JP5013522B2

JP5013522B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP5013522B2
Application number: JP2007233417A
Authority: JP
Inventors: 省二林
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2027-09-07
Also published as: JP2009061997A

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、長時間の高速走行に供される超高性能タイヤにおいて、転がり抵抗を低減させ、燃費性能を向上させつつ、高速耐久性、ロードノイズおよび操縦安定性の改良を図った空気入りラジアルタイヤに関する。

従来、トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を埋設した乗用車用ラジアルタイヤにおいて、ベルト層の外周側にタイヤ周方向に対するコード角度が実質的に０°となるベルトカバー層を設けることにより、ベルト層に対するタガ効果を高めることができることが知られている。その結果、タイヤ回転時の遠心力によるベルト層両端部のせり上がりが誘発するエッジセパレーション現象を防止できると同時に、タイヤの周方向剛性が高まることで、タイヤの高周波ロードノイズ特性が改善されることになる。

かかるベルトカバー層を設ける場合、そのコードには主としてナイロンコード等の有機繊維コードが一般に使用されているが、有機繊維コードからなるベルトカバー層はタガ効果が十分であるとは言えず、またタイヤが長時間にわたって連続的に高速回転されるような場合にはコードが高温下で継続的に遠心力を受け、有機繊維コードに特異なクリープ成長による永久歪みの発生は避けられなかった。よって、有機繊維コードを用いたベルトカバー層では、タイヤの高速耐久性や高周波ロードノイズ特性の更なる改善を図ることは困難であった。

このような困難を克服するために、ベルトカバー層のコードとしてスチールコードを使用したラジアルタイヤについても提案されてきている。例えば、特許文献１には、ベルトカバー層（環状補強構造体）の補強コードとして、破断伸びが４〜８％で複撚り構造のＨＥ（ＨｉｇｈＥｌｏｎｇａｔｉｏｎ）スチールコードを使用することが開示されている。

また、特許文献２には、ベルトカバー層としての周方向ベルト層において、幅５０ｍｍ幅あたりのスチールコードの断面積とコード打ち込み本数との積を３．０ｍｍ^２以上とすることで、高速耐久性、ロードノイズおよび操縦安定性を改良したラジアルタイヤが開示されている。
特開昭５６−８２６０９号公報（特許請求の範囲等）特開２００６−６９３３８号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、特許文献１記載のラジアルタイヤでは、通常のベルトとベルトカバー層とにおいて張力負担が夫々２／３と１／３とで応力に抵抗するように作用するため、ＨＥスチールコード以外の非伸長コードは力の分布に重大な混乱を生じることとなる。また、タイヤのタガ効果としての剛性等を十分に確保することが困難であり、耐久性等の面で問題があった。

これに対し、特許文献２記載の周方向ベルト層を適用したラジアルタイヤでは、十分なタガ効果が得られることで、高速耐久性、ロードノイズおよび操縦安定性については良好な性能を得ることが可能である。しかし、一方で、重量等が増加して、転がり抵抗が増大し、ひいては自動車の燃費の低下につながるなど、新たな課題を有するものでもあった。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、高速耐久性、ロードノイズおよび操縦安定性を改良するとともに、重量の増加を抑制し、転がり抵抗の増大を防止することで、燃費性能についても改良した空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、通常の交錯ベルト層の外周側に配置されるスチールコードからなる周方向ベルト層において、そのスチールコードの断面積とコード打ち込み本数との積をベルト幅方向で所定に変化させることにより、上記目的を達成し得ることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、１枚以上のカーカスプライからなるラジアルカーカスと、該ラジアルカーカスのクラウン部の外周側に配設された３層以上のベルト層からなるベルトとを具え、前記ベルトが、互いに交錯して配置された２層の交錯ベルト層と、該２層の交錯ベルト層の外周側にタイヤ赤道面に対し実質上平行に複数本のスチールコードが配列された少なくとも１層の周方向ベルト層とを有するラジアルタイヤにおいて、
前記スチールコードの断面積と、前記周方向ベルト層における幅５０ｍｍあたりのコード打ち込み本数との積が、該周方向ベルト層の端部から２０ｍｍ≦ａ≦Ｌ／４（Ｌは周方向ベルト層の総幅（ｍｍ）である）を満足する幅ａまでの領域Ａ内で３〜６ｍｍ^２であり、かつ、それ以外の領域内で領域Ａよりも小さい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として、引っ張り強さ２７００Ｎ／ｍｍ^２以上のスチール素線を撚り合わせてなるスチールコードを用いることが好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことにより、高速耐久性、ロードノイズおよび操縦安定性を確保しつつ、転がり抵抗の増大を抑制した、特に長時間の高速走行に供される超高性能タイヤとして好適な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、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、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、一部を破断除去して示す断面斜視図である。図示する空気入りラジアルタイヤは、トレッド部１と、このトレッド部１の両側部に連続してタイヤ半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部２と、各サイドウォール部２の内周側に連続するビード部３とを備えている。

図示するように、トレッド部１、サイドウォール部２およびビード部３は、一方のビード部３から他方のビード部３にわたってトロイド状に延びる一枚のカーカスプライからなるラジアルカーカス４により補強されている。また、トレッド部１は、ラジアルカーカス４のクラウン部の外周側に配設された２層の交錯ベルト層５ａ、５ｂと、これらベルト層のさらに外周側に配設された１層の周方向ベルト層５ｃとからなるベルト５により補強されている。

ここで、ラジアルカーカス４のカーカスプライは複数枚としてもよく、タイヤ周方向に対してほぼ直交する方向、例えば７０〜９０°の角度で延びる有機繊維コードを好適に用いることができる。

また、ラジアルカーカス４側のベルト層である２層の交錯ベルト層５ａ，５ｂは、そのコード打込み角度をタイヤ周方向に対して好ましくは１０°〜３０°とし、かつ、互いに交錯するよう配設する。これら交錯ベルト層５ａ，５ｂのコードとしては、ポリアミド繊維等の有機繊維コードを好適に用いることができる。

さらに、トレッド部１側のベルト層である周方向ベルト層５ｃは、そのコード打込み角度をタイヤ周方向に対して実質的に０°とする。すなわち、周方向ベルト層５ｃのコードは、タイヤ赤道面に対し実質上平行に配列させる。周方向ベルト層５ｃは、図示する例では１層であるが、複数層とすることもできる。

本発明においては、周方向ベルト層５ｃを構成するスチールコードの断面積と、周方向ベルト層５ｃにおける幅５０ｍｍあたりのコード打ち込み本数との積、すなわち、周方向ベルト層５ｃにおける幅５０ｍｍ当たりのスチールコードの総断面積が、ベルト端部とベルトセンター部とで異なっている点が重要である。

具体的には、本発明においては、上記コード断面積とコード打ち込み本数との積を、周方向ベルト層５ｃの端部から２０ｍｍ≦ａ≦Ｌ／４（Ｌは周方向ベルト層の総幅（ｍｍ）である）を満足する幅ａまでの領域Ａ内では、３〜６ｍｍ^２とする。上記コード断面積とコード打ち込み本数との積を３〜６ｍｍ^２とする領域Ａの幅ａが、２０ｍｍ未満であると、ベルト端部のタガ効果が小さくなり、結果として高速耐久性が低下する。一方、Ｌ／４を超えると、必要以上のスチール量となり、結果として重量の増加を招いて、転がり抵抗が悪化する。また、かかる周方向ベルト層５ｃ端部の領域Ａにおけるスチール量が、３ｍｍ^２より小さいとタガ効果が小さくなり、結果として高速耐久性が低下する。一方、６ｍｍ^２を超えると重量の増加を招き、転がり抵抗が悪化してしまう。

また、本発明においては、上記周方向ベルト層５ｃ端部の領域Ａ以外の領域内では、上記コード断面積とコード打込み本数との積が、領域Ａよりも小さい。領域Ａ以外の領域、すなわち、周方向ベルト層５ｃのセンター部における上記コード断面積とコード打ち込み本数との積の値は、好適には１〜３ｍｍ^２であり、より好適には１〜２ｍｍ^２である。上記コード断面積とコード打ち込み本数との積が１ｍｍ^２未満であると、必要な強度が不足し、タイヤとしての諸性能が低下するおそれがある。一方、３ｍｍ^２を超えると、重量の増加を招き、転がり抵抗が悪化するおそれがある。

本発明において、上記周方向ベルト層５ｃを構成するスチールコードとしては、引張り強さ２７００Ｎ／ｍｍ^２以上、好適には３２００〜４０００Ｎ／ｍｍ^２のスチール素線を撚り合わせてなるスチールコードを好適に用いることができる。使用するスチール素線の引張り強さが２７００Ｎ／ｍｍ^２未満であると、ベルト強力の低下を招き、プランジャーエネルギーなどの耐久性が悪化するおそれがある。

また、本発明において、上記周方向ベルト層５ｃの端部の領域Ａとセンター部のそれ以外の領域とで、上記コード断面積とコード打ち込み本数との積の値を変えるための方法としては、各領域において異なる断面積、すなわち、異なるコード径のスチールコードを用いる方法と、各領域においてコード打ち込み本数を変える方法とが挙げられる。具体的には例えば、上記周方向ベルト層５ｃ端部の領域Ａにおいては、コード径０．１５〜０．８０ｍｍのスチールコードを打ち込み数３０〜１７０本／５０ｍｍで用いることができ、上記周方向ベルト層５ｃセンター部のそれ以外の領域においては、コード径０．１５〜０．８０ｍｍのスチールコードを打ち込み数１５〜１５０本／５０ｍｍで用いることができる。

なお、本発明において周方向ベルト層５ｃは、図示するように、交錯ベルト層５ａ，５ｂのほぼ全体を覆うフルカバーの形態とすることが好適であり、かかる周方向ベルト層５ａは、例えば、１本または複数本のスチールコードを引き揃えてゴム被覆した状態でタイヤ周方向に螺旋状に巻き付けることにより、容易に形成することができる。

本発明のタイヤにおいては、上記コード断面積とコード打ち込み本数との積に係る条件を満足する点のみが重要であり、それ以外のタイヤ構造の詳細、各部材の材質等については、常法に従い、既知の構造および材料のうちから適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではない。

例えば、トレッド部１の表面には適宜トレッドパターンが形成され、タイヤの最内層にはインナーライナー（図示せず）が配置される。また、本発明のタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、または窒素等の不活性ガスを用いることが可能である。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
図１に示すベルト構造を有するタイヤサイズ２２５／４５Ｒ１７の空気入りラジアルタイヤを、以下に従い製造した。

ラジアルカーカス４は１枚とし、レーヨン繊維コードを用いた。また、２層の交錯ベルト層５ａ，５ｂはいずれも同じものとし、そのコードの打ち込み角度をタイヤ周方向に対して＋６２°および−６２°とし、ナイロン繊維コードを用いた。さらに、周方向ベルト層５ｃは１層とし、下記表１，表２中に示す条件に従うスチールコード（従来例１〜３についてはナイロンコード）を用いた。なお、表中、端部領域Ａとは、周方向ベルト層５ｃの端部から幅ａまでの範囲を示し、センター領域とは、周方向ベルト層５ｃの端部領域Ａ以外の範囲を示す。

製造された各供試タイヤについて、以下の評価試験を実施した。その結果を、下記の表１、表２中に、併せて示す。なお、表１は端部からのベルト幅ａを、表２は端部領域Ａにおける幅５０ｍｍあたりのコード断面積を、それぞれ変えた場合の比較を示している。

＜高速耐久試験＞
各供試タイヤをリムサイズ７Ｊ×１７のリムに装着し、空気圧を３００ｋＰａにして、ＪＡＴＭＡ規格のテスト法に準じたスピードステップ法にて、高速耐久試験を行った。結果は、従来例１のタイヤ故障時の速度を１００として指数表示した。数値が大なるほど、結果は良好である。

＜コーナリングパワー（ＣＰ）試験＞
下記試験方法に従いコーナリングパワーを測定し、従来例１のタイヤを１００として指数表示した。数値が大なるほど結果が良好である。
コーナリングパワー試験は、各供試タイヤにＪＩＳ規格の正規内圧、荷重を負荷して、外径３０００ｍｍのドラム上に押し付け、速度３０ｋｍ／ｈで３０分間予備走行させた後、再度内圧を正規値に調整した上で同一速度で走行させ、このときタイヤの転動方向とドラムの円周方向との間に正負最大１４度の角度（スリップアングル）を連続してつけて、正負角度に対応するコーナリングフォース（ＣＦ）を測定することにより行った。この結果から、下記式により平均のコーナリングパワー値を算出して評価した。
ＣＰ＝｛ＣＦ（１°）＋ＣＦ（２°）／２＋ＣＦ（３°）／３＋ＣＦ（４°）／４｝／４

＜走行時径成長試験＞
各供試タイヤをリムサイズ７Ｊ×１７のリムに装着し、空気圧を２２０ｋＰａにして、１６０ｋｍ／ｈにて５００ｋｍ走行させた後の周長を測定し、新品時との周長差を算出した。結果は、従来例１のタイヤを１００として指数表示した。数値が小なるほど周長差が小さいことを表し、結果が良好である。

＜ロードノイズ試験＞
下記試験方法に従いロードノイズを測定し、従来例１のタイヤを１００とした時の指数で表示した。数値が小なるほどロードノイズが低く、優れている。
ロードノイズ試験は、各供試タイヤを７Ｊ×１７のリムに組み、空気圧を２２０ｋＰａにして排気量２０００ｃｃの乗用車に装着し、ロードノイズ計測器にて特定のロードノイズ試験路を走行したときの音圧を測定することにより行った。

＜転がり抵抗試験＞
下記試験方法に従い転がり抵抗を測定し、従来例１のタイヤを１００とした時の指数で表示した。数値が小なるほど転がり抵抗が小さく、優れていることを示す。
転がり抵抗試験は、外径が１７０７．６ｍｍ、幅が３５０ｍｍのスチール平滑面を有する回転ドラムを用い、ＪＩＳ規格の正規内圧、荷重４５０ｋｇｆの作用下で、速度０〜１８０ｋｍ／ｈで回転させて測定する方法、いわゆる惰行法により行った。

上記表１、表２に示すように、本発明に係る条件に従い周方向ベルト層にスチールコードを用いた各実施例のタイヤにおいては、従来例のナイロンコードを用いたタイヤに比し、高速耐久性、コーナリングパワー、走行時径成長、ロードノイズおよび転がり抵抗のいずれの性能についても、優れていることが確かめられた。

本発明の一実施の形態に係るラジアルタイヤを、一部を破断除去して示す断面斜視図である。

符号の説明

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４ラジアルカーカス
５ベルト
５ａ，５ｂ交錯ベルト層
５ｃ周方向ベルト層

Claims

１枚以上のカーカスプライからなるラジアルカーカスと、該ラジアルカーカスのクラウン部の外周側に配設された３層以上のベルト層からなるベルトとを具え、前記ベルトが、互いに交錯して配置された２層の交錯ベルト層と、該２層の交錯ベルト層の外周側にタイヤ赤道面に対し実質上平行に複数本のスチールコードが配列された少なくとも１層の周方向ベルト層とを有するラジアルタイヤにおいて、
前記スチールコードの断面積と、前記周方向ベルト層における幅５０ｍｍあたりのコード打ち込み本数との積が、該周方向ベルト層の端部から２０ｍｍ≦ａ≦Ｌ／４（Ｌは周方向ベルト層の総幅（ｍｍ）である）を満足する幅ａまでの領域Ａ内で３〜６ｍｍ^２であり、かつ、それ以外の領域内で領域Ａよりも小さいことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記スチールコードが、引っ張り強さ２７００Ｎ／ｍｍ^２以上のスチール素線を撚り合わせてなるスチールコードである請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。