(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記ラッピングフィラメントの硬度が主フィラメントの硬度より低く、主フィラメントの炭素含有量Cc(質量%)と、ラッピングフィラメントの炭素含有量Cw(質量%)との差(Cc−Cw)が0.05〜0.40であることを特徴とする、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
前記スチールコードは、その短径方向に押圧されて変形した前記ラッピングフィラメントを有し、押圧前のスチールコードの短径Dbに対する押圧後のスチールコードの短径Daの比(Da/Db)が0.80以下であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
扁平なスチールコードを使用すれば、ベルト層のゴム使用量を減らすことができるため、タイヤの軽量化が可能となるが、ゴム使用量を低減し過ぎるとベルトの耐久性が悪化するという問題があった。
【0006】
本発明は、以上の点に鑑み、ベルトの耐久性を損なうことなく、軽量化することができる、空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【0007】
なお、特許文献3には、5又は6本の金属線材を撚り合わせることなく、同一平面内で横に並べて平行に引き揃えたコードが開示されているが、ラッピングフィラメントはなく、n+1構造ではない。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る空気入りタイヤは、カーカスと、カーカスのクラウン部の外周に配されたベルト層とを有する空気入りタイヤであって、ベルト層が、スチールコードをゴムで被覆してなるものであり、スチールコードは、相対向する一対の平面部と一対の曲面部を有する断面扁平形状のスチールフィラメント4〜6本を、撚り合わせることなくスチールフィラメントの長径方向がスチールコードの短径方向となるように一列に引き揃えて主フィラメント束とし、1本のスチールフィラメントをラッピングフィラメントとして主フィラメント束の周囲に巻き付けてなるn+1構造(n=4〜6)であり、ベルト層におけるスチールコード断面積Scに対するゴム断面積Srの比(Sr/Sc)が3.2〜5.0であるものとする。
【0009】
上記スチールコードは、ラッピングフィラメントの硬度が主フィラメントの硬度より低く、主フィラメントの炭素含有量Cc(質量%)と、ラッピングフィラメントの炭素含有量Cw(質量%)との差(Cc−Cw)が0.05〜0.40であるものとすることができる。
【0010】
上記スチールコードは、その短径方向に押圧されて変形したラッピングフィラメントを有し、押圧前のスチールコードの短径Dbに対する押圧後のスチールコードの短径Daの比(Da/Db)が0.80以下であるものとすることができる。
【0011】
上記スチールコードは、ラッピングフィラメントの押圧前の直径が0.10〜0.15mmであるものとすることができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、ベルトの耐久性を損なうことなく、軽量化させた空気入りタイヤが得られる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。
【0015】
図1に示すように、実施形態の空気入りタイヤは、乗用車用空気入りラジアルタイヤであって、左右一対のビード部1及びサイドウォール部2と、左右のサイドウォール部2の径方向外方端部同士を連結するように両サイドウォール部間に設けられたトレッド部3とを備えて構成されており、一対のビード部間にまたがって延びるカーカス4が設けられている。
【0016】
カーカス4は、トレッド部3からサイドウォール部2をへて、ビード部1に埋設された環状のビードコア5にて両端部が係止された少なくとも1枚のカーカスプライからなる。カーカスプライは、有機繊維コード等からなるカーカスコードをタイヤ周方向に対し実質上直角に配列してなる。
【0017】
トレッド部3におけるカーカス4の外周側(即ち、タイヤ径方向外側)には、カーカス4とトレッドゴム部7との間に、ベルト6が配されている。ベルト6は、カーカス4のクラウン部の外周に重ねて設けられており、1枚又は複数枚のベルトプライ、通常は少なくとも2枚のベルトプライで構成することができ、本実施形態では、カーカス側の第1ベルトプライ6Aと、トレッドゴム部側の第2ベルトプライ6Bとの2枚のベルトプライで構成されている。ベルトプライ6A,6Bは、スチールコード10をタイヤ周方向に対して所定の角度(例えば、15〜35度)で傾斜させ、かつタイヤ幅方向に所定の間隔にて配列させてなるものであり、
図2に示すようにスチールコード10はコーティングゴム11で被覆されている。スチールコード10は、上記2枚のベルトプライ6A,6B間で互いに交差するように配設されている。
【0018】
ベルト6の外周側(即ち、タイヤ半径方向外側)には、ベルト6とトレッドゴム部7との間に、ベルト補強層8が設けられている。ベルト補強層8は、ベルト6をその全幅で覆うキャッププライであり、タイヤ周方向に実質的に平行に配列した有機繊維コードからなる。すなわち、ベルト補強層8は、有機繊維コードをタイヤ周方向に沿って配列してなり、ベルト6の幅方向全体を覆うように、有機繊維コードをタイヤ周方向に対して0〜5度の角度で螺旋状に巻回することにより形成することができる。
【0019】
図2に示すように、ベルトプライ6Aは、スチールコード10を、その長径方向Bがベルト面(即ち、ベルト外周面)に平行になるように配置することで形成されている。すなわち、ベルトプライ内において、スチールコード10は、その短径方向Aがベルトプライの厚さ方向Kと一致するようにして、所定間隔でコーティングゴム11内に埋設されている。そのため、スチールコード10は、その長径方向Bがトレッド面に平行になるように配置される。このように構成することにより、スチールコード10をゴム被覆する際に加工しやすく、またベルトプライの厚さを薄くしてタイヤ重量の増加を抑えることができる。また、得られたベルトプライでは、タイヤ幅方向における曲げ剛性が高くなるので、操縦安定性能を向上させることができ、タイヤ径方向における曲げ剛性が低くなるので、エンベロープ性を高めて接地面積を上げることができる。
【0020】
本実施形態に係る空気入りタイヤの要部をなす、ベルトプライ用のスチールコード10は、
図2〜4に示すように、スチールフィラメントのみからなり、主フィラメント12を4〜6本撚り合わせることなく一列に引き揃えて主フィラメント束13とし、1本のラッピングフィラメント14を主フィラメント束13の周囲に巻き付けてなるn+1構造の扁平なスチールコードである。主フィラメント束13は、複数本の同じ主フィラメント12を、撚り合わせることなく横一列に引き揃えて配置することにより形成され、即ち、主フィラメント12は一つの平面に沿って1層をなすように並列される。そのため、得られるスチールコード10は扁平であり、
図4に示すように長径Dlと短径Daを持つ。このような扁平なスチールコードであると、長径方向Bの曲げ剛性が高く、短径方向Aの曲げ剛性が低いので、通常走行時の乗り心地性と操縦安定性のバランスを改善することができ、ランフラットタイヤにおいてはランフラット耐久性と操縦安定性のバランスを改善できる。
【0021】
複数本の主フィラメント12のそれぞれは、
図3及び4に示すように、相対向する一対の平面部12aと一対の外向きの曲面部12bを有する断面扁平形状のものである。詳細には、一対の断面半円形の曲面部12bとこれら曲面部12bを接続する一対の平面部12aとからなる断面レーストラック形状のものである。かかる扁平な主フィラメント12が、複数本撚り合わせることなく、その長径方向(一対の曲面部12bを結ぶ方向)がスチールコード10の短径方向Aとなるように一列に引き揃えられている。すなわち、主フィラメント12は、平面部12a同士が対向するように平行に引き揃えられており、平面部12a同士が全長にわたって互いに接触している。
【0022】
このように扁平な主フィラメント12を用いることにより、同じ断面積を持つ断面円形の主フィラメントを用いる場合と比べると、主フィラメントの長径方向での厚さが増すため、スチールコードの短径方向Aでの剛性が高くなる。すなわち、断面積が同じ主フィラメントを用いた場合に、円形よりも扁平形状の方が、スチールコードの短径方向Aでの剛性を確保しやすく、タイヤの接地面形状の悪化による操縦安定性の低下や、タイヤ高速耐久性の低下を抑制しやすい。逆に言えば、断面円形の主フィラメント12を用いる場合に、操縦安定性や高速耐久性のためにスチールコードの短径方向Aでの剛性を確保するためには、直径の大きい主フィラメントを用いればよいが、そうするとスチールコード10の質量が多くなることによりタイヤ質量が増加し易い。扁平な主フィラメント12を用いることにより、質量増加を抑えつつ、スチールコードの短径方向Aにおける十分な剛性を確保することができる。
【0023】
断面扁平形状の主フィラメント12は、例えば断面円形のピアノ線材に扁平加工(圧延)を行うことにより形成することができる。主フィラメント12の扁平率(%)、即ちフィラメントの(短径d1/長径d2)×100は、50〜85%であることが好ましい。扁平率が50%以上である場合、フィラメントの強度を確保し易く、ベルト耐久性をより向上させることができ、また、扁平率が85%以下である場合、操縦安定性の向上効果をより高めることができる。なお、主フィラメント12の長径d2は、0.15〜0.35mmであることが好ましく、より好ましくは0.20〜0.30mmである。
【0024】
主フィラメント束13の周囲に巻き付けるラッピングフィラメント14としては、特に限定はされないが、波付けが施されず、いわゆる「真直」のものが好適に用いられる。真っ直ぐの場合、巻き付けが容易で、巻き付けの拘束力を、一様に高いものとし易い。なお、ラッピングフィラメント14による拘束力により、引き揃えられた主フィラメント12にスチールコード10としての一体感をもたせることができ、走行中の路線変更やカーブを曲がる際のベルト材の面内変形に対する高い剛性が得られる。なお、ラッピングフィラメントの断面形状は真円でなくてもよく、たとえば楕円形でもよい。
【0025】
本実施形態では、このようにして得られたスチールコードを、コード断面積Scに対するゴム断面積Srの比(Sr/Sc)が3.2〜5.0を満足するようにベルト補強層に配設することができる。この比が3.2以上であることにより、ベルトプライ同士の接着力を十分に確保することができ、また、コード同士の距離が狭くなることによるタイヤ耐久性の低下を抑えることができる。また、この比が5.0以下であることにより、タイヤの軽量化効果に優れる。
【0026】
ここで、コード断面積Sc及びゴム断面積Srは、ベルト6をその幅方向(
図2におけるB方向)に沿って切断した部材幅方向断面における、スチールコード10とコーティングゴム11の各断面積である。なお、部材幅方向断面とは、ベルト6をスチールコード10の延在方向に対して垂直に切断した断面である。また、上記比(Sr/Sc)は、ゴム断面積Srをコード断面積Scで割ることにより求めることができる。例えば、ベルト6の幅1inch当たりのコード断面積をスチールコード10の打ち込み本数とコード径から算出し、ベルト6の厚さ(t)から算出したベルト6の断面積と上記コード断面積から、幅1inch当たりのゴム断面積を算出し、得られたゴム断面積をコード断面積で割ることにより、コード1本当たりのSr/Scが算出される。スチールコード10の打ち込み本数がベルト6の幅方向で一定の場合、このコード1本当たりの値を、ベルト6のSr/Scとする。スチールコード10の打ち込み本数がベルト6の幅方向で変化するときは、上記のようにして算出される各コードのSr/Scの平均値を算出すればよい。断面扁平形状の主フィラメント12の断面積は、楕円の面積と近似できるため、主フィラメント12の短径d1と長径d2から求めることができる。また、スチールコード10が後述する押圧した態様のものである場合であっても、押圧前後でコード断面積は変化しないため、押圧前のコード断面積を算出することで、押圧後のコード断面積を求めることができる。
【0027】
上記実施形態のさらに好ましい態様として、
図3及び4に示すように主フィラメント束13の周りをラッピングフィラメント14で巻き付けてなる扁平なスチールコードを、その短径方向Aに押圧して、ラッピングフィラメント14を変形させたものを用いることができる。押圧により、隣接する主フィラメント12の間に形成される空間の少なくとも一部に、ラッピングフィラメント14が空間の形状に沿って変形しその一部が侵入する、即ち、上記空間の少なくとも一部がラッピングフィラメント14の少なくとも一部によって埋められる。そのため、ラッピングフィラメント14による主フィラメント12の拘束力を大きくできる。また、ラッピングフィラメント14に比較的大きな塑性変形が加えられることにより、ラッピングフィラメント14に内在する回転トルク及び反発力が小さくなる。そのため、主フィラメント束13が1列に並ぶ形状を保持しやすく、扁平なコードによる優れた効果を発揮しやすい。
【0028】
上記のように短径方向Aに押圧することにより変形させたラッピングフィラメント14を持つ本実施形態に係るスチールコード10の厚さ、即ち押圧後の短径Daは、変形前のラッピングフィラメント14を持つスチールコード10の厚さ、即ち押圧前の短径Dbよりも小さいものとすることができる。押圧前のスチールコードの短径Dbに対する押圧後のスチールコードの短径Daの比(Da/Db)は0.80以下であることが好ましく、より好ましくは0.65〜0.75である。このように、Da/Db≦0.80となる程度の大きさの力で押圧することにより、変形したラッピングフィラメント14の主フィラメント12間の空間への侵入が十分となり、ラッピングフィラメント14の拘束力を十分に確保することができる。また、ラッピングフィラメント14に内在する回転トルク及び反発力を十分に小さくできる。
【0029】
ラッピングフィラメント14の押圧前の直径、即ちフィラメント径d0は、上記の通り主フィラメント12の短径d1よりも小径であるのが好ましく、0.10〜0.15mmであることがより好ましい。0.15mm以下である場合、ラッピングフィラメント14に内在する回転トルク及び反発力を押圧によって十分に小さくし易く、また、0.10mm以上である場合、押圧時に断線する可能性をより小さくできる。
【0030】
上記押圧は不図示の圧延ロールを用いて行うことができ、ラッピングフィラメント14の巻き付け後の扁平なコードは、圧延ロールにより上下両面から挟まれて押圧される。ラッピングフィラメント14が外側に位置しており,かつその硬度が主フィラメント12よりも低いので、押圧によりラッピングフィラメント14を優先的に変形させることができる。隣接する主フィラメント12の間には断面が略扇形の空間が形成されており、圧延ロールによって押圧されると、ラッピングフィラメント14の内周側が該空間を埋めるように変形し、当該空間の形状に沿う突起14aが形成される。同時に、突起14a間に凹みが形成されるとともに、ラッピングフィラメントの外周側部分14bは平面状に変形する。
【0031】
主フィラメント12とラッピングフィラメント14に用いられる鋼材としては、炭素を含有する炭素鋼を用いることが好ましい。主フィラメント12の炭素含有量は、特に限定されないが、0.70〜1.20質量%であることが好ましく、0.85〜0.95質量%であることがより好ましい。また、本実施形態では、ラッピングフィラメント14の硬度が主フィラメント12の硬度よりも低いものも用いることができる。硬度は、炭素含有量により調整することができる。
【0032】
一実施形態として、主フィラメント12の炭素含有量(質量%)をCcとし、ラッピングフィラメント14の炭素含有量(質量%)をCwとして、両者の差であるCc−Cwは0.05〜0.40質量%であることが好ましく、より好ましくは0.10〜0.30質量%である。Cc−Cwが0.05質量%以上であることにより、ラッピングフィラメント14を押圧により変形させやすく、また、0.40質量%以下であることにより、ラッピングフィラメント14が押圧により断線する可能性を小さくすることができる。
【0033】
スチールコード10を用いてカーカス4のクラウン部上にベルト6を形成する方法は、特に限定されない。例えば、スチールコードを複数本引き揃えてゴム被覆したものを、生タイヤのベルト層上に螺旋状に巻き付けてもよく、又は、スチールコード10を引き揃えた幅広のゴム引きシートをクラウン部上に一周巻きしてもよい。このようにして、ベルト6をカーカス4のクラウン部の外周側に巻き付けた状態にて生タイヤ(グリーンタイヤ)を作製し、得られた生タイヤを加硫成型することで空気入りタイヤが得られる。
【0034】
本実施形態に係る空気入りタイヤの種類としては、特に限定されず、乗用車用タイヤ、トラックやバスなどに用いられる重荷重用タイヤなどの各種のタイヤが挙げられる。
【実施例】
【0035】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0036】
下記表1に示す構造を持つスチールコードを作製した。比較例1のスチールコードは、引き揃えの2本の金属フィラメントからなる芯部の周りに、同一径の1本の金属フィラメントを撚り合わせてなる2+1の複層撚り構造(2+1×0.27)を持つ従来のコードである。それ以外のスチールコードは、全て、複数本の主フィラメントを撚り合わせることなく1列に引き揃えて配置した主フィラメント束を、1本の真直のラッピングフィラメント(直径d0=0.15mm)でラッピングしてなるn+1構造のスチールコードである。また、ラッピングフィラメントの巻きピッチ(
図3におけるp)は5.0mmとし、Da/Dbが表1に示す値となるように圧延ロールを用いてスチールコードを押圧した。
【0037】
フィラメント及びスチールコードについての測定方法は以下の通りである。
【0038】
・フィラメントの炭素含有量:JIS G1211に準拠した赤外線吸収法(附属書3:全炭素定量法−高周波誘導加熱炉燃焼)。より詳細には、LECO製「CS−400」なる装置を用い、鋼を高周波加熱により溶解し、赤外線吸収法で定量分析した。
【0039】
・フィラメント径、コード径:JIS G3510に準拠し、所定の厚さ計によりスチールコード及びフィラメントの直径を計測した。
【0040】
また、得られたスチールコードをベルトコードとして用いて、タイヤサイズが175/65R15のラジアルタイヤを、常法に従い加硫成形した。各タイヤについて、ベルト以外の構成は、全て共通の構成とした。ベルトプライ(6A)/(6B)におけるスチールコードの角度は、タイヤ周方向に対して+25°/−25°とした。ベルトプライは、スチールコードをその長径方向がベルト外周面に平行になるように、表1記載の打ち込み本数にて配置した上で、カレンダー装置を用いて、トッピング反とすることにより作製した。
【0041】
なお、カーカスプライは、ポリエチレンテレフタラートのコード1100dtex/2、打ち込み本数28本/25mmで1プライとした。
【0042】
得られた各空気入りタイヤにつき、タイヤの重量、ベルト層のコード断面積Scに対するゴム断面積Srの比(Sr/Sc)、及びベルト耐久性を評価した。各評価項目の評価方法を、以下に示す。
【0043】
・タイヤの重量:比較例1を100として各タイヤの重量を指数で示した。
【0044】
・Sr/Sc:スチールコードの打ち込み本数をE(本/inch)、主フィラメントの短径(mm)をd1、主フィラメントの長径(mm)をd2、主フィラメント本数をn、ラッピングフィラメント径(mm)をd0、ベルト厚さ(mm)をtとして、ベルトの幅1inch当たりのコード断面積Scと、幅1inch当たりのゴム断面積Srを下記式から算出し、両者の比Sr/Scを求めた。
【0045】
Sc=((d1/2)×(d2/2)×π×n+(d0/2)
2×π)×E
Sr=25.4×t−Sc
【0046】
・ベルト耐久性:タイヤを規定のリムに装着し、内圧110kPaで、JATMA規定の最大荷重時の62%撓み量まで、ドラムにタイヤを押し付けて負荷をかけた。試験速度は420rpmとし、異常発生もしくは720時間走行まで試験を行った。試験終了後にタイヤを解体し、目視にて、ベルト幅方向の端部におけるベルトセパレーションの長さを計測するとともに、コード折れの有無を確認した。ベルトセパレーションの判定は、以下の基準で行った。
【0047】
無:0mm
微小:0mmより大きく2mm未満
小:2mm以上6mm未満
中:6mm以上10mm未満
大:10mm以上
【0048】
【表1】
【0049】
結果は、表1に示す通りであり、各実施例は、比較例1と比較し、ベルト耐久性が維持されているか、乃至は向上しており、タイヤ重量も低減している。
【0050】
比較例2は、Sr/Scが3.2未満であり、比較例1と比較し、ベルトセパレーションが悪化した。
【0051】
比較例3は、Sr/Scが5.0を超えており、比較例1と比較し、タイヤ重量の低減効果が得られなかった。