JP2020132056A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】有機繊維コードからなるベルト補強層を備えた空気入りタイヤであって、耐久性を維持しながら、通常走行時およびサーキット走行時の操縦安定性を向上することを可能にした空気入りタイヤを提供する。【解決手段】トレッド部１においてカーカス層４の外周側に配置されるベルト層７を、素線径が０．３０ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下である単線ワイヤで構成し、ベルト層７の外周側に配置されるベルト補強層を、ポリエチレンテレフタレート繊維で構成されて２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が２．０％〜４．０％である有機繊維コードで構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、有機繊維コードからなるベルト補強層を備えた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、耐久性を維持しながら、通常走行時およびサーキット走行時の操縦安定性を向上することを可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいては、一対のビード部間にカーカス層が装架され、トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層が配置され、更に、ベルト層の外周側にタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回された複数本の有機繊維コードを含むベルト補強層が配置されている。このようなベルト補強層は、高速走行時のベルト端部のせり上がりを抑制するので、高速耐久性の改善に寄与する。

このようなベルト補強層に使用される有機繊維コードとしてはナイロン繊維コードが主流であるが、ナイロン繊維コードに比べて高弾性であり、かつ安価なポリエチレンテレフタレート繊維コード（以下、ＰＥＴ繊維コードと言う）を使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ＰＥＴ繊維コードの弾性率（剛性）には温度依存性があり、サーキット走行のような超高速走行時には、弾性率（剛性）が低下して操縦安定性が低下する虞がある。そのため、ＰＥＴ繊維コードからなるベルト補強層を備えた空気入りタイヤにおいて、耐久性、通常走行時およびサーキット走行時の操縦安定性を向上する対策が求められている。

特開２００１‐６３３１２号公報

本発明の目的は、有機繊維コードからなるカーカス層を備えた空気入りタイヤであって、耐久性を維持しながら、通常走行時およびサーキット走行時の操縦安定性を向上することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に装架された少なくとも１層のカーカス層と、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に配置された複数層のベルト層と、前記ベルト層の外周側に配置されたベルト補強層とを有する空気入りタイヤにおいて、前記ベルト層を構成するベルトコードが、素線径が０．３０ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下である単線ワイヤであり、前記ベルト補強層を構成するベルト補強コードが、ポリエチレンテレフタレート繊維からなる有機繊維コードであり、前記ベルト補強コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が２．０％〜４．０％であることを特徴とする。

本発明では、上述のように、ベルト補強層に２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが２．０％〜４．０％であり、剛性の高いポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）からなる有機繊維コードを用いているので、通常走行時の操縦安定性を向上することができる。また、このベルト補強層により高速走行時のベルト端部のせり上がりが効果的に抑制できるので、高速耐久性を向上することもできる。一方で、ベルト層に単線ワイヤを用いているので、ベルトコードの伸びが抑制でき、また、ベルト層を薄くすることができるため、サーキット走行のような超高速走行時であっても発熱を抑制することができる。そのため、ベルト補強層（ＰＥＴ繊維コード）の弾性率（剛性）の低下を防止することができ、超高速走行時の操縦安定性を良好に確保することができる。

本発明では、単線ワイヤの素線径が０．３３ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、単線ワイヤ自体の耐久性を確保することができ、耐久性を維持しながら、通常走行時およびサーキット走行時の操縦安定性を向上するには有利になる。

本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示す子午線断面図である。 ベルト層（単線ワイヤ）の配置を模式的に示す説明図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部１と、このトレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。図１において、符号ＣＬはタイヤ赤道を示す。図１は子午線断面図であるため描写されないが、トレッド部１、サイドウォール部２、ビード部３は、それぞれタイヤ周方向に延在して環状を成しており、これにより空気入りタイヤのトロイダル状の基本構造が構成される。以下、図１を用いた説明は基本的に図示の子午線断面形状に基づくが、各タイヤ構成部材はいずれもタイヤ周方向に延在して環状を成すものである。

図示の例では、トレッド部１の外表面にタイヤ周方向に延びる複数本（図示の例では４本）の主溝が形成されているが、主溝の本数は特に限定されない。また、主溝の他にタイヤ幅方向に延びるラグ溝を含む各種の溝やサイプを形成することもできる。

左右一対のビード部３間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コード（カーカスコード）を含むカーカス層４が装架されている。各ビード部には、ビードコア５が埋設されており、そのビードコア５の外周上に断面略三角形状のビードフィラー６が配置されている。カーカス層４は、ビードコア５の廻りにタイヤ幅方向内側から外側に折り返されている。これにより、ビードコア５およびビードフィラー６はカーカス層４の本体部（トレッド部１から各サイドウォール部２を経て各ビード部３に至る部分）と折り返し部（各ビード部３においてビードコア５の廻りに折り返されて各サイドウォール部２側に向かって延在する部分）とにより包み込まれている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層（図示の例では２層）のベルト層７が埋設されている。各ベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コード（ベルトコード）を含み、かつ層間でベルトコードが互いに交差するように配置されている。これらベルト層７において、ベルトコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。ベルトコードとしては例えばスチールコードが使用される。

ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上とロードノイズの低減を目的として、ベルト補強層８が設けられている。ベルト補強層８は、タイヤ周方向に配向する補強コード（ベルト補強コード）を含む。ベルト補強層８において、ベルト補強コードはタイヤ周方向に対する角度が例えば０°〜５°に設定されている。本発明では、ベルト補強層８は、ベルト層７の全域を覆うフルカバー層８ａを必ず含み、任意でベルト層７の両端部を局所的に覆う一対のエッジカバー層８ｂを含む構成にすることができる（図示の例では、フルカバー層８ａおよびエッジカバー層８ｂの両方を含む）。ベルト補強層８は、少なくとも１本のベルト補強コードを引き揃えてコートゴムで被覆したストリップ材をタイヤ周方向に螺旋状に巻回して構成するとよく、特にジョイントレス構造とすることが望ましい。

本発明は、上述のベルト層７を構成するベルトコードとベルト補強層８を構成するベルトコードに関するものであるので、タイヤ全体の基本構造は上述のものに限定されない。

本発明において、ベルト層７を構成するベルトコードは、複数本の素線を撚り合わせた撚りコードではなく、単線ワイヤで構成される。この単線ワイヤの素線径は０．３０ｍｍ以上、好ましくは０．３３ｍｍ以上である。このように、ベルト層７に単線ワイヤを用いることで、ベルトコードの伸びが抑制でき、また、ベルト層７を薄くすることができるため、サーキット走行のような超高速走行時であっても発熱を抑制することができる。尚、ベルト層７を薄くする観点からは、単線ワイヤの素線径は０．４５ｍｍ以下、好ましくは０．４０ｍｍ以下であるとよい。

単線ワイヤでベルト層７を構成するにあたって、図２（ａ）に示すように、単線ワイヤを１本ずつ間隔をおいて配列してもよく、図２（ｂ）に示すように、複数本（図では２本）の単線ワイヤを引き揃えて、引き揃えた複数本ごとに間隔をおいて配列してもよい。このとき、単線ワイヤ同士の間隔（引き揃えた複数本ごとの間隔）は、例えば０．３０ｍｍ〜１．８０ｍｍに設定することが好ましい。

単線ワイヤは、上述の素線径を満たしていれば、具体的な構造は特に限定されない。例えば、ワイヤ軸廻りに捩じりを加えた単線ワイヤ（捩じり単線）、断面偏平形状の単線ワイヤ（偏平単線）、螺旋状に型付けした単線ワイヤ（スパイラル単線）、平面波形状に型付けした単線ワイヤ（２次元波付け単線）など、空気入りタイヤに用いることができる各種単線ワイヤを採用することができる。

単線ワイヤの単位質量（ｇ／ｍ）と単線ワイヤの長手方向と直交する向きの幅５０ｍｍ当たりの単線ワイヤの打ち込み本数（本／50mm）との積をワイヤ量と定義すると、このワイヤ量は好ましくは５０〜２８０の範囲内であるとよい。これにより、ベルト層７の構造が良好になるので、耐久性を維持しながら操縦安定性を向上するには有利になる。ワイヤ量が５０未満であると、ベルト層７に占める単線ワイヤの割合が減少するため、操縦安定性が低下する虞がある。ワイヤ量が２８０を超えると、ベルトセパレーションを発生させる虞がある。

本発明では、ベルト補強層８を構成するベルト補強コードとして、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが２．０％〜４．０％、好ましくは２．６％〜３．４％であるポリエステル繊維コードが使用される。ポリエステル繊維としては、ポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）を例示することができる。尚、本発明において、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びは、ＪＩＳ‐Ｌ１０１７の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、つかみ間隔２５０ｍｍ、引張速度３００±２０ｍｍ／分の条件にて引張試験を実施し、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時に測定される試料コードの伸び率（％）である。

このように、特定の素線径の単線ワイヤからなるベルト層７と特定の物性を有する有機繊維コードからなるベルト補強層８を組み合わせて用いることで、本発明の空気入りタイヤは、耐久性を維持しながら、通常走行時およびサーキット走行時の操縦安定性を向上することができる。即ち、ベルト補強層８において、上述の物性を有して剛性の高いポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）を用いることで、通常走行時の操縦安定性を向上することができる。また、このベルト補強層８により高速走行時のベルト端部のせり上がりが効果的に抑制できるので、高速耐久性を向上することもできる。一方で、ベルト層においては、上述の単線ワイヤを用いることで、ベルトコードの伸びを抑制し、また、ベルト層７を薄くすることができるため、サーキット走行のような超高速走行時であっても発熱を抑制することができる。そのため、ベルト補強層８（ＰＥＴ繊維コード）の弾性率（剛性）の低下を防止することができ、超高速走行時の操縦安定性を良好に確保することができる。

このとき、ベルト層７を構成するベルトコードとして単線ワイヤではなく撚りコードが用いられると、ベルトコードに撚り構造に起因する伸びが生じる可能性があり、また、ベルト層７の薄肉化が達成できないため、上述の効果を得ることができない。単線ワイヤの素線径が０．３０ｍｍ未満であると、単線ワイヤが細すぎてワイヤ自体の耐久性が十分に確保できない。単線ワイヤの素線径が０．４５ｍｍを超えると、従来の撚りコードを用いた場合に比べて、ベルト層７を充分に薄くすることができない。ベルト補強層８を構成する有機繊維コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが２．０％未満であると、剛性が高すぎるため、セパレーションに対する耐久性が低下する。ベルト補強層８を構成する有機繊維コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが４．０％を超えると、ベルト補強層８の剛性が低くなり、良好な操縦安定性を得ることが難しくなる。

上述のような物性を有するベルト補強コード（ＰＥＴ繊維コード）を得るために、例えばディップ処理を適正化すると良い。つまり、カレンダー工程に先駆けて、ベルト補強コード（ＰＥＴ繊維コード）には接着剤のディップ処理が行われるが、２浴処理後のノルマライズ工程において、雰囲気温度を２１０℃〜２５０℃の範囲内に設定し、コード張力を２．２×１０^-2Ｎ／ｔｅｘ〜６．７×１０^-2Ｎ／ｔｅｘの範囲に設定することが好ましい。これにより、ベルト補強コード（ＰＥＴ繊維コード）に上述のような所望の物性を付与することができる。ノルマライズ工程におけるコード張力が２．２×１０^-2Ｎ／ｔｅｘよりも小さいとコード弾性率が低くなり、操縦安定性が低下し、逆に６．７×１０^-2Ｎ／ｔｅｘよりも大きいとコード弾性率が高くなり、セパレーションが発生しやすくなる。

タイヤサイズが２３５／４０Ｒ１８であり、図１に例示する基本構造を有し、ベルト層を構成するスチールコードの構造、素線径（コード径）、ベルト補強層を構成する有機繊維コードに用いられた有機繊維の種類、有機繊維コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びを、表１のように異ならせた従来例１、比較例１〜３、実施例１〜５のタイヤを製作した。

いずれの例においても、ベルト補強層は、１本の有機繊維コード（ナイロン６６繊維コードまたはＰＥＴ繊維コード）を引き揃えてコートゴムで被覆してなるストリップをタイヤ周方向に螺旋状に巻回したジョイントレス構造を有している。ストリップにおけるコード打ち込み密度は５０本／50mmである。また、有機繊維コード（ナイロン６６繊維コードまたはＰＥＴ繊維コード）は、従来例１および比較例２については１４００ｄｔｅｘ／２の構造を有し、他の例は１１００ｄｔｅｘ／２の構造を有する。

表１の「有機繊維の種類」の欄については、ナイロン６６繊維コードの場合を「Ｎ６６」、ＰＥＴ繊維コードの場合を「ＰＥＴ」と表示した。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、通常走行時の操縦安定性、サーキット走行時の操縦安定性、タイヤ耐久性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

操縦安定性（通常走行時、サーキット走行時）
各試験タイヤをリムサイズ１８×８Ｊのホイールに組み付けて、試験車両（排気量３０００ｃｃ）に装着し、空気圧を２３０ｋＰａに設定し、速度３０ｋｍ／ｈ〜１００ｋｍ／ｈ（通常走行時）、速度１００ｋｍ／ｈ〜２７０ｋｍ／ｈ（サーキット走行時）の２通りの条件で、操縦安定性について舗装路からなるテストコースにて5名のテストドライバーによる官能評価を行った。評価結果はそれぞれ従来例１の結果を３点（基準）とする５点法で採点し、５名のテストドライバーの点数の平均値を示した。この点数が大きいほど高速走行時の操縦安定性が優れていることを意味する。

タイヤ耐久性
各試験タイヤをリムサイズ１８×８Ｊのホイールに組み付けて、内圧２３０ｋＰａで酸素を封入し、室温６０℃に保持されたチャンバー内に２週間保持した後、内部の酸素を解放し、内圧１６０ｋＰａで空気を充填した。この前処理を施した試験タイヤを、ドラム表面が平滑な鋼製で直径１７０７ｍｍのドラム試験機を用いて、周辺温度３８±３℃、走行速度５０ｋｍ／ｈｒ、スリップ角０±３°、最大荷重の７０±４０％の変動条件下で、荷重とスリップ角を０．０８３Ｈｚの矩形波で変動させて、１００時間、５０００ｋｍ走行させた。走行後にタイヤを切開し、ベルト幅方向端部における幅方向へのセパレーション長さを測定した。評価結果は、従来例１の測定値の逆数を１００とする指数で示した。この指数値が大きいほどセパレーション長さが小さく、ベルトエッジセパレーションに対する耐久性に優れることを意味する。指数値が「９８」以上であれば従来レベルの良好な耐久性を維持したことを意味する。

表１から判るように、実施例１〜５のタイヤは、基準となる従来例１との対比において、タイヤ耐久性を維持しながら、通常走行時の操縦安定性とサーキット走行時の操縦安定性を向上し、これら性能を高度に両立した。一方、比較例１は、ベルトコードとして撚りコードが用いられているため、サーキット走行時の操縦安定性が低下した。比較例２は、ベルト補強層を構成する有機繊維コードがナイロン６６からなり、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が大きいため、通常走行時の操縦安定性とサーキット走行時の操縦安定性を向上する効果が得られなかった。比較例３は、単線ワイヤの素線径が小さすぎるため、タイヤ耐久性が低下した。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
７Ｃ ベルトコード
８ ベルト補強層
ＣＬ タイヤ赤道

Claims (2)

1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に装架された少なくとも１層のカーカス層と、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に配置された複数層のベルト層と、前記ベルト層の外周側に配置されたベルト補強層とを有する空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルト層を構成するベルトコードが、素線径が０．３０ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下である単線ワイヤであり、
   前記ベルト補強層を構成するベルト補強コードが、ポリエチレンテレフタレート繊維からなる有機繊維コードであり、前記ベルト補強コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が２．０％〜４．０％であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記単線ワイヤの素線径が０．３３ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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