JP5258764B2

JP5258764B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5258764B2
Application number: JP2009520650A
Authority: JP
Inventors: 正憲青山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2028-06-27
Also published as: JPWO2009001931A1; EP2168787A1; EP2168787B1; WO2009001931A1; EP2168787A4

Description

本発明は、スチールコードをゴム補強材として用いた空気入りタイヤに関し、特には耐久性の向上を図った空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤ、特に高い荷重を支え長時間走行するようなトラックやバスに適用されるようなタイヤにおいては、長期間の過酷な使用に耐え、安定した性能を発揮するために、高い強度と剛性、および寸法安定性が重要である。特にタイヤのクラウン部は、使用時に常に内圧による周方向に引張り入力を受け、使用によりクリープして周長が伸びることにより歪が生じ、耐久性を悪化させたり、タイヤの断面形状を変化させ、摩耗特性を悪化させたりする。

その対策として、例えば、特許文献１には、カーカスの周りのトレッド部に２層の交錯ベルトを配し、さらに、その下層に、少なくとも１層の波形（またはジグザグ形）をなす多数のコード（またはフィラメント）の補強要素からなるストリップ状のクラウン強化層を赤道に沿って配して、タイヤの重量増を招くことなくセパレーションを有効に防止する技術が開示されている。
特許第２６２３００３号公報

しかしながら、近年の摩耗に対する強い要求と操縦安定性の高い要求の下では、特許文献１に記載されているようなクラウン強化層の適用のみでは耐久性の面で必ずしも十分とはいえなくなってきており、今日、より一層の耐久性の向上が望まれている。

そこで本発明の目的は、これまで以上に耐久性の向上を図った空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、摩耗に対する強い要求と操縦安定性の高い要求のためにタイヤ周方向だけでなくタイヤ幅方向にも適度な剛性を持つことが要求される近年の状況下で、例えば、特許文献１記載のようにクラウン強化層を設けたタイヤの幅方向に剛性を付与すると、周方向に配向したクラウン強化層との間に高いせん断歪が発生し、特にタイヤ幅に対し、外側の周方向クラウン強化層にセパレーションの懸念が出てくることが分かった。本発明者は、かかる知見に基づきさらに鋭意検討した結果、コード自身が適度に伸長して発生するせん断歪を緩和させるために、タイヤ幅方向外側の周方向クラウン強化層に真直で破断伸度の大きいスチールコードを配置したところ、これまでのクラウン強化層の場合と比較してより一層耐久性の向上を図ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の空気入りタイヤは、少なくとも一対のビードコア間に跨ってトロイド状に延在する少なくとも一層のカーカスを骨格とし、該カーカスの外周に、複数本のコードまたはフィラメントを補強要素とする２〜４層のベルトを有する空気入りタイヤにおいて、
前記ベルトのうち１層または２層を、ゴム−スチールコード複合体を全体としてタイヤ周方向に沿って配向させてなるストリップより形成されたクラウン強化層とし、
前記クラウン強化層が、タイヤ幅方向の両外側に位置する一対の外側ストリップと、その間に位置する中側ストリップとに３分割され、
前記外側ストリップのスチールコードの破断伸度（Ｅｏ）と前記中側ストリップのスチールコードの破断伸度（Ｅｉ）とが次式、
Ｅｏ＞Ｅｉ
で表される関係を満足し、
前記外側ストリップのスチールコードが真直であり、かつ、
前記外側ストリップの単位幅あたりの破断強力Ｔｏと、前記中側ストリップの単位幅あたりの破断強力Ｔｉとが次式、
Ｔｏ／Ｔｉ≧０．９２
で表される関係を満足することを特徴とするものである。

本発明の空気入りタイヤの好適例は下記の通りである。

前記外側ストリップのスチールコードの破断伸度（Ｅｏ）と前記中側ストリップのスチールコードの破断伸度（Ｅｉ）とが次式、
２．５≧Ｅｏ／Ｅｉ≧１．０５
で表される関係を満足する。

前記外側ストリップのスチールコードのコード径（Ｄｏ）と前記中側ストリップのスチールコードのコード径（Ｄｉ）とが次式、
１．１５≧Ｄｏ／Ｄｉ≧０．８５
で表される関係を満足する。

前記外側ストリップのスチールコードが、ｎ＝３〜６本のスチールフィラメントを撚り合せてなる１×ｎ構造の単撚り構造を有し、コード軸方向に対し撚り角が６９度以下で、かつ破断伸度が１．８％以上である。

前記外側ストリップのスチールコードが、ｎ＝３〜９本のスチールフィラメントを撚り合せてなるストランドをｍ＝２〜５本撚り合わせてなるｍ×ｎの複撚り構造を有し、コード軸方向に対し撚り角が６９度以下で、かつ破断伸度が１．８％以上である。

前記外側ストリップのスチールコードが、ｎ＝３〜６本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる１×ｎの単撚り構造を有し、該スチールフィラメント中心を結ぶ円周長（Ｌｆ）と該スチールフィラメントの径（Ｄｆ）の和（ｎ×Ｄｆ）とが次式、
２．８≧Ｌｆ／（ｎ×Ｄｆ）≧１．１５
で表される関係を満足し、かつ前記スチールコードの破断伸度が１．８％以上である。

前記外側ストリップのスチールコードが、ｎ＝３〜９本のスチールフィラメントを撚り合わせてなるストランドをｍ本撚り合わせてなるｍ×ｎの複撚り構造を有し、該ストランド中心を結ぶ円周長（Ｌｓ）と該ストランドの径（Ｄｓ）の和（ｍ×Ｄｓ）とが次式、
２．８≧Ｌｓ／（ｍ×Ｄｓ）≧１．１５
で表される関係を満足し、かつ前記スチールコードの破断伸度が１．８％以上である。

前記中側ストリップからなるクラウン強化層の幅（Ｗｉ）が前記クラウン強化層の全幅（Ｗｔ）に対し、次式、
０．９５×Ｗｔ≧Ｗｉ≧０．５×Ｗｔ
で表される関係を満足する。

本発明によれば、これまで以上に耐久性の向上を図った空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の空気入りタイヤの一例のトレッド部近傍を示す拡大断面図である。本発明に適用可能なスチールコードの一例を示す断面図である。本発明に適用可能なスチールコードの他の例を示す断面図である。（ａ）および（ｂ）は、実施例で用いたスチールコードの断面図である。実施例で用いた他のスチールコードの断面図である。実施例で用いた他のスチールコードの断面図である。実施例で用いた他のスチールコードの断面図である。実施例で用いた他のスチールコードの断面図である。実施例で用いたスチールコードを波型形状としたゴム−スチールコード複合体の平面図である。

符号の説明

１カーカス
２ベルト
３クラウン強化層
１０タイヤ
２０スチールコード

以下、本発明の実施の形態につき具体的に説明する。
図１に、本発明の一実施の形態に係るタイヤのトレッド部近傍の拡大断面図を示す。図示するタイヤ１０は、少なくとも一対のビードコア（図示せず）間に跨ってトロイド状に延在する少なくとも一層のカーカス１を骨格とし、その外周に２〜４層のベルト２（図示する例では２層）を有する。ベルト２には、タイヤの中央円周を含む平面、即ち、タイヤ赤道面に対し２０〜５０°の傾斜角をなし、層間で互いに交差する複数本のコードまたはフィラメントを補強要素とする既知のベルト構造を好適に採用することができる。

タイヤ１０は、ベルト２の内周側であってカーカス１の外周に、ゴム−スチールコード複合体を全体としてタイヤ周方向に沿って配向させてなるストリップより形成された、少なくとも１層（図示例では２層）のクラウン強化層３を備えている。本発明においてクラウン強化層３は、ベルト２の外周側であっても、あるいはベルト２の層間であってもよく、特に制限されるべきものではない。

本発明においては、クラウン強化層３は、タイヤ幅方向の両外側に位置する一対の外側ストリップ３ａと、その間に位置する中側ストリップ３ｂとに３分割され、外側ストリップ３ａのスチールコードの破断伸度（Ｅｏ）と中側ストリップ３ｂのスチールコードの破断伸度（Ｅｉ）とが次式、
Ｅｏ＞Ｅｉ
好ましくは次式、
２．５≧Ｅｏ／Ｅｉ≧１．０５
で表される関係を満足し、かつ、外側ストリップ３ａのスチールコードが真直であることが肝要である。即ち、本発明においては、外側ストリップ３ａに発生するせん断歪を緩和すべく、外側ストリップ３ａに対し、コード自身が適度に伸長し、かつ、真直で、中側ストリップ３ｂよりも破断伸度の大きいスチールコードを適用する。

外側ストリップ３ａのスチールコードの破断伸度は、好ましくは１．８％以上である。

外側ストリップ３ａに配置する真直で破断伸度の大きいスチールコードは、発生するせん断歪に対し十分な伸度を持つため、セパレーションに至らない。波状に型付けをしたスチールコードで十分な伸度を持たせるには、型付け量を大きくする必要があり、タイヤ外観に影響を及ぼしてしまうため、本発明では真直なスチールコードを用いる必要がある。

また、タイヤ全幅にわたりクラウン強化層３に真直で破断伸度の大きいスチールコードを配置した場合には、周方向クラウン強化層の本来の目的である十分なタガ効果を発揮することができないため、外側ストリップ３ａのみに真直で破断伸度の大きいスチールコードが必要になる。

また、本発明においては、外側ストリップ３ａの単位幅あたりの破断強力Ｔｏと、中側ストリップ３ｂの単位幅あたりの破断強力Ｔｉとが次式、
Ｔｏ／Ｔｉ≧０．９２
で表される関係を満足することが好ましい。この値が０．９２未満であると、全幅を中側ストリップ３ｂとしたタイヤ対比、全体のケース剛性が著しく不足してしまう。

さらに、外側ストリップ３ａのスチールコードのコード径（Ｄｏ）と中側ストリップ３ｂのスチールコードのコード径（Ｄｉ）とが次式、
１．１５≧Ｄｏ／Ｄｉ≧０．８５
で表される関係を満足することが好ましい。この値が０．８５未満であるか、または１．１５を超えると、外側ストリップ３ａと中側ストリップ３ｂとの間で著しい段差が生じ、耐久性が低下してしまう。

さらにまた、中側ストリップ３ｂの幅（Ｗｉ）は、本発明の所望の効果と十分なタガ効果とを得る上で、クラウン強化層の全幅（Ｗｔ）に対し、次式、
０．９５×Ｗｔ≧Ｗｉ≧０．５×Ｗｔ
で表される関係を満足することが好ましい。

さらにまた、外側ストリップ３ａと中側ストリップ３ｂのコード打込み数は、いずれも好ましくは２０〜３０本／５０ｍｍである。

外側ストリップ３ａに適用可能である真直で破断伸度の大きいスチールコードは、例えば、以下の方法で達成することができる。１×ｎの単撚り構造やｍ×ｎの複撚り構造のスチールコードを、短ピッチで撚り合わせ、コード軸方向に対し撚り角が６９度以下、好ましくは６５度以下５５度以上とすることで、十分な伸びを確保することができる。但し、この撚り角が５５度未満になると素線同士のこすれによる切断の懸念が生じる。

コードを構成するフィラメントは、ゴムの浸透を促進するために、異線径を組み合わせたり、少なくともフィラメントの１本に２次元または３次元に型をつけてもよい。あるいは、１×ｎの単撚り構造やｍ×ｎの複撚り構造のスチールコードを、十分に空間を持たせて撚り合せてもよい。

好適なスチールコードとしては、ｎ＝３〜６本のスチールフィラメントを撚り合せてなる１×ｎ構造の単撚り構造を有するかまたは、ｎ＝３〜９本のスチールフィラメントを撚り合せてなるストランドをｍ＝２〜５本撚り合わせてなるｍ×ｎの複撚り構造を有し、コード軸方向に対し撚り角が６９度以下であるものを挙げることができる。

また、他の好適スチールコードとして、図２に一例として示すような、ｎ＝３〜６本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる１×ｎの単撚り構造を有し、該スチールフィラメント中心を結ぶ円周長（Ｌｆ）と該スチールフィラメントの径（Ｄｆ）の和（ｎ×Ｄｆ）とが次式、
２．８≧Ｌｆ／（ｎ×Ｄｆ）≧１．１５
で表される関係を満足するもの、あるいは図３に一例として示すような、ｎ＝３〜９本のスチールフィラメントを撚り合わせてなるストランドをｍ本撚り合わせてなるｍ×ｎの複撚り構造を有し、該ストランド中心を結ぶ円周長（Ｌｓ）と該ストランドの径（Ｄｓ）の和（ｍ×Ｄｓ）とが次式、
２．８≧Ｌｓ／（ｍ×Ｄｓ）≧１．１５
で表される関係を満足するものを挙げることができる。

ここで、Ｌｆ／（ｎ×Ｄｆ）およびＬｓ／（ｍ×Ｄｓ）の値が２．８を超えると、コード径の増大による総重量の影響を無視することができなくなる。一方、かかる値が１．１５未満であると十分な伸度を確保することができなくなる。この場合もコードを構成するフィラメントは、ゴムの浸透を促進するために、異線径を組み合わせたり、少なくとも１本に２次元または３次元に型付けをしてもよい。

なお、本発明のタイヤは、補強層、特にはクラウン強化層の補強材として、上記ゴム−スチールコード複合体が適用されているものであればよく、これにより本発明の所期の効果を得ることができるものであり、他の具体的なタイヤ構造や材質等については、常法に従い適宜設定することができ、特に制限されるものではない。

以下、本発明を実施例に基づき説明する。
（実施例および比較例）
下記の表１および表２中に示す条件にて各比較例および実施例のゴム−スチールコード複合体を作製し、これらを図１に示すクラウン強化層３として使用し、同表に示すサイズの供試タイヤを夫々製造した。中側ストリップの幅（Ｗｉ）は、いずれもクラウン強化層の全幅（Ｗｔ）の８５％程度とした。尚、表中の波型型付け２ａ／λは、図９の平面図に示すようにスチールコード２０を波型形状（波長：λ、振幅：２ａ）に型付けして平行に並べ、ゴムに埋設することでゴム−スチールコード複合体を作製した。

各供試タイヤにつき以下の評価を実施した。
タイヤ外観は、タイヤ側面に目視で凹凸が確認できる場合を×、確認できない場合を○とした。
径成長は、内圧充填時にタイヤサイズが同じもの同士のうち、比較例１、４対比著しく増大する場合を×、増大しない場合を○とした。
セパレーション性は、正規内圧、正規荷重の１２０％の負荷条件にかけて速度６０ｋｍ／ｈで７．０万ｋｍドラム走行させた後、ホログラフィ検査でセパレーションの有無を観察した。
得られた結果を下記の表１および表２に示す。

本発明の実施例については理想的な状態を示したものであり、実際のタイヤ等への利用などゴム物品として使用される場合には、多少変形する場合もあり、本発明の請求項の記載は、その実際の変形後の状態も含むものである。

Claims

少なくとも一対のビードコア間に跨ってトロイド状に延在する少なくとも一層のカーカスを骨格とし、該カーカスの外周に、複数本のコードまたはフィラメントを補強要素とする２〜４層のベルトを有する空気入りタイヤにおいて、
前記ベルトのうち１層または２層を、ゴム−スチールコード複合体を全体としてタイヤ周方向に沿って配向させてなるストリップより形成されたクラウン強化層とし、
前記クラウン強化層が、タイヤ幅方向の両外側に位置する一対の外側ストリップと、その間に位置する中側ストリップとに３分割され、
前記外側ストリップのスチールコードの破断伸度（Ｅｏ）と前記中側ストリップのスチールコードの破断伸度（Ｅｉ）とが次式、
Ｅｏ＞Ｅｉ
で表される関係を満足し、
前記外側ストリップのスチールコードが真直であり、かつ、
前記外側ストリップの単位幅あたりの破断強力Ｔｏと、前記中側ストリップの単位幅あたりの破断強力Ｔｉとが次式、
Ｔｏ／Ｔｉ≧０．９２
で表される関係を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
前記外側ストリップのスチールコードの破断伸度（Ｅｏ）と前記中側ストリップのスチールコードの破断伸度（Ｅｉ）とが次式、
２．５≧Ｅｏ／Ｅｉ≧１．０５
で表される関係を満足する請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記外側ストリップのスチールコードのコード径（Ｄｏ）と前記中側ストリップのスチールコードのコード径（Ｄｉ）とが次式、
１．１５≧Ｄｏ／Ｄｉ≧０．８５
で表される関係を満足する請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記外側ストリップのスチールコードが、ｎ＝３〜６本のスチールフィラメントを撚り合せてなる１×ｎ構造の単撚り構造を有し、コード軸方向に対し撚り角が６９度以下で、かつ破断伸度が１．８％以上である請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記外側ストリップのスチールコードが、ｎ＝３〜９本のスチールフィラメントを撚り合せてなるストランドをｍ＝２〜５本撚り合わせてなるｍ×ｎの複撚り構造を有し、コード軸方向に対し撚り角が６９度以下で、かつ破断伸度が１．８％以上である請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記外側ストリップのスチールコードが、ｎ＝３〜６本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる１×ｎの単撚り構造を有し、該スチールフィラメント中心を結ぶ円周長（Ｌｆ）と該スチールフィラメントの径（Ｄｆ）の和（ｎ×Ｄｆ）とが次式、
２．８≧Ｌｆ／（ｎ×Ｄｆ）≧１．１５
で表される関係を満足し、かつ前記スチールコードの破断伸度が１．８％以上である請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記外側ストリップのスチールコードが、ｎ＝３〜９本のスチールフィラメントを撚り合わせてなるストランドをｍ本撚り合わせてなるｍ×ｎの複撚り構造を有し、該ストランド中心を結ぶ円周長（Ｌｓ）と該ストランドの径（Ｄｓ）の和（ｍ×Ｄｓ）とが次式、
２．８≧Ｌｓ／（ｍ×Ｄｓ）≧１．１５
で表される関係を満足し、かつ前記スチールコードの破断伸度が１．８％以上である請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記中側ストリップの幅（Ｗｉ）が前記クラウン強化層の全幅（Ｗｔ）に対し、次式、
０．９５×Ｗｔ≧Ｗｉ≧０．５×Ｗｔ
で表される関係を満足する請求項１記載の空気入りタイヤ。