JP6873691B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものである。

従来から空気入りタイヤのベルト補強層に汎用されているナイロン６６やナイロン６などを代表するナイロン繊維コードは、高速走行時に発生する熱により収縮し、歪みが生じることがあった。そのため、ベルト補強層にナイロン繊維コードを用いた空気入りタイヤは、再走行時にタイヤの振動が生じる、いわゆるフラットスポットが生じやすいという問題を有している。

この問題を改善するために、特許文献１，２では、ベルト補強層に汎用のスチールコードを適用することが提案されているが、ベルト補強層にナイロン繊維コードを用いた場合と比較し、ベルト補強層の重量の増加に繋がってしまうという問題があった。また、単純にナイロン繊維コードからスチールコードに置き換えるとベルト補強層の剛性が高くなりすぎて、操縦安定性が悪くなるという問題があった。

特開２０１３−４３５４８号公報 特開２００９−１３７５５７号公報 特開２００９−４０３４７号公報 特開２００４−３２２７１８号公報

さらに、ショルダー部にスチールコードからなるベルト補強層を配すると、ショルダー部にナイロン繊維コードからなるベルト補強層を配した場合と比較して、高速走行時にせり上がりが生じやすく、高速耐久性が悪くなるという問題があった。

本発明は、以上の点に鑑み、ベルト補強層の重量の増加を抑えつつ、耐フラットスポット性、操縦安定性、及び高速耐久性を向上させることができる、空気入りタイヤを提供することを目的とする。

なお、特許文献３，４にも、ベルト補強層にスチールコードを適用した空気入りタイヤが開示されているが、特許文献３は石油外資源からなる原材料から主として構成される帯状プライの提供を課題とし、特許文献４はランフラット走行時のバックリング現象の発生を抑制し、優れたランフラット耐久性をもたらす技術の提供を課題としており、それぞれ本願発明とは課題が異なる。

本発明に係る空気入りタイヤは、カーカスと、カーカスのクラウン部の外周に配されたベルトと、ベルトの外周に配されたベルト補強層と、ベルト補強層の外周に配されたトレッドを有する空気入りタイヤであって、ベルト補強層はスチールコードからなり、このスチールコードの２％伸張時荷重と打ち込み本数との積が２０００〜３２００であり、ベルト補強層におけるスチールコードの打ち込み本数が１インチ（２５．４ｍｍ）当り１０〜２０本であり、ベルトの最大幅の７５％以下の幅で、スチールコードからなるベルト補強層が前記ベルトの幅方向のほぼ中央部に配設されており、ベルトの幅方向ほぼ中央部に配設されたスチールコードからなるベルト補強層の両脇にナイロン繊維コードからなるベルト補強層が配設されているものとする。

上記スチールコードは、炭素含有量が０．９０質量％以上の炭素鋼からなるフィラメントにより構成されているものとすることができる。

上記スチールコードは、フィラメントの総断面積が０．０８ｍｍ^２未満であるものとすることができる。

上記空気入りタイヤは、トレッドが周方向の溝を有し、スチールコードからなるベルト補強層の幅方向両端部が、トレッドの周方向の溝と、タイヤ半径方向に重ならない位置に配されているものとすることができる。

本発明によれば、ベルト補強層の重量の増加を抑えつつ、耐フラットスポット性を向上させた空気入りタイヤが得られる。また、空気入りタイヤの接地形状が最適化されることによって、操縦安定性及び高速耐久性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本発明に係る空気入りタイヤは、ベルト層の外周側に配設されるベルト補強層の構成に特徴を有するものである。ベルト補強層は、ベルト層のタイヤ半径方向外側において、タイヤ周方向に実質的に平行に延在したスチールコードからなるものである。すなわち、該ベルト補強層においてスチールコードは、タイヤ周方向に対して実質的に０°の角度で延びており、かつタイヤ幅方向に所定間隔で配列されている。

図１は、乗用車用空気入りタイヤの一実施形態を示すタイヤＴの半断面図である。このタイヤＴは、左右一対のビード部１及びサイドウォール部２と、両サイドウォール部２間に設けられたトレッド部３とを備えて構成されており、一対のビード部１間にまたがって延びるカーカス層４が設けられている。

カーカス層４は、トレッド部３からサイドウォール部２を通り、ビード部１においてビードコア５で内側から外側に折り返すことにより係止されている。カーカス層４は、有機繊維コード等からなるカーカスコードをタイヤ周方向に対し実質上直角に配列してなり、この実施形態では二層で構成されている。

トレッド部３におけるカーカス層４の外周側（即ち、タイヤ半径方向外側）にはベルト層６が配されている。ベルト層６は、カーカス層４のクラウン部の外周に重ねて設けられている。そして、ベルト層６の外周側（即ち、タイヤ半径方向外側）において、ベルト層６とトレッドゴム部７との間に、ベルト補強層８が設けられている。

ベルト層６は、従来一般的なベルト用スチールコードをタイヤ周方向に対して一定角度で延在させかつタイヤ幅方向に所定間隔にて配列させてなるものである。一方、ベルト補強層８は、この例ではベルト層６の中でも最も幅の広い最大幅ベルトの７５％以下の幅で幅方向中央に配されており、タイヤ周方向に実質的に平行に延在したスチールコードからなる。

スチールコードからなるベルト補強層８の幅は、ベルト層６の最大幅の７５％以下の幅であれば特に限定されないが、ベルト最大幅の３０〜７５％であることが好ましく、５０〜７５％であることがより好ましい。スチールコードからなるベルト補強層８の幅がベルト層６のベルト最大幅の７５％以下であることにより、高速走行時の遠心力によってベルトの端末部、すなわち、ショルダー部がせり上がるのを抑えることができ、高速耐久性に優れる。

また高速走行時のせり上がりを抑える観点から、スチールコードからなるベルト補強層８の幅方向両端部、すなわち、ショルダー部には、高速走行時の発熱により収縮するナイロン繊維コードからなるベルト補強層８’が配されていることが好ましい。ショルダー部に、ナイロン繊維コードからなるベルト補強層８’が配されることにより、高速走行時にナイロン繊維コードが収縮し、ショルダー部の締め付け効果が得られ、高速走行時のせり上がりをさらに抑えることができるため、高速耐久性に優れる。

上記ベルト補強層８を構成するスチールコードとして、フィラメントを複数本撚り合わせてなるものを用いることができ、炭素含有率が０．９０質量％以上の炭素鋼からなるフィラメントを撚り合わせたものを用いることが好ましい。フィラメントの炭素含有率は、より好ましくは０．９０〜１．２０質量％である。炭素含有率が０．９０質量％以上である場合、スチールコードの強度を確保し易いため、ベルト補強層の強度を確保するために必要なスチールコードの本数を減らし、ベルト補強層の重量の増加を抑制することができる。炭素含有率が０．９０質量％以上の炭素鋼としては、ＪＩＳ Ｇ３５０２（１９９６）に規定のＳＷＲＳ９２Ａ材などが好ましく用いられる。ここで、ＳＷＲＳ９２Ａ材は、Ｃ：０．９０〜０．９５質量％、Ｓｉ：０．１２〜０．３２質量％、Ｍｎ：０．３０〜０．６０質量％である鋼材である。

また、スチールコードのフィラメントの総断面積は、０．０８ｍｍ^２未満であることが好ましく、より好ましくは０．０４〜０．０８ｍｍ^２であり、さらに好ましくは０．０５〜０．０８ｍｍ^２である。ここで、スチールコードのフィラメントの総断面積とは、例えば、スチールコードが２本の同一径のフィラメントを撚り合わせてなるものである場合、フィラメント１本の断面積を２倍したものである。フィラメントの総断面積が０．０８ｍｍ^２未満であることにより、ベルト補強層の重量の増加を抑制することができる。

フィラメントの線径は、特に限定されないが、好ましくは０．０７〜０．２０ｍｍであり、より好ましくは０．１３〜０．１８ｍｍである。フィラメントの線径が０．２０ｍｍよりも大きいと、ベルト補強層部材としての厚さが増し、重量が増加してしまう。フィラメントの線径は小さいほど耐疲労性の点では好ましいが、０．０７ｍｍよりも小さいフィラメントは伸線時に断線しやすく製造しにくい。

また、スチールコードの２％伸張時の荷重（Ｎ）と打ち込み本数（本／２５．４ｍｍ）の積は、好ましくは２０００〜３２００であり、２１００〜３０００であることがより好ましく、２３００〜２７００であることがさらに好ましい。スチールコードの２％伸張時の荷重（Ｎ）と打ち込み本数（本／２５．４ｍｍ）の積が２０００以上であることにより、空気入りタイヤの踏面部の剛性を維持することができ、操縦安定性に優れる。また、３２００以下であることにより、ベルト補強層の重量の増加を抑制することができる。ここで、スチールコードの２％伸張時の荷重は、ＪＩＳ Ｇ３５１０に準拠して、引張り試験機を用いて強伸度特性を測定することにより求めることができ、２％伸張時における荷重を求めた値とする。

ベルト補強層８における上記スチールコードのエンド数（打ち込み本数）は、コード強力等に応じて適宜に設定することができ、特に限定されないが、１インチ（２５．４ｍｍ）当たり１０〜２０本であることが好ましく、１０〜１５本であることがより好ましい。

スチールコードのコード構成としては、特に限定されないが、ｍ＋ｎの複層撚り構造（ｍ（芯）＝１〜４、ｎ（鞘）＝５〜９）や、１×ｎの単撚り構造（ｎ＝２〜６）が好ましい。

また、ショルダー部にナイロン繊維コードからなるベルト補強層８’を配する場合、ナイロン繊維コードは、公称繊度（表示繊度とも称される。）が１５００〜３０００ｄｔｅｘであることが好ましく、より好ましくは２０００〜３０００ｄｔｅｘである。公称繊度が１５００ｄｔｅｘ以上である場合、コード強力を確保して打ち込み本数の増加を抑え易く、接着性や発熱性に有利となり、耐久性の低下を抑えることができる。また、公称繊度が３０００ｄｔｅｘ以下である場合、コード径の増大によるタイヤ質量の増加を抑え易く、耐摩耗性に有利である。

以上よりなるスチールコードを用いて、ベルト補強層をベルト層の外周側に巻き付けた状態にて生タイヤ（グリーンタイヤ）を作製し、得られた生タイヤを剛性コア上に支持させた状態で、加硫時に実質的に拡張させずに、分割モールドを押し付けるというノンリフト工法にて加硫成形することで、空気入りラジアルタイヤが得られる。この際、スチールコードからなるベルト補強層の両端部が、空気入りタイヤの幅方向においてトレッド面の周方向溝とは重ならない位置となるように配設するのが好ましく、すなわち、スチールコードからなるベルト補強層の両端部のタイヤ半径方向外側にはトレッド面の周方向溝が位置しないように配設するのが好ましい。トレッド面の周方向溝のタイヤ半径方向内側は、周方向溝の底からベルト補強層までのゴムの層が薄く、また走行時の応力が集中しやすい位置であるため、スチールコードからなるベルト補強層の両端部がこの位置とは重ならない位置に配されていることにより、クラックが生じにくく耐久性に優れる。

ベルト層上にベルト補強層を形成する際には、上記スチールコードを複数本引き揃えてゴム被覆した幅１０ｍｍ以下のゴムストリップ、又は１本の該スチールコードをゴム被覆したものを用いて、これらを生タイヤのベルト層上に螺旋状に巻き付けることが好ましい。上記ゴムストリップの幅が１０ｍｍを超えるような幅広のものであると、クラウンドラムに巻き付けたときに端が弛んでしまう。すなわち、ノンリフト工法では、製品タイヤの外径とほぼ同じ外径となるように生タイヤを作製することから、ベルト補強層は、タイヤ幅方向中央部が膨らんだ断面湾曲状のベルト層上に巻き付け形成される。その際、巻き付けるゴムストリップの幅が大きいと、特に外径の変化率の大きいタイヤ幅方向端部においてゴムスリトップの端が弛みやすく、この弛みが原因でベルト補強層のタイヤ幅方向での均一性が損なわれ、ユニフォミティが悪化する。そのため、上記のように幅の狭いゴムスリトップ又はゴム被覆コードを巻き付けることにより、かかる不具合を解消することができる。巻き付け工程の効率上の点からは、複数本のコードを埋設した幅７〜１０ｍｍのゴムスリトップを用いるのがより好ましい。また、ショルダー部にナイロン繊維コードからなるベルト補強層を配する場合も、スチールコードからなるベルト補強層と同様に、ナイロン繊維コードを複数本引き揃えてゴム被覆した幅１０ｍｍ以下のゴムストリップ、又は１本の該ナイロン繊維コードをゴム被覆したものを用いて、生タイヤのベルト層上に螺旋状に巻き付けることが好ましい。

このようにしてベルト補強層を形成した後、その外周にトレッドゴム部を構成するゴム層を巻き付けて生タイヤが作製される。生タイヤは、その外径が製品タイヤの外径とほぼ同一となるように作製される。そして、その生タイヤを剛性コア上に支持した状態で、トレッドゴム部にタイヤ成形金型の分割モールドを半径方向外方側から押し付けることにより、所定のトレッドパターンを持つ空気入りラジアルタイヤが成形される。かかる分割モールドとしては、公知のものを用いることができ、例えば、タイヤ周方向に均等に分割された７〜１３個のセグメントにより構成されたものが用いられる。各セグメントは、タイヤ放射方向（半径方向）に移動可能に設けられており、半径方向内方に変位することで、型閉めがなされてタイヤ成形を行うことができる。

このように上記特定のスチールコードを、タイヤ製品形状に近い状態で巻き付けてベルト補強層を形成し、実質的に拡張させることなくタイヤを加硫成形するので、均等な張力をベルト補強層のスチールコードに与えることができる。そのため、接地形状が安定して操縦安定性に優れるとともに、上記特定のスチールコード構成との組み合わせにより、高速耐久性や耐疲労性といった耐久性を向上することができる。

本実施形態に係る空気入りタイヤの種類としては、特に限定されず、乗用車用タイヤ、トラックやバスなどに用いられる重荷重用タイヤなどの各種のタイヤが挙げられる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

下記表１に示す構造を持つスチールコードを作製した。比較例１のベルト補強層は、ナイロン６６からなるナイロン繊維コードであって１４００ｄｔeｘ／２としたコードを従来例として用いたものである。それ以外の実施例及び比較例２〜６は、２〜５本の同一径の金属フィラメントを撚り合わせてなる１×ｎの単層撚り構造を持つスチールコードである。

表１に示す構造を有する各スチールコードにつき、以下に示す評価方法に従い、２％伸張時の荷重を測定した。

従来例のナイロン繊維コード又は得られた各スチールコードをベルト補強層のコードとして用いて、タイヤサイズが２２５／５５Ｒ１９ ９９Ｖのラジアルタイヤを、常法に従い加硫成形した。各タイヤについて、ベルト補強層以外の構成は、全て共通の構成とした。ベルト補強層の幅方向中央部にはスチールコードからなるベルト補強層を配設し、その両端部にはナイロン６６からなるナイロン繊維コードを、１４００ｄｔeｘ／２、打ち込み本数３１本／２５ｍｍで配設した。

ベルトコードは、構成が２＋２×０．２５のスチールコードを、打ち込み本数２２本／２５．４ｍｍとした。ベルト層は、径方向内側から順にベルトプライ６Ａとベルトプライ６Ｂとの２プライとし、ベルトプライ（６Ａ）／（６Ｂ）におけるスチールコードの角度は、タイヤ周方向に対して＋２７°／−２７°とした。カーカスプライは、ポリエステルのコードを１１００ｄｔｅｘ／２とし、打ち込み本数２８本／２５ｍｍで２プライとした。

得られた各空気入りタイヤにつき、耐フラットスポット性、操縦安定性、及び高速耐久性を評価した。各評価項目の評価方法を、以下に示す。

・２％伸張時の荷重：ＪＩＳ Ｇ３５１０に準拠して、引張り試験機を用いて強伸度特性を測定し、２％伸張時における荷重を求めた。

・耐フラットスポット性：内圧２００ｋＰａで組み込んだ各タイヤを、タイヤ１本当たりの荷重を４．３１ｋＮとして速度１００ｋｍ／ｈにて１時間走行させた後、１６時間静置させた。その後、テストドライバーによる官能評価を行った。評価は、走りはじめの上下方向及び前後方向の振動の大きさについて行い、振動の大きなものを「×」と、ほぼ振動を感じないものを「○」と示す。

・操縦安定性：内圧２００ｋＰａで組み込んだ各タイヤを排気量２５００ｃｃの試験車両に装着し、訓練された３名のテストドライバーにてテストコースを走行し、フィーリング評価をした。採点は１０段階評価として比較例１のタイヤを６とした相対比較にて評価し、３人の平均点を、比較例１のタイヤを１００として指数表示する。数字が大きいほど操縦安定性に優れていることを意味する。

・高速耐久性：ＥＣＥ−Ｒ３０延長準拠。タイヤ内圧３２０ｋＰａで、荷重はＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の８０％とした。０〜１５０ｋｍ／ｈで１０分間走行後、１５０ｋｍ／ｈで１０分間走行させた。その後、１０分毎に１０ｋｍ／ｈずつ段階的に速度を上昇させ、故障が発生するまで走行させた。故障が発生するまでの走行距離を、比較例１のタイヤを１００として指数表示する。指数が大きいほど高速耐久性が優れていることを示す。

結果は、表１に示す通りであり、ベルト補強層のコードとしてナイロン繊維コードを用いた従来例である比較例１と比較して、実施例１〜６はベルト補強層の重量が軽くなっており、耐フラットスポット性、操縦安定性、及び高速耐久性についても向上している。

比較例２は、ベルト最大幅の７５％を超えた幅でスチールコードからなるベルト補強層を配設しており、比較例１と比較して高速耐久性が悪化した。

比較例３は、スチールコードの２％伸張時の荷重と打ち込み本数の積が２０００未満であり、比較例１と比較して操縦安定性が悪化した。

比較例４は、スチールコードの２％伸張時の荷重と打ち込み本数の積が３２００を超えれており、比較例１と比較してベルト補強層の重量が増加した。

本発明の空気入りタイヤは、乗用車、ライトトラック、バス等の各種車両に用いることができる。

Ｔ……タイヤ
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……ビードコア
６……ベルト
７……トレッドゴム部
８……スチールコードからなるベルト補強層
８’…ナイロン繊維コードからなるベルト補強層

Claims (4)

1. カーカスと、カーカスのクラウン部の外周に配されたベルトと、ベルトの外周に配されたベルト補強層と、ベルト補強層の外周に配されたトレッドを有する空気入りタイヤであって、
   前記ベルト補強層はスチールコードからなり、このスチールコードの２％伸張時荷重と打ち込み本数との積が２０００〜３２００であり、
   前記ベルト補強層における前記スチールコードの打ち込み本数が１インチ（２５．４ｍｍ）当り１０〜２０本であり、
   前記ベルトの最大幅の７５％以下の幅で、前記スチールコードからなるベルト補強層が前記ベルトの幅方向のほぼ中央部に配設されており、
   前記ベルトの幅方向ほぼ中央部に配設された前記スチールコードからなるベルト補強層の両脇にナイロン繊維コードからなるベルト補強層が配設されていることを特徴とする、空気入りタイヤ。
2. 前記スチールコードは、炭素含有量が０．９０質量％以上の炭素鋼からなるフィラメントにより構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記スチールコードは、フィラメントの総断面積が０．０８ｍｍ^２未満であることを特徴とする、請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記トレッドが周方向の溝を有し、前記スチールコードからなるベルト補強層の幅方向両端部が、前記トレッドの周方向の溝と、タイヤ半径方向に重ならない位置に配されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
   

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