(57)【要約】【課題】タイヤクラウン部に対する強化の要求を満足しつつ、従来のセパレーションの問題を解消して、耐久性に優れた空気入りラジアルタイヤを提供する。【解決手段】ビードコア間に跨ってトロイド状に延在するカーカス１を骨格とし、その外周に、複数本のコードまたはフィラメントを補強要素とする３〜６層の補強ベルトを有する空気入りラジアルタイヤである。補強ベルトのうち少なくとも２層が、ゴム−スチールコード複合体を全体としてタイヤ周方向に沿って配向させてなるストリップより形成された周方向クラウン強化層３ａ，３ｂであり、該ストリップのうち、少なくとも１層が２次元内で波状に型付けされたスチールコードで補強されたゴム−スチールコード複合体からなり、残りの１層以上が、複数本の素線を撚り合わせたストランドがＮ本（Ｎ＝２〜８）撚り合わされた複撚り構造を有するスチールコードで補強されたゴム−スチールコード複合体からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対のビードコア間に跨ってトロイド状に延在する少なくとも一対のカーカスを骨格とし、該カーカスの外周に、複数本のコードまたはフィラメントを補強要素とする３〜６層の補強ベルトを有する空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記補強ベルトのうち少なくとも２層が、ゴム−スチールコード複合体を全体としてタイヤ周方向に沿って配向させてなるストリップより形成された周方向クラウン強化層であり、該ストリップのうち、少なくとも１層が２次元内で波状に型付けされたスチールコードで補強されたゴム−スチールコード複合体からなり、かつ、残りの１層以上が、複数本の素線を撚り合わせたストランドがＮ本（Ｎ＝２〜８）撚り合わされた複撚り構造を有するスチールコードで補強されたゴム−スチールコード複合体からなることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【請求項２】
前記複撚り構造のスチールコードにおける、前記ストランドの径をｄ（ｍｍ）、コードの外接円直径をＤ（ｍｍ）、コードの撚り合わせピッチをＰ（ｍｍ）としたとき、下記式、
εｃ＝√（−ｂ／２＋√（ｂ２／４−ｃ））−１
（式中、ｂは−１＋π２（−４Ｒ２＋ｄ２）／Ｐ２、ｃはπ２ｄ２ｋ（４π２Ｒ２＋Ｐ２）／Ｐ４、Ｒは（Ｄ−ｄ）／２、ｋはｔａｎ２（π／２−π／Ｎ）を表す）により定義されるεｃが、εｃ≧０．００５を満足する請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項３】
前記２次元波状のスチールコードにおける、１波長の長さをλ（ｍｍ）、１波長分の正味のコード長さをＬ（ｍｍ）としたとき、下記式、
εｗ＝Ｌ／λ−１
（ここで、Ｌは下記式、
Ｌ＝λ×（１＋２／８×Ｋ２＋１３／６４×Ｋ４＋９０／５１２×Ｋ６＋６４４／４０９６×Ｋ８＋４７０８．５／３２７６８×Ｋ１０）
（式中、Ｋ＝（ｂ／（１＋ｂ））０．５、ｂ＝（２π×ａ／λ）２であり、ａは波状型付け部の振幅量（ｍｍ）である）により近似される）により定義されるεｗが、εｗ≧０．００５を満足する請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項４】
前記複撚り構造のスチールコードと、前記２次元波状のスチールコードとが、前記εｃおよびεｗが下記式、
１．１５≧εｃ／εｗ≧０．８５
を満足する組み合わせからなる請求項３記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項５】
前記複撚り構造のスチールコードと、前記２次元波状のスチールコードとが、前記εｃおよびεｗが下記式、
０．０４０≧εｃ≧０．０１０  かつ、  ０．０４０≧εｗ≧０．０１０
を満足する組み合わせからなる請求項３または４記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項６】
前記複撚り構造のスチールコードからなる周方向クラウン強化層が、前記２次元波状のスチールコードからなる周方向クラウン強化層のタイヤ半径方向外側に配置されている請求項１〜５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７】
前記周方向クラウン強化層のタイヤ半径方向外側に、タイヤ周方向に対し１０〜４０°の傾斜角をなすゴム−スチールコード複合体からなる少なくとも１層の幅方向クラウン強化層を備える請求項１〜６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、スチールコードをゴム補強材として用いた空気入りラジアルタイヤにおける耐久性の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ、中でも特に、高い荷重を支えて長時間走行するトラックやバスのような大型車両用のタイヤにおいては、長期間の過酷な使用に耐え、安定した性能を発揮するために、高い強度および剛性と、寸法安定性が重要となる。特に、タイヤのクラウン部は、使用時において常に内圧により周方向に引張り入力を受け、使用によりクリープして周長が伸びることにより、歪が生じて耐久性を悪化させたり、タイヤの断面形状を変化させて摩耗特性を悪化させたりする場合がある。
【０００３】
これに対し、タイヤクラウン部の強化に係る技術として、例えば、特許文献１には、カーカスの周りのトレッド部に、２層の交錯ベルトと、その下層に位置する、少なくとも１層よりなり、波形若しくはジグザグ形をなす多数のコード（又はフィラメント）の補強要素を全体として赤道に沿う配向としたストリップによるクラウン強化層とを配することで、タイヤの重量増なしにセパレーションを有効に防止する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平２−２０８１０１号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年の摩耗特性の向上および操縦安定性の向上に対する高い要求のため、タイヤクラウン部については、タイヤ周方向だけでなく、タイヤ幅方向にも適度な剛性を持つことが要求されている。しかしながら、タイヤ幅方向に剛性を付与すると、タイヤ周方向に配向したクラウン強化層との間に高いせん断歪が発生し、セパレーションの懸念が生ずる。したがって、上記のようなタイヤに対する諸要求性能を満足しつつ、かかるセパレーションの問題を解消するための技術の確立が求められていた。
【０００５】
そこで本発明の目的は、タイヤクラウン部に対する強化の要求を満足しつつ、上記セパレーションの問題を解消して、耐久性に優れ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】
【０００６】
本発明者は鋭意検討した結果、タイヤクラウン部の補強のために配置する補強ベルトに対し、コード自体が適度に伸長して発生するせん断歪を緩和できるような所定の構造のスチールコードを適用することで、上記セパレーションの問題を解消できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、少なくとも一対のビードコア間に跨ってトロイド状に延在する少なくとも一対のカーカスを骨格とし、該カーカスの外周に、複数本のコードまたはフィラメントを補強要素とする３〜６層の補強ベルトを有する空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記補強ベルトのうち少なくとも２層が、ゴム−スチールコード複合体を全体としてタイヤ周方向に沿って配向させてなるストリップより形成された周方向クラウン強化層であり、該ストリップのうち、少なくとも１層が２次元内で波状に型付けされたスチールコードで補強されたゴム−スチールコード複合体からなり、かつ、残りの１層以上が、複数本の素線を撚り合わせたストランドがＮ本（Ｎ＝２〜８）撚り合わされた複撚り構造を有するスチールコードで補強されたゴム−スチールコード複合体からなることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、前記複撚り構造のスチールコードにおける、前記ストランドの径をｄ（ｍｍ）、コードの外接円直径をＤ（ｍｍ）、コードの撚り合わせピッチをＰ（ｍｍ）としたとき、下記式、
εｃ＝√（−ｂ／２＋√（ｂ２／４−ｃ））−１
（式中、ｂは−１＋π２（−４Ｒ２＋ｄ２）／Ｐ２、ｃはπ２ｄ２ｋ（４π２Ｒ２＋Ｐ２）／Ｐ４、Ｒは（Ｄ−ｄ）／２、ｋはｔａｎ２（π／２−π／Ｎ）を表す）により定義されるεｃが、εｃ≧０．００５を満足することが好ましい。また、前記２次元波状のスチールコードにおける、１波長の長さをλ（ｍｍ）、１波長分の正味のコード長さをＬ（ｍｍ）としたとき、下記式、
εｗ＝Ｌ／λ−１
（ここで、Ｌは下記式、
Ｌ＝λ×（１＋２／８×Ｋ２＋１３／６４×Ｋ４＋９０／５１２×Ｋ６＋６４４／４０９６×Ｋ８＋４７０８．５／３２７６８×Ｋ１０）
（式中、Ｋ＝（ｂ／（１＋ｂ））０．５、ｂ＝（２π×ａ／λ）２であり、ａは波状型付け部の振幅量（ｍｍ）である）により近似される）により定義されるεｗが、εｗ≧０．００５を満足することも好ましい。
【０００９】
さらに、本発明においては、前記複撚り構造のスチールコードと、前記２次元波状のスチールコードとが、前記εｃおよびεｗが下記式、
１．１５≧εｃ／εｗ≧０．８５
を満足する組み合わせからなることが好ましく、前記複撚り構造のスチールコードと、前記２次元波状のスチールコードとが、前記εｃおよびεｗが下記式、
０．０４０≧εｃ≧０．０１０  かつ、  ０．０４０≧εｗ≧０．０１０
を満足する組み合わせからなることも好ましい。
【００１０】
さらにまた、本発明においては、前記複撚り構造のスチールコードからなる周方向クラウン強化層が、前記２次元波状のスチールコードからなる周方向クラウン強化層のタイヤ半径方向外側に配置されていることが好ましく、前記周方向クラウン強化層のタイヤ半径方向外側に、タイヤ周方向に対し１０〜４０°の傾斜角をなすゴム−スチールコード複合体からなる少なくとも１層の幅方向クラウン強化層を備えることも好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、上記構成としたことにより、タイヤクラウン部に対する強化の要求を満足しつつ、上記セパレーションの問題を解消して、耐久性に優れた空気入りラジアルタイヤを実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の一実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤのトレッド部近傍の拡大部分断面図を示す。図示するように、本発明の空気入りラジアルタイヤ１０は、少なくとも一対のビードコア（図示せず）間に跨ってトロイド状に延在する少なくとも一対のカーカス１を骨格とし、その外周に、複数本のコードまたはフィラメントを補強要素とする３〜６層、図示する例では４層の補強ベルト２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂを有している。
【００１３】
本発明のタイヤ１０においては、補強ベルトのうち少なくとも２層、図示する例では補強ベルト３ａ，３ｂが、ゴム−スチールコード複合体を全体としてタイヤ周方向に沿って配向させてなるストリップより形成された周方向クラウン強化層である。本発明においては、かかるストリップのうち、少なくとも１層（図示する例では１層）が２次元内で波状に型付けされたスチールコードで補強されたゴム−スチールコード複合体からなり、かつ、残りの１層以上（図示する例では１層）が、複数本の素線１１、好適には５〜４９本の素線１１を撚り合わせたストランド１２がＮ本（Ｎ＝２〜８）撚り合わされた複撚り構造を有するスチールコードで補強されたゴム−スチールコード複合体からなる（図２参照）。
【００１４】
すなわち、本発明においては、少なくとも２層の周方向クラウン強化層３として、２次元内で波状に型付けされたスチールコードを用いたストリップと、複撚り構造からなるスチールコードを用いたストリップとを、それぞれ少なくとも１層ずつ適用して、これら異なる２種類のスチールコードを用いたストリップの組み合わせにより、周方向クラウン強化層を形成している。このうち複撚り構造からなるスチールコードを用いた周方向クラウン強化層においては、コード自体が適度に伸長するため、これにより発生するせん断歪を緩和することができ、結果として、このせん断歪に起因するセパレーションの発生を防止できる効果が得られる。
【００１５】
なお、周方向クラウン強化層の全てを複撚り構造からなるスチールコードとした場合、製造上の単価が上昇するため、コスト的に好ましくない。そのため本発明では、少ないスチールコード量で十分な強度と剛性を確保できる２次元に波状に型付けしたスチールコード（スチールフィラメント）を上記複撚り構造からなるスチールコードと併用することで、生産性と耐久性とを両立したものである。
【００１６】
また、２次元波状スチールコードにおいては、２次加工によりスチールコードを波付けしているため素線の変形が生じ、繰り返し入力により対し切れやすいという難点があり、また、上記所定の複撚り構造からなるスチールコード層においては、破壊耐久性が十分でないという難点があるが、その一方、後者のスチールコードは撚りのみで形成されているため繰り返し入力に対して強く、前者のスチールコードは破壊耐久性に優れている。したがって本発明においては、これら２種類のスチールコードを用いた周方向クラウン強化層を組み合わせることで、それぞれの難点をカバーしあって相乗的に各性能を向上する効果も得ることができる。
【００１７】
上記複撚り構造を有するスチールコードについては、図２に示すように、ストランド１２の径をｄ（ｍｍ）、コードの外接円直径をＤ（ｍｍ）、コードの撚り合わせピッチをＰ（ｍｍ）としたとき、下記式、
εｃ＝√（−ｂ／２＋√（ｂ２／４−ｃ））−１
（式中、ｂは−１＋π２（−４Ｒ２＋ｄ２）／Ｐ２、ｃはπ２ｄ２ｋ（４π２Ｒ２＋Ｐ２）／Ｐ４、Ｒは（Ｄ−ｄ）／２、ｋはｔａｎ２（π／２−π／Ｎ）を表す）により定義されるεｃが、εｃ≧０．００５、特にはεｃ≧０．０１０を満足するものとすることが好ましい。
【００１８】
これにより、図示するように、スチールコード内でＮ本のストランド１２の間に少なくとも一箇所、図示する例では全てのストランド１２間に、一定以上の隙間が形成され、これをゴム等のマトリックス中に埋設した際においてもストランド１２間に隙間が存在することとなるため（いわゆるオープン構造）、マトリックスが柔らかい状態にあるときはコードの剛性が低く、コードへの引っ張り歪に対してある程度の歪までは容易に伸びることができるものとなる。そのため、製品の成型加工が容易となるとともに、タイヤ製造時の加硫拡張時の猶予が大きくなるため、製造が容易であるというメリットが得られる。
【００１９】
一方、加硫後のゴムのようにマトリックスの流動性が小さくなると、上記のようにストランド１２の間に隙間があっても、スチールコードはこの隙間を小さくするようなコイルバネ的変形ができなくなり、隙間がないときのようにスチールの持つ剛性が発揮されるようになる。このため、製品となった際の本発明のスチールコードの引っ張り剛性は、加工工程でスチールコードに加わる歪の大きさの影響を受けにくく、常に高剛性となる。また、製品中ではストランド間に隙間が残った状態の方が疲労性の点で好ましいが、上記のように本発明のコードでは、このような状態であっても、ストランド１２同士が密着した際に比較して引っ張り剛性が大きく低下することはない。
【００２０】
なお、２次元波状スチールコードにおいては、波付け分により拡張時の伸びが確保されており、本発明においては、上記複撚り構造のスチールコードの初期伸びを、同時に配置される２次元波状スチールコードとほぼ同等にすることで、従来の製造しやすさをそのまま継承することができる。
【００２１】
また、本発明においては、上記２次元波状のスチールコードにおける、１波長の長さをλ（ｍｍ）、１波長分の正味のコード長さをＬ（ｍｍ）としたとき、下記式、
εｗ＝Ｌ／λ−１
（ここで、Ｌは下記式、
Ｌ＝λ×（１＋２／８×Ｋ２＋１３／６４×Ｋ４＋９０／５１２×Ｋ６＋６４４／４０９６×Ｋ８＋４７０８．５／３２７６８×Ｋ１０）
（式中、Ｋ＝（ｂ／（１＋ｂ））０．５、ｂ＝（２π×ａ／λ）２であり、ａは波状型付け部の振幅量（ｍｍ）である）により近似される）により定義されるεｗが、εｗ≧０．００５を満足することが好ましい。これにより、タイヤ加硫時の拡張を吸収し、製造しやすくする効果が得られる。
【００２２】
さらに、本発明においては、上記複撚り構造のスチールコードと２次元波状のスチールコードとを、上記εｃおよびεｗが下記式、
１．１５≧εｃ／εｗ≧０．８５
を満足する組み合わせとすることが好適であり、これにより、上記複撚り構造のスチールコードと２次元波状のスチールコードとの拡張時の伸びが同等程度となる。
【００２３】
さらにまた、上記複撚り構造のスチールコードと２次元波状のスチールコードとを、εｃおよびεｗが下記式、
０．０４０≧εｃ≧０．０１０  かつ、  ０．０４０≧εｗ≧０．０１０
を満足する組み合わせとすることも好適であり、これにより、タイヤ耐久性と製造の容易性とを両立する効果が得られる。
【００２４】
本発明において周方向クラウン強化層３は、２層以上であって、２次元波状スチールコードを用いたストリップと、複撚り構造からなるスチールコードを用いたストリップとを、それぞれ少なくとも１層ずつ適用するものであればよいが、好適には、複撚り構造のスチールコードからなる周方向クラウン強化層を、２次元波状スチールコードからなる周方向クラウン強化層のタイヤ半径方向外側に配置する。複撚り構造のスチールコードからなる周方向クラウン強化層をタイヤ半径方向外側に配置することで、繰り返し入力に対する耐久性を向上する効果が得られる。
【００２５】
本発明においては、補強ベルトのうち少なくとも２層にて設けられる周方向クラウン強化層３について上記条件を満足するものであればよく、これにより所期の効果が得られるが、好適には図示するように、かかる周方向クラウン強化層３のタイヤ半径方向外側に、タイヤ周方向に対し２０〜５０°の傾斜角をなすゴム−スチールコード複合体からなる少なくとも１層、図示する例では２層の幅方向クラウン強化層２を配置する。かかる幅方向クラウン強化層２と周方向クラウン強化層３との組み合わせにより、クラウン部の幅方向および周方向剛性をともに高めることができる。
【００２６】
特には、本発明は、高内圧で使用されクラウン部に高い周方向張力がかかるトラック・バス用（ＴＢＲ）タイヤに適用した際に有用である。
【００２７】
本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、上記周方向クラウン強化層として、上記特定構造のスチールコードの組み合わせを適用した点のみが重要であり、具体的なコード径や撚りピッチ、各補強ベルトにおけるコードの打ち込み数の他、具体的なタイヤ構造や材質等については、常法に従い適宜設定することができ、特に制限されるものではない。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
図１に示すように、カーカス１の外周に４層の補強ベルト２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂを備えるトラック用ラジアルタイヤを、下記表１中に示す条件に従い作製した。タイヤサイズは４９５／４５Ｒ２２５とした。また、補強ベルト２ａ，２ｂについては、タイヤ周方向に対し±４５°の傾斜角をなすゴム−スチールコード複合体からなる２層の幅方向クラウン強化層を配置した。
【００２９】
得られた各供試タイヤを、正規内圧、正規荷重の１２０％の負荷条件にかけて、速度６０ｋｍ／ｈで７．０万ｋｍ走行させ、ドラム耐久試験を実施した後に、ホログラフィ検査でセパレーションの有無を観察した。その結果を、下記の表１中に併せて示す。
【００３０】
【表１】
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＊１）図４に示すコード構造（波長：λ、振幅：ａ）。
＊２）図２に示すコード構造。
＊３）図３に示すコード構造。
＊４）ストランド間に、少なくとも一箇所ゴムが侵入可能な隙間が存在するよう撚り合わされた構造。
【００３１】
上記表１中に示すように、タイヤクラウン部に、特定の２次元波状スチールコードおよび複撚り構造スチールコードを適用した周方向クラウン強化層を配置してなる実施例のタイヤにおいては、セパレーションの発生が良好に防止されていることが確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一好適例の空気入りラジアルタイヤのトレッド部近傍を示す拡大部分断面図である。
【図２】本発明に係る複撚り構造のスチールコードの一構成例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る複撚り構造のスチールコードの他の構成例を示す断面図である。
【図４】本発明に係る２次元波状のスチールコードの一構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  カーカス
２（２ａ，２ｂ）  幅方向クラウン強化層  
３（３ａ，３ｂ）  幅方向クラウン強化層  
１０  空気入りラジアルタイヤ
１１  素線
１２  ストランド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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