JP2009006761A - 乗用車用空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】トレッド部の剛性を確保しつつ、軽量化及び耐久性を向上を図る。
【解決手段】トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、前記カーカス６のタイヤ半径方向外側かつ前記トレッド部２の内部に配されたベルト層７を具える乗用車用タイヤ１である。前記ベルト層７は、互いに異なる方向にのびる第１、第２及び第３のベルトコードを三軸織した１枚の織物プライ８から構成される。また、各ベルトコードには、総繊度が２０００〜６０００dtexの有機繊維コードが用いられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベルト層に三軸織した織物プライを用いることにより、トレッド部の剛性を確保しつつ軽量化及び耐久性を向上しうる乗用車用空気入りタイヤに関する。

図６（ａ）、（ｂ）に示されるように、乗用車用空気入りタイヤａとして、ラジアル構造のカーカスｂと、該カーカスｂのタイヤ半径方向外側に配されたベルト層ｃとを具えたラジアルタイヤが広く普及している。

前記ベルト層ｃは、通常、スチールコードからなるベルトコードｆを互いに平行に引き揃えた２枚のベルトプライｃ１、ｃ２を前記ベルトコードｆが交差するように重ねて構成されている。しかしながら、２枚のスチールコードからなるベルトプライｃ１、ｃ２を単に重ね合わせた構造では、ベルトプライｃ１、ｃ２間、とりわけベルトプライｃ１、ｃ２の重なり端ｅにセパレーションが生じ易いという問題がある。また、ベルトコードがスチールからなるため、ベルト層の重量が大きく、ひいては軽量化が望まれていた。

また、ベルト層に有機繊維コードを三軸織りした織物プライを用いた自動二輪車用タイヤが、例えば下記特許文献１で提案されている。

特開平５−１６２５０８号公報

しかしながら、前記特許文献のベルトプライでは、乗用車用ラジアルタイヤにおいては十分な強度が得られ難く、ひいてはトレッド部の剛性が低下するという問題があった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、ベルト層に有機繊維コードを三軸織した１枚の織物プライを用いるとともに、前記有機繊維コードの総繊度を限定することを基本として、トレッド部の剛性を確保しつつ、軽量化及び耐久性を向上しうる乗用自動車用空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、前記カーカスのタイヤ半径方向外側かつ前記トレッド部の内部に配されたベルト層とを具えた乗用車用空気入りタイヤであって、前記ベルト層は、互いに異なる３方向にのびる第１、第２及び第３のベルトコードを三軸織した１枚の織物プライからなり、しかも前記第１、第２及び第３のベルトコードは、いずれも総繊度が２０００〜６０００（dtex）の有機繊維コードからなることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記有機繊維コードは、ポリエステルコードであり、かつ引張荷重１００Ｎ時の伸び率が３．０％以上で、しかも１８０℃で３０分間熱処理したときの熱収縮率が６．０％以下である請求項１記載の乗用車用空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記第１、第２又は第３のベルトコードの少なくとも一つは、タイヤ赤道に対して０〜２０°の角度θで配列されている請求項１又は２いずれかに記載の乗用車用空気入りタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記第１、第２又は第３のベルトコードの少なくとも一つは、タイヤ赤道に対して５〜２０°の角度θで配列されている請求項１又は２いずれかに記載の乗用車用空気入りタイヤである。

本発明の乗用車用空気入りタイヤは、ベルト層に有機繊維コードを三軸織した１枚の織物プライが用いられる。このような織物プライは、第１乃至第３のベルトコードが互いに織り合わされて拘束される。従って、従来のベルト層で生じていたプライ間セパレーションが発生しない。従って、耐久性が向上する。

さらに、本発明の乗用車用空気入りタイヤは、前記各有機繊維コード１本当たりの総繊度が２０００dtex以上に限定されるので、織物プライの剛性が十分に高められ、ひいてはトレッド部に高い剛性を付与しうる。これにより、旋回時に大きなコーナリングフォースを発生させ、優れた操縦安定性を発揮できる。しかも織物プライは、総繊度が６０００dtex以下の有機繊維コードからなるので、スチールコードからなる従来のベルト層に比べて大幅な軽量化が可能になる。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１には本実施形態の乗用車用空気入りタイヤ１の正規状態におけるタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面図が示されている。ここで、正規状態とは、タイヤを正規リムＪにリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態とし、特に言及しない場合、タイヤの各部の寸法等はこの正規状態で測定された値とする。

また前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim" とする。さらに「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。

本実施形態の乗用車用空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」ということがある。）１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されたベルト層７とを具える。

前記カーカス６は、１ないし複数枚、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから構成される。該カーカスプライ６Ａは、カーカスコードを薄いトッピングゴムで被覆したコードプライからなり、本実施形態では前記カーカスコードがタイヤ赤道Ｃに対して例えば７５゜〜９０゜の角度で傾けて配されている。カーカスコードには、ポリエステルコード、ナイロン、レーヨン、アラミドなどの有機繊維コードが好適であり、必要によりスチールコードが採用される。

また本実施形態のカーカスプライ６Ａは、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るトロイド状の本体部６ａと、この本体部６ａからのびビードコア５の廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されてタイヤ半径方向外側にのびている折返し部６ｂとを含む。そして本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外側に先細状でのびかつ硬質ゴムからなるビードエーペックスゴム１０が配されている。

図２には、前記ベルト層７を平面に展開した略図を示し、図３にはその要部拡大図を示す。前記ベルト層７は、本実施形態では、互いに異なる３つの方向にのびる第１のベルトコード８ａ、第２のベルトコード８ｂ、及び第３のベルトコード８ｃを三軸織した１枚の織物プライ８から構成される。

前記織物プライ８は、平面視において、タイヤ赤道Ｃに沿って実質的に平行にのびる複数本の第１のベルトコード８ａ…からなる第１のベルトコード群９Ａと、タイヤ赤道Ｃに対して角度α（≠０）で右上がりに傾斜しかつ実質的に平行にのびる複数本の第２ベルトコード８ｂ…からなる第２のベルトコード群９Ｂと、タイヤ赤道Ｃに対して角度β（≠０）でかつ前記第２のベルトコード８ｂとは逆向き（即ち、左上がり）に傾斜しかつ実質的に平行にのびる複数本の第３ベルトコード８ｃ…からなる第３のベルトコード群９Ｃとを含む。なお、本実施形態では、前記角度α及びβの絶対値は、いずれも実質的に６０゜である。

そして、第１、第２及び第３のベルトコード群９Ａ、９Ｂ、９Ｃの各コードは、同一平面内で三軸織りされる。即ち、第１、第２及び第３のベルトコード８ａ、８ｂ、８ｃは、その交差部Ｑにおいて上下にかつ互い違いに順次交差させられる。具体的に述べると、第１のベルトコード８ａは、第２のベルトコード８ｂと第３のベルトコード８ｃとを交互に横切りながらこれらのコードの上、下を通るように織り込まれる。第２のベルトコード８ｂは、第１のベルトコード８ａと第３のベルトコード８ｃとを交互に横切りながらこれらのコードの上、下を通るように織り込まれる。さらに、第３のベルトコード８ｃは、第１のベルトコード８ａと第２のベルトコード８ｂとを交互に横切りながらこれらのコードの上、下を通るように織り込まれる。

このような織物プライ８は、第１、第２及び第３のベルトコード８ａ、８ｂ、８ｃが、互いに拘束し合うので、従来のベルト層で生じがちなプライ間セパレーションを効果的に防止して耐久性を向上しうる。また、互いに異なる方向にのびるベルトコード８ａ、８ｂ、８ｃによって、ベルト層７に加わる負荷が本実施形態では６方向にバランスよく分配される。このため、１枚のプライであっても剛性が高く、ひいてはトレッド部２に高い剛性を付与できる。従って、転がり抵抗を減じかつ大きなコーナリングフォースを発揮して操縦安定性等を高めうる。さらに、織物プライ８はタイヤ軸方向及びタイヤ周方向の均一性が高いので、タイヤのユニフォミティをも向上させる点で好ましい。

特に限定されるわけではないが、第１、第２又は第３のベルトコード８ａ、８ｂ、８ｃの少なくとも一つ（本実施形態では第１のベルトコード８ａ）は、タイヤ赤道に対して０〜２０°の角度θで配列されていることが望ましい。これは、カーカス６へのタガ締め効果を高め、特に高速走行時のカーカスのせり出し変形を抑制するのに役立つ。なお、第１のベルトコード８ａの前記角度がタイヤ赤道Ｃに対して２０゜を超えると、カーカス６への締め付け効果が低下し、トレッド部２の剛性が低下するおそれがある。

なお、図２及び図３では、第１のベルトコード８ａがタイヤ赤道と平行にのびるものが示されたが、図４及び図５に示されるように、第１のベルトコード８ａをタイヤ赤道Ｃに対して５〜２０゜で傾けることも望ましい。これは、コーナリングフォースをより効果的に発生させ、操縦安定性を向上させるのに役立つ。

また、前記第２及び第３のベルトコード８ｂ、８ｃのタイヤ赤道Ｃに対する角度α、βは、ともに６０゜に設定されているが、これらの角度α、βは、６０゜±１５゜程度が望ましい。

また、前記第１、第２及び第３のベルトコード８ａ、８ｂ及び８ｃには、いずれも総繊度が２０００〜６０００dtexの有機繊維コードが用いられる。該総繊度は、コード（撚り糸）１本当たりの総繊度であり、例えば１２６０dtexの原糸２本を撚り合わせた２本撚りのコード（１２６０dtex／２）であれば、その総繊度は２５６０dtexとなる。これは、有機繊維コード１本当たりの実質的な太さを規定しうる。

本発明では、各ベルトコードの総繊度を２０００dtex以上とすることにより、織物プライ８全体の剛性を高め、ひいてはトレッド部２の剛性を向上させ得る。これにより、旋回走行時に大きなコーナリングフォースを発生させ、優れた操縦安定性を発揮できる。ここで、前記総繊度が２０００dtex未満の場合、乗用車用タイヤのベルト層７として要求される十分な剛性を発揮することができない。このような観点より、前記有機繊維コードの総繊度は、好ましくは２５００dtex以上、より好ましくは３０００dtex以上が望ましい。

他方、前記総繊度が大きすぎると、織物プライ８の重量が増加し、例えば車両の燃費性能が悪化したり、織物プライ８の剛性が過度に高められる結果、乗り心地が著しく悪化するおそれがある。このような観点より、前記有機繊維コードの総繊度は、６０００dtex以下に設定されることが必要であり、より好ましくは５０００dtex以下、さらに好ましくは４５００dtex以下が望ましい。

前記有機繊維コードとしては、例えばナイロン、ポリエステル、アラミド又はレーヨン等が好ましく、とりわけタイヤ加硫成型時の熱によっても寸法変化が少ないポリエステルが望ましい。本実施形態では、２本撚り又は３本撚りのポリエステルコードが第１ないし第３のベルトコード８ａないし８ｃに用いられる。ポリエステルは、上述の通り、熱による寸法安定性に優れるため、ユニフォミティの向上及び耐フラットスポット性能に優れる。また、１本撚り（片撚り）やモノフィラメントの場合には、耐圧縮疲労性が低く、ベルト層に用いた場合にはバックリング現象によってコード破断が生じるおそれがある。

また、前記ポリエステルコードは、引張荷重１００Ｎ時の伸び率ε１が３．０％以上であるものが望ましい。三軸織物である織物プライ８は、本来伸び難い構造であるため、前記伸び率ε１が３．０％未満であると、タイヤ成型時、該織物プライ８に十分な伸びが得られず、ひいてはタイヤ成形が困難になるおそれがある。他方、前記伸び率ε１が大きすぎると、カーカス６へのタガ締め効果が低下し、ひいては、トレッド部の剛性が低下するおそれがある。このような観点より、前記伸び率ε１は、好ましくは１０．０％以下、より好ましくは８．０％以下が望ましい。

さらに、前記ポリエステルコードは、１８０℃で３０分間熱処理したときの熱収縮率ε２が６．０％以下のものが望ましい。前記熱収縮率ε２が６．０％以下の場合、連続高速走行した場合にも、温度上昇によるコードの寸法変化が小さく抑えられる。このため、高速走行においても性能低下が発生せず、ひいては高速走行時の優れた操縦安定性を長時間安定して発揮できる。また、耐フラットスポット性能などを向上できる。このような観点より、前記熱収縮率ε２は、より好ましくは５．０％以下、より好ましくは４．０％以下が望ましい。他方、前記熱収縮率ε２が小さすぎると、コードの製造が困難となり、コード強力が低下するおそれがある。このようなコードをタイヤ強度の低下なしに使用するためには、エンズアップ等で調整する必要があるが、これではベルトエッジでのセパレーションが生じ易くなるおそれがある。従って、前記熱収縮率ε２は、好ましくは２．０％以上、より好ましくは３．０％以上が望ましい。なお、前記熱収縮率ε２は、コードを無負荷状態かつ１８０゜Ｃの温度下で３０分間放置した時のコードの熱収縮量ｙを、放置前のコードの長さｘで除した値ｙ／ｘで求められる。

以上本発明の実施形態につい説明したが、本発明は、上記の具体的な実施形態に限定されるものではなく種々の態様に変形して実施しうるのは言うまでもない。

表１の仕様に基づいたベルト層を有するサイズ２１５／４５ＺＲ１７の乗用車用ラジアルタイヤを試作し、それらについて性能がテストされた。また、図６に示される２枚のベルトプライを有するタイヤ（比較例１）についても併せて性能がテストされた。なお、カーカスには、１６７０dtex／２のポリエステルコードを５cm当たり５０本配列した１枚のカーカスプライで用いられた。テスト方法は次の通りである。

＜ドラム耐久性能＞
各試供タイヤを、下記の条件で直径１．７ｍのドラムを６００００km走行させた後、タイヤを解体してベルトプライ間のセパレーションの有無が確認された。
リム：１７×７．０ＪＪ
内圧：２７０ｋＰａ
荷重：６．２ｋＮ
走行速度：８０km／ｈ

＜耐フラットスポット性能＞
各試供タイヤを速度１２０km／ｈで２時間走行させた後、タイヤに荷重３．８ｋＮを負荷した状態で平面に接地させ自然冷却させた。しかる後、再度走行させ、フォースバリエーション（振動）が収まるまでの時間が測定された。結果は、比較例１を１００とする指数で表示されており、数値が大きいほど良好となるように調整した。

＜乗り心地＞
各試供タイヤを内圧２３０ｋＰａで上記リムに組み付けて排気量２０００ccの国産乗用車の四輪に装着させるとともに、凹凸路面を走行させ、そのときの乗り心地がドライバーによる官能により１０点法で評価された。数値が大きいほど良好である。

＜操縦安定性＞
各試供タイヤを内圧２３０ｋＰａで上記リムに組み付けて排気量２０００ccの国産乗用車の四輪に装着させるとともに、速度１２０km／ｈで乾燥アスファルト路面を走行させ、そのときのステアリング操作に対する応答性、剛性感、グリップ等に関する特性がドライバーの官能により１０点法で評価された。数値が大きいほど良好である。

＜ころがり抵抗＞
転がり抵抗試験機により、下記の条件での直径１．７ｍのドラムを走行させたときの転がり抵抗が測定された。結果は、実施例１を１００とする指数で表示されており、数値が小さいほど良好である。
リム：１７×７．０ＪＪ
内圧：２２０ｋＰａ
荷重：４．２ｋＮ
走行速度：６０km／ｈ
テストの結果を表１に示す。

テストの結果、実施例のタイヤは、耐久性及び操縦安定性に優れることが確認できた。また、転がり抵抗が小さいことも確認できた。

本実施形態の乗用車用空気入りタイヤを例示する断面図である。 そのベルトプライを代表して表す平面図である。 図２の拡大平面図である。 別実施例におけるベルトプライを代表して表す平面図である。 図４の拡大平面図である。 （ａ）は従来の乗用車用タイヤの断面図、（ｂ）はそのベルト層の展開図である。

符号の説明

１ 乗用車用空気入りタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６Ａ カーカスプライ
７ ベルト層
８ 織物プライ
８ａ 第１のベルトコード
８ｂ 第２のベルトコード
８ｃ 第３のベルトコード
Ｃ タイヤ赤道

Claims (4)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、
   前記カーカスのタイヤ半径方向外側かつ前記トレッド部の内部に配されたベルト層とを具えた乗用車用空気入りタイヤであって、
   前記ベルト層は、互いに異なる３方向にのびる第１、第２及び第３のベルトコードを三軸織した１枚の織物プライからなり、
   しかも前記第１、第２及び第３のベルトコードは、いずれも総繊度が２０００〜６０００（dtex）の有機繊維コードからなることを特徴とする乗用車用空気入りタイヤ。
2. 前記有機繊維コードは、ポリエステルコードであり、かつ引張荷重１００Ｎ時の伸び率が３．０％以上で、しかも１８０℃で３０分間熱処理したときの熱収縮率が６．０％以下である請求項１記載の乗用車用空気入りタイヤ。
3. 前記第１、第２又は第３のベルトコードの少なくとも一つは、タイヤ赤道に対して０〜２０°の角度θで配列されている請求項１又は２いずれかに記載の乗用車用空気入りタイヤ。
4. 前記第１、第２又は第３のベルトコードの少なくとも一つは、タイヤ赤道に対して５〜２０°の角度θで配列されている請求項１又は２いずれかに記載の乗用車用空気入りタイヤ。

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