(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを有し、このカーカスのタイヤ径方向外側に、少なくとも１層のベルトをそなえる空気入りタイヤであって、該ベルトは、２本のフィラメントを相互に添わせた束フィラメントの２〜４束を、各束フィラメントの長径の方向を揃えた配置の下に撚り合わせて成るスチールコードを、その束フィラメントの長径がベルト幅方向に並列する配置にて適用して成る空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、耐久性を犠牲にすることなしに、操縦安定性を改善した空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤの耐久性を低下させる要因として、カット傷などを介してタイヤの外部から内部のベルト等に浸入する水分がベルトのコードを腐食し、この腐食域の拡大によってコードとゴムが剥離して生じるセパレーションがある。このセパレーションを回避するには、コード内部へゴムを浸透させてコードのフィラメント間に水分が伝播する隙間を形成させない構造、いわゆるゴムペネ構造が有効である。このゴムペネ構造は、コードを緩く撚ることによってフィラメント間の隙間を大きくしてゴムの浸透を実現したものであり、特に１×３や１×５構造の単撚りコードに適している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、ゴムペネ構造のコードは、フィラメント間に大きな隙間があるから、この隙間のない在来のコードと比較して弾性率は小さくなり、ゴムペネ構造のコードを適用したベルトも当然に引張剛性は低下し、タイヤの操縦安定性を低下する一因となる。なお、ベルトにおけるコードの打ち込み数を増加することによって、ベルトの引張剛性を確保することが可能であるが、タイヤの重量増の原因となる上、ベルトでの隣接コード間隔が狭くなるため、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隣接コード間に伝播して、いわゆるベルトエッジセパレーションをまねく。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、ベルトおよびその周辺でのセパレーションの発生による耐久性の低下をまねくことなしに、操縦安定性を向上した空気入りタイヤを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを有し、このカーカスのタイヤ径方向外側に、少なくとも１層のベルトをそなえる空気入りタイヤであって、該ベルトは、２本のフィラメントを相互に添わせた束フィラメントの２〜４束を、各束フィラメントの長径の方向を揃えた配置の下に撚り合わせて成るスチールコードを、その束フィラメントの長径がベルト幅方向に並列する配置にて適用して成る空気入りタイヤである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
さて図１に、この発明に従う空気入りタイヤの具体例を図解する。この空気入りタイヤは、１対のビードコア１間でトロイド状に延びるカーカス２、このカーカス２のクラウン部のタイヤ径方向外側に配置した、例えば２層のベルト３およびこのベルト３のタイヤ径方向外側に配置したトレッド４から成り、ベルト３に、図２に示す、スチールコード５を有利な配置の下に適用することを特徴とする。
【０００７】
すなわち、図２に示すスチールコード５は、２本のフィラメント６を相互に添わせた束フィラメント７の２束を、特に同図(b) 、(c) および(d) に示すように、各束フィラメント７の長径の方向を揃えた配置の下に撚り合わせたものである。そして、このスチールコード５をベルト３に適用するに当たり、図３に示すように、コードの各束フィラメント７の長径がベルト３の幅方向に並列する配置とする。
【０００８】
なお、図２(b) 、(c) および(d) では、束フィラメント７の長径の方向が全て揃った配置を示したが、この発明における「各束フィラメントの長径の方向をそろえる配置」とは、束フィラメント７の長径の方向が完全に一致する必要はなく、図２(a) と同様のコード長手方向各位置に対応して各コード断面を図４(a) 、(b) および(c) に示すように、コードを構成する一方の束フィラメント７の長径の方向ｘおよび他方の束フィラメント７の長径の方向ｙの挟角θが90°に近づかないこと、具体的には挟角θが50°以下になる配置は許容される。これは、後述する図６〜９に示す、束フィラメントの３〜４束からなるコードにおいても同様であり、各束フィラメントの長径の方向による挟角θが50°以下になる配置は許容される。
【０００９】
さらに、スチールコード５をベルト３に適用するに当たり、図５に示すように、方向ｘおよび方向ｙのいずれか一方または両方が、ベルト３の幅方向ｚからずれる配置、具体的には幅方向ｚに対する方向ｘまたは方向ｙの傾斜角度である、ずれ角度が50°以下になる配置は許容される。すなわち、この発明における「束フィラメントの長径がベルト幅方向に並列する配置」とは、かようなずれ角度が50°以下である配置を意味する。なお、隣接するコード同士において、方向ｘ１,ｘ２,ｘ３および／または方向ｙ１,ｙ２,ｙ３は必ずしも一致する必要はない。これも、後述する図５〜８に示す、束フィラメントの３〜４束からなるコードにおいて、同様である。
【００１０】
また、図６および７に示すコードは、２本のフィラメント６を相互に添わせた束フィラメント７の３束または４束を、同様に各束フィラメント７の長径の方向をほぼ揃えた配置の下に撚り合わせたものである。これらのスチールコード５も、その各束フィラメント２の長径がベルト３の幅方向にほぼ並列する配置として、タイヤのベルトに適用することが肝要である。
【００１１】
タイヤのベルトを２本のフィラメントを相互に添わせた束フィラメントの２〜４束を、各束フィラメントの長径の方向を揃えた配置の下に撚り合わせて成るスチールコードで補強するのは、長径方向の曲げ剛性を高くかつ短径方向の曲げ剛性を低くし、コードの剛性に異方性をもたせるためである。
【００１２】
すなわち、束フィラメントの２〜４束を、各束フィラメントの長径の方向を揃えた配置の下に撚り合わせて成るスチールコードは、コーナリング時ベルトに面内曲げ変形が加わった場合、長径方向の曲げ剛性が高いためタイヤの剛性感が高くなり、車輌の操縦安定性が向上されるのである。
【００１３】
そして、この発明に従うスチールコードをタイヤのベルトに適用するに当たり、各束フィラメントの長径がベルトの幅方向に並列する配置とすることが肝要である。なぜなら、車両コーナリング時のタイヤ接地域に生じるバックリング変形など、ベルト面と直交する向きに生じる面外曲げ変形において、コードの束フィラメントの長径がベルトの幅方向を横切る向きにある束フィラメントに歪みが集中する結果、コードの局部的歪みが増大し、この現象が繰り返されるとコード破断に到るからである。すなわち、コードの各束フィラメントの長径をベルトの幅方向に並べる配置とすることによって、面外曲げ変形に対して歪みが局部的に集中するのを避けることができるから、コードの耐久性、ひいてはタイヤの耐久性が向上するのである。
【００１４】
また、コードの構成要素をモノフィラメントではなく２本のフィラメントによる束フィラメントとすることによって、特に３本以上の（束）フィラメントでコードを構成する場合にあっても、フィラメント間に不可避に形成される閉鎖空間が、通常の単撚りコードのようにコード軸方向に連続することはないため、ゴムペネ構造を実現し得る。すなわち、図８に３束の束フィラメントによるコードを示すように、同図（ａ）  で閉鎖空間を形成する斜線で示すフィラメントは、同図（ａ）  の位置からコード軸方向に離間した同図（ｂ）  の位置では外側に位置して閉鎖空間を形成しないため、閉鎖空間がコード軸方向に連続することはなく、ゴムの浸透する隙間が必ず形成される。
【００１５】
なお、束フィラメントを構成するフィラメント本数が３本以上になると、コードにおける束フィラメントのらせん軌道がベルト幅方向に拡がるため、ベルトの面内または面に沿って起こる面内曲げ変形において、束フィラメントに局部的に歪みが集中する不利が生じる。さらに、フィラメント本数が３本以上では、コードに張力が加わった際に、束フィラメントの横並び配列が崩れ易いため、コードの剛性低下の一因となる。
【００１６】
次に、コードを束フィラメントの２〜４束で構成するのは、まず１束でベルト剛性を確保するには打ち込み数の増加が余儀なくされて、上述したベルトエンドセパレーションの抑制を阻害する上、フィラメントが容易にばらけてタイヤ製造時の作業性を低下する原因ともなる。一方、５束以上では、フィラメント総本数が多くなって束フィラメントによる構造であってもゴムの内部浸透が難しくなり、ベルト剛性が高くなり過ぎて、乗り心地性を悪化することになる。
【００１７】
ここで、２〜４束の束フィラメントを上記の配置の下に撚り合わせる際、コードの撚りピッチＰ（ｍｍ）およびフィラメント径ｄ（ｍｍ）の比Ｐ／ｄが５０以上であることが好ましい。なぜなら、比Ｐ／ｄが５０未満になると、撚り角が大きくなってコードの弾性率が小さくなって、ベルトの引張剛性は低下し、タイヤの操縦安定性を低下する一因となるからである。
【００１８】
さらに、コード内部へのゴム浸透を促進するには、図９に示すように、束フィラメント７の少なくとも１本のフィラメント６ａに波形の型付けを施して、フィラメント間の隙間を積極的に確保することが有効である。なお、フィラメントに型付ける波形は、フィラメント径をｄとしたとき、図１０に示すように、波高Ｈ≦３ｄおよび波長Ｌ≧１０ｄとすることが好ましい。なぜなら、Ｈ＞３ｄになると、波形の型付けが大きくなってコードの疲労性低下をまねく上、剛性も低下する。また、Ｌ＜１０ｄになると、波形の型付けピッチが小さくなって、やはりコードの疲労性低下をまねく上、強力も低下する。
【００１９】
また、２〜４束の束フィラメントを各束フィラメントの長径の方向をほぼ揃えた配置の下に撚り合わせたコードにおいては、とりわけ通常の車両走行時に、タイヤを補強するコードに加わる引張り応力の範囲  １．２Ｋｇｆ  ／ｍｍ２  〜２３．５Ｋｇｆ  ／ｍｍ２  において、引張応力２３．５ｋｇｆ  ／ｍｍ２  時における歪みと引張応力１．２  ｋｇｆ  ／ｍｍ２  時における歪みとの差ΕＤ  が０．１１〜０．２５％の範囲にあることが、好ましい。なぜなら、ＥＤ  を０．１１〜０．２５％の範囲にすると、応力−歪曲線は図１１の実線に示すところの特性が得られるからである。すなわち、図１１に点線で示す、従来の１×５構造の応力−歪み曲線と比較すると、応力−歪み曲線の立ち上がりが早くなる結果、コードの初期モジュラスは高くなって、このコードによるベルト剛性を高め、またタイヤの寸法安定性を向上することになる。ここで、ＥＤ  （図１１においてＥ２  −Ｅ１  ）が０．２５％をこえると、束フィラメント間に撚り締まる空間が生じて伸び易くなり、ベルト剛性の低下をまねくことから、ＥＤ  は０．２５％以下にすることが好ましいが、０．１１％未満にすることは、物理的に不可能であるから、ＥＤ  は０．１１〜０．２５％とする。
なお、コードのΕＤ  を０．１１〜０．２５％とするには、束フィラメントに型付けを行うこと、または撚り合わせを張力下で行うこと、などの手法が適合する。
【００２０】
さらに、２束の束フィラメントを、各束フィラメントの長径の方向をほぼ揃えた配置の下に撚り合わせたコードは、そのコード径が長手方向に種々に変化するが、図12(a) に示す、コードの長手方向の平均径が最大となるＡ面にて、このＡ面におけるコード径の極大値Ａmaxおよび極小値Ａminがコード長手方向に現出ピッチＬで交互に現れ、また図12(b) に示す、コードの長手方向の平均径が最小となるＢ面にて、このＢ面におけるコード径の極大値Ｂmaxおよび極小値Ｂminがコード長手方向にピッチＬで交互に現れ、ＡmaxとＢmin並びにＡminとＢmaxが、それぞれ対応する位置に現出する関係にあると、捉えることができる。そして、この関係において、下記の式を満足させることが、好ましい。
記
1.5 ≦Ａmax／Ａmin≦2.5 ----(1)
1.5 ≦Ｂmax／Ｂmin≦2.5 ----(2)
3.0 ≦Ａmax／Ｂmin≦5.0 ----(3)
【００２１】
なぜなら、Ａｍａｘ  ／Ａｍｉｎ  またはＢｍａｘ  ／Ｂｍｉｎ  が１．５  未満であると、コードの側面が波うたなくなって、コードに沿ってゴムとの亀裂が進展し易くなって、耐セパレーション性が阻害される。一方、Ａｍａｘ  ／Ａｍｉｎ  またはＢｍａｘ  ／Ｂｍｉｎ  が２．５  をこえると、コードの側面の波うち度が大きくなりすぎて、隣接ベルトのコード同士が擦れて、コードの疲労性を低下する上、コードに撚り締まり空間が生じて、上記したＥＤ  を上限以下に制限できなくなる場合もある。また、Ａｍａｘ  ／Ｂｍｉｎ  が３．０  未満であると、コードの偏平度が小さくなって、タイヤベルト層に用いた際に、その面内剛性を確保し難く、一方Ａｍａｘ  ／Ｂｍｉｎ  が５．０  をこえると、逆にコードの偏平度が大きくなって、やはり隣接ベルトのコード同士が擦れて、コードの疲労性を低下する。
【００２２】
さらにまた、上記の関係において、特に現出ピッチＬとの間に、
５≦Ｌ／Ａｍｉｎ  ≦２０−−−−（４）
１５≦Ｌ／Ｂｍｉｎ  ≦４０−−−−（５）
を満足させることが、より好ましい。なぜなら、Ｌ／Ａｍｉｎ  が５未満、またはＬ／Ｂｍｉｎ  が１５未満であると、現出ピッチＬが短くなって、コードの変形度合いが大きくなりすぎて、疲労性が低下する上、短い現出ピッチによってコードが伸びやすくなってベルト剛性が確保し難い。一方、Ｌ／Ａｍｉｎ  が２０をこえるか、またはＬ／Ｂｍｉｎ  が４０をこえると、コード側面の波うちピッチが長くなって、コードに沿ってゴムとの亀裂が進展し易くなって、耐セパレーション性が阻害される。
【００２３】
なお、この発明に従うコードは、コーティングゴムが被覆されてベルトに適用されるが、該コードの性能を十分に発揮して、とりわけタイヤの操縦安定性の向上に寄与させるために、コーティングゴムに、１００  ％モジュラスが４０ｋｇｆ  ／ｍｍ２  以上のものを使用し、ベルト剛性を高めることが好ましい。
【００２４】
【実施例】
種々のフィラメントを使用して、図２，４，６，９および図１３〜１７に示す構造のスチールコードを表１に示す仕様の下に作製し、各スチールコードを同表に示す打ち込み数にてベルトに適用し、図１に示した構造のタイヤをサイズ１８５  ／７０Ｒ１４で試作した。なお、ベルト３は、カーカス２上に、タイヤの赤道面に対してスチールコードが左２２°の角度で傾斜する向きで第１ベルト３ａを配置し、さらにその上にタイヤの赤道面に対してスチールコードが右２２°の角度で傾斜する向きで第２ベルト３ｂを配置して成る。
【００２５】
かくして得られたタイヤについて、規定リムに装着後に規定内圧を充填し乗用車に装着してから、舗装路を５００００  ｋｍ走行してから、タイヤを解剖してベルトにおけるコードの破断本数、ベルト端での亀裂長さ、カット傷からのコードの腐食長さをそれぞれ調査した。また、操縦安定性および乗り心地性については、５００００  ｋｍ走行を行った３人のドライバーによるフィーリング評価を行った。このフィーリング評価は１０点満点で行い、３人のドライバーの平均値を算出した。これらの評価および調査結果を、表１に併記する。
【００２６】
【表１】
0003602649.tif 000002
【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、高い耐久性を維持した上でタイヤ走行時の操縦安定性を向上することができ、タイヤの高性能化を促進し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のタイヤ構造を示した図である。
【図２】この発明に従うコードの構造を示した図である。
【図３】ベルトにおけるコードの配置を示した図である。
【図４】この発明に従う他のコードの構造を示した図である。
【図５】ベルトにおけるコードの配置を示した図である。
【図６】他のコードの構造を示した図である。
【図７】他のコードの構造を示した図である。
【図８】コードの断面を示した図である。
【図９】コードの断面を示した図である。
【図１０】波形の型付け形状を示した図である。
【図１１】コードの応力−歪み曲線を示すグラフである。
【図１２】２束によるコードのコード径の変化を説明する図である。
【図１３】比較コードの断面を示した図である。
【図１４】比較コードの断面を示した図である。
【図１５】比較コードの断面を示した図である。
【図１６】比較コードの断面を示した図である。
【図１７】比較コードの断面を示した図である。
【符号の説明】
１  ビードコア
２  カーカス
３  ベルト
３ａ  第１ベルト
３ｂ  第２ベルト
４  トレッド
５  スチールコード
６  フィラメント
７  束フィラメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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