JP7032928B2

JP7032928B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP7032928B2
Application number: JP2017254689A
Authority: JP
Inventors: 良典榮; 聡玉田; 崇志横山; 尚志疋田; 昌坂本
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2022-03-09
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: JP2019119320A

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものである。

従来、乗用車用タイヤでは、その骨格をなすカーカスの補強材、つまりカーカスプライコードとして、レーヨンからなる有機繊維コードが採用されている。

レーヨンからなる有機繊維コードは強度が低く、要求される耐久性を確保するためには、コード径を太くする必要がある。しかしながら、コード径を太くした場合、カーカスプライの厚さが増加し、タイヤ質量が増加するという問題があった。また、耐偏摩耗性に優れたタイヤが求められている。

耐久性の問題を改善するために、特許文献１～４では、カーカス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。しかしながら、耐偏摩耗性についての記載はなく、カーカス層にスチールコードを単に適用するだけでは、カーカス層に有機繊維コードを用いた場合と比較し、カーカス層の質量が増加してしまうという問題があった。

特開２０１２－２１８６２７号公報特開２０１０－９５０６１号公報特開２００３－１３６９１０号公報特開２００１－３２１８４号公報

本発明は、以上の点に鑑み、カーカス層の質量を増加させることなく、耐久性及び耐偏摩耗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。

本発明に係る空気入りタイヤは、左右一対のビード部間に掛け渡されたカーカス層を有する空気入りタイヤであって、上記カーカス層は、同一径のフィラメントをｎ本撚り合わせてなる１×ｎ構造（ｎ＝３～６）のスチールコードを配置したカーカスプライを備え、上記フィラメントの引張強度が、４０００（ＭＰａ）－２０００×フィラメント径（ｍｍ）≦引張強度≦５４００（ＭＰａ）－２０００×フィラメント径（ｍｍ）の範囲内であり、スチールコード１本当りの曲げ硬さが１００ｃＮ／本以下であり、スチールコード径が０．３０ｍｍ以下であり、上記スチールコードの撚りピッチが６．０～１１．０ｍｍであり、上記スチールコードの打ち込み本数が、７０～１２５本／ｉｎｃｈであるものとする。

上記スチールフィラメントの径は０．１５ｍｍ以下であるものとすることができる。

本発明の空気入りタイヤによれば、カーカス層の質量を増加させることなく、優れた耐久性及び耐偏摩耗性が得られる。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図。本発明の一実施形態に係る１×ｎ構造のスチールコードを示す、模式断面図。スチールコードの曲げ硬さの測定方法を説明する図面。乗り心地性の評価に使用した試験路の形状を示す模式断面図。

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。

図１に示す実施形態の空気入りタイヤは、左右一対のビード部１及びサイドウォール部２と、左右のサイドウォール部２の径方向外方端部同士を連結するように両サイドウォール部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、一対のビード部間にまたがって延びるカーカス４が設けられている。

カーカス４は、トレッド部３からサイドウォール部２をへて、ビード部１に埋設された環状のビードコア５にて両端部が係止された少なくとも１枚のカーカスプライからなる。カーカスプライは、スチールコード２０（図２参照）からなるカーカスコードをコーティングゴムで被覆してなるものであり、スチールコード２０はタイヤ周方向に対して実質的に直角に配列してなる。

トレッド部３におけるカーカス４の外周側（即ち、タイヤ径方向外側）には、カーカス４とトレッドゴム部７との間に、ベルト６が配されている。ベルト６は、カーカス４のクラウン部の外周に重ねて設けられており、１枚又は複数枚のベルトプライ、通常は少なくとも２枚のベルトプライで構成することができ、本実施形態では、カーカス側の第１ベルトプライ６Ａと、トレッドゴム部側の第２ベルトプライ６Ｂとの２枚のベルトプライで構成されている。ベルトプライ６Ａ，６Ｂは、スチールコードをタイヤ周方向に対して所定の角度（例えば、１５～３５度）で傾斜させ、かつタイヤ幅方向に所定の間隔にて配列させてなるものである。各ベルトプライは、スチールコードがコーティングゴムで被覆されてなる。スチールコードは、上記２枚のベルトプライ６Ａ，６Ｂ間で互いに交差するように配設されている。

ベルト６の外周側（即ち、タイヤ半径方向外側）には、ベルト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。ベルト補強層８は、ベルト６をその全幅で覆うキャッププライであり、タイヤ周方向に実質的に平行に配列した有機繊維コードからなる。すなわち、ベルト補強層８は、有機繊維コードをタイヤ周方向に沿って配列してなり、ベルト６の幅方向全体を覆うように、有機繊維コードをタイヤ周方向に対して０～５度の角度で螺旋状に巻回することにより形成することができる。

本実施形態に係るカーカス４に用いるスチールコード２０の撚り構造は、図２に示すように、複数本のスチールフィラメント１２を撚り合わせた１×ｎ構造のスチールコードである。１×ｎ構造であることにより、曲げ・圧縮変形による表面歪が増大しにくく、優れた耐久性が得られ易い。スチールフィラメント１２の本数（ｎ）は、３～６本であり、３～５本であることがより好ましく、３又は４本であることがさらに好ましい。３本以上であることにより、対称性の高い断面円形のコードになり易く、曲げや圧縮に対して局所的な応力集中が起こりにくくなり、優れた耐久性が得られ易い。また、６本以下であることにより、タイヤ質量の増加を抑え易く、また、コードの撚り構造が崩れにくく、対称性を維持し易いため、コードの長手方向でのコード硬さの不均一が生じにくく、優れた耐久性が得られ易い。

本実施形態に係るカーカス４に用いるスチールコード２０は、フィラメントの引張強度が、４０００（ＭＰａ）－２０００×フィラメント径（ｍｍ）≦引張強度≦５４００（ＭＰａ）－２０００×フィラメント径（ｍｍ）の範囲内であるものである。引張強度が、４０００（ＭＰａ）－２０００×フィラメント径（ｍｍ）以上であることにより、所望の耐久性を得るために必要な打ち込み本数が多くなり過ぎず、コード間距離を確保することができるため、コードセパレーションの発生を抑えつつ、優れた耐久性が得られ易い。また、５４００（ＭＰａ）－２０００×フィラメント径（ｍｍ）以下であることにより、コードの延性を維持することができ、脆化による破壊が抑制され、優れた耐久性が得られ易い。

スチールコード１本当りの曲げ硬さは、１００ｃＮ／本以下であり、８０ｃＮ／本以下であることが好ましく、６０ｃＮ／本以下であることがより好ましい。また、９ｃＮ以上であることが好ましい。１００ｃＮ／本以下であることにより、接地圧に応じて、接地形状を路面に対応させることができ、優れた耐偏摩耗性が得られ易い。ここで、「スチールコード１本当りの曲げ硬さ」とは、スチールコード１本を、支点間距離２５．４ｍｍにてその中央部を曲げた時の最大荷重で定義される値である。具体的には、引張試験機を用いて次のように測定することができる。すなわち、室温下にて、長さ５０～８０ｍｍのスチールコード２０を、図３に示すように、両端がフリーの状態で、中央部を２５．４ｍｍ間隔の位置で吊り下げた状態に支持具２２で支持するとともに、その中点２０Ｍを逆Ｕ字状の固定された治具２１の直線状の上辺部２１Ａに対して、下側から直角に交差するように当てる。ここで、上辺部２１Ａは断面円形（直径＝３．０ｍｍ）の棒状をなす。この状態から、支持具２２を引張速度５００ｍｍ／分で上方に引き上げて、スチールコード２０を治具２１により曲げながら、支持具２２にかかる荷重を測定する。そのときの最大荷重がスチールコード２０の最大曲げ荷重（ｃＮ）であり、ｎ＝５の平均値をもってコード曲げ硬さとする。

スチールフィラメント１２の径ｄは、特に限定されないが、０．１５ｍｍ以下であることが好ましく、０．０６～０．１２ｍｍであることがより好ましく、０．０７～０．１０ｍｍであることがさらに好ましい。スチールフィラメント１２の径ｄが０．１５ｍｍ以下である場合、フィラメントが金属疲労しにくく、カーカスプライの耐疲労性を維持でき、タイヤの耐久性を維持し易い。

スチールコード２０のコード径Ｄは、０．３０ｍｍ以下であれば特に限定されないが、０．１０～０．３０ｍｍであることが好ましく、０．１５～０．２５ｍｍであることがより好ましい。０．３０ｍｍ以下であることにより、タイヤ質量の増加を抑え易い。

撚りピッチは、特に限定されないが、５．５以上であることが好ましく、６．０～１１．０ｍｍであることがより好ましい。

カーカスプライにおけるスチールコード２０の打ち込み本数（本／ｉｎｃｈ）は、特に限定されないが、４０～１３０本／ｉｎｃｈであることが好ましく、７０～１２５本／ｉｎｃｈであることがより好ましい。

カーカスプライの枚数は、特に限定されないが、タイヤ質量を低減させる観点から、１枚であることが好ましい。

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。従来例のカーカス層は、有機繊維コードとして１８４０ｄｔｅｘ／２のレーヨンコードを用いて、カーカスプライを２枚とした。それ以外のスチールコードは、全て、同一径の複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる１×ｎ構造のスチールコードである。なお、表１中の「１×３×０．１０」の３は、フィラメントの本数が３本であることを示し、０．１０は、フィラメント径が０．１０ｍｍであることを示す。

各フィラメント径、及びコード径については、ＪＩＳＧ３５１０に準拠し、所定の厚み計により直径を計測した。

表１に示す構造を有する各コード、及びフィラメントにつき、ＪＩＳＧ３５１０に準拠して引張り試験を行い、コード引張強力、及びフィラメントの引張強度を測定した。

また、各コードについて、コードの曲げ硬さを、次のようにして測定した。すなわち、室温下にて、長さ８０ｍｍのスチールコード２０を、図３に示すように、両端がフリーの状態で、中央部を２５．４ｍｍ間隔の位置で吊り下げた状態に支持具２２で支持するとともに、その中点２０Ｍを逆Ｕ字状の固定された治具２１の直線状の上辺部２１Ａに対して、下側から直角に交差するように当てる。ここで、上辺部２１Ａは断面円形（直径＝３．０ｍｍ）の棒状をなす。この状態から、引張試験機（島津製作所（株）製オートグラフ）を用いて支持具２２を引張速度５００ｍｍ／分で上方に引き上げて、スチールコード２０を治具２１により曲げながら、支持具２２にかかる荷重を測定した。そのときの最大荷重がスチールコード２０の最大曲げ荷重（ｃＮ）であり、ｎ＝５の平均値をもってコード曲げ硬さとした。

また、従来例のレーヨンコードを用いたカーカスプライを、２枚重ねたカーカス層の単位幅当りの強力（コード引張強力×打ち込み本数×プライ枚数）と、各スチールコードの引張強力と打ち込み本数との積が同じ値となるように、打ち込み本数を調整し、カレンダー装置を用いて、トッピング反とすることによりカーカスプライを作製した。

得られたカーカスプライについて、以下の通り、コード占有率とカーカスプライの厚さを求めた。

・コード占有率（％）＝（コード径（ｍｍ）×打ち込み本数（本／２５ｍｍ））×１００／２５（ｍｍ）

・カーカスプライの厚さ：被覆ゴムによってスチールコードを被覆してなるカーカスプライとしての厚さであり、ダイヤルゲージ（脚の直径９．５ｍｍ、荷重１６７０ｍＮ）により測定した。

また、得られたカーカスプライを用いて、タイヤサイズが２２５／４０Ｒ１８のタイヤを、常法に従い加硫成形した。各タイヤについて、カーカス層以外の構成は、全て共通の構成とした。ベルトプライにおけるスチールコードは、２＋２×０．２５構造とし、打ち込み本数を１８本／ｉｎｃｈとした。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＋２５°／－２５°とした。ベルト補強層には、ナイロン６６のコード１４００ｄｔｅｘ／２、打ち込み本数２８本／２５ｍｍで、キャッププライ１枚とした。

得られた各空気入りタイヤにつき、タイヤ質量、乗り心地性、耐偏摩耗性、及び、耐久性を評価した。各評価項目の評価方法を、以下に示す。

・タイヤ質量：タイヤ１本の総質量であり、従来例のタイヤの総質量を１００として指数表示した。数字が小さいほど軽いことを示す。

・乗り心地性：内圧２００ｋＰａで標準リムに組み込んだ試験タイヤを試験車両の前輪に装着し、一般道の轍を模した図４に示す断面形状を持つ試験路４０（轍の高低差ｈ＝２０ｍｍ)にて、タイヤの乗り越し性を官能評価した。轍をスムーズに乗り越せるものを「○」、やや乗り越しにくいものを「△」、非常に乗り越しにくいものを「×」とした。

・耐偏摩耗性：上記タイヤを２０００ｃｃの車に装着し、１００００ｋｍ走行させて、走行後のセンターと左右のショルダーの残溝深さを測定した。左右のショルダー部の残溝のうち、浅いほうの深さをセンター部の深さで割ったものを求め、従来例を１００とした指数で表示し、指数が大きいほど耐偏摩耗性が良好であることを示す。

・耐久性：ＦＭＶＳＳ１０９（ＵＴＱＧ）に準拠し、表面が平滑な鋼製の直径１７００ｍｍの回転ドラムを有するドラム試験機により、次のようにして測定した。試験タイヤを内圧２２０ｋＰａ（２．２ｋｇｆ／ｃｍ^２）で、ＪＩＳ規定の標準リムに組み付け、荷重は、ＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の８８％とした。８０ｋｍ／ｈの速度で慣らし走行させた後、一旦放冷し、再度空気圧を調整した後に、本走行を行った。本走行は、１２０ｋｍ／ｈから開始し、以降、３０分間経過毎に速度を８ｋｍ／ｈずつ増加させつつ、故障が発生するまで走行させた。故障発生までの、本走行の総走行距離について、従来例を１００として指数表示した。指数が大きいほど耐久性に優れることを示す。

結果は、表１に示す通りであり、実施例１～５は、従来例との対比より、いずれもタイヤ質量を低減することができ、かつ優れた乗り心地性、耐偏摩耗性及び耐久性が得られることがわかる。

比較例１は、スチールコードのコード径が０．３ｍｍを超え、曲げ硬さが１００ｃＮより大きく、従来例との対比より、乗り心地性、耐偏摩耗性、及び耐久性がいずれも劣っていることがわかる。

比較例２は、スチールコードのコード径が０．３ｍｍを超える例であり、従来例との対比より、乗り心地性、及び耐偏摩耗性が劣っていることがわかる。

比較例３は、フィラメントの引張強度が所定範囲外であるが、タイヤを作製することが出来なかった。

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
６Ａ…第１ベルトプライ
６Ｂ…第２ベルトプライ
７……トレッドゴム部
８……ベルト補強層
１２…スチールフィラメント
２０…スチールコード
２１…治具
２２…支持具
ｄ……スチールフィラメントの径
Ｄ……コード径

Claims

左右一対のビード部間に掛け渡されたカーカス層を有する空気入りタイヤであって、
前記カーカス層は、同一径のフィラメントをｎ本撚り合わせてなる１×ｎ構造（ｎ＝３～６）のスチールコードを配置したカーカスプライを備え、
前記フィラメントの引張強度が、４０００（ＭＰａ）－２０００×フィラメント径（ｍｍ）≦引張強度≦５４００（ＭＰａ）－２０００×フィラメント径（ｍｍ）の範囲内であり、
スチールコード１本当りの曲げ硬さが１００ｃＮ／本以下であり、
スチールコード径が０．３０ｍｍ以下であり、
前記スチールコードの撚りピッチが６．０～１１．０ｍｍであり、
前記スチールコードの打ち込み本数が、７０～１２５本／ｉｎｃｈである、空気入りタイヤ。
前記フィラメントの径が０．１５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。