JP5257411B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、複数本の単線スチールワイヤを引き揃えてゴム中に埋設してなる補強層を備えた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、タイヤ重量を増加させることなく、タイヤ成形時の作業性を向上すると共にタイヤ耐久性能を向上することを可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤを軽量化する手法として、複数本の単線スチールワイヤを引き揃えてゴム中に埋設してなるベルト層を用いることが提案されている。単線スチールワイヤは、複数本のフィラメントを撚り合わせてなるスチールコードを用いた場合に比べてベルト層を薄肉化することができるので、空気入りタイヤの軽量化に寄与する。

しかしながら、ベルト層に単線スチールワイヤを用いた場合、単線スチールワイヤは耐疲労性が良くないため、タイヤ耐久性能が低下するという問題があることに加えて、タイヤ成形時にリールから引き出される単線スチールワイヤは湾曲する傾向があって真直性が悪いため、単線スチールワイヤを埋設したベルト部材を圧延する際や該ベルト部材を切断する際の作業性が悪化するという問題がある。

これら問題を解消するために、単線スチールワイヤに例えばスパイラル状の型付けを施すことが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。ところが、型付けを施した単線スチールワイヤを用いた場合、型付けの無い単線スチールワイヤを用いた場合に比べてベルト層の厚さが増加し、空気入りタイヤを軽量化する効果が低下することになる。

特開平８−３００９０５号公報 特開２０００−３４３９０６号公報 特開２００１−８０３１３号公報

本発明の目的は、複数本の単線スチールワイヤを引き揃えてゴム中に埋設してなる補強層を設けるにあたって、タイヤ重量を増加させることなく、タイヤ成形時の作業性を向上すると共にタイヤ耐久性能を向上することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、複数本の型付けの無い単線スチールワイヤを引き揃えてゴム中に埋設してなる補強層を備えた空気入りタイヤにおいて、前記単線スチールワイヤの断面形状が正円形であり、各単線スチールワイヤにその軸廻りに捩りを与え、該単線スチールワイヤの軸方向に対するワイヤ表面捩り角を１°〜１５°にしたことを特徴とするものである。

本発明では、補強層を構成する単線スチールワイヤに捩りを与え、そのワイヤ表面捩り角を規定することにより、単線スチールワイヤの耐疲労性を改善してタイヤ耐久性能を向上すると共に、単線スチールワイヤの真直性を改善してタイヤ成形時の作業性を向上することができる。また、捩りを与えた単線スチールワイヤを用いた場合、型付けを施した単線スチールワイヤを用いた場合とは異なって補強層の厚さが増加することはないので、空気入りタイヤを軽量化する効果を十分に確保することができる。

上述の効果を十分に発揮するために、単線スチールワイヤの素線径は０．２０ｍｍ〜０．５０ｍｍであることが好ましい。また、補強層における単線スチールワイヤの打ち込み密度は５０本／５０ｍｍ〜９０本／５０ｍｍであることが好ましい。

上記単線スチールワイヤを適用する補強層は特に限定されるものではないが、空気入りタイヤを構成するベルト層、ベルトカバー層、カーカス層又はサイド補強層に対して上記単線スチールワイヤを適用することが好ましい。

本発明において、ワイヤ表面捩り角θは以下のようにして測定される。先ず、空気入りタイヤから単線スチールワイヤを取り出し、そのワイヤを有機溶剤に浸漬して表面に付着するゴムを膨潤させた後、そのゴムを除去する。そして、光学顕微鏡にて単線スチールワイヤを観察し、単線スチールワイヤの素線径ｄ（ｍｍ）を測定すると共に、ワイヤ表面に形成された伸線痕から捩りピッチＰ（ｍｍ）の１／２の値を測定し、それを２倍して捩りピッチＰを求める。捩りピッチＰは少なくとも１０箇所での測定値の平均値とする。これら素線径ｄ及び捩りピッチＰに基づいて下記（１）式からワイヤ表面捩り角θを算出する。

θ＝ＡＴＡＮ（π×ｄ／Ｐ）×１８０／π・・・（１）

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 本発明で補強層に使用される単線スチールワイヤを示す側面図である。 図２の一部を拡大して示す側面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、図２及び図３は本発明で補強層に使用される単線スチールワイヤを示すものである。

図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。

ビードコア５の外周上にはビードフィラー６が配置され、このビードフィラー６がカーカス層４の本体部分と折り返し部分により包み込まれている。また、ビード部３からサイドウォール部２にかけては、引き揃えられた複数本の補強コードを含むサイド補強層７がタイヤ全周にわたって埋設されている。サイド補強層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜６０°の範囲に設定されている。サイド補強層７の補強コードの傾斜角度は、必要とされる操縦安定性に応じて適宜設定することができ、その傾斜角度を大きくすることにより操縦安定性を高めることができる。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層８が埋設されている。これらベルト層８はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層８において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。

ベルト層８の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層９が配置されている。このベルトカバー層９は少なくとも１本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。

上記空気入りタイヤにおいて、カーカス層４、サイド補強層７、ベルト層８及びベルトカバー層９から選ばれる少なくとも１つの補強層（好ましくは、ベルト層８）を構成する補強コードとして、軸廻りに捩りを与えた単線スチールワイヤ１０（図２及び図３参照）が使用されている。図３において、単線スチールワイヤ１０の表面には伸線加工に起因する伸線痕１１が形成されているが、その伸線痕１１に基づいて判定される単線スチールワイヤ１０の軸方向に対するワイヤ表面捩り角θは１°〜１５°の範囲、より好ましくは、１°〜６°の範囲になっている。

上述のように複数本の単線スチールワイヤ１０を引き揃えてゴム中に埋設してなる補強層を備えた空気入りタイヤにおいて、各単線スチールワイヤ１０にその軸廻りに捩りを与え、該単線スチールワイヤ１０の軸方向に対するワイヤ表面捩り角θを規定することにより、単線スチールワイヤ１０の耐疲労性を改善してタイヤ耐久性能を向上すると共に、単線スチールワイヤ１０の真直性を改善してタイヤ成形時の作業性を向上することができる。また、単線スチールワイヤ１０に捩りを与えても補強層の厚さを増加させることはないため、空気入りタイヤの軽量化効果を十分に確保することができる。

ここで、ワイヤ表面捩り角θが１°未満であると単線スチールワイヤ１０の耐疲労性と真直性の改善効果が不十分になり、逆に１５°を超えると真直性は良化するものの過剰な捩りに起因して単線スチールワイヤ１０の強力が低下するためタイヤ耐久性能が低下することになる。

上記空気入りタイヤにおいて、単線スチールワイヤ１０の素線径ｄは０．２０ｍｍ〜０．５０ｍｍであると良い。この素線径ｄが０．２０ｍｍ未満であると補強層の総強力を確保するために単線スチールワイヤ１０の単位幅当たりの打ち込み本数を多くする必要があり、その補強層に相当する補強部材を圧延する際の作業性が悪化する。一方、素線径ｄが０．５０ｍｍを超えると補強層のゲージが厚くなり、空気入りタイヤを軽量化する効果が低下する。

また、各補強層における単線スチールワイヤ１０の打ち込み密度は５０本／５０ｍｍ〜９０本／５０ｍｍであると良い。この打ち込み密度が５０本／５０ｍｍ未満であると補強層の総強力を確保することが難しくなり、逆に９０本／５０ｍｍを超えると補強層に相当する補強部材を圧延する際の作業性が悪化する。

上記空気入りタイヤにおいて、カーカス層４、サイド補強層７、ベルト層８及びベルトカバー層９の補強コードとして単線スチールワイヤ１０を適用しない部分については、タイヤ業界にて通常使用される補強コードを用いることができる。そのような補強コードとして、例えば、複数本のフィラメントを撚り合わせてなるスチールコードや、ナイロン及びポリエステルに代表される有機繊維コードが挙げられる。

タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５で、複数本の単線スチールワイヤを引き揃えてゴム中に埋設してなるベルト層を備えた空気入りタイヤにおいて、単線スチールワイヤのワイヤ表面捩り角θ、素線径ｄ、打ち込み密度、型付けの有無を表１のように設定した従来例１，２、比較例１，２及び実施例１〜４のタイヤを製作した。

なお、従来例２のタイヤにおいては、素線径０．４ｍｍの単線スチールワイヤに対してスパイラル状の型付けを施し、その螺旋外径を０．４４ｍｍとし、その螺旋ピッチを４．０ｍｍとした。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、圧延作業性、切断作業性、タイヤ重量、タイヤ耐久性能を評価し、その結果を表１に併せて示した。

圧延作業性：
複数本の単線スチールワイヤを引き揃えてゴム中に埋設してなるベルト層となるベルト部材を圧延する際の作業性を評価した。作業性が優れている場合を「◎」で示し、作業性が良好である場合を「○」で示し、作業性が許容できる程度である場合を「△」で示し、作業が困難である場合を「×」で示した。

切断作業性：
複数本の単線スチールワイヤを引き揃えてゴム中に埋設してなるベルト層となるベルト部材を所定の寸法に切断する際の作業性を評価した。作業性が優れている場合を「◎」で示し、作業性が良好である場合を「○」で示し、作業性が許容できる程度である場合を「△」で示し、作業が困難である場合を「×」で示した。

タイヤ重量：
各試験タイヤのベルト層となるベルト部材の重量を測定した。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどタイヤ重量が大きいことを意味する。

タイヤ耐久性能：
各試験タイヤをリム組みして空気圧１７０ｋＰａに設定し、荷重（変動範囲：３．２ｋＮ±２．１ｋＮ）及びスリップ角（変動範囲：０°±４°）を周波数０．０６７Ｈｚで矩形波変動させながら、試験タイヤを直径１７０７ｍｍのドラム上で速度２５ｋｍ／ｈで走行させ、試験タイヤが故障するまでの走行距離を計測した。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどタイヤ耐久性能が優れていることを意味する。

表１から判るように、実施例１〜４のタイヤは、従来例１との対比において、タイヤ重量を同等に維持しながら、タイヤ耐久性能、圧延作業性及び切断作業性を向上することができた。これに対して、従来例２のタイヤは、単線スチールワイヤにスパイラル状の型付けを施しているため、圧延作業性及び切断作業性の改善効果が認められるものの、タイヤ重量が増加していた。

一方、比較例１のタイヤは、ワイヤ表面捩り角θが小さ過ぎるため、タイヤ耐久性能、圧延作業性及び切断作業性の改善効果が不十分であった。比較例２のタイヤは、ワイヤ表面捩り角θが大き過ぎるため、タイヤ耐久性能が悪化していた。

次に、単線スチールワイヤの素線径ｄを異ならせたこと以外は従来例１と同じ構造を有する従来例３，４のタイヤと、単線スチールワイヤの素線径ｄを異ならせたこと以外は実施例１と同じ構造を有する実施例５，６のタイヤを製作した。

これら試験タイヤについて、上述の評価方法により、圧延作業性、切断作業性、タイヤ重量、タイヤ耐久性能を評価し、その結果を表２に示した。なお、タイヤ重量とタイヤ耐久性能の評価基準は従来例１とした。

表２から判るように、実施例５のタイヤは、従来例３との対比において、タイヤ重量を同等に維持しながら、タイヤ耐久性能、圧延作業性及び切断作業性を向上することができた。同様に、実施例６のタイヤは、従来例４との対比において、タイヤ重量を同等に維持しながら、タイヤ耐久性能、圧延作業性及び切断作業性を向上することができた。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ サイド補強層
８ ベルト層
９ ベルトカバー層
１０ 単線スチールワイヤ
１１ 伸線痕

Claims (4)

1. 複数本の型付けの無い単線スチールワイヤを引き揃えてゴム中に埋設してなる補強層を備えた空気入りタイヤにおいて、前記単線スチールワイヤの断面形状が正円形であり、各単線スチールワイヤにその軸廻りに捩りを与え、該単線スチールワイヤの軸方向に対するワイヤ表面捩り角を１°〜１５°にしたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記単線スチールワイヤの素線径が０．２０ｍｍ〜０．５０ｍｍ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。
3. 前記補強層における前記単線スチールワイヤの打ち込み密度が５０本／５０ｍｍ〜９０本／５０ｍｍ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。
4. 前記補強層がベルト層、ベルトカバー層、カーカス層又はサイド補強層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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