JP5668323B2 - 新都市交通車両用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、新都市交通車両に用いられる空気入りラジアルタイヤに関する。

近年、大阪の「ニュートラム」や広島の「アストラム」、東京の「ゆりかもめ」などに新都市交通車両が採用されつつあり、このような車両に用いられる新都市交通車両用空気入りラジアルタイヤでは、高荷重、高速、高内圧での使用に耐えられるように構成されている。
この新都市交通車両は、ガイドレールに誘導されながら無人で進行することが可能となっている。

新都市交通車両が、例えば、両側に設けられたガイドレールに誘導されながら無人で進行する場合、図２に示すように、車両の前後部に、走行ユニット１００が配置される。
この走行ユニット１００は、平行運動機構を構成するリンク機構１０２に案内輪１０４と空気入りラジアルタイヤ１０６を設けたものである。より詳細に説明すると、互いに対向する一方の１対の第１リンク１０２Ａの両端にそれぞれ案内輪１０４を設け、互いに対向する他方の１対の第２リンク１０２Ｂの中間部に空気入りラジアルタイヤ１０６を支持させたものである。
そして、案内輪１０４がガイドレール１０８に接触した際に、リンク機構１０２を変形させることで空気入りラジアルタイヤ１０６を操舵し、車両を進行させるようにしている。

このようにガイドレール１０８への案内輪１０４の接触により操舵される新都市交通車両用空気入りラジアルタイヤでは、タイヤのコーナーリングフォースが大きいと、ガイドレール１０８による操舵により車両が大きく向きを変え、車両が反対側のガイドレール１０８に接触し、それが繰り返されながら進行することで、コーナーリング時に車両に横揺れが発生することが知られており、コーナーリング時の車両の横揺れの発生を抑制する観点から、コーナーリングフォースが小さいことが好ましい。
そこで、ラジアルカーカス層のタイヤクラウン部の径方向外側のベルト層として、タイヤ赤道に対して金属コードがほぼ０度の角度でスパイラル状に巻き回されたベルト層を用い、ベルト層の幅方向の剛性を低くしたタイヤが提供されている（特許文献１、特許文献２）。

特開平１０−１６５１１ 特許第２５３８８５８号

しかしながら、このような従来の新都市交通車両用空気入りラジアルタイヤでは、タイヤ重量を低減する点で、また、転がり抵抗を向上する点において改善の余地があった。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、タイヤ重量を低減でき、また、転がり抵抗を向上する上で有利な新都市交通車両用空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

前記目的を達成するため本発明は、カーカスコードがラジアル方向に配列されたカーカス層のタイヤクラウン部の径方向外側に設けられ、タイヤ赤道に対してほぼ０度の角度でスパイラル状に巻き回されたベルトコードとこのベルトコードを被覆するコード被覆ゴムとを含んで構成されたベルトプライからなるベルト層を備える新都市交通車両用空気入りラジアルタイヤであって、前記ベルトプライは３枚以上設けられ、それぞれの前記ベルトプライの端部のタイヤ幅方向の位置は同一であり、前記ベルトコードは、弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維を重量分率で５０％以上１００％未満含む有機繊維で構成され、前記ベルトコードを構成するフィラメントは、前記高弾性有機繊維と、弾性率１００００ＭＰａ未満の低弾性有機繊維とを撚り合わせて構成されており、前記ベルト層の５０ｍｍ幅に対して使用される前記高弾性有機繊維の量は７５０００ｔｅｘよりも大きい、ことを特徴とする。

本発明では、各ベルト層を構成するベルトコードがタイヤ赤道に対してほぼ０度の角度でスパイラル状に巻き回されているので、コーナーリングフォースの発生が抑制される。
また、新都市交通車両用空気入りラジアルタイヤでは、空気圧は、トラックやバスよりもさらに高い（１０５０ＫＰａ）ため座屈の発生はなく、また、整備された軌道上を走行するため、外傷に起因する水分の侵入もないことから、ベルトコードとして金属製コードに換えて、有機繊維コードの使用が可能となる。
ただし、たが効果を発揮させるため、ベルトプライを３枚以上とし、また、有機繊維コードとして、弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維を重量分率で５０％以上含んで構成された有機繊維を用い、さらに、ベルト層において使用した全高弾性有機繊維量を５０ｍｍの幅あたり７５０００ｔｅｘよりも大きく設定する。
これによりたが効果を発揮しつつ、タイヤの重量の低減化が図れ、また、転がり抵抗を向上することが可能となる。

タイヤのクラウン部の断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は新都市交通車両の操舵系の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
新都市交通車両用空気入りラジアルタイヤ１０は、カーカス層１２と、ベルト層１４とを含んで構成されている。
新都市交通車両用空気入りラジアルタイヤ１０は、クラウン部１０Ａ以外は従来タイヤと同一であるので図示を省略している。
カーカス層１２は、タイヤ赤道Ｃに対してほぼ９０度の角度で配列されたカーカスコードと、このカーカスコードを被覆するコード被覆ゴムとで構成されたラジアルカーカスである。カーカス層１２の両端は、サイドウォール部１０Ｂからビード部に至り、ビード部においてビードコアに巻き返されて固定されている。

ベルト層１４は、カーカス層１２のクラウン部１０Ａの径方向外側に設けられたベルトプライ１６で構成されている。
ベルトプライ１６は、ベルトコード１６０２とこのベルトコード１６０２を被覆するコード被覆ゴム１６０４とで構成されている。ベルトコード１６０２は、コーナーリングフォースの発生を抑制するため、タイヤ赤道Ｃに対してほぼ０度の角度でスパイラル状に巻き回されている。
ベルトプライ１６は３枚以上設けられている。
ベルトコード１６０２は、弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維を重量分率で５０％以上含んで構成された有機繊維からなり、ベルト層１４で使用された全高弾性有機繊維の量は、ベルト層１４の５０ｍｍ幅あたり７５０００ｔｅｘよりも大きい。
ここで、ベルトプライ１６を３枚以上としたのは、有機繊維を用いたベルト層１４によりたが効果を発揮させるためである。
また、弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維を重量分率で５０％以上含んで構成された有機繊維を用いるのは、有機繊維を用いたベルト層１４によりたが効果を発揮させるためである。
また、ベルト層の５０ｍｍ幅に対して使用される高弾性有機繊維の量を７５０００ｔｅｘよりも大きくしたのは、やはり有機繊維を用いたベルト層１４によりたが効果を発揮させるためである。なお，ベルト層５０ｍｍ幅あたりの高弾性有機繊維の量は，次式によって求められる。

ＴＨｉ ＝ Σ（Ａｉ×Ｅｉ）／１０

ＴＨｉ： ベルト層の５０ｍｍ幅に対して使用される高弾性有機繊維の量
（ｔｅｘ／５０ｍｍ幅）
Ａｉ ： ｉ層目のベルトコードを構成する高弾性有機繊維の総繊度（ｄｔｅｘ／本）
Ｅｉ ： ｉ層目を構成する有機繊維コードのベルト巾方向５０ｍｍあたりの本数
（本／５０ｍｍ幅）

これらによりたが効果を発揮しつつ、タイヤの重量の低減化を図り、また、転がり抵抗を向上することが可能となる。

このような高弾性有機繊維として、従来公知の様々な有機繊維を使用可能であるが、芳香族ポリアミド（いわゆるアラミド）を用いると汎用性が高く，低コスト化の点で有利となる。

また、タイヤ製造時に、ブラダーを用いて生タイヤを金型の内部で膨らませる際に、他のゴム部材に追従してベルトコード１６０２自体が伸びることが好ましい。すなわち、ベルトコード１６０２をバイアス積層させた通常のタイヤでは、生タイヤを膨らませる際に、ベルトコードの配列の傾きが変わるなどでベルト層が拡径されるが、本発明のように、タイヤ赤道Ｃに対してほぼ０度の角度でスパイラル状に巻き回されているものでは、傾きの変化がないため、ベルトコード１６０２自体が伸びた方が好ましい。ベルトコード１６０２が伸びないと、ブラダーで生タイヤを金型の内部で膨らませる際に、ベルトコード１６０２がカーカス層１２側に食い込むことが考えられるためである。
そのため、ベルトコード１６０２を、高弾性有機繊維と、弾性率１００００ＭＰａ未満の低弾性有機繊維とを撚り合わせて構成すると、ブラダーを用いて生タイヤを金型の内部で膨らませる際に、他のゴム部材に追従してベルトコード１６０２自体が伸びることができるようになり、好ましい。

また、コード被覆ゴム１６０４中の全硫黄量は２ｐｈｒ以上３ｐｈｒ以下であるとともに、カーボン量は４０ｐｈｒ以上５５ｐｈｒ以下が好ましい。尚、ｐｈｒとは、ゴム１００質量部に対する配合剤の質量部を表し、以下ゴム１００質量部に対する配合剤の質量部を、ｐｈｒと記す。
コード被覆ゴム１６０４に含まれている硫黄は、加硫中に、コード被覆ゴム１６０４と高弾性有機繊維とを接着する役割を果たしている。また、硫黄は、加硫後に、コード被覆ゴム１６０４に弾性を発揮させる役割を果たしている。
通常の空気入りタイヤのコード被覆ゴム中の全硫黄量は６．５〜７ｐｈｒであるのに対して、本発明では、２ｐｈｒ以上３ｐｈｒ以下とし、高弾性有機繊維とコード被覆ゴム１６０４との接着性を確保しつつ高弾性を発揮させないようにしている。すなわち、本発明では、ベルト層１４自体は簡単に変形してもよく、ベルト層１４にたが効果のみを発揮させ、コーナリングフォースが発生させないようにしている。尚、全硫黄量が２ｐｈｒに満たないと高弾性有機繊維とゴムとの接着性が不十分となる。
また、コード被覆ゴム１６０４に含まれている硫黄とカーボンの量が多い場合、走行時の発熱が高く、また、硫黄の再架橋の影響でコード被覆ゴム１６０４が劣化し易い。
そこで、発熱抑制、劣化抑制の観点から、カーボン量を、硫黄量と共に下げたものである。通常の空気入りタイヤのコード被覆ゴム１６０４中のカーボンは６０〜７０ｐｈｒであるのに対して、本発明では、４０ｐｈｒ以上５５ｐｈｒ以下としている。
したがって、ベルト層１４は、コーナリングフォースの発生が抑制されており、たが効果のみを発揮し、コード被覆ゴム１６０４の発熱と劣化が共に抑制される。

表１に示すように、従来例１、２、実施例１、２について、タイヤ重量を測定し、また、転がり抵抗を測定した。
タイヤ重量は、空気入りタイヤの重量を測定し、評価結果を従来例２を１００とした指数で示し、数値が小さいほど軽量であることを示している。
転がり抵抗は、ドラム径１７０７ｍｍのドラム試験機を用い、空気圧１０５０ｋＰａ、荷重４４．１３ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件で空気入りタイヤの抵抗力を測定し、これを転がり抵抗とした。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例２のタイヤを１００とする指数にて示した。この数値が大きいほど転がり抵抗が少ないことを意味する。
従来例１では、直径が０．２０ｍｍの３本のフィラメントを撚り合わせて構成したコアの周囲に、直径が０．２０ｍｍのワイヤを９本撚り合わせる層撚りでベルトコードを構成したもので、フィラメントとして波癖付けを行なったものを用いている。
従来例２では、直径が０．２２ｍｍの１本のフィラメントからなるコアの周囲に、直径が０．２２ｍｍのワイヤを６本撚り合わせてストランドを構成し、このストランドを３本複撚りしてベルトコードを構成したものでる。
実施例１では、１６７０ｄｔｅｘの芳香族ポリアミドヤーン（無撚りのフィラメント束）２本と１４００ｄｔｅｘのナイロン６６ヤーン１本をそれぞれ２８回／１０ｃｍ，Ｚ方向に下撚りした後で，これら３本のヤーンを２８回／１０ｃｍ，Ｓ方向に上撚りし撚り合わせることでベルトコード１６０２を構成したものである。
実施例２では、３３００ｄｔｅｘの芳香族ポリアミドヤーン（無撚りのフィラメント束）２本と１８４０ｄｔｅｘのナイロン６６ヤーン１本をそれぞれ２１回／１０ｃｍ，Ｚ方向に下撚りした後で，これら３本のヤーンを２１回／１０ｃｍ，Ｓ方向に上撚りし撚り合わせることでベルトコード１６０２を構成したものである。
なお、従来例１、２では、ベルト層１４において使用した全ワイヤ量が互いに近づいた値になるように、ワイヤ断面積、エンド、層数を選定した。
また、実施例１では、ベルト層１４において使用した全高弾性有機繊維量をベルト層１４の５０ｍｍの幅あたり７６０００ｔｅｘとし、実施例２では、ベルト層１４において使用した全高弾性有機繊維量をベルト層１４の５０ｍｍの幅あたり９００００ｔｅｘとした。

従来例１と従来例２とを比較した場合、全ワイヤ量が少なくベルトプライの枚数が多い従来例１が従来例２に比べタイヤ重量を低減化でき、転がり抵抗を低減できることが明らかである。
従来例１と実施例１、実施例２とを比較した場合、有機繊維からなるベルト層１４を用いた実施例１、実施例２は、ワイヤからなるベルト層を用いた従来例１に比べて、タイヤ重量と転がり抵抗の双方を低減できることが明らかである。
実施例１と実施例２とを比較した場合、全有機繊維量が大きい実施例２は、実施例１に比べて、タイヤ重量と転がり抵抗の双方を低減できることが明らかである。

また、表２に示すように、従来例１、２、実施例１、２、３について、タイヤ重量を測定し、また、転がり抵抗を測定した。
なお、表２において、従来例１、２、実施例１、２については表１と同様であり、従来例１、２、実施例１、２では、コード被覆ゴム１６０４中のカーボン量を７０ｐｈｒとし、全硫黄量を６．０とした。
また、実施例３では、コード被覆ゴム１６０４中のカーボン量を５５ｐｈｒとし、全硫黄量を３．０とし、それ以外は実施例２と同一とした。

表２から明らかなように、カーボン量および全硫黄量を実施例１、２よりも減らした実施例３は、実施例１、２に比べ、タイヤ重量と転がり抵抗の双方を低減できることが明らかである。

１０……新都市交通車両用空気入りラジアルタイヤ
１２……カーカス層
１４……ベルト層
１６……ベルトプライ
１６０２……ベルトコード
１６０４……コード被覆ゴム

Claims (3)

1. カーカスコードがラジアル方向に配列されたカーカス層のタイヤクラウン部の径方向外側に設けられ、タイヤ赤道に対してほぼ０度の角度でスパイラル状に巻き回されたベルトコードとこのベルトコードを被覆するコード被覆ゴムとを含んで構成されたベルトプライからなるベルト層を備える新都市交通車両用空気入りラジアルタイヤであって、
   前記ベルトプライは３枚以上設けられ、それぞれの前記ベルトプライの端部のタイヤ幅方向の位置は同一であり、
   前記ベルトコードは、弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維を重量分率で５０％以上１００％未満含む有機繊維で構成され、
   前記ベルトコードを構成するフィラメントは、前記高弾性有機繊維と、弾性率１００００ＭＰａ未満の低弾性有機繊維とを撚り合わせて構成されており、
   前記ベルト層の５０ｍｍ幅に対して使用される前記高弾性有機繊維の量は７５０００ｔｅｘよりも大きい、
   ことを特徴とする都市交通車両用空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記高弾性有機繊維は、芳香族ポリアミドである、
   ことを特徴とする請求項１記載の新都市交通車両用空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記コード被覆ゴム中の全硫黄量は２ｐｈｒ以上３ｐｈｒ以下であるとともに、カーボン量は４０ｐｈｒ以上５５ｐｈｒ以下である、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の新都市交通車両用空気入りラジアルタイヤ。

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