JP5628525B2

JP5628525B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5628525B2
Application number: JP2010008476A
Authority: JP
Inventors: 啓介川嶋
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2030-01-18
Also published as: JP2011143899A

Description

本発明は、空気入りタイヤ、特には、ランフラット耐久性を低下することなく、タイヤ重量および転がり抵抗の低減を実現させる技術を提案するものである。

従来、パンク等によりタイヤの内圧が低下した状態でも、タイヤが荷重支持能力を失うことなく所定の距離を安全に走行できるように設計したタイヤ、いわゆるランフラットタイヤでは、カーカスプライのコードに、高温時でも熱収縮率が小さく、高い寸法安定性を示すレーヨンやリヨセルなどの高弾性のセルロース繊維が用いられることが多い。

しかるに、このセルロース繊維はポリエチレンテレフタレート対比引っ張り強さが約４０％低いため、カーカスプライのコードにセルロース繊維を用いた場合には、カーカスのプライ枚数やコード太さやコードを被覆するゴム量等を増加する必要があり、その結果、タイヤ重量は増加して、転がり抵抗が悪化するおそれがある。

一方で、カーカスプライのコードにポリエチレンテレフタレートを用いる場合では、セルロース繊維に対して引っ張り強さが高いため、カーカスのプライ枚数等を増加させる必要はないが、ポリエチレンテレフタレートは高温時の弾性率が低くなるため、パンクした際のランフラット走行時ではタイヤの撓みが大きくなり、また、ランフラット走行時には特にサイドウォール部が高温になり、ゴムの軟化によりサイドウォール部の剛性が低下して撓みが更に大きくなるため、サイド部に位置する補強ゴム層の割れを生じて、その結果ランフラット耐久性は減少するおそれがあった。

したがって、従来の空気入りタイヤでは、タイヤの軽量化および低転がり抵抗と、ランフラット耐久性とを両立させることは困難であった。

本発明の目的は、ランフラット耐久性を低下することなく、タイヤ重量および転がり抵抗の低減を実現させた空気入りタイヤを提供することにある。

この発明にかかる空気入りタイヤは、トレッド部と、一対のサイドウォール部と、一対のビード部と、各ビード部内のビードコア間にトロイド状に延在する本体部および、ビードコアの周りに折り返した折返し部を持つ少なくとも一枚のカーカスプライからなるカーカスと、カーカスのクラウン域の外周側に配設した、一層以上のコード交錯ベルト層からなるベルトと、少なくともサイドウォール部と対応する部分でカーカスのタイヤ幅方向内側に配設した、横断面形状が三日月状をなす補強ゴムとを具えてなるものであって、前記カーカスプライを構成する複数本のコードはポリエステル繊維からなり、少なくともタイヤ最大幅位置の、カーカスのタイヤ幅方向外側に、一枚以上の補強コード層を配設し、前記補強コード層は、そのコードがセルロース繊維と脂肪族ポリアミド繊維を撚り合わせてなるとともに、１７７℃での熱収縮応力が０．２１〜０．５０ｃＮ／ｄｔｅｘであり、そして前記補強コード層は、カーカスの本体部と前記ベルトのタイヤ半径方向外方端との間から、前記カーカスの本体部のタイヤ幅方向外側に沿って、前記ビードコアの周りを折り返して、カーカスの折り返し部まで延在することを特徴とするものである。

ここで、１７７℃での熱収縮応力とは、一般的なディップ処理を施した加硫前の繊維コードの２５ｃｍの長さ固定サンプルを５℃／分の昇温スピードで加熱して、１７７℃時にコードに発生する応力である。
また、「タイヤ最大幅位置」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）ＹＥＡＲＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（ＥｕｒｏｐｅａｎＴｙｒｅａｎｄＲｉｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＯｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ）ＳＴＡＮＤＡＲＤＳＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（ＴＨＥＴＩＲＥａｎｄＲＩＭＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮＩＮＣ．）ＹＥＡＲＢＯＯＫ等に規定されたリムに、タイヤを組み付けて、ＪＡＴＭＡ等の規格にタイヤサイズに応じて規定された、最高空気圧を充填した状態での、タイヤ幅方向断面内の最大幅位置をいうものとする。

また好ましくは、前記補強コード層は、２５℃、１％歪時での弾性率を２５〜６０ｃＮ／ｄｔｅｘとし、２５℃、３％歪時での弾性率を３０〜２００ｃＮ／ｄｔｅｘとする。

ここで、弾性率は、ＪＩＳＬ１０１７のコード引っ張り試験による荷重−伸長曲線を描き、１％伸長時および３％伸長時の荷重−伸長曲線の傾きをｃＮ／ｄｔｅｘに算出したものを弾性率とする。

そしてまた好ましくは、前記補強コード層のコードを、タイヤ半径方向に対して０〜１０°で配設する。

本発明の空気入りタイヤは、カーカスプライのコードをポリエステル繊維とすることで、このポリエステル繊維は従来カーカスプライのコードに用いられることが多いセルロース繊維より単位ｄｔｅｘあたりの引っ張り強さが大きいため、カーカスプライを同一の引っ張り強さでセルロース繊維より軽量化することができ、プライの枚数等を減少することができる。その結果、タイヤの軽量化および転がり抵抗の低減を実現することができる。

また、少なくともタイヤ最大幅位置の、カーカスのタイヤ幅方向外側に一枚以上の補強コード層を配設し、前記補強コード層は、コード種の異なるコードを複数本撚り合わせてなるとともに、１７７℃での熱収縮応力が０．２１〜０．５０ｃＮ／ｄｔｅｘとすることで、ランフラット走行し、サイド部やカーカスが高温になったとしても、補強コード層が高い熱収縮応力により撓みを抑制することができる。その結果、ランフラット耐久性が大幅に向上する。

すなわち、補強コード層の熱収縮率が０．２１ｃＮ／ｄｔｅｘ未満では、ランフラット走行時の撓みを十分に抑制することができないため、ランフラット耐久性が低下する一方、０．５０ｃＮ／ｄｔｅｘを超えると、加硫時の収縮力が大きくなり過ぎ、結果的に、タイヤ内部のコード乱れやゴムの配置乱れを引き起こし、耐久性の悪化やユニフォミティーの悪化を招いてしまう。

本発明では、このような構成により、ランフラット耐久性を維持しながら、タイヤの軽量化、転がり抵抗の低減を実現することができる。

本発明の空気入りタイヤの一の実施形態を示す、タイヤ半部の子午線断面図である。本発明の空気入りタイヤの他の実施形態を示す、タイヤ半部の子午線断面図である。本発明の空気入りタイヤの他の実施形態を示す、タイヤ半部の子午線断面図である。本発明の空気入りタイヤの他の実施形態を示す、タイヤ半部の子午線断面図である。本発明の空気入りタイヤの他の実施形態を示す、タイヤ半部の子午線断面図である。従来の空気入りタイヤを示す、タイヤ半部の子午線断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明の空気入りタイヤを詳細に説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤの一の実施形態を示す、タイヤ半部の子午線断面図である。
図中１はトレッド部を、２はトレッド部１のそれぞれの側部に連続して半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部を、そして３はサイドウォール部２の半径方向内方に連続するビード部をそれぞれ示す。

図示の空気入りタイヤでは、カーカスが一対のビード部３と、各ビード部３に埋設配置された六角形断面のビードコア４間に本体部５ａをトロイド状に延在させるとともに、各側部部分をビードコア４の周りで半径方向内方から外方に折り返した折返し部５ｂを有する、一枚のカーカスプライ５からなる。

また、カーカスプライの本体部５ａのクラウン域の外周側に、図ではタイヤ周方向に傾斜するコードからなり、タイヤ幅方向の延在長さの異なる二層のコード交錯ベルト層からなるベルト６と、このベルト６の外周側にコードがタイヤ周方向に延在する一層のベルト補強層７と、このベルト補強層７の外周側であってタイヤ幅方向外側の端部部分に、コードがタイヤ周方向に延在する一層のベルト端部補強層８と、それらの外周側にトレッドゴム９とを順次に配置し、このトレッドゴム９の表面には、タイヤ周方向に延びる図では二本の周溝等を形成する。

少なくともサイドウォール部２と対応する部分では、カーカスのタイヤ幅方向内側に配設した、横断面形状が三日月状をなす比較的モジュラが高い補強ゴム１０を具える。
サイドウォール部２およびビード部３では、カーカスのタイヤ幅方向外側で、それの外側面に沿って配置されたサイドゴム１１によって覆われている。

補強ゴム１０を配置することで、サイドウォール部２の剛性を向上させるとともに、内圧低下時にサイドウォール部２の撓み変形を極端に増加させることなく荷重を負担することができる。

そしてこの空気入りタイヤでは、一枚以上、図では一枚の補強コード層１２を、少なくともタイヤ最大幅位置、図ではカーカスプライの本体部５ａとベルト６の半径方向外方端との間でタイヤ幅方向外側位置からカーカスプライの本体部５ａおよび折返し部５ｂのタイヤ幅方向外側の位置に配置し、この補強コード層１２を、繊維種の異なるコードを複数本撚り合わせてなるとともに、１７７℃での熱収縮応力が０．２１〜０．５０ｃＮ／ｄｔｅｘとする。

また、カーカスプライ５のコードはポリエステル繊維からなり、例えば、タイヤ周方向と直交する方向に延びて形成することができる。
ここで、ポリエステル繊維としては、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維などを挙げることができる。

図２は、本発明の空気入りタイヤの他の実施形態を示す、タイヤ半部の子午線断面図である。
なお、先の図１に示したタイヤと同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態では、補強コード層２１が、カーカスの本体部５ａのタイヤ幅方向外側で、カーカスプライの本体部５ａとベルト６の半径方向外方端との間から、カーカスの折返し部５ｂの半径方向外方端の半径方向外方までの領域に配置する構成であり、この実施形態では、特に補強ゴム１０の屈曲に対して補強することができる。

図３は、本発明の空気入りタイヤの他の実施形態を示す、タイヤ半部の子午線断面図である。
なお、先の図１に示したタイヤと同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態では、補強コード層２２が、カーカスプライの本体部５ａとベルト６の半径方向外方端との間から、カーカスの本体部５ａのタイヤ幅方向外側に沿って、ビードコア４の周りを折り返して、カーカスの折返し部５ｂまで延在する構成であり、この実施形態では、特にカーカス本体部５ａおよび補強ゴム１０の屈曲に対して補強することができる。

図４は、本発明の空気入りタイヤの他の実施形態を示す、タイヤ半部の子午線断面図である。
なお、先の図１に示したタイヤと同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態では、補強コード層２３が、カーカスプライの本体部５ａとベルト６の半径方向外方端との間から、カーカスの本体部５ａのタイヤ幅方向外側に沿って、ビードコア４の半径方向外方付近に延在する構成であり、この実施形態では、特にサイドウォール部のカーカス本体部５ａおよび補強ゴム１０の屈曲を補強することができる。

図５は、本発明の空気入りタイヤの他の実施形態を示す、タイヤ半部の子午線断面図である。
なお、先の図１に示したタイヤと同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態では、補強コード層２４，２５が、カーカスの本体部５ａのタイヤ幅方向外側で、カーカスプライの本体部５ａとベルト６の半径方向外方端との間から、カーカスの折返し部５ｂの半径方向外方端の半径方向外方までの領域と、カーカスの本体部５ａのタイヤ幅方向外側で、ビードコア４の半径方向外方とに配置する構成であり、この実施形態では、特に補強ゴム１０およびビード部３屈曲を補強することができる。

この空気入りタイヤにおいて好ましくは、補強コード層は、高弾性率繊維と低弾性率繊維を撚り合わせて、これらをコーティングゴムで被覆することで、コード／ゴム複合体としてなり、さらに好ましくは、高温下で収縮し、室温に戻すと伸長する可逆性を有するコード層からなり、この場合、高温下、即ち、ランフラット走行時時に補強コード層のコードが収縮して剛性が高まり、サイドウォール部２の撓みを抑制することができるともに、低温下、即ち、通常走行時に補強コード層のコードが伸張して剛性が低下し、タイヤの縦バネが低下して、タイヤの通常走行時の乗り心地の悪化を抑制することができる。
例えば、補強コード層は、ディップ時に２．０ｋｇ／ｃｏｒｄの高テンション処理をすることによって得ることができる。

より好ましくは、高弾性率コードは、芳香族ポリアミド繊維、ポリケトン繊維、レーヨン、リヨセル等のセルロース繊維またはポリエチレンナフタレートであり、前記低弾性率コードは、ナイロン等の脂肪族ポリアミド繊維またはポリエチレンテレフタレートであり、これらの繊維を用いることで、通常走行時とランフラット走行時での効果を両立することができる。

また好ましくは、補強コード層は、２５℃、１％歪時での弾性率が２５〜６０ｃＮ／ｄｔｅｘであり、２５℃、３％歪時での弾性率が３０〜２００ｃＮとし、これらの範囲では通常走行時とランフラット走行時での効果を両立することができる。

すなわち、２５℃、１％歪時の弾性率が６０ｃＮ／ｄｔｅｘを超えると、通常走行時における縦バネ性があがり、乗り心地性能が悪化する一方で、２５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満ではランフラット走行時のタイヤの撓みを十分に抑制することができず、タイヤのランフラット耐久性が低下する傾向がある。
また、２５℃、３％歪時の弾性率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘを超えると、カーカスプライとの弾性率差が大きすぎるため、カーカスプライと補強コード間の破壊が進み、ランフラット耐久性を向上させることができないおそれがあり一方、３０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満では、繊維が伸びやすくなるためランフラット走行時において十分な撓み抑制効果が見込めず、ランフラット耐久性を向上させることができない傾向がある。

また好ましくは、補強コード層は、タイヤ半径方向に対して１０°以下で配設し、この範囲とすることで通常走行時とランフラット走行時での効果を両立することができる。

すなわち、１０°を超えると、通常走行時において縦バネが生じるため乗り心地性能が悪化する傾向がある。

次に、図に示すような構造を有し、表１に示すように、それぞれの諸元を変化させた実施例タイヤ１〜４および、比較例タイヤ１〜６を試作し、それぞれにつき、カーカスプライ重量、タイヤ重量、転がり抵抗およびランフラット耐久性を評価した。
なお、比較例タイヤは、サイドウォール部およびビード部以外の構造については改変を要しないため、実施例タイヤに順ずるものとした。

ここで、カーカスのプライ使用長さとは、タイヤの子午線断面内でのカーカスプライの最大延在長さをいい、補強コード層の使用長さとは、タイヤの子午線断面内での補強コード層の最大延在長さをいうものとする。

〔カーカスプライ重量〕
実施例タイヤ１〜４および、比較例タイヤ１〜６とのそれぞれにつき、タイヤ成型時に使用するカーカスプライ重量を測定し、その評価結果を表３に示す。
なお、表中の指数値は、２４５／４０Ｒ１５のタイヤは比較例タイヤ１の値を、２４５／４５Ｒ１９のタイヤは比較例４の値をコントロールとして求めたものであり、数値が小さいほど、カーカスプライが軽いことを示す。

〔タイヤ重量〕
実施例タイヤ１〜４および、比較例タイヤ１〜６とのそれぞれにつき、適用リムに組み付けることなく、タイヤ重量を測定し、その評価結果を表３に示す。
なお、表中の指数値は、２４５／４０Ｒ１５のタイヤは比較例タイヤ１の値を、２４５／４５Ｒ１９のタイヤは比較例４の値をコントロールとして求めたものであり、数値が小さいほど、タイヤ重量が軽いことを示す。

〔転がり抵抗〕
実施例タイヤ１〜４および、比較例タイヤ１〜６とのそれぞれにつき、表２に示すように、ＪＡＴＭＡに準拠するリムに組み付けて、内圧を２３０ｋＰａ、荷重を負荷し、時速８０ｋｍ／ｈで、タイヤを転動させ、ＩＳ０１８１６４に準拠し、スムースドラム、フォース式にて、転がり抵抗を測定して評価した。その結果を表３に指数で示す。
なお、表中の指数値は、２４５／４０Ｒ１５のタイヤは比較例タイヤ１の値を、２４５／４５Ｒ１９のタイヤは比較例４の値をコントロールとして求めたものであり、指数が小さいほど、転がり抵抗が優れていることを示す。

〔ランフラット耐久性〕
実施例タイヤ１〜４および、比較例タイヤ１〜６とのそれぞれにつき、表２に示すように、ＪＡＴＭＡに準拠するリムに組み付けて、内圧を０ｋＰａ、荷重を負荷し、時速８０ｋｍ／ｈで、タイヤを転動させ、タイヤが故障に至るまでの走行距離を測定した。その結果を表３に指数で示す。
なお、表中の指数値は、２４５／４０Ｒ１５のタイヤは比較例タイヤ１の値を、２４５／４５Ｒ１９のタイヤは比較例４の値をコントロールとして求めたものであり、指数が大きいほど、故障に至るまでの走行距離が長く、ランフラット耐久性が優れていることを示す。

表３の結果から、実施例タイヤ１〜４は、比較例タイヤ１〜６実施例タイヤに対して、ランフラット耐久性を維持してなお、軽量化、転がり抵抗の低減を実現できた。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４ビードコア
５カーカスプライ
５ａ本体部
５ｂ折返し部
６ベルト
７ベルト補強層
８ベルト端部補強層
９トレッドゴム
１０補強ゴム
１１サイドゴム
１２，２１，２２，２３，２４，２５補強コード層

Claims

トレッド部と、一対のサイドウォール部と、一対のビード部と、各ビード部内のビードコア間にトロイド状に延在する本体部および、ビードコアの周りに折り返した折返し部を持つ少なくとも一枚のカーカスプライからなるカーカスと、カーカスのクラウン域の外周側に配設した、一層以上のコード交錯ベルト層からなるベルトと、少なくともサイドウォール部と対応する部分でカーカスのタイヤ幅方向内側に配設した、横断面形状が三日月状をなす補強ゴムとを具えてなる空気入りタイヤにおいて、
前記カーカスプライを構成する複数本のコードはポリエステル繊維からなり、
少なくともタイヤ最大幅位置の、カーカスのタイヤ幅方向外側に、一枚以上の補強コード層を配設し、
前記補強コード層は、そのコードがセルロース繊維と脂肪族ポリアミド繊維を撚り合わせてなるとともに、１７７℃での熱収縮応力が０．２１〜０．５０ｃＮ／ｄｔｅｘであり、そして前記補強コード層は、カーカスの本体部と前記ベルトのタイヤ半径方向外方端との間から、前記カーカスの本体部のタイヤ幅方向外側に沿って、前記ビードコアの周りを折り返して、カーカスの折り返し部まで延在することを特徴とする空気入りタイヤ。
前記補強コード層は、２５℃、１％歪時での弾性率が２５〜６０ｃＮ／ｄｔｅｘであり、２５℃、３％歪時での弾性率が３０〜２００ｃＮ／ｄｔｅｘである請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記補強コード層のコードは、タイヤ半径方向に対して０〜１０°で配設してなる請求項１〜２に記載の空気入りタイヤ。