JP5718087B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、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、耐久性および生産性に優れ、かつ、軽量化を実現した空気入りタイヤに関する。

近年、環境性能の重要性が増してきており、スチールコードを補強部材として用いるゴム物品やタイヤにおいては軽量化のニーズが高まっている。タイヤの軽量化のためには、スチールコードからなるベルトの厚さを薄くすることが有効であり、そのためにはスチールコード断面を扁平形状とし、スチールコードの径（短径）を小さくすることが効果的である。

通常、（１×Ｎ）構造のスチールコードをプレスローラー等の治具を用いて扁平形状とした場合、スチールコードへの引張入力時に初期伸びが発生するため補強部材としての効果が低下してしまう。そこで、スチールコードの引張剛性を損ねることなく、扁平形状となるコード構造として、例えば、特許文献１〜４が提案されている。特許文献１に記載のスチールコードは、２＋６構造であってシースフィラメント間に間隙を設けることにより、フィラメント間にゴムを浸透させる技術が提案されている。また、特許文献２に記載のスチールコードは、コアフィラメント径とシースフィラメント径を規定することで、上記課題の解消を試みている。さらに、特許文献３に記載のスチールコードは、コアフィラメント径とシースフィラメント径の比を規定することで、スチールコードへのゴムの浸透性を向上させる技術が開示されている。さらにまた、特許文献４には、スチールフィラメント６〜１０本の単撚り構造または層撚り構造とすることで、ゴム浸透性を確保する技術が開示されている。

特開平９−１５８０６６号公報 特開２００５−１２０４９１号公報 特開２００７−６３７２４号公報 特開２００７−９０９３７号公報

しかしながら、特許文献１〜４はゴム浸透性、すなわち、耐久性の観点からは検討されてはいるものの、スチールコードの生産性については十分に検討されたものとは言えず、シースフィラメント間に必要以上の間隙が空いた場合、シースフィラメントがコアフィラメントの周辺に均等に分散しないため、生産性が劣る問題が生じていた。すなわち、スチールコード全体が曲げられたときに各フィラメントへの張力が不均一となりやすいため、一部のフィラメントが突っ張って飛び出す現象が生じていた。また、スチールコード引張時にフィラメントに均等に張力が分散されないため、強力が低下するという問題も有していた。

また、特に建設車両用タイヤや重荷重用タイヤは、タイヤの軽量化と同時に、タイヤの寿命を延ばすことを目的として耐カット性の向上も求められている。これは、建設車両用タイヤは、破砕岩石が散乱する路面の走行を余儀なくされ、ベルトのカット故障が生じやすく、カットが直接的にタイヤを故障に至らしめるか、または、カット傷から水が浸入してスチールコードを腐食し、これがセパレーション故障を招くか、いずれかの故障が生じて、タイヤ寿命を低下させるという問題を有しているからである。

そこで、本発明の目的は、耐久性および生産性に優れ、かつ、軽量化を実現した空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、下記構成とすることにより、上記課題を解消す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。

すなわち、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部と、両ビード部のタイヤ半径方
向外側に連なる一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部間にわたり連なるトレッ
ド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在して、これら各部を補強する少
なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、該カーカスのクラウン部のタイヤ半
径方向外側に配置した少なくとも３層のベルト層からなるベルトとを備えた空気入りタイ
ヤにおいて、
前記ベルトの最外層ベルト層を構成するスチールコードが、２本のコアフィラメントを
撚り合わせることなく並列して配置したコアと、該コアの周囲に撚り合わされた６本のシ
ースフィラメントからなるスチールコードであって、前記コアフィラメントの径をｄｃ、
前記シースフィラメントの径をｄｓ、シースフィラメントの撚りピッチをｐ（ｍｍ）とし
たとき、下記式（Ｉ）、
Ｄ＝［Ｌ−６ｄｓ｛１＋（Ｌ／ｐ）^２｝^１／２］／６ （Ｉ）
（ここで、Ｌ＝（π＋２）ｄｃ＋πｄｓ）により表わされる平均的なシースフィラメント
間隔Ｄが、２５〜８０μｍであり、かつ、
前記ベルトが、タイヤ赤道面を挟んで交差するように積層した交錯ベルト層を有し、該
交錯ベルト層を構成するスチールコードのコード径が、前記最外層ベルト層を構成するス
チールコードの短径よりも大きく、
前記ｄｃおよび前記ｄｓが下記式（ＩＩ）〜（ＩＶ）、
ｄｃ＜ｄｓ （ＩＩ）
０．２０≦ｄｃ≦０．３２ （ＩＩＩ）
０．２７≦ｄｓ≦０．４３ （ＩＶ）
で表わ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、前記交錯ベルト層を構成するスチールコードは複撚りスチールコー
ドであることが好ましく、また、前記最外層ベルト層を構成するスチールコードのシース
フィラメントの撚りピッチは５〜１８ｍｍであることが好ましく、さらに、前記最外層ベ
ルト層を構成するスチールコードの短径は０．８５ｍｍ〜１．０５ｍｍであることが好ま
しく、さらにまた、前記最外層ベルト層中の隣接するスチールコード同士の間隔は０．５
０ｍｍ〜１．８０ｍｍであることが好ましい。

本発明によれば、耐久性および生産性に優れ、かつ、軽量化を実現し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好適な実施の形態を示す片側断面図である。 本発明の空気入りタイヤの最外層ベルト層を構成するスチールコードの構造の説明図である。 Ｄが２５μｍ未満の場合のスチールコードの断面図である。 Ｄが８０μｍより大きい場合のスチールコードの断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤの好適な実施の形態を示す片側断面図である。図１に示すタイヤは、一対のビード部１と、両ビード部のタイヤ半径方向外側に連なる一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とを有し、上記一対のビード部１間にトロイド状に延在してこれら各部１，２，３を補強する少なくとも１枚（図示する例では２枚）のカーカスプライからなるカーカス４と、カーカス４のクラウン部のタイヤ半径方向外側に配置された少なくとも３枚（図示例では４枚）のベルト層からなるベルト５と、を備える。

図示例のカーカス４は、２枚の折り返しカーカスプライから構成され、折り返しカーカスプライは、ビード部１内にそれぞれ埋設した一対のビードコア６間にトロイド状に延在する本体部と、各ビードコア６の周りでタイヤ幅方向の内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部とからなるが、カーカス４のプライ数および構造は、これに限られるものではない。

本発明においては、ベルトの最外層ベルト層を構成するスチールコードが、２本のコアフィラメントを撚り合わせることなく並列して配置したコアと、コアの周囲に撚り合わされた６本のシースフィラメントからなるスチールコードであって、前記コアフィラメントの径をｄｃ、前記シースフィラメントの径をｄｓ、シースフィラメントの撚りピッチをｐ（ｍｍ）としたとき、下記式（Ｉ）、
Ｄ＝［Ｌ−６ｄｓ｛１＋（Ｌ／ｐ）^２｝^１／２］／６ （Ｉ）
（ここで、Ｌ＝（π＋２）ｄｃ＋πｄｓ）により表わされる平均的なシースフィラメント間隔Ｄが、２５〜８０μｍである。かかる構造を有する偏平なスチールコードを最外層ベルト層の補強材として用いることで、耐久性と生産性を低下させることなく、タイヤの軽量化を図ることができる。以下、上記スチールコードについて説明する。

図２は、本発明の空気入りタイヤの最外層ベルト層を構成するスチールコードの構造の説明図である。図示するように、最外層ベルト層を構成するスチールコードは、２本のコアフィラメント１１を撚り合わせることなく並列して配置したコアと、コアの周囲に撚り合わされた６本のシースフィラメント１２からなる。このような扁平のスチールコードを用いることにより、ベルト層の厚みを薄くすることができ、タイヤの軽量化を図ることができる。コアフィラメント１１を２本とするのは、３本以上では実質的に捩りなく並行に配置することが困難であるからである。また、シースフィラメント１２を６本とすることで、耐久性確保のうえで必要となるスチールコード１０中心部までのゴム浸透性を効率良く確保することができる。シースフィラメントが５本以下では、ゴム浸透性は良好であるが、シースフィラメントの分散性が悪化し強度不足となる。一方、シースフィラメントが７本以上では、ゴム浸透に充分な間隙を確保できなくなり、耐久性が低下してしまう。

本発明においては、コアフィラメント１１の径をｄｃ、シースフィラメント１２の径をｄｓシースフィラメントの撚りピッチをｐ（ｍｍ）としたとき、下記式（Ｉ）、
Ｄ＝［Ｌ−６ｄｓ｛１＋（Ｌ／ｐ）^２｝^１／２］／６ （Ｉ）
（ここで、Ｌ＝（π＋２）ｄｃ＋πｄｓ）により表わされる平均的なシースフィラメント間隔Ｄが、２５〜８０μｍを満足することが重要である。コアフィラメント１１の径ｄｃとシースフィラメント１２の径ｄｓが、式（Ｉ）を満足するように組み合わせることで、シースフィラメント１２の間隙へのゴムの浸透を充分確保できるとともに、余分な間隙を空けずにスチールコード曲げ変形時のフィラメントの突っ張りや強力低下を抑制できる。

Ｄが２５μｍより小さくなると、例えば、図３のようにシースフィラメント１２の間隙にゴムが充分に浸透できない構造となり、ベルトがカット傷を受けた場合に水分が浸透して伝播し、いわゆるカットセパレーションが発生してしまう。一方、Ｄが８０μｍより大きくなると、例えば、図４のようにシースフィラメント１２がコアフィラメント１１の周りに均等に分散しないため、生産性が劣るとともに、シースフィラメント１２が偏った箇所にゴムが充分に浸透できない。また、フィラメントの突っ張りや強力低下が発生する懸念が高まるおそれがある。好適には、３０〜７０μｍ、さらに好適な範囲は５０〜６０μｍであり、Ｄの値をこの範囲とすることで、ゴム浸透性とシースフィラメント１２の分散性が最適なバランスとなる。

本発明においては、コアフィラメント１１の径ｄｃとシースフィラメント１２の径ｄｓが下記式（ＩＩ）〜（ＩＶ）、
ｄｃ＜ｄｓ （ＩＩ）
０．２０≦ｄｃ≦０．３２ （ＩＩＩ）
０．２７≦ｄｓ≦０．４３ （ＩＶ）
で表される関係を満足することが好ましい。すなわち、コアフィラメント１１の径ｄｃとシースフィラメント１２の径ｄｓは異なる組み合わせ、特に、コアフィラメント１１の径ｄｃをシースフィラメント１２の径ｄｓよりも小さくすることがよい。これにより、同径のフィラメントを組み合わせた場合に対し、得られる扁平形状のスチールコードの短径を、より小さくすることができる。また、上記（ＩＩＩ）および（ＩＶ）を満足することで、スチールコードがより高度な強力を得ることができる。好適には０．２３≦ｄｃ≦０．２７および０．３０≦ｄｓ≦０．３５であり、さらに好適には０．２４≦ｄｃ≦０．２６および０．３２≦ｄｓ≦０．３４であり、コアフィラメント径ｄｃとシースフィラメント径ｄｓをこの範囲とすることにより、ゴム浸透性とスチールコードの強力を維持しながらタイヤ軽量化をバランスよく実現できる。

また、本発明においては、最外層ベルト層以外に、タイヤ赤道面を挟んで交差するように積層した交錯ベルト層を有し、交錯ベルト層を構成するスチールコードのコード径が、最外層ベルト層を構成するスチールコードの短径よりも大きい。これにより、タイヤとして十分な強度を発揮することができる。交錯ベルト層を構成するスチールコードとしては、層撚りのスチールコードや、複撚りのスチールコードを好適に用いることができる。例えば、層撚りのスチールコードとしては（２＋８）構造や（３＋９＋１５）構造、複撚りのスチールコードとしては、７×（１＋６）構造や７×（３＋９＋１５）構造を挙げることができる。

本発明においては、最外層ベルト層の厚みが１．３０ｍｍ〜１．６５ｍｍであることが好ましい。最外層ベルト層の厚みが１．３０ｍｍ未満であると十分な耐久性を得ることができない場合があり好ましくない。一方、最外層ベルト層の厚みが１．６５ｍｍを超えると、タイヤ軽量可能効果が得られない場合があり好ましくない。タイヤ軽量化の観点から、好適には１．４０ｍｍ以上、１．５５ｍｍ以下である。

また、本発明においては、最外層ベルト層を構成するスチールコードのシースフィラメント１２の撚りピッチは５〜１８ｍｍ以下であることが好ましい。シースフィラメント１２の撚りピッチが５ｍｍ未満となるとシースフィラメントの間隙を充分に確保できず、一方、シースフィラメント１２の撚りピッチが１８ｍｍより大きくなると、シースフィラメント１２の分散性が悪化しやすくなり好ましくない。これに対し、シースフィラメント１２の撚りピッチを５〜１８ｍｍ以下とすれば、より生産性を向上させることができる。上記効果を良好に得るためには、好ましくは１０〜１６ｍｍ以下である。

さらにまた、本発明においては、最外層ベルト層を構成するスチールコードの短径は０．８５ｍｍ〜１．０５ｍｍであることが好ましい。スチールコードの短径を１．０５ｍｍ以下とすることで、効果的にベルトを薄くすることが可能となる。短径を１．００ｍｍ以下とすると軽量化効果が大きくなり、より好ましい。しかしながら、短径が０．８５ｍｍ未満となるとスチール量が大幅に減少するため、ベルトとして必要な強度を確保できない場合がある。

また、本発明においては、最外層ベルト層中の隣接するスチールコード同士の間隔は０．５０ｍｍ〜１．８０ｍｍであることが好ましい。スチールコード間隔が０．５０ｍｍ未満であるとスチールコードの端部から発生した亀裂が進展することに撚るベルト層の剥離、いわゆる、ベルトエッジセパレーションが著しく悪化するおそれがある。一方、スチールコード間隔が１．８０ｍｍより大きいと、スチールコードの打込み数が少なすぎるため、タイヤとして十分な強度を得ることができない場合がある。好ましくは０．７０ｍｍ以上、１．５０ｍｍ以下である。

本発明に用いるスチールフィラメントの素材としては、特に制限は無く、従来用いられているものであれば何れでも用いることができるが、炭素成分が０．８０質量％以上である高炭素鋼であることが好ましい。フィラメントの素材を高硬度である炭素成分が０．８０質量％以上の高炭素鋼とすることで本発明の効果を良好に得ることができる。一方、炭素成分が１．５質量％を超えると、延性が低くなり耐疲労性が劣るので好ましくない。

本発明のスチールコードはコード表面にめっき処理が施されていることが好ましい。コード表面のメッキの組成としては、特に限定されるものはないが、好適には銅と亜鉛からなるブラスメッキであり、より好適には、銅の含有率を６０質量％以上である。これによりスチールフィラメントとゴムとの接着性を向上させることができる。

本発明に用いるコーティングゴムの素材は、特に制限はされず、公知のゴムを用いることができるが、ムーニー粘度が５０以上１１０以下のものが好適である。ムーニー粘度が５０未満であるとタイヤ性能が低下し、１１０より大きいとシースフィラメント間にゴムが局所的に充分浸透しない箇所が発生してしまう。なお、ここでムーニー粘度とは、ＪＩＳ―Ｋ６３００に準拠して測定を行ない得られた値である。

本発明の空気入りタイヤは、上述のように、軽量で、かつ、耐久性に優れるため、ライトトラック用タイヤおよびトラック・バス用タイヤおよび建設車両用タイヤとして特に好適である。なお、本発明の空気入りタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常の或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できる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜実施例１〜６、比較例１〜４および従来例１＞
図１に示すタイプのタイヤを、タイヤサイズ１２．００Ｒ２０で作製した。ベルトは４層のベルト層からなり、表１および２に示すスチールコードを最外層ベルト層の補強材とした。スチールコードは長径方向がベルト幅方向に沿うように配置され、ベルト角度はタイヤ周方向に対して＋１８°とした。第２ベルト層と第３ベルト層（タイヤ径方向内側からそれぞれ２層目と３層目）は、±１８°の角度で交錯する主交錯層を形成しており、補強材のスチールコードのコード構造は３＋９＋１５×０．２３＋０．２３であり、打込み本数は２１本／５０ｍｍとした。また、第１ベルト層のスチールコードのコード構造は１＋６×０．３４であり、ベルトの角度はタイヤ周方向に対して−５０°、打込み本数１８本／５０ｍｍとした。得られた供試タイヤにつき、下記の手順に従い、ゴム浸透性、耐カット性およびベルト重量を評価した。また、実施例１〜６、比較例１〜４および従来例１の各スチールコードの生産性についても下記手順に従い評価した。

＜耐カット性＞
得られたタイヤを８．５０インチのリムに組み込んだ後に、内圧を７００ｋＰａまで充填した。タイヤを車両に取り付け、悪路を中心として一定期間走行させトレッド部が完全に摩耗するまで実地試験を行なった。実地試験後にタイヤを解剖し、ベルト部におけるカット数およびカット傷からの腐食伝搬性を測定し、従来例のタイヤと比較して、同等以上となっているものを○、劣っているものを×とした。結果を表１および２に併記する。

＜ベルト重量＞
各供試タイヤを解剖して幅方向中心位置における最外層を、幅方向長さ１００ｍｍ×周方向長さ５００ｍｍの大きさに、かつ厚さ方向については、第３ベルト層と第４ベルト層のベルト層間の厚さ中央位置、および第４ベルト層とトレッドゴムの境界に沿って切り出し、重量を測定した。従来例のベルトよりも実質軽くなっているものを○、それ以外を×とした。結果を表１および２に併記する。

＜コード生産性＞
実施例１〜６、比較例１〜４および従来例１の各スチールコードに曲げ変形を与え、フィラメントの突っ張りが生じないかを目視にて評価した。また、スチールコードをペンチにて切断し、フィラメントの解れ（いわゆるフレア性）が悪化しているかを目視にて評価した。それらの評価において従来例から悪化していないものを○、それ以外を×とした。結果を表１および２に併記する。

＜実施例７〜１３、比較例５〜８および従来例２＞
図１に示すタイプのタイヤを、タイヤサイズ２１．００Ｒ３５で作製した。ベルトは３層のベルト層からなり、表３および４に示すスチールコードを最外層ベルト層の補強材とした。スチールコードは長径方向がベルト幅方向に沿うように配置され、ベルト角度はタイヤ周方向に対して＋２２°とした。第１ベルト層と第２ベルト層（タイヤ径方向内側からそれぞれ１層目と２層目）は、±２２°の角度で交錯する主交錯層を形成しており、補強材のスチールコードのコード構造は７×（１＋６）×０．２１であり、打込み本数は１７本／５０ｍｍとした。得られた供試タイヤにつき、下記の手順に従い、ゴム浸透性、耐カット性およびベルト重量を評価した。また、実施例７〜１３、比較例５〜８および従来例２の各スチールコードの生産性についても下記手順に従い評価した。

＜耐カット性＞
得られたタイヤを１５．００インチのリムに組み込んだ後に、内圧を５００ｋＰａまで充填した。タイヤを車両に取り付け、悪路を中心として一定期間走行させトレッド部が完全に摩耗するまで実地試験を行なった。実地試験後にタイヤを解剖し、ベルト部におけるカット数およびカット傷からの腐食伝搬性を測定し、従来例のタイヤと比較して、同等以上となっているものを○、劣っているものを×とした。結果を表３および４に併記する。

＜ベルト重量＞
各供試タイヤを解剖して幅方向中心位置における最外層を、幅方向長さ１００ｍｍ×周方向長さ５００ｍｍの大きさに、かつ厚さ方向については、第２ベルト層と第３ベルト層のベルト層間の厚さ中央位置、および第３ベルト層とトレッドゴムの境界に沿って切り出し、重量を測定した。従来例のベルトよりも実質軽くなっているものを○、それ以外を×とした。結果を表３および４に併記する。

＜コード生産性＞
実施例７〜１３、比較例５〜８および従来例２の各スチールコードに曲げ変形を与え、フィラメントの突っ張りが生じないかを目視にて評価した。また、スチールコードをペンチにて切断し、フィラメントの解れ（いわゆるフレア性）が悪化しているかを目視にて評価した。それらの評価において従来例から悪化していないものを○、それ以外を×とした。結果を表３および４に併記する。

上記表１〜４より、本発明の空気入りタイヤは、耐久性および生産性に優れ、かつ、軽量化を実現した空気入りタイヤすることができることが確かめられた。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ カーカス
５ ベルト
６ ビードコア
１０ スチールコード
１１ コアフィラメント
１２ シースフィラメント

Claims (5)

1. 一対のビード部と、両ビード部のタイヤ半径方向外側に連なる一対のサイドウォール部
   と、両サイドウォール部間にわたり連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間に
   トロイド状に延在して、これら各部を補強する少なくとも１枚のカーカスプライからなる
   カーカスと、該カーカスのクラウン部のタイヤ半径方向外側に配置した少なくとも３層の
   ベルト層からなるベルトとを備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルトの最外層ベルト層を構成するスチールコードが、２本のコアフィラメントを
   撚り合わせることなく並列して配置したコアと、該コアの周囲に撚り合わされた６本のシ
   ースフィラメントからなるスチールコードであって、前記コアフィラメントの径をｄｃ、
   前記シースフィラメントの径をｄｓ、シースフィラメントの撚りピッチをｐ（ｍｍ）とし
   たとき、下記式（Ｉ）、
   Ｄ＝［Ｌ−６ｄｓ｛１＋（Ｌ／ｐ）^２｝^１／２］／６ （Ｉ）
   （ここで、Ｌ＝（π＋２）ｄｃ＋πｄｓ）により表わされる平均的なシースフィラメント
   間隔Ｄが、２５〜８０μｍであり、かつ、
   前記ベルトが、タイヤ赤道面を挟んで交差するように積層した交錯ベルト層を有し、該
   交錯ベルト層を構成するスチールコードのコード径が、前記最外層ベルト層を構成するス
   チールコードの短径よりも大きく、
   前記ｄｃおよび前記ｄｓが下記式（ＩＩ）〜（ＩＶ）、
   ｄｃ＜ｄｓ （ＩＩ）
   ０．２０≦ｄｃ≦０．３２ （ＩＩＩ）
   ０．２７≦ｄｓ≦０．４３ （ＩＶ）
   で表わ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。
2. 前記交錯ベルト層を構成するスチールコードが複撚りスチールコードである請求項１記
   載の空気入りタイヤ。
3. 前記最外層ベルト層を構成するスチールコードのシースフィラメントの撚りピッチが５
   〜１８ｍｍである請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記最外層ベルト層を構成するスチールコードの短径が０．８５ｍｍ〜１．０５ｍｍで
   ある請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
5. 前記最外層ベルト層中の隣接するスチールコード同士の間隔が０．５０ｍｍ〜１．８０
   ｍｍである請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。

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