JP4888145B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、クラウン部にベルトカバー層を備えた空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、ユニフォミティーを悪化させることなくベルトカバー層の薄肉化と高速耐久性の向上を可能にした空気入りラジアルタイヤに関する。

従来、乗用車用空気入りラジアルタイヤにおいて、高速耐久性の向上を目的として、クロスベルト層（補強コードが層間で互いに交差するベルト層）のエッジ部外周側に、有機繊維コードをタイヤ周方向に対して実質的に０°で巻回してなるベルトカバー層を設けることが行われている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、有機繊維コードのベルトカバー層により高速耐久性を更なる向上を図るにはベルトカバー層を多層に巻回する必要があり、その結果として、ベルトカバー層のゲージが厚くなり、タイヤ重量が増加するという問題がある。

一方、ベルトカバー層を薄肉化してタイヤの軽量化を図るために、ベルトカバー層にスチールコードを使用することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、スチールコードは加硫前の初期弾性率が高いため、加硫工程におけるタイヤのリフト変形に追従することが困難である。そのため、ベルトカバー層にスチールコードを使用した場合、そのスチールコードがベルト層に食い込み、タイヤのユニフォミティーが悪化するという問題がある。
特開２００６−１４３９号公報 特開２０００−２５５２１４号公報

本発明の目的は、ユニフォミティーを悪化させることなくベルトカバー層の薄肉化と高速耐久性の向上を可能にした空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りラジアルタイヤは、クラウン部におけるカーカス層の外周側にベルト層を設けた空気入りラジアルタイヤにおいて、Ｎ本（Ｎ＝２〜８）の素線を撚り合わせた１×Ｎ撚り構造を有すると共に、前記ベルト層の幅方向を長径とする扁平断面形状を有し、かつ前記長径に対する振幅の比が１．５〜３．０で波長が２０ｍｍ〜５０ｍｍとなるジグザグ形状の癖付けを施したスチールコードを、コード断面積とコード打込密度との積が２〜９ｍｍ²/５０ｍｍとなるように前記ベルト層に沿ってタイヤ周方向に対して実質的に０°で巻回することで前記ベルト層のエッジ部外周側にベルトカバー層を設けたことを特徴とするものである。

本発明では、ベルトカバー層を構成するコードとして、扁平断面形状を有すると共にジグザグ形状の癖付けを施した１×Ｎ撚り構造のスチールコードを用いる。このようなスチールコードは、加硫前の初期弾性率が比較的低いため加硫工程におけるタイヤのリフト変形に追従することが可能であり、加硫後においては有機繊維コードに比べて高い弾性率を発揮することが可能である。しかも、上記スチールコードを巻回するにあたって、ベルトカバー層の薄肉化と高速耐久性の向上とを両立するために、コード断面積とコード打込密度との積を上記範囲内に規定する。これにより、ユニフォミティーを悪化させることなくベルトカバー層を薄肉化し、更には高速耐久性を向上することが可能になる。また、ジグザグ形状のスチールコードの振幅及び波長を小さくしているので、スチールコードの巻き付け精度が低下するという不都合や、エア溜まりによる加硫故障を生じるという不都合を回避することができる。

ベルトカバー層に用いるスチールコードの短径と長径との比は０．６０〜１．００未満とすることが好ましい。これにより、スチールコードにジグザグ形状の癖付けを施す際の加工性を良好に維持しながら、加硫前のスチールコードの初期弾性率を小さくすることができる。

ベルトカバー層に用いるスチールコードの素線本数Ｎは５〜６とすることが好ましい。更には、ベルトカバー層に用いるスチールコードの撚りピッチは５ｍｍ〜１５ｍｍとすることが好ましい。このような素線本数や撚りピッチを選択した場合、上記構造を有するスチールコードを効率良く製造することができる。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなる乗用車用空気入りラジアルタイヤを示し、１はクラウン部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。

クラウン部１におけるカーカス層４の外周側にはタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含む複数層のベルト層６ａ，６ｂが埋設されている。これらベルト層６ａ，６ｂはタイヤ周方向に対するコード角度が１５°〜６０°であり、補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層の数は特に限定されるものではなく、必要に応じて増やすことができる。ベルト層６ａ，６ｂのエッジ部外周側にはベルトカバー層７が配置されている。ベルトカバー層７はベルト層６ａ，６ｂの少なくともエッジ部を覆うように配置することが必要であるが、ベルト層６ａ，６ｂの全域を覆うように配置しても良い。

図２はベルトカバー層を示す平面図である。図２に示すように、ベルトカバー層７は必要に応じてゴム被覆された１本又は複数本のスチールコードＣをタイヤ周方向に対して実質的に０°で連続的に巻回することで形成されている。ベルトカバー層７のコード巻き付け角度はタイヤ周方向に対して例えば５°以下にすれば良い。また、ベルトカバー層７は多層に巻回しても良い。

スチールコードＣを巻回するにあたって、ベルトカバー層７の薄肉化と高速耐久性の向上とを両立するために、コード断面積とコード打込密度との積を２〜９ｍｍ²/５０ｍｍとする。このコード断面積とコード打込密度との積が２ｍｍ²/５０ｍｍ未満であると高速耐久性の向上効果が不十分になり、逆に９ｍｍ²/５０ｍｍを超えるとベルトカバー層７の薄肉化が不十分になる。なお、ここで言うコード断面積とはスチールコードＣを構成する素線の断面積の総和を意味し、コード打込密度とはベルトカバー層７の幅５０ｍｍ当たりのスチールコードＣの打込本数を意味する。

図３はベルトカバー層を構成するスチールコードの平面図であり、図４はその横断面図である。図３及び図４に示すように、スチールコードＣは、Ｎ本（Ｎ＝２〜８）の素線ｆを撚り合わせた１×Ｎ撚り構造を有すると共に、ベルト層の幅方向を長径とする扁平断面形状を有している。このスチールコードＣにはジグザグ形状の癖付けが施されている。スチールコードＣにおいて、長径Ｄｌに対する振幅Ｗの比は１．５≦Ｗ／Ｄｌ≦３．０の関係を満足し、波長Ｌは２０ｍｍ≦Ｌ≦５０ｍｍの関係を満足している。

ここで、スチールコードＣの長径Ｄｌに対する振幅Ｗの比が１．５未満であると加硫前のスチールコードＣの初期弾性率が増加してユニフォミティーが低下し、逆に３．０を超えるとベルトカバー層７への空気巻込量が増加して加硫故障を生じ易くなる。また、スチールコードＣの波長Ｌが２０ｍｍ未満であるとベルトカバー層７への空気巻込量が増加して加硫故障を生じ易くなり、逆に５０ｍｍを超えると加硫前のスチールコードＣの初期弾性率が増加してユニフォミティーが低下する。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルトカバー層７を構成するスチールコードＣは、１×Ｎ撚り構造を有すると共に、ベルト層の幅方向を長径とする扁平断面形状を有し、かつジグザグ形状の癖付けが施されているので、加硫前の初期弾性率が比較的低く加硫工程におけるタイヤのリフト変形に追従することが可能であり、加硫後においては有機繊維コードに比べて高い弾性率を発揮することが可能である。しかも、上記スチールコードを巻回するにあたって、コード断面積とコード打込密度との積を所定の範囲内に規定しているので、ベルトカバー層７の薄肉化と高速耐久性の向上とを両立することができる。従って、スチールコードＣからなるベルトカバー層７を設けた場合であっても、ユニフォミティーを悪化させることなくベルトカバー層を薄肉化し、更には高速耐久性を向上することが可能になる。また、ジグザグ形状のスチールコードＣの振幅Ｗ及び波長Ｌを小さくしているので、スチールコードＣの巻き付け精度が低下するという不都合や、エア溜まりによる加硫故障を生じるという不都合を回避することができる。

ベルトカバー層７に用いるスチールコードＣの短径Ｄｓと長径Ｄｌとの比は０．６０≦Ｄｓ／Ｄｌ＜１．００の関係を満足している。これにより、スチールコードＣにジグザグ形状の癖付けを施す際の加工性を良好に維持しながら、加硫前のスチールコードＣの初期弾性率を小さくすることができる。短径Ｄｓと長径Ｄｌとの比が０．６０未満であるとスチールコードＣへのジグザグ加工が困難になり、その製造効率が低下する。

ベルトカバー層７に用いるスチールコードＣの素線本数Ｎは２〜８、好ましくは３〜８の範囲で選択することが可能であるが、より好ましくは５〜６とする。スチールコードＣの素線が１本であると単位時間当たりの製造重量が減少し、その製造効率が低下する。スチールコードＣの素線が９本以上であると各素線の制御が困難になり、その製造効率が低下する。

ベルトカバー層７に用いるスチールコードＣの撚りピッチは５ｍｍ〜１５ｍｍとすると良い。スチールコードＣの撚りピッチが５ｍｍ以下であると単位時間当たりの製造効率が低下する。スチールコードＣの撚りピッチが１５ｍｍ以上であるとジグザグ加工が困難になり、その製造効率が低下する。

タイヤサイズ１７５／６５Ｒ１４（リムサイズ１４×５．５ＪＪ）で、クラウン部におけるカーカス層の外周側にベルト層を設けた乗用車用空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層のエッジ部外周側にスチールコードをタイヤ周方向に対して実質的に０°で巻回することでベルトカバー層を設け、そのスチールコードの撚り構造、撚りピッチ、長径Ｄｌ、短径Ｄｓ、振幅Ｗ、波長Ｌ、断面積を表１のように種々異ならせると共に、ベルトカバー層のコード打込密度、コード断面積とコード打込密度との積、ゲージを表１のように種々異ならせた実施例１〜４及び比較例１〜７のタイヤを製作した。比較のため、ベルトカバー層に６６ナイロン繊維コードを用いた従来例１のタイヤを用意した。

なお、ベルト層には２＋２×０．２５ＨＴのスチールコードを使用し、コード打込密度を４０本／５０ｍｍとし、タイヤ周方向に対するコード角度を２７°とした。内側のベルト層の幅は１４５ｍｍとし、外側のベルト層の幅は１３５ｍｍとした。一方、ベルトカバー層の幅は３０ｍｍとし、ベルト層のエッジ部外周側にそれぞれ配置した。

これら試験タイヤについて、下記の方法により、高速耐久性能とユニフォミティーを評価し、その結果を表１に併せて示した。

高速耐久性能：
試験タイヤをリム組み後、酸素内圧３５０ｋＰａ、温度８０℃で５日間乾熱劣化させた後、充填酸素を空気に入れ替えて内圧を２００ｋＰａに設定し、ドラム試験機を用いて速度１２０ｋｍ／ｈ、負荷５ｋＮにて走行を開始し、２４時間毎に速度を１０ｋｍ／ｈずつ増加させて、タイヤが故障するまでの走行距離を計測した。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど高速耐久性能が優れていることを意味する。

ユニフォミティー：
試験内圧２３０ｋＰａ、負荷３ｋＮ、タイヤ回転数６０ｒｐｍの条件にて、各１０本の試験タイヤについてタイヤ半径方向の力の変動の大きさ（Ｎ：ラジアルフォースバリエーション）を計測し、その計測値の合計値を求めた。評価結果は、計測値の合計値の逆数を用い、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどユニフォミティーが良好であることを意味する。

この表１から明らかなように、実施例１〜４のタイヤは従来例１に比べてユニフォミティーを良好に維持しながら高速耐久性能を改善することができた。但し、実施例２〜４ではコードの製造効率が低下した。一方、比較例１〜３のタイヤは高速耐久性能の改善効果が得られるもののベルトカバー層を構成するスチールコードの加硫前の初期弾性率が高いため従来例１よりもユニフォミティーが悪化していた。比較例４，５のタイヤはユニフォミティーが良好であるもののタイヤ成形時の空気巻込量が多いため従来例１よりも高速耐久性能が悪化していた。比較例６のタイヤはユニフォミティーが良好であるもののベルトカバー層による拘束力が低いため従来例１よりも高速耐久性能が悪化していた。比較例７のタイヤは高速耐久性能の改善効果が得られるもののユニフォミティーが悪化し、またベルトカバー層のゲージが厚過ぎるため重量増加を生じていた。

本発明の実施形態からなる乗用車用空気入りラジアルタイヤを示す子午線半断面図である。 ベルトカバー層を示す平面図である。 ベルトカバー層を構成するスチールコードの平面図である。 ベルトカバー層を構成するスチールコードの横断面図である。

符号の説明

１ クラウン部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ａ，６ｂ ベルト層
７ ベルトカバー層
Ｃ スチールコード
ｆ 素線

Claims (4)

1. クラウン部におけるカーカス層の外周側にベルト層を設けた空気入りラジアルタイヤにおいて、Ｎ本（Ｎ＝２〜８）の素線を撚り合わせた１×Ｎ撚り構造を有すると共に、前記ベルト層の幅方向を長径とする扁平断面形状を有し、かつ前記長径に対する振幅の比が１．５〜３．０で波長が２０ｍｍ〜５０ｍｍとなるジグザグ形状の癖付けを施したスチールコードを、コード断面積とコード打込密度との積が２〜９ｍｍ²/５０ｍｍとなるように前記ベルト層に沿ってタイヤ周方向に対して実質的に０°で巻回することで前記ベルト層のエッジ部外周側にベルトカバー層を設けた空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記ベルトカバー層に用いるスチールコードの短径と長径との比を０．６０〜１．００未満とした請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記ベルトカバー層に用いるスチールコードの素線本数Ｎを５〜６とした請求項１又は請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記ベルトカバー層に用いるスチールコードの撚りピッチを５ｍｍ〜１５ｍｍとした請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。

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