(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-03-01
(45)【発行日】2022-03-09
(54)【発明の名称】空気入りタイヤ
(51)【国際特許分類】
B60C 9/00 20060101AFI20220302BHJP
D07B 1/06 20060101ALI20220302BHJP
【FI】
B60C9/00 L
D07B1/06 A
(21)【出願番号】P 2017254689
(22)【出願日】2017-12-28
【審査請求日】2020-11-30
(73)【特許権者】
【識別番号】000003148
【氏名又は名称】TOYO TIRE株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000003528
【氏名又は名称】東京製綱株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100076314
【氏名又は名称】蔦田 正人
(74)【代理人】
【識別番号】100112612
【氏名又は名称】中村 哲士
(74)【代理人】
【識別番号】100112623
【氏名又は名称】富田 克幸
(74)【代理人】
【識別番号】100163393
【氏名又は名称】有近 康臣
(74)【代理人】
【識別番号】100189393
【氏名又は名称】前澤 龍
(74)【代理人】
【識別番号】100203091
【氏名又は名称】水鳥 正裕
(72)【発明者】
【氏名】榮 良典
(72)【発明者】
【氏名】玉田 聡
(72)【発明者】
【氏名】横山 崇志
(72)【発明者】
【氏名】疋田 尚志
(72)【発明者】
【氏名】坂本 昌
【審査官】橋本 有佳
(56)【参考文献】
【文献】特開2000-190708(JP,A)
【文献】特開平04-136282(JP,A)
【文献】特開平10-175404(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60C9/00-9/30
D07B1/00-9/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
左右一対のビード部間に掛け渡されたカーカス層を有する空気入りタイヤであって、
前記カーカス層は、同一径のフィラメントをn本撚り合わせてなる1×n構造(n=3~6)のスチールコードを配置したカーカスプライを備え、
前記フィラメントの引張強度が、4000(MPa)-2000×フィラメント径(mm)≦引張強度≦5400(MPa)-2000×フィラメント径(mm)の範囲内であり、
スチールコード1本当りの曲げ硬さが100cN/本以下であり、
スチールコード径が0.30mm以下であ
り、
前記スチールコードの撚りピッチが6.0~11.0mmであり、
前記スチールコードの打ち込み本数が、70~125本/inchである、空気入りタイヤ。
【請求項2】
前記フィラメントの径が0.15mm以下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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、乗用車用タイヤでは、その骨格をなすカーカスの補強材、つまりカーカスプライコードとして、レーヨンからなる有機繊維コードが採用されている。
【0003】
レーヨンからなる有機繊維コードは強度が低く、要求される耐久性を確保するためには、コード径を太くする必要がある。しかしながら、コード径を太くした場合、カーカスプライの厚さが増加し、タイヤ質量が増加するという問題があった。また、耐偏摩耗性に優れたタイヤが求められている。
【0004】
耐久性の問題を改善するために、特許文献1~4では、カーカス層に汎用のスチールコードを適用することが提案されている。しかしながら、耐偏摩耗性についての記載はなく、カーカス層にスチールコードを単に適用するだけでは、カーカス層に有機繊維コードを用いた場合と比較し、カーカス層の質量が増加してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開2012-218627号公報
【文献】特開2010-95061号公報
【文献】特開2003-136910号公報
【文献】特開2001-32184号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、以上の点に鑑み、カーカス層の質量を増加させることなく、耐久性及び耐偏摩耗性を向上させることができる、空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る空気入りタイヤは、左右一対のビード部間に掛け渡されたカーカス層を有する空気入りタイヤであって、上記カーカス層は、同一径のフィラメントをn本撚り合わせてなる1×n構造(n=3~6)のスチールコードを配置したカーカスプライを備え、上記フィラメントの引張強度が、4000(MPa)-2000×フィラメント径(mm)≦引張強度≦5400(MPa)-2000×フィラメント径(mm)の範囲内であり、スチールコード1本当りの曲げ硬さが100cN/本以下であり、スチールコード径が0.30mm以下であり、上記スチールコードの撚りピッチが6.0~11.0mmであり、上記スチールコードの打ち込み本数が、70~125本/inchであるものとする。
【0009】
上記スチールフィラメントの径は0.15mm以下であるものとすることができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明の空気入りタイヤによれば、カーカス層の質量を増加させることなく、優れた耐久性及び耐偏摩耗性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図。
【
図2】本発明の一実施形態に係る1×n構造のスチールコードを示す、模式断面図。
【
図3】スチールコードの曲げ硬さの測定方法を説明する図面。
【
図4】乗り心地性の評価に使用した試験路の形状を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
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。
【0013】
図1に示す実施形態の空気入りタイヤは、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。
【0014】
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、スチールコード20(
図2参照)からなるカーカスコードをコーティングゴムで被覆してなるものであり、スチールコード20はタイヤ周方向に対して実質的に直角に配列してなる。
【0015】
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る。各ベルトプライは、スチールコードがコーティングゴムで被覆されてなる。スチールコードは、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。
【0016】
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。
【0017】
本実施形態に係るカーカス4に用いるスチールコード20の撚り構造は、
図2に示すように、複数本のスチールフィラメント12を撚り合わせた1×n構造のスチールコードである。1×n構造であることにより、曲げ・圧縮変形による表面歪が増大しにくく、優れた耐久性が得られ易い。スチールフィラメント12の本数(n)は、3~6本であり、3~5本であることがより好ましく、3又は4本であることがさらに好ましい。3本以上であることにより、対称性の高い断面円形のコードになり易く、曲げや圧縮に対して局所的な応力集中が起こりにくくなり、優れた耐久性が得られ易い。また、6本以下であることにより、タイヤ質量の増加を抑え易く、また、コードの撚り構造が崩れにくく、対称性を維持し易いため、コードの長手方向でのコード硬さの不均一が生じにくく、優れた耐久性が得られ易い。
【0018】
本実施形態に係るカーカス4に用いるスチールコード20は、フィラメントの引張強度が、4000(MPa)-2000×フィラメント径(mm)≦引張強度≦5400(MPa)-2000×フィラメント径(mm)の範囲内であるものである。引張強度が、4000(MPa)-2000×フィラメント径(mm)以上であることにより、所望の耐久性を得るために必要な打ち込み本数が多くなり過ぎず、コード間距離を確保することができるため、コードセパレーションの発生を抑えつつ、優れた耐久性が得られ易い。また、5400(MPa)-2000×フィラメント径(mm)以下であることにより、コードの延性を維持することができ、脆化による破壊が抑制され、優れた耐久性が得られ易い。
【0019】
スチールコード1本当りの曲げ硬さは、100cN/本以下であり、80cN/本以下であることが好ましく、60cN/本以下であることがより好ましい。また、9cN以上であることが好ましい。100cN/本以下であることにより、接地圧に応じて、接地形状を路面に対応させることができ、優れた耐偏摩耗性が得られ易い。ここで、「スチールコード1本当りの曲げ硬さ」とは、スチールコード1本を、支点間距離25.4mmにてその中央部を曲げた時の最大荷重で定義される値である。具体的には、引張試験機を用いて次のように測定することができる。すなわち、室温下にて、長さ50~80mmのスチールコード20を、
図3に示すように、両端がフリーの状態で、中央部を25.4mm間隔の位置で吊り下げた状態に支持具22で支持するとともに、その中点20Mを逆U字状の固定された治具21の直線状の上辺部21Aに対して、下側から直角に交差するように当てる。ここで、上辺部21Aは断面円形(直径=3.0mm)の棒状をなす。この状態から、支持具22を引張速度500mm/分で上方に引き上げて、スチールコード20を治具21により曲げながら、支持具22にかかる荷重を測定する。そのときの最大荷重がスチールコード20の最大曲げ荷重(cN)であり、n=5の平均値をもってコード曲げ硬さとする。
【0020】
スチールフィラメント12の径dは、特に限定されないが、0.15mm以下であることが好ましく、0.06~0.12mmであることがより好ましく、0.07~0.10mmであることがさらに好ましい。スチールフィラメント12の径dが0.15mm以下である場合、フィラメントが金属疲労しにくく、カーカスプライの耐疲労性を維持でき、タイヤの耐久性を維持し易い。
【0021】
スチールコード20のコード径Dは、0.30mm以下であれば特に限定されないが、0.10~0.30mmであることが好ましく、0.15~0.25mmであることがより好ましい。0.30mm以下であることにより、タイヤ質量の増加を抑え易い。
【0022】
撚りピッチは、特に限定されないが、5.5以上であることが好ましく、6.0~11.0mmであることがより好ましい。
【0023】
カーカスプライにおけるスチールコード20の打ち込み本数(本/inch)は、特に限定されないが、40~130本/inchであることが好ましく、70~125本/inchであることがより好ましい。
【0024】
カーカスプライの枚数は、特に限定されないが、タイヤ質量を低減させる観点から、1枚であることが好ましい。
【0025】
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】
【0026】
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。
【0027】
下記表1に示す構造を持つスチールコードを作製した。従来例のカーカス層は、有機繊維コードとして1840dtex/2のレーヨンコードを用いて、カーカスプライを2枚とした。それ以外のスチールコードは、全て、同一径の複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる1×n構造のスチールコードである。なお、表1中の「1×3×0.10」の3は、フィラメントの本数が3本であることを示し、0.10は、フィラメント径が0.10mmであることを示す。
【0028】
各フィラメント径、及びコード径については、JIS G 3510に準拠し、所定の厚み計により直径を計測した。
【0029】
表1に示す構造を有する各コード、及びフィラメントにつき、JIS G 3510に準拠して引張り試験を行い、コード引張強力、及びフィラメントの引張強度を測定した。
【0030】
また、各コードについて、コードの曲げ硬さを、次のようにして測定した。すなわち、室温下にて、長さ80mmのスチールコード20を、
図3に示すように、両端がフリーの状態で、中央部を25.4mm間隔の位置で吊り下げた状態に支持具22で支持するとともに、その中点20Mを逆U字状の固定された治具21の直線状の上辺部21Aに対して、下側から直角に交差するように当てる。ここで、上辺部21Aは断面円形(直径=3.0mm)の棒状をなす。この状態から、引張試験機(島津製作所(株)製オートグラフ)を用いて支持具22を引張速度500mm/分で上方に引き上げて、スチールコード20を治具21により曲げながら、支持具22にかかる荷重を測定した。そのときの最大荷重がスチールコード20の最大曲げ荷重(cN)であり、n=5の平均値をもってコード曲げ硬さとした。
【0031】
また、従来例のレーヨンコードを用いたカーカスプライを、2枚重ねたカーカス層の単位幅当りの強力(コード引張強力×打ち込み本数×プライ枚数)と、各スチールコードの引張強力と打ち込み本数との積が同じ値となるように、打ち込み本数を調整し、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カーカスプライを作製した。
【0032】
得られたカーカスプライについて、以下の通り、コード占有率とカーカスプライの厚さを求めた。
【0033】
・コード占有率(%)=(コード径(mm)×打ち込み本数(本/25mm))×100/25(mm)
【0034】
・カーカスプライの厚さ:被覆ゴムによってスチールコードを被覆してなるカーカスプライとしての厚さであり、ダイヤルゲージ(脚の直径9.5mm、荷重1670mN)により測定した。
【0035】
また、得られたカーカスプライを用いて、タイヤサイズが225/40R18のタイヤを、常法に従い加硫成形した。各タイヤについて、カーカス層以外の構成は、全て共通の構成とした。ベルトプライにおけるスチールコードは、2+2×0.25構造とし、打ち込み本数を18本/inch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。ベルト補強層には、ナイロン66のコード1400dtex/2、打ち込み本数28本/25mmで、キャッププライ1枚とした。
【0036】
得られた各空気入りタイヤにつき、タイヤ質量、乗り心地性、耐偏摩耗性、及び、耐久性を評価した。各評価項目の評価方法を、以下に示す。
【0037】
・タイヤ質量:タイヤ1本の総質量であり、従来例のタイヤの総質量を100として指数表示した。数字が小さいほど軽いことを示す。
【0038】
・乗り心地性:内圧200kPaで標準リムに組み込んだ試験タイヤを試験車両の前輪に装着し、一般道の轍を模した
図4に示す断面形状を持つ試験路40(轍の高低差h=20mm)にて、タイヤの乗り越し性を官能評価した。轍をスムーズに乗り越せるものを「○」、やや乗り越しにくいものを「△」、非常に乗り越しにくいものを「×」とした。
【0039】
・耐偏摩耗性:上記タイヤを2000ccの車に装着し、10000km走行させて、走行後のセンターと左右のショルダーの残溝深さを測定した。左右のショルダー部の残溝のうち、浅いほうの深さをセンター部の深さで割ったものを求め、従来例を100とした指数で表示し、指数が大きいほど耐偏摩耗性が良好であることを示す。
【0040】
・耐久性:FMVSS109(UTQG)に準拠し、表面が平滑な鋼製の直径1700mmの回転ドラムを有するドラム試験機により、次のようにして測定した。試験タイヤを内圧220kPa(2.2kgf/cm2)で、JIS規定の標準リムに組み付け、荷重は、JATMA規定の最大荷重の88%とした。80km/hの速度で慣らし走行させた後、一旦放冷し、再度空気圧を調整した後に、本走行を行った。本走行は、120km/hから開始し、以降、30分間経過毎に速度を8km/hずつ増加させつつ、故障が発生するまで走行させた。故障発生までの、本走行の総走行距離について、従来例を100として指数表示した。指数が大きいほど耐久性に優れることを示す。
【0041】
【0042】
結果は、表1に示す通りであり、実施例1~5は、従来例との対比より、いずれもタイヤ質量を低減することができ、かつ優れた乗り心地性、耐偏摩耗性及び耐久性が得られることがわかる。
【0043】
比較例1は、スチールコードのコード径が0.3mmを超え、曲げ硬さが100cNより大きく、従来例との対比より、乗り心地性、耐偏摩耗性、及び耐久性がいずれも劣っていることがわかる。
【0044】
比較例2は、スチールコードのコード径が0.3mmを超える例であり、従来例との対比より、乗り心地性、及び耐偏摩耗性が劣っていることがわかる。
【0045】
比較例3は、フィラメントの引張強度が所定範囲外であるが、タイヤを作製することが出来なかった。
【符号の説明】
【0046】
T……タイヤ
1……ビード部
2……サイドウォール部
3……トレッド部
4……カーカス
5……ビードコア
6……ベルト
6A…第1ベルトプライ
6B…第2ベルトプライ
7……トレッドゴム部
8……ベルト補強層
12…スチールフィラメント
20…スチールコード
21…治具
22…支持具
d……スチールフィラメントの径
D……コード径