JP2020147165A

JP2020147165A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2020147165A
Application number: JP2019046276A
Authority: JP
Inventors: 隆充茶谷; Takamitsu Chaya; 張替　紳也; Shinya Harikae; 紳也張替
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2020-09-17
Anticipated expiration: 2039-03-13
Also published as: JP7305991B2; CN111688413A

Abstract

【課題】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、耐ショックバースト性と高速耐久性とを両立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】一対のビード部３間に装架された少なくとも１層のカーカス層４を、有機繊維のフィラメント束を撚り合わせた有機繊維コードからなるカーカスコードで構成し、このカーカスコードの破断伸びを２０％以上、且つ、サイドウォール部における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びを５．０％以上にし、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側に配置されたベルト補強層８を、有機繊維のフィラメント束を撚り合わせた有機繊維コードからなるベルト補強コードで構成し、このベルト補強コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びを２．０％〜４．０％にする。【選択図】図１

Description

本発明は、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に関し、更に詳しくは、耐ショックバースト性と高速耐久性とを両立することを可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤの故障の原因の一つとして、走行中にタイヤが大きなショックを受けて、カーカスが破壊する損傷（ショックバースト）が知られている。このような損傷に対する耐久性（耐ショックバースト性）は、例えばプランジャーエネルギー試験によって判定することができる。即ち、プランジャーエネルギー試験は、トレッド中央部に所定の大きさのプランジャーを押し付けてタイヤが破壊する際の破壊エネルギーを測定する試験であるので、空気入りタイヤが凹凸路面における突起を乗り越す際の破壊エネルギー（トレッド部の突起入力に対する破壊耐久性）の指標とすることができる。

このようなプランジャーエネルギー試験によって良好な結果を得る（即ち、耐ショックバースト性を向上する）方法としては、例えば、試験時にプランジャーが当接するタイヤ赤道部におけるゴムゲージを大きくすることが知られている（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、これらの方法では、使用するゴム量が増加してタイヤ重量が増大する虞がある。そのため、カーカス層を構成するカーカスコードとして破断伸びが大きい有機繊維コードを使用して、試験時（プランジャーに押圧された際）の変形を許容可能にすることも検討されている。しかしながら、この場合、カーカス層の剛性が低下するため、高速耐久性が低下する虞があった。そのため、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において耐ショックバースト性と高速耐久性とを高度に両立する対策が求められている。

特開２０１０‐２４７７００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に関し、更に詳しくは、耐ショックバースト性と高速耐久性とを両立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、前記カーカス層は、有機繊維のフィラメント束を撚り合わせた有機繊維コードからなるカーカスコードで構成され、前記カーカスコードの破断伸びが２０％以上、前記カーカスコードのサイドウォール部における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが５．０％以上であり、前記ベルト補強層は、有機繊維のフィラメント束を撚り合わせた有機繊維コードからなるベルト補強コードで構成され、前記ベルト補強コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが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、カーカス層を構成するカーカスコードの破断伸びが２０％以上であるので、プランジャーエネルギー試験時（プランジャーに押圧された際）の変形を充分に許容することができ、破壊エネルギー（トレッド部の突起入力に対する破壊耐久性）を向上することができる。即ち、空気入りタイヤの耐ショックバースト性を向上することができる。その一方で、カーカスコードのサイドウォール部における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが５．０％以上であり、サイドウォール部におけるカーカス層の剛性が低く抑えられているので、高速耐久性を良好に維持することができる。更に、ベルトカバー層を構成するベルト補強コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが２．０％〜４．０％であるので、高速走行時のベルト端部のせり上がりを効果的に抑制することができ、高速耐久性を向上するには有利になる。これらの協働により、本発明の空気入りタイヤは、耐ショックバースト性と高速耐久性とを高度に両立することができる。

本発明では、カーカスコードの破断伸びが２２％〜２４％であることが好ましい。また、カーカスコードのサイドウォール部における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが５．０％〜６．５％であることが好ましい。更に、下記（１）式で表される前記カーカスコードのディップ処理後の撚り係数Ｋが２０００〜２５００であることが好ましい。このように各物性値を設定することでカーカスコードの物性が更に良好になり、耐ショックバースト性と高速耐久性とを高度に両立するには有利になる。
Ｋ＝Ｔ×Ｄ^1/2 ・・・（１）
（但し、Ｔはコードの上撚り数（回／10cm）であり、Ｄはコードの総繊度（ｄｔｅｘ）である。）

本発明では、ベルト補強コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが２．５％〜３．５％であることが好ましい。これによりベルト補強コードの物性が更に良好になり、耐ショックバースト性と高速耐久性とを高度に両立するには有利になる。

本発明では、カーカスコードを構成する有機繊維がポリエチレンテレフタレート繊維であることが好ましい。また、ベルト補強コードを構成する有機繊維がポリエチレンテレフタレート繊維であることが好ましい。このように各層にポリエチレンテレフタレート繊維を用いることで、その優れた物性（高弾性率）により、耐ショックバースト性と高速耐久性とを高度に両立するには有利になる。

本発明では、ベルト補強コードがベルト層のタイヤ幅方向の全域を覆うことが好ましい。このような配置にすることで、ベルト補強コードによる効果をより良好に発揮することが可能になる。

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。

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、ベルトカバー層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、ベルトカバー層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）。ベルトカバー層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、上述のカーカス層４を構成するカーカス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、カーカス層４を構成するカーカスコードは、有機繊維のフィラメント束を撚り合わせた有機繊維コードで構成される。このカーカスコード（有機繊維コード）の破断伸びは２０％以上、好ましくは２２％〜２４％である。また、カーカスコードのサイドウォール部２における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが５．０％以上、好ましくは５．０％〜６．５％である。カーカスコードを構成する有機繊維の種類は特に限定されないが、例えばポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維などを用いることができ、なかでもポリエステル繊維を好適に用いることができる。また、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）、ポリエチレンナフタレート繊維（ＰＥＮ繊維）、ポリブチレンテレフタレート繊維（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート繊維（ＰＢＮ）を例示することができ、ＰＥＴ繊維を好適に用いることができる。尚、「破断伸び」および「１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び」は、ＪＩＳＬ１０１７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て測定される試料コードの伸び率（％）であり、「破断伸び」はコード破断時に測定される値であり、「１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び」は１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時に測定される値である。

本発明において、ベルトカバー層８を構成するベルト補強コードは、有機繊維のフィラメント束を撚り合わせた有機繊維コードで構成される。このベルト補強コード（有機繊維コード）の２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びは２．０％〜４．０％、好ましくは２．５％〜３．５％である。ベルト補強コードを構成する有機繊維の種類は特に限定されないが、例えばポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維などを用いることができ、なかでもポリエステル繊維を好適に用いることができる。また、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）、ポリエチレンナフタレート繊維（ＰＥＮ繊維）、ポリブチレンテレフタレート繊維（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート繊維（ＰＢＮ）を例示することができ、ＰＥＴ繊維を好適に用いることができる。尚、本発明において、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びは、ＪＩＳＬ１０１７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、特定の物性を有する有機繊維コードからなるカーカス層４と特定の物性を有する有機繊維コードからなるベルトカバー層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、耐ショックバースト性と高速耐久性とを高度に両立することができる。即ち、カーカス層４においては、カーカスコードの破断伸びが大きいことで、プランジャーエネルギー試験時（プランジャーに押圧された際）の変形を充分に許容することができ、破壊エネルギー（トレッド部の突起入力に対する破壊耐久性）を向上することができ、空気入りタイヤの耐ショックバースト性を向上することができる。その一方で、サイドウォール部２におけるカーカス層４の剛性が低く抑えられているので、高速耐久性を良好に維持することができる。更に、ベルトカバー層８においては、上述の物性のベルト補強コードによって、高速走行時のベルト端部のせり上がりを効果的に抑制することができ、高速耐久性を向上することができる。

このとき、カーカスコード（有機繊維コード）の破断伸びが２０％未満であると、プランジャーエネルギー試験時の変形を充分に許容することができず、耐ショックバースト性を向上することができない。カーカスコードのサイドウォール部２における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが５．０％未満であると、サイドウォール部２におけるカーカス層の剛性が高くなり、接地領域直下でのカーカス層の巻き上げ端部の圧縮歪みが増大し、コードの破断を招く虞がある（即ち、耐久性が損なわれる虞がある）。ベルト補強コード（有機繊維コード）の２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが２．０％より小さいと、ベルト補強層８の剛性が高くなり、コードの耐疲労性が低下して、セパレーションに対する耐久性が低下する虞がある。ベルト補強コード（有機繊維コード）の２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが４．０％より大きいと、ベルト補強層８の剛性が低くなり、高速走行時のベルト端部のせり上がりを抑制する効果が限定的になる。

本発明のカーカスコードは、上述の物性に加えて、下記（１）式で表される撚り係数Ｋが好ましくは２０００〜２５００であるとよい。尚、この撚り係数Ｋは、ディップ処理後のカーカスコードの数値である。このように撚り係数Ｋを大きく設定することで、高速耐久性を向上するには有利になる。撚り係数Ｋが２０００未満であると、タイヤ転動時のビード部の倒れ込みに起因するカーカス層４の巻き上げ部の繰り返し圧縮変形により、カーカス層４に疲労が生じやすくなり、高速耐久性を改善する効果が充分に得られなくなる虞がある。
Ｋ＝Ｔ×Ｄ^1/2 ・・・（１）
（但し、Ｔはコードの上撚り数（回／10cm）であり、Ｄはコードの総繊度（ｄｔｅｘ）である。）

タイヤサイズが２７５／４０ＺＲ２０であり、図１に例示する基本構造を有し、カーカス層を構成するカーカスコードの材質や物性（破断伸び、サイドウォール部における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び）と、ベルト保護層を構成するベルト補強コードの材質や物性（２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び）を、表１〜２のように異ならせた従来例１、比較例１〜６、実施例１〜７の空気入りタイヤを製作した。

いずれの例においても、ベルトカバー層は、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）はそれぞれ１１００ｄｔｅｘ／２の構造を有する。

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、耐ショックバースト性、高速耐久性、セパレーションの有無を評価し、その結果を表１，２に併せて示した。

耐ショックバースト性
各試験タイヤを、リムサイズ９ 1/2Ｊのホイール（ＥＴＲＴＯ標準リム）に組み付け、空気圧を２４０ｋＰａ（Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ／ＥｘｔｒａＬｏａｄＴｉｒｅｓ）とし、プランジャー径１９±１．６ｍｍのプランジャーを負荷速度（プランジャーの押し込み速度）５０．０±１．５ｍ／ｍｉｎの条件でトレッド中央部に押し付けるタイヤ破壊試験を行い、タイヤ強度（タイヤの破壊エネルギー）を測定した。評価結果は、従来例１の測定値を１００とする指数にて示した。この値が大きいほど破壊エネルギーが大きく、耐ショックバースト性に優れることを意味する。尚、この指数値が「１１０」以下であると、充分な改善効果が得られなかったことを意味する。

高速耐久性
各試験タイヤをリムサイズ９ 1/2Ｊのホイールに組み付け、内圧２４０ｋＰａで酸素を封入した状態で温度７０℃、湿度９５％に保持されたチャンバー内に３０日間保管した。このように前処理された試験タイヤを、表面が平滑な鋼製で直径１７０７ｍｍのドラムを備えたドラム試験機に装着し、周辺温度を３８±３℃に制御し、速度１２０ｋｍ／ｈから３０分毎に１０ｋｍ／ｈずつ加速し、タイヤに故障が生じるまでの走行距離を計測した。評価結果は、従来例１の測定値を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど高速耐久性が優れていることを意味する。尚、この指数値が「１０５」以下であると、充分な改善効果が得られなかったことを意味する。

セパレーションの有無
上記高速耐久性の試験を行った後、各試験タイヤを解体してカーカス層の巻き上げ端部におけるセパレーションの有無を確認した。評価結果は、セパレーションが生じている場合は「有」、セパレーションが生じていない場合は「無」と表示した。

表１，２から判るように、実施例１〜８のタイヤは、基準となる従来例１との対比において、耐ショックバースト性と高速耐久性とを高度に両立した。また、高速耐久性の試験後においてもセパレーションは発生していなかった。一方、比較例１は、カーカスコードの破断伸び小さいため、プランジャー試験で測定されるタイヤの破壊エネルギーが小さくなり、耐ショックバースト性を向上する効果が充分に得られなかった。比較例２は、カーカスコードのサイドウォール部における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが小さいため、サイドウォール部の剛性が高くなり、高速耐久性を向上する効果が充分に得られなかった。また、高速耐久性試験後のタイヤではセパレーションが発生していた。比較例３は、ベルト補強コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが小さいため、耐ショックバースト性を向上する効果が充分に得られなかった。比較例４は、ベルト補強コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが大きいため、高速耐久性を向上する効果が充分に得られなかった。

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
８ベルトカバー層
ＣＬタイヤ赤道

Claims

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、
前記カーカス層は、有機繊維のフィラメント束を撚り合わせた有機繊維コードからなるカーカスコードで構成され、前記カーカスコードの破断伸びが２０％以上、前記カーカスコードのサイドウォール部における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが５．０％以上であり、
前記ベルト補強層は、有機繊維のフィラメント束を撚り合わせた有機繊維コードからなるベルト補強コードで構成され、前記ベルト補強コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが２．０％〜４．０％である空気入りタイヤ。
前記カーカスコードの破断伸びが２２％〜２４％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。
下記（１）式で表される前記カーカスコードのディップ処理後の撚り係数Ｋが２０００〜２５００であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
Ｋ＝Ｔ×Ｄ^1/2 ・・・（１）
（但し、Ｔはコードの上撚り数（回／10cm）であり、Ｄはコードの総繊度（ｄｔｅｘ）である。）
前記カーカスコードのサイドウォール部における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが５．０％〜６．５％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記カーカスコードを構成する有機繊維がポリエチレンテレフタレート繊維であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記ベルト補強コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが２．５％〜３．５％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記ベルト補強コードを構成する有機繊維がポリエチレンテレフタレート繊維であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記ベルト補強コードが前記ベルト層のタイヤ幅方向の全域を覆うことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。