JP3611395B2

JP3611395B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP3611395B2
Application number: JP05339096A
Authority: JP
Inventors: 竜三小松; 修二高橋; 啓太良知
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1996-03-11
Filing date: 1996-03-11
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2016-03-11
Also published as: JPH09240213A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重量の増加を招かずに、ベルト層エッジ部のセパレーションやタイヤ外周成長を抑制するようにした空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば、バスやトラック等に用いられる重荷重用空気入りラジアルタイヤでは、車両の積載量増大を低床化により達成するため、タイヤの偏平化が進んでいる。このように扁平化が進むと、ベルト層に対する負荷が増大し、高速走行時のベルト層エッジ部のせり上がり現象によるエッジセパレーションの発生や、タイヤの外周成長が起こりやすくなって、タイヤの耐久性が著しく低下する。
そこで、上記解決策として、例えば、従来よりもベルト層の層数を増加させ、周方向剛性を高める方法もあるが、それによって重量の増加を招くことになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、重量の増大を招くことなく、ベルト層エッジ部のセパレーションやタイヤの外周成長の発生を抑制し、タイヤの高速耐久性を高めることができる空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
本発明の他の目的は、ベルト層エッジ部の耐セパレーション性を一層高めることができる空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、トレッド部のカーカス層外側に補強コードを配列した複数のベルト層を設けた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記カーカス層側に隣接する２層のベルト層の互いに交差する補強コードをベルト層の両エッジ部で折り返し、該補強コードを一方から他方のベルト層に延在する構成にし、前記２層のベルト層の外側に配置するベルト層の補強コードを引張弾性率３００g/d 以上の高弾性率有機繊維フィラメントと熱収縮性有機繊維フィラメントとを引き揃えて加撚した下撚糸Ａを複数本引き揃え、これら下撚糸Ａの撚り方向と逆方向に上撚りを加えて形成した複合コードから構成すると共に、該複合コードをタイヤ周方向に対する配向角度を５°以下にして巻き付けた螺旋状構造にしたことを特徴とする。
【０００５】
このように外側のベルト層の補強コードを上述のように構成した複合コードから構成し、それを上記の範囲でタイヤ周方向に配向することにより、該補強コードを加硫時のリフトに対して容易に追従させながら、加硫時のリフトによって形態的に引き伸ばされた後は伸びが小さくなるため、タイヤ周方向の剛性を大きくすることができ、それによって、高速走行時にタイヤ外周の成長を抑制することができると共に、ベルト層端部のせり上がり現象によるベルト層エッジ部のセパレーションの発生も抑えることができ、その結果、タイヤの高速耐久性の改善が可能になる。
【０００６】
また、ベルト層の層数を増加することなく、従来配置されている外側のベルト層の構成を上記のようにするだけでよいため、タイヤ重量が増加することもない。
また更に、補強コードが交差する２層のベルト層において、その補強コードをベルト層エッジ部で折り返し、一方から他方のベルト層に延在する構成にして、補強コードの切断されたエッジがベルト層両端に存在しないようにしたため、そのエッジの存在に起因して発生するベルト層のエッジセパレーションを抑制することができ、ベルト層エッジ部の耐セパレーション性の一層の改善を図ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
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は本発明の空気入りラジアルタイヤの一例を示し、左右のビード部１には、それぞれ左右のサイドウォール部２が連なり、この左右のサイドウオール部２の外周部間に跨がるようにトレッド部３が形成されている。タイヤ内側には、カーカス層４が左右のビード部１間にタイヤ周方向に対する補強コードのコード角度が７０°〜９０°であるように１層装架され、その両端部４ａが両ビード部１に配置されたビードコア５の周りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。また、トレッド部３におけるカーカス層４の外側には３層のベルト層６が配置されている。
【０００８】
カーカス層４側に隣接する最内層の１番ベルト層６ａとその外側の２番ベルト層６ｂの２層は、図２に示すように、補強コード７を互いに交差するように配置したクロスベルト層に構成され、補強コード７のタイヤ周方向に対して傾斜する配向角度が共に１０〜３０°の範囲になっている。
この１，２番ベルト層６ａ，６ｂは、交差する補強コード７がベルト層両エッジ部で折り返され、一方から他方及び他方から一方のベルト層に連続して延在するように構成され、図１に示すように、その左右のベルト層両端が互いに接続された一体構造に形成されている。そのため、補強コード７のエッジがベルト層両端に露出していないようになっている。
【０００９】
この１，２番ベルト層６ａ，６ｂは、図３に示すように、複数本の補強コード７を引き揃えて未加硫ゴムに埋設したストリップ材ａを螺旋状に連続して巻回した筒状体を形成し、これをその長手方向に沿って押しつぶして形成したベルト材Ａを加硫前のグリーンタイヤ成形時にアセンブルして形成することができる。
図４は、上記ベルト材Ａに芯材Ｂを挿入するようにしたものである。このように芯材Ｂを挿入し、１，２番ベルト層６ａ，６ｂ間に芯材を介設する構成にすることにより、ベルト層の剛性を一層高めることができる。
【００１０】
一方、２番ベルト層６ｂの外側に配置した最外側の３番ベルト層６ｃは、有機繊維フィラメントを複合した複合コードからなる補強コード８を有し、該補強コード８を図２に示すように、タイヤ周方向に対する傾斜を０°に近づけて巻き付けた、所謂０度ベルトの構造にしてある。この構造は、例えば、後述する構成からなる、１本の複合コードをベルト幅方向に任意の密度で連続周回して巻き付ける方法や、複数（２〜１０）本の引き揃えられた複合コードに未加硫ゴムが含浸されたストリップ材をベルト幅方向に移動させながら連続周回して巻き付けることにより構成することができる。そのコード密度やベルト幅に応じて、複合コードは、タイヤ周方向に対する配向角度を５°以下にして巻き付けた螺旋状構造にすることができる。
【００１１】
上記複合コード（補強コード８）は、図５及び図６（ａ），（ｂ）に示すように、非熱収縮性の引張弾性率が３００ｇ／ｄ以上の高弾性率有機繊維フィラメントｆｈと熱収縮性有機繊維フィラメントｆｓとを引き揃えて加撚した下撚糸Ａを複数本引き揃え、これら下撚糸Ａの撚り方向と逆方向に上撚りを加えて形成した構成になっている。
【００１２】
このように本発明は、外側のベルト層６ｃの補強コード８をタイヤ周方向に対して５°以下で配向するようにしたので、タイヤの周方向剛性を大幅に高めることができ、それによって、高速走行時におけるベルト層端部のせり上がり現象によるベルト層エッジ部のセパレーションの発生や、タイヤ外周の成長の抑制が可能になる。従って、タイヤの高速耐久性を向上することができる。
【００１３】
しかも、補強コード８を上記のような複合コードから構成するため、加硫時のリフトに容易に追従させることができるので、それによってベルト層に乱れを発生させないため、タイヤのユニフォミティーが悪くなることもない。
上記複合コードは、予め、その複合コードに弛緩熱処理が施されるが、その処理により、高弾性率有機繊維フィラメントｆｈが熱収縮性有機繊維フィラメントｆｓの熱収縮と一体的に均一に縮むような挙動を行う。これに引張り荷重を負荷したときの伸びの挙動は、図７の「引張強さ−伸び曲線」に示す曲線のようになる。即ち、低荷重域では高い伸びを示し、高荷重域になると高弾性率繊維フィラメントの高い引張弾性率が作用して低い伸びを示すようになる。従って、上記複合コードは加硫時のリフトに容易に追従することができる一方、加硫時のリフトによって形態的に引き伸ばされた後は伸びが小さくなるため、これをタイヤ周方向に対して５°以下で配向することにより、タイヤ周方向の剛性を大きくすることができる。そのため、高速走行時のタイヤ外周成長やベルト層端部のせり上がりを抑制し、タイヤの高速耐久性の改善が可能になるのである。
【００１４】
また、従来配置されている外側のベルト層６ｃを上記のように構成するだけでよく、ベルト層の層数を増加する必要がないため、タイヤ重量の増大を招くことがない。
また更に、補強コード７が交差するように積層して配された１，２番ベルト層６ａ，６ｂを、その補強コード７をベルト層エッジ部で折り返し他方のベルト層に延在するように構成し、補強コード７の切断エッジがベルト層両端に露出しない状態としたので、そのエッジの露出に起因して発生するベルト層のエッジセパレーションを抑制することができる。そのため、ベルト層エッジ部の耐セパレーション性を一層高めることができる。
【００１５】
また、上記複合コードは、タイヤ加硫に設定されたリフト率に応じて個々に下撚り数や上撚り数を調整する必要がなく、弛緩熱処理調整でリフト率に容易に対応させることができるため、リフト率が異なるタイヤ毎に撚り構造を合わせなければならないという煩雑さがない。
上記複合コードに使用する高弾性率有機繊維フィラメントｆｈの引張弾性率が３００ｇ／ｄ未満では、複合コードのタイヤ周方向の引張剛性が低下し、タイヤの高速耐久性の改善効果が不十分になる。３００ｇ／ｄ以上の高弾性率繊維としては、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリーＰーフェニレンベンズビスオキサゾール繊維、ポリ−ｐ−フェニレンベンズビスチアゾール繊維、ポリイミド繊維等を好ましく使用することができる。
【００１６】
上記１，２ベルト層６ａ，６ｂの補強コード７としては、引張弾性率３０００ｋｇ／ｍｍ^２以上、引張強度１５０ｋｇ／ｍｍ^２以上の有機繊維から構成するのがタイヤ重量を軽減する上で好ましい。その有機繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリーＰーフェニレンベンズビスオキサゾール繊維、ポリビニルアルコール繊維等を挙げることができ、それらから選ばれる繊維の１種または２種以上を撚り合わせた撚り糸を補強コードとして好ましく用いることができる。
【００１７】
引張弾性率が３０００ｋｇ／ｍｍ^２未満では、ベルト剛性が不足し、ベルト部の成長性低下だけでなく、操縦性能も低下する。
引張強度が１５０ｋｇ／ｍｍ^２未満であると、ベルト強度が不足し、タイヤ強度が低下する。
上記複合コードを構成する全熱収縮性有機繊維フィラメントの総デニール数としては、複合コードを構成する全高弾性率有機繊維フィラメントの総デニール数の５０％以下にするのがよい。総デニール数が５０％を越えると、弛緩熱処理した複合コードの加硫タイヤでの引張剛性が低下するため、タイヤの外周成長の抑制やベルト部耐久性の改善効果が低減する。好ましくは、３５％以下、１０％以上にするのがよい。１０％未満では、弛緩熱処理による複合コードの収縮効果が少なく、加硫時のリフトに追従し難くなるため、加硫タイヤのベルト部のユニフォミティーが低下する。
【００１８】
上記複合コードに加える上撚りは、下記式で表される撚り係数Ｋが５００〜１９００の範囲に設定するのがよい。
Ｋ＝ＴＤ^１／２
ただし、Ｄ：高弾性率繊維の総デニール数
Ｔ：複合コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
撚り係数Ｋが５００未満であると、コードの収束性が低下し、ゴムとの接着性が低下する。そのため、タイヤのベルト部の耐久性向上の効果も低減する。一方、１９００を超えると、加硫タイヤでの複合コードの引張剛性が低下するため、ベルト部の耐久性向上の効果が低減する。
【００１９】
高弾性率繊維フィラメントｆｈの総デニール数Ｄとしては、３０００〜９０００ｄ、複合コードの上撚り数Ｔ（回／１０ｃｍ）としては、上式に従うが、その範囲として５〜３５にすることができる。
また、熱収縮性有機繊維フィラメントｆｓの１５０℃での乾熱収縮率としては、５％以上にするのがよい。熱収縮率が５％未満の場合は、弛緩熱処理を施しても複合コードを形態的に十分縮めることが困難で、加硫時のリフトが大きい場合にはリフトの追従性が低下する。好ましくは８％以上にするのがよい。８％以上であると広範囲なリフト率に容易に対応させることができる。
【００２０】
上記熱収縮性有機繊維とは、熱によって収縮挙動を示す繊維であり、例えば、ポリエステル繊維、６ナイロン繊維、６６ナイロン繊維、４６ナイロン繊維等を好ましく使用することができる。これらのなかでも、熱収縮のし易さからポリエステル繊維が望ましい。なお、ここで「１５０℃での熱収縮率」は、ＪＩＳＬ１０１７に規定された測定方法に従って自由収縮させて測定したものである。
本発明では、図５に複合コードを構成する下撚糸Ａを２本用いた例を示すが、それに限定されず、当然のことながらそれ以上用いることができる。好ましくは、生産性の観点からは図示のように２本がよい。上限値としては、３本以下が生産性や強力利用率の点からよい。
【００２１】
上記下撚糸Ａは、高弾性率有機繊維フィラメントｆｈと熱収縮性有機繊維フィラメントｆｓとが１本の糸束に引き揃えられ、その１本の糸束に撚（下撚）が加えられて形成されるが、その１本の下撚糸Ａにおける高弾性率有機繊維フィラメントｆｈと熱収縮性有機繊維フィラメントｆｓとの配置状態は、図６（ａ）に示すように、それぞれのフィラメントｆｈ，ｆｓが束の単位で混ざっていてもよく、或いは、図６（ｂ）に示すように、フィラメントｆｈ，ｆｓが互いにランダムに入り交じった混繊状態になったものでもよい。
【００２２】
また、図６（ｃ）に示すように、複合コードを構成する複数本の下撚糸のうち、１本を上述した下撚糸Ａのように、高弾性率有機繊維フィラメントｆｈと熱収縮性有機繊維フィラメントｆｓとが混在するように構成し、残りの１本の下撚糸Ｂは、高弾性率有機繊維フィラメントｆｈだけの糸束が加撚されたものであってもよい。このように下撚糸Ａ，Ｂを用いて複合コードを構成する場合、少なくとも１本の下撚糸Ａと少なくとも１本の下撚糸Ｂとを１束に引き揃え、これに下撚糸Ａ，Ｂの下撚り方向とは逆方向の上撚りを施して複合コードとすることができる。
【００２３】
本発明では、上記実施形態において、各下撚糸Ａ，Ｂに加える下撚りの撚り数は特に限定されるものではないが、好ましくは、上撚り数の５０％〜１５０％の範囲内にすることが生産性の観点からよい。
また、上記実施形態では、ベルト層を３層設けた例を示したが、それに限定されず、それ以上配置したものであってもよく、少なくとも３層のベルト層を設けた空気入りタイヤであればよい。
【００２４】
また、本発明では、上記のように複合コードを配列したベルト層６ｃを最外側に設けた場合、その外側に該ベルト層６ｃを保護するベルト保護層を配置するのが望ましい。このベルト保護層としては、スチールコードからなる補強コードをタイヤ周方向に対して１８〜２８°で傾斜させた構成のものを好ましく使用することができる。
【００２５】
本発明は、ベルト層を３層以上設けた空気入りラジアルタイヤであれば、限定されるものではないが、特に、重荷重用空気入りラジアルタイヤ、更に、その内でも扁平率を７０％以下にしたものに好適に用いることができる。
【００２６】
【実施例】
タイヤサイズを２８５／６０Ｒ２２．５で共通にし、図１に示す構成の空気入りラジアルタイヤにおいて、３番ベルト層の外側にベルト保護層を設けた本発明タイヤと、図１において、ベルト層の構造を、補強コードをタイヤ周方向に対して傾斜させると共に２ー３番ベルト層間で交差するように積層した４層のベルト層から構成した従来タイヤ、及び本発明タイヤにおいて、３番ベルト層を従来タイヤに使用した補強コードをタイヤ周方向に対して傾斜させたベルト層に代えた比較タイヤとをそれぞれ作製した。
【００２７】
本発明タイヤにおいて、３番ベルト層の複合コード（０°に近づけて配向）を構成する下撚糸における高弾性率有機繊維フィラメント（アラミド繊維を使用）の引張弾性率は５５０ｇ／ｄ、熱収縮性有機繊維フィラメント（ポリエステルを使用）の１５０℃での乾熱収縮率は９５％、全高弾性率有機繊維フィラメントの総デニール数に対する全熱収縮性有機繊維フィラメントの総デニール数は３３％、下撚り及び上撚り共に２０回／１０ｃｍであり、撚り係数Ｋは１５５０である。また、全高弾性率有機繊維フィラメントの総デニール数は６０００ｄである。この複合コードをタイヤに埋設する前に弛緩熱処理を施した。１，２番ベルト層の補強コードには、引張弾性率４０００ｋｇ／ｍｍ^２、引張強度２１０ｋｇ／ｍｍ^２のアラミド繊維を使用し、そのタイヤ周方向に対する配向角度は２０°である。ベルト保護層の補強コードには、１×５×０．３８のスチールコードを用い、そのタイヤ周方向に対する配向角度は２０°である。
【００２８】
従来タイヤのベルト層の補強コードは、３＋６×０．３５のスチールコードを使用し、そのタイヤ周方向に対する配向角度は２０°である。
これら各試験タイヤを以下に示す測定条件により、高速耐久性、タイヤ外周成長、及び重量の評価試験を行ったところ、表１に示す結果を得た。
高速耐久性
各試験タイヤをリムサイズ２２．５×９．００のリムに装着し、空気圧を８７５ｋＰａにして、ドラム試験機の径が１７０７ｍｍの回転ドラムに取付け、負荷荷重３０．８９ｋＮの条件下で、速度８０ｋｍ／ｈの高速耐久性試験に従って走行させ、タイヤ故障が発生するまでの距離を測定し、その結果を従来タイヤを１００とする指数値で評価した。この値が大きい程、高速耐久性が優れている。
タイヤ外周成長
各試験タイヤのインフレート（空気圧８７５ｋＰａ）前後のタイヤ外周の成長量をベルトエッジから３０乃至４０ｍｍの位置で測定し、その結果を従来タイヤを１００とする指数値で評価した。この値が小さい程、タイヤ外周成長が小さい。
重量
各試験タイヤの重量を測定し、その結果を従来タイヤを１００とする指数値で評価した。この値が小さい程、軽量であることを示す。
【００２９】
【表１】

表１から明らかなように、本発明タイヤは、タイヤの外周成長が抑制されると共に、ベルト層エッジ部に発生するセパレーションが大幅に抑えられるため、高速耐久性が大きく改善されることが判る。また、ベルト層の補強コードに、全て、有機繊維を用いることにより、軽量化を図ることができるのが判る。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように本発明は、トレッド部のカーカス層外側に補強コードを配列した複数のベルト層を設けた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記カーカス層側に隣接する２層のベルト層の互いに交差する補強コードをベルト層エッジ部で折り返し、該補強コードを一方から他方のベルト層に延在する構成にし、前記２層のベルト層の外側に配置するベルト層の補強コードを引張弾性率３００ｇ／ｄ以上の高弾性率有機繊維フィラメントと熱収縮性有機繊維フィラメントとを引き揃えて加撚した下撚糸Ａを複数本引き揃え、これら下撚糸Ａの撚り方向と逆方向に上撚りを加えて形成した複合コードから構成すると共に、該複合コードをタイヤ周方向に対する配向角度を５°以下にして巻き付けた螺旋状構造にしたので、重量の増大を招くことなく、タイヤ外周成長の発生を抑制すると共に、ベルト層エッジ部の耐セパレーション性を一層高め、タイヤの高速耐久性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気入りラジアルタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図である。
【図２】図１のベルト層の要部を一部切欠いた説明図である。
【図３】１，２番ベルト層を構成する加硫前のベルト材の一例を示す要部拡大説明図である。
【図４】１，２番ベルト層を構成する加硫前のベルト材の他の例を示す要部拡大説明図である。
【図５】３番ベルト層の複合コードの一例を示す要部拡大側面図である。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ図５の複合コードを構成する下撚糸における高弾性率有機繊維フィラメントと熱収縮性有機繊維フィラメントとの配置状態を示す拡大断面図である。
【図７】本発明に用いられる複合コードの荷重・伸び曲線を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ビード部２サイドウォール部
３トレッド部４カーカス層
６ベルト層６ａ１番ベルト層
６ｂ２番ベルト層６ｃ３番ベルト層
７，８補強コードｆｈ高弾性率有機繊維フィラメント
ｆｓ熱収縮性有機繊維フィラメント

Claims

トレッド部のカーカス層外側に補強コードを配列した複数のベルト層を設けた空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記カーカス層側に隣接する２層のベルト層の互いに交差する補強コードをベルト層の両エッジ部で折り返し、該補強コードを一方から他方のベルト層に延在する構成にし、
前記２層のベルト層の外側に配置するベルト層の補強コードを引張弾性率３００g/d 以上の高弾性率有機繊維フィラメントと熱収縮性有機繊維フィラメントとを引き揃えて加撚した下撚糸Ａを複数本引き揃え、これら下撚糸Ａの撚り方向と逆方向に上撚りを加えて形成した複合コードから構成すると共に、該複合コードをタイヤ周方向に対する配向角度を５°以下にして巻き付けた螺旋状構造にした空気入りラジアルタイヤ。
前記複合コードを、引張弾性率３００ｇ／ｄ以上の高弾性率有機繊維フィラメントと熱収縮性有機繊維フィラメントとを引き揃えて加撚した下撚糸Ａを複数本引き揃え、これら下撚糸Ａの撚り方向と逆方向に上撚りを加えて形成する構成に代えて、引張弾性率３００ｇ／ｄ以上の高弾性率有機繊維フィラメントと熱収縮性有機繊維フィラメントとを引き揃えて加撚した少なくとも１本の下撚糸Ａと、引張弾性率３００ｇ／ｄ以上の高弾性率有機繊維フィラメントを引き揃えて下撚糸Ａと同方向に加撚した少なくとも１本の下撚糸Ｂとを引き揃え、これら下撚糸Ａ，Ｂの撚り方向と逆方向に上撚りを加えて形成する請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記２層のベルト層の補強コードを引張弾性率３０００ｋｇ／ｍｍ^２以上、引張強度１５０ｋｇ／ｍｍ^２以上の有機繊維から構成した請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記複合コードを構成する全熱収縮性有機繊維フィラメントの総デニール数を、該複合コードを構成する全高弾性率有機繊維フィラメントの総デニール数の５０％以下にした請求項１乃至３記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記複合コードの上撚りの下記式で表される撚り係数Ｋを５００〜１９００にした請求項１乃至４記載の空気入りラジアルタイヤ。
Ｋ＝ＴＤ^１／２
ただし、Ｄ：高弾性率有機繊維の総デニール数
Ｔ：複合コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
前記複合コードを構成する全高弾性率有機繊維フィラメントの総デニール数を３０００〜９０００ｄにした請求項１乃至５記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記熱収縮性有機繊維フィラメントの１５０℃での乾熱収縮率が５％以上である請求項１乃至６記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記複合コードを配列したベルト層の外側に、ベルト保護層を配置した請求項１乃至７記載の空気入りラジアルタイヤ。