(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、該ベルトのタイヤ半径方向外側に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布からなるベルト補強層を備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルト層を構成する補強材が、２本のスチールコードを撚らずに揃えた束であり、かつ、前記スチールコードが（１×２）構造または（１＋１）構造であり、スチールフィラメントが全て同径であり、かつ、前記ベルト層への前記補強材の打込み数が３５〜６５本／５０ｍｍであって、
前記有機繊維コード１本当りの初期引張抵抗度が３ＧＰａ以上７ＧＰａ以下であり、かつ、前記ベルト補強層の全領域において、有機繊維コード１本当りの初期引張抵抗度に単位幅あたりに存在する有機繊維コード本数を乗じた、見かけのトリートの初期引張抵抗度が４００ＧＰａ／ｃｍ以下であり、前記ベルト補強層の最外端部が、最大のベルト幅を有するベルト層の端部より幅方向外側であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【請求項２】
前記見かけのトリートの初期引張抵抗度が１５０ＧＰａ／ｃｍ以下である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項３】
前記ベルト補強層の最内端部が、最小のベルト幅を有するベルト層の端部より幅方向内側である請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、剛性を悪化させることなく耐久性および軽量性に優れ、かつ、転がり抵抗も向上した空気入りラジアルタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
従来より、ベルト層の改良に関して、種々の検討がなされてきている。例えば、特許文献１には、補強素子を数本以内の束とし、その束を一定の分散で打ち込むことにより、ベルトの耐久性を向上させる技術が開示されている。また、特許文献２には、ベルトの補強材として（１×２）構造のスチールコードを用いることにより、ベルト端で発生するセパレーション（ＢＥＳ）を抑制することができること、およびタイヤの軽量化が図れること、が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２１３００７号公報
【特許文献２】特開昭６２−２３４９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、自動車の高性能化に伴って、タイヤに対して、ますます高い性能が求められるようになってきている。また、自動車の燃費向上のためには、タイヤの軽量化も重要な課題となってきている。このような現状においては、特許文献１および２記載のベルト構造では、タイヤの耐久性および軽量性について、必ずしも十分なものとは言えなくなってきている。また、乗り心地性や操縦安定性などの性能面からもベルトには高い剛性を確保する必要があり、さらに、燃費向上については、タイヤの軽量化のみならず、転がり抵抗についても検討が必要となる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、剛性を悪化させることなく耐久性および軽量性に優れ、かつ、転がり抵抗も向上した空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、ベルト層とベルト補強層の構造を所定のものとすることにより、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
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、該ベルトのタイヤ半径方向外側に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布からなるベルト補強層を備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルト層を構成する補強材が、２本のスチールコードを撚らずに揃えた束であり、かつ、前記スチールコードが（１×２）構造または（１＋１）構造であり、スチールフィラメントが全て同径であり、かつ、前記ベルト層への前記補強材の打込み数が３５〜６５本／５０ｍｍであって、
前記有機繊維コード１本当りの初期引張抵抗度が３ＧＰａ以上７ＧＰａ以下であり、かつ、前記ベルト補強層の全領域において、有機繊維コード１本当りの初期引張抵抗度に単位幅あたりに存在する有機繊維コード本数を乗じた、見かけのトリート初期引張抵抗度が４００ＧＰａ／ｃｍ以下であり、前記ベルト補強層の最外端部が、最大のベルト幅を有するベルト層の端部より幅方向外側であることを特徴とするものである。ここで、初期引張抵抗度とはＪＩＳ  Ｌ  １０１７に準拠して求めた値である。
【０００９】
本発明においては、前記有機繊維コード１本あたりの初期引張抵抗度は７ＧＰａ以上であることが好ましく、また、本発明においては、前記見かけのトリートの初期引張抵抗度は１５０ＧＰａ／ｃｍ以下であることが好ましく、さらに、本発明においては、前記ベルト補強層は、最小のベルト幅を有するベルト層の端部より幅方向内側から最大のベルト幅を有するベルト層の端部より幅方向外側の範囲に配設されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、剛性を悪化させることなく耐久性および軽量性に優れ、かつ、転がり抵抗も向上した空気入りラジアルタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一好適例の空気入りラジアルタイヤを示す断面図である。
【図２】（１×２）構造のコード２本を束とした場合の、束の断面の変化の例を示す断面図である。
【図３】（１＋１）構造のコード２本を束とした場合の、束の断面の変化の例を示す断面図である。
【図４】（１×２）構造のコード２本を束とした場合の、束間隔の増加量の期待値を算出するための説明図である。
【図５】（１×２）構造のコード２本を束とした場合の、束間隔の増加量の期待値を算出するための説明図である。
【図６】本発明の空気入りラジアルタイヤのベルト層とベルト補強層の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１に本発明の一好適例の空気入りラジアルタイヤの断面図を示す。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。
【００１３】
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。また、ベルト５の全幅に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布からなるベルト補強層６が配置されている。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。
【００１４】
まず、本発明の空気入りラジアルタイヤのベルト層５について説明する。
本発明においては、第１ベルト層５ａ、第２ベルト層５ｂを構成する補強材は、２本のコードを撚らずに揃えた束である。補強材をコード２本の束とすることにより、コードを束としない場合と比べて、ベルト層中の補強材の間隔が広くなり、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り合うコード間に伝播する、ＢＥＳを抑制することができる。これにより、ベルトの耐久性を向上させることができる。また、本発明においては、コードを構成する全てのフィラメントの径を同径とし、その径をａ（ｍｍ）としたとき、隣り合う束同士の間隔が、コードの外接円を用いて表した間隔よりも期待値としてａ／６（ｍｍ）以上、好ましくは４ａ／１１（ｍｍ）以上増加する。図２（ａ）〜（ｃ）は、ベルト層の補強材として、（１×２）構造のコード２本を束７とした場合、図３（ａ）〜（ｃ）は、（１＋１）構造のコード２本を束１７とした場合のコード束の断面の変化の例を示す断面図であり、以下、図２および図３を用いてコード径の変化について説明する。
【００１５】
通常、コード径Ｄｃは、図２（ａ）に示す様に、フィラメント８の外接円９の直径により表わされている。しかしながら、（１×２）構造のコードは２本のフィラメント８を撚り合わせたコードであるため、コード内（外接円９内）でフィラメント８の位置が連続的に変化している。例えば、フィラメント８の位置が図２（ｂ）、（ｃ）のように４５°ずつ変化すると、水平方向における実際のコード径は、外接円９より減少することになる。（１＋１）構造のコードについても同様であり、図３（ａ）〜（ｃ）に示す様に、フィラメント１８の位置が、図３（ｂ）、（ｃ）のように４５°ずつ変化すると、水平方向における実際のコード１７の径は、外接円１９より減少することになる。
【００１６】
本発明の空気入りラジアルタイヤは、ベルトの補強材として、コードを２本束にして用いているが、上述のように、ベルト幅方向でコード径が変化すると、隣り合う束同士の間隔も、コード径の変化に合わせて、連続的に変化することになる。すなわち、隣り合う束同士の間隔に広い部分と狭い部分が現れることになる。この束同士の間隔が広い部分が存在することにより、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り合うコード間に伝播するＢＥＳを、より効果的に抑制することができる。その結果、ベルトの耐久性がさらに向上することになる。また、束同士の間隔が狭い部分が存在するため、ベルトの剛性を維持することができる。
【００１７】
次に、束間隔の増加量の期待値の算出方法について説明する。図４および図５は、（１×２）構造のコード２本を束とした場合の、束間隔の増加量の期待値を算出するための説明図である。まず、図４（ａ）に示す様に、隣り合う束７同士の近接するコードの一方をコードＸ、他方をコードＹとし、コードＸとコードＹのそれぞれの外接円間の距離をＷとする。次に、水平方向において、コードＸおよびコードＹの外接円間の距離と、コードＸおよびコードＹのフィラメント間距離と、が等しい状態をコードＸおよびコードＹの基本状態（図４（ａ））とする。図４（ａ）〜（ｈ）は、例として、コードＸが１ピッチで３６０°回転する場合において、基本状態からコードＸを４５°ずつ回転させた場合の断面形状をそれぞれ示す。図４（ｂ）を参照するに、基本状態からコードＸを４５°回転させることにより、コードＸとコードＹの実際の間隔は、Ｗよりｘｚ２だけ増加する。さらに、コードＸを４５°ずつ回転させると（図４（ｃ）〜（ｈ））、コードＸとコードＹの実際の間隔の増加量は、ｘｚ３〜ｘｚ８だけ変化する。なお、基本状態（図４（ａ））および基本状態から１８０°回転した状態（図４（ｅ））のｘｚ１およびｘｚ５は０である。
【００１８】
コードＹについても同様に、コードＹが１ピッチで３６０°回転する場合において、コードＹを４５°ずつ回転させた場合の断面形状を、図５（ａ）〜（ｈ）としてそれぞれ示す。図示するように、基本状態（図５（ａ））からコードＹを４５°回転させることにより（図５（ｂ））、コードＸとコードＹの実際の間隔は、Ｗよりｙｚ２だけ増加する。さらに、４５°ずつ回転させると（図５（ｃ）〜（ｈ））、コードＸとコードＹの実際の間隔の増加量は、ｙｚ３〜ｙｚ８だけ変化することになる。
【００１９】
ここまでは、束間隔の増加量の算出の方法として、コードＸおよびコードＹを４５°ずつ回転させた場合を例に挙げて説明してきたが、本発明においては、同様の考え方に基づき、コードＸおよびコードＹが１ピッチで３６０°回転する場合において、コードＸおよびコードＹを基本状態から１°ずつ回転させ、ｘｚ１〜ｘｚ３６０およびｙｚ１〜ｙｚ３６０を求める。得られた値を基に、下記式、
0006030285.tif 000002
により、束間隔の増加量の期待値を算出する。なお、コード構造が（１×２）構造を例として説明したが、他の構造のコードについても同様の手順で算出することができる。
【００２０】
上記式により算出された束間隔の増加量の期待値が、ａ／６（ｍｍ）以上、好ましくは４ａ／１１（ｍｍ）以上増加するコードを、２本束としてベルトの補強材として用いることにより、剛性を悪化させることなく耐久性および軽量性に優れた空気入りラジアルタイヤを得ることができる。上記関係を満足するコード構造としては、（１×２）構造、（１＋１）構造等が挙げられる。
【００２１】
本発明においては、ベルト層への補強材の打込み数は３５〜６５本／５０ｍｍであることが好ましい。打込み数を、上記範囲とすることにより、ベルト強度とＢＥＳ抑制を高度に両立することができる。より好ましくは４０〜５９本／５０ｍｍである。
【００２２】
また、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、ベルト層の厚みは０．７０ｍｍより大きく１．２０ｍｍ未満であることが好ましい。ベルト層の厚みを上記範囲にすることで、耐久性と軽量性を良好に得ることができる。より好ましくは０．８０〜１．１０ｍｍである。
【００２３】
さらに、本発明においては、ベルト補強コードを構成するフィラメントのフィラメント径は０．２３〜０．３０ｍｍであることが好ましい。フィラメント径を上記範囲とすることにより、ベルト強度と軽量性を良好に得ることができる。
【００２４】
なお、本発明においては、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、用途に応じて、常法に従い適宜構成することが可能である。また、フィラメントの材質等については特に制限はないが、スチールフィラメントが好適である。スチールフィラメントとしては、引張り強さは、好適には２７００Ｎ／ｍｍ２以上のものを好適に用いることができる。高い抗張力を有するモノフィラメントコードとしては、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。
【００２５】
続いて、本発明の空気入りラジアルタイヤのベルト補強層６について説明する。
一般に、ベルト補強層６を設けることで、高速耐久性、摩耗性、トレッドカットなどにより生じた外傷から浸入した水分による錆などに対する耐久性（市場耐久性）を向上させることができることが知られている。ベルト補強層６は高剛性であるほど、ロードノイズ低減や高速耐久性に優れており、低剛性であるほど、転がり抵抗低減に優れていることも知られている。しかしながら、ベルト補強層６を配置することによって、走行中ベルト層５ｂとベルト補強層６間でせん断歪みが生じ、セパレーションの発生核となり早期故障を誘発する原因となるという問題を有している。
【００２６】
本発明の空気入りラジアルタイヤは、ベルト層５の補強材として、束間隔の増加量の期待値が、ａ／６（ｍｍ）以上のコードを用いている。このようなコードは、コード径が幅方向のみが変化するものではなく、タイヤ半径方向についても同様にコード径が変化する。従って、ベルト補強層６を有するタイヤにおいては、図６に示すように、例えば、ベルト補強コードとして１×２構造のコードを用いた場合、ベルト層５ｂのコードの束２７とベルト補強層６の有機繊維コード１０との実際の間隔が局所的に広い部分と狭い部分が存在する。層間ゲージの狭い部分が存在すると層間の局所的な歪みが大きくなり、上記セパレーションの問題が顕著となる。
【００２７】
ベルト層とベルト補強層間のせん断歪は、ベルト補強層のコード剛性およびベルト層のコード剛性が大きいほど大きくなるため、これらは小さい方が好ましい。そこで、本発明においては、ベルト補強層６を構成する有機繊維コード１０の１本当りの初期引張抵抗度を２０ＧＰａ以下とし、かつ、ベルト補強層６の全領域において、有機繊維コード１０の１本当りの初期引張抵抗度に単位幅あたりに存在する有機繊維コード本数を乗じた見かけのトリートの初期引張抵抗度を４００ＧＰａ／ｃｍ以下とする。
【００２８】
有機繊維コード１０の１本あたりの初期引張抵抗度を２０ＧＰａ以下とすることで、ベルト層５ｂとベルト補強層６間に生じるせん断歪みを軽減しつつ、転がり抵抗を向上させることができる。また、有機繊維コード１本の初期引張抵抗度が２０ＧＰａより大きいとタイヤ加硫時のベルトへの拘束力が高いため、ベルト補強層補強コードとベルト補強コードの距離が短くなり、かえってセパレーションの発生核となってしまう。好適には３〜７ＧＰａである。また、見かけのトリートの初期引張抵抗度が４００ＧＰａ／ｃｍより大きいと、有機繊維コードの打込み本数が増大し、コード間距離が小さくなり、やはりセパレーションが発生しやすくなる。好適には、１００〜１５０ＧＰａである。なお、一般的に上記セパレーション現象はベルト端近傍で発生する。そこで、本発明においては、図１に示す様にベルト補強層６はベルト５の全幅を覆う構造としてもよい（いわゆる、キャップ構造）が、ベルト５の端部をベルト補強層６で覆う構造としてもよい（いわゆる、レイヤー構造）。この場合、ベルト補強層６は、最小のベルト幅を有するベルト層の端部より幅方向内側から最大のベルト幅を有するベルト層の端部より幅方向外側の範囲に配置することが好ましい。
【００２９】
上記有機繊維コードとしては、ナイロン繊維からなるコードやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるコードを好適に用いることができ、これらの複合コードを用いてもよい。また、有機繊維コードは上記物性を満足するものであればコード径や、コード構造、撚り数等については特に制限されるものではない。なお、ベルト補強層６は、その配設幅より狭い幅寸法を持ち、１本以上の補強コードをゴム引きしてなるリボン状シートを、複数回螺旋巻回することにより、好適に形成することができる。
【００３０】
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、タイヤに充填する気体としては、通常の或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。
【実施例】
【００３１】
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、２、参考例および比較例１〜４＞
図１に示すタイヤと同様のタイプのタイヤを、タイヤサイズ２０５／５５Ｒ１６にて作製した。ベルト層は、下記表１および２に示す構造のスチールコードを２本束としたベルト補強材を用いて作製した。ベルト補強層は、同表中の構造を有する有機繊維コードを補強材として用いて作製した。ベルトは２枚のベルト層の積層構造であり、ベルト角度はタイヤ周方向に対して±３０°とした。ベルト補強層は周方向に対して実質平行とし、ベルト全面を覆うように配置した。得られた各タイヤについて、下記の手順に従い、耐摩耗性（剛性）、耐久性、タイヤ重量、市場耐久性および転がり抵抗の評価を行った。
【００３２】
＜耐摩耗性＞
実車耐久走行（限界走行モードにて１周３．５ｋｍの既設サーキットを２０周走行）後のタイヤ残溝深さ（センターリブ溝）を測定し、比較例１のタイヤを１００として指数評価した。この値が１００±２の場合は従来品と同等として△、１０２より大きければ○、９８より小さければ×とした。結果を表１および２に併記する。なお、耐摩耗性が小さいということは、トレッド接地面積が小さいことを意味し、ベルトの剛性の判断基準となる。
【００３３】
＜耐久性＞
各供試タイヤを、６．５Ｊ×１６のリムに取り付け、規定内圧を充填し、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。結果は、値が小さいほど良好な結果を示す。また、比較例１のタイヤと同等以上の場合を○、劣っている場合を×とした。結果を表１および２に併記する。
【００３４】
＜タイヤ重量＞
各タイヤ１本当たりの重量を測定し、比較例１のタイヤを１００として指数評価した。この値が１００未満の場合を○、１００以上の場合を×とした。結果を表１および２に併記する。
【００３５】
＜市場耐久性＞
得られたタイヤ４本を６．５Ｊ×１６のリムに取り付け、規定内圧を充填し、４輪車に装着した。５万ｋｍ実地走行した後、４輪をドラムにて時速１２０ｋｍとなる様に回転させ、故障するまでの時間を計測し、タイヤ４本の平均値を算出した。得られた数値を比較例１を１００とする指数とした。この数値が大きいほど市場耐久性に優れている。得られた結果を表１および２に示す。
【００３６】
＜転がり抵抗＞
外径１７０７．６ｍｍ、幅３５０ｍｍのスチール平滑面を有する回転ドラムを用い、４５００Ｎ（４６０ｋｇ）の荷重の作用下で、８０ｋｍ／ｈの速度で回転させた時の惰行法をもって測定した。得られた値につき、比較例１を１００とする指数で表した。この値が小さいほど転がり抵抗に優れていることを示す。得られた結果を表１および２に示す。
【００３７】
【表１】
0006030285.tif 000003
※１：有機繊維コード１本の初期引張抵抗度
※２：見かけのトリートの初期引張抵抗度
※３：ポリエチレンナフタレート
【００３８】
【表２】
0006030285.tif 000004
※１：有機繊維コード１本の初期引張抵抗度
※２：見かけのトリートの初期引張抵抗度
※４：ポリエチレンテレフタレート
【００３９】
表１および２より本発明の空気入りラジアルタイヤは、剛性を悪化させることなく耐久性および軽量性に優れ、かつ、転がり抵抗も向上していることが確かめられた。
【符号の説明】
【００４０】
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  ベルト補強層
７，１７  束
８，１８  フィラメント
９，１９  外接円
１０  有機繊維コード
【図１】
0006030285.tif 000005
【図２】
0006030285.tif 000006
【図３】
0006030285.tif 000007
【図４】
0006030285.tif 000008
【図５】
0006030285.tif 000009
【図６】
0006030285.tif 000010