JP2012171553A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】カーカスプライコードに高剛性のコードを用いた場合における縦バネの上昇を抑制して、操縦安定性と乗り心地性能とを両立させた空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】カーカスプライのうち少なくとも１枚を構成するカーカスプライコードが、セルロース繊維からなるフィラメントとナイロンからなるフィラメントとを撚り合わせてなるハイブリッドコードであり、カーカスプライのうち少なくとも１枚がビードコア１の周りにタイヤ内側から外側に折り返されてなり、かつ、ビードコアのタイヤ半径方向外側に配置されたビードフィラー７が、高さ１５ｍｍ以下の断面三角形状を有する空気入りラジアルタイヤである。
【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、カーカスプライコードおよびビード部構造の改良に係る空気入りラジアルタイヤに関する。

一般に、タイヤの骨格部材であるカーカスに用いられるカーカスプライコードとしては、高速走行時や連続走行時などの高温時において剛性が高いものほど安定した操縦性が得られるため好適であり、かつ、高温時における接着力が高いものが好ましい。そのようなカーカスプライコードの一例として、レーヨンコードが挙げられる（例えば、特許文献１等）。

また、一般にカーカスプライコードとして使用されているポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）コードは、疲労性が非常に良く、カーカスに用いるには好適な材料であるが、高温時にコード弾性率が大幅に低下するため、安定した操縦性を発揮することができないという難点がある。そのため、特に操縦安定性を必要とする、タイヤ幅が広く低扁平率の高性能タイヤにおいては、カーカスプライコードとして、レーヨンコードが一般的に使用されている。

特開平０７−０８１３３１号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、レーヨンは常温時においても高剛性であるので、レーヨンコードをカーカスプライコードとして用いると、微小振動の吸収性に乏しく、また、タイヤの縦バネが大きくなるために、乗り心地が悪くなってしまうという問題があった。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、カーカスプライコードに高剛性のコードを用いた場合における縦バネの上昇を抑制して、操縦安定性と乗り心地性能とを両立させた空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、上記課題を解決するための縦バネの低減技術として、以下の２つの手法があることを見出し、これら２つの手法を組み合わせて用いることで、各技術単独による効果の和を上回る縦バネの低減効果が得られることをも見出した。
すなわち、（１）レーヨン等の高剛性の繊維を、低温時における剛性の低いナイロンとともに用いてハイブリッドコードとすることで、常温時のコード剛性が低下して、タイヤの縦バネを低減し、結果として乗り心地性を向上することが可能となる。また、（２）高さが１５ｍｍ以下の小さなビードフィラーを用いることで、カーカスプライコードの折り返し部分がタイヤ内面の方にすぐに沿うものとなるので、荷重時に、ビード部に対しリムフランジとタイヤとの接触点を支点にした曲げ入力が加わった際に、曲げ変形の外側にカーカスプライコードが存在するようになる。これにより、リムフランジに接触する部分のサイドゴム量を減らすことができるので、結果として縦バネの低減が達成される。また、このような構造にすることにより、ハイブリッドコードにすることで懸念が生ずる耐久性についても確保することが可能となる。

本発明者は、かかる観点からさらに検討した結果、下記構成とすることにより、上記課題を解決できることを見出して、本発明を解決するに至った。

すなわち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部およびサイドウォール部と、該サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、該一対のビード部にそれぞれ埋設された一対のビードコア間にまたがってトロイド状に延在する、少なくとも１枚以上のカーカスプライからなるカーカスを骨格とする空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記カーカスプライのうち少なくとも１枚を構成するカーカスプライコードが、セルロース繊維からなるフィラメントとナイロンからなるフィラメントとを撚り合わせてなるハイブリッドコードであり、該カーカスプライのうち少なくとも１枚が前記ビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返されてなり、かつ、該ビードコアのタイヤ半径方向外側に配置されたビードフィラーが、高さ１５ｍｍ以下の断面三角形状を有することを特徴とするものである。

本発明においては、製品タイヤから抜き出した前記ハイブリッドコードの、１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）が０．１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。また、製品タイヤから抜き出した前記ハイブリッドコードの、２５℃における１％歪時の引張弾性率が４５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、かつ、２５℃における３％歪時の引張弾性率が１２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。

さらに、前記ハイブリッドコードの総ｄｔｅｘ数に対するナイロンのｄｔｅｘ数の比率は、好適には１７％以上６０％以下の範囲である。さらにまた、前記ハイブリッドコードは接着剤処理されてなることが好ましく、この場合、前記ハイブリッドコードは、撚り合わされた後に接着剤処理されてなることがより好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことで、カーカスプライコードに高剛性のコードを用いた場合における縦バネの上昇を抑制して、操縦安定性と乗り心地性能とを両立させるとともに、耐久性をも向上した空気入りラジアルタイヤを実現することが可能となった。

本発明の空気入りラジアルタイヤの一例を示す幅方向断面図である。

以下、本発明の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、本発明の空気入りラジアルタイヤの一例を示す幅方向片側断面図を示す。図示する空気入りラジアルタイヤ１０は、一対のビード部１１およびサイドウォール部１２と、サイドウォール部１２に連なるトレッド部１３とを有し、一対のビード部１１にそれぞれ埋設された一対のビードコア１間にまたがってトロイド状に延在する少なくとも１枚以上、図示例では２枚のカーカスプライ２ａ，２ｂからなるカーカス２を骨格とする。また、カーカス２のクラウン部のタイヤ径方向外側には、１層以上、図示例では２層のベルト３よりなるベルト層と、ベルト層の全幅を覆うキャッププライよりなるベルト補強層４と、トレッド５と、が順次配置されている。

ここで、図示する例では、ベルト補強層４として、ベルト層の全幅を覆うキャッププライのみが配置されているが、本発明においてはベルト補強層４の配置は必須ではなく、また、ベルト補強層４として、さらに、ベルト層の両端部のみを覆うレイヤープライを配置してもよい。また、レイヤープライのみでベルト補強層４を構成してもよく、各プライの枚数についても、特に制限はない。キャッププライおよびレイヤープライは、いずれも、実質的にタイヤ周方向に配置された補強コードのゴム引き層よりなる。また、ベルト層は、通常、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びるコードのゴム層、好ましくは、スチールコードのゴム引き層の少なくとも１層からなり、図示例では、２層のベルト層が、ベルト層を構成する各コードが互いに交差するように積層されてベルト３を構成している。

本発明においては、カーカスプライのうち少なくとも１枚を構成するカーカスプライコードとして、セルロース繊維からなるフィラメントとナイロンからなるフィラメントとを撚り合わせてなるハイブリッドコードを用いる点が重要である。すなわち、ナイロンの下撚りコードとセルロース繊維の下撚りコードとを合せて上撚りを施したハイブリッドコードを、カーカスプライコードに適用したことで、後述するビードフィラー高さに係る改良との相乗効果により、効果的に縦バネを低減して、良好な乗り心地性を実現することが可能となった。本発明においては、少なくとも１枚以上のカーカスプライのうち少なくとも１枚を構成するカーカスプライコードとして、上記ハイブリッドコードを用いることが必要であるが、好適には、全てのカーカスプライのカーカスプライコードとして上記ハイブリッドコードを用いることで、より良好な縦バネ低減効果を得ることができる。

ここで、本発明においてハイブリッドコードに用いるセルロース系繊維としては、レーヨンおよびリヨセルの他、天然の高分子であるセルロースを化学的にエステル化またはエーテル化等することによって得られるセルロース誘導体を原料とするものも挙げられる。

また、本発明において、かかるハイブリッドコードは接着剤処理されてなることが好ましく、特には、撚り合わされた後に接着剤処理されてなることが好ましい。すなわち、本発明においては、ハイブリッドコードを構成する２種の有機繊維としてセルロース繊維およびナイロンの組み合わせを用いたことで、ディップコード作製時の接着剤として、従来から一般に使用されているレゾルシン・ホルムアルデヒド・ラテックス（ＲＦＬ）を用いたＲＦＬ系接着剤液を使用することができ、１回の接着剤処理で接着性を確保できるとのメリットも得られるものである。上記組み合わせ以外の有機繊維の組み合わせよりなるハイブリッドコードであると、一方のコードにしか接着剤が作用せずに、ゴムとの接着性悪化によるゴム−有機繊維間のセパレーションが発生しやすくなるなどの問題が生ずるおそれがある。また、接着性を確保するために下撚りの時点で接着剤処理を行うことも考えられるが、その場合、上撚り時に接着剤が剥がれ落ち、接着力が不十分となるおそれが高いので、好ましくない。

さらに、上記ハイブリッドコードの総ｄｔｅｘ数に対するナイロンのｄｔｅｘ数の比率は、１７％以上６０％以下の範囲であることが好ましい。ナイロンのｄｔｅｘ数の比率が、この範囲より小さいとハイブリッドコードとしての熱収縮応力が小さくなり、この範囲より大きいと引張弾性率が低くなり、いずれも好ましくない。

また、本発明においては、図示するように、カーカスプライのうち少なくとも１枚がビードコア１の周りにタイヤ内側から外側に折り返されてなるとともに、ビードコア１のタイヤ半径方向外側に配置されたビードフィラー７が、高さ１５ｍｍ以下、好適には１０ｍｍ以下の断面三角形状を有している。前述したように、高さが１５ｍｍ以下の小さなビードフィラーを用いることで、荷重時に、ビード部に対しリムフランジとタイヤとの接触点を支点にした曲げ入力が加わった際に、曲げ変形の外側にカーカスプライコードが存在するものとなって、リムフランジに接触する部分のサイドゴム量を減らすことができ、結果として縦バネの低減が達成される。また、荷重時に、圧縮入力ではなく引張入力のみがカーカスプライコードに加わることとなるので、繰り返し曲げ変形に起因する折返し部分のカーカスプライコードの強力低下の促進を抑制でき、カーカスプライコードの疲労性を軽減して、コードの破断による故障の発生を抑制することで、耐久性を向上する効果も得られるものである。さらに、繰り返し曲げ変形による接着不良も生じにくくなるので、この点でも耐久性が向上する。ここで、本発明において、カーカスプライのうち少なくとも１枚がビードコア１の周りにタイヤ内側から外側に折り返されてなると規定しているのは、本発明においては、カーカスを構成する１枚以上のカーカスプライの全てがビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返されてなる場合のみならず、カーカスが、ビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返されてなる１枚以上のターンアッププライと、このターンアッププライの巻上げ部分を内包する１枚以上のダウンプライとからなる、いわゆるアップダウン構造の場合も含むとの意味である。

ここで、本発明においてビードフィラー７の高さとは、タイヤを適用リムに組み付けて、規定の空気圧を充填した、無負荷状態でのタイヤ径方向のビードフィラー７の高さを意味する。また、適用リムとは下記の規格に規定されたリムをいい、規定の空気圧とは、下記の規格において、最大負荷能力に対応して規定される空気圧をいう。規格とは、タイヤが生産または使用される地域において有効な産業規格であり、例えば、アメリカ合衆国ではＴｈｅ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｉｎｃ．のＹｅａｒ Ｂｏｏｋであり、欧州ではＴｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎのＳｔａｎｄａｒｄｓ Ｍａｎｕａｌであり、日本では日本自動車タイヤ協会のＪＡＴＭＡ Ｙｅａｒ ｂｏｏｋである。

本発明においてビードフィラー７の高さを１５ｍｍ以下とするのは、リムフランジの形状および数値が規格化されているため、サイズによらず高さ１５ｍｍ以下にすれば、圧縮入力が加わる部分からカーカスプライコードを回避することができるためである。また、ビードフィラー７の高さが１５ｍｍ以下では、ビード周辺の曲げ剛性や内圧条件、入力等により、プライ端にぎりぎり圧縮入力がかかってしまう可能性があるので、好適にはビードフィラー７の高さを１０ｍｍ以下とすることで、タイヤの種類によらず確実に圧縮入力を回避することができる。ビードフィラー７の高さの下限値には特に制限はなく、例えば、０ｍｍ（ビードフィラーゴムなし）とすることもできる。

本発明においては、製品タイヤから抜き出した上記ハイブリッドコードの、１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）が０．１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。かかるハイブリッドコードのタイヤ引抜きコードとしての１７７℃における熱収縮応力が０．１０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、高速走行時に安定した操縦性が得られない。この熱収縮応力は高いほど良く、例えば、０．１２〜０．２５ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲内である。ここで、タイヤ引抜きコードとしての上記ハイブリッドコードの１７７℃における熱収縮応力は、カーカスプライコードのうちビードコアで挟まれた区間のコードを引抜き、５℃／分の昇温スピードで加熱して、１７７℃時にコードに発生する応力として得られる。

また、かかるハイブリッドコードとしては、タイヤ引抜きコードとしての、２５℃における１％歪時の引張弾性率が４５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下、特には１８〜３５ｃＮ／ｄｔｅｘであることが好ましく、２５℃における３％歪時の引張弾性率が１２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、特には１５〜３０ｃＮ／ｄｔｅｘであることが好ましい。低歪時においては縦バネを小さくしたいので、１％歪時の引張弾性率は、タイヤ引抜きコードで４５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下が好適である。これは、例えば、レーヨンの同引張弾性率の値以下に相当する。一方、高歪時においては撓みを抑制する効果を得るために、好適には３％歪時の引張弾性率を、タイヤ引抜きコードで１２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とする。これは、例えば、レーヨンの同引張弾性率の値同等以上に相当する。

なお、本発明において、上記ハイブリッドコードの熱収縮応力および引張弾性率を調整する方法としては、接着剤処理（ディップ処理）時におけるテンションや温度を制御する方法が挙げられ、例えば、高いテンションを掛けながらディップ処理を行うことで、コードの熱収縮応力の値を大きくすることができる。また、低い温度でディップ処理を行うことで、コードの熱収縮応力の値を大きくすることができる。すなわち、各有機繊維において固有の物性値範囲はあるものの、上記ディップ処理条件を制御することにより、その範囲内で物性値を調整して、所望の物性を有するハイブリッドコードを得ることができるものである。

本発明においては、上記特定のハイブリッドコードのカーカスプライコードへの適用と、特定のカーカス配置およびビードフィラー構造とを組み合わせた点のみが重要であり、これにより本発明の所期の効果を得ることができるものである。それ以外の点については、所望に応じ、常法に従い適宜構成することができ、特に制限されるものではない。

例えば、図示はしないが、本発明のタイヤにおいて、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。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
カーカスプライコードとして、下記の表中に示す条件を満足する有機繊維コードを適用するとともに、断面三角形状のビードフィラーの高さを下記の表中に示すようにそれぞれ変えて、各実施例および比較例の空気入りラジアルタイヤを作製した。下記表に示すカーカスプライコードの熱収縮応力および引張弾性率の値は、ディップ処理時のテンションないし温度を制御することにより調整した。また、セルロース繊維とナイロンとを用いたハイブリッドコードの接着剤としてはＲＦＬ系接着剤を用い、上撚り後に接着剤処理した。

下記表１に示すタイヤについては、タイヤサイズ２２５／４５Ｒ１７とし、カーカスプライは１枚（打込み数：５０本／５０ｍｍ）とした。また、下記表２に示すタイヤについては、タイヤサイズ２４５／４５Ｒ１７とし、カーカスプライは２枚（打込み数：５０本／５０ｍｍ）として、それぞれのカーカスプライがビードコアの周囲にタイヤ内側から外側に折り返されているものとした。また、ベルト層は２層とし、タイヤ赤道面に対し±２４°の角度で傾斜して延びるスチールコードのゴム引き層からなるものとした。

＜通常走行時の縦バネ＞
各供試タイヤに２３０ｋＰａの内圧を充填して荷重−撓み曲線を作成し、得られた荷重−撓み曲線上のある荷重における接線の傾きをその荷重に対する縦バネ定数とし、比較例１（表１）および比較例４（表２）のタイヤの縦バネ定数の値を１００として指数表示した。指数値が大きいほど、縦バネ定数が大きいことを示す。したがって、指数値が小さいほど乗り心地性は良好である。

＜高速走行時の操縦安定性＞
各供試タイヤを実車に装着して、時速８０ｋｍ／ｈ以上でスラローム走行を行った際の操縦性を、運転者の官能評価により判定した。結果は、表１については比較例１を、表２については比較例４を、それぞれ１００とする指数にて示した。数値が大きいほど、操縦性は良好である。

＜高荷重走行時の耐久性＞
各供試タイヤにつき、内圧３００ｋＰａを充填し、荷重としてＪＡＴＭＡ記載のスタンダードロードタイヤのロードインデックスの最大値を適用して、時速６０ｋｍ／ｈの条件にて走行させた際の走行距離を評価した。結果は、表１については比較例１を、表２については比較例４を、それぞれ１００とする指数にて示した。数値が大きいほど、耐久性は良好である。
これらの結果を、下記表中に併せて示す。

＊１）製品タイヤから抜き出したカーカスプライコードにおける物性値である。

上記表中に示すように、本発明の条件を満足する特定のハイブリッドコードをカーカスプライコードとして用いるとともに、特定のカーカス配置およびビードフィラー構造を満足するものとした各実施例の供試タイヤにおいては、かかる条件を満足しない各比較例の供試タイヤと比較して縦バネが低減され、良好な乗り心地性および操縦安定性が得られるとともに、耐久性が向上していることが明らかである。

１ ビードコア
２ カーカス
２ａ，２ｂ カーカスプライ
３ ベルト
４ ベルト補強層
５ トレッド
７ ビードフィラー
１０ 空気入りラジアルタイヤ
１１ ビード部
１２ サイドウォール部
１３ トレッド部

Claims (6)

1. 一対のビード部およびサイドウォール部と、該サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、該一対のビード部にそれぞれ埋設された一対のビードコア間にまたがってトロイド状に延在する、少なくとも１枚以上のカーカスプライからなるカーカスを骨格とする空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記カーカスプライのうち少なくとも１枚を構成するカーカスプライコードが、セルロース繊維からなるフィラメントとナイロンからなるフィラメントとを撚り合わせてなるハイブリッドコードであり、該カーカスプライのうち少なくとも１枚が前記ビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返されてなり、かつ、該ビードコアのタイヤ半径方向外側に配置されたビードフィラーが、高さ１５ｍｍ以下の断面三角形状を有することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 製品タイヤから抜き出した前記ハイブリッドコードの、１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）が０．１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 製品タイヤから抜き出した前記ハイブリッドコードの、２５℃における１％歪時の引張弾性率が４５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、かつ、２５℃における３％歪時の引張弾性率が１２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記ハイブリッドコードの総ｄｔｅｘ数に対するナイロンのｄｔｅｘ数の比率が、１７％以上６０％以下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. 前記ハイブリッドコードが接着剤処理されてなる請求項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. 前記ハイブリッドコードが、撚り合わされた後に接着剤処理されてなる請求項５記載の空気入りラジアルタイヤ。

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