JP4433725B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、ベルト補強層の改良によりロードノイズの低減と同時に高速耐久性を向上するようにした空気入りラジアルタイヤに関する。

一般に高速走行用に設計された空気入りラジアルタイヤは、トレッド部の内側に配置したベルト層の外周側に熱収縮性のナイロンコードをほぼタイヤ周方向に螺旋状に巻き付けたベルト補強層を配置している。このベルト補強層により高速走行時にベルト層の両端部が遠心力でせり上がるのを抑制し、ゴム層からの剥離を防止して高速耐久性を確保するようにしている。

特許文献１は、上記のようにベルト補強層を設けた空入りラジアルタイヤにおいて、そのベルト補強層の補強コードとして、中間伸度の小さい有機繊維コードを使用することにより、高速耐久性の向上と共に、ロードノイズの低減効果が得られるようになることを提案している。本発明者らは、中間伸度の低い補強コードを使用してベルト補強層を構成することについて更に検討を行った結果、ベルト補強層の端部をベルト層端部から突出させ、その突き出し長さを一定以上に長くすると、補強コードの中間伸度を低くするほど、とりわけ５．５％以下にすると、ロードノイズの低減効果が一層増大することを知見した。しかし、中間伸度をあまり小さくすると、ロードノイズを大幅に低減する一方で、補強コードのゴム層に対する食い込みを深くするため、それが高速耐久性を低下させてしまう問題を生ずることを知見した。
特開２００１−１８０２２０号公報

本発明の目的は、中間伸度の低い補強コードの使い方を工夫することにより、ロードノイズの低減と高速耐久性の向上を同時に可能にした空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明は、カーカス層の外周に複数のベルト層を配置し、該ベルト層の周辺に補強コードが実質的にタイヤ周方向に周回するベルト補強層を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルト補強層が前記ベルト層最大幅の端部から突き出す長さを１０〜２０ｍｍにし、該ベルト補強層の補強コードの６７Ｎ負荷時の中間伸度を１．５〜４．５％にしたことを特徴とするものである。

さらに好ましくは、ベルト補強層のトレッド中央の外径を該ベルト補強層端末の外径の１．０６５〜１．１３倍にすること、ベルト補強層がベルト層の端部から突き出した領域における補強コードの中間伸度をベルト層とオーバラップした領域における補強コードの中間伸度よりも大きくすること、及び／又は、少なくともベルト層最大幅の端部から該ベルト層最大幅の５％だけ内側へ延長した位置とベルト補強層端末との間の領域で、ベルト補強層とベルト層及びカーカス層との間のコード間距離を０．５ｍｍ以上にするとことである。

本発明の空気入りラジアルタイヤでは、ベルト補強層を構成する補強コードの６７Ｎ負荷時の中間伸度（以下、単に中間伸度という。）を１．５〜４．５％と小さくすると共に、そのベルト補強層が最大幅ベルト層の端部を超えてカーカス層に沿う突き出し長さを大幅に長い１０〜２０ｍｍにしたことで、高速耐久性の向上に加えて、トレッドショルダー部の剛性を増大させてロードノイズを大幅に低減する。

さらにベルト補強層のトレッド中央の外径を該ベルト補強層端末の外径の１．０６５〜１．１３倍にした場合には、ベルト補強層の突き出し部のトレッド中央部に対する外径変化が小さいため、中間伸度の小さい補強コードで構成されるベルト補強層に対する負荷を低減し、ベルト補強層端末部の耐久性を損なわないようにする。また、ベルト補強層の突き出し領域における補強コードの中間伸度を、ベルト層とオーバラップする領域における補強コードの中間伸度よりも大きくした場合には、負荷の大きいベルト補強層端末部の耐久性を向上することができる。

また、少なくともベルト層最大幅の端部からベルト層最大幅長さの５％だけ内側へ延長した位置とベルト補強層端末との間の領域において、ベルト補強層とベルト層及びベルト補強層とカーカス層との間のコード間距離を０．５ｍｍ以上にした場合は、補強コードの食い込みによるベルト層やカーカス層に対するコード接触を抑制し、そのコード接触による破損を防止することができる。

本発明に適用されるタイヤは、トレッド内側にベルト層を配置した空気入りラジアルタイヤであり、かつ高速耐久性強化のために、ベルト層の周辺に補強コードを実質的にタイヤ周方向に周回させたベルト補強層を配置したものを対象とし、特に乗用車用の空気入りラジアルタイヤを対象とする。ベルト層は、ベルトコードがスチールコードであるが、アラミドコードなどの高弾性率有機繊維コードを一部または全部に使用する場合もある。

図１は、本発明の空気入りラジアルタイヤの一例について、その要部を半断面図にして示す。

１はトレッド部であり、２はタイヤ内側に配置されたカーカス層である。このカーカス層２の外周側に上下２層のベルト層３が配置され、さらにベルト層３の外周側にベルト補強層４が配置されている。そのベルト補強層４の補強コードは、実質的にタイヤ周方向に周回するようになっている。また、ベルト補強層４は、タイヤ幅方向にはベルト層３の全幅にわたると共に、それぞれ両端部をベルト層３の外側へ大幅に突き出している。

ベルト補強層４を構成する補強コードには、中間伸度が１．５〜４．５％の小さい範囲のものが使用されている。また、ベルト補強層４の突き出し長さＬは、通常のタイヤよりも大きく突き出すように設定され、最大幅のベルト層３（内層側のベルト層）の端部Ｐｂからベルト補強層４に垂線を下ろし、その垂線との交点Ｐｒからベルト補強層４に沿うペリフェリ長さにして１０〜２０ｍｍの範囲に設定されている。

上記のように本発明の空気入りタイヤは、ベルト補強層の補強コードとして、中間伸度が１．５〜４．５％と小さく、好ましくは２．５〜４．５％の範囲、さらに好ましくは３〜４．５％の範囲であるコードを使用すると共に、ベルト補強層が最大幅ベルト層の端部から突き出す長さを大きく１０〜２０ｍｍになるように構成したことにより、高速走行によるベルト層端部の破壊を抑制する高速耐久性を向上する。しかも、トレッドショルダー部の剛性が増大するためにロードノイズを大幅に低減することができる。

ベルト補強層の補強コードには有機繊維コードが好ましく使用される。有機繊維コードには、加硫後のタイヤにおいて、或いは加硫後のタイヤから取り出した状態において、その中間伸度が１．５〜４．５％であるものが使用される。補強コードの中間伸度が、加硫後のタイヤにおいて１．５〜４．５％であることにより、初期張力を高緊張状態にし、ベルト補強層がベルト層端部に対してたが効果及び／又はせり上がり抑制を行うことができる。

ベルト補強層の突き出し長さＬを１０ｍｍより短くすると、上記効果が得にくくなる。また、２０ｍｍよりも長くすると、補強コードの中間伸度が小さいことに起因してベルト補強層が破損しやすくなる。また、補強コードの中間伸度は、４．５％よりも大きくすると、大幅なロードノイズの低減効果は得られなくなる。また、１．５％よりも小さくすると、ベルト補強層自体が破損しやすくなり、高速耐久性は低下する。中間伸度の下限としては、好ましくは２．５％、さらに好ましくは３％がよい。

また、ベルト補強層の突き出し長さＬと補強コードの中間伸度との関係は、上述のように設定された範囲において、中間伸度が２．５〜３．５％の比較的小さい補強コードを使用する時は、ベルト補強層の突き出し長さＬも１０〜１５ｍｍの短めに抑えるようにすると、高速耐久性とロードノイズ低減効果との両立性を一層良好にすることができる。また、中間伸度が３．５〜４．５％の比較的大きい補強コードを使用する時は、ベルト補強層の突き出し長さＬを１５〜２０ｍｍの長めにすると、同様に両立性を一層良好にする。すなわち、補強コードの中間伸度が大きい場合にはタフネスが高いので、ベルト補強層の突き出しを長くしても破断が少なくなり、その突き出し長さを大きくしたことでロードノイズの低減効果を増すことができる。

上述のように本発明の空気入りタイヤには、中間伸度が低い補強コードのベルト補強層を使用しているため、その耐久性を良好に保持する観点から、ベルト補強層のトレッド中央の外径Ｄｃを、ベルト補強層の突き出し部における端末における外径Ｄｅに対して、１．０６５〜１．１３倍にするとよい。このような関係にすることにより、ベルト補強層の突き出し部端末のトレッド中央部に対する外径変化を小さくするため、補強コードの中間伸度が小さくてもベルト補強層端末に対する負荷を小さくし、ベルト補強層の耐久性を損なわないようにすることができる。

また、ベルト補強層の突き出し部における補強コードと、ベルト層とオーバラップする領域における補強コードとで互いに異なるコードを使用し、前者の補強コードの中間伸度を後者の補強コードの中間伸度よりも大きくするようにしてもよい。このように突き出し部の補強コードの中間伸度を大きくすることにより、突き出し部のタフネスが上昇するので、ベルト補強層の耐久性を向上することができる。例えば、ベルト層端部にオーバラップするベルト補強層の領域は、中間伸度が２．５％の補強コードを使用するが、突き出し部では中間伸度が４．５％の補強コードを使用するなどである。この場合、ベルト補強層がトレッドセンター部にオーバラップする領域の補強コードの中間伸度は、ベルト層端部にオーバラップする領域の補強コードと同等でよいが、それより大きくてもよい。

また、少なくともベルト層最大幅の端部からベルト層最大幅寸法の５％だけ内側へ延長した位置とベルト補強層端末との間の領域においては、ベルト補強層とベルト層との間及びベルト補強層とカーカス層との間のコード間距離を０．５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下にすることが好ましい。中間伸度の小さい補強コードは、タイヤ加硫生成時にブラダーにより金型内面に押し上げられるとき、ゴム層に食い込むことによりベルト層やカーカス層のコードに接触した状態になり、このコード接触による高速耐久性を低下させることがある。上記領域におけるベルト補強層とベルト層との間及びベルト補強層とカーカス層との間のコード間距離を０．５ｍｍ以上にすることによりコード接触を回避し、高速耐久性の低下を防止することができる。しかし、コード間距離を１．５ｍｍよりも大きくすると、ロードノイズ低減効果が低下する。

本発明において、ベルト補強層は、図示の例のように複数層のベルト層の外周側に配置するほか、層間に配置するようにしてもよく、或いは、ベルト層とカーカス層との間に配置してもよい。したがって、本発明においてベルト補強層をベルト層の周辺に配置するとは、複数層のベルト層の外周側に配置する場合のほか、複数層のベルト層の層間に配置する場合、複数層のベルト層の内周側とカーカス層との間に配置する場合などを含む。また、上記配置を複数組み合わせて複数のベルト補強層を配置してもよい。

ベルト補強層は、補強コードを実質的にタイヤ周方向に配列するように巻き付けて形成される。実質的にタイヤ周方向とは、補強コードがタイヤ周方向に対して０°の関係にある場合は勿論であるが、１５°以内の範囲であればタイヤ周方向と同等であるとみなす意味で使用される。また、ベルト補強層は少なくともベルト層の両端部を覆って端部外側へ延長する配置であればよく、必ずしもベルト層の全幅を覆う構成でなくてもよい。しかし、好ましくは、図示の例のようにベルト層全幅を覆うものがよい。

ベルト補強層の形成方法としては、従来公知の方法がいずれも使用可能である。好ましくは、複数本（２〜３０本程度）の補強コードが引き揃られてゴム引きされたストリップ材を、実質的にタイヤ周方向に螺旋状に巻き付けて形成する方法が生産性の上から好適である。ストリップ材の幅は特に限定されないが、好ましくは、３〜２０ｍｍ程度にするのがよい。

本発明に使用されるベルト補強層の形成方法としては、生産性はやや悪いが、多数本の補強コードを引き揃えてゴム引きされたシート材を、その補強コードの延長方向にタイヤ１周分だけバイアスカットし、これをタイヤ周方向に巻き付けて両端部をスプライスするものであってもよい。

ベルト補強層の補強コードに使用される有機繊維コードの種類は、加硫後のタイヤにおいて中間伸度が１．５〜４．５％になるものであれば特に限定されない。例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ），ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ），芳香族ポリアミド，ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール，ポリビニルアルコール，ナイロンなどを例示することができる。中でも、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレン−２，６−ナフタレートは特に好ましい。

この有機繊維コードは、単独のポリマーだけで構成してもよく、また２種類以上のポリマーから構成したものであってもよい。２種類以上のポリマーから構成する場合の繊維コードは、各ポリマーからなる繊維コードを２種類以上引き揃えるとか、或いは撚り合わせたものがよい。また、２種類以上の液状のポリマーを同一紡糸孔から芯鞘状又はバイメタル状に紡糸した複合糸を使用した繊維コードでもよい。複合糸の例としては、例えばポリエチレンテレフタレート又はポリエチレン−２，６−ナフタレートなどのポリエステルを芯にし、ナイロンを鞘にした芯鞘型複合糸を挙げることができる。

実施例１〜４
タイヤサイズが２２５／５０Ｒ１７で、図１のタイヤ構造を有し、かつベルト補強層の補強コードとしてポリエチレンテレタレート糸条を使用する点を共通として、加硫成形後におけるベルト補強層の最大幅ベルト層端部からの突き出し長さＬ（ｍｍ）と補強コードの６７Ｎ負荷時の中間伸度Ｅ（％）とを表１のように異ならせた１２種類の空気入りラジアルタイヤ（実施例１〜４、従来例１，２、比較例１〜６）を製造した。

これら１２種類の空気入りラジアルタイヤについて、下記の試験法によりロードノイズと高速耐久性とを測定し、その結果を従来例１のタイヤの測定結果を１００とする指数にして、表１に示した（指数が大きいほど優れていることを意味する）。表１の結果から、実施例１〜４のタイヤは、いずれもロードノイズ低減効果及び高速耐久性の両方に優れていることがわかる。

〔ロードノイズ〕
試験タイヤをＪＡＴＭＡ規定の標準リムに組み付け、空気圧を２００ｋＰａにして、排気量３０００ｃｃの乗用車に装着し、車室内の運転席窓側の運転者の耳に相当する位置にマイクロフォンを設置し、粗い路面を速度５０ｋｍ／ｈで走行したときの２５０〜４００Ｈｚ帯域のロードノイズの音圧レベル（ｄＢ（Ａ））を測定した。

〔高速耐久性〕
ドラム径１７０７ｍｍの回転ドラムを使用し、試験タイヤをＪＩＳ Ｄ４２３０規定の高速耐久試験法を終了した後、引き続き１０分毎に速度を１０ｋｍ／ｈづつ増加させてタイヤが破壊するまで走行し、その破壊した時の速度の大きさをもって評価した。

本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤのトレッド域要部を示す半断面図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ カーカス層
３ ベルト層
４ ベルト補強層

Claims (5)

1. カーカス層の外周に複数のベルト層を配置し、該ベルト層の周辺に補強コードが実質的にタイヤ周方向に周回するベルト補強層を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルト補強層が前記ベルト層最大幅の端部から突き出す長さを１０〜２０ｍｍにし、該ベルト補強層の補強コードの６７Ｎ負荷時の中間伸度を１．５〜４．５％にした空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記ベルト補強層のトレッド中央の外径を該ベルト補強層端末の外径の１．０６５〜１．１３倍にした請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記ベルト補強層が前記ベルト層の端部から突き出した領域における補強コードの中間伸度を前記ベルト層とオーバラップした領域における補強コードの中間伸度よりも大きくした請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 少なくとも前記ベルト層最大幅の端部から該ベルト層最大幅の５％だけ内側へ延長した位置と前記ベルト補強層末端との間の領域で、前記ベルト補強層と前記ベルト層との間及び前記ベルト補強層と前記カーカス層との間のコード間距離を０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下にした請求項１、２又は３に記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 前記ベルト補強層を、前記補強コードを複数本引き揃えてゴム引きしたストリップ材をタイヤ周方向に螺旋状に巻き付けて形成した請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。

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