない。さらに、特許文献１０〜１２に記載の技術は、ベルトに曲げ剛性が低いスチールコードを適用することで乗心地等を改善しようとするものであるが、高性能ラジアルタイヤに必要なベルトの引張剛性および面内曲げ剛性を確保する技術については開示されていない。

従って、従来技術では、現状における操縦安定性や乗心地の向上に関する要請を十分に満足できるものではなく、これらの要請をより高度に満足し得る技術が求められていた。そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消して、高性能乗用車への適用を意図した高性能ラジアルタイヤとして必要な操縦安定性、耐久性およびコスト性を良好に兼ね備えた空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明者は鋭意検討した結果、以下のようなことを見出した。
即ち、高性能ラジアルタイヤとしての操縦安定性を確保するためにベルト層に必要な重要特性は、周方向の引っ張り剛性が高いこと、面内曲げ剛性が高いこと、および、面外曲げ剛性が低いことである。

ベルト部材は内圧による張力を負担して、たが効果を発揮するため、周方向に大きな剛性を持つ必要がある。このため、ベルト層は第一に、高い周方向の引張剛性を有する必要がある。また、ベルト部材はコーナリング時に面内曲げ変形を受けるため、ベルトの面内曲げ変形が小さいタイヤのほうが、大きなコーナリングフォースを発生して、良好な操縦安定性を発揮することができる。このため、ベルト層は第二に、高い面内曲げ剛性を有する必要がある。さらに、コーナリング限界点近傍では、ベルト層は大きな面内方向への曲げ変形を受ける。この変形により、曲げ変形内側ではベルト層は大きな圧縮変形を受けて、バックリングが発生する。しかし、２層ベルト層の面外曲げ剛性を低下させることにより、圧縮に伴う面外変形圧力が低下し、タイヤ内部圧力によってバックリング変形を抑えることが可能になる。これにより、接地圧力の抜けを抑制して、接地圧を均一にすることができる。このため、ベルト層には第三に、面外曲げ剛性が低いことが要求される。

上記観点から、本発明者はさらに鋭意検討した結果、下記構成とすることにより所望の操縦安定性、耐久性およびコスト性を兼ね備えたタイヤが実現できることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部ラジアル方向外側に、スチールコードをゴム引きしてなる少なくとも２層の交錯ベルト層が配置された空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記スチールコードが、互いに撚り合わされずに並列して配置された２本のスチール素線をコアとし、該コアの周囲に、６本または７本のスチール素線が、少なくとも１組の隣接するスチール素線間にゴムが侵入可能な隙間を有するよう撚り合わされてなるコア−単層シース構造を有し、該スチール素線の素線径が０．１０〜０．２０ｍｍであり、該スチールコードの打ち込み本数が４０本／５０ｍｍ以上であり、かつ、ベルト層内で隣接する該スチールコード間の距離が０．３ｍｍ以上であることを特徴とするものである。

本発明においては、前記スチールコードの断面形状が偏平であり、かつ、該偏平断面の長径方向が、前記ベルト層の幅方向に沿って配列していることが好ましい。

また、好適には、前記スチールコードの打ち込み本数が４０〜６０本／５０ｍｍであり、前記ベルト層内で隣接するスチールコード間の距離が０．４〜１．０ｍｍである。

本発明によれば、上記構成としたことにより、高性能乗用車への適用を意図した高性能ラジアルタイヤとして必要な操縦安定性、耐久性およびコスト性を良好に兼ね備えた空気入りラジアルタイヤを実現することが可能となった。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りラジアルタイヤの一例の概略断面図を示す。図示するように、本発明のタイヤは、一対のビード部１１間でトロイド状に延びるカーカス１を骨格とし、そのクラウン部ラジアル方向外側に、スチールコードをゴム引きしてなる少なくとも２層の交錯ベルト層２（２ａ，２ｂ）が配置されてなる。

本発明においては、ベルト層２のスチールコードが、素線径０．１０〜０．２０ｍｍ、好適には０．１５〜０．２０ｍｍのスチール素線６〜１０本からなる単撚り構造またはコア−単層シース構造を有する。

素線径を０．１０〜０．２０ｍｍとしたのは、素線径が０．２０ｍｍを超えるとコードの曲げ剛性が高くなり、ベルト層の面外曲げ剛性を低くすることが困難になるためである。一方、素線径が０．１０ｍｍ未満であると、本発明に適合する素線数および隣接コード間距離の条件の下で、高い周方向引張剛性を得ることが困難になるとともに、コスト高となる。

また、素線本数が多いと、コードが曲げられたときの素線同士の干渉によって曲げ剛性が増大するが、本発明では素線本数が１０本以下と少ないので、素線同士の干渉の曲げ剛性に対する影響が小さい。一方、素線本数が６本未満であると、本発明に適合する素線数および隣接コード間距離の条件の下で、高い周方向引張剛性を得ることが困難になる。

さらに、本発明においては、スチールコードを、スチール素線６〜１０本からなる単撚り構造またはコア−単層シース構造とし、最大素線数を制限するとともに単純な撚り構造としたので、ゴムペネ性の確保が容易である。特には、スチールコードを、コード最外層に位置する少なくとも１組の隣接するスチール素線間において、ゴムが侵入可能な隙間を有するよう撚り合わされてなるオープン構造とすることが好ましい。これにより、複撚コードに比べて生産性が高く、低コスト化が可能であるというメリットも得られる。

また、本発明においては、スチールコードの打ち込み本数が４０本／５０ｍｍ以上、好適には４０〜６０本／５０ｍｍである。打ち込み本数を４０本／５０ｍｍ以上としたのは、（１）必要な周方向引張剛性および周方向引張剛性を得るためには、最低限必要なスチール占有率を確保する必要があること、（２）交錯ベルト層の周方向引張剛性および周方向引張剛性は、同じスチール占有率であっても、上下のベルト層によって形成されるスチールコードの網目が小さく、かつ数が多いほど高くなること、によるものである。

ここで、素線径が小さいほど、また、素線数が少ないほど、打込み本数を多くして、特に上記（２）の効果を有効に利用することが好ましいが、ベルト層内で隣接するスチールコード間の距離は、０．３ｍｍ以上とすることが肝要である。ベルト層内での隣接スチールコード間の距離が０．３ｍｍ未満であると、スチールコード端部で発生した微細なクラックが隣接するスチールコード相互間にまたがって成長し、その後、ベルトの積層相互間にもつながって急拡大して、ベルトセパレーションに至る亀裂進展速度が格段に速くなってしまう。かかる隣接スチールコード間の距離は、０．４〜１．０ｍｍ程度とすることが好ましい。

また、好ましくは、スチールコードの断面形状を偏平とし、その偏平断面の長径方向をベルトの層の幅方向に沿って配列させることにより、より高い面内曲げ剛性と、より低い面外曲げ剛性を得ることができる。また、ゴムペネ性の確保に対しても有効である。

断面形状が偏平なスチールコード構造としては、素線の螺旋形状が一方向に押しつぶされた単撚り構造や、互いに撚り合わされずに並列して配置された２本のスチール素線をコアとし、その周囲にスチール素線を撚り合わせてシースを形成した構造等を適用することができる。特に、２並列＋４〜７等の、互いに撚り合わされずに並列して配置された２本のスチール素線をコアとし、その周囲に残りのスチール素線が、少なくとも１組の隣接するスチール素線間にゴムが侵入可能な隙間を有するよう撚り合わされてなるコア−単層シース構造のスチールコードを適用することは、より高い面内曲げ剛性と、より低い面外曲げ剛性、および良好なゴムペネ性を得ることができるので、特に好ましい。

本発明のタイヤにおいては、ベルト層２に対し上記条件を満足するスチールコードが適用されているものであればよく、これにより操縦安定性および耐久性の向上効果を得ることができるものであり、他部材の構造や材質等については、特に制限されるものではない。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１１には夫々ビードコア３が埋設され、カーカス１はこのビードコア３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、ベルト層２のクラウン部外周にはトレッド部１２が、カーカス１のサイド部にはサイドウォール部１３が、夫々配置されている。また、交錯ベルト層２ａ，２ｂのクラウン部外周には、周方向剛性を高める目的で、少なくともベルト層２を覆う幅方向長さを有し、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列されたゴム引き補強コードからなるキャップ層４と、夫々ベルト層の片側幅方向端部を覆う幅方向長さを有し、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列されたゴム引き補強コードからなる一対のレイヤー層５を配置することができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
図１に示すような、カーカスのクラウン部ラジアル方向に、ゴム引きスチールコードからなる２層の交錯ベルト層２ａ，２ｂと、キャップ層５および一対のレイヤー層６を順次備える空気入りラジアルタイヤを作製した。スチールコードとしては、夫々下記表１に従う条件を満足するものを用いた。タイヤサイズは２２５／４５Ｒ１７とし、交錯ベルト層２ａ，２ｂの角度は、タイヤ幅方向に対し±６３°とした。また、キャップ層４およびレイヤー層５にはポリアミド（ナイロン）コードを適用した。得られた各供試タイヤにつき、下記に従い評価を行った。その結果を、下記の表１中に併せて示す。

（操縦安定性）
各供試タイヤを実車に装着して、サーキットにおけるドライバーのフィーリング走行を行い、その結果（実車評価結果）を、比較例１を基準１００としたときの指数表示で示した。数値が大なるほど操縦安定性に優れ、良好である。

（耐腐食性）
各供試タイヤを、ＪＡＴＭＡ規格に定める標準リムに装着後、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ Ｂ００Ｋ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５００００ｋｍ走行した後、タイヤを解剖してカット傷からのコードの腐食長さを調査した。結果は、比較例１を基準１００としたときの指数表示で示す。数値が小さいほど腐食長さは小さく、良好である。

（亀裂長さ）
各供試タイヤを、ＪＡＴＭＡ規格に定める標準リムに装着後、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ Ｂ００Ｋ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５００００ｋｍ走行した後、タイヤを解剖してカット傷からのコードの亀裂長さを調査した。ここで、亀裂長さは５ｍｍ以下であれば耐久上問題ない。５ｍｍ以下を○、５ｍｍを超えるものを×として表記した。

上記表１に示すように、互いに撚り合わされずに並列して配置された２本のスチール素線をコアとし、その周囲に、６本または７本のスチール素線が、少なくとも１組の隣接するスチール素線間にゴムが侵入可能な隙間を有するよう撚り合わされてなるコア−単層シース構造を有し、スチール素線の素線径が０．１０〜０．２０ｍｍであり、コード打ち込み本数が４０本／５０ｍｍ以上であり、かつ、ベルト層内で隣接するコード間距離が０．３ｍｍ以上であるスチールコードを用いた実施例のタイヤにおいては、この条件を満足しない比較例のタイヤに比し、優れた操縦安定性および耐久性が得られることが確かめられた。

本発明の一実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤの概略断面図である。

符号の説明

１ カーカス
２（２ａ，２ｂ） 交錯ベルト層
３ ビードコア
４ キャップ層
５ レイヤー層
１１ ビード部
１２ トレッド部
１３ サイドウォール部

Claims (4)

1. 一対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部ラジアル方向外側に、スチールコードをゴム引きしてなる少なくとも２層の交錯ベルト層が配置された空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記スチールコードが、互いに撚り合わされずに並列して配置された２本のスチール素線をコアとし、該コアの周囲に、６本または７本のスチール素線が、少なくとも１組の隣接するスチール素線間にゴムが侵入可能な隙間を有するよう撚り合わされてなるコア−単層シース構造を有し、該スチール素線の素線径が０．１０〜０．２０ｍｍであり、該スチールコードの打ち込み本数が４０本／５０ｍｍ以上であり、かつ、ベルト層内で隣接する該スチールコード間の距離が０．３ｍｍ以上であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記スチールコードの断面形状が偏平であり、かつ、該偏平断面の長径方向が、前記ベルト層の幅方向に沿って配列している請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記スチールコードの打ち込み本数が４０〜６０本／５０ｍｍ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。
4. 前記ベルト層内で隣接するスチールコード間の距離が０．４〜１．０ｍｍ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。

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