JP2019156047A - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
空気入りタイヤに要求される特性に応じて、カーカス層の補強コードが検討されており、カーカス層の補強コードとして種々のものが用いられている。
高張力処理条件では、温度が230〜255℃、張力が0.15〜1.0g/Dである。加硫後条件(PCI(ポストキュアインフレーション))は、張力(2g/D)における伸びΔEnが4.5以下であり、ΔEnと熱収縮率ΔSとの和が8.0%以下である。
しかしながら、現在、プランジャー強度の改善が望まれている。特許文献1のように剛性が高く破断伸びの小さなポリエステル繊維コードでは、プランジャー強度の改善が不十分である。
その為、現在、プランジャー強度を改善するために破断伸びが大きなカーカスコードを用いることが検討されている。破断伸びが大きなカーカスコードを用いてプランジャー強度を改善した場合、タイヤの他の特性が犠牲になることがないようにする必要がある。プランジャー強度と、所望のタイヤの特性の両立を図ったものがないのが現状である。
カーカス層は、ベルト下部の有機繊維コードの中間伸度が4.5%以上であることが好ましい。
本発明では、プランジャー強度を改善するために、破断伸びが大きな有機繊維コードをカーカスコード(補強コード)に用いた空気入りタイヤを提案する。
カーカスコード製造時及び処理時に伸びを大きくしようとする際、カーカスコードの剛性が低下し、特に高速走行時の操縦安定性が低下する。このため、本発明では、カーカスコード(補強コード)の剛性分布を適正化することにより、プランジャー強度と高速での操縦安定性の両立を可能とする空気入りタイヤを提案する。以下、空気入りタイヤについて具体的に説明する。
図1に示す空気入りタイヤ(以下、単にタイヤという)10は、トレッド部12と、ショルダー部14と、サイドウォール部16と、ビード部18とを主な構成部分として有する。
なお、以下の説明において、図1中に矢印で示すように、タイヤ幅方向とは、タイヤの回転軸(図示せず)と平行な方向をいい、タイヤ径方向とは、回転軸と直交する方向をいう。また、タイヤ周方向とは、回転軸を回転の中心となる軸として回転する方向をいう。
更に、タイヤ内側とは、タイヤ径方向において図1中タイヤの下側、すなわちタイヤに所定の内圧を与える空洞領域Rに面するタイヤ内面側をいい、タイヤ外側とは、図1中タイヤの上側、すなわち、タイヤ内周面と反対側の、ユーザが視認できるタイヤ外面側をいう。図1の符号CLは、タイヤ赤道面のことであり、タイヤ赤道面CLとは、空気入りタイヤ10の回転軸に直交するとともに、空気入りタイヤ10のタイヤ幅の中心を通る平面である。
タイヤ10のタイヤ幅方向における最大幅Wmは、タイヤサイド39のタイヤ幅方向における最大長さを示す位置である最大幅位置39a間の距離のことである。タイヤの最大幅位置39aを中心としてタイヤ径方向にタイヤ断面高さSHの±30(%)の範囲内にある領域をサイドトレッドという。
カーカス層20は、補強コードとして複数本の有機繊維コードが配列され、コードコーティングゴムで被覆された構成である。カーカス層20は、左右一対のビードコア28にタイヤ内側からタイヤ外側に折り返され、サイドウォール部16の領域で端部Aを成しており、ビードコア28を境とする本体部20aと折り返し部20bとから構成されている。すなわち、カーカス層20が1層、左右一対のビード部18間に装架されている。
また、カーカス層20は、1つのシート材で構成されても、複数のシート材で構成されてもよい。複数のシート材で構成する場合、カーカス層20は継部(スプライス部)を有することになる。また、カーカス層20は、1層に限定されるものではなく、複数層の構成でもよい。しかしながら、カーカス層20は、軽量化の観点から、1層構造(1プライ)であることが好ましい。カーカス層20については後に詳細に説明する。
これらゴムに配合するカーボンブラックとしては、例えば、ヨウ素吸着量が20〜100(g/kg)、好ましくは20〜50(g/kg)であり、DBP吸収量が50〜135(cm3/100g)、好ましくは50〜100(cm3/100g)であり、かつCTAB吸着比表面積が30〜90(m2/g)、好ましくは30〜45(m2/g)であるものが用いられる。
また、使用する硫黄の量は、例えば、ゴム100質量部に対して1.5〜4.0質量部であり、好ましくは2.0〜3.0質量部である。
内側ベルト層22a及び外側ベルト層22b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、その補強コードが層間で互いに交差するように配置されている。内側ベルト層22a及び外側ベルト層22bは、補強コードが、例えば、スチールコードであり、上述のコードコーティングゴム等で被覆して構成されている。
内側ベルト層22a及び外側ベルト層22bは、ベルト層22に関し、補強コードのタイヤ周方向に対するコード角度が、例えば、24°〜35°であり、好ましくは27°〜33°である。これにより、高速耐久性を向上させることができる。
ベルト補助補強層24は、補強コードとして、例えば、1本又は複数本の有機繊維コードが引き揃えられ、上述のコードコーティングゴム等で被覆された帯状部材である。ベルト補助補強層24は、帯状部材をタイヤ周方向に螺旋状に巻き回すことで構成されたタイヤ周方向のベルト補助補強層である。ベルト補助補強層24は、タイヤ周方向に螺旋状に配置されている。
ベルト補助補強層24の有機繊維コードには、例えば、ナイロン66(ポリヘキサメチレンアジパミド)繊維、アラミド繊維、アラミド繊維とナイロン66繊維とからなる複合繊維(アラミド/ナイロン66ハイブリッドコード)、PEN繊維、POK(脂肪族ポリケトン)繊維、耐熱PET繊維、及びレーヨン繊維等が用いられる。
図示はしないが、有機繊維コード52は緯糸ですだれ状に編まれている。複数本の有機繊維コード520が緯糸で編まれた状態でゴム層50に被覆されている。ゴム層50は上述のコードコーティングゴムで構成される。有機繊維コード52の構成は、特に限定されるものではなく、例えば、1本(単糸)でも複数本を撚ったものでもよい。
有機繊維コード52は、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維のフィラメント束を撚り合わせて構成されたものであり、以下に示す特性値を有する。
なお、ポリエチレンテレフタレート繊維のフィラメント束を撚り合わせて構成されたもののことをPETコードともいう。PETコードは、紡糸等の製造条件を変えることにより、破断伸び、中間伸度等の物性値を調整することができる。
破断伸び(%)については、温度20℃で、PETコードについて強度(cN/dtex)と伸びの関係を求める際に、PETコードが破断する迄の強度を求めることにより、破断伸びを得ることができる。
PETコードは、上述の破断伸びを満たせば、中間伸度及び乾燥収縮率等の物性値は、特に限定されるものではないが、中間伸度(2.0cN/dtex)は4.5〜6.0%であることが好ましく、乾熱収縮率(150℃×30分)は0.5〜2.5%であることが好ましい。
ベルト下部C1とサイド部C2とは、ショルダー部14を示す直線E1で区画される。タイヤ10では、直線E1とタイヤ赤道面CLと直線E1との間がベルト下部C1であり、直線E1と、トウ先部11を通る水平線E2との間がサイド部C2である。
PETコードの中間伸度が小さいと剛性が高く、逆にPETコードの中間伸度が大きいと剛性が低くなる。
中間伸度は、単位が%であり、JIS L1017に準拠して測定された値である。2.0cN/dtexにおける値である。中間伸度(%)は、2.0cN/dtex負荷時の値である。
この場合、加硫後に、図3(a)に示すように、ベルト層22はタイヤ周方向に収縮し、タイヤ幅方向に延伸されて、ベルト層22はタイヤ幅方向の幅が広くなる。これにより、カーカス層20のPETコードの中間伸度は、図3(b)に示す折線62のように、タイヤのセンタ(ベルト下部C1)のPETコードの中間伸度が低く、サイド部C2のPETコードの中間伸度が高くなる。すなわち、タイヤのセンタ(ベルト下部C1)の剛性が、サイド部C2の剛性よりも高くなる。
図3(b)の折線62に示すカーカス層20のPETコードの中間伸度の分布は、図1に示す構成のタイヤを製造する際に、加硫後にPCI(ポストキュアインフレーション)を実施しないことにより実現できる。なお、PCI(ポストキュアインフレーション)とは、加硫後の放冷中のコード収縮によるタイヤ変形を防止するためタイヤに使用時程度の内圧を充填して所定温度に冷却するまで放置する処理である。
このように、カーカス層20の各位置におけるPETコード(補強コード)の剛性を制御して、剛性分布を適正化することにより、プランジャー強度と高速操縦安定性とが両立したタイヤ10を得ることができる。
ベルト下部C1のPETコードの中間伸度が低すぎると、ベルト下部C1の剛性が高すぎ、プランジャー強度の改善効果を十分に得にくくなる。
有機繊維コード52の総繊度は、特に限定されるものではなく、例えば、1400〜7000dtexである。
また、有機繊維コード52は、撚り係数Kも、特に限定されるものではなく、例えば、1500〜2200である。
撚り係数Kは、K=N×D1/2で表されるものである。ここで、Nは撚り数(回/10cm)、Dは総繊度(dtex)である。
上述のコード角度が80°未満であると高速耐久性が不十分になる可能性があり、一方、上述のコード角度が88°を超えると操縦安定性に代表される運動性能が不十分になる可能性がある。特に、高速耐久性を重視する場合、上述のように、カーカス層20の有機繊維コード52のコード角度は80°〜88°にすることが好ましい。
折り返し部20bの端部Aは、上述のように、ショルダー部14にある必要は必ずしもなく、サイド部19にカーカス層20の折り返し部20bの端部Aがあればよい。
ここで、タイヤ10のサイド部19とは、ビード部18からサイドウォール部16までの領域のことである。
ハーフラジアル構造とすることにより、サイド部19の剛性を高くすることができる。
また、カーカス層20は2層構造でもよい。2層構造のカーカス層では、各カーカス層の有機繊維コード52が層間で互いに交差するように配置することにより、タイヤ10の剛性を高くすることができる。
2層構造のカーカス層とした場合でも、上述のように、折り返し部40bの端部Aをサイド部19に位置させて、サイド部19でカーカス層を重ねて多層構造としてもよい。すなわち、ハーフラジアル構造でもよい。
なお、実施例1、2、従来例1及び比較例1、2の各タイヤは、タイヤサイズを245/40R18とし、カーカス層の有機繊維コードの配置は全て同じとした。
なお、下記表1に示すPCIの欄の「180kPa×20分」は内圧が180kPaで20分間、ポストキュアインフレーション(PCI)を実施したことを示す。
一定長さ(L0)の有機繊維コードをオーブン中に150℃、30分無荷重の状態で放置し、その後、有機繊維コードの長さを測定し、測定した有機繊維コードの長さ(L)から、以下の式を用いて乾熱収縮率(%)を求めた。
(乾熱収縮率)=(L0−L)/L0×100(%)
タイヤを、リムサイズ18×8.0Jのリムに内圧230kPaで組んだ後、各試験タイヤを排気量2000ccの四輪駆動乗用車(4WD)に装着し、訓練された5名のドライバーにてテストコースを走行してフィーリングを評価した。なお、高速操縦安定性の評価では、2名乗車相当とした。
結果は、比較例1との相対比較にて、以下の判定基準をもとに5点法で採点し、平均点で表した。下記表1に示す「高速操縦安定性」の欄の数値は、3.0が基準(従来例1)であり、5.0に近い程、高速操縦安定性が優れていることを意味する。
判定基準
5:すばらしい、4:優れる、3.5:やや優れる、3:基準同等、2.5:やや劣る(実用下限)、2:劣る、1:大きく劣る
各タイヤをリムサイズ18×8.0Jのリムに組み付けて空気圧230kPaとし、先端が半球状の鋼製丸棒をトレッド中央部に所定の速さで押し付けて、タイヤの破壊エネルギーを測定した。
プランジャー強度の評価結果は、従来例1を100とする指数にて示した。なお、下記表1に示す「プランジャー強度」の欄の数値は、数値が大きい程、プランジャー強度が優れていることを意味する。
従来例1と比較例1はPCIを実施しており、中間伸度がサイド部<ベルト下部の関係にある。従来例1は高速操縦安定性が悪かった。比較例1は、破断伸びが20%を超えているが、中間伸度がサイド部<ベルト下部の関係にあることにより、高速操縦安定性が悪かった。
比較例2は、中間伸度がサイド部>ベルト下部の関係にあるが、破断伸びが小さく、ベルト下部の中間伸度が4.5%未満であるため、プランジャー強度が低かった。
実施例2は、ベルト下部の中間伸度が4.5%未満であり、ベルト下部の剛性が高くなり、プランジャー強度が実施例1に比して低かった。
12 トレッド部
14 ショルダー部
16 サイドウォール部
18 ビード部
20 カーカス層
21 ターンナップ部
22 ベルト層
24 ベルト補助補強層
28 ビードコア
30 ビードフィラー
32 トレッドゴム層
34 サイドウォールゴム層
36 リムクッションゴム層
38 インナーライナゴム層
50 ゴム層
52 有機繊維コード
60、62 折線
A 端部
C1 ベルト下部
C2 サイド部
Claims (2)
- 左右一対のビード部間に装架されるカーカス層を有する空気入りタイヤであって、
前記カーカス層は、補強コードとして有機繊維コードを備え、
前記カーカス層の前記有機繊維コードは、ポリエチレンテレフタレート繊維のフィラメント束を撚り合わせて構成されたものであり、かつ破断伸びが20%以上であり、
前記カーカス層は、前記有機繊維コードの中間伸度がサイド部>ベルト下部である、空気入りタイヤ。 - 前記カーカス層は、前記ベルト下部の前記有機繊維コードの前記中間伸度が4.5%以上である、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
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