JP2009040207A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】優れた高速耐久性と振動特性とを発揮しながら、バンドコードの剥離損傷を抑制する。
【解決手段】バンドコード１０は、高弾性フィラメントＦａのストランド１５と、低弾性フィラメントＦｂのストランド１６とを撚り合わせた複合コード１７からなる。バンドコード１０の応力−伸び曲線は、原点から変曲点Ｐに至る低弾性域Ｓ１と、変曲点Ｐをこえる高弾性域Ｓ２とを具え、しかも前記変曲点Ｐは、伸び２〜７％の範囲にあり、かつ高弾性域Ｓ２の弾性率ＥＨと、低弾性域Ｓ１の弾性率ＥＬとの比ＥＨ／ＥＬを２〜１０とした。前記高弾性フィラメントの弾性率Ｅ１は１５０００〜２７０００ＭＰａ、かつバンドプライのトッピングゴムの複素弾性率Ｅ＊は４．０〜１５．０ＭＰａである。
【選択図】図３

Description

本発明は、バンドコードとそのトッピングゴムとのマッチングを図り、耐久性及び振動特性を改善した空気入りタイヤに関する。

ラジアル構造の空気入りタイヤでは、ベルト層の半径方向外側に、バンドコードを螺旋巻きしてなるバンド層を形成した構造のものが広く採用されている。このバンド層は、トレッド部に対する拘束力を高めて高速耐久性能や振動特性を向上させる等の効果を有する。

そして近年、車両の高速化や高性能化に伴い、前記高速耐久性や振動特性のいっそうの改善を図るため、、バンドコードとして、例えばナイロン繊維コード等の低弾性コードから、例えば芳香族ポリアミド繊維コート（アラミド繊維コード）等の高弾性コードへの移行が望まれている。しかし、バンドコードに高弾性コードを採用した場合、生タイヤを加硫金型内で加硫するに際して、成形内圧によるタイヤの伸張や膨張（加硫ストレッチ）が不十分となり、金型内面への押付け力が不足してユニフォミティーが損なわれたり、さらには加硫成形自体ができなくなる等の問題が発生する。

そこで、例えば特許文献１には、高弾性フィラメントのストランドと、低弾性フィラメントのストランドとを撚り合わせることにより、応力−伸び曲線において低弾性域と高弾性域とを有する所定伸び特性の複合コードをバンドコードに採用することが提案されている。この提案の複合コードは、低弾性域により加硫ストレッチを充分に確保する一方、高弾性域によって走行時のトレッド部の変動を強く拘束でき、優れた高速耐久性と振動特性とを発揮しうるというメリットを有する。

特許第２７５７９４０号公報

しかしこのような複合コードの場合、コードとそれを被覆するトッピングゴムとの間の剛性差が大きくなり、長期間の使用により該コードがトッピングゴムから剥離する傾向を招くなど、耐久性の点でさらなる改善の余地が残されている。

本発明は、このような状況に鑑みなされたものであり、高弾性フィラメントと低弾性フィラメントとからなる複合コードにおいて、その高弾性フィラメントの弾性率Ｅａを１５０００〜２７０００ＭＰａに規制する一方、トッピングゴムの複素弾性率Ｅ＊を４．０ＭＰａ以上に高めることを基本として、高速耐久性と振動特性とを前記提案の複合コードと同レベル若しくはそれ以上に高めながら、コードとトッピングゴムとの剛性差を減じて剥離損傷を抑制し、耐久性を向上しうる空気入りタイヤの提供を目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスの半径方向外側かつトレッド部の内部に配されるバンド層とを具える空気入りタイヤであって、
前記バンド層は、有機繊維のバンドコードがトッピングゴムに埋設された長尺小巾の帯状プライを、タイヤ周方向に対して５°以下の角度で螺旋状に巻回させたバンドプライからなり、
かつ前記バンドコードは、高弾性フィラメントの束を下撚りした１本以上の高弾性ストランドと、低弾性フィラメントの束を下撚りした１本以上の低弾性ストランドとを撚り合わせた複合コードから形成され、
前記バンドコードの応力−伸び曲線は、原点から変曲点に至る低弾性域と、変曲点をこえる高弾性域とを具え、かつ前記変曲点は伸び２〜７％の範囲にあり、しかも高弾性域の弾性率ＥＨと低弾性域の弾性率ＥＬとの比ＥＨ／ＥＬを２〜１０とするとともに、
前記高弾性フィラメントの弾性率Ｅａは１５０００〜２７０００ＭＰａ、かつ前記バンドプライの前記トッピングゴムの複素弾性率Ｅ＊は４．０〜１５．０ＭＰａであることを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記高弾性フィラメントは、ポリエチレンナフタレート繊維、レーヨン繊維 又はポリケトン繊維からなることを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記複合コードは、高弾性ストランドと低弾性ストランドとを上撚りにて撚り合わせた双撚り構造をなし、かつ高弾性ストランドの下撚り方向と低弾性ストランドの下撚り方向とは同方向、かつ上撚り方向とは逆方向であることを特徴としている。

本発明は叙上の如く、高弾性フィラメントと低弾性フィラメントとからなる複合コードにおいて、前記高弾性フィラメントの弾性率Ｅａを１５０００〜２７０００ＭＰａに規制する一方、トッピングゴムの複素弾性率Ｅ＊を４．０ＭＰａ以上に高めている。これにより、優れた高速耐久性と振動特性とを発揮しながら、コードとトッピングゴムとの剛性差を減じて剥離損傷を抑制し、タイヤの耐久性を向上することができる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は、本発明の空気入りタイヤ１が乗用車用タイヤとして形成された場合の子午断面を示している。

図１において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内部かつ前記カーカス６の外側に配されるベルト層７と、このベルト層７のさらに外側に配されるバンド層９とを少なくとも具えて構成される。

前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５〜９０゜の角度で配列した１枚以上、本例では、１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。このカーカスプライ６Ａは、ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両側に、前記ビードコア５の周りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを具える。前記プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、ビードコア５から半径方向外側に先細状にのびるビードエーペックスゴム８が配置され、ビード部４からサイドウォール部３にかけて補強する。前記カーカスコードとしては、乗用車用タイヤの場合、ナイロン、ポリエステル、レーヨン等の有機繊維コードが好適に採用されるが、タイヤサイズやカテゴリー等に応じてスチールコードも採用しうる。

又前記ベルト層７は、スチールコード等の高強力のベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１５〜４０゜の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードがプライ間相互で交差することにより、ベルト剛性を高め、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して強固に補強する。本例では、半径方向内側のベルトプライ７Ａのプライ巾は、外側のベルトプライ７Ｂに比べて巾広に形成され、これにより、前記ベルトプライ７Ａのプライ巾がベルト層７のベルト巾ＷＢを構成する。

次に、前記バンド層９は、有機繊維のバンドコード１０を用いた１枚以上、本例では１枚のバンドプライ９Ａから形成される。本例では、このバンドプライ９Ａが、ベルト層７の略全巾を覆う所謂フルバンドである場合を例示しているが、ベルト層７の外端部のみを覆う左右一対の所謂エッジバンドであっても良く、バンド層９は、これらフルバンド、エッジバンドを単独、或いは組み合わせて形成される。なお前記フルバンドに関して、ベルト層７の「略全巾を覆う」とは、前記ベルト巾ＷＢの９５％以上を覆うことを意味し、本例では、バンドプライの巾Ｗが前記ベルト巾ＷＢと実質的に等しい場合を例示する。

又前記バンドプライ９Ａは、図２に示すように、１本または複数本のバンドコード１０がトッピングゴム１２に埋設された長尺小巾のテープ状の帯状プライ１３を、タイヤ周方向に対して５°以下の角度で螺旋状に巻回させることにより形成される。このようなバンドプライ９Ａは、継ぎ目のない所謂ジョイントレス構造をなすため、タイヤのユニフォミティに優れかつトレッド部２への拘束力を高めてタガ効果を向上させる。

そして本発明では、前記バンドコード１０として、図３に概念的に示すように、高弾性フィラメントＦａの束を下撚りした１本以上の高弾性ストランド１５と、低弾性フィラメントＦｂの束を下撚りした１本以上の低弾性ストランド１６とを撚り合わせた複合コード１７を用いている。本例では、１本の高弾性ストランド１５と１本の低弾性ストランド１６とを上撚りにて撚り合わせた双撚り構造の場合を例示しており、前記高弾性ストランド１５及び低弾性ストランド１６の下撚り方向は互いに同方向でありかつ上撚り方向とは逆方向で撚り合わせている。

このような複合コード１７は、図３に、その応力−伸び曲線Ｊを示すように、原点Ｏから変曲点Ｐに至る低弾性域Ｓ１と、変曲点Ｐをこえる高弾性域Ｓ２とを有する伸び特性を具えることができる。このとき、各フィラメントＦａ、Ｆｂの材質以外に、前記高弾性ストランド１５における太さ（繊度）、本数、撚り数、及び低弾性ストランド１６における太さ（繊度）、本数、撚り数などを適宜調整し、前記変曲点Ｐを伸び２〜７％の範囲内に、かつ高弾性域Ｓ２の弾性率ＥＨと低弾性域Ｓ１の弾性率ＥＬとの比ＥＨ／ＥＬを２〜１０の範囲内に設定することが必要である。

これは、前記変曲点Ｐが伸び２〜７％の範囲に存在することによって、加硫成型時に前記低弾性域Ｓ１が機能し、充分な加硫ストレッチが確保されて、ユニフォミティーの向上や成形不良の防止が図られるからである。又タイヤに使用内圧が付加された実使用状態においては、走行時、特に高速走行時の遠心力に基づくトレッド部の径変化や変動を、前記高弾性域Ｓ２によって抑制し、高速耐久性及び振動特性を向上することができるからである。なお前記弾性率ＥＨ、ＥＬの比ＥＨ／ＥＬが２未満の場合、低弾性域Ｓ１と高弾性域Ｓ２との差が過小となって前記特性が充分に活かされず、高速耐久性及び振動特性の向上効果が不充分となり、逆に比ＥＨ／ＥＬが１０を超えて大きくすることは、タイヤバランス上からも不要である。又前記変曲点Ｐの位置が伸び２％より低い側にあると、加硫成型時に高弾性域Ｓ２が機能して加硫ストレッチ不足を招き、逆に変曲点Ｐの位置が伸び７％より高い側にある場合には、走行時に低弾性域Ｓ１が機能して高速耐久性及び振動特性の向上効果を損ねる。

なお前記変曲点Ｐとは、伸び０％の点における応力−伸び曲線Ｊに接する接線と、破断点Ｐ１において応力−伸び曲線Ｊに接する接線とが交わる交点Ｐ０を通る垂直線が、前記応力−伸び曲線Ｊに交わる点として定義される。又前記低弾性域Ｓ１の弾性率ＥＬは、前記原点Ｏと変曲点Ｐとを結ぶ直線の勾配で定義され、又高弾性域Ｓ２の弾性率ＥＨは、前記変曲点Ｐと破断点Ｐ１とを結ぶ直線の勾配で定義される。

しかしこのような複合コード１７を採用する場合にも、前記高弾性フィラメントＦａの弾性率が、例えば芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）の如く非常に高いときには、トッピングゴム１２との間の剛性差が大きくなり、長期間の使用により該トッピングゴム１２との剥離損傷を起こす傾向を招く。

そこで本発明では、前記高弾性フィラメントＦａの弾性率Ｅａを１５０００〜２７０００ＭＰａの範囲に制限するとともに、前記トッピングゴムの複素弾性率Ｅ＊を４．０ＭＰａ以上に高めている。

ここで、前記範囲の弾性率Ｅａを有する有機繊維として、例えばポリエチレンナフタレート繊維、レーヨン繊維、ポリケトン繊維があり、前記高弾性フィラメントＦａとしてこれら有機繊維が採用しうる。なお高弾性繊維として知られる前記芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）は、弾性率が前記範囲を上回るため採用されない。又低弾性フィラメントＦｂとしては、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維などの弾性率が１００００ＭＰａ以下、好ましくは７０００Ｍｐａ以下のものが好適に採用しうる。又バンドプライにおけるトッピングゴムとして、従来、複素弾性率Ｅ＊が３．５〜３．７ＭＰａ程度のものが使用されている。

このように、高弾性フィラメントＦａの弾性率Ｅａを２７０００ＭＰａ以下とやや低く、かつ前記トッピングゴムの複素弾性率Ｅ＊を４．０ＭＰａ以上と高く設定し、両者の剛性差を減じているため、バンドコード１０の剥離損傷を抑制することができる。さらに、前記トッピングゴム１２の複素弾性率Ｅ＊が従来よりも高いため、高弾性フィラメントとして、より高弾性の芳香族ポリアミド繊維（弾性率Ｅは約３００００ＭＰａ）を使用した場合よりも、高速耐久性や振動特性に対してより高い向上効果奏しうるという、予期せぬ効果を奏することもできる。

なお前記高弾性フィラメントＦａの弾性率Ｅａが２７０００ＭＰａを上回る、或いはトッピングゴム１２の複素弾性率Ｅ＊が４．０ＭＰａを下回る場合、剥離損傷の抑制効果が不充分であり、逆に弾性率Ｅａが１５０００ＭＰａを下回ると、高速耐久性や振動特性の向上効果が不充分となる。又トッピングゴム１２の複素弾性率Ｅ＊が１５．０ＭＰａを上回ると、未加硫ゴムの加工性が悪化し、トッピング工程での生産性が著しく低下する。このような観点から、フィラメントＦａの弾性率Ｅａの下限値は１７０００ＭＰａ以上が好ましく、上限値は２５０００ＭＰａ以下が好ましい。又トッピングゴム１２の複素弾性率Ｅ＊の下限値は４．４ＭＰａ以上が好ましく、上限値は１０．０ＭＰａ以下が好ましい。なお前記トッピングゴム１２の複素弾性率Ｅ＊は、カーカスプライ６Ａ、及びベルトプライ７Ａ、７Ｂのトッピングゴムの複素弾性率Ｅ＊よりも大であって、その差を０．５ＭＰａ以上とするのが、前記高速耐久性や振動特性の向上効果の観点から好ましい。

前記フィラメントの弾性率は、ＪＩＳ Ｌ１０１７の化学繊維タイヤコード試験方法における引張強さ及び伸び率の試験（８．５項）に準拠し、引張速度３０±２ｃｍ／分にて測定した引張弾性率である。又トッピングゴムの複素弾性率は、粘弾性スペクトロメーターを用い、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、初期伸張歪１０％、動歪の振幅±２％の条件で測定した値である。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示す構造を有するタイヤサイズ２０５／５０Ｒ１６の乗用車用ラジアルタイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤの高速耐久性、振動特性、耐久性を測定し比較した。なお表１以外のカーカス、ベルト層の仕様は、以下の如く同一である。
・カーカス
プライ数：１枚、
コード：１６８０dtex/2（ＰＥＴ）、
コード角：９０度、
コード打込み本数：５０本／５ｃｍ、
トッピングゴムの複素弾性率：４．２ＭＰａ
・ベルト層
プライ数：２枚、
コード：１×４×０．２７（スチール）、
コード角：＋２２度／−２２度、
コード打込み数：４０本／５ｃｍ、
トッピングゴムの複素弾性率：５．０ＭＰａ
・バンド層
プライ数：１枚（フルバンド）、
コード：表１
コード打込み数：４９本／５ｃｍ、
トッピングゲージ：１．０ｍｍ

表中の「材質」において、アラミドは芳香族ポリアミド繊維、ＰＥＮはポリエチレンナフタレ−ト繊維、ＰＥＴはポリエチレンテレフタレ−ト繊維である。

（１）高速耐久性：
ドラム走行試験機を用い、リム１６×６．５ＪＪ、内圧（３００ｋＰａ）、荷重（３．９０ｋＮ）の条件にて、２０分毎に走行速度を１０km／ｈづつ逐次上昇させ、バンド層に起因する損傷が生じたときの走行速度を比較例２を１００とする指数で表示している。数値が大きいほど耐久性に優れることを示す。

（２）振動特性：
ドラム走行試験機を用い、リム１６×６．５ＪＪ、内圧（２００ｋＰａ）、荷重（４．００ｋＮ）の条件にて、時速１２０km／ｈにて走行させ、そのとき生じる振動を車軸を介して測定し、比較例２を１００とする指数で表示している。数値が大きいほど振動特性に優れることを示す。

（３）耐久性：
ドラム走行試験機を用い、リム１６×６．５ＪＪ、内圧（３００ｋＰａ）、荷重（３．９０ｋＮ）の条件にて、一定速度（８０km／ｈ）で走行させ、バンド層に起因する損傷が生じたときの走行距離を比較例２を１００とする指数で表示している。数値が大きいほど耐久性に優れることを示す。

表の如く実施例は、優れた高速耐久性と振動特性とを発揮しながら、バンドコードの剥離を抑えて耐久性を向上しうるのが確認できる。又、比較例１と実施例１とを比較するように、弾性率がやや低い高弾性フィラメントを用いた場合にも、トッピングゴムの複素弾性率が高いことにより、高速耐久性と振動特性とをより高めうることも確認できる。

本発明の空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 帯状プライを示す斜視図である。 バンドコードを概念的に示す斜視図である。 コードの応力ー伸び曲線の一例を示すグラフである。

符号の説明

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
９ バンド層
９Ａ バンドプライ
１０ バンドコード
１２ トッピングゴム
１３ 帯状プライ
１５ 高弾性ストランド
１６ 低弾性ストランド
１７ 複合コード
Ｆａ 高弾性フィラメント
Ｆｂ 低弾性フィラメント
Ｐ 変曲点
Ｓ１ 低弾性域
Ｓ２ 高弾性域

Claims (3)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスの半径方向外側かつトレッド部の内部に配されるバンド層とを具える空気入りタイヤであって、
   前記バンド層は、有機繊維のバンドコードがトッピングゴムに埋設された長尺小巾の帯状プライを、タイヤ周方向に対して５°以下の角度で螺旋状に巻回させたバンドプライからなり、
   かつ前記バンドコードは、高弾性フィラメントの束を下撚りした１本以上の高弾性ストランドと、低弾性フィラメントの束を下撚りした１本以上の低弾性ストランドとを撚り合わせた複合コードから形成され、
   前記バンドコードの応力−伸び曲線は、原点から変曲点に至る低弾性域と、変曲点をこえる高弾性域とを具え、かつ前記変曲点は伸び２〜７％の範囲にあり、しかも高弾性域の弾性率ＥＨと低弾性域の弾性率ＥＬとの比ＥＨ／ＥＬを２〜１０とするとともに、
   前記高弾性フィラメントの弾性率Ｅａは１５０００〜２７０００ＭＰａ、かつ前記バンドプライの前記トッピングゴムの複素弾性率Ｅ＊は４．０〜１５．０ＭＰａであることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記高弾性フィラメントは、ポリエチレンナフタレート繊維、レーヨン繊維 又はポリケトン繊維からなることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記複合コードは、高弾性ストランドと低弾性ストランドとを上撚りにて撚り合わせた双撚り構造をなし、かつ高弾性ストランドの下撚り方向と低弾性ストランドの下撚り方向とは同方向、かつ上撚り方向とは逆方向であることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。

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