(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を備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルトの１層目の第１ベルト層と２層目の第２ベルト層とがともに、２本のコアフィラメントを撚り合せることなく並列して配置したコアと、該コアの周囲に撚り合わされた３本のシースフィラメントと、からなるスチールコードがベルト幅方向に並置してコーティングゴム中に埋設されてなり、
前記コアフィラメントの径をｄ１、前記シースフィラメントの径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２であり、かつ、前記スチールコードの外接四角形の長径をＬ１、短径をＬ２、スチールコードを構成する全フィラメントの断面積の総和をＳとしたとき、下記式、
η（％）＝Ｓ／（Ｌ１×Ｌ２）×１００
で定義されるスチール充填率η（％）が、常に４３．７より大きく７８．５以下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】
前記スチール充填率η（％）が、４５．８より大きく７１．３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ｄ１が０．１６〜０．２８ｍｍであり、かつ、前記ｄ２が０．１２〜０．２４ｍｍ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。
【請求項４】
前記第２ベルト層端部における第１ベルト層と第２ベルト層とのスチールコード間のゴム層のゲージがタイヤ中央部におけるゲージより大きい請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項５】
前記ベルト層の厚みが０．８５〜１．２０ｍｍである請求項１〜４のうちいずれか一項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、耐久性および高速耐久性を低下させることなく軽量化を実現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（以下、単に「コード」とも称する）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】
近年、環境性能の重要性が増してきており、スチールコードを補強部材として用いるゴム物品やタイヤにおいては軽量化のニーズが高まっている。タイヤの軽量化の手法の１つとして、ベルトトリートのゴムの使用量を少なくし、ベルトを薄くすることを挙げることができる。しかしながら、ゴムの使用量を少なくすると、第１ベルト層と第２ベルト層のコード間距離が短くなるため、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コード間に伝播する、いわゆるベルトエッヂセパレーション（ＢＥＳ）が生じやすくなり、耐久性が低下する。このＢＥＳの改善手法としてはベルト端部のゴムを通常より厚くする手法が知られているが、当然、重量増となるため、所期の目的であるタイヤの軽量化には背反することとなる。
【０００４】
ベルトトリートのゴム使用量を減らす以外のタイヤ軽量化の手法としては、スチールの使用量を減らすこと、例えば、スチールコードの打込み本数を減らすことが考えられる。しかしながら、スチールコードの打込み本数が少なくなると、ベルトの剛性が低下してしまい、好ましくない。このような状況の中、タイヤの軽量化や耐久性の向上に関して、多くの提案がなされている。例えば、特許文献１にはタイヤの軽量化を目的として、Ｎ（Ｎ＝２〜５）＋Ｍ（Ｍ＝１〜３）構造でかつ、フィラメント本数がＮ≧Ｍのスチールコードが提案されている。また、特許文献２には、ベルトの耐久性の向上を目的として、２＋３構造のスチールコードが提案されている。これら以外にも、特許文献３〜７には、タイヤの補強材として求められる諸物性や作業性の改善を目的とした、２＋３構造のスチールコードが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−９８４８０号公報
【特許文献２】実開平３−１２８６８９号公報
【特許文献３】特開平６−３０６７８４号公報
【特許文献４】特開平７−１２６９９２号公報
【特許文献５】特開２００１−９８４６０号公報
【特許文献６】特開２００６−３２８５５７号公報
【特許文献７】特開２００７−６３７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のスチールコードであっても、今日求められるタイヤ軽量化の要求に十分に応えられているとは言い難く、さらなる軽量化の技術が求められている。また、特許文献２に記載のスチールコードは、スチールコードに対するゴムの浸透性を高めることで耐久性を向上させてはいるが、タイヤの軽量化については検討がされてはいない。さらに、特許文献３〜７に記載されているスチールコードにおいても、タイヤの軽量化に関する検討は必ずしも満足のいくものではないというのが現状である。すなわち、タイヤの軽量化に関しては、上述の通り、ベルトの補強材であるスチールコードの径を細くすることや、スチールフィラメントの本数を減らすことが有効であるが、この場合、スチールコードの剛性が低下するため、高速耐久性が低下してしまう。このように、タイヤの耐久性を維持しつつ、タイヤの軽量化と高速耐久性を両立させることは困難である。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、耐久性および高速耐久性を低下させることなく軽量化を実現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】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解消するためにベルトの構造につき鋭意検討した結果、２＋Ｎ構造のスチールコードにおいて、コアフィラメントとシースフィラメントの径が所定の関係を満足し、かつ、スチールコードを所定の構造とすることにより、上記課題を解消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。
【０００９】
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を備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルトの１層目の第１ベルト層と２層目の第２ベルト層とがともに、２本のコアフィラメントを撚り合せることなく並列して配置したコアと、該コアの周囲に撚り合わされた３本のシースフィラメントと、からなるスチールコードがベルト幅方向に並置してコーティングゴム中に埋設されてなり、
前記コアフィラメントの径をｄ１、前記シースフィラメントの径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２であり、かつ、前記スチールコードの外接四角形の長径をＬ１、短径をＬ２、スチールコードを構成する全フィラメントの断面積の総和をＳとしたとき、下記式、
η（％）＝Ｓ／（Ｌ１×Ｌ２）×１００
で定義されるスチール充填率η（％）が、常に４３．７より大きく７８．５以下であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明においては、前記スチール充填率η（％）は、４５．８より大きく７１．３以下であることが好ましい。また、本発明においては、前記ｄ１は０．１６〜０．２８ｍｍであり、かつ、前記ｄ２は０．１２〜０．２４ｍｍであることが好ましい。さらにまた、本発明においては、前記第２ベルト層端部における第１ベルト層と第２ベルト層とのスチールコード間のゴム層のゲージはタイヤ中央部における当該ゲージより大きいことが好ましい。また、本発明においては、前記ベルト層の厚みは０．８５〜１．２０ｍｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、耐久性および高速耐久性を低下させることなく軽量化を実現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】
【００１２】
【図１】本発明の空気入りラジアルタイヤの一好適例の片側断面図である。
【図２】スチールコードの短径の比較図であり、（ａ）はｄ１＝ｄ２の場合、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）はｄ１＞ｄ２の場合を表す。
【図３】スチール充填率η（％）を説明するための説明図であり、（ａ）は従来のスチールコードの断面図、（ｂ）は本発明に係るスチールコードの断面図である。
【図４】本発明の空気入りラジアルタイヤの好適な実施の形態に係るベルト層の端部近傍を示す拡大部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りラジアルタイヤの一好適例の片側断面図を示す。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。
【００１４】
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。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。
【００１５】
本発明においては、第１ベルト層５ａ、第２ベルト層５ｂがともに、２本のコアフィラメントを撚り合せることなく並列して配置したコアと、コアの周囲に撚り合わされたＮ（２≦Ｎ≦４）本、好適には３本のシースフィラメントとからなるスチールコードが、スチールコードの長径がベルト幅方向となるように、ベルト幅方向に並置してコーティングゴム中に埋設されてなり、かつ、コアフィラメントの径をｄ１、シースフィラメントの径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２である。図２（ａ）〜（ｄ）は、スチールコードの短径の比較図であり、（ａ）はｄ１＝ｄ２の場合、（ｂ）〜（ｄ）はｄ１＞ｄ２の場合を表す。図示するように、２＋Ｎ構造のスチールコード１０の短径はシースフィラメント１２の径に支配されている。したがって、シースフィラメント１２の径ｄ２をコアフィラメント１１の径ｄ１よりも小さくすることにより、スチールコード１０の短径を小さくすることができる。その結果、第１ベルト層のスチールコードと第２ベルト層のスチールコード１０の距離を広げることができるため、ベルトの耐久性を向上させることができる。また、ｄ１＞ｄ２であるため、スチールの使用量を減らすことができ、タイヤの軽量化にもつながる。
【００１６】
また、本発明に係るスチールコード１０においては、スチール充填率η（％）は、４３．７より大きく７８．５以下である。図３は、スチール充填率η（％）を説明するための説明図であり、（ａ）は従来のスチールコードの断面図、（ｂ）は本発明に係るスチールコードの断面図である。スチール充填率η（％）は、スチールコード１０の外接四角形の長径をＬ１、短径をＬ２、スチールコード１０を構成する全フィラメントの断面積の総和をＳとしたとき、下記式、
η（％）＝Ｓ／（Ｌ１×Ｌ２）×１００
で定義される。２＋Ｎ構造のスチールコードは１×Ｎ構造のスチールコードと比較して、スチール充填率η（％）が高い。そのため、２＋Ｎ構造のスチールコードのほうがコード１本当たりの剛性が高く、周方向剛性の発揮率が優れている。そのため、ベルトの補強材として２＋Ｎ構造のスチールコードを採用することで、高速耐久性を向上させることができる。
【００１７】
また、図３（ａ）に示すように、従来の２＋Ｎ構造のスチールコード１０（図示例では、２＋３構造）においては、ｄ１＝ｄ２であるため、並列して配置された２本のコアフィラメント１１に対して、シースフィラメント１２が平行に配置された場合、２本のコアフィラメント１１の両側部にスチールが充填されていない領域が生じ、スチール充填率η（％）が低下する。しかしながら、図３（ｂ）に示すように、本発明に係るスチールコード１０は、コアフィラメント１１の径とシースフィラメント１２の径がｄ１＞ｄ２である関係を満足するため、並列して配置した２本のコアフィラメント１１に対して、シースフィラメント１２が平行に配置された場合であっても、スチール充填率η（％）が大きく低下することはない。
【００１８】
本発明に係るスチールコード１０においては、スチール充填率η（％）は、常に４３．７より大きく７８．５以下である。本発明に係るスチールコード１０は、２本のコアフィラメント１１が撚り合されることなく並列して配置され、この周囲にＮ（２≦Ｎ≦４）本のシースフィラメント１２が撚り合わされてなるため、スチールコード１０の断面ごとにスチール充填率ηが異なる。本発明に係るスチールコードにおいては、スチール充填率η（％）が常に上記範囲を満足する。これにより、優れたコード剛性を発揮することができる。スチール充填率η（％）が４３．７以下となると、十分なコード剛性を得ることができない。なお、スチール充填率η（％）の上限を７８．５としているのは、２＋Ｎ構造（２≦Ｎ≦４）のスチールコードにおける理論上の最大値だからである。好適には４５．８より大きく７１．３未満である。
【００１９】
本発明においては、第１ベルト層と第２ベルト層とを構成するコードが互いに赤道面を挟んで交差するように積層された交錯ベルトであることが好ましい。また、第１ベルト層と第２ベルト層のタイヤ径方向外側に、さらにベルト層を配置してもよく、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列したコードのゴム引き層からなる周方向ベルト層を設けてもよい。かかるコードとしては、有機繊維からなるコードを好適に用いることができ、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリケトン繊維からなるコードを好適に用いることができる。
【００２０】
本発明においては、コアフィラメント１１の径ｄ１は０．１６〜０．２８ｍｍであり、かつ、シースフィラメント１２の径ｄ２は０．１２〜０．２４ｍｍであることが好ましい。フィラメント径が上記範囲を超えると、十分な軽量効果が得られない場合がある。一方、フィラメント径が上記範囲未満であると、ベルト強度不足の懸念がある。
【００２１】
図４は、本発明の空気入りラジアルタイヤの好適な実施の形態に係るベルト層の端部近傍を示す拡大部分断面図を示す。図示するように、本発明においては、第２ベルト層５ｂ端部における第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとのスチールコード６間のゴム層のゲージＨＥは、タイヤ中央部におけるゲージＨＣよりも大きいことが好ましい。好適にはＨＥはＨＣの１．３〜３．０倍、好ましくは１．８〜２．６倍である。ベルト端において厚ゲージのベルト間ゴム７を配置することで、ベルト耐久性をより向上させることができる。この値が１．３倍未満であると、かかる効果を十分に得ることができなく、一方、３．０倍を超えるとタイヤの軽量化が十分とはいえなくなる場合がある。
【００２２】
さらに、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、好適には、ベルト層の厚みｔ１，ｔ２が０．８５〜１．２０ｍｍ、より好適には０．９５〜１．１０ｍｍである。ベルト層の厚みが０．８５ｍｍ未満では、十分な耐久性を得ることができない場合があり、一方、ベルト層の厚みが１．２０ｍｍ以上であると、十分な軽量効果を得ることができない。
【００２３】
さらにまた、本発明においては、ベルトへのスチールコードの打込み数は２８〜５７本／５０ｍｍであることが好ましい。打込み数が、上記範囲未満の場合は、引張強度不足やベルト剛性低下の懸念があり好ましくなく。一方、打込み数が上記範囲より多いと、コード間隔を確保することが困難になり、有効にＢＥＳを抑制することが困難になり、ベルト耐久性の低下が懸念される。
【００２４】
本発明においては、ベルト強度を確保するために、引張り強さが２７００Ｎ／ｍｍ２以上のスチールフィラメントを用いることが好ましい。高い抗張力を有するスチールフィラメントとしては、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。なお、本発明においては、シース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、常法に従い適宜構成することが可能である。
【００２５】
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、本発明の空気入りラジアルタイヤは、乗用車用タイヤに好適に用いることができる。なお、タイヤに充填する気体としては、通常のある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】
【００２６】
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、比較例１〜７および参考例１〜３＞
下記表１〜３に示す構造のスチールコードをベルト補強材として、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを作製した。ベルトは３枚のベルト層からなり、第１ベルト層と第２ベルト層に、下記表１〜３に示すスチールコードを適用した。スチールコードの打込み角度はタイヤ周方向に対して±２６°とした。また、最外層ベルト層として、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層からなる周方向ベルトを配置した。得られた各タイヤについて、下記の手順に従い、高速耐久性、耐久性（コード疲労性）、タイヤ重量の評価を行った。
【００２７】
＜高速耐久性＞
各供試タイヤをＪＡＴＭＡ規格に定める標準リムに装着後、ＪＡＴＭＡ規格のテスト法に準じてステップスピード法で行い、タイヤ故障が発生するに至った速度を測定した。実施例１、２および比較例２、３は比較例１を、実施例３および比較例５は比較例４を、実施例４、５および比較例７は比較例６を比較し、同じ速度で故障した場合を○、比較例１のタイヤと比較して、低い速度で故障いた場合を×とした。得られた結果を表１〜３に併記する。
【００２８】
＜コード疲労性＞
各供試タイヤをＪＡＴＭＡ規格に定める標準リムに装着後、正規荷重の１．０５倍の荷重を負荷し、１００ｋＰａ内圧を充填し、８の字旋回走行が可能な自動操縦装置を備えた車両にて、８の字旋回テストコースを旋回加速度０．７Ｇ、時速２５ｋｍ／ｈで３００ラップ走行後、タイヤを解剖してベルト折れ性を比較した。実施例１、２および比較例２、３は比較例１を、実施例３および比較例５は比較例４を、実施例４、５および比較例７は比較例６を比較し、スチールコードの破断発生率を１００として指数化した場合、１００未満を○（良好）、１００以上１１０未満を△（同等）、１１０以上を×（悪い）とした。結果を表１〜３に併記する。この数値が小さいほど、コード疲労性に優れている。
【００２９】
＜タイヤ重量＞
各タイヤ１本当たりの重量を測定した。比較例１のタイヤを基準として、１００ｇ以上減少している場合を○、１００ｇ未満の場合を×として評価した。結果を表１〜３に併記する。
【００３０】
＜総合評価＞
高速耐久性、耐久性およびタイヤ重量減の評価において、×がない場合を○、〇と△のみの場合を○、三角のみの場合を△、×があるものを×とした。
【００３１】
【表１】
0005937395.tif 000002
【００３２】
【表２】
0005937395.tif 000003
【００３３】
【表３】
0005937395.tif 000004
【００３４】
表１〜３より本発明の空気入りラジアルタイヤは、耐久性および高速耐久性を低下させることなくタイヤを軽量化するとができることが確かめられた。
【符号の説明】
【００３５】
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  スチールコード
７  ベルト間ゴム
１０  スチールコード
１１  コアフィラメント
１２  シースフィラメント
【図１】
0005937395.tif 000005
【図２】
0005937395.tif 000006
【図３】
0005937395.tif 000007
【図４】
0005937395.tif 000008