JP5409398B2 - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は重荷重用空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、スチールベルトの改良に係る重荷重用空気入りタイヤに関する。

重荷重用空気入りタイヤのスチールベルトには、通常、スチールコードが等間隔に配置されて埋設されている。かかるベルトに適用されるスチールコードの改良に関しては、例えば、特許文献１に、ベルト層のスチールコードを、複数のスチール素線を撚り合わせたストランドをＮ本実質的に無撚りで引き揃えて扁平な外郭形状を有する集束コードとして形成した空気入りラジアルタイヤが開示されている。

また、例えば、特許文献２には、ベルト層の補強素子を数本以内の束毎に区分して、その束とこれに隣接する補強素子との分散間隔を広げて並置配列させるとともに、補強素子に直交する方向における束の幅ｄ、および、その束とこれに隣接する補強素子との間隔ｌの比ｄ／ｌを所定範囲に規定した空気入りラジアルタイヤが開示されている。
特開２００４−２１７１５８号公報（特許請求の範囲等） 特開平５−２１３００７号公報（特許請求の範囲等）

近年、省資源・環境性能のニーズは増す一方であり、タイヤについても例外ではなく、軽量化の技術がますます必要となってきている。このタイヤ軽量化の要請に対し、従来のベルト軽量化手法として、細線径コードを用いたベルトの薄ゲージ化が知られている。しかし、この場合、タイヤ強度を保つために打込み数を増す必要があることから、コード間隔が密になって、ベルト端からの亀裂発生に関する、いわゆるベルトエンドセパレーション（ＢＥＳ）性が悪化してしまうという問題があった。

これに対し、コード間隔が密となることを避ける技術として、特許文献２に開示されているような束コードを用いる方法が提案されている。特許文献２に係る技術は、ベルトの改良により耐久性確保を図ることを主目的とするものであるが、一方で、高圧高荷重で使用される重荷重用空気入りタイヤにおいては、径成長を抑制するための周方向剛性の必要性が増してくる。軽量化と引き換えに周方向剛性が低下してしまうことは、重荷重用空気入りタイヤの性能において致命的な欠点となる。したがって、重荷重用空気入りタイヤのベルト軽量化に当たっては、耐久性だけでなく剛性との両立設計が必須となる。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、タイヤ軽量化を図りつつ、耐久性と、所望の周方向剛性とを両立させた重荷重用空気入りタイヤを提供することにある。

スチールベルトを軽量化するためには、トリートの厚さ、すなわち、スチールコードの短径を小さくすることが効果的である。また、耐久性を確保するためには、スチールコード間の間隔および層間ゲージを大きくすることが有利である。しかし、スチールコードを束状に配置することにより、むやみにコード間の間隔を広げたり層間ゲージを大きくしたりすると、剛性の低下につながるため、耐久性と剛性との両立は大きな技術課題となっていた。

これに対し、本発明においては、スチールコードを束状に配置した場合の剛性発揮のメカニズムにつき検討し、これを明らかにすることで、コード束の束幅Ｂと束間隔Ｄとにより定義されるＳ（Ｓ＝Ｂ／（Ｂ＋Ｄ））の値の最適な範囲を見出した。
すなわち、そもそもスチールベルトは、通常、２層で交差して配置されることにより、強い剛性を発揮する。効率良く剛性を発揮させるためには、２層間のゴムの変形を拘束することが重要であり、その拘束効果は、ベルト内に占めるスチールの割合（Ｓ＝Ｂ／（Ｂ＋Ｄ））で決まる。したがって、コード束の配置を、このＳの値が最適な領域内となるように設計することで、上記問題を解決できるものと考えられる。かかる観点から、本発明者はさらに検討した結果、下記構成とすることにより、軽量化と、耐久性および剛性との両立を実現できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の重荷重用空気入りタイヤは、複数本のフィラメントを撚合せてなる複数本のスチールコードが束状に並列配置されて形成された少なくとも１層のスチールベルトを有する重荷重用空気入りタイヤであって、
前記コード束が、少なくとも２本以上のスチールコードからなり、前記コード束の、高さ、すなわち、前記スチールコードの短径Ａ（ｍｍ）と、束幅Ｂ（ｍｍ）とが下記式（１）、
Ｂ／Ａ≧２．０ （１）
で示される関係を満足し、かつ、前記コード束の束幅Ｂ（ｍｍ）と、コード束間間隔Ｄ（ｍｍ）とにより定義されるＳ＝Ｂ／（Ｂ＋Ｄ）の値が下記式（２）、
０．６０≦Ｓ≦０．８０ （２）
で示される関係を満足することを特徴とするものである。

本発明においては、前記スチールコードの短径Ａ（ｍｍ）と前記フィラメントの径Ｆ（ｍｍ）とが下記式（３）および（４）、
０．２４≦Ｆ≦０．５０ （３）
Ａ／Ｆ≦３．０ （４）
で示される関係を満足することが好ましく、より好ましくはスチールコードの短径Ａ（ｍｍ）とフィラメントの径Ｆ（ｍｍ）とが下記式（５）および（４）、
０．３０＜Ｆ≦０．５０ （５）
Ａ／Ｆ≦３．０ （４）
で示される関係を満足する。

本発明によれば、スチールベルトを構成するスチールコードを、上記式（１）および（２）を満足するコード束として配置したことで、タイヤの軽量化を図りつつ、耐久性と、所望の周方向剛性とを両立させた重荷重用空気入りタイヤを実現することが可能となった。特に、上記式（３）および（４）を満足するコード束とすれば、より軽量化効果を向上することができる。また、好ましくは（５）および（４）を満足するコードとすれば、耐久性、周方向剛性および軽量化を高次元で得ることができる。

（ａ）は、本発明に係るスチールベルト内のスチールコードの配列状態を示す概略断面図であり、（ｂ）は、その１本のスチールコードを取り出して示す断面図である。

符号の説明

１ スチールコード
２ コード束
１１ フィラメント

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（ａ）に、本発明に係るスチールベルト内のスチールコードの配列状態を示す概略断面図を、同図（ｂ）に、その１本のスチールコードを取り出して示す断面図を、それぞれ示す。図示するように、本発明の重荷重用空気入りタイヤは、複数本のフィラメント１１を撚合せてなる複数本のスチールコード１が束状に並列配置されて形成された少なくとも１層のスチールベルトを有するものである。

本発明のタイヤにおいては、コード束２の、高さ、すなわち、スチールコードの短径Ａ（ｍｍ）と、束幅Ｂ（ｍｍ）とが下記式（１）、
Ｂ／Ａ≧２．０ （１）
で示される関係を満足するとともに、コード束２の束幅Ｂ（ｍｍ）と、コード束２間の間隔Ｄ（ｍｍ）とにより定義されるＳ＝Ｂ／（Ｂ＋Ｄ）の値が下記式（２）、
０．６０≦Ｓ≦０．８０ （２）
で示される関係を満足することが重要である。

コード束２が、上記式（１）を満足するものとすることで軽量化を確保することができ、かつ、上記式（２）を満足するものとすることで周方向剛性と耐久性とをバランスさせることができる。Ｓが０．６０未満であると、コード束間の間隔が大きくなると同時に層間ゴムの拘束が弱まることから、周方向剛性が不足してしまう。一方、Ｓが０．８０より大きいと、束幅に対して束間の間隔が狭すぎるため、亀裂進展によるＢＥＳ性が悪化してしまう。

また、ベルトをより軽量化する観点からは、スチールコードの短径Ａ（ｍｍ）とフィラメント１１の径Ｆ（ｍｍ）とが、下記式（３）および（４）、
０．２４≦Ｆ≦０．５０ （３）
Ａ／Ｆ≦３．０ （４）
で示される関係を満足することが好ましく、より好ましくは下記式（５）および（４）、
０．３０＜Ｆ≦０．５０ （５）
Ａ／Ｆ≦３．０ （４）
である。
これにより、トリート厚さＡを小さくして、さらなる軽量化効果を得ることができる。

本発明のタイヤにおいては、上記条件を満足するスチールベルトを構成するスチールコードが、上記条件を満足する束状に配置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。例えば、本発明に用いるスチールコードは、図示する例では扁平コードであるが、これには限られず、通常の円形断面コードであってもよい。かかる束状のコード配置の以外のタイヤ構造の詳細については特に制限されず、常法に従い適宜構成することが可能である。例えば、本発明のタイヤにおいて、スチールベルトは少なくとも１層で配置することが必要であり、好適には３〜４層で配置する。本発明において、スチールベルトを複数層で配置する場合には、そのうち少なくとも１層に上記束状のコード配置を適用すればよい。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
４層のスチールベルトのうち２層の主交錯ベルトに、下記の表中に示す条件に従う束状のコード配置を適用して、タイヤサイズ１１Ｒ２２．５の重荷重用空気入りタイヤを作製した。

＜トリート重量＞
得られた各供試タイヤにつき、トリート重量を、スチールコードとゴムシートとからなるトリートの単位面積あたりの実測重量として求めた。結果は、従来例１を１００とした指数で表示した。値が小さいほど、軽量効果が大きいことを意味する。

＜周方向剛性＞
得られた各供試タイヤにつき、実地試験１０万ｋｍ走行後においてタイヤ外周を測定することにより、周方向剛性を求めた。具体的には、１０万ｋｍ走行後のタイヤで、内圧を５０ｋＰａから７００ｋＰａまで充填したときのセンター部溝底の外周成長量を測定し、その逆数から周方向剛性を算出した。結果は、従来例１を１００とする指数で表示した。値が大きいほど、高い剛性を持つことを意味する。

＜ＢＥＳ性＞
得られた各供試タイヤにつき、１０万ｋｍ走行後に主交錯ベルトを解剖し、ベルト層間の亀裂長さをタイヤ周方向に測定して、平均した値に基づいて、ＢＥＳ性を求めた。結果は従来例１の平均亀裂長さを１００とした指数で表示した。値が小さいほど、耐久性が良いことを意味する。

上記評価結果を、下記表中に併せて示す。なお、同表中の判定は、結果が特に良好である場合を◎、良好である場合を○、普通の場合を△、やや劣る場合を×とした。

上記表中に示すように、従来例１〜３はいずれもＳの値が０．６程度であり、これらから、軽量化および剛性確保を実現するには、Ｓの値を上げることが必要であることがわかる。これに対し、実施例１〜９は、従来例１よりも軽量化が図られており、かつ、剛性と耐久性とが両立されている。これら実施例１〜９においては、Ｓの値が、従来例１のＳの値（＝０．６０）よりも大きく、本発明の条件を満足するよう設計されており、これにより、剛性と耐久性とを両立できることが確かめられた。さらに、ＦおよびＡ／Ｆの値についても満足するものとすることで、剛性および耐久性に加えて、さらなる軽量性についても図ることができることが確かめられた。

一方、比較例１はＳ＜０．６０とした例であり、軽量化が極端に図られ、耐久性も向上しているものの、周方向剛性が大きく低下しており、径成長が大きくなってしまった。また、比較例２はＳ＞０．８０とした例であり、周方向剛性は向上しているものの、耐久性が大幅に悪化してしまった。したがって、比較例１、２ともに、軽量性と剛性と耐久性とを同時に実現することはできなかった。

Claims (3)

1. 複数本のフィラメントを撚合せてなる複数本のスチールコードが束状に並列配置されて形成された少なくとも１層のスチールベルトを有する重荷重用空気入りタイヤであって、前記コード束が、少なくとも２本以上のスチールコードからなり、前記コード束の、高さ、すなわち、前記スチールコードの短径Ａ（ｍｍ）と、束幅Ｂ（ｍｍ）とが下記式（１）、
   Ｂ／Ａ≧２．０ （１）
   で示される関係を満足し、かつ、前記コード束の束幅Ｂ（ｍｍ）と、コード束間間隔Ｄ（ｍｍ）とにより定義されるＳ＝Ｂ／（Ｂ＋Ｄ）の値が下記式（２）、
   ０．６０≦Ｓ≦０．８０（２）
   で示される関係を満足することを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
2. 前記スチールコードの短径Ａ（ｍｍ）と前記フィラメントの径Ｆ（ｍｍ）とが下記式（３）および（４）、
   ０．２４≦Ｆ≦０．５０（３）
   Ａ／Ｆ≦３．０ （４）
   で示される関係を満足する請求項１記載の重荷重用空気入りタイヤ。
3. 前記スチールコードの短径Ａ（ｍｍ）と前記フィラメントの径Ｆ（ｍｍ）とが下記式（５）および（４）、
   ０．３０＜Ｆ≦０．５０（５）
   Ａ／Ｆ≦３．０ （４）
   で示される関係を満足する請求項１記載の重荷重用空気入りタイヤ。

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