JP2021165088A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】操縦安定性を良好に維持しながら、高速耐久性を向上し、これら性能を高度に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間に装架されたカーカス層４とその外周側に配置されたベルト補強層８とを備えた空気入りタイヤにおいて、カーカス層４を有機繊維コードからなるカーカスコードで構成し、カーカスコードの破断伸びを２０％以上、カーカスコードのベルト層７の内周側における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びを５．５％〜８．５％に設定し、ベルト補強層８を有機繊維コードからなるカバーコードで構成し、カバーコードの３．０％伸長時の幅５０ｍｍ当たりの引張強度を２．８ｋＮ〜４．０ｋＮに設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、高弾性の有機繊維コードからなるベルト補強層を設けた空気入りタイヤに関する。

一般的に、高速走行を意図した空気入りタイヤでは、トレッド部におけるカーカス層の外周側に配置されたベルト層の更に外周側に、タイヤ周方向に配向する補強コードからなるベルト補強層を設けることが行われている（例えば、特許文献１を参照）。このようなベルト補強層は、主に、高速走行時の遠心力によるベルト層両端部のせり上がりによる剥離故障を防止し、高速耐久性を向上している。

近年、このようなベルト補強層に基づく高速耐久性を更に向上するために、ベルト補強層を構成する補強コードに剛性の高い有機繊維コードを用いることが検討されている。しかしながら、剛性の高い有機繊維コードからなるベルト補強層（以下、高剛性カバーという）を用いると、トレッド部の曲げ剛性が高くなるため、接地面積が減少して操縦安定性が低下する虞がある。そのため、高剛性カバーを用いる場合であっても、操縦安定性を損なうことなく、高速耐久性を向上する対策が求められている。

特開２０１０‐１４９８３１号公報

本発明の目的は、操縦安定性を良好に維持しながら、高速耐久性を向上し、これら性能を高度に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、前記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前記ベルト層の内周側における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが５．５％〜８．５％であり、前記ベルト補強層は有機繊維コードからなるカバーコードで構成され、前記カバーコードの３．０％伸長時の幅５０ｍｍ当たりの引張強度が２．８ｋＮ〜４．０ｋＮであることを特徴とする。

本発明においては、ベルト補強層を構成する有機繊維コード（カバーコード）の３．０％伸長時の幅５０ｍｍ当たりの引張強度が２．８ｋＮ〜４．０ｋＮであり、ベルト補強層の剛性が適度に高いため、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。一方で、カーカス層を構成する有機繊維コード（カーカスコード）のベルト層の内周側における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが５．５％〜８．５％に設定されて、ベルト層と重複する領域でカーカス層が適度に低剛性であるので、接地面積を十分に確保することが可能になり、操縦安定性を改善することができる。これらの協働により、本発明の空気入りタイヤは、操縦安定性を良好に維持しながら、高速耐久性を向上し、これら性能を高度に両立することができる。これに加えて、カーカスコードの破断伸びが２０％以上であるため、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（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）に対する耐久性）を向上する効果も付加することができる。

本発明では、カーカスコードの熱収縮率が０．５％〜２．５％であることが好ましい。これにより、加硫時にカーカスコードにキンク（捩じれ、折れ、よれ、形くずれ等）が発生して耐久性が低下したり、ユニフォミティの低下を抑制することができなくなる虞がある。

本発明では、下記式（１）で表されるカーカスコードの撚り係数Ｋが２０００〜２５００であることが好ましい。これにより、コード疲労性を良好にして優れた耐久性を確保することができる。
Ｋ＝Ｔ×Ｄ^1/2 ・・・（１）
（式中、Ｔはカーカスコードの上撚り数［回／10cm］であり、Ｄはカーカスコードの総繊度［ｄｔｅｘ］である。）

本発明においては、カーカスコードがポリエチレンテレフタレート繊維を含むことが好ましい。このように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、その優れた物性により、高速耐久性と操縦安定性とをバランスよく高度に両立するには有利になる。また、低コスト化や作業性の向上を図ることができる。

本発明においては、カバーコードが芳香族ポリアミド繊維を含むことが好ましい。このように芳香族ポリアミド繊維を用いることで、その優れた物性により、高速耐久性と操縦安定性とをバランスよく高度に両立するには有利になる。特に、カバーコードの剛性を高めて耐久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。

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（後述のカーカスコード）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好ましく使用される。

更に、ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、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（カバーコード）を含む。ベルト補強層８において、カバー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。ベルト補強層８としては、ベルト層７の幅方向の全域を覆うフルカバー層８ａや、ベルト層７のタイヤ幅方向の両端部を局所的に覆う一対のエッジカバー層８ｂをそれぞれ単独で、またはこれらを組み合わせて設けることができる（図示の例では、フルカバー層８ａおよびエッジカバー層８ｂの両方が設けられている）。ベルト補強層８は、例えば、少なくとも１本のカバー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ことができる。

本発明において、ベルトカバー層８を構成するカバーコードは、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。このカバーコード（有機繊維コード）の３．０％伸長時の幅５０ｍｍ当たりの引張強度は２．８ｋＮ〜４．０ｋＮ、好ましくは３．１ｋＮ〜３．７ｋＮである。このような物性のカバーコ―ドを用いることで、ベルト補強層８の剛性を適度に高めることができ、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、カバーコードの３．０％伸長時の幅５０ｍｍ当たりの引張強度が２．８ｋＮ未満であると、高速走行時のベルト端部のせり上がりを十分に抑制できず、高速耐久性を向上する効果が限定的になる。カバーコードの３．０％伸長時の幅５０ｍｍ当たりの引張強度は４．０ｋＮを超えると、トレッド部１の剛性が高くなりすぎて接地面積が減少して操縦安定性が低下する。尚、「３．０％伸長時の幅５０ｍｍ当たりの引張強度」とは、タイヤからコード１本（試料コード）を取り出し、取り出した直後に初荷重０．４５ｍＮ／ｄｔｅｘ、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、試料コードが３．０％伸長した時に測定される強度に、タイヤ中で幅５０ｍｍ当たりに含まれるコード本数をかけた値である。

カバーコード（有機繊維コード）を構成する有機繊維の種類は、上述の物性を満たしていれば特に限定されず、例えばポリエステル繊維、ナイロン繊維、芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）などを用いることができる。なかでも、アラミド繊維を含んでいることが好ましく、特に、ナイロン繊維とアラミド繊維とからなるハイブリッドコードを好適に用いることができる。芳香族ポリアミド繊維を含む場合（ナイロン繊維とアラミド繊維とからなるハイブリッドコードを用いた場合）、その優れた物性（高剛性）によって、効果的に高速耐久性を向上することができる。

本発明は、上述のように高剛性のカバーコ―ドからなるベルト補強層８を用いて高速耐久性を向上するにあたって、それに起因して操縦安定性が低下することを抑制するために、カーカス層４を構成するカーカスコードに後述のように特定の有機繊維コードを用いるものである。そのため、タイヤ全体の基本的な構造は、上述のベルト補強層８（カバーコード）を除いて、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２４％〜２８％である。このカーカスコード（有機繊維コード）のベルト層７の内周側における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びは５．５％〜８．５％、好ましくは６．０％〜７．０％である。尚、「破断伸び」および「１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び」はいずれも、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。

本発明では、カーカス層４として上述の物性を有するカーカスコード（有機繊維コード）を用いているので、上述のようにベルト補強層８に剛性の高いカバーコ―ドを用いる場合であっても、それに起因して操縦安定性が低下することを抑制して、操縦安定性を良好に維持することができる。即ち、カーカスコードがベルト層７の内周側において上記物性（１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び）を有しており、ベルト層７と重複する領域における剛性が適度に低いため、接地面積を十分に確保することが可能になり、操縦安定性を良好にすることができる。また、カーカスコードの破断伸びが上記範囲に設定されているので、耐ショックバースト性を向上することもできる。即ち、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（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）によって判定することができるが、上述の破断伸びを有するコードを用いることで、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なり、プランジャーエネルギー試験において良好な結果を得ることができる。つまり、走行時に当てはめて考えると、トレッド部１の突起入力に対する破壊耐久性（上述の破壊エネルギーに相当）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。

このとき、カーカスコードのベルト層７の内周側における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが５．５％未満であると、ベルト層７と重複する領域におけるカーカス層４の剛性が高くなり、接地領域直下でのカーカス層４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）。カーカスコードのベルト層７の内周側における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが８．５％を超えると、上述の接地面積を確保する効果が十分に得られなくなり、操縦安定性を改善する効果が限定的になる。カーカス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において良好な結果を得ることができない。即ち、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）を高めることができず、空気入りタイヤの耐ショックバースト性を向上する効果が充分に見込めなくなる。

更に、カーカスコード（有機繊維コード）は、熱収縮率が好ましくは０．５％〜２．５％、より好ましくは１．０％〜２．０であるとよい。尚、「熱収縮率」とは、ＪＩＳ Ｌ１０１７の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、試料長さ５００ｍｍ、加熱条件１５０℃×３０分の条件にて加熱したときに測定される試料コードの乾熱収縮率（％）である。このような熱収縮率を有するコードを用いることで、加硫時に有機繊維コードにキンク（捩じれ、折れ、よれ、形くずれ等）が発生して耐久性が低下することや、ユニフォミティの低下を抑制することができる。このとき、カーカスコードの熱収縮率が０．５％未満であると、加硫時にキンクが発生しやすくなり、耐久性を良好に維持することが難しくなる。カーカスコードの熱収縮率が２．５％を超えると、ユニフォミティが悪化する虞がある。

更に、カーカスコードは、下記式（１）で表される撚り係数Ｋが好ましくは２０００〜２５００、より好ましくは２１００〜２４００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。このような撚り係数Ｋを有するコードを用いることで、コード疲労性を良好にして優れた耐久性を確保することができる。このとき、カーカスコードの撚り係数Ｋが２０００未満であると、コード疲労性が低下し、耐久性を確保することが難しくなる。カーカスコードの撚り係数Ｋが２５００を超えると、カーカスコードの生産性が悪化する。
Ｋ＝Ｔ×Ｄ^1/2 ・・・（１）
（式中、Ｔはカーカスコードの上撚り数［回／10cm］であり、Ｄはカーカスコードの総繊度［ｄｔｅｘ］である。）

カーカスコード（有機繊維コード）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、芳香族ポリアミド繊維（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。いずれの繊維を用いた場合も、各繊維の物性によって、高速耐久性と操縦安定性とをバランスよく高度に両立するには有利になる。特に、ＰＥＴ繊維の場合は、ＰＥＴ繊維が安価であることから、空気入りタイヤの低コスト化を図ることができる。また、コードを製造する際の作業性を高めることもできる。

タイヤサイズが２７５／４０ＺＲ２０であり、図１に示す基本構造を有し、カーカス層を構成するカーカスコードの材質（有機繊維の種類）や物性（破断伸び、ベルト層の内周側における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び、熱収縮率、撚り係数Ｋ）と、ベルト補強層を構成するカバーコードの材質（有機繊維の種類）や物性（３．０％伸長時の幅５０ｍｍ当たりの引張強度）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１〜６の空気入りタイヤを製作した。

表１〜２の「有機繊維の種類」の欄については、ポリエチレン繊維コード（ＰＥＴ繊維コード）を用いた場合を「ＰＥＴ」、ナイロン繊維およびアラミド繊維からなるハイブリッドコードを用いた場合を「ナイロン＋アラミド」と表示した。また、ＰＥＴ繊維コードは２２００ｄｔｅｘ／２の構造を有し、ナイロン繊維およびアラミド繊維からなるハイブリッドコードはアラミド１６７０ｄｔｅｘ（２本）ナイロン１４００ｄｔｅｘ（１本）／３の構造を有する。いずれの例においても、ベルト補強層は、１本のカバーコ―ド（上述の有機繊維コードのいずれか）を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４０本／50mmである。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、高速耐久性、操縦安定性、耐ショックバースト性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

高速耐久性
各試験タイヤをリムサイズ２０×９ １／２Ｊのホイールに組み付け、内圧２７０ｋＰａで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、タイヤに故障が生じるまでの走行距離が大きく、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「１１０」未満であると、充分な改善効果が得られなかったことを意味する。

操縦安定性
各試験タイヤをリムサイズ２０×９ １／２Ｊのホイールに組み付けて、空気圧を２７０ｋＰａとして排気量２０００ｃｃの試験車両（四輪駆動車）に装着し、２名が乗車した状態で乾燥路面からなるテストコースにて、テストドライバーによる操縦安定性の官能評価を行った。評価結果は、従来例１を３．０（基準）とする５点法にて評価し、最高点と最低点を除いた５名の平均点で表した。この評価値が大きいほど操縦安定性に優れることを意味する。尚、この点数が「３．５」以上であれば、優れた操縦安定性が得られたことを意味する。

耐ショックバースト性
各試験タイヤを、リムサイズ２０×９ １／２Ｊのホイールに組み付け、空気圧を２７０ｋＰａ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」未満であると、充分な改善効果が得られなかったことを意味する。

表１〜２から判るように、実施例１〜６のタイヤは、従来例１との対比において、高速耐久性および操縦安定性を高度に両立し、更に、耐ショックバースト性を改善した。一方、比較例１は、カーカスコードの破断伸びが小さく、且つ、カーカスコードのベルト層の内周側における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが小さいため、操縦安定性が低下し、耐ショックバースト性を改善する効果も十分に得られなかった。比較例２は、カーカスコードのベルト層の内周側における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが小さいため、操縦安定性を向上する効果が十分に得られなかった。比較例３は、カーカスコードの破断伸びが小さいため、耐ショックバースト性を改善する効果が十分に得られなかった。比較例４は、カーカスコードのベルト層の内周側における１．５ｃＮ／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十分に得られなかった。比較例５は、カバーコ―ドの３．０％伸長時の幅５０ｍｍ当たりの引張強度が小さいため、操縦安定性を向上する効果が十分に得られなかった。比較例６は、カバーコ―ドの３．０％伸長時の幅５０ｍｍ当たりの引張強度が大きいため、高速耐久性を向上する効果が十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 ベルト補強層
ＣＬ タイヤ赤道

Claims (5)

1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記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前記ベルト層の内周側における１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸びが５．５％〜８．５％であり、
   前記ベルト補強層は有機繊維コードからなるカバーコードで構成され、前記カバーコードの３．０％伸長時の幅５０ｍｍ当たりの引張強度が２．８ｋＮ〜４．０ｋＮであることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記カーカスコードの熱収縮率が０．５％〜２．５％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。
3. 下記式（１）で表される前記カーカスコードの撚り係数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）
   （式中、Ｔは前記カーカスコードの上撚り数［回／10cm］であり、Ｄは前記カーカスコードの総繊度［ｄｔｅｘ］である。）
4. 前記カーカスコードがポリエチレンテレフタレート繊維を含む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。
5. 前記カバーコードが芳香族ポリアミド繊維を含む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。

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