JP5945141B2

JP5945141B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP5945141B2
Application number: JP2012068455A
Authority: JP
Inventors: 浩一直井
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2016-07-05
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: JP2013199192A

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、耐久性を低下させることなく軽量化を実現した空気入りラジアルタイヤに関する。

現在、乗用車用ラジアルタイヤの骨格をなすカーカスの補強部材、特にカーカスのクラウン部の補強部材として一般に用いられているベルトは、主としてタイヤの赤道面に対し傾斜配列されたスチールコード（以下、単に「コード」とも称する）のゴム引き層からなるスチールベルト層を２枚以上用い、これらベルト層中のスチールコードが互いに交差するようにして構成されている。

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。タイヤの軽量化の手法の１つとして、ベルトトリートのゴムの使用量を少なくし、ベルトを薄くすることを挙げることができる。しかしながら、ゴムの使用量を少なくすると、第１ベルト層と第２ベルト層のコード間距離が短くなるため、ベルト幅方向端部のコード端を起点としたゴム剥離が容易にコード間に伝播する、いわゆるベルトエッヂセパレーション（ＢＥＳ）が生じやすくなり、耐久性が低下する。このＢＥＳの改善手法としてはベルト端部のゴムを通常より厚くする手法が知られているが、当然、重量増となるため、所期の目的であるタイヤの軽量化には背反することとなる。

ベルトトリートのゴム使用量を減らす以外のタイヤ軽量化の手法としては、スチールの使用量を減らすこと、例えば、スチールコードの打込み本数を減らすことが考えられる。しかしながら、スチールコードの打込み本数が少なくなると、ベルトの剛性が低下してしまい、好ましくない。このような状況の中、タイヤの軽量化や耐久性の向上に関して、多くの提案がなされている。例えば、特許文献１にはタイヤの軽量化を目的として、Ｎ（Ｎ＝２〜５）＋Ｍ（Ｍ＝１〜３）構造でかつ、フィラメント本数がＮ≧Ｍのスチールコードが提案されている。また、特許文献２には、ベルトの耐久性の向上を目的として、２＋３構造のスチールコードが提案されている。これら以外にも、特許文献３〜７には、タイヤの補強材として求められる諸物性や作業性の改善を目的とした、２＋３構造のスチールコードが提案されている。

特開２００１−９８４８０号公報実開平３−１２８６８９号公報特開平６−３０６７８４号公報特開平７−１２６９９２号公報特開２００１−９８４６０号公報特開２００６−３２８５５７号公報特開２００７−６３７０６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のスチールコードであっても、今日求められるタイヤ軽量化の要求に十分に応えられているとは言い難く、さらなる軽量化の技術が求められている。また、特許文献２に記載のスチールコードは、スチールコードに対するゴムの浸透性を高めることで耐久性を向上させてはいるが、タイヤの軽量化については検討がされてはいない。さらに、特許文献３〜７に記載されているスチールコードにおいても、タイヤの軽量化に関する検討は必ずしも満足のいくものではないというのが現状である。

そこで、本発明の目的は、耐久性を低下させることなく軽量化を実現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、上記課題を解消するためにベルトの構造につき鋭意検討した結果、２＋Ｎ構造のスチールコードにおいて、コアフィラメントとシースフィラメントの径が所定の関係を満足し、かつ、コアフィラメントの平均型付け率を所定の範囲とすることで、ベルトのコード間距離を維持しつつ、ベルトトリートの重量を減らす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、本発明の空気入りラジアルタイヤは、左右一対のビードコア間にわたりトロイド状をなして跨る少なくとも１枚のカーカス層からなるカーカスと、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設されて接地部を形成するトレッド部と、該トレッド部と前記カーカスのクラウン領域との間に配置されて補強部を形成する、少なくとも２枚のベルト層からなるベルトとを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルトの１層目の第１ベルト層と２層目の第２ベルト層とがともに、２本のフィラメントを撚り合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Ｎ（２≦Ｎ≦４）本のシースフィラメントと、からなるスチールコードがベルト幅方向に並置してコーティングゴム中に埋設されてなり、
前記コアフィラメントの径をｄ１、前記シースフィラメントの径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２であり、かつ、前記コアフィラメントの平均型付け率（％）が８０〜１００であることを特徴とするものである。

本発明においては、前記ｄ１と前記ｄ２との比ｄ１／ｄ２は、１．１〜２．５であることが好ましい。さらに、本発明においては、前記ｄ１は０．１６〜０．２８ｍｍであり、かつ、前記ｄ２は０．１２〜０．２４ｍｍであることが好ましい。さらにまた、本発明においては、前記シースフィラメントの本数は３本であることが好ましい。また、本発明においては、前記第２ベルト層端部における第１ベルト層と第２ベルト層とのスチールコード間のゴム層のゲージはタイヤ中央部における当該ゲージより大きいことが好ましい。さらに、本発明においては、前記ベルト層の厚みは０．８５〜１．２０ｍｍであることが好ましい。

本発明によれば、耐久性を低下させることなく軽量化を実現した空気入りラジアルタイヤを提供することができる。

本発明の空気入りラジアルタイヤの一好適例の片側断面図である。スチールコードの短径の比較図であり、（ａ）はｄ１＝ｄ２の場合、（ｂ）および（ｃ）はｄ１＞ｄ２の場合を表す。コアフィラメントの型付け量を示す説明図である。コアフィラメントの平均型付け率（％）が８５の場合におけるフィラメント径ｄ１およびｄ２とコード間隔ｗとの関係を示すスチールコードの断面図であり、（ａ）はｄ１＝ｄ２の場合であり、（ｂ）はｄ１＞ｄ２の場合である。本発明の空気入りラジアルタイヤの好適な実施の形態に係るベルト層の端部近傍を示す拡大部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りラジアルタイヤの一好適例の片側断面図を示す。図示するタイヤは、カーカスのクラウン領域に配設されて接地部を形成するトレッド部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。

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層からなるカーカス４により補強されている。また、トレッド部１は、以下で詳述する、カーカス４のクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設した少なくとも２層、図示する例では２層の第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとからなるベルトにより補強されている。ここで、カーカス４のカーカス層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。

本発明においては、第１ベルト層５ａ、第２ベルト層５ｂがともに、２本のコアフィラメントを撚り合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Ｎ（２≦Ｎ≦４）本、好適には３本のシースフィラメントとからなるスチールコードが、スチールコードの長径がベルト幅方向となるように、ベルト幅方向に並置してコーティングゴム中に埋設されてなり、かつ、コアフィラメントの径をｄ１、シースフィラメントの径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２である。図２（ａ）〜（ｃ）は、スチールコードの短径の比較図であり、（ａ）はｄ１＝ｄ２の場合、（ｂ）および（ｃ）はｄ１＞ｄ２の場合を表す。図示するように、２＋Ｎ構造のスチールコード１０の短径はシースフィラメント１２の径に支配されている。したがって、シースフィラメント１２の径ｄ２をコアフィラメント１１の径ｄ１よりも小さくすることにより、スチールコード１０の短径を小さくすることができる。その結果、第１ベルト層のスチールコードと第２ベルト層のスチールコードの距離を保ちつつ、ベルト層の厚みを薄くすることができる。これにより、ＢＥＳに対する耐性である、いわゆる耐ＢＥＳ性を低下させることなく、ベルトの軽量化が可能となる。

また、本発明においては、コアフィラメント１１の平均型付け率（％）は７０〜１１０、好適には８０〜１００である。ここで、平均型付け率（％）とは、コアフィラメント１１の型付け量Ａの平均をＡａｖｅ．としたとき、下記式、
平均型付け率（％）＝Ａａｖｅ．／（２×ｄ１＋ｄ２）×１００
にて定義される。型付け量の平均であるＡａｖｅ．は、矯正ロールによる矯正を経たスチールコードを解した後、コアフィラメント１１における型付け量を測定し、その最大値Ａ１と最小値Ａ２の平均を意味する。なお、図３はコアフィラメント１１の型付け量を示す説明図である。

図４は、コアフィラメント１１の平均型付け率（％）が８５の場合におけるフィラメント径ｄ１およびｄ２とコード間隔ｗとの関係を示すスチールコードの断面図であり、（ａ）はｄ１＝ｄ２の場合であり、（ｂ）はｄ１＞ｄ２の場合である。コアフィラメント１１の平均型付け率（％）が１１０より大きくなると、コアフィラメント１１が大きく蛇行するため、コードの長径が大きくなる。その結果、コード間隔ｗが狭くなりＢＥＳ性の悪化が懸念される。しかしながら、図４（ｂ）に示すように、本発明に係るスチールコードはｄ１＞ｄ２であるため、ｄ１＝ｄ２の場合ほどコード長径は大きくならず（図４（ａ））、耐ＢＥＳ性の悪化を抑制することができる。本発明の効果を良好に得るためには、ｄ１とｄ２との比、ｄ１／ｄ２の範囲は１．１〜２．５が好ましい。

本発明においては、第１ベルト層と第２ベルト層とを構成するコードが互いに赤道面を挟んで交差するように積層された交錯ベルトであることが好ましい。また、第１ベルト層と第２ベルト層のタイヤ径方向外側に、さらにベルト層を配置してもよく、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列したコードのゴム引き層からなる周方向ベルト層を設けてもよい。かかるコードとしては、有機繊維からなるコードを好適に用いることができ、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリケトン繊維からなるコードを好適に用いることができる。

本発明においては、コアフィラメント１１の径ｄ１は０．１６〜０．２８ｍｍであり、かつ、シースフィラメント１２の径ｄ２は０．１２〜０．２４ｍｍであることが好ましい。フィラメント径が上記範囲を超えると、十分な軽量効果が得られない場合がある。一方、フィラメント径が上記範囲未満であると、ベルト強度不足の懸念がある。

図５は、本発明の空気入りラジアルタイヤの好適な実施の形態に係るベルト層の端部近傍を示す拡大部分断面図を示す。図示するように、本発明においては、第２ベルト層５ｂ端部における第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとのスチールコード６間のゴム層のゲージＨ_Ｅは、タイヤ中央部におけるゲージＨ_Ｃよりも大きいことが好ましい。好適にはＨ_ＥはＨ_Ｃの１．３〜３．０倍、好ましくは１．８〜２．６倍である。ベルト端において厚ゲージのベルト間ゴム７を配置することで、ベルト耐久性をより向上させることができる。この値が１．３倍未満であると、かかる効果を十分に得ることができなく、一方、３．０倍を超えるとタイヤの軽量化が十分とはいえなくなる場合がある。

さらに、本発明においては、タイヤの軽量化と耐久性の向上の観点から、好適には、ベルト層の厚みｔ１，ｔ２が０．８５〜１．２０ｍｍ、より好適には０．８５〜１．１０ｍｍである。ベルト層の厚みが０．８５ｍｍ未満では、十分な耐久性を得ることができない場合があり、一方、ベルト層の厚みが１．２０ｍｍ以上であると、十分な軽量効果を得ることができない。

さらにまた、本発明においては、ベルトへのスチールコードの打込み数は２８〜５７本／５０ｍｍであることが好ましい。打込み数が、上記範囲未満の場合は、引張強度不足やベルト剛性低下の懸念があり好ましくなく。一方、打込み数が上記範囲より多いと、コード間隔を確保することが困難になり、有効にＢＥＳを抑制することが困難になり、ベルト耐久性の低下が懸念される。

本発明においては、ベルト強度を確保するために、引張り強さが２７００Ｎ／ｍｍ^２以上のスチールフィラメントを用いることが好ましい。高い抗張力を有するスチールフィラメントとしては、少なくとも０．７２質量％、特には少なくとも０．８２質量％の炭素を含有するものを、好適に用いることができる。なお、本発明においては、シースフィラメントの撚り方向、撚りピッチ等の条件については、特に制約されるものではなく、常法に従い適宜構成することが可能である。

本発明の空気入りラジアルタイヤは、ベルトの構造が上記要件を満足するものであれば、それ以外の具体的なタイヤ構造については、特に制限されるものではない。また、本発明の空気入りラジアルタイヤは、乗用車用タイヤに好適に用いることができる。なお、タイヤに充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム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、参考例１，２および比較例１〜６＞
下記表１〜４に示す構造のスチールコードをベルト補強材として、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを作製した。ベルトは３枚のベルト層からなり、第１ベルト層と第２ベルト層に、下記表１〜４に示すスチールコードを適用した。スチールコードの打込み角度はタイヤ周方向に対して±２６°とした。また、最外層ベルト層として、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードのゴム引き層からなる周方向ベルトを配置した。得られた各タイヤについて、下記の手順に従い、耐久性（ＢＥＳ性）、タイヤ重量の評価を行った。

＜耐久性＞
各供試タイヤを、ＪＡＴＭＡ規格に定める標準リムに装着後、ＪＡＴＭＡＹＥＡＲＢＯＯＫにおける最大負荷能力に対応する内圧を充填し、乗用車に装着した。舗装路を４００００ｋｍ走行した後、タイヤを解剖して、ベルト端部のセパレーション長さを調査した。実施例１〜３、参考例１および比較例２〜４については比較例１を、実施例４、５は比較例５を基準として、実施例６、参考例２は比較例６を基準として指数化し、併せて、耐久性が基準のタイヤと比較して１００以下であれば◎、１００より大きく１１０未満の場合を○、１１０以上の場合を×として評価した。結果を表１〜４に併記する。なお、この指数は値が小さいほど耐久性に優れている。

＜タイヤ重量＞
各タイヤ１本当たりの重量を測定した。実施例１〜３、参考例１および比較例２〜４については比較例１を、実施例４、５は比較例５を基準として、実施例６、参考例２は比較例６を基準として、タイヤ重量が２００ｇ以上減少している場合を◎、１００ｇ以上２００ｇ未満減少している場合を○、１００ｇ未満の場合を×として評価した。結果を表１〜４に併記する。

＜総合評価＞
耐久性、タイヤ重量減およびコード形状安定性の評価において、◎のみの場合を◎、◎と○のみの場合を○、◎がない場合を△、×があるものを×とした。

表１〜４より本発明の空気入りラジアルタイヤは、耐久性を悪化させることなくタイヤを軽量化できることが確かめられた。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス
５ａ第１ベルト層
５ｂ第２ベルト層
６スチールコード
７ベルト間ゴム
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

左右一対のビードコア間にわたりトロイド状をなして跨る少なくとも１枚のカーカス層からなるカーカスと、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設されて接地部を形成するトレッド部と、該トレッド部と前記カーカスのクラウン領域との間に配置されて補強部を形成する、少なくとも２枚のベルト層からなるベルトとを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルトの１層目の第１ベルト層と２層目の第２ベルト層とがともに、２本のフィラメントを撚り合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Ｎ（２≦Ｎ≦４）本のシースフィラメントと、からなるスチールコードがベルト幅方向に並置してコーティングゴム中に埋設されてなり、
前記コアフィラメントの径をｄ１、前記シースフィラメントの径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２であり、かつ、前記コアフィラメントの平均型付け率（％）が８０〜１００であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記ｄ１と前記ｄ２との比ｄ１／ｄ２が、１．１〜２．５である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記ｄ１が０．１６〜０．２８ｍｍであり、かつ、前記ｄ２が０．１２〜０．２４ｍｍである１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記シースフィラメントの本数が３本である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記第２ベルト層端部における第１ベルト層と第２ベルト層とのスチールコード間のゴム層のゲージがタイヤ中央部における当該ゲージより大きい請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記ベルト層の厚みが０．８５〜１．２０ｍｍである請求項１〜５のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。