JP5572455B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ベルト層のタイヤ径方向外側に、そのベルト層の全幅を覆うベルト補強層を配設した空気入りタイヤに関する。

従来、トレッド部におけるベルト層のタイヤ径方向外側にベルト補強層を配設した空気入りタイヤが知られている。かかるベルト補強層としては、ナイロンやアラミドなどの有機繊維コードを実質的にタイヤ周方向に巻回して形成されたものが一般的であり、ベルト層の両端部のみを覆うように配設される場合もあるが、タイヤをインフレートしたときのプロファイル形状などを考慮して、ベルト層の全幅を覆うように配設される構造（所謂キャップ構造）が慣用されている。

ところで、近年、車両の高級化及び高品質化に伴って、タイヤの低騒音化に対する要求が高まる傾向にあり、特にトレッド部で受けた路面の凹凸による振動が伝達されて生じるロードノイズの低減が重要になっている。ベルト補強層は、ベルト層を補強して周方向剛性を向上し、それによりロードノイズの原因となる振動の伝達を抑える機能を有するが、後述するような本発明者による研究の結果、更に改善できる見込みがあることが分かった。

即ち、本発明者は、ロードノイズについて鋭意研究を重ねたところ、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズに影響する振動モードを解析と実験により見出し、ベルト補強層によるベルト層の拘束部位とその部位の質量に関して、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズを低減するのに下記（イ）〜（ハ）の手法が有効であるとの成果を得た。
（イ）タイヤのショルダー部の周方向剛性を上げる。
（ロ）タイヤのショルダー部の質量を上げる。
（ハ）タイヤのセンター部の質量を下げる。

ここで、下記特許文献１に記載のタイヤのように、ベルト補強層の中央部をポリエチレンナフタレートコードで形成し、両端部をアラミドなどの有機繊維コードで形成した場合、タイヤのショルダー部の周方向剛性が十分とは言えず、これを更に高める余地があり、また、タイヤのショルダー部とセンター部とに十分な質量差を設けることができないため、高周波ロードノイズを低減する効果には乏しい。

また、下記特許文献２に記載のタイヤのように、ベルト補強層の全部を、ポリエチレンナフタレートからなるテープを巻回して形成した場合においても、やはりタイヤのショルダー部とセンター部とに十分な質量差を設けることができないため、高周波ロードノイズを低減するには改善の余地がある。

特開２０００−２０３２１２号公報 特開２００４−２２４２７７号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、所謂キャップ構造を有するベルト補強層において、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズを低減することができる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、一対のビード部の間に設けられたトロイド状のカーカス層と、前記カーカス層のタイヤ径方向外側に配設されたベルト層と、前記ベルト層のタイヤ径方向外側にて前記ベルト層の全幅を覆うように配設されたベルト補強層とを備える空気入りタイヤにおいて、前記ベルト補強層が、前記ベルト層の両端部を覆い、実質的にタイヤ周方向に延びるようにタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回されたスチールコードを配列して形成されたショルダー補強部と、前記ショルダー補強部の間に介在し、ポリエチレンナフタレートのフィルムにより形成されたセンター補強部とを有し、前記ベルト補強層の両端部が前記ベルト層よりもタイヤ幅方向外側にはみ出し、前記ショルダー補強部が、前記ベルト層の端部からタイヤ幅方向内側に向かって、前記ベルト層の全幅の１０〜４０％の領域に配されているものである。

本発明の空気入りタイヤによれば、ベルト層の全幅を覆うように配列されたベルト補強層のうち、ベルト層の両端部を覆うショルダー補強部では、ナイロンなどの有機繊維コードよりも高強度で高密度のスチールコードを配列しているため、タイヤのショルダー部の周方向剛性と質量を高めることができる。更に、ショルダー補強部の間に介在するセンター補強部では、ナイロンなどの有機繊維コードに比べて軽薄で高モジュラスを呈するポリエチレンナフタレート（以下、「ＰＥＮ」と略す場合がある。）のフィルムにより形成されているため、補強効果を損なわずにタイヤのセンター部の質量を低減できる。その結果、所謂キャップ構造を有するベルト補強層において、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズを低減することができる。

本発明では、前記センター補強部が、前記ポリエチレンナフタレートのフィルムを帯状にしてなるテープをタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回して形成されているものが好ましい。この場合、テープの巻回数や巻回ピッチを適宜に調整することでセンター補強部の幅寸法を変更できることから、種々のタイヤサイズや仕様に簡便に対応することができる。

本発明では、前記ショルダー補強部が、前記ベルト層の端部からタイヤ幅方向内側に向かって、前記ベルト層の全幅の１０〜４０％の領域に配されている。かかる構成によれば、タイヤのショルダー部にスチールコードを十分に配置して、ショルダー部の周方向剛性と質量を確実に向上することができる。また、センター補強部が配される領域を確保して、タイヤのセンター部に対する質量の低減効果を適切に確保することができる。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図 ベルト層とベルト補強層を示す概略断面図

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１に示した空気入りタイヤＴは、一対のビード部１と、そのビード部１からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部３と、一対のビード部１の間に設けられたトロイド状のカーカス層４とを備えた乗用車用空気入りラジアルタイヤである。カーカス層４は、ポリエステル等の繊維コードをタイヤ赤道ＣＬと略直交する方向に配列してなる少なくとも１枚のプライにより構成され、その両端部がビード部１で折り返されている。

トレッド部３には、カーカス層４のタイヤ径方向外側にベルト層５が配設されており、たが効果による補強を行っている。ベルト層５は、少なくとも２層のベルトプライ（本実施形態では２層のベルトプライ５ａ，５ｂ）により構成され、各ベルトプライ５ａ，５ｂは、タイヤ周方向に対して所定の傾斜角度（例えば１５〜３５°）で配列されたスチールコードがプライ間で互いに逆向きに交差するように積層されている。

ベルト層５のタイヤ径方向外側には、ベルト層５の全幅を覆うようにした所謂キャップ構造を有するベルト補強層６が配設されている。ベルト補強層６は、ベルト層５の両端部を覆うショルダー補強部６１と、そのショルダー補強部６１の間に介在するセンター補強部６２とを有する。このショルダー補強部６１とセンター補強部６２とが、全体として１層のベルト補強層６を構成し、ベルト補強層による高速耐久性や操縦安定性の向上効果を確保できるようにしている。

図２に拡大して示すように、ショルダー補強部６１は、実質的にタイヤ周方向に延びるスチールコード７を配列して形成されている。このスチールコード７は、タイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回され（タイヤ周方向に対する傾斜角度は０〜５°）、コード７同士がタイヤ幅方向に並んで配列されている。スチールコード７は、ナイロンなどの有機繊維コードよりも高強度で且つ高密度であり、タイヤのショルダー部（トレッド部３のタイヤ幅方向外側の部位）の周方向剛性を高めつつ、該ショルダー部の質量を効果的に高めることができる。

また、センター補強部６２は、ＰＥＮのフィルムにより形成されている。このＰＥＮフィルムは、断面積が小さい薄膜状に形成されており、ナイロンなどの有機繊維コードに比べて軽薄であるうえに高モジュラスを呈することから、補強効果を損なわずにタイヤのセンター部の質量を低減できる。ＰＥＮは、エチレン−２，６−ナフタレートを８５モル％以上、好ましくは９０モル％以上含む重合体からなり、この重合体は公知の方法、例えば特開平５−１６３６１２号公報に記載の方法に従って合成することができる。

以上のように、この空気入りタイヤＴでは、スチールコード７を配列して形成されたショルダー補強部６１によって、タイヤのショルダー部の周方向剛性と質量を効果的に向上しながら、軽薄なＰＥＮフィルムにより形成したセンター補強部６２によって、タイヤのセンター部の質量を低減できるため、所謂キャップ構造を有するベルト補強層６において、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズを低減することができる。

スチールコード７には、線径φ０．０７〜０．１３ｍｍのスチール繊維を撚り合わせた構造を好ましく使用でき、その場合の撚り構造としては例えば３＋８が採用される。このような細いスチール繊維を用いることによって、スチールコード７の密度を高めやすくなり、ショルダー補強部６１によってショルダー部の質量を増加するのに有用である。このスチールコード７のエンド数（単位幅あたりのコード本数）は、例えば５〜１０本／ｃｍである。

本実施形態では、ベルト補強層６がベルト層５よりも幅広に形成され、ベルト補強層６の両端部がベルト層５よりもタイヤ幅方向外側にはみ出しており、ベルト層５の端部をショルダー補強部６１で完全に覆って拘束力を確保できるようにしている。ショルダー補強部６１は、ベルト層５の端部からタイヤ幅方向内側に向かって、ベルト層５の全幅５Ｗの１０〜４０％の領域に配されることが好ましい。

即ち、ベルト層５の端部からタイヤ幅方向内側におけるショルダー補強部６１の片方の幅６１Ｗの、ベルト層５の全幅５Ｗに対する比６１Ｗ／５Ｗが、１０〜４０％であることが好ましい。この比を１０％以上にすることで、十分な分量のスチールコード７によりショルダー部の周方向剛性と質量を確実に向上できる。また、この比を４０％以下にすることで、センター補強部６２が配される領域を確保して、タイヤのセンター部に対する質量の低減効果を適切に確保できる。

図２に示すように、ショルダー補強部６１とセンター補強部６２との境界では、スチールコード７とＰＥＮフィルムとが互いにオーバーラップせず、スチールコード７の巻回ピッチ、或いは後述するテープ８の巻回ピッチと同程度の間隔を設けていることが好ましい。これにより、上記の境界にてベルト補強層６の質量が局部的に高くなることを避けて、タイヤのショルダー部とセンター部に質量差を設けたことによる改善効果を良好に確保することができる。

ＰＥＮフィルムの厚みは、好ましくは０．０５〜０．５ｍｍ、より好ましくは０．０５〜０．３ｍｍ、更に好ましくは０．１〜０．２ｍｍである。厚みが０．０５ｍｍ以上であることにより、フィルムが薄過ぎることなく、ＰＥＮの素材特性、特に強度やモジュラスを十分に活用できるとともに、フィルムを均一な厚みで容易に形成できる。また、厚みが０．５ｍｍ以下であることにより、ＰＥＮフィルムのボリュームが抑えられて軽薄となり、センター補強部６２によってセンター部の質量を低減するのに有用である。

ＰＥＮフィルムの引張弾性率（モジュラス）は、好ましくは１０ＧＰａ〜２００ＧＰａであり、より好ましくは３０ＧＰａ〜１００ＧＰａである。更に、高温下においても前記モジュラスの低下が小さいことが好ましい。この引張弾性率（モジュラス）は、ＪＩＳＫ７１２７に規定された方法に準じて室温で測定した値である。モジュラスが１０ＧＰａ以上であることにより、フィルムの剛性を十分に確保でき、また２００ＧＰａ以下であることにより、周辺のゴムとのモジュラス差を抑えてセパレーションの発生を防止できる。

ＰＥＮフィルムは、ゴムとの接着性を向上するために、通常のタイヤコード用接着処理に用いられる、例えばレゾルシン−ホルマリン−ゴムラテックス（ＲＦＬ）を主成分とする処理剤、或いはエポキシ系接着剤を含む処理剤を用いて表面処理することが好ましい。

センター補強部は、その幅寸法に対応したサイズの幅広シート状のフィルムをタイヤ周方向に巻き付けて形成しても構わないが、本実施形態のセンター補強部６２は、ＰＥＮフィルムを帯状にしてなるテープ８をタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回して形成されている。テープ８は、実質的にタイヤ周方向に延び（タイヤ周方向に対する傾斜角度は０〜５°）、その幅方向がベルト層５と略平行になるように配設されている。

この場合、センター補強部６２は、１本のテープ８を、或いは複数本のテープ８を平行に引き揃えてなるリボン状物を、ベルト層５の端部の外周にてタイヤ幅方向位置を変えながらタイヤ周方向に沿って巻き付けることにより形成できる。テープ８は、例えば、ＰＥＮの溶融樹脂を押出成形して得られる通常のフィルムキャスティング法によって、或いは２軸延伸法等により得たフィルムを細幅に裁断することによって形成可能であるが、テープ８を形成する方法は特に限定されない。

テープ８の幅は、好ましくは１〜１０ｍｍ、より好ましくは２〜５ｍｍである。この幅が１ｍｍ以上であることにより、テープ８の取り扱いが容易になるとともに、センター補強部６２を形成する際にテープ８の巻回数が過多にならず、生産性を悪化させることがない。また、幅が１０ｍｍ以下であることにより、ベルト層５の外周にテープ８を密着させて貼り付けやすくなり、センター補強部６２を精度良く形成できる。

テープ８の厚みに対する幅の比（幅／厚み）は、５〜５０の範囲であることが好ましく、より好ましくは５〜４０の範囲である。この５〜５０の範囲においてテープ８の素材特性と形状特性とを良好に両立できるとともに、センター補強部６２の形成工程を容易ならしめて、形成精度及び形成効率を向上することができる。

テープ８を螺旋状に巻回するに際しては、タイヤ幅方向に隣り合うテープ８が相互に縁を接するか、或いは、本実施形態のように隣り合うテープ８の間に隙間を設けることが好ましい。このようにして隣り合うテープ８同士のオーバーラップを避けることにより、剛性や質量のいびつな変化を抑えてセンター補強部６２の均質化を図ることができる。また、本実施形態においては、テープ８間の隙間を介して上下のゴムが相互に連結しうるため、ベルト補強層６内でのテープ８と周辺ゴムとの接着性を高めることができる。この場合の隙間は、テープ８の幅の１０〜１００％程度が好ましい。

センター補強部６２の形成に用いられるテープ８は、少なくとも片面、好ましくは両面がゴム被覆されていることが好ましく、それによりテープ８と周辺ゴムとの接着性を良好にして、耐久性を向上することができる。このとき、被覆ゴムに対して、上述したＲＦＬ等の処理剤を介してテープ８との接着性を良好にする接着系ゴム配合を適用することで、より優れた耐久性の向上を図ることができる。

本実施形態では、ベルト補強層６を１層で構成した例を示したが、本発明はこれに限られず、必要に応じて、ベルト層５の両端部のみを覆う補強層や、或いはベルト層５の全幅を覆う更なる補強層を付加しても構わない。この場合、付加する補強層は、上述したベルト補強層６の外周側に設けることが好ましい。また、前者において付加する補強層は、上記のショルダー補強部６１と同様にスチールコードを含むことが好ましく、後者において付加する補強層は、上記のベルト補強層６と同様にショルダー補強部とセンター補強部を有することが好ましい。

本発明の構成と効果を具体的に示すため、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズに関する騒音性能を評価したので、以下に説明する。この性能評価では、テストタイヤ（タイヤサイズ２０５／６０Ｒ１６）を、空気圧２５０ｋＰａ、使用リム１６×６−ＪＪとしてテスト車両（２．５ＬのＦＲ車、２名乗車）に装着し、テストコースのロードノイズ路を１００ｋｍ／ｈの速度で走行したときのロードノイズレベル（６３０〜１．６ｋＨｚ）をマイクロホンを用いて測定した。

ベルト補強層において、ベルト層の両端部を覆うショルダー補強部と、そのショルダー補強部の間に介在するセンター補強部とで構成を同じく均質に形成したものを、比較例１〜３とした。このうち、ベルト補強層をナイロンコードにより形成したものを比較例１、ベルト補強層をスチールコードにより形成したものを比較例２、ベルト補強層をＰＥＮフィルムにより形成したものを比較例３とした。比較例１〜３におけるベルト補強層以外の構成は、実施例と同じ構成とした。

ベルト補強層において、ベルト層の両端部を覆うショルダー補強部と、そのショルダー補強部の間に介在するセンター補強部とで構成を異ならせたものを、比較例４，５及び実施例とした。このうち、ショルダー補強部及びセンター補強部を、それぞれアラミドコード及びＰＥＮフィルムにより形成したものを比較例４、スチールコード及びナイロンコードにより形成したものを比較例５、スチールコード及びＰＥＮフィルムにより形成したものを実施例とした。比較例４，５におけるベルト補強層以外の構成は、実施例と同じ構成とした。

表１に評価結果を示す。比較例３，４及び実施例で用いられるＰＥＮフィルムは、幅２ｍｍで厚み０．１ｍｍのテープを螺旋状に巻回したものである。表１における厚みは、トッピングゲージを表す。質量比は、ショルダー補強部とセンター補強部の各々の質量について、それぞれ比較例１における値を１００としたときの割合（％）で示している。また、ロードノイズレベルは、比較例１の結果を基準値としたときのレベル差で示している。各比較例及び実施例において、ベルト層の全幅に対するショルダー補強部の幅の比（上述した比６１Ｗ／５Ｗに相当）は２０％に設定した。

表１に示すように、実施例では、比較例１〜５に比べて、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズに関する騒音性能が改善されており、所謂キャップ構造を維持しながら、ショルダー補強部とセンター補強部を上記の如く構成したことによる改善効果が発揮されたものと考えられる。

３ トレッド部
４ カーカス層
５ ベルト層
５Ｗ 全幅
６ ベルト補強層
７ スチールコード
８ テープ
６１ ショルダー補強部
６２ センター補強部

Claims (2)

1. 一対のビード部の間に設けられたトロイド状のカーカス層と、前記カーカス層のタイヤ径方向外側に配設されたベルト層と、前記ベルト層のタイヤ径方向外側にて前記ベルト層の全幅を覆うように配設されたベルト補強層とを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルト補強層が、前記ベルト層の両端部を覆い、実質的にタイヤ周方向に延びるようにタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回されたスチールコードを配列して形成されたショルダー補強部と、前記ショルダー補強部の間に介在し、ポリエチレンナフタレートのフィルムにより形成されたセンター補強部とを有し、
   前記ベルト補強層の両端部が前記ベルト層よりもタイヤ幅方向外側にはみ出し、前記ショルダー補強部が、前記ベルト層の端部からタイヤ幅方向内側に向かって、前記ベルト層の全幅の１０〜４０％の領域に配されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記センター補強部が、前記ポリエチレンナフタレートのフィルムを帯状にしてなるテープをタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回して形成されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
   

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