JP5817240B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りラジアルタイヤに関し、さらに詳しくは、良好な耐フラットスポット性を維持しながら、操縦安定性及び荷重耐久性を向上させるようにした空気入りラジアルタイヤに関する。

近年、車両の高性能化に伴い、高速走行時における操縦安定性の向上が強く求められている。これを受けて、特に、扁平比の小さい高性能タイヤにあっては、良好な操縦安定性を確保するために、カーカス層の折り返し端末の位置を高くすると共に、サイドウォール部にスチールや高弾性繊維コードからなるインサート層を配置したり、ビードコアの周囲に高弾性繊維コードからなるフリッパー層を配置することが行われてきた。

しかし、この種のタイヤでは、サイド部やビード周りの剛性が確保されるために、良好な操縦安定性を確保することができるものの、カーカス層の折り返し端末が高い位置まで延在しているために、フラットスポット現象が生じ易いという問題があった。

ここで、フラットスポット現象とは、タイヤが走行して発熱した後、荷重が負荷されたままの状態で停止して冷却されることにより、タイヤの真円度が崩れて、再度走行し始めたときに、タイヤの変形がもとに戻らずに、タイヤが１回転する毎に振動が発生する現象をいい、特にタイヤの構成部材としてナイロン繊維のような低弾性の熱可塑性材料を使用した場合に多く見られる現象である。

従来、フラットスポット現象を抑制させるための対策としては、ベルト層に扁平な断面を有するスチールコードを使用したうえで、ベルト層の外周側に低弾性繊維と高弾性繊維とからなる複合コードからなるベルトカバー層を配置したり（例えば、特許文献１）、カーカス層としてレーヨンとアラミドとからなる複合繊維コードを使用することが試みられてきた（例えば、特許文献２）。

ところが、いずれの試みにあっても、フラットスポット現象を抑制させるには限界があるため、出願人は、これに代えて、フラットスポット現象に対して寄与度の大きいカーカス層を極力排除するために、特許文献３に記載された発明のように、カーカス層をビ−ドコアの周りに折り返すことなしに、カーカス層の端末をビ−ドコアの近傍に終端させると共に、これに伴い生ずるカーカス層の動きを吸収するために、ビ−ドコアの周りにビードコアの内周面を跨いでタイヤ内側から外側に向けて延在するホールド層を配置することを試みてきた。

しかしながら、この試みにあっては、カーカス層に加わる張力を吸収するためのホールド層の如何によっては、所望の操縦安定性や荷重耐久性が得られないため、ホールド層の構成やその配置形態をどのように設定するかが課題となっていた。

特開２００８−６８７５号公報 特開２００９−１４９２８２号公報 特開２００１−３５４０１４号公報

本発明の目的は、上述する課題を解決するもので、良好な耐フラットスポット性を維持しながら、操縦安定性及び荷重耐久性を向上させ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、カ−カス層の両端末をそれぞれ左右一対のビ−ド部に埋設されたビードコアの内側面に終端させると共に、該ビードコアの周りに、該ビードコアの内周面を跨いでタイヤ内側から外側に向けて延在し、かつ前記カーカス層の端末を包み込むように折り返した補強コード層を設け、前記カーカス層の両端末をそれぞれ前記ビードコアと前記補強コード層との間に挟み込んだ構造とした空気入りラジアルタイヤであって、前記補強コード層を４．５ＧＰａ以上の弾性率を有する非熱可塑性の有機繊維コードで構成し、該補強コード層の折り返し端末をタイヤ外側においてタイヤ内側よりも高く位置させると共に、前記カ−カス層と前記補強コード層との重なり幅を２０ｍｍ以上とし、かつ該重なり幅における前記カ−カス層を構成するコードと前記補強コード層を構成するコードとの間隔を０．８〜１．５ｍｍにしたことを特徴とする。

さらに、上述する構成において、以下（１）〜（７）に記載するように構成することが好ましい。
（１）前記補強コード層の折り返し端末のタイヤ外側における高さをタイヤ断面高さの７０％以下にする。
（２）前記補強コード層における有機繊維コードの５０ｍｍ当たりのエンド数を１０〜３０にする。
（３）前記補強コード層における有機繊維コードの被覆ゴムの６０℃におけるｔａｎδを０．１０以下にする。
（４）前記補強コード層における有機繊維コード及び前記カーカス層におけるカーカスコードの被覆ゴムの破断強度をそれぞれ１５ＭＰａ以上にする。
（５）前記補強コード層における有機繊維コードのタイヤ周方向に対する角度を２５〜８５°にする。
（６）前記ビードコアの外周側に配置されたビードフィラーを構成するゴムの１００℃における貯蔵弾性率Ｅ100 ’と２０℃における貯蔵弾性率Ｅ20’との比Ｅ100 ’／Ｅ20’を０．７以上にする。
（７）前記ビードコアの外周側に配置されたビードフィラーの高さをタイヤ断面高さの０．２〜０．４倍にする。

本発明によれば、カ−カス層の両端末を左右のビード部に埋設されたビードコアの内側面に終端させたので、フラットスポット現象に対して寄与度の大きいカーカス層を極力排除したことにより、フラットスポット現象の発生を効率よく抑制することができる。

さらに、ビードコアの周りには、ビードコアの内周面を跨いでタイヤ内側から外側に向けて延在し、かつカーカス層の端部を包み込むように、弾性率が４．５ＧＰａ以上の耐フラットスポット性に対して有利な非熱可塑性の有機繊維コードからなる補強コード層を設け、この補強コード層の折り返し端末をタイヤ外側においてタイヤ内側よりも高く位置させたので、耐フラットスポット性を低下させることなしに、補強コード層がカーカス層の端末を保護したことにより良好な荷重耐久性を確保することができると同時に、補強コード層のタイヤ外側における高さをタイヤ内側よりも高くしたことによりサイド剛性を確保することが可能になり、良好な操縦安定性を確保することができる。

しかも、カ−カス層と補強コード層との重なり幅を２０ｍｍ以上にすると共に、この重なり幅におけるカ−カス層のコードと補強コード層のコードとの間隔（以下、コード間ゲージという）が０．８〜１．５ｍｍとなるようにしたので、カ−カス層と補強コード層との重なり幅及びコード間ゲージの確保により、タイヤ成形時や加硫時は勿論のこと、タイヤ走行時にあってもカ−カス層に加わる張力をカーカス層と補強コード層とのせん断変形により効率よく吸収することが可能になり、操縦安定性及び荷重耐久性を向上させることができる。

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半断面図である。 図１のタイヤにおけるカ−カス層と補強コード層とのコード間ゲージを説明するための要部拡大断面図である。

以下、本発明の構成につき添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態による空気入りラジアルタイヤの一例を示す半断面図で、図２は、図１のタイヤにおけるカ−カス層と補強コード層とのコード間ゲージを説明するための要部拡大断面図である。

図１において、本発明の空気入りラジアルタイヤ１は、左右一対のビ−ド部２、２に埋設されたビードコア３、３の内側面に、カ−カス層４の両端末４ａ、４ａを終端させると共に、ビードコア３、３の周りに、ビードコア３、３の内周面を跨いでタイヤ内側から外側に向けて延在し、かつカーカス層４の端末４ａを包み込むように折り返した補強コード層５を設けている。なお、図中６はビードフィラー、７はトレッド部、８はサイドウォール部、９はベルト層、１０はベルトカバー層をそれぞれ示している。

このように、カ−カス層４の両端末４ａ、４ａを左右のビード部２、２に埋設されたビードコア３、３の内側面に終端させたので、フラットスポット現象に対して寄与度の大きいカーカス層４を極力排除したことにより、フラットスポット現象の発生を効率よく抑制することができる。

また、ビードコア３、３の周りには、カーカス層４の端末４ａを包み込むように補強コード層５を設けたので、補強コード層５がカーカス層４の端末４ａを保護したことにより良好な荷重耐久性を確保することができる。

さらに、本発明では、上述する補強コード層５を４．５ＧＰａ以上の弾性率を有する非熱可塑性の有機繊維コードで構成し、補強コード層５の折り返し端末をタイヤ外側においてタイヤ内側よりも高く位置させると共に、カ−カス層４と補強コード層５とのタイヤ径方向における重なり幅Ｗを２０ｍｍ以上、好ましくは３０〜６０ｍｍとし、かつ、この重なり幅Ｗにおけるカ−カス層４を構成するコード４ｃと補強コード層５を構成するコード５ｃとのコード間ゲージｔ（図２参照）を０．８〜１．５ｍｍにしている。

このように、補強コード層５を弾性率が４．５ＧＰａ以上の耐フラットスポット性に対して有利な非熱可塑性の有機繊維コード５ｃにより構成し、この補強コード層５の折り返し端末をタイヤ外側においてタイヤ内側よりも高く位置させたので、良好な耐フラットスポット性を維持しながら、サイド剛性を確保することが可能になり、良好な操縦安定性を確保することができる。

しかも、カ−カス層４と補強コード層５との重なり幅Ｗを２０ｍｍ以上にすると共に、この重なり幅Ｗにおけるカ−カス層４と補強コード層５とのコード間ゲージｔを０．８〜１．５ｍｍにしたので、カ−カス層４と補強コード層５との重なり幅Ｗ及びコード間ゲージｔの確保により、タイヤ成形時や加硫時は勿論のこと、タイヤ走行時にあってもカ−カス層４に加わる張力をカーカス層４と補強コード層５とのせん断変形により効率よく吸収することが可能になり、操縦安定性及び荷重耐久性を向上させることができる。

ここで、カ−カス層４と補強コード層５との重なり幅Ｗを２０ｍｍ未満にすると、カ−カス層４と補強コード層５の端末同士が近寄りすぎて、荷重耐久性が低下することになり、コード間ゲージｔを０．８ｍｍ未満にするとカ−カス層４と補強コード層５との層間せん断応力が不足して荷重耐久性が低下することになる。なお、カ−カス層４と補強コード層５との層間せん断応力を確保するためには、コード間ゲージｔの上限を１．５ｍｍにすればよく、１．５ｍｍ超にするとタイヤ重量を増加させる要因になる。

なお、本発明では、補強コード層５を構成する有機繊維コード５ｃの弾性率を４．５ＧＰａ以上に設定しているが、好ましくは、この弾性率を、引張荷重１０〜９９Ｎ間において４．５〜１８．０ＧＰａとなるように調整することが好ましい。これにより、ビード部２の剛性を一層適正に確保することが可能になり、良好な操縦安定性を確保することができる。なお、上記弾性率は、ＪＩＳ Ｌ １０１３の規定に準拠して測定したときの値が適用される。

上述する非熱可塑性の有機繊維材料は、特に限定されるものではないが、芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維（ＰＢＯ繊維）、リヨセル繊維などが好ましく使用される。

なお、図１の実施形態では、カ−カス層４を１層により構成した場合を例示したが、本発明の空気入りラジアルタイヤ１では、タイヤの種類や大きさに応じて、カ−カス層４を複数層により構成する場合がある。

本発明において、補強コード層５の折り返し端末のタイヤ外側における高さＨ５をタイヤ断面高さの７０％以下、好ましくは４０％以上にするとよい。これにより、フラットスポット現象の発生を効率よく抑制しながら、サイド剛性の低下を抑制することができる。

さらに好ましくは、補強コード層５における有機繊維コード５ｃの５０ｍｍ当たりのエンド数を１０〜３０にするとよい。これにより、操縦安定性と荷重耐久性とをバランスよく向上させることができる。ここで、エンド数が１０未満では、補強コード層５の剛性が不足して、操縦安定性が不足することになり、３０超になると、相隣接する有機繊維コード５ｃ、５ｃの間隔が狭くなりすぎて、有機繊維コード５ｃと被覆ゴムとの接着力の不足に伴い荷重耐久性が低下することになる。

本発明において、さらに好ましくは、補強コード層５における有機繊維コード５ｃの被覆ゴムの６０℃におけるｔａｎδを０．１０以下にするとよい。これにより、補強コード層５の発熱が抑えられて、耐フラットスポット性を一層向上させることができると同時に、荷重耐久性を一層向上させることができる。

なお、上述するｔａｎδは、ＪＩＳ Ｋ ６３９４の規定に準拠して、６０℃の雰囲気内において、周波数２０Ｈｚ、初期歪み１０％，動歪み±２％として測定したときの値が適用される。

本発明において、補強コード層５における有機繊維コード５ｃ及びカーカス層４におけるカーカスコード４ｃの被覆ゴムの破断強度をそれぞれ１５ＭＰａ以上、好ましくは、２０ＭＰａ以上に設定するとよい。これにより、カ−カス層４と補強コード層５との重なり部分における接着力が向上して、荷重耐久性を向上させることができる。ここで、上述する被覆ゴムの破断強度を１５ＭＰａ未満にすると、荷重耐久性が低下することになる。

さらに、本発明の空気入りラジアルタイヤ１では、上述する補強コード層５における有機繊維コード５ｃのタイヤ周方向に対する角度を２５〜８５°、好ましくは３０〜５０°に設定するとよい。これにより、補強コード層５がタイヤサイド部における周剛性の不足分を効率よく補完することができるので、良好な操縦安定性を確保することができる。

本発明の空気入りラジアルタイヤ１において、さらに好ましくは、ビードフィラー６を構成するゴムの１００℃における貯蔵弾性率Ｅ₁₀₀ ’と２０℃における貯蔵弾性率Ｅ₂₀’との比Ｅ₁₀₀ ’／Ｅ₂₀’を０．７以上にするとよい。これにより、ビードフィラー６の温度変化に伴う弾性率の変化の割合を抑制することができるので、耐フラットスポット性の向上効果を一層高いレベルで発揮させることができると同時に、発熱に伴い生ずる所謂ビードフィラー６の熱だれ性を抑制することが可能になり、高速走行時の操縦安定性を高いレベルで確保することができる。

なお、上述する貯蔵弾性率は、２０℃及び１００℃の雰囲気内において、周波数２０Ｈｚ、初期歪み１０％，動歪み±２％として測定したときの値が適用される。

ここで、１００℃における貯蔵弾性率Ｅ₁₀₀ ’と２０℃における貯蔵弾性率Ｅ₂₀’との比Ｅ₁₀₀ ’／Ｅ₂₀’が０．７以上となるように調整するには、例えば、ビードフィラー６をＮＲ／ＢＲ系のゴムにより構成したうえで、ＢＲの割合を増やしたり、樹脂分や可塑剤の配合割合を減らすことによって行うことができる。

さらに好ましくは、ビードフィラー６の高さＨ６をタイヤ断面高さＳＨの０．２〜０．４倍にするとよい。これにより、サイド剛性の低下を抑制しながら、耐フラットスポット性を向上させることができる。ここで、ビードフィラー６の高さＨ６をタイヤ断面高さＳＨの０．２倍未満にすると、サイド剛性が不足して、操縦安定性の向上効果が不足することになり、０．４倍超にすると耐フラットスポット性が低下することになる。

なお、図１の実施形態では、補強コード層５のタイヤ内側の端末５ｂを、ビードフィラー６の高さＨ６よりも高く位置させた場合を例示したが、本発明の空気入りラジアルタイヤ１では、補強コード層５のタイヤ内側の端末５ｂを、ビードフィラー６の高さＨ６よりも低く、かつビードコア３の外周面の高さよりも高く位置させることができる。これにより、ビード部２の剛性を適正に確保しながら、補強コード層５の配置に伴う耐フラットスポット性の低下要因を極力低減させることができる。

上述するように、本発明の空気入りラジアルタイヤは、カーカス層の両端末をビードコアの内側面において終端させると共に、ビードコアの内周面を跨いでタイヤ内側から外側に向けて折り返した所定の弾性率を有する非熱可塑性の有機繊維コードからなる補強コード層を設け、この補強コード層の折り返し端末をタイヤ外側においてタイヤ内側よりも高く位置させると共に、カ−カス層と補強コード層との重なり幅を２０ｍｍ以上とし、かつ、この重なり幅におけるカ−カス層と補強コード層とのコード間ゲージを０．８〜１．５ｍｍにしたことにより、良好な耐フラットスポット性を維持しながら、操縦安定性及び荷重耐久性を向上させるようにしたもので、乗用車用タイヤ、なかでも耐フラットスポット性を指向する高性能タイヤに対して好ましく適用することができる。

タイヤサイズを２４５／４０Ｒ１８、タイヤ構造を図１、カーカス層の補強材料をレーヨンコードにすると共に、カーカス層の被覆ゴムの破断強度、補強コード層のコード材質、タイヤ内側及び外側における端末高さのタイヤ断面高さＳＨに対する比率、カーカス層との重なり幅、エンド数、被覆ゴムのｔａｎδ、被覆ゴムの破断強度、カーカス層と補強コード層とのコード間ゲージ、ビードフィラーの断面高さのタイヤ断面高さＳＨに対する比率、貯蔵弾性率の比率（Ｅ₁₀₀ ’／Ｅ₂₀’）を表１のように異ならせて、本発明タイヤ（実施例１〜６）及び比較タイヤ（比較例１〜４）をそれぞれ作製した。

なお、各タイヤの補強コード層におけるコードの弾性率をアラミドの場合には４０ＧＰａ、ナイロンの場合には３．５ＧＰａ、スチールの場合には１７０ＧＰａとし、それぞれのコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度を４５°にした。

これら１０種類のタイヤについて、以下の試験方法により、耐フラットスポット性、操縦安定性及び荷重耐久性の評価を行い、その結果を比較例１を１００とする指数により表１に併記した。数値が大きいほど優れていることを示している。

〔耐フラットスポット性の代用特性評価：乗心地性〕
各タイヤをリム（サイズ：１８×８．５ＪＪ）に組み込み、空気圧２３０ｋＰａを充填して、外車（３．５Ｌ、セダン）の前後車輪に装着し、アスファルト路面からなるテストコースを速度１０５ｋｍ／ｈにて２４分間予備走行させた後、室温（２５℃）にて１時間放置して、再び平均速度を１０５ｋｍ／ｈとして走行させたときのスポットフラット現象の発生度合いを中心にした乗心地性を熟練された３名のテストドライバーにより官能評価を行い、その平均値を以って評価した。

〔操縦安定性の評価〕
各タイヤをリム（サイズ：１８×８．５ＪＪ）に組み込み、空気圧２３０ｋＰａを充填して、外車（３．５Ｌ、セダン）の前後車輪に装着し、アスファルト路面からなるテストコースを平均速度１４０ｋｍ／ｈにて走行させたときの操縦安定性を熟練された３名のテストドライバーにより官能評価を行い、その平均値を以って評価した。

〔荷重耐久性の評価〕
各タイヤをリム（サイズ：１８×８．５ＪＪ）に組み込み、空気圧２３０ｋＰａを充填して、室内ドラム試験機（ドラム径：１７０７．６ｍｍ）を用いて、走行速度を８０ｋｍ／ｈ、負荷荷重を４．５ｋＮとして、２時間毎に負荷荷重を１３％ずつ増加させながら、タイヤが破壊するまでの総走行距離を測定し、その結果を以って評価した。

表１より、本発明タイヤは、比較タイヤに比して、耐フラットスポット性、操縦安定性及び荷重耐久性がバランスよく向上していることが判る。

なお、比較例２では、比較例１に比して、コート間ゲージを大きくしたものの、補強コード層とカーカス層との重なり幅を小さくしたので、荷重耐久性が低下したことを確認した。

また、比較例３では、補強コード層を熱可塑性の材料（ナイロンコード）で構成したため、比較例１に比して、耐フラットスポット性及び操縦安定性が低下し、比較例４では、補強コード層をスチールコードで構成したため、比較例１に比して、操縦安定性及び荷重耐久性は向上したものの、タイヤの縦剛性が増加しすぎたため、耐フラットスポット性の代用特性としての乗心地性が低下したことを確認した。

１ 空気入りラジアルタイヤ
２ ビード部
３ ビードコア
４ カーカス層
４ａ カーカス層の端末
４ｃ カーカスコード
５ 補強コード層
５Ｈ 補強コード層のタイヤ外側の高さ
５ａ 補強コード層のタイヤ外側の端末
５ｂ 補強コード層のタイヤ内側の端末
５ｃ 補強コード層を構成する有機繊維コード
６ ビードフィラー
Ｈ６ ビードフィラーの高さ
Ｗ カーカス層と補強コード層との重なり幅
ｔ カーカス層と補強コード層とのコード間ゲージ
ＳＨ タイヤ断面高さ

Claims (8)

1. カ−カス層の両端末をそれぞれ左右一対のビ−ド部に埋設されたビードコアの内側面に終端させると共に、該ビードコアの周りに、該ビードコアの内周面を跨いでタイヤ内側から外側に向けて延在し、かつ前記カーカス層の端末を包み込むように折り返した補強コード層を設け、前記カーカス層の両端末をそれぞれ前記ビードコアと前記補強コード層との間に挟み込んだ構造とした空気入りラジアルタイヤであって、
   前記補強コード層を４．５ＧＰａ以上の弾性率を有する非熱可塑性の有機繊維コードで構成し、該補強コード層の折り返し端末をタイヤ外側においてタイヤ内側よりも高く位置させると共に、前記カ−カス層と前記補強コード層との重なり幅を２０ｍｍ以上とし、かつ該重なり幅における前記カ−カス層を構成するコードと前記補強コード層を構成するコードとの間隔を０．８〜１．５ｍｍにしたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記補強コード層の折り返し端末のタイヤ外側における高さをタイヤ断面高さの７０％以下にした請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記補強コード層における有機繊維コードの５０ｍｍ当たりのエンド数を１０〜３０にした請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記補強コード層における有機繊維コードの被覆ゴムの６０℃におけるｔａｎδを０．１０以下にした請求項１、２又は３に記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 前記補強コード層における有機繊維コード及び前記カーカス層におけるカーカスコードの被覆ゴムの破断強度をそれぞれ１５ＭＰａ以上にした請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
6. 前記補強コード層における有機繊維コードのタイヤ周方向に対する角度を２５〜８５°にした請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
7. 前記ビードコアの外周側に配置されたビードフィラーを構成するゴムの１００℃における貯蔵弾性率Ｅ100 ’と２０℃における貯蔵弾性率Ｅ20’との比Ｅ100 ’／Ｅ20’を０．７以上にした請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
8. 前記ビードコアの外周側に配置されたビードフィラーの高さをタイヤ断面高さの０．２〜０．４倍にした請求項１〜７のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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