JP5104130B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ベルト層の外周側にベルト補強層を備えた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、ロードノイズを低減しつつベルトエッジ部の耐久性を向上することを可能にした空気入りタイヤに関する。

近年、自動車の高級化・静寂化に伴い、ロードノイズの低減が要求されている。ロードノイズを低減する手法として、空気入りタイヤのトレッド部に埋設されたベルト層の外周側にタイヤ周方向に延長する繊維コードを含むベルト補強層を配置することが一般的に行われている。ベルト補強層を構成する繊維コードとしては、従来からナイロン繊維コード等の繊維コードが使用されているが、脂肪族ポリケトン（ＰＯＫ）に代表される高弾性繊維コードを用いることでロードノイズを更に低減できることが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

しかしながら、脂肪族ポリケトンに代表される高弾性繊維コードをベルト補強層に用いると、ベルトエッジ部の耐久性が悪化するという問題がある。そのため、高弾性繊維コードをベルト補強層に用いた場合、ロードノイズの低減と耐久性の向上とを両立することは困難である。
特開２００１−３３４８１１号公報 特開２００４−３０６６３６号公報 特開２００６−１０３４５９号公報

本発明の目的は、ロードノイズを低減しつつベルトエッジ部の耐久性を向上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、左右一対のビード部間に少なくとも１層のカーカス層を装架し、トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層を配置し、前記ベルト層の外周側に少なくとも１層の低弾性繊維コードからなるベルト補強層を前記ベルト層の全体及び／又は両端部を覆うように配置すると共に、前記低弾性繊維コードからなるベルト補強層の外周側に少なくとも１層の高弾性繊維コードからなるベルト補強層を前記ベルト層の全体及び／又は両端部を覆うように配置し、前記低弾性繊維コードからなるベルト補強層が前記ベルト層及び前記高弾性繊維コードからなるベルト補強層よりもタイヤ幅方向外側へ突き出した構造を有する空気入りタイヤであって、
前記低弾性繊維コードの弾性率を２０ｃＮ／ｄｔｅｘ〜８０ｃＮ／ｄｔｅｘとし、前記高弾性繊維コードの弾性率を前記低弾性繊維コードの弾性率の４倍以上かつ２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とし、
前記高弾性繊維コードからなるベルト補強層の端部と最大幅ベルト層の端部とのタイヤ幅方向の距離を５ｍｍ以下にする一方で、前記低弾性繊維コードからなるベルト補強層の最大幅ベルト層からのタイヤ幅方向の突き出し量を１０ｍｍ以上とし、
前記低弾性繊維コードからなるベルト補強層は繊維コードを１本又は複数本含むストリップを該繊維コードがタイヤ周方向に対して実質的に平行になるように螺旋状に巻き付けた巻回構造を有し、最大幅ベルト層の端部位置からタイヤ幅方向外側に向かって前記繊維コードの巻き付け密度を徐々に減じながら突き出していることを特徴とするものである。

本発明者は、空気入りタイヤのベルト補強層について鋭意研究した結果、脂肪族ポリケトン（ＰＯＫ）に代表される高弾性繊維コードをベルト補強層に用いた場合、ベルト層の端部のタイヤ半径方向の動きを抑制してロードノイズの低減が可能になるが、その一方で、荷重によるタイヤの撓みによりベルト層の端部が動くことに対し、ベルト補強層を構成する繊維コードの剛性が高過ぎると、ベルト層の端部付近での剪断変形が大きくなり、エッジセパレーションが発生し易くなることを知見した。そこで、ナイロン繊維コードに代表される低弾性繊維コードからなるベルト補強層を高弾性繊維コードからなるベルト補強層とベルト層との間に配置すると共に、低弾性繊維コードからなるベルト補強層をベルト層及び高弾性繊維コードからなるベルト補強層よりもタイヤ幅方向外側へ突出させることにより、ベルト層の端部付近における剛性段差を緩和し、ベルトエッジ部の耐久性を向上することが可能になる。

本発明において、高弾性繊維コードからなるベルト補強層の端部と最大幅ベルト層の端部とのタイヤ幅方向の距離を５ｍｍ以下にする一方で、低弾性繊維コードからなるベルト補強層の最大幅ベルト層からのタイヤ幅方向の突き出し量を１０ｍｍ以上とすることが必要である。高弾性繊維コードからなるベルト補強層の端部と最大幅ベルト層の端部とのタイヤ幅方向の距離を５ｍｍ以下にすることで、ロードノイズの低減効果を十分に確保することができる。また、低弾性繊維コードからなるベルト補強層の最大幅ベルト層からのタイヤ幅方向の突き出し量を１０ｍｍ以上とすることで、ベルト層の端部付近での剛性段差を十分に緩和することができる。

また、本発明において、低弾性繊維コードの弾性率は２０ｃＮ／ｄｔｅｘ〜８０ｃＮ／ｄｔｅｘとし、高弾性繊維コードの弾性率は低弾性繊維コードの弾性率の４倍以上かつ２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とすることが必要である。特に、高弾性繊維コードは脂肪族ポリケトン繊維コードであることが好ましい。また、高弾性繊維コードは下記（１）式で表される構造を有し、かつ１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００の関係を満足する脂肪族ポリケトン繊維を含むコードであることが好ましい。
−（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ）ｍ− ・・・（１）
ここで、Ｒは炭素数が３以上のアルキレン基である。

ベルト補強層は、繊維コードを１本又は複数本含むストリップを該繊維コードがタイヤ周方向に対して実質的に平行になるように螺旋状に巻き付けた巻回構造を有するものであることが好ましい。このようなベルト補強層を構成することでロードノイズの低減効果を十分に発揮することができる。

特に、低弾性繊維コードからなるベルト補強層は繊維コードを１本又は複数本含むストリップを該繊維コードがタイヤ周方向に対して実質的に平行になるように螺旋状に巻き付けた巻回構造を有し、最大幅ベルト層の端部位置からタイヤ幅方向外側に向かって繊維コードの巻き付け密度を徐々に減じながら突き出していることが必要である。或いは、低弾性繊維コードからなるベルト補強層は繊維コードを１本又は複数本含むストリップを該繊維コードがタイヤ周方向に対して実質的に平行になるように螺旋状に巻き付けた巻回構造を有し、最大幅ベルト層の端部位置からタイヤ幅方向外側に向かって繊維コードの単位長さ当たりの撚り数を徐々に増やしながら突き出していることが好ましい。これにより、耐久性の改善効果を更に高めることが可能になる。

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は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものであり、図２は図１の空気入りタイヤのベルト部分を拡大して示すものである。図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間には２層のカーカス層４が装架され、これらカーカス層４はビードコア５の外周側に配置されたビードフィラー６を包み込むようにしてビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には２層のベルト層７Ａ，７Ｂが埋設されている。これらベルト層７Ａ，７Ｂは補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜し、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。タイヤ径方向内側に位置するベルト層７Ａは最大幅を有しており、タイヤ径方向外側に位置するベルト層７Ｂはベルト層７Ａよりも幅が狭いものである。

ベルト層７Ａ，７Ｂの外周側には補強コードがタイヤ周方向に配向する２層のベルト補強層８Ａ，８Ｂが配置されている。より具体的には、低弾性繊維コードからなるベルト補強層８Ａは、ベルト層７Ａ，７Ｂの外周側で該ベルト層７Ａ，７Ｂの全体を覆うように配置されている。低弾性繊維コードからなるベルト補強層８Ａとしては、ベルト層７Ａ，７Ｂの全体及び／又は両端部を覆う少なくとも１層を設けることができる。一方、高弾性繊維コードからなるベルト補強層８Ｂは、低弾性繊維コードからなるベルト補強層８Ａの外周側でベルト層７Ａ，７Ｂの両端部を覆うように配置されている。高弾性繊維コードからなるベルト補強層８Ｂとしては、ベルト層７Ａ，７Ｂの全体及び／又は両端部を覆う少なくとも１層を設けることができる。

上記ベルト補強層８Ａ，８Ｂは、繊維コードを１本又は複数本含むストリップを該繊維コードがタイヤ周方向に対して実質的に平行になるように螺旋状に巻き付けた巻回構造を有している。そして、低弾性繊維コードからなるベルト補強層８Ａは、ベルト層７Ａ，７Ｂ及び高弾性繊維コードからなるベルト補強層８Ｂよりもタイヤ幅方向外側へ突き出している。

ベルト補強層８Ａを構成する低弾性繊維コードは、その弾性率が８０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下、より好ましくは、２０ｃＮ／ｄｔｅｘ〜３０ｃＮ／ｄｔｅｘの繊維コードである。ここで、低弾性繊維コードの弾性率が大き過ぎると耐久性の改善効果が低下することになる。低弾性繊維コードとしては、例えば、ナイロン繊維コード、ポリエステル繊維コード等が挙げられるが、特にナイロン繊維コードが好ましい。

ベルト補強層８Ｂを構成する高弾性繊維コードは、その弾性率が低弾性繊維コードの弾性率の４倍以上かつ２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは、２００ｃＮ／ｄｔｅｘ〜３００ｃＮ／ｄｔｅｘの繊維コードである。ここで、高弾性繊維コードの弾性率が小さ過ぎるとロードノイズの改善効果が低下することになる。高弾性繊維コードとしては、例えば、脂肪族ポリケトン繊維コード（ＰＯＫ）、ポリエステル繊維コード、リヨセル繊維コード、芳香族ポリアミド繊維と脂肪族ポリアミド繊維とを撚り合わせた複合繊維コード等が挙げられるが、特に脂肪族ポリケトン繊維コードが好ましい。

高弾性繊維コードは、下記（１）式で表される構造を有し、かつ１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００の関係を満足する脂肪族ポリケトン繊維を含むコードであると良い。高弾性繊維コードは上記脂肪族ポリケトン繊維と他の繊維とのハイブリッドコードであっても良い。
−（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ）ｍ− ・・・（１）
ここで、Ｒは炭素数が３以上のアルキレン基である。

（１）式において、ｍの分率（エチレン以外のアルキレンユニット）が増えると、タイヤの走行成長が大きくなり、耐久性が低下する。これは、紡糸繊維の結晶構造がｍユニットの増加により変化し、分子鎖間の二次結合力が低下するためと考えられる。また、該繊維の強度が低くなると撚りコードとした時に更に強度が低下するので、タイヤの破壊強度を確保するためにコードの使用量を多くする必要があり、軽量で経済性の高いタイヤの提供が困難となる。ここでより好ましくはｍ＝０である実質的にエチレンと一酸化炭素だけからなる交互共重合ポリマーを用いるのが良い。このような繊維を製造するには湿式紡糸を用いるのが好適である。

上述した空気入りタイヤにおいては、高弾性繊維コードをベルト補強層８Ｂに用いているため、ベルト層７Ａ，７Ｂの端部のタイヤ半径方向の動きを抑制してロードノイズを低減することができる。しかも、低弾性繊維コードからなるベルト補強層８Ａを高弾性繊維コードからなるベルト補強層８Ｂとベルト層７Ａ，７Ｂとの間に配置することで、ベルト層７Ａ，７Ｂとベルト補強層８Ａ，８Ｂとの積層体において剛性を段階的に変化させると共に、低弾性繊維コードからなるベルト補強層８Ａをベルト層７Ａ，７Ｂ及び高弾性繊維コードからなるベルト補強層８Ｂよりもタイヤ幅方向外側へ突出させることで、ベルト層７Ａ，７Ｂの端部付近における剛性段差を緩和し、ベルトエッジ部の耐久性を向上することができる。

図２において、高弾性繊維コードからなるベルト補強層８Ｂの端部と最大幅ベルト層７Ａの端部とのタイヤ幅方向の距離Ｄは５ｍｍ以下に設定されている。つまり、ベルト補強層８Ｂの端部は最大幅ベルト層７Ａの端部よりもタイヤ幅方向外側にあっても良く、或いは、最大幅ベルト層７Ａの端部よりもタイヤ幅方向内側にあっても良い。いずれにしても、ロードノイズを効果的に低減するために最外側のベルト層７Ｂの端部を覆う必要がある。距離Ｄを５ｍｍ以下にすることにより、ロードノイズの低減効果を確保することができる。

一方、低弾性繊維コードからなるベルト補強層８Ａの最大幅ベルト層７Ａからのタイヤ幅方向の突き出し量Ｗは１０ｍｍ以上に設定されている。この突き出し量Ｗを１０ｍｍ以上とすることにより、ベルト層７Ａ，７Ｂの端部付近での剛性段差を十分に緩和することができる。突き出し量Ｗの上限値は５０ｍｍとするのが良い。

上述した実施形態において、ベルト補強層８Ａ，８Ｂは、繊維コードを１本又は複数本含むストリップを該繊維コードがタイヤ周方向に対して実質的に平行になるように螺旋状に巻き付けた巻回構造を有し、その繊維コードの巻き付け密度及び単位長さ当たりの撚り数を一定にしたものである。

他の実施形態として、低弾性繊維コードからなるベルト補強層８Ａは、繊維コードを１本又は複数本含むストリップを該繊維コードがタイヤ周方向に対して実質的に平行になるように螺旋状に巻き付けた巻回構造を有し、最大幅ベルト層７Ａの端部位置からタイヤ幅方向外側に向かって繊維コードの巻き付け密度を徐々に減じながら突き出しているものとしても良い。このようにベルト補強層８Ａの突き出し部分における繊維コードの巻き付け密度を徐々に減じて剛性を徐々に低下させることにより、トレッド部１からサイドウォール部２への急激な剛性変化を回避することができるので、耐久性の面で有利である。

更に他の実施形態として、低弾性繊維コードからなるベルト補強層８Ａは、繊維コードを１本又は複数本含むストリップを該繊維コードがタイヤ周方向に対して実質的に平行になるように螺旋状に巻き付けた巻回構造を有し、最大幅ベルト層の端部位置からタイヤ幅方向外側に向かって繊維コードの単位長さ当たりの撚り数を徐々に増やしながら突き出しているものとしても良い。このようにベルト補強層８Ａの突き出し部分における繊維コードの単位長さ当たりの撚り数を徐々に増やして剛性を徐々に低下させることにより、トレッド部１からサイドウォール部２への急激な剛性変化を回避することができるので、耐久性の面で有利である。

なお、ベルト補強層８Ａの突き出し部分における繊維コードの単位長さ当たりの撚り数を徐々に増やす手法として、例えば、単位長さ当たりの撚り数を徐々に変化させた繊維コードを埋設したストリップを使用するか、或いは、単位長さ当たりの撚り数が異なる複数種類の繊維コードをそれぞれ埋設した複数種類のストリップを用意し、これらストリップを順次巻き付けることが可能である。

タイヤサイズ２０５／５５Ｒ１６で、左右一対のビード部間に２層のカーカス層を装架し、トレッド部におけるカーカス層の外周側に２層のベルト層を配置し、該ベルト層の外周側にベルト層の全体を覆うベルト補強層（第１層）を配置すると共に、該ベルト補強層（第１層）の外周側にベルト層の両端部を覆うベルト補強層（第２層）を配置し、これらベルト補強層の材質、幅、最大幅ベルト層からの突き出し量、突出部分における繊維コードの巻付密度（突出部分の巻付密度）、突出部分における繊維コードの単位長さ当たりの撚り数（突出部分の撚り数）を表１のように種々異ならせた従来例１〜６、実施例１及び参考例１〜３の空気入りタイヤを製作した。

ベルト補強層の材質について、ナイロン繊維コードは「６６Ｎ」と表記し、脂肪族ポリケトン繊維は「ＰＯＫ」と表記した。また、突出部分の巻付密度及び撚り数について、突出部分で巻付密度又は撚り数を変化させた場合、その変化量を比で表した。

これら試験タイヤについて、下記の方法により、ロードノイズ及び耐久性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

ロードノイズ：
試験タイヤをリムサイズ１６×６．５Ｊのホイールに組み付けて排気量２０００ｃｃのセダンタイプの乗用車に装着し、内圧２３０ｋＰａ、２名乗車相当の荷重条件で、テストコースにて速度６０ｋｍ／ｈで走行した際のロードノイズを車内中央に設置したマイクロフォンで計測した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例１（ベルト補強層の第１層及び第２層の突き出し量を共に小さくしたもの）を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどロードノイズが少ないことを意味する。

耐久性：
試験タイヤをリムサイズ１６×６．５Ｊのホイールに組み付け、内圧３３０ｋＰａ、荷重７．４ｋＮ、速度８１ｋｍ／ｈの条件でドラム耐久試験を実施し、故障を生じるまでの走行距離を測定した。評価結果は、従来例２（ベルト補強層の第１層及び第２層の突き出し量を共に大きくしたもの）を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐久性が優れていることを意味する。

この表１から明らかなように、実施例１のタイヤは、従来例１，２との対比においてロードノイズの低減効果及び耐久性の改善効果が顕著に現れていた。一方、従来例３，４のタイヤは、ベルト補強層の第１層及び第２層に脂肪族ポリケトン繊維コードを用いているため耐久性の悪化が顕著に現れていた。また、従来例５，６のタイヤは、ベルト補強層の第１層及び第２層にナイロン繊維コードを用いているためロードノイズの低減効果が不十分であった。

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半断面図である。 図１の空気入りタイヤのベルト部分を拡大して示す断面図である。

符号の説明

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
７Ａ，７Ｂ ベルト層
８Ａ，８Ｂ ベルト補強層

Claims (4)

1. 左右一対のビード部間に少なくとも１層のカーカス層を装架し、トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層を配置し、前記ベルト層の外周側に少なくとも１層の低弾性繊維コードからなるベルト補強層を前記ベルト層の全体及び／又は両端部を覆うように配置すると共に、前記低弾性繊維コードからなるベルト補強層の外周側に少なくとも１層の高弾性繊維コードからなるベルト補強層を前記ベルト層の全体及び／又は両端部を覆うように配置し、前記低弾性繊維コードからなるベルト補強層が前記ベルト層及び前記高弾性繊維コードからなるベルト補強層よりもタイヤ幅方向外側へ突き出した構造を有する空気入りタイヤであって、
   前記低弾性繊維コードの弾性率を２０ｃＮ／ｄｔｅｘ〜８０ｃＮ／ｄｔｅｘとし、前記高弾性繊維コードの弾性率を前記低弾性繊維コードの弾性率の４倍以上かつ２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とし、
   前記高弾性繊維コードからなるベルト補強層の端部と最大幅ベルト層の端部とのタイヤ幅方向の距離を５ｍｍ以下にする一方で、前記低弾性繊維コードからなるベルト補強層の最大幅ベルト層からのタイヤ幅方向の突き出し量を１０ｍｍ以上とし、
   前記低弾性繊維コードからなるベルト補強層は繊維コードを１本又は複数本含むストリップを該繊維コードがタイヤ周方向に対して実質的に平行になるように螺旋状に巻き付けた巻回構造を有し、最大幅ベルト層の端部位置からタイヤ幅方向外側に向かって前記繊維コードの巻き付け密度を徐々に減じながら突き出していることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記高弾性繊維コードが脂肪族ポリケトン繊維コード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. 前記高弾性繊維コードが下記（１）式で表される構造を有し、かつ１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００の関係を満足する脂肪族ポリケトン繊維を含むコードであることを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
   −（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ）ｍ− ・・・（１）
   ここで、Ｒは炭素数が３以上のアルキレン基である。
4. 前記高弾性繊維コードからなるベルト補強層は繊維コードを１本又は複数本含むストリップを該繊維コードがタイヤ周方向に対して実質的に平行になるように螺旋状に巻き付けた巻回構造を有す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。

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