JP5164538B2 - 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、タイヤ周方向に沿う向きに伸びる複数本の波型形状またはジグザグ形状の型付けスチールコードからなる周方向ベルト層を備える空気入りラジアルタイヤに関する。

従来、空気入りラジアルタイヤのベルト層として、タイヤ周方向に沿う周方向ベルトを設けることが行われており、かかる周方向ベルトに、波型形状またはジグザク形状に型付けしたコードを適用することも公知である。

例えば、特許文献１には、トラックおよびバス用並びにオフザロード用など高内圧で使用される重荷重用ラジアルタイヤ、特に扁平のタイヤにおいて、波形またはジグザグ形をなしてタイヤの赤道面に沿って延びる多数本のコードまたはフィラメントを補強素子として、これら補強素子をゴムで被覆したプライの複数層を、傾斜配置したコードによるベルトに代えて、または該ベルトに追加して用いることが開示されている。
特開平１１−２４５６１７号公報

しかしながら、かかる波型形状またはジグザグ形状に加工されたスチールコードでは、その型付け部において曲率半径Ｒが局所的に小さくなっているため、この部分でタイヤ周方向の入力による曲げ歪の集中が起こりやすいという問題があった。これは、スチールコードの耐久性能低下の要因となる。

また、波型形状またはジグザグ形状の型付けスチールコードからなる周方向ベルトを有するタイヤでは、その構造から周方向ベルトに大きな負担がかかる。周方向ベルトはタイヤ転動時の歪を直接受けるため、タイヤ転動時には繰り返しの歪変形を受けることになる。したがって、今後のタイヤサイズの大型化や偏平化による負担増大に伴い、入力の増大に起因するセパレーション発生等の耐久性の低下が懸念されており、周方向ベルトの耐久性向上を図ることが急務となっている。

そこで本発明の目的は、周方向ベルトに波型形状またはジグザグ形状の型付けスチールコードを用いた空気入りラジアルタイヤにおいて、かかる周方向ベルトの耐久性の向上を図ることで、特に今後の入力の増大時に懸念されるスチールコードの疲労破断を防止できる技術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、波型形状またはジグザグ形状の型付けスチールコードの型付け部における曲率半径Ｒを大きく規定することで、この部分における曲げ歪の集中を分散させて、コードの耐久性を向上することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、左右一対のビード部間にわたりトロイド状に延在するカーカスを骨格とし、該カーカスのタイヤ半径方向外側に、ベルト層およびトレッド層が順次積層配置されてなる空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルト層が、タイヤ周方向に沿う向きに伸びる複数本の波型形状またはジグザグ形状の型付けスチールコードからなる周方向ベルトを少なくとも１層含み、該周方向ベルトのスチールコードを取り出した場合の取り出したスチールコードの型付けの曲率半径Ｒが１８ｍｍ以上１２５ｍｍ以下の範囲内であり、該周方向ベルトのスチールコードが、０．１２ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下のフィラメント径を有するフィラメントからなる撚りコードであり、１．２０ｍｍ以上３．００ｍｍ以下のコード径を有し、かつ、０．３％以上３．０％以下の範囲の初期伸び歪量を有することを特徴とするものである。

本発明においては、前記ベルト層が、前記周方向ベルトを１層ないし４層含むことが好ましく、前記ベルト層が、タイヤ周方向に対し傾斜した向きに伸びるコードからなる交錯ベルトを１層ないし３層含むことも好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことにより、周方向ベルトにおける波型型付けスチールコードの耐久性を向上して、スチールコードの疲労破断を効果的に防止することが可能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に、本発明の一例の空気入りラジアルタイヤのトレッド部近傍を拡大して示す断面図を示す。図示する本発明の空気入りラジアルタイヤ１０は、左右一対のビード部（図示せず）間にわたりトロイド状に延在するカーカス１を骨格とし、そのタイヤ半径方向外側に、ベルト層２およびトレッド層５が順次積層配置されてなるものである。

本発明においては、ベルト層２が、タイヤ周方向に沿う向きに伸びる複数本の波型形状またはジグザグ形状の型付けスチールコードからなる周方向ベルト３を少なくとも１層、図示する例では２層含み、形状を変化させることなくタイヤ中の周方向ベルト３から取り出したスチールコードの型付けの曲率半径Ｒが、１８ｍｍ以上１２５ｍｍ以下、好適には２０ｍｍ以上７５ｍｍ以下の範囲内である。

前述したように、波型形状またはジグザグ形状の型付けスチールコードでは型付け部に曲げ歪の集中が起こり、今後のサイズ大型化等に伴う入力の増大によっては、そこを起点としてスチールコードの疲労破断が発生してしまう懸念がある。それを防ぐためには、この型付け部の曲率半径Ｒを大きくして、曲げ歪の集中を緩和させることが有効である。本発明においては、かかる型付け部の曲率半径Ｒを上記範囲に規定することで、曲げ歪の集中を効果的に緩和させて、疲労破断の発生を防止することを可能としたものである。

ここで、本発明において型付け部の曲率半径Ｒとは、図２に示すように、波型形状またはジグザグ形状に加工されたスチールコード２０（振幅ａ，波長λ）の型付け部を、円弧で近似して測定した曲率半径として定義される。具体的には、理想的な曲率半径Ｒは、振幅ａおよび波長λより、Ｒ＝１／ａ（λ／２π）^２とする。この曲率半径Ｒが１８ｍｍ未満であると、曲げ歪の緩和が不十分となり、一方、１２５ｍｍを超えると、タイヤに必要なスチール量が確保できなくなるため、他性能面での懸念が生ずる。

また、周方向ベルト３を構成する上記スチールコードは、フィラメント径０．１２ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下、特には０．１５ｍｍ以上０．３６ｍｍ以下の範囲のフィラメントからなる撚りコードであり、コード径が１．２０ｍｍ以上３．００ｍｍ以下、特には１．２０ｍｍ以上２．００ｍｍ以下の範囲であって、かつ、初期伸び歪量が０．３％以上３．０％以下、特には０．９％以上２．０％以下の範囲であることが好ましい。このようなスチールコードを用いることで、コード耐久性をより良好に確保することができる。

上記スチールコードの初期伸び歪量が０．３％未満であると、内圧時および径成長時にコードが伸びきってしまい、タイヤがバックリングして正常な形状にならず、偏摩耗性悪化の原因となる。一方、コードの初期伸び歪量が３．０％を超えると、内圧による径成長が大きくなり過ぎてしまい、これによりタイヤ表面のトレッドゴムが引張り状態となって、耐摩耗性や耐カット性悪化の不利を招くことになる。ここで、スチールコードの初期伸び歪量は、図３に示すように、コードの歪−荷重曲線において定義される。

特には、上記周方向ベルト３のスチールコードとして、上記曲率半径Ｒが２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲には強度２５００ＭＰａ以上の鋼材、また、上記曲率半径Ｒが３０ｍｍを超えて７５ｍｍ以下の範囲には強度２９００ＭＰａ以上の鋼材を用いることが好ましい。強度がこの範囲よりも低い鋼材を用いると、タイヤに必要なスチールコード強度が不足するため好ましくない。

本発明において、ベルト層２は、上記周方向ベルト２を少なくとも１層、好適には１層ないし４層含む。周方向ベルト２を５枚以上とすると、全体のゲージが厚くなりすぎて、重量増や発熱耐久性の悪化を招くので、周方向ベルト３の層数は１〜４層とすることが望ましい。

また、ベルト層２は、好適には、上記周方向ベルト３に加えて、タイヤ周方向に対し傾斜した向きに伸びるコードからなる交錯ベルト４を、１層ないし３層含む。図示する例では、層間で互いに交錯する交錯ベルト４を、２層にて配置している。交錯ベルト４を配置しない場合、タイヤ幅方向の変形を抑えられずに、偏摩耗性の悪化を生ずる場合がある。一方、交錯ベルト４を４層以上配置すると、全体のゲージが厚くなりすぎて、重量増や発熱耐久性の悪化をもたらすおそれがある。

また、本発明のタイヤ１０において、カーカス１のクラウン部のタイヤ半径方向外側に配置されるトレッド層５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。さらに、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に示す構造を有するタイヤサイズ４９５／４５Ｒ２２．５の空気入りラジアルタイヤを、周方向ベルトに適用するスチールコード（３層撚り：３＋９＋１５構造）の波型型付けの条件を下記表１，２に示すようにそれぞれ変えて製造した。

各供試タイヤにおいて、ベルト層２は、タイヤ周方向の沿う向きに伸びる複数本の波型型付けスチールコードからなる周方向ベルト３の２層と、タイヤ周方向に対し傾斜した向きに伸びるコードからなる交錯ベルト４の２層とからなるものとした。

＜疲労特性の評価＞
各供試タイヤ中のスチールコードの疲労特性を、正規内圧、正規荷重の１２０％の負荷条件下で６０ｋｍ／ｈにて７．０万ｋｍ走行させる室内試験を行った後に、Ｘ線検査を実施することにより評価した。Ｘ線検査でコード切れなしの場合を◎、コード切れは若干見られるが実用上問題ない場合を○、コード切れありの場合を×とした。その結果を、下記の表１，２中に併せて示す。

上記表１，２に示すように、本発明に係る条件を満足する波型型付けスチールコードを周方向ベルトに用いた実施例の空気入りラジアルタイヤでは、スチールコードの耐久性を向上できることが確かめられた。

本発明の一例の空気入りラジアルタイヤのトレッド部近傍を示す拡大断面図である。 波型形状に加工されたスチールコードを示す概略図である。 スチールコードの歪−荷重曲線を示すグラフである。

符号の説明

１ カーカス
２ ベルト層
３ 周方向ベルト
４ 交錯ベルト
５ トレッド層
１０ 空気入りラジアルタイヤ
２０ スチールコード

Claims (3)

1. 左右一対のビード部間にわたりトロイド状に延在するカーカスを骨格とし、該カーカスのタイヤ半径方向外側に、ベルト層およびトレッド層が順次積層配置されてなる空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記ベルト層が、タイヤ周方向に沿う向きに伸びる複数本の波型形状またはジグザグ形状の型付けスチールコードからなる周方向ベルトを少なくとも１層含み、該周方向ベルトのスチールコードを取り出した場合の取り出したスチールコードの型付けの曲率半径Ｒが１８ｍｍ以上１２５ｍｍ以下の範囲内であり、該周方向ベルトのスチールコードが、０．１２ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下のフィラメント径を有するフィラメントからなる撚りコードであり、１．２０ｍｍ以上３．００ｍｍ以下のコード径を有し、かつ、０．３％以上３．０％以下の範囲の初期伸び歪量を有することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記ベルト層が、前記周方向ベルトを１層ないし４層含む請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記ベルト層が、タイヤ周方向に対し傾斜した向きに伸びるコードからなる交錯ベルトを１層ないし３層含む請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。

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