JP2010052697A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】市街地を走行する時など比較的低い速度領域での転がり抵抗を低減させつつ、ロードノイズ性能を維持または向上させた空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】左右一対のビード１と、クラウン部から両サイド部を経て両ビード部に延びるカーカスプライ２と、カーカスプライ２のクラウン部ラジアル方向外側に一層以上配置されたベルト３と、ベルト３のクラウン部ラジアル方向外側に配置されたベルト補強層４およびトレッドと、を備えた空気入りラジアルタイヤである。ベルト補強層４のコードの１７７℃乾熱収縮率値のタイヤ幅方向中央部の値Ｓ_ＣＬとベルト端近傍部の値Ｓ_Ｓｈｏとが次式、０．２≦Ｓ_ＣＬ／Ｓ_Ｓｈｏ＜１．０で表される関係を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は空気入りラジアルタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、転がり抵抗を低減させつつ、ロードノイズ性能を維持または向上させた空気入りラジアルタイヤに関する。

一般に、高速走行時の空気入りラジアルタイヤでは、ベルト層の半径方向外側に、該ベルト層の少なくとも両端部を覆うベルト補強層を配置している。このベルト補強層は、高速回転時の遠心力によって生じるベルトのせり上がりをタガ効果によって抑制し、タイヤの高速耐久性を高めている。

近年では車両の高級化、高品質化に伴い、特に乗用車においては車両の低振動化、乗り心地性の改良が急激に進みつつある中、タイヤとしての要求特性にもさらなる低騒音、高乗り心地性が求められており、従来用いられている脂肪族ポリアミドコードよりも高弾性なポリケトンコードをベルト補強層のコード（以下、単に「コード」とも称する）に用いることで、より一層ベルトのせり上がり抑制効果を高めるといった検討が行われてきている。

さらに、近年の石油資源の価格の高騰、環境保全の観点から低燃費化、地球環境へのリスク低減に対して社会的に大きな関心が寄せられている。これらの課題を達成するために、これまで多くのタイヤ構造やタイヤ補強材に関する研究および提案がなされてきている。例えば、特許文献１には、バンドコードとして、１本のストランドのみからなる片撚り構造のものを使用したタイヤが開示されている。また、特許文献２には、上記片撚り構造のコードの撚り係数、伸び率、バンドコードの残留張力、コード打ち込み本数などを適宜に設定することにより、バンド層の締め付け力を高め、低コスト化や軽量化を達成しながら、高速走行時の操縦安定性、高速耐久性、およびロードノイズ性能を向上させた空気入りラジアルタイヤが開示されている。
特昭公５９−１６０１号公報 特開２００２−１５４３０４号公報

しかしながら、高速耐久性の向上やロードノイズ低減のために、ベルト補強層のコードとして主に用いられているナイロンコードよりも高強度・高弾性なコードを適用する手法を採用すると、一方で、特に市街地を走行する時など、比較的低い速度領域での転がり抵抗が悪化してしまうケースがあった。

そこで本発明の目的は、比較的低い速度領域での転がり抵抗を低減させつつ、ロードノイズ性能を維持または向上させた空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、市街地を走行する時などの比較的低い速度領域での転がり抵抗の大小が、ベルト端近傍部に相当するベルト補強層のコードのタイヤ内での張力の大小と相関がある、すなわち、ベルト補強層のコードの張力が高いほど転がり抵抗が小さくなるということを見出した。一般に、タイヤの加硫工程においては、ベルト補強層の中央部と端部とでは成型時（加硫時）の拡張度合いが中央部の方が大きく、端部は中央部に対して小さくなっている。これにより、ベルト端部にはコード繊維のたるみが生じ、結果として転がり抵抗を悪化させていた。そこで、少なくともベルト層両端部にベルト補強層を配置した空気入りラジアルタイヤにおいては、加硫温度での乾熱収縮率が高いベルト補強層のコードを成型時比較的拡張されにくい、もしくは圧縮ひずみを受けやすい上記ベルト端近傍部のベルト層補強コードに用い、ベルト層補強コードの熱収縮によりタイヤ内でのベルト補強層のベルト端近傍両端部のコード張力を高めるという手法を見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、左右一対のビード部と、クラウン部から両サイド部を経て両ビード部に延びるカーカスプライと、該カーカスプライのクラウン部ラジアル方向外側に少なくとも一層以上配置されたベルトと、該ベルトのクラウン部ラジアル方向外側に配置されたベルト補強層およびトレッドと、を備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルト補強層のコードの１７７℃乾熱収縮率値のタイヤ幅方向中央部の値Ｓ_ＣＬとベルト端近傍部の値Ｓ_Ｓｈｏとが次式、
０．２≦Ｓ_ＣＬ／Ｓ_Ｓｈｏ＜１．０
で表される関係を満足するものである。

本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、前記ベルト端近傍部の値Ｓ_Ｓｈｏが１．３〜６．０％の範囲であることが好ましく、また、前記ベルト補強層のタイヤ幅方向中央部とベルト端近傍部の境界が、最大のベルト幅を持つベルトの全幅を１００としたとき、最大のベルト幅を持つベルトの端部からタイヤ幅方向内側へ１５以内であることが好ましく、さらに、前記ベルト補強層のコードが、脂肪族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アラミド、ポリケトン繊維のうち少なくとも１種以上の繊維で構成され、コード１本当たりの総繊度が５００〜５０００ｄｔｅｘの範囲であることが好ましく、さらにまた、前記ベルト補強層のコードのディップコードについて、４４Ｎ荷重時の伸度が０．５〜８．０％の範囲内であることが好ましい。また、前記ベルト補強層のコードの単位幅あたりのコード本数が、４０〜７０本／５０ｍｍであることが好ましい。

本発明によれば、比較的低い速度領域での転がり抵抗を低減させつつ、ロードノイズ性能を維持または向上させた空気入りラジアルタイヤを提供することが可能となった。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の一例の空気入りラジアルタイヤの幅方向断面図を示す。図示するように本発明のタイヤは、左右一対のビード部に設けられたビードコア１と、クラウン部から両サイド部を経て両ビード部に延びるカーカスプライ２と、カーカスプライ２のクラウン部ラジアル方向外側に少なくとも一層以上配置されたベルト３と、ベルト３のクラウン部ラジアル方向外側に配置されたベルト補強層４およびトレッドとを備えている。

本発明においては、ベルト補強層４が、タイヤ断面赤道方向に最大ベルト幅以上にわたり、かつ、ベルト補強層４を構成するコードが実質的にタイヤ周方向に少なくとも一層以上巻回され、該ベルト補強層のコードの１７７℃乾熱収縮率値のタイヤ幅方向中央部４Ａの値Ｓ_ＣＬとベルト端近傍部４Ｂの値Ｓ_Ｓｈｏとが次式、
０．２≦Ｓ_ＣＬ／Ｓ_Ｓｈｏ＜１．０
で表される関係を満足することが重要である。

加硫温度での熱収縮率、熱収縮応力が高いベルト補強層のコードを成型時比較的拡張されにくい、または圧縮ひずみを受けやすいベルト端近傍部４Ｂのコードに用いることで、コードの熱収縮によりベルト端近傍部４Ｂのコード張力を有効に高めることができ、転がり抵抗を抑えることができる。Ｓ_ＣＬ／Ｓ_Ｓｈｏが０．２未満では、ベルト端近傍部４Ｂでの熱収縮率が過大になってしまい、コードの弾性率によっては加硫故障を起こしやすくなってしまう。一方、Ｓ_ＣＬ／Ｓ_Ｓｈｏが１．０以上であると本発明の効果である転がり抵抗の低減効果を得ることができなくなってしまう。本発明の効果を良好に得るためには、次式、
０．２≦Ｓ_ＣＬ／Ｓ_Ｓｈｏ＜０．８
で表される関係を満足することが好ましい。

本発明においては、ベルト補強層４を構成するベルト層補強コードのうち、ベルト端近傍部４Ｂに配置されたコードの１７７℃乾熱収縮率値Ｓ_Ｓｈｏが１．３〜６．０％であることが好ましい。１７７℃乾熱収縮率値Ｓ_Ｓｈｏが６．０％を超えると、ベルト端近傍部４Ｂでの熱収縮率が過大になってしまい、コードの弾性率によっては加硫故障が生じる可能性がある。一方、１．３％未満であると、本発明の効果である転がり抵抗の低減効果を十分に得ることができなくなってしまう。

ここで、１７７℃乾熱収縮率とは、オーブン中で１７７℃、３０分の乾熱処理を行い、熱処理前後の繊維長を、５０ｇの荷重をかけて計測して下記式により求めた値である。
乾熱収縮率（％）＝｛（Ｌｂ−Ｌａ）／Ｌｂ｝×１００
ただし、Ｌｂは熱処理前の繊維長、Ｌａは熱処理後の繊維長である。

また、本発明においては、ベルト補強層４についてタイヤ幅方向中央部４Ａとベルト端近傍部４Ｂの境界が、最大ベルト幅を持つベルト３の全幅を１００としたとき、最大ベルト幅を持つベルトの端部からタイヤ幅方向内側へ１５以内の領域であることが好ましく、より好ましくは５〜１２の領域である。

本発明においては、ベルト補強層４のコードを形成する繊維の種類は特に制限されることはないが、脂肪族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、アラミド、ポリケトン（ＰＫ）繊維のうち少なくとも１以上の繊維で構成されることが好ましい。例えば、タイヤ幅方向中央部４ＡにＰＫ繊維コード、ベルト端近傍部４Ｂに脂肪族ポリアミド繊維コードというように必要に応じて自由に組み合わせることができる。なお、ベルト補強層４のコードに用いる脂肪族ポリアミドとしては、６，６‐ナイロンや６‐ナイロンが好適である。

また、ベルト補強層４のコード１本当たりの総繊度は５００〜５０００ｄｔｅｘの範囲であることが好ましく、より好ましくは１１００〜４５００ｄｔｅｘである。この総繊度が５００ｄｔｅｘ未満であると、コード径が細くなり、曲げ剛性が著しく小さくなるため、タイヤ製造時の作業性が悪化するといった問題を生じる。一方、５０００ｄｔｅｘを超えると、ベルト補強層４の厚みが過大になり、ゴム使用量も多くなるため、タイヤの重量増加し、転がり抵抗が悪化するといった問題を生じるだけでなく、ベルト補強層コード同士の間隔が狭くなってしまい、高速耐久性が低下してしまう場合がある。

さらにまた、ベルト補強層４を形成するコードは、ディップコードとして、４４Ｎ荷重時の伸度が０．５〜８．０％の範囲内のものであることが好ましい。ロードノイズを確実に低減させるだけでなく、タイヤ成型時の加硫故障をより確実に防止するためには、同伸度をタイヤ幅方向中央部４Ａでは０．５〜２．０％、ベルト端近傍部４Ｂでは２．０〜６．０％とするのが実際的である。

さらにまた、ベルト層補強層４を形成する繊維コードの単位幅あたりのコード本数（打ち込み本数）が４０〜７０本／５０ｍｍであることが好ましく、より好適には４５〜６５本／５０ｍｍである。コード本数が４０本／５０ｍｍ未満では、タガ効果が十分に得られず高速耐久性やロードノイズが悪化してしまう。一方、７０本／５０ｍｍを超えると、タイヤ重量が増加し、転がり抵抗が悪化するだけでなく、ベルト補強層コード同士の間隔が狭くなってしまい、高速耐久性が低下してしまう場合がある。なお、ベルト補強層４の打ち込み本数はタイヤ幅方向で一定である必要はなく、必要に応じて調整することができる。

なお、ベルト補強層４は最大ベルト幅以上に赤道方向に配置された少なくとも一層以上のフルカバータイプで構成される必要はなく、図２に示すように、ベルト端近傍部１４Ｂのみを補強するエッジカバータイプを少なくとも一層以上配置してもよい。この場合も、２枚のベルト補強層１４ａ，１４ｂの夫々について、タイヤ幅方向中央部１４Ａおよびベルト端近傍部１４Ｂが上記条件を満足するように、使用する有機繊維コードの材質等を決定することが必要である。

本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、ベルト補強層４を、タイヤ幅方向中央部４Ａおよびベルト端近傍部４Ｂの夫々につき上記条件を満足するように設ける以外の点については、特に制限されるものではない。例えば、図示はしないが、タイヤの最内層には通常インナーライナーが配置され、トレッド表面には、適宜トレッドパターンが形成される。また、本発明の空気入りタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、または、窒素等の不活性ガスを用いることができる。

本発明のタイヤは、ベルト補強層４のタイヤ幅方向中央部４Ａおよびベルト端近傍部４Ｂのそれぞれに上記条件を満足する異なる有機繊維コードをゴム引きしてなるコード／ゴム複合体を適用して、常法により製造することができる。この場合特に、ベルト補強層４の配設幅よりも狭い幅寸法を有する１本以上の補強素子をゴム引きしたリボン状シートを、所定の幅寸法になるまでタイヤの幅方向に複数回螺旋巻回することによりベルト補強層４を形成する手法を、好ましく用いることができる。リボン状シートを連続して螺旋巻回することにより補強層４を形成することで、タイヤ周方向にジョイント部が生じず、ベルト３の補強を均一に行うことが可能となる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例１〜６、比較例１〜３）
タイヤサイズが２３５／５５Ｒ１７で、タイヤ周方向に対して傾き、互いに交差した２層のベルトと１層のフルカバータイプのベルト補強層からなるタイヤを下記表１、２に示す仕様により作製した。なお、カーカスプライはレーヨン繊維からなる繊維コードとレーヨン繊維を被覆するコーティングゴムからなり、ベルトはスチールコードとスチールコードを被覆するコーティングゴムからなる。なお、ベルト補強層に用いるコードの打ち込み本数はタイヤ幅方向に依存せず、５０本／５０ｍｍで一定とした。タイヤ幅方向中央部、ベルト端近傍部の境界は最大の幅を持つベルトの全幅を１００として、該ベルト端部から８にあたる位置で固定した。実施例では脂肪族ポリアミド繊維として６，６‐ナイロンを用いた。その後、得られたそれぞれの供試タイヤにつき転がり抵抗、ロードノイズを下記の手順に従い評価した。結果を表１、２に併せて示す。

（従来例）
タイヤ幅方向中央部とベルト端近傍部を同一材質（６，６‐ナイロン）としたこと以外は実施例と同様にタイヤを作製し、得られた供試タイヤにつき転がり抵抗、ロードノイズを評価した。結果を表１に併せて示す。

（１７７℃乾熱収縮率）
各供試タイヤに対して、オーブン中で１７７℃、３０分の乾熱処理を行い、熱処理前後の繊維長を、５０ｇの荷重をかけて計測して下記式により求めた。
乾熱収縮率（％）＝｛（Ｌｂ−Ｌａ）／Ｌｂ｝×１００
ただし、Ｌｂは熱処理前の繊維長、Ｌａは熱処理後の繊維長である。

（転がり抵抗）
各供試タイヤをサイズ７．５Ｊ‐１８のリムに組み付け、２５０ｋＰａの内圧充填後、直径１．７ｍのドラム表面に５９５ｋｇの荷重で押し付け、時速８０ｋｍ／ｈで３０分間慣らし走行させた。その後２４０ｋｍ／ｈから１８ｋｍ／ｈに至るまで惰性走行させ、その所要時間から転がり抵抗値を算出した。下記表中の数値は従来例のタイヤの転がり抵抗値を１００とした時の指数表示であり、この指数値が大きくなるほど転がり抵抗が小さいことを示す。

（ロードノイズ）
各供試タイヤを排気量２０００ｃｃのセダンタイプの乗用車に４輪とも装着し、２名乗車して、ロードノイズ評価路のテストコースを６０ｋｍ／ｈの速度で走行し、運転席の背もたれの中央部に取り付けた集音マイクにて、周波数１００〜５００Ｈｚおよび３００〜５００Ｈｚの全音圧（デシベル）を測定し、この測定値からロードノイズを評価した。結果は従来例のロードノイズを１００として、ロードノイズが低減する（良）方向で指数が１００以上となるよう算出した。

上記表１、２から明らかなように、本発明の構成とすることにより、比較的低い速度領域での転がり抵抗を低減させつつ、ロードノイズ性能を維持または向上させたタイヤを得ることが可能であることが確かめられた。

本発明の一実施形態に係る空気入りラジアルタイヤを示す幅方向断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明に係るベルト補強層の他の配設例を示す概略説明図である。

符号の説明

１ ビードコア
２ カーカスプライ
３ ベルト
４、１４ａ、１４ｂ ベルト補強層
４Ａ、１４Ａ タイヤ幅方向中央部
４Ｂ、１４Ｂ ベルト端近傍部

Claims (6)

1. 左右一対のビード部と、クラウン部から両サイド部を経て両ビード部に延びるカーカスプライと、該カーカスプライのクラウン部ラジアル方向外側に少なくとも一層以上配置されたベルトと、該ベルトのクラウン部ラジアル方向外側に配置されたベルト補強層およびトレッドと、を備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記ベルト補強層のコードの１７７℃乾熱収縮率値のタイヤ幅方向中央部の値Ｓ_ＣＬとベルト端近傍部の値Ｓ_Ｓｈｏとが次式、
   ０．２≦Ｓ_ＣＬ／Ｓ_Ｓｈｏ＜１．０
   で表される関係を満足することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記ベルト端近傍部の値Ｓ_Ｓｈｏが１．３〜６．０％の範囲である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記ベルト補強層のタイヤ幅方向中央部とベルト端近傍部の境界が、最大のベルト幅を持つベルトの全幅を１００としたとき、最大のベルト幅を持つベルトの端部からタイヤ幅方向内側へ１５以内である請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記ベルト補強層のコードが、脂肪族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アラミド、ポリケトン繊維のうち少なくとも１種以上の繊維で構成され、コード１本当たりの総繊度が５００〜５０００ｄｔｅｘの範囲である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 前記ベルト補強層のコードのディップコードについて、４４Ｎ荷重時の伸度が０．５〜８．０％の範囲内である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。
6. 前記ベルト補強層のコードの単位幅あたりのコード本数が、４０〜７０本／５０ｍｍである請求項１〜５のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。

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