JP6352666B2 - タイヤ - Google Patents

Description

本発明はタイヤに関し、詳しくは、トレッド部の補強構造の改良に係るタイヤに関する。

一般に、タイヤ、特に、トラックやバス等の重荷重車両に使用される重荷重用タイヤは、内圧による径成長を抑制するため、および、トレッド部の保護のために、複数枚のベルト層が配置された構造を有している。

トレッド部の補強構造に係る従来技術としては、例えば、２層の交錯ベルト層を、コードがタイヤ赤道面に対し１０〜３０°の傾斜角度で互いに逆向きに交差するよう配置するとともに、さらに、交錯ベルト層のコード角度よりも５°以上高角度となるコード角度で、高角度ベルト層を配置する技術が知られている（特許文献１参照）。このような積層ベルト構造においては、交錯ベルト層に対しタイヤ周方向に引張りが加わった際に、高角度ベルト層のコードにより交錯ベルト層のコードの動きを抑制して、交錯ベルト層のタイヤ幅方向の収縮を抑えることで、ベルトの周方向剛性を向上し、径成長を抑制する効果を得ることができる。

特開平８−２４４４０７号公報

近年、環境に対する負荷低減の要請が高まっており、タイヤ軽量化の観点から、タイヤの構成材料の使用量の削減についても重要な課題となってきている。よって、ベルト構造の改良においても、タイヤ軽量化の要請と両立できることが重要となる。しかしながら、上記特許文献１に記載の技術は、近年の軽量化の要請を十分満足できるものではなかった。

また、高角度ベルト層に使用するスチール量を交錯ベルト層よりも少なくすることでタイヤの軽量化を図ることも考えられるが、スチール量の減少によりタイヤが径成長しやすくなる。したがって、タイヤを軽量化しつつ、径成長を防止し、タイヤ耐久性を向上させる必要があった。

そこで本発明の目的は、ベルト層に使用するスチール量を減らした場合でも十分な径成長の防止効果を確保できる技術を確立することで、タイヤ軽量化と高い耐久性とを両立したタイヤを提供することにある。

高角度ベルト層は、交錯ベルト層のタイヤ幅方向の収縮（ポアソン変形）を妨げることにより、タイヤ周方向剛性を高めている。本発明者は、この点に着目して鋭意検討した結果、高角度ベルト層のコードの最大径を所定値以上とするとともに、高角度ベルト層のコード間隔を交錯ベルト層のコード間隔の１５０％以下に狭く規定することで、高角度ベルト層のスチール量を少なくした場合でも交錯ベルト層の収縮の抑制効果が得られることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、タイヤ赤道面に対し１０°〜３０°の角度で傾斜して延びるスチールコードのゴム引き層を、少なくとも一部の層間で、コード方向が互いに交差するよう配置してなる２層以上の交錯ベルト層と、該交錯ベルト層より５°以上大きな角度で傾斜して延びるスチールコードのゴム引き層からなる高角度ベルト層と、を備えるタイヤであって、
前記高角度ベルト層のスチールコードの最大径が０．８〜１．０４ｍｍの範囲であり、該高角度ベルト層に含まれる単位面積あたりのスチールコードの質量が、前記交錯ベルト層に含まれる単位面積あたりのスチールコードの質量の６３〜８０％の範囲であり、かつ、
前記高角度ベルト層のスチールコードの長手方向に直交する断面における隣接する該スチールコード間の間隔が、前記交錯ベルト層のスチールコードの長手方向に直交する断面における隣接する該スチールコード間の間隔の５０〜１５０％の範囲であることを特徴とするものである。

本発明においては、前記高角度ベルト層のスチールコードの長手方向に直交する断面における該スチールコードの外接円形状が、扁平であることが好ましい。

本発明によれば、ベルト層に使用するスチール量を減らした場合でも十分な径成長の防止効果を確保できる技術を確立することができ、タイヤ軽量化と高い耐久性とを両立したタイヤを実現することが可能となった。

本発明のタイヤの一構成例を示す幅方向断面図である。 実施例で使用したスチールコードの構造を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明のタイヤの一構成例を示す幅方向断面図である。図示するタイヤ１０は、一対のビード部１１と、それに連なる一対のサイドウォール部１２と、両サイドウォール部１２間に跨るトレッド部１３とからなり、ビード部１１内にそれぞれ埋設された一対のビードコア１間にまたがってトロイド状に延在するカーカスプライ２を骨格とする。

本発明においては、カーカスプライ２のクラウン部のタイヤ半径方向外側に、高角度ベルト層３と、交錯ベルト層４とが配置されている。このうち交錯ベルト層４は、タイヤ赤道面に対し１０°〜３０°の角度で傾斜して延びるスチールコードのゴム引き層の２層以上からなり、例えば、２〜４層で設けることができ、図示する例では３層で設けられている。交錯ベルト層４は、少なくとも一部の層間で、コード方向が互いに交差するよう配置されている。一方、高角度ベルト層３は、交錯ベルト層４より５°以上大きな角度、例えば、タイヤ赤道面に対し４０°〜８０°で傾斜して延びるスチールコードのゴム引き層からなる。

本発明においては、高角度ベルト層３のスチールコードの最大径が、０．８ｍｍ以上であることが必要であり、好適には０．８〜１．２ｍｍ、より好適には０．８〜１．０ｍｍである。高角度ベルト層３のスチールコードの最大径が０．８ｍｍ未満であると、コードが細すぎて歪抑制効果が得られなくなる。但し、高角度ベルト層３のスチールコードの最大径が大きすぎると、スチール量を低減するためには打込み数を削減しなければならなくなって、要求するコード間隔が得られなくなるおそれがあり、また、高角度ベルト層３自体の厚さが大きくなって、ゴムの使用量が増え、軽量効果を発揮できなくなるおそれもある。ここで、スチールコードの最大径とは、コード長手方向に直交する断面におけるコードの外接円形状が円形である通常の丸コードの場合は、そのコード径を意味し、同様に、外接円形状が扁平である扁平コードの場合は、その長径を意味する。

また、本発明においては、高角度ベルト層３のスチールコード間の間隔が、交錯ベルト層４のスチールコード間の間隔の１５０％以下であることが必要であり、好適には５０〜１５０％、より好適には５０〜１２０％である。高角度ベルト層３のコード間隔を交錯ベルト層４対比で１５０％以下とすることで、本発明の所期の効果を得ることができる。但し、高角度ベルト層３のコード間隔が小さすぎると、高角度ベルト層３のコード間ゴムにかかる応力が大きくなって、高角度ベルト層３においてベルトエッヂセパレーションを引き起こし、耐久性が低下するおそれがある。ここで、各層のスチールコード間の間隔とは、各層のスチールコードの長手方向に直交する断面における隣接するスチールコード間の間隔を意味し、実質的には、隣接するスチールコード同士の間に挟まれるゴムの、コード配列方向に測った厚みを意味する。具体的には、各層のスチールコード間の間隔は、製品タイヤを解剖して、各層ごとにスチールコードの長手方向に直交する方向に切断した断面について、スチールコード間の間隔を測定することにより評価することができる。

高角度ベルト層３について、コード径の大きいスチールコードを用いるか、または、コード間間隔を交錯ベルト層４の１５０％以下の範囲で狭く設定し、すなわち、交錯ベルト４対比で打込み数をある程度多く確保したことで、高角度ベルト層３に使用するスチール量を減らして軽量化を図った場合でも、交錯ベルト層４のコードの動きを抑制する効果を補うことができ、結果として、径成長の防止効果を確保することができるものとなった。すなわち、高角度ベルト層３に使用するスチール量が一定であっても、コード間隔が狭ければ、ベルト層がタイヤ内圧による入力を受けた際におけるコード間のゴムの歪みは抑制されるので、高角度ベルト層３の変形は小さくなる。これにより、交錯ベルト層４の動きを抑制する効果が高くなって、タイヤ内圧による径成長を防止する効果を得ることができるものと考えられる。

なお、本発明において、高角度ベルト層３および交錯ベルト層４のスチールコード間の間隔の具体的な値については、特に制限はなく、常法に従い、タイヤサイズ等に応じて、適宜設定することができる。

本発明においては、高角度ベルト層３に含まれる単位面積あたりのスチールコードの質量を、交錯ベルト層４に含まれる単位面積あたりのスチールコードの質量の８０％以下とすることが必要であり、好適には５０〜８０％、より好適には６０〜８０％とする。高角度ベルト層３に含まれるスチール量を上記範囲まで減らしたことで、効果的にタイヤ軽量化を図ることが可能となった。一方、本発明においては、高角度ベルト層３に含まれるスチール量を上記範囲程度まで減らしても、上記スチールコードのコード径およびコード間隔の条件との組合せにより、十分な径成長の防止効果を確保することができ、高い耐久性を有するタイヤとすることができる。

本発明において、高角度ベルト層３および交錯ベルト層４に含まれる単位面積あたりのスチールコードの具体的な質量については特に制限はない。スチール量の制御は、各層について使用するスチールコードの構造（フィラメントの線径や本数等）や打込み数を、上記コード径およびコード間隔に係る条件を満足する範囲で、適宜選定することにより行うことができる。

本発明において、各層に使用するスチールコードの具体的な構造については、特に制限はなく、各層について目的の物性値が得られる範囲で、常法に従い適宜選定することができる。特には、高角度ベルト層３については、そのコード長手方向に直交する断面におけるスチールコードの外接円形状が扁平である、扁平コードを使用することが好ましい。これにより、高角度ベルト層３のスチール量を増加させることなく、コード間距離を減らすことができ、交錯ベルト層４の動きの抑制効果を高めることができる。本発明で使用できる扁平コードとしては、例えば、コアフィラメントに２次元的に型付けを施して扁平形状とした、例えば、１＋６，２＋２構造のコードなどが挙げられる。

なお、図示する例では、高角度ベルト層３および交錯ベルト層４は、この順に、タイヤ半径方向内側から積層配置されているが、本発明において、高角度ベルト層３および交錯ベルト層４の配置の順序は、これには限定されない。

本発明のタイヤにおいては、高角度ベルト層３のコード径、高角度ベルト層３と交錯ベルト層４とのコード間隔およびスチール量の関係について、上記条件を満足す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。本発明においては、高角度ベルト層３および交錯ベルト層４以外のタイヤ構造や各構成部材の材質等については、特に制限されず、従来公知のもののうちから適宜選定することが可能である。

例えば、カーカスプライ２は、スチールコードをゴム被覆してなり、少なくとも１枚で配置することが必要であるが、２枚以上で配置してもよい。カーカスプライ２のタイヤ幅方向の両端部は、通常は図示するように、ビードコア１の周りに、タイヤ内側から外側に向かい折り返して係止される。

また、図示するタイヤにおいて、トレッド部１３の表面には適宜トレッドパターンが形成されており、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。さらに、タイヤ内に充填する気体としては、通常のまたは酸素分圧を変えた空気、もしくは窒素等の不活性ガスを用いることができる。本発明のタイヤは、特に、トラック、バス等の重荷重車両に適用される重荷重用空気入りタイヤとして好適である。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
タイヤサイズ１１Ｒ２２．５にて、各実施例および比較例の重荷重用タイヤを作製した。カーカスプライのクラウン部タイヤ半径方向外側には、内層側から順次、タイヤ赤道面に対し、右５０°のコード角度の１層の高角度ベルト層、右２０°、左２０°の２層の交錯ベルト層、および、左２０°のベルト層を配置した。高角度ベルト層および交錯ベルト層には、それぞれ下記の表中に示すコード構造のスチールコードを用いた。また、ベルト層には、交錯ベルト層と同様のスチールコードを用いた。

＜走行後における径成長の評価＞
得られた各供試タイヤに内圧９００ｋＰａを充填し、ドラム試験機にて速度６０ｋｍ／ｈで５０，０００ｋｍ走行させた後のタイヤの周長を測定した。各タイヤについて、ドラム走行前の内圧１００ｋＰａ充填時における周長から何％伸びたかを算出し、従来例を１００とする指数で示した。数値が小さいほど、走行後の形成長が小さく、良好である。

これらの結果を、下記の表中に示す。

＊１）コアフィラメントに２次元的に型付けを施して扁平形状にした扁平コード。

上記表中の結果から分かるように、高角度ベルト層のスチールコードの最大径、並びに、高角度ベルト層と交錯ベルト層とのスチールコード質量の比およびコード間隔を所定に規定することにより、タイヤ軽量化と径成長の抑制効果とを両立できることが確かめられた。

１ ビードコア
２ カーカスプライ
３ 高角度ベルト層
４ 交錯ベルト層
１０ タイヤ
１１ ビード部
１２ サイドウォール部
１３ トレッド部

Claims (2)

1. タイヤ赤道面に対し１０°〜３０°の角度で傾斜して延びるスチールコードのゴム引き層を、少なくとも一部の層間で、コード方向が互いに交差するよう配置してなる２層以上の交錯ベルト層と、該交錯ベルト層より５°以上大きな角度で傾斜して延びるスチールコードのゴム引き層からなる高角度ベルト層と、を備えるタイヤであって、
   前記高角度ベルト層のスチールコードの最大径が０．８〜１．０４ｍｍの範囲であり、該高角度ベルト層に含まれる単位面積あたりのスチールコードの質量が、前記交錯ベルト層に含まれる単位面積あたりのスチールコードの質量の６３〜８０％の範囲であり、かつ、
   前記高角度ベルト層のスチールコードの長手方向に直交する断面における隣接する該スチールコード間の間隔が、前記交錯ベルト層のスチールコードの長手方向に直交する断面における隣接する該スチールコード間の間隔の５０〜１５０％の範囲であることを特徴とするタイヤ。
2. 前記高角度ベルト層のスチールコードの長手方向に直交する断面における該スチールコードの外接円形状が、扁平である請求項１記載のタイヤ。