JP5293135B2

JP5293135B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP5293135B2
Application number: JP2008316447A
Authority: JP
Inventors: 美由紀才川
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: JP2010137737A

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、高速耐久性と転がり抵抗と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。

従来、高速走行用のラジアルタイヤは、ベルト層の外周に有機繊維コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻き付けたベルト補強層を設けることで、タイヤの高速回転に伴う遠心力によって起こるベルト層端部のせり上がりを抑制し、ゴムとのセパレーションを防止している。このようにして高速耐久性を向上することができるが、ベルト補強層を設けることによってトレッド剛性が上がるため、乗り心地性が悪化してしまうという問題があった。

この問題の対策として、特許文献１は、上記ベルト補強層の両端部領域の補強コードを高弾性フィラメントと低弾性フィラメントとを撚り合わせた破断伸度が６〜１０％の複合コードとし、ベルト補強層の中央領域の補強コードを単一種類の繊維をより合わせた破断伸度が２０〜３５％のコードとする提案をしている。こうすることで、ベルト層端部のせり上がりを抑制しながら、トレッド中央領域の剛性を低下させて乗心地性を向上させるようにしている。

しかし、トレッド中央領域の剛性が低下することで、高速走行時に中央領域のトレッドゴムが非接地部で大きく膨径し、これが繰り返し行われるためエネルギー損失が大きくなり、発熱による転がり抵抗の増加によって、燃費が悪くなるという問題がある。
特許第２６４８６５２号公報

本発明の目的は、上述する問題点を解決するもので、高速耐久性および転がり抵抗を向上するよう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ための本発明の空気入りラジアルタイヤは、タイヤ幅方向の左右両側に設けられた一対のビード部間にカーカス層を装架し、該カーカス層の外周に複数のベルト層を層間でコードが互いに交差するように配置すると共に、該ベルト層の外周に有機繊維コードを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た空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルト補強層を前記ベルト層の少なくとも中央領域を覆う低弾性ベルト補強層と前記ベルト層の両端部領域をそれぞれ覆う高弾性ベルト補強層とで構成し、前記低弾性ベルト補強層の幅を前記ベルト層のうち最大幅のベルト層の幅の４０％〜１１０％にすると共に、前記低弾性ベルト補強層の補強コードを単一種類の繊維の撚りコードから構成する一方で、前記高弾性ベルト補強層の補強コードを荷重０Ｎ〜切断時の弾性率が１００００ＭＰａ以上の高弾性繊維と荷重０Ｎ〜切断時の弾性率が１００００ＭＰａ未満の低弾性繊維とを撚り合わせた複合コードから構成し、且つ、前記低弾性ベルト補強層を構成する補強コードの破断伸度ａを１２〜１６％、前記高弾性ベルト補強層を構成する補強コードの破断伸度ｂを６〜１０％にし、前記低弾性ベルト補強層を構成する補強コードの荷重９９Ｎ〜１４９Ｎ負荷時の弾性率を５０００ＭＰａ以下、前記高弾性ベルト補強層を構成する補強コードの荷重９９Ｎ〜１４９Ｎ負荷時の弾性率を６０００ＭＰａ以上にしたことを特徴とする。

また、上述する構成において、以下（１）に記載するように構成することが好ましい。
（１）前記高弾性ベルト補強層のそれぞれの幅が前記ベルト層のうち最大幅のベルト層の幅の１０％〜３０％であるようにする。

本発明によれば、ベルト層の外周に配置したベルト補強層をベルト層の少なくとも中央領域を覆う低弾性ベルト補強層とベルト層の両端部領域をそれぞれ覆う高弾性ベルト補強層とで構成すると共に、低弾性ベルト補強層を構成する補強コードの破断伸度ａを１２〜１６％、高弾性ベルト補強層を構成する補強コードの破断伸度ｂを６〜１０％にしたので、高速走行時のベルトのせり上がりを抑えて高速耐久性を向上することができ、更に、高速走行時における中央領域のトレッドの過大な膨径を抑制するので、エネルギー損失を抑えて転がり抵抗を向上することができる。

図１は、本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤの断面図である。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。カーカス層４は両端部が左右一対のビード部３間に、それぞれビードコア５の周りにタイヤ内側から外側へ折り返されるように装架されている。トレッド部において、カーカス層４の外側にはスチールコードからなる複数のベルト層６が層間でコードが互いに交差するように配置されている。更に、ベルト層６の外周に有機繊維コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻き付けたベルト補強層７が設けられている。

ベルト補強層７は低弾性ベルト補強層７ａと高弾性ベルト補強層７ｂとから構成されている。低弾性ベルト補強層７ａはベルト層６の中央領域Ａとベルト層６の両端部領域Ｂとを覆うようにベルト層６全体に渡って設けられている。高弾性ベルト補強層７ｂはベルト層６の両端部領域Ｂをそれぞれ覆うように設けられている。図１では、両端部領域Ｂでは、高弾性ベルト補強層７ｂは低弾性ベルト補強層７ａの外周側に重なるように設けられている。

これらベルト補強層７は、低弾性ベルト補強層７ａを形成する補強コードの破断伸度ａを１２〜１６％にすると共に、高弾性ベルト補強層７ｂを形成する補強コードの破断伸度ｂを６〜１０％にしている。ここで破断伸度とは、タイヤから取り出した補強コードをＪＩＳＬ１０１７の測定条件に準拠して測定したものをいう。

このように、ベルト層の両端部領域Ｂに位置するベルト補強層７を高弾性ベルト補強層７ｂにすることで、両端部領域Ｂの剛性が大きくなるので、高速走行時のベルトエッジのせり上がりを防止でき、高速耐久性を向上することができる。一方、中央領域Ａに位置する低弾性ベルト補強層７ａの破断伸度ａを上述の範囲に規定することで、高速走行時において、更に高速耐久性を向上させると共に、中央領域Ａの過大な膨径を抑制するため、トレッドゴムの動きを抑制してエネルギー損失を防ぐことができ、転がり抵抗を向上することができる。

低弾性ベルト補強層７ａの破断伸度ａが１２％よりも小さいと、ベルト補強層７全体が高弾性になるので、荷重が負荷されても変形しにくくなるので負荷が局所に集中し易くなり荷重耐久性が悪化する。破断伸度ａが１６％よりも大きいと、高速走行時の中央領域Ａの膨径を抑制できなくなってエネルギー損失が大きくなり、転がり抵抗が悪化する。また、高弾性ベルト補強層７ｂの破断伸度ｂが６％よりも小さいと、両端部領域Ｂの剛性が高くなり過ぎるので、未加硫タイヤの加硫成形においてブラダーによるリフトが困難になる。破断伸度ｂが１０％よりも大きいとベルト補強層７全体が低弾性になり両端部領域Ｂの剛性が低下するため、ベルトエッジのせり上がりを抑えることができず、高速耐久性を向上することができない。

補強コードの破断伸度の調整は、コードの撚り数を変えることによって行うことができる。即ち、コードの撚り数を多くすると伸度が増加し、それと共に弾性が低下する。逆に、コードの撚り数を少なくすると伸度が減少し、それと共に弾性が高くなる。

本発明において、上述した低弾性ベルト補強層７ａは、これを形成する補強コードの弾性率が５０００ＭＰａ以下のものからなり、また高弾性ベルト補強層７ｂは、これを形成する補強コードの弾性率が６０００ＭＰａ以上のものからなる。ここで補強コードの弾性率とは、タイヤから取り出した補強コードの荷重９９Ｎ〜１４９Ｎ負荷時の弾性率をいい、荷重‐歪曲線において、荷重９９Ｎと１４９Ｎとの各点を結んだ直線の傾きから得られるものをいう。

更に、低弾性ベルト補強層７ａは弾性率が１００００ＭＰａ未満の単一の繊維の撚りコードから形成し、高弾性ベルト補強層７ｂは弾性率が１００００ＭＰａ以上の高弾性繊維と弾性率が１００００ＭＰａ未満の低弾性繊維とを撚り合わせた複合コードから形成する。ここで弾性率とは、補強コードを構成する繊維の荷重０Ｎ〜切断時の弾性率をいい、荷重‐歪曲線において、荷重０Ｎと切断時との各点を結んだ直線の傾きから得られるものをいう。低弾性ベルト補強層７ａのコードを単一の繊維の撚りコードとすることで、複雑な撚糸工程を経ず、より汎用的で安価な材料で目的の低弾性率の効果が得られる。高弾性ベルト補強層７ｂの補強コードを、高弾性繊維と低弾性繊維とを撚り合わせた複合コードとすることで、タイヤ成形時のリフトによるタイヤの破損を抑えるようにしながら、タイヤ成形後は高弾性率の効果を発揮させることができる。更に、高弾性繊維は一般にゴムとの接着性が劣るので、接着性に優れた低弾性繊維を共に用いた複合コードの方が接着性がよい場合があり、特に、低弾性繊維としてナイロン６６を用いると、優れた接着性が得られるので、セパレーションを抑制できる。

ここで、５０００ＭＰａ以下の低弾性繊維に使用される繊維としては、ナイロン６、ナイロン６６などの脂肪族ポリアミド繊維などを例示することができる。また、６０００ＭＰａ以上の高弾性繊維に使用される繊維としては、ポリケトン繊維、アラミド繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、レーヨン繊維などを例示することができる。

低弾性ベルト補強層７ａは少なくとも中央領域Ａを覆うように設けられる。従って、図１のように、ベルト層６全体を覆うように設けて、両端部領域Ｂにおいて高弾性ベルト補強層７ｂと重なるようになってもよい。また、図２、３のように中央領域Ａのみを覆うように設けると共に、両端において両端部領域Ｂに設けた高弾性ベルト補強層７ｂと接するようにしてもよい。

低弾性ベルト補強層７ａの幅は、ベルト層６のうち最大幅のベルト層（一般に内側に位置するベルト層）の幅の４０％〜１１０％にする。低弾性ベルト補強層７ａの幅が最大幅のベルト層の幅の４０％よりも小さいと、高速走行時の中央領域Ａの膨径を抑制できなくなって優れた高速耐久性が維持できない。また、低弾性ベルト補強層７ａの幅が最大幅のベルト層の１１０％よりも大きいと、タイヤ重量が重くなり転がり抵抗が悪化する。

高弾性ベルト補強層７ｂは、ベルト層６のタイヤ幅方向の両端部領域Ｂにそれぞれ設ける。高弾性ベルト補強層７ｂの幅としては、ベルト層６のうち最大幅のベルト層の幅の１０％〜３０％にするとよい。幅が最大幅のベルト層の幅の１０％よりも小さいと、ベルトエッジを充分に覆うことができないので高速走行時のベルトエッジのせり上がりを抑えることができず、高速耐久性を向上することができない。逆に、幅が最大幅のベルト層の幅の３０％よりも大きいと、ベルト補強層７ｂが高剛性になるので荷重が負荷されても変形しにくくなり、負荷が局所的に集中して荷重耐久性が悪化する。

タイヤサイズを２２５／４５Ｒ１７で共通にし、表１のように仕様を異ならせた従来例、実施例１〜２及び参考例１の４種類の空気入りラジアルタイヤをそれぞれ製作した。

従来例のタイヤは、最大幅のベルト層の幅に対して、高弾性ベルト補強層の幅が２０％、低弾性ベルト補強層の幅が１１０％である。ベルト補強層はそれぞれ図１のように両端で高弾性ベルト補強層と低弾性ベルト補強層とが重なるように配置する。高弾性ベルト補強層の補強コードはアラミド／ナイロン６６複合糸からなり、切断伸度は９．５％、弾性率は１１５００ＭＰａである。低弾性ベルト補強層の補強コードはナイロン６６単体糸からなり、切断伸度は２５．０％、弾性率は２０００ＭＰａである。

実施例１のタイヤは、最大幅のベルト層の幅に対して、高弾性ベルト補強層の幅が２０％、低弾性ベルト補強層の幅が１１０％である。ベルト補強層はそれぞれ図１のように配置する。高弾性ベルト補強層の補強コードはアラミド／ナイロン６６複合糸からなり、切断伸度は９．５％、弾性率は１１５００ＭＰａである。低弾性ベルト補強層の補強コードはナイロン６６単体糸からなり、切断伸度は１５．０％、弾性率は３５００ＭＰａである。

実施例２のタイヤは、最大幅のベルト層の幅に対して、高弾性ベルト補強層の幅が２０％、低弾性ベルト補強層の幅が６０％である。ベルト補強層はそれぞれ図２のように端部同士が接するように配置する。高弾性ベルト補強層の補強コードはＰＯＫ（ポリオレフィンケトン）／ナイロン６６複合糸からなり、切断伸度は８．６％、弾性率は７０００ＭＰａである。低弾性ベルト補強層の補強コードはナイロン６６単体糸からなり、切断伸度は１５．０％、弾性率は３５００ＭＰａである。

参考例１のタイヤは、最大幅のベルト層の幅に対して、高弾性ベルト補強層の幅が４０％、低弾性ベルト補強層の幅が２０％である。ベルト補強層はそれぞれ図３のように端部同士が接するように配置する。高弾性ベルト補強層の補強コードはアラミド／ナイロン６６複合糸からなり、切断伸度は９．５％、弾性率は１１５００ＭＰａである。低弾性ベルト補強層の補強コードはナイロン６６単体糸からなり、切断伸度は１５．０％、弾性率は３５００ＭＰａである。

なお、いずれのベルト補強層も、コードを未加硫ゴム中に埋設し、５ｍｍ幅の帯状部材としたものをタイヤ赤道面に対して略０°で螺旋状に巻き回して形成した。

これら４種類のタイヤそれぞれについて、下記の測定方法により、高速耐久性、荷重耐久性及び転がり抵抗を測定した。

〔測定方法〕
（１）高速耐久性は、ドラム表面が平滑な鋼性でかつ直径１７０７ｍｍのドラム試験機を用い、周辺温度で３８±３℃に制御し、リムサイズ１７×７．５ＪＪ、試験内圧１８０ｋＰａにてインフレートさせた試験タイヤについて、ＪＡＴＭＡで規定された最大荷重１２０％の荷重を与え速度１２０ｋｍ／ｈで２時間走行させた。次いで、同一荷重にて速度を１５０ｋｍ／ｈにて３０分走行、以下３０分ごとに速度を１０ｋｍ／ｈずつステップアップさせながらタイヤが破壊するまでドラム走行を続け、タイヤが破壊した速度を測定した。この速度を、従来例を１００とする指数値で評価した。指数値が大きいほど高速耐久性が優れている。

（２）荷重耐久性は、ドラム表面が平滑な鋼性でかつ直径１７０７ｍｍのドラム試験機を用い、周辺温度で３８±３℃に制御し、リムサイズ１７×７．５ＪＪ、試験内圧１８０ｋＰａにてインフレートさせた試験タイヤについて、走行速度を８１ｋｍ／ｈ、負荷荷重をＪＡＴＭＡ規定の最大荷重８８％から２時間毎に１３％ずつ荷重を増加させながらタイヤが破壊するまでの総走行距離を測定した。この総走行距離を、従来例を１００とする指数値で評価した。指数値が大きいほど荷重耐久性が優れている。

（３）転がり抵抗は、リムサイズ１７×７．５ＪＪのリムに装着し、ＪＡＴＭＡで規定された空気圧条件で３０分間予備走行を行った後、直径１７００ｍｍの試験ドラムの上で９．８ｋＮの負荷を与えながら速度１２０ｋｍ／ｈで走行するときの転がり抵抗を測定した。この転がり抵抗を、従来例を１００とする指数値で評価した。指数値が大きいほど転がり抵抗が優れている。

表１より、実施例のタイヤは、従来のタイヤに比べ、高速耐久性と転がり抵抗とが共に優れている。

本発明の実施形態による空気入りラジアルタイヤの一例を示す断面図である。本発明の他の実施形態による空気入りラジアルタイヤを示す断面図である。本発明の更に他の実施形態による空気入りラジアルタイヤを示す断面図である。

符号の説明

１トレッド部
３ビード部
４カーカス層
６ベルト層
７ベルト補強層
７ａ低弾性ベルト補強層
７ｂ高弾性ベルト補強層
Ａ中央領域
Ｂ両端部領域

Claims

タイヤ幅方向の左右両側に設けられた一対のビード部間にカーカス層を装架し、該カーカス層の外周に複数のベルト層を層間でコードが互いに交差するように配置すると共に、該ベルト層の外周に有機繊維コードを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た空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルト補強層を前記ベルト層の少なくとも中央領域を覆う低弾性ベルト補強層と前記ベルト層の両端部領域をそれぞれ覆う高弾性ベルト補強層とで構成し、前記低弾性ベルト補強層の幅を前記ベルト層のうち最大幅のベルト層の幅の４０％〜１１０％にすると共に、前記低弾性ベルト補強層の補強コードを単一種類の繊維の撚りコードから構成する一方で、前記高弾性ベルト補強層の補強コードを荷重０Ｎ〜切断時の弾性率が１００００ＭＰａ以上の高弾性繊維と荷重０Ｎ〜切断時の弾性率が１００００ＭＰａ未満の低弾性繊維とを撚り合わせた複合コードから構成し、且つ、前記低弾性ベルト補強層を構成する補強コードの破断伸度ａを１２〜１６％、前記高弾性ベルト補強層を構成する補強コードの破断伸度ｂを６〜１０％にし、前記低弾性ベルト補強層を構成する補強コードの荷重９９Ｎ〜１４９Ｎ負荷時の弾性率を５０００ＭＰａ以下、前記高弾性ベルト補強層を構成する補強コードの荷重９９Ｎ〜１４９Ｎ負荷時の弾性率を６０００ＭＰａ以上にした空気入りラジアルタイヤ。
前記高弾性ベルト補強層のそれぞれの幅が前記ベルト層のうち最大幅のベルト層の幅の１０％〜３０％である請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。