JP6287457B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、１−１プライロック構造のカーカス層を備えた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、操縦安定性を良好に維持しながら、耐久性を改善することを可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、一対のビード部間に内側カーカス層と外側カーカス層を含む複数層のカーカス層を装架し、内側カーカス層をビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げる一方で、外側カーカス層の端部を内側カーカス層の巻き上げ部の外側に配置するようにした所謂１−１プライロック構造のカーカス層を備えたタイヤが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

このような１−１プライロック構造のカーカス層を備えた空気入りタイヤは、外側カーカス層がビードコアの廻りに巻き上げられていない分だけ軽量化が可能である一方で、サイドウォール部の剛性が十分に確保されるため、優れた操縦安定性を発揮することが可能である。

しかしながら、１−１プライロック構造のカーカス層を備えた空気入りタイヤにおいて、内側カーカス層を構成するカーカスコードの伸張特性と外側カーカス層を構成するカーカスコードの伸張特性とが互いに異なっていると、走行時に、サイドウォール部からビード部までの領域において一方のカーカス層だけに応力が集中し易くなる。そのため、サイドウォール部からビード部にかけて２層のカーカス層が配置されているにも拘らず、一方のカーカス層への応力集中により空気入りタイヤの耐久性が低下してしまうという問題がある。

特開２０１０−１８８８８９号公報

本発明の目的は、１−１プライロック構造のカーカス層を設けるにあたって、操縦安定性を良好に維持しながら、耐久性を改善することを可能にした空気入り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タイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、該一対のビード部間に内側カーカス層と外側カーカス層とを含む複数層のカーカス層が装架され、前記内側カーカス層がビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられる一方で、前記外側カーカス層の端部が前記内側カーカス層の巻き上げ部の外側に配置された空気入りタイヤにおいて、前記内側カーカス層及び前記外側カーカス層がそれぞれポリエステル繊維コードから構成され、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び率と１５０℃における乾熱収縮率との和で表されるポリエステル繊維コードの寸法安定性指数が前記外側カーカス層よりも前記内側カーカス層において大きくなっており、前記内側カーカス層を構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数が７％〜９％であり、前記外側カーカス層を構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数が５％〜７％であることを特徴とするものである。

本発明者は、１−１プライロック構造のカーカス層を備えた空気入りタイヤについて鋭意研究した結果、このようなプライロック構造において、外側カーカス層はその端部が内側カーカス層の巻き上げ部の外側に配置されるため加硫時に収縮し易いが、内側カーカス層はその端部がビードコアにより固定されるため加硫時の収縮量が外側カーカス層よりも小さくなり、これが内側カーカス層及び外側カーカス層を構成するポリエステル繊維コードの伸び特性に大きな影響を与えることを知見し、本発明に至ったのである。

本発明では、内側カーカス層に使用されるポリエステル繊維コードの寸法安定性指数を外側カーカス層に使用されるポリエステル繊維コードの寸法安定性指数よりも大きくし、言い換えれば、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び率（以下、「中間伸度」という）が外側カーカス層と同じでありながら１５０℃における乾熱収縮率（以下、「乾熱収縮率」という）が外側カーカス層よりも大きいポリエステル繊維コードを内側カーカス層に適用することにより、加硫時における内側カーカス層の収縮量を十分に確保し、加硫された状態での内側カーカス層のポリエステル繊維コードの中間伸度と外側カーカス層のポリエステル繊維コードの中間伸度との差を小さくすることができる。これにより、１−１プライロック構造のカーカス層に基づいて得られる操縦安定性を良好に維持しながら、空気入りタイヤの耐久性を改善することができる。

本発明において、内側カーカス層を構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数が７％〜９％であり、外側カーカス層を構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数が５％〜７％であることが好ましい。このように各ポリエステル繊維コードの寸法安定性指数の範囲を設定することで、空気入りタイヤの耐久性と操縦安定性を高度に両立することが可能になる。

特に、内側カーカス層を構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数と外側カーカス層を構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数との差は１．５％以上であることが好ましい。これにより、空気入りタイヤの耐久性と操縦安定性を両立する効果を十分に享受することができる。

本発明において、ポリエステル繊維コードの寸法安定性指数は、加硫前のコードの状態で測定した２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び率と１５０℃における乾熱収縮率とに基づく数値である。但し、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び率は加硫を経ることで増大する傾向にあり、１５０℃における乾熱収縮率は加硫を経ることで減少する傾向にあり、それぞれにおける数値の増減が寸法安定性指数において相殺されるので、加硫前後でポリエステル繊維コードの寸法安定性指数は実質的に変化しない。従って、本発明は加硫された空気入りタイヤにおけるポリエステル繊維コードの寸法安定指数に基づいて特定することができる。

２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び率は、ＪＩＳ−Ｌ１０１７の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、つかみ間隔２５０ｍｍ、引張速度３００±２０ｍｍ／分の条件にて引張試験を実施し、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時に測定される試料コードの伸び率（％）である。

１５０℃における乾熱収縮率は、ＪＩＳ−Ｌ１０１７の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、試料長さ５００ｍｍ、加熱条件１５０℃×３０分の条件にて加熱したときに測定される試料コードの乾熱収縮率（％）である。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。

以下、本発明の構成について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からなる空気入りタイヤを示すものである。

図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。

一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本のカーカスコードを含む２層のカーカス層４が装架されている。カーカス層４は、トレッド部１においてタイヤ径方向内側に位置する内側カーカス層４Ａと、トレッド部１においてタイヤ径方向外側に位置する外側カーカス層４Ｂとを包含するものである。各ビード部３には、環状のビードコア５が埋設されており、そのビードコア５の外周上に断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。内側カーカス層４Ａは、ビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げられ、ビードコア５及びビードフィラー６を包み込むように構成されている。また、外側カーカス層４Ｂは、その端部が内側カーカス層４Ａの巻き上げ部のタイヤ幅方向外側に配置され、ビードコア５の側方位置まで延在している。これらカーカス層４Ａ，４Ｂを構成するカーカスコードとしては、ポリエステル繊維コードが使用される。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、複数層のベルト層７がタイヤ全周にわたって埋設されている。これらベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、例えばスチールコードが好ましく使用される。

ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルト補強層８が配置されている。ベルト補強層８は少なくとも１本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。また、ベルト補強層８はベルト層７の幅方向の全域を覆うように配置しても良く、或いは、ベルト層７の幅方向外側のエッジ部のみを覆うように配置しても良い。ベルト補強層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

このように１−１プライロック構造のカーカス層４を採用した空気入りタイヤは、外側カーカス層４Ｂがビードコア５の廻りに巻き上げられていない分だけ軽量化が可能である一方で、サイドウォール部２の剛性を十分に確保することができるため、優れた操縦安定性を発揮することが可能である。

上述した１−１プライロック構造のカーカス層４を備えた空気入りタイヤにおいて、内側カーカス層４Ａを構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数が外側カーカス層４Ｂを構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数よりも大きくなるように設定されている。寸法安定性指数とは、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び率と１５０℃における乾熱収縮率との和で表されるポリエステル繊維コードの収縮し易さを示す物性値であり、この寸法安定性指数が大きいほど、熱収縮が大きいことを意味する。

このように寸法安定性指数の大小関係を設定することで、加硫時には、内側カーカス層４Ａを構成するポリエステル繊維コードの熱収縮が大きくなる。そのため、端部が拘束されない外側カーカス層４Ｂでは熱収縮が生じ易い１−１プライロック構造において、ビードコア５の廻りに巻き上げられた内側カーカス層５Ａの熱収縮を促進し、加硫された状態での内側カーカス層４Ａのポリエステル繊維コードの中間伸度と外側カーカス層４Ｂのポリエステル繊維コードの中間伸度との差を小さくすることができる。これにより、空気入りタイヤの走行時に内側カーカス層４Ａと外側カーカス層４Ｂとの間に生じる歪を低減し、耐久性を改善することができる。一方、１−１プライロック構造のカーカス層４に基づいて得られる操縦安定性は良好に維持することができる。

これとは逆に、外側カーカス層４Ｂに使用されるポリエステル繊維コードの寸法安定性指数を内側カーカス層４Ａに使用されるポリエステル繊維コードの寸法安定性指数よりも大きくした場合、加硫後における内側カーカス層４Ａ及び外側カーカス層４Ｂのポリエステル繊維コードの中間伸度差が大きくなるため、空気入りタイヤの耐久性が低下し、かつ操縦安定性も低下することになる。

なお、ポリエステル繊維コードの寸法安定性指数は、例えば、紡糸速度を調整することで任意に設定することができる。より具体的には、紡糸速度を速くすると乾熱収縮率が低下し、寸法安定性指数が低くなる。

上記空気入りタイヤにおいて、内側カーカス層４Ａ及び外側カーカス層４Ｂのそれぞれの寸法安定性指数は、上述の大小関係を満たす限りにおいて適宜設定することができるが、好ましくは、内側カーカス層４Ａを構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数を７％〜９％の範囲に設定し、外側カーカス層４Ｂを構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数を５％〜７％の範囲に設定すると良い。各ポリエステル繊維コードの寸法安定性指数をこのような範囲に設定することで、空気入りタイヤの耐久性と操縦安定性とを高度に両立することが可能になる。このとき、内側カーカス層４Ａを構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数が７％より小さいと、加硫時に内側カーカス層４Ａにおいて十分な熱収縮が得られないため、耐久性の改善効果が低下する。逆に、内側カーカス層４Ａを構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数が９％より大きいと、内側カーカス層４Ａの熱収縮が大きくなり過ぎて、加硫成形されたタイヤのユニフォミティが低下する。また、外側カーカス層４Ｂを構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数が７％より大きいと、寸法安定性指数が高いポリエステル繊維コードからなる２層のカーカス層４Ａ，４Ｂが装架されることになるため、大きな熱収縮が発生して、タイヤのユニフォミティが低下する。なお、寸法安定性指数が５％より小さいポリエステル繊維コードは製造が困難であるため、外側カーカス層４Ｂを構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数を５％より小さく設定することは製造性を悪化させることになる。

各ポリエステル繊維コードの寸法安定性指数を上述の範囲に設定した上で、更に、内側カーカス層４Ａを構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数と外側カーカス層４Ｂを構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数との差を１．５％以上、より好ましくは、１．５％〜２．５％の範囲に設定すると良い。これにより、空気入りタイヤの耐久性と操縦安定性をより高度に両立することが可能になる。

また、上記空気入りタイヤにおいて、内側カーカス層４Ａ及び外側カーカス層４Ｂの寸法安定性指数の大小関係を上記の如く規定するにあたって、内側カーカス層４Ａを構成するポリエステル繊維コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び率と外側カーカス層４Ｂを構成するポリエステル繊維コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び率とは実質的に等価とすることが望ましい。その際、両者の伸び率の差は０．３％以下に設定するのが良い。これにより、空気入りタイヤの耐久性を効果的に改善することができる。

タイヤサイズ２０５／５５Ｒ１６で、図１の断面構造を有し、内側カーカス層の寸法安定性指数と外側カーカス層の寸法安定性指数との大小関係、内側カーカス層及び外側カーカス層のそれぞれの加硫前後におけるカーカスコードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び率、１５０℃における乾熱収縮率、寸法安定性指数を表１のように設定した比較例１〜３及び実施例１〜３のタイヤを製作した。

比較例１〜３及び実施例１〜３において、内側カーカス層及び外側カーカス層のカーカスコードとして、太さ１１００ｄｔｅｘ／２、下撚り４５回／１０ｃｍ、上撚り４５回／１０ｃｍのポリエステル繊維コードを用いた。このようなポリエステル繊維コードを構成するにあたって、紡糸速度を調整することで寸法安定性指数を適宜調整した。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、耐久性、操縦安定性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

耐久性：
各試験タイヤをリムサイズ１６×７．０Ｊのホイールに組み付け、空気圧２３０ｋＰａを充填し、これを室内ドラム試験機（ドラム径１７０７ｍｍ）に取り付け、ＪＩＳ−Ｄ４２３０に規定される高速耐久性試験を実施した後、引き続き１時間ごとに８ｋｍ／ｈずつ速度を増加させ、タイヤに故障が生じるまでの走行距離を測定した。評価結果は、比較例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐久性が優れることを意味する。

操縦安定性：
各試験タイヤをリムサイズ１６×７．０Ｊのホイールに組み付け、空気圧２３０ｋＰａを充填し、排気量１５００ｃｃの車両に装着し、平坦な周回路からなるテストコースを６０ｋｍ／ｈ〜１００ｋｍ／ｈの速度で走行し、レーンチェンジ時及びコーナリング時の操舵性と直進時の操縦安定性について、専門パネラー３名による官能評価を行った。評価結果は、比較例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど操縦安定性が優れていることを意味する。

表１から判るように、実施例１〜３のタイヤは、内側カーカス層に寸法安定性指数が大きいカーカスコードを使用し、外側カーカス層に寸法安定性指数が小さいカーカスコードを使用しているため、加硫後において両カーカス層のカーカスコードの中間伸度差が小さくなり、その層間に歪みが生じ難くなるため、比較例１よりも耐久性が優れていた。また、両カーカス層の中間伸度が過度に大きくなることはないので、良好な操縦安定性を確保することができた。

比較例１のタイヤは、内側カーカス層及び外側カーカス層の双方に寸法安定性指数が小さいカーカスコードを使用した場合であるが、この場合、加硫後において両カーカス層のカーカスコードに中間伸度差が生じるため、耐久性が必ずしも十分ではない。

比較例２のタイヤでは、内側カーカス層及び外側カーカス層の双方に寸法安定性指数が大きいカーカスコードを使用しているため、加硫後における両カーカス層のカーカスコードの中間伸度差が比較例１よりも大きくなり、その結果として、耐久性が低下していた。また、外側カーカス層のカーカスコードの中間伸度が過度に大きくなるため、モジュラスの低下により操縦安定性も低下していた。

比較例３のタイヤでは、内側カーカス層に寸法安定性指数が小さいカーカスコードを使用し、外側カーカス層に寸法安定性指数が大きいカーカスコードを使用しているため、加硫後における両カーカス層のカーカスコードの中間伸度差が比較例２よりも大きくなり、その結果として、耐久性が低下していた。また、外側カーカス層のカーカスコードの中間伸度が過度に大きくなるため、モジュラスの低下により操縦安定性も低下していた。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
４Ａ 内側カーカス層
４Ｂ 外側カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ ベルト補強層

Claims (2)

1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、該一対のビード部間に内側カーカス層と外側カーカス層とを含む複数層のカーカス層が装架され、前記内側カーカス層がビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられる一方で、前記外側カーカス層の端部が前記内側カーカス層の巻き上げ部の外側に配置された空気入りタイヤにおいて、前記内側カーカス層及び前記外側カーカス層がそれぞれポリエステル繊維コードから構成され、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸び率と１５０℃における乾熱収縮率との和で表されるポリエステル繊維コードの寸法安定性指数が前記外側カーカス層よりも前記内側カーカス層において大きくなっており、前記内側カーカス層を構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数が７％〜９％であり、前記外側カーカス層を構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数が５％〜７％であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記内側カーカス層を構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数と前記外側カーカス層を構成するポリエステル繊維コードの寸法安定性指数との差が１．５％以上であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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