(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のビードコア間に亙ってトロイド状をなして跨る少なくとも１枚のラジアルカーカスプライからなるカーカス層と、前記カーカス層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層と、前記トレッド層と前記カーカス層のクラウン領域との間に配置されて補強部を形成するベルトプライからなるベルト層と、を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルト層の少なくとも１枚のベルトプライは、ベルトプライ内の少なくとも大部分の金属線がその長手方向に直交する断面で見たときにベルトプライ幅方向に長い扁平形状の複数本の金属線を撚り合わせることなくベルト幅方向に並列に引き揃えた金属線束として存在し、該金属線束がベルト幅方向に束間で間隔を開けて平行に平面的にベルト幅方向に配列されてゴム中に埋設されてベルト層が形成され、前記金属線束に長手方向に直交する断面における金属線束の長径ＤＬに対する短径ＤＳの比ＤＳ／ＤＬが、前記金属線の長手方向に直交する断面における金属線の長径をｄＬ、短径をｄＳ、束内の金属線本数をｎとするとき、略ｄＳ／（ｎ×ｄＬ）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】
前記ベルト層が、２枚のベルトプライよりなる請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項３】
前記ベルト層の全てのベルトプライが、ベルトプライ内の少なくとも大部分の金属線がその長手方向に直交する断面で見たときにベルトプライ幅方向に長い扁平形状の複数本の金属線を撚り合わせることなく並列に引き揃えた金属線束として存在し、該金属線束がベルト層幅方向に束間で間隔を開けて平行に平面的に配列されて形成され、前記金属線束に長手方向に直交する断面における金属線束の長径ＤＬに対する短径ＤＳの比ＤＳ／ＤＬが、前記金属線の長手方向に直交する断面における金属線の長径をｄＬ、短径をｄＳ、束内の金属線本数をｎとするとき、略ｄＳ／（ｎ×ｄＬ）である請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項４】
前記金属線の断面形状が、１組の平行する直線と１組の互いに向き合い外側へ凸となる円弧を有するトラック形である請求項１から３のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項５】
前記金属線束内の金属線の本数ｎが、２本から４本である請求項１から４のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項６】
前記金属線の長手方向に直交する断面の短径が、０．１５〜０．３０ｍｍであり、長径ｄＬと短径ｄＳとの比ｄＬ／ｄＳが２．０〜４．０の範囲である請求項１から５のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項７】
前記金属線の抗張力が３１３０〜４４１０ＭＰａである請求項１から６のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項８】
前記金属線の材質が、少なくとも０．７重量％の炭素を含有する鋼材である請求項１から７のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項９】
前記ベルト層が金属線束を含む２枚のベルトプライからなり、該２枚のベルトプライの総厚みをＧ１、径方向内側ベルトプライの金属線と外側ベルトプライの金属線の間の間隔をＧ２、各ベルトプライ内の金属線束間の間隔をδＧとするとき、次式の関係
１．００ｍｍ  ≦  Ｇ１  ≦  ２．００ｍｍ          （１）
０．３２ｍｍ  ≦  Ｇ２  ≦  ０．６５ｍｍ          （２）
０．３５ｍｍ  ≦  δＧ  ≦  １．００ｍｍ          （３）
を満足する請求項１から８のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項１０】
前記ベルト層内の金属線が、タイヤ赤道面となす角度が１５〜３５°である請求項１から９のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤの諸性能を損なうことなしに軽量化を達成した空気入りラジアルタイヤに関するものであり、特に乗用車用ラジアルタイヤとして好適な空気入りラジアルタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の燃費を向上させるために、タイヤを軽量化する要求は益々高まっている。軽量化の有力な手段として、タイヤの補強ベルト用のスチールコードが見直されるようになり、その構造や配列につき新しい技術が公開されている。例えば、特開平１１−９１３１１には、金属単線を予め螺旋形に型付して減衰の大きいベルトコードを用いる技術が開示され、タイヤの軽量化を図ると共に乗り心地の低下を防止できると記載されている。また、特開平１０−２９２２７５では、数本の金属モノフィラメントを撚らずに幅方向に引き揃えた束としてゴム中に埋設させた補強ベルトが提案され、転がり抵抗と乗り心地が改善されベルト端部セパレーションも抑止されると記載されている。
【０００３】
しかしながら、上記の従来技術には以下に述べる問題点が有ることが判明した。すなわち、特開平１１−９１３１１の螺旋形に型付されたベルトコードでは、金属線の径が太いので、走行中に繰り返し曲げ変形が加わった際に金属線の表面に大きな歪が発生し、悪路走行時に大きな曲げ変形が加わった際に、金属線が折れ易いという欠点がある。
【０００４】
また、特開平１０−２９２２７５の幅方向に引き揃えた金属線束からなる補強ベルトにおいては、ベルト端部のセパレーションは改善されているが、やはりベルトの曲げ剛性の不足の問題は依然として残されているおり、その改良が必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで我々は、更なるタイヤの軽量化ニーズに対応する為には、特殊な断面形状を有する金属線を単線あるいは引き揃えた束としてタイヤ補強用ベルトに使用して、かつ同時に上述した金属線の折れ、ベルト端部での剥離、転がり抵抗の悪化や耐久性の低下等のタイヤ諸性能の不具合を解決することを課題とした。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、金属線を用いる補強ベルトの構造と材質および配列を鋭意研究した結果、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち本発明の空気入りラジアルタイヤは、一対のビードコア間に亙ってトロイド状をなして跨る少なくとも１枚のラジアルカーカスプライからなるカーカス層と、前記カーカス層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層と、前記トレッド層と前記カーカス層のクラウン領域との間に配置されて補強部を形成するベルトプライからなるベルト層と、を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルト層の少なくとも１枚のベルトプライは、ベルトプライ内の少なくとも大部分の金属線がその長手方向に直交する断面で見たときにベルトプライ幅方向に長い扁平形状の複数本の金属線を撚り合わせることなくベルト幅方向に並列に引き揃えた金属線束として存在し、該金属線束がベルト幅方向に束間で間隔を開けて平行に平面的にベルト幅方向に配列されてゴム中に埋設されてベルト層が形成され、前記金属線束に長手方向に直交する断面における金属線束の長径ＤＬに対する短径ＤＳの比ＤＳ／ＤＬが、前記金属線の長手方向に直交する断面における金属線の長径をｄＬ、短径をｄＳ、束内の金属線本数をｎとするとき、略ｄＳ／（ｎ×ｄＬ）であることを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記ベルト層が、２枚のベルトプライよりなること、ベルト層の全てのベルトプライが、ベルトプライ内の少なくとも大部分の金属線がその長手方向に直交する断面で見たときにベルトプライ幅方向に長い扁平形状の複数本の金属線を撚り合わせることなく並列に引き揃えた金属線束として存在し、該金属線束がベルト層幅方向に束間で間隔を開けて平行に平面的に配列されて形成されていること、が実施に当たり有利である。
【００１０】
また、前記金属線束内の金属線の本数ｎが、2本から４本であること、金属線の長手方向に直交する断面の短径が、０．１５〜０．３０ｍｍであり、長径ｄLと短径ｄSとの比ｄL／ｄSが２．０〜４．０の範囲であること、が好ましい。
【００１１】
また、前記金属線の抗張力が３１３０〜４４１０ＭＰａであること、金属線の材質が、少なくとも０．７重量％の炭素を含有する鋼材であること、が有利である。
【００１２】
また、前記ベルト層が金属線束を含む２枚のベルトプライからなり、該２枚のベルトプライの総厚みをＧ1、径方向内側ベルトプライの金属線と外側ベルトプライの金属線の間の間隔をＧ2、各ベルトプライ内の金属線束間の間隔をδＧとするとき、次式の関係
１．００ｍｍ  ≦  Ｇ1  ≦  ２．００ｍｍ          (１)
０．３２ｍｍ  ≦  Ｇ2  ≦  ０．６５ｍｍ          (２)
０．３５ｍｍ  ≦  δＧ  ≦  １．００ｍｍ          (３)
を満足すること、及び、金属線がタイヤ赤道面となす角度が１５〜３５°であること、が好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一つの実施形態に係わる空気入りラジアルタイヤについて、図１〜７を参照して具体的に説明する。
【００１４】
本発明の空気入りラジアルタイヤは、一対のビードコア１間に亙ってトロイド状をなして跨る少なくとも１枚のラジアルカーカスプライからなるカーカス層２と、前記カーカス層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層４と、前記トレッド層と前記カーカス層のクラウン領域との間に配置されて補強部を形成するベルトプライ（ここでは２枚で３ａと３ｂ）からなるベルト層３と、を備えている。
【００１５】
前記ベルト層の少なくとも1枚のベルトプライは、ベルトプライ内の少なくとも大部分の金属線がその長手方向に直交する断面で見たときにベルトプライ幅方向に長い扁平形状の１本又は複数本の金属線を撚り合わせることなくベルト幅方向に並列に引き揃えた金属単線又は金属線束として存在し、該金属単線又は金属線束がベルト幅方向に単線間又は束間で間隔を開けて平行に平面的にベルト幅方向に配列されてゴム中に埋設されてベルト層が形成されている。
【００１６】
従来、タイヤの周方向剛性を補強するためにベルト層に使用されていた金属線は、その長さ方向に直交する断面の形状が、図３〜５に示すように、略円形であるが、本発明のベルト層に使用される金属線は、図２や図６に示すように、その断面が扁平形状であることが特徴である。同一断面積で比較した場合、扁平形状の金属線は円形断面金属線に比べて、長さ方向の引っ張り弾性率は略同等であるが、短径面内での曲げ変形に際して、曲げ弾性率が低く表面に発生する歪も小さい。従って、扁平形状の金属線を、図６や図７のように、その長径をタイヤベルト層に平行になるように並べて用いた本発明のベルト層は、補強ベルトとしての周方向剛性は充分に保持しながら、繰り返し曲げ変形には表面での歪が小さいので線折れが発生しにくい耐久性の良いベルトになる。扁平断面の金属線を使用するその他の利点は、断面積を大きくでき伸線加工の生産性を向上でき、トリート材の加工能率がよくなり、コードの表面凹凸が少なくなり、ベルト引っ張り剛性の強化と操縦安定性の向上に役立つ。
【００１７】
扁平な金属線の中でも、その断面形状が図２や図６に示すような、１組の平行する直線と１組の互いに向き合う円弧を有するトラック形であるものが、実施に際して種々の利点が有る。即ち、ベルト層の幅方向には直線であるので、ベルトプライの外郭形状に凹凸が少なく、層間ゴムに働くせん断力が効果的に作用して、ベルト層の引張り剛性が強化され、タイヤの操縦安定性を改善出来る。
【００１８】
本発明では、断面扁平形状の金属線なかでも典型的にはスチールコードを、１本又は複数本の金属線を撚り合わせることなくベルト幅方向に並列に引き揃えた金属単線又は金属束として使用し、この金属単線又は金属線束をベルト幅方向に単線間又は束間で間隔を開けて平行に平面的にベルト幅方向に配列してベルト層を形成する。ここで、少なくとも大部分あるいは全部の金属線を、２〜４本の金属線を撚り合わせることなくベルト幅方向に並列に引き揃えた金属線束として使用し、この金属線束をベルト幅方向に単線間又は束間で間隔を開けて平行に平面的にベルト幅方向に配列してベルト層を作製することが、実施に当たり最も好ましい。特に乗用車用の空気入りラジアルタイヤには、前記ベルト層を2層で構成するのが好ましい。
【００１９】
金属線束内の金属線の好ましい本数を２〜４本とするのは、１本では金属線と金属線の間隔が狭くなり、ベルト剥離を抑止する効果が低下し、一方５本以上になると、トリート材を製造する工程で加工速度が遅く、平面的に引き揃える加工作業が難しくなるからである。
【００２０】
前記ベルト層をタイヤに適用するに際して、ベルト層の全ての層が、層内の少なくとも大部分の金属線が断面扁平形状の１本又は複数本の金属線を撚り合わせることなく並列に引き揃えた金属単線又は金属線束として存在し、該金属単線又は金属線束がベルト層幅方向に単線間又は束間で間隔を開けて平行に平面的に配列されてベルト層を形成していることが、最も有利である。
【００２１】
扁平金属線の短径は、０．１５〜０．３０ｍｍであることが好ましい。短径が０．１５ｍｍ未満では、ベルト層の剛性が不足しタイヤの操縦安定性が損なわれる。短径が０．３０ｍｍを超えると、曲げ大変形時の金属線の表面歪が大きくなり、車両の急旋回時などの際に金属線の折れが発生し易くなる。
扁平金属線の長径と短径の比ｄL／ｄSの好ましい範囲を、２．０〜４．０とするのは、２．０未満では上記の効果が薄れ、一方４．０を超える高扁平率の金属線の圧延加工は金属線材のわれが発生し易い。
【００２２】
本発明の金属線材の抗張力は、３１３０〜４４１０ＭＰａが好ましい。３１３０ＭＰａ未満では、ベルト層強力を確保するためには使用量が増加し、タイヤの軽量化に不利となる。あるいは、打ち込み本数を増加させねばならず、隣接する金属線間の間隔が狭くなり、ベルト層端部の剥離の発生と伝播を抑止できなくなる。抗張力が４４１０ＭＰａを超える金属線材は、その製造が難しく量産に向かない。
【００２３】
本発明に使用される金属線材は、高い抗張力を得るために、少なくとも０．７重量％の炭素を、好ましくは少なくとも０．８重量％の炭素を含有することが、実施にあたり有利である。
【００２４】
本発明では、扁平形状の金属線の単線又は平面的に平行に並べられた金属線束をベルト層に用いることにより、ベルト層の総厚みを薄くでき被覆ゴム量を減らすことにより、タイヤの軽量化が図れる。
【００２５】
本発明で、ベルト層が２層である場合が好ましいが、その際２層の金属線を埋設する被覆ゴムの総厚みをＧ1、径方向内外層の金属線の間の間隔をＧ2、各層内の金属線束間の間隔をδＧとするとき、次式の関係
１．００ｍｍ  ≦  Ｇ1  ≦  ２．００ｍｍ          (１)
０．３２ｍｍ  ≦  Ｇ2  ≦  ０．６５ｍｍ          (２)
０．３５ｍｍ  ≦  δＧ  ≦  １．００ｍｍ          (３)
を満足することが、実施に当たり有利である。Ｇ1が１．００ｍｍ未満では、トリートが軟弱でタイヤの成型がやり難く、また２．００ｍｍを超えると、ベルト層の重量が増し軽量化の利点がなくなる。Ｇ2が０．３２ｍｍ未満では、タイヤ踏面への入力によりベルト層が変形し易くなり耐久性の低下を招く。また０．６５ｍｍを超えると、ベルト層構成部材として引っ張り剛性が低下して、操縦安定性を悪くし軽量化の利点もなくなる。δＧが０．３５ｍｍ未満では、ベルト層端部の剥離の発生と伝播を防止できなく、一方１．００ｍｍを超えると、ベルト剛性の低下を来たし、また釘等を踏んだ時の耐貫通性（ペネトレーション）が悪くなる。
【００２６】
なお、上記した本発明のベルト層の径方向外側に、その全幅を覆うように、あるいは分割されていてその両端部近辺を覆うように、タイヤ周方向に実質的に配向する有機繊維からなるキャップレイヤー層を設けることにより、タイヤ諸性能をさらに改善できる。
【００２７】
本発明における扁平形状の金属線の製造方法としては、通常の円形断面の金属線を製造している従来の設備と工程をそのまま利用して、その伸線加工の後半部でローラ間で圧延する又は扁平穴のダイスを通すこと等により経済的に簡便に作れる。
【００２８】
【実施例】
以下、図面と表を参照して、本発明の実施例を説明する。本実施例のタイヤは、図１に示した構造の空気入りラジアルタイヤ（サイズ１７５／７０Ｒ１４）に、表１のコード仕様欄に示されたスペックに従って、タイヤ赤道面に右２０°の角度に傾斜する第１ベルトプライ３ａと左２０°の角度に傾斜する第２ベルトプライ３ｂからなるベルト層を適用して作製された。
【００２９】
比較例１と２は、断面が従来の円形の金属線を使用し、比較例１では図４に示す金属線を均一に打ち込んだもの、比較例２は６本の金属線束である。参考例１、及び実施例２〜８は、扁平なトラック形状の金属線を使用し、参考例１だけが均一な打ち込みで、残りの実施例２〜８は複数本の束配列で、束の本数、線径、ゴムゲージ、線束間の距離が夫々表１に示されている。参考例１は、ｄＬ／ｄＳが４．０のトラック形状断面の金属線単線の均一打ち込みで、従来例１に比べてδＧが広くなっている。実施例２は、ｄＬ／ｄＳが３．０のトラック形状断面の金属線の２本束の配列で、δＧを広くしている。実施例３〜５は、ｄＬ／ｄＳが２．０で、束本数が夫々３本、２本、４本の例である。実施例６はδＧをやや狭く、実施例７は短径ｄＳをやや大きく、実施例８は６本束と束内線数を多くした例である。
【００３０】
各タイヤにつき、性能試験を実施し、その結果を、比較例２の性能を１００として相対評価した指数で、表１の下段に示した。
【００３１】
【表１】
0004424822.tif 000002
【００３２】
参考例１のタイヤは、長径／短径比ｄＬ／ｄＳを４．０とした扁平なトラック形状の金属線を均一に打ち込んだもので、比較例１に比べδＧが広くなり、耐ベルト端部剥離性が改善されている。実施例２は、長径／短径比ｄＬ／ｄＳが３．０のトラック形状の金属線を２本束で配列したもので、短径ｄＳが比較例２と同じながら、扁平形状であるからδＧが広くなり、耐ベルト端部剥離性が更に改善されている。また、金属線束の外郭形状の凹凸がなくなり、操縦安定性がより向上している。実施例３〜５は、ｄＬ／ｄＳが２．０のトラック形状の金属線を夫々３本束、２本束、４本束で配列したもので、耐ベルト端部剥離性に優れている。実施例６は、δＧが狭い例であるが、耐ベルト端部剥離性がややおとる。実施例７は、短径ｄＳ  がやや大きい例であるが、耐ベルト折れ性がやや劣る。実施例８は、束数が多い例で、タイヤ性能は特に問題はないが、圧延（カレンダー）作業性がやや劣る。
【００３３】
以下に、本実施例で行われた試験方法について詳述する。
【００３４】
＜耐ベルト端部剥離試験＞
供試タイヤを正規リムに組み付け、１．５ｋｇｆ／ｃｍ2の内圧を充填してテスト用乗用車に装着し、一般道路を６万ｋｍ走行させた後、タイヤを解剖してベルトの端縁に発生している亀裂の長さを測定する。各試験タイヤの亀裂長さの逆数を算出し、従来タイヤの逆数値を１００とした指数で示し、この指数が大きいほど耐ベルト端部セパレーション性は優れている。
【００３５】
＜乗り心地試験＞
幅２ｃｍで高さ１ｃｍの突起物が取り付けられた外径２ｍのタイヤ試験用鉄製ドラムの上に、所定荷重を負荷させて供試タイヤを押し付けてドラムを回転させ、タイヤがドラム上の突起を乗り越したときの上下負荷方向の振動波形を加速度計にて測定し、その第１周期の振幅の逆数を求め、従来タイヤを１００として指数で表示する。なお、この指数が大きい程乗り心地は良好である。
【００３６】
＜操縦安定性試験＞
ＪＩＳ規格Ｄ４２０２に準じて調整した供試タイヤを外径３ｍのドラム試験機に設置して、所定サイズと内圧から決められる荷重を印加し３０ｋｍ／ｈの速度で３０分間予備走行させた後、昇温による内圧増加の影響を除くため、荷重を除いて内圧を規格値に再調整した後、再び同一速度と同一荷重の下にスリップ角度を±１°から±４°まで１度毎に正負連続して付けて、正負各角度での単位角度当たりのコーナリングフォース（ＣＦ）を測定し、それらの平均値を算出してコーナリングパワー（ＣＰ）を求めた。各試験タイヤのＣＰを、従来タイヤのＣＰで除して指数化して表示、指数が大きいほど操縦安定性は良好である。
【００３７】
＜転がり抵抗＞
転がり抵抗の測定は、ＳＡＥ  Ｊ１２６９に準拠して行ない、従来タイヤを１００として指数で表示した。指数が大きいほど、転がり抵抗は小さいことを示す。
【００３８】
＜ベルト折れ試験＞
本試験は、供試タイヤを実車に装着して、一定で曲折するつづら折れ道路を時速６０ｋｍで二万ｋｍ走行した後、試験タイヤを解剖してベルト層内の補強材（線材束またはコード）を採取して、折れた状態にある補強材の本数を調査し、その逆数を従来タイヤを１００として指数表示した。指数が多いほど耐ベルト屈折性に優れていることを示す。
【００３９】
＜圧延加工作業性試験＞
コードとゴムを複合する前の、コードの準備作業及び圧延（カレンダー）作業に要する時間を測定し、従来コードの作業時間との比較で、ほぼ同等を（〇）で、２０％以内の時間増加を（△）で、それ以上の時間増加を（×）で示した。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に基く空気入りラジアルタイヤによれば、軽量化に起因する諸々の問題点すなわちベルト端部の耐剥離性、乗り心地、操縦安定性、耐ベルト折れ性等の諸性能を改善した転がり抵抗に優れた軽量空気入りラジアルタイヤであることが判った。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明による空気入りラジアルタイヤの断面図である。
【図２】    本発明による金属線２本束の例である。
【図３】    断面円形の金属線３束の従来例である。
【図４】    断面円形の金属線を等間隔に配列した従来例である。
【図５】    金属線を１×３構造に撚り合わせた従来例である。
【図６】    本発明による金属線３本束の例である。
【図７】    本発明による金属線２本束をゴムで被覆した２つの層を、その長手方向断面図を重ねたものである。
【符号の説明】
１    ビードコア
２    カーカスプライ
３    ベルト層
３ａ  第１ベルトプライ
３ｂ  第２ベルトプライ
４    トレッド
ＤL    金属線束の長径
ＤS    金属線束の短径
ｄL    金属線の長径
ｄS    金属線の短径
Ｇ1    ２層ベルトプライの総厚み（ｍｍ）
Ｇ2    ２層ベルトプライの金属線間の間隔(ｍｍ)
δＧ    層内の金属線束間の間隔(ｍｍ)
Ｒ1    第１層の被覆ゴム
Ｒ2    第２層の被覆ゴム
【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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