JP4959194B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤ、特にタイヤの周方向の引張剛性と接地性とを両立させ、耐久性を維持しつつ、乗り心地性と操縦安定性とを向上させた空気入りタイヤに関する。

従来、ラジアルタイヤにおいては、一対のビード部間にトロイド状に延在するカーカスのクラウン部をベルトによって補強することが知られている。このベルトは、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びるコードの多数本を互いに平行に配列したゴム引き層の少なくとも二層からなる交差ベルト層と、タイヤ赤道面に沿ってらせん状に延びるコードを平行に配列したゴム引き層の少なくとも一層からなる周方向スパイラルベルト層とを、カーカスのタイヤ半径方向外側へ順に配置してなるのが一般的である。

かかる周方向スパイラルベルト層を構成するコードとしては、操縦安定性の確保の為に高い剛性が必要である等の理由からスチールコードが適用され、或いはタイヤの重量を増加しない等の理由からナイロン、アラミド等の有機繊維コードが適用されている。

また、周方向スパイラルベルト層は、交差ベルト層に対する、いわゆるたが効果を高めることで、タイヤ転動時の遠心力による交差ベルト層両端部のせり上がりが誘発するベルトエッジセパレーション現象を防止する役割を果たすと同時に、タイヤの周方向剛性を高めることによって、操縦安定性並びに高周波ロードノイズ特性を改善する効果を有する。

しかしながら、スチールコードからなる周方向スパイラルベルト層は、スチールコードの曲げ剛性が高すぎるため、タイヤの接地性が悪化し、その結果、乗り心地性や耐スリップ性を高く保つことが困難であった。更に、スチールコードの曲げ剛性が高いことによって、コード折れを生じ易く、高荷重時のタイヤの耐久性を著しく低下させてしまう。

一方、有機繊維コードからなる周方向スパイラルベルト層は、剛性感が不足するため、高速安定性を保ち難くなると共にハンドリングの軽快性・応答性を保ち難く、またコーナーでのグリップを高く保ち難くなり、この結果として操縦安定性を十分に確保できなかった。

特開２０００−２５５２１４号公報

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、タイヤの周方向の引張剛性と接地性を両立させ、耐久性を維持しつつ、乗り心地と操縦安定性を向上させた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、周方向スパイラルベルト層に、引張弾性率が高く、曲げ剛性が低いコードを用いることで、タイヤの耐久性を維持しつつ、タイヤの周方向の引張剛性と接地性を両立できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在してこれら各部を補強するカーカスと、前記カーカスのクラウン部のタイヤ半径方向外側に配置された、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びるコードを平行に配列したゴム引き層の少なくとも二層からなる交差ベルト層と、前記交差ベルト層のタイヤ半径方向外側に配置された、タイヤ周方向に沿ってらせん状に延びるコードを平行に配列したゴム引き層の少なくとも一層からなる周方向スパイラルベルト層とを備えた空気入りタイヤにおいて、
前記周方向スパイラルベルト層に、２５±５℃における引張弾性率が３０ＧＰａ以上で、かつ曲げ剛性が４０Ｎ・ｍｍ²以下であり、芳香族ポリアミド繊維、脂肪族ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾオキサゾール繊維、ポリケトン繊維、セルロース繊維、及び炭素繊維よりなる群から選択される少なくとも一種からなるコードを用いたことを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記周方向スパイラルベルト層に用いたコードは、引張弾性率が３０〜７０ＧＰａの範囲であり、かつ曲げ剛性が４０Ｎ・ｍｍ²以下であるのが好ましい。

また、本発明の空気入りタイヤを、自動二輪車用タイヤに用いたことを特徴とする。

本発明によれば、周方向スパイラルベルト層に、引張弾性率が高く、曲げ剛性が低いコードを用いることで、十分なタイヤ周方向の引張剛性と接地性を有し、耐久性を維持しつつ、乗り心地性と操縦安定性を向上させた空気入りタイヤを提供することができる。

以下に、図を参照しながら本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の空気入りタイヤの一実施形態の断面図である。図１に示すタイヤは、左右一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とを有し、前記一対のビード部１間にトロイド状に延在して、これら各部１，２，３を補強するラジアルカーカス４と、該カーカス４のクラウン部のタイヤ半径方向外側に配置した二層の交差ベルト層５ａ及び５ｂと、該交差ベルト層５ａ及び５ｂのタイヤ半径方向外側に配置した一層の周方向スパイラルベルト層５ｃと、前記ビード部１内に夫々埋設したリング状のビードコア６とを備える。

図示例のタイヤにおいて、交差ベルト層５ａ及び５ｂは、タイヤ赤道面Ｏに対して傾斜して延びるコードの多数本を互いに平行に配列したゴム引き層の二層を、積層間でのコードが互いに交差する向きに配置してなる。一方、周方向スパイラルベルト層５ｃは、実質的にタイヤ周方向に沿ってらせん状に延びるコードを平行に配列したゴム引き層からなる。ここで、上記らせん状に延びるコードは、タイヤ赤道面Ｏに対して５°以下の角度であるのが好ましい。なお、図１中の交差ベルト層５ａ及び５ｂは二層のベルト層からなり、周方向スパイラルベルト層５ｃは一層からなるが、本発明の空気入りタイヤにおいては、それぞれを構成するベルト層の層数はこれに限られるものではない。

また、図１に示すタイヤにおいて、ラジアルカーカス４は、上記一対のビード部１にそれぞれ埋設されたビードコア６間にトロイド状に延びる本体部と、ビードコア６の周りでタイヤ幅方向内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部とを有するが、本発明のタイヤのカーカスの構造及びプライ数は、これに限られるものではない。

本発明の空気入りタイヤにおいては、上記周方向スパイラルベルト層５ｃに、２５±５℃における引張弾性率が３０ＧＰａ以上であり、かつ曲げ剛性が４０Ｎ・ｍｍ²以下であるコードを用いることを要する。周方向スパイラルベルト層５ｃに、２５±５℃における引張弾性率が３０ＧＰａ以上のコードを用いることで、スチールコードを用いた場合と同程度のタイヤ周方向の引張剛性を実現し、操縦安定性を向上させることができ、また、タイヤ転動時の遠心力による交差ベルト層両端部のせり上がりを抑制し、高速耐久性を向上させることができる。一方、周方向スパイラルベルト層５ｃに、曲げ剛性が４０Ｎ・ｍｍ²以下のコードを用いることで、アラミドコードを用いた場合と同程度の接地性を確保することができ、乗り心地性や耐スリップ性を高く保つことができる。また、高荷重時のコード折れを改善し、アラミドコードを使用した場合と同程度の耐久性を確保することができる。

上記周方向スパイラルベルト層５ｃを構成するコードとしては、芳香族ポリアミド繊維、脂肪族ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾオキサゾール繊維、ポリケトン繊維、セルロース繊維、炭素繊維等が挙げられ、これらの中でも炭素繊維が好ましい。これら繊維は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせてもよい。

また、上記コードは、二本撚りや三本撚りといった撚り構造であることが好ましく、該コードの撚り数は５回／１０ｃｍ以上であることが好ましい。このように撚り構造及び撚り数を調整することで、コードの強力を強め、耐疲労性を向上させることができる。

更に、上記コードは、繊度が８,０００ｄｔｅｘ以下であるのが好ましく、二本撚りや三本撚りといった撚り構造で４,０００ｄｔｅｘ以下であるのが更に好ましい。ここで、繊度を８,０００ｄｔｅｘ以下とすることで、周方向スパイラルベルト層５ｃの不要な厚み増加を防止する。

従って、上記周方向スパイラルベルト層５ｃを構成するコードとしては、コードの撚り数及び繊度が上記特定範囲に限定された炭素繊維を用いることが望ましい。

上記周方向スパイラルベルト層に用いるコードは、引張弾性率が３０ＧＰａ以上であることを要するが、３０〜７０ＧＰａの範囲であることが好ましい。引張弾性率が７０ＧＰａを超えると、タイヤ成型時に拡張できず、製品不良となる。

上記周方向スパイラルベルト層に用いるコードは、曲げ剛性が４０Ｎ・ｍｍ²以下であることを要する。

本発明の空気入りタイヤは、特に限定されず、自動二輪車用タイヤ及び自動四輪車用タイヤとして用いることができる。なお、本発明のタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を変えた空気、又は窒素等の不活性ガスが挙げられる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

表１に示すコードを周方向スパイラルベルト層に用いて、図１に示す構造を有し、サイズ２１５／４５ＺＲ１７の自動四輪車用ラジアルタイヤを常法に従って製造した。実施例タイヤ、比較例タイヤ及び従来タイヤのそれぞれにつき、以下の方法で操縦安定性評価、高荷重耐久ドラム試験、高速耐久ドラム試験を行った。結果を表１に示す。

（１）操縦安定性評価
各試作タイヤを装置して、速度６０〜２００ｋｍ／ｈで実車フィーリングテストを実施した。この際、（i）直進安定性、（ii）旋回安定性、（iii）剛性感、（iv）ハンドリング等の項目について１０点法で評価をつけ、各項目を平均して操縦安定性の評点とした。なお、評価は専門のドライバー２名によって行われ、２名の評点の平均を求め、従来タイヤ１の操縦安定性を１００として指数表示した。指数値が大きい程、操縦安定性に優れることを示す。

（２）高荷重耐久ドラム試験
各試作タイヤを２５±２℃の室内でＪＩＳ規格の最大空気圧に調整してから２４時間放置後、空気圧の再調整を行い、ＪＩＳ規格の最大荷重の２倍の荷重をタイヤに負荷し、直径約１.７ｍのドラム上で速度６０ｋｍ／ｈで走行テストを行った。この際の故障発生までの走行距離を測定し、従来タイヤ１の故障発生までの走行距離を１００として指数表示した。指数値が大きい程、故障発生までの走行距離が長く、高荷重時の耐久性に優れることを示す。

（３）高速耐久ドラム試験
各試作タイヤを直径が２ｍのドラム上に約５００ｋｇｆの力で押しつけて、速度を１５０ｋｍ／ｈから１０ｋｍ／ｈずつ段階的に加速し、各速度の維持時間を１０分間とする高速耐久ドラム試験を行った。この際の故障が発生した速度を測定し、従来タイヤ１の故障発生時の速度を１００として指数表示した。指数値が大きい程、故障発生時の速度が速く、高速耐久性に優れることを示す。

従来タイヤ１と実施例タイヤ１〜３との比較から、引張弾性率が３０ＧＰａ以上の炭素繊維を周方向スパイラルベルト層に用いることで、スチールコードを用いたタイヤと比べて同等以上の高速耐久性及び操縦安定性を確保できることが分かる。また、高速耐久性及び操縦安定性においては、コードの構造等の影響も受けるため一概には言えないが、引張弾性率を増加させるに従い、高速耐久性及び操縦安定性が向上しているのが分かる。

比較例タイヤ１と実施例タイヤ１〜３との比較から、曲げ剛性が４０Ｎ・ｍｍ²以下の炭素繊維を用いた場合、アラミドコードを用いたタイヤと比べて同程度の高荷重耐久性が得られることが分かる。また、実施例１〜３においては、曲げ剛性を低下させるに従い、高荷重耐久性が向上しているのが分かる。

次に、表２に示すコードを周方向スパイラルベルト層に用いて、図１に示す構造を有し、サイズ１９０／５０ＺＲ１７の自動二輪車用ラジアルタイヤを常法に従って製造した。実施例タイヤ、比較例タイヤ及び従来タイヤのそれぞれにつき、以下の方法で乗り心地性を評価し、上記自動四輪車用ラジアルタイヤと同様な方法で操縦安定性評価を行った。結果を表２に示す。

（４）乗り心地性
直径３ｍの鉄製ドラム上に幅５ｃｍ、高さ１ｃｍの突起物を取り付け、該ドラムにタイヤを接触させた後、ドラムを回転させる。タイヤが突起物を乗り越えた時の上下方向振動をタイヤ取付け軸の力として加速度計にて測定した。この際、記録された波形から第１周期の振幅を求め、従来タイヤ２の振幅の逆数を１００として指数表示した。指数値が大きい程、振幅が小さく乗り心地性に優れることを示す。

表２から明らかなように、自動二輪車用タイヤの操縦安定性について、表１と同様の結果が得られた。また、比較例タイヤ２と実施例タイヤ４〜６との比較から、曲げ剛性が４０Ｎ・ｍｍ²以下の炭素繊維を用いた場合、アラミドコードを用いたタイヤと比べて同程度の乗り心地性が得られることが分かる。また、高荷重耐久性においては、曲げ剛性を低下させるに従い向上しているのが分かる。

以上の結果から、引張弾性率が３０ＧＰａ以上であり、かつ曲げ剛性が４０Ｎｍｍ²以下であるコードを用いることで、高荷重耐久性と高速耐久性を従来タイヤ１及び２に比べて高いレベルで保ちつつ、操縦安定性と乗り心地性とを両立できることが分かる。

本発明の空気入りタイヤの一実施形態の断面図である。

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 ラジアルカーカス
５ａ 交差ベルト層
５ｂ 交差ベルト層
５ｃ 周方向スパイラルベルト層
６ ビードコア

Claims (3)

1. 一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在してこれら各部を補強するカーカスと、前記カーカスのクラウン部のタイヤ半径方向外側に配置された、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びるコードを平行に配列したゴム引き層の少なくとも二層からなる交差ベルト層と、前記交差ベルト層のタイヤ半径方向外側に配置された、タイヤ周方向に沿ってらせん状に延びるコードを平行に配列したゴム引き層の少なくとも一層からなる周方向スパイラルベルト層とを備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記周方向スパイラルベルト層に、２５±５℃における引張弾性率が３０ＧＰａ以上で、かつ曲げ剛性が４０Ｎ・ｍｍ²以下であり、芳香族ポリアミド繊維、脂肪族ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾオキサゾール繊維、ポリケトン繊維、セルロース繊維、及び炭素繊維よりなる群から選択される少なくとも一種からなるコードを用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記周方向スパイラルベルト層に用いたコードは、引張弾性率が３０〜７０ＧＰａの範囲であり、かつ曲げ剛性が４０Ｎ・ｍｍ²以下である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 請求項１又は２に記載の空気入りタイヤを用いることを特徴とする自動二輪車用タイヤ。

Images