(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のビードコア間でトロイド状に延びるコードのプライからなるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部を少なくとも２層のベルトで補強した空気入りタイヤにおいて、
該ベルトは、２次元の型付けが施されたスチールフィラメントの３〜６本を撚り合わせることなく、かつフィラメント相互で型付けの周期を同じくして揃えた束を、複数並行にタイヤ赤道面に対して２０〜２８°の傾斜角度で傾斜させて配列したゴム引き層であって、隣り合う束相互を０．６２ｍｍ以上は離間して成ることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
請求項１において、スチールフィラメントに施した型付けの振幅ａとピッチｐとの比ａ／ｐで表される型付け量が０．０２５以上であることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項３】
請求項１または２において、ベルトの隣接するベルト層間でのフィラメント相互間隔が０．５０〜１．１０ｍｍであることを特徴とする空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、空気入りタイヤ、特に耐久性を低下することなしに操縦安定性を向上した空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
主に舗装路面を走行する各種車輌のなかでも乗用車は、その整備および性能共に著しく充実し、さらには道路網が一層拡充されるのに伴い、乗用車に供されるタイヤに対して、その運動性能、とくに操縦安定性のより一層の向上が強く要請されている。
【０００３】
さて、タイヤの運動性能を議論する際、タイヤにおいて路面と直接的に関与するベルトの特性が、特に重要視される。これまでにも、ゴム材料はもとより、ベルトコードの特性やクラウン形状を制御するという試みがなされてきた。
【０００４】
一方、近年の省エネルギーや環境問題に端を発した、自動車の燃費向上に大きく寄与するタイヤ軽量化を目的として、タイヤの各種構成材の削減や製造コストの低減が進められている。これは、タイヤのベルトの補強材であるスチールコードにおいても例外ではなく、より簡素な構造が求められるなか、コード設計者は簡素な構造と目標性能の達成との間で苦慮している。
【０００５】
このベルトコードの簡素構造化や生産性向上とベルトコードに要求される性能とを両立するために、特開平１０−２９２２７５号公報や特開平１０−２９２２７６号公報では、モノフィラメントをベルトの補強材に適用したタイヤが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、無撚りのモノフィラメントは撚られたコードに比較して伸びが少ないために、このモノフィラメントによってベルトプライとなるトリート材を製造する際、モノフィラメントにゴムをコーティングした直後にトリート材の端部が跳ね上る、いわゆるカールと呼ばれる性状不良が発生し、その後のタイヤ製造工程における作業性を阻害する原因となっていた。従って、ベルトのコードとして使用する際には、ゴムをコーティングした後のカールを回避することも、重要になる。
【０００７】
また、タイヤのベルトには、優れた耐久性が基本性能として要求されることは勿論である。とりわけ、ベルトの端部においてコードとゴムとの剥離を起点に発生する、いわゆるベルトエンドセパレーションに対する備えも充分である必要がある。
【０００８】
そこで、この発明は、操縦安定性および耐久性を両立し、またベルトプライとなるトリート材の段階において性状不良を発生することのない、新規なベルト構造について提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
発明者はタイヤのベルトに使用するコードに関し、鋭意検討を重ねた結果、スチールフィラメントを束にしてベルトへ適用する際、束同士の間隔を規定すること、さらにフィラメントに型付けを施すことによって、タイヤとして耐久性を低下させることなく、操縦安定性能を大幅に向上でき、しかもベルト用のトリート材を扱う際の作業性の低下も回避できることを見出し、この発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、この発明の要旨構成は、次のとおりである。
(1) 一対のビードコア間でトロイド状に延びる有機繊維コードのプライからなるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部を少なくとも２層のベルトで補強した空気入りタイヤにおいて、該ベルトは、２次元の型付けが施されたスチールフィラメントの３〜６本を撚り合わせることなく、かつフィラメント相互で型付けの周期を同じくして揃えた束を、複数並行にタイヤ赤道面に対して２０〜２８°の傾斜角度で傾斜させて配列したゴム引き層であって、隣り合う束相互を０．６２ｍｍ以上は離間して成ることを特徴とする空気入りタイヤ。
【００１１】
(2) 上記(1) において、スチールフィラメントに施した型付けの振幅ａとピッチｐとの比ａ／ｐで表される型付け量が0.025 以上であることを特徴とする空気入りタイヤ。
【００１２】
(3) 上記(1) または(2) において、ベルトの隣接するベルト層間でのフィラメント相互間隔が0.50〜1.10mmであることを特徴とする空気入りタイヤ。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明に従う乗用車用ラジアルタイヤの具体例を図解する。このタイヤは、１対のビードコア１間でラジアル方向にトロイド状に延びるコードのプライの少なくとも１枚からなるカーカス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、少なくとも２層からなるベルト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から成る。
【００１４】
ベルト３は、図示例でカーカス２側から順に、第１ベルト層３ａおよび第２ベルト層３ｂの積層構造になり、タイヤの赤道面に対して傾斜して、好ましくは20〜28°の傾斜角度で配列した、３〜６本のスチールフィラメントの束５によるゴム被覆層の複数層を、その層間でフィラメント束が互いに交差する配置で重ね合わせた、構造を有する。
【００１５】
すなわち、ベルト３の補強要素であるフィラメント束５は、図２に典型例を示すように、波形に代表される２次元の型付けが施された、スチールフィラメント６の３〜６本を撚り合わせることなく、かつフィラメント６相互で型付けの周期を同じくして、タイヤの赤道面に対して傾斜した向きにて並列に揃えたものである。そして、図３にタイヤ幅方向断面におけるベルトを示すように、このフィラメント束５の複数を、ベルトの幅方向に隣接束相互の間隔ｔが0.62mm以上になる配置で埋設してベルト３を構成する。かくして構成したベルト３にて、タイヤの操縦安定性および耐久性の両立が可能になる。
【００１６】
まず、タイヤの操縦安定性を改善するには、ベルトの面に沿った曲げに対する剛性、いわゆる面内曲げ剛性を向上することが有効である。つまり、タイヤに舵角が与えられた際に発生するサイドフォースを高めるには、ベルトの面内方向曲げ剛性を高める必要がある。そして、３〜６本のフィラメントを束にしてベルトの補強材として適用すると、単にフィラメントを埋設した場合に比較して、同じスチールの使用量であっても効果的に面内曲げ剛性を向上させることができるのである。
【００１７】
ここで、ベルトにおいてゴムに埋設した補強材の間隔は、タイヤ耐久性、特に耐ベルトエッジセパレーション性に大きく影響を及ぼす。すなわち、補強材としてスチールコードを使用した場合を例に説明すると、ベルトの各ベルト層の幅端における各コードの端面にはめっき層がなく、この端面とゴムとは接着されていないため、タイヤ転動時の接地変形によってコードの端末がそれに面するゴムをつつくことになり、ここにゴムが剥離し続いて微細な亀裂へ成長するのである。そして亀裂は、やがてコードの隣接相互間にまたがって成長し、その後ベルトの積層相互間にもつながって拡大する。この亀裂の拡大は、タイヤの荷重負荷転動中にベルト層間で発生する剪断歪みに助けられて急速に進み、いわゆるベルトセパレーションに至るのである。このベルトセパレーションを回避するには、上記クラックの成長を抑えることが重要であり、そのためにはコードの隣接相互間の間隔を広くとることが有利である。そこで、このベルトにおける補強材の間隔について耐ベルトエンドセパレーションの観点から鋭意検討した結果、図３に示すように、隣接するフィラメント束相互の間隔ｔを0.62mm以上は確保することによって、耐久性能は問題のないレベルに改善できることを確認した。
【００１８】
なお、隣接するフィラメント束相互の間隔ｔは、図４に示すように、隣接する束相互で型付けの周期を同じにした配置の下での束相互の間隔である。実際には、隣接する束相互での型付け周期は必ずしも同じにする必要はないが、耐ベルトエンドセパレーションの改善には、該周期を同じにすることが好ましい。
【００１９】
また、上記のフィラメント束は、３〜６本のフィラメントを揃えて構成する。なぜなら、フィラメント本数が２本以下では、トリート材に所定の総強力を付与するために、ゴムに打ち込む束数を多くする必要があり、その結果、所期した束間隔の確保が難しくなる上、打ち込み束数が多くなって製造性が阻害される、おそれもある。一方、フィラメント本数が７本以上になると、フィラメントをほぼ平行に並ばせることが難しくなり、何本かのフィラメントが他のフィラメントと重なる配置を生じる場合があり、適切なフィラメント配置が得られない。
【００２０】
次に、モノフィラメントは撚りコードのような伸びが生じないため、ゴムをコーティングしてトリート材を製造する際、フィラメントに加わる張力を、フィラメントが並ぶトリート材の幅方向で均一にすることが難しいことから、該トリート材の端部が跳ね上ってカールが発生する、不利がある。そこで、この発明では、フィラメントに型付けを施すことによって、トリート材におけるカールの発生を回避した。すなわち、スチールフィラメントに型付けを施してフィラメントに伸びが生じる余地を与えることによって、カールの発生を回避する。
【００２１】
とりわけ、フィラメントに施した型付けの振幅ａとピッチｐとの比ａ／ｐで表される型付け量が0.025 以上であることが、好ましい。なぜなら、フィラメント型付け量が0.025 未満となると、フィラメントに伸びを期待することが難しく、トリート材内のフィラメントに係るテンションが不均一になるために、カールが発生しやすくなる。
【００２２】
さらに、図５に示すように、ベルト３において、その第１ベルト層３ａと第２ベルト層３ｂとのフィラメント間隔ｌを0.50〜1.10mmに規制することが好ましい。すなわち、間隔ｌが0.50mm未満であると、第１ベルト層３ａ（または第２ベルト層３ｂ）に発生したセパレーションが第２ベルト層３ｂ（または第１ベルト層３ａ）へ容易に進展しやすく、耐ベルトエッジセパレーション性が低下する。一方、間隔ｌが1.10mmをこえると、ベルト層間ゲージが厚くなりすぎるため、ベルトパッケージとしての剛性が低下し、タイヤの操縦安定性が低下する可能性がある。
【００２３】
なお、図３および図５に示したフィラメント束は、その断面においてフィラメントがほぼ直線状に並ぶ配列からなる例であるが、束内のフィラメントがタイヤ径方向に若干ずれて配列に乱れが生じる場合もある。この場合は、ベルトにおける束内のフィラメントのずれが、フィラメント径を超えないものであれば、許容される。
【００２４】
【実施例】
図１に示した構造の乗用車用ラジアルタイヤのベルト３に、表１に示す仕様の補強材を適用し、サイズ195 ／75Ｒ14のタイヤを、加硫条件：180 ℃×13min およびポストキュアインフレーション条件：内圧2.5kgf／mm2 ，26min にて試作した。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を左22°の角度で傾斜する向きで第１ベルト層３ａを配置した。
【００２５】
また、カーカス２の有機繊維コードには、1500デニールのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維原糸を２回撚って得た、ＰＥＴ繊維コードを用いた。そして、このＰＥＴ繊維コードをタイヤの赤道面に対して直交する向きに打ち込み数51.7本／50mmで配置し、カーカス２を形成した。
【００２６】
ちなみに、該ＰＥＴ繊維コードは、次の工程にしたがって製造することができる。まず、ＰＥＴ固相重合ポリマー（ＩＶ：0.90）を、紡糸口金した10〜70℃のガス雰囲気にて急冷し、原糸を製造した。この際、紡糸速度は300 〜1500ｍ／min および延伸倍率は1.40〜2.80の範囲内の最適条件を選択して行う。次いで、原糸に所定の下撚りを施すことによって、ＰＥＴ繊維コードが得られる。さらに、ＰＥＴ繊維コードには、ゴムとの接着を改善するために、例えばディッピング処理を施す。
【００２７】
次に、かくして得られたタイヤについて、コーナリングパワー試験および耐ベルトエッジセパレーション試験に供するとともに、トリート材の性状についても評価を行った。
【００２８】
すなわち、コーナリングパワー試験は、室内において、比較例及び発明例のすべてのタイヤをサイズ５ＪＪ−14のリムに組み込み2.0 kgf ／cm2 の空気圧に調整したのち、ドラム上で荷重400 kgf にて30km／ｈの速度で走行させた。その際、毎秒０．６°の速度にて舵角±２．０°を与えた際のコーナリングフォース−舵角曲線における、舵角−１°〜＋１°での該曲線に対する接線の傾きの平均より、コーナリングパワー（以下ＣＰ＝ｋｇｆ／ｄｅｇ）を算出した。ＣＰはスリップアングル１°当たりに発生するサイドフォースの大きさを示すものであり、タイヤ操縦安定性のメジャーとなるものである。その結果を、比較例１のタイヤでの結果を100 とした指数表示とし、100 を超える方が良いことを示している。なお、この指数が102 以上であれば性能向上が認められる。
【００２９】
次に、耐ベルトエッジセパレーション試験は、タイヤをサイズ５ＪＪ−14のリムに組み込み3.5 kgf ／cm2 の空気圧に調整したのち、表面が平滑な鋼鉄製で直径が1.7 ｍであるドラム試験機を使用して、周辺温度を38±３℃に制御し、荷重はＪＡＴＭＡの最大負荷能力の85％とし、ドラム走行試験を行った。はじめに供試タイヤを38±３℃の周囲温度下で３時間放置したのち、速度90km／ｈ、サイドフォース片振り幅を試験荷重×0.35とし、サイドフォース付与時間19秒、揺動時間２秒、サイドフォースゼロ時間19秒とし、20000 kmの走行試験を実施し、その走行後、ベルト端部に発生したセパレーションを評価した。すなわち、セパレーションの発生している部分について、そのタイヤ径方向最大値を測定し、その測定値を比較例１のタイヤの測定値を100 としたときの指数で表示した。この指数が小さいほど、良好であることを示している。
【００３０】
また、トリート材の性状評価は、表１に示した各種補強材について、その各40要素（本または束）を並列に引き揃えた後、上下からゴムをコーティングしてトリート材を作製し、該トリート材を長手方向500 mmおよび幅方向50mmに切断した直後の端部跳ね上り量を測定した。該跳ね上り量は、トリート材端部４個所を測定し、その最大値で評価した。タイヤ製造手法によっても異なるが、３mm以上であればトリート材の才断時、またタイヤ成型時に問題となることがあり、好ましくない。
【００３１】
【表１】
0004518592.tif 000002
【００３２】
【発明の効果】
この発明によれば、簡素化された補強材をベルトに適用して軽量化を達成した乗用車用タイヤにおいて、操縦安定性を犠牲にすることなしに耐久性を向上することがことができる。また、タイヤ製造過程におけるベルト用トリート材の性状も安定しているため、タイヤの製造作業が阻害されることはない。
【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】  この発明で用いるスチールフィラメント束を示した図である。
【図３】  スチールフィラメント束の配列を示す図である。
【図４】  ベルトの断面を示す図である。
【図５】  ベルトの断面を示す図である。
【符号の説明】
１  ビードコア
２  カーカス
３  ベルト
３ａ  第１ベルト層
３ｂ  第１ベルト層
４  トレッド
５  フィラメント
６  束
【図１】
0004518592.tif 000003
【図２】
0004518592.tif 000004
【図３】
0004518592.tif 000005
【図４】
0004518592.tif 000006
【図５】
0004518592.tif 000007