JPWO2008035771A1 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、高弾性率有機繊維コードでベルトカバー層を構成する場合であっても、ベルト層のエッジのベルトコードの耐セパレーション性能を低下させることなく、優れた中周波（２５０〜３１５Ｈｚ）ロードノイズの低減化効果と高速耐久性の両特性を実現した空気入りラジアルタイヤを提供することにある。本発明の空気入りラジアルタイヤは、カーカス層の外周に少なくとも２層のスチールコードからなるベルト層を配置し、該ベルト層の少なくともエッジ部を覆うように有機繊維コードをタイヤ周方向に巻き付けたベルトカバー層を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルト層を２＋１構造スチールコードで構成し、前記ベルトカバー層を引張り荷重１０〜９９Ｎ間の弾性率が４．５〜１８．０ＧＰａである高弾性率有機繊維コードにより形成したものである。

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、高弾性率有機繊維コードでベルトカバー層を構成する場合において、このベルトカバー層に基づいて得られる、優れたロードノイズ低減効果を、ベルト層のエッジの耐セパレーション性能を低下させることなく、達成可能にする空気入りラジアルタイヤに関する。

従来、空気入りラジアルタイヤの高速耐久性を得る手段として、ベルト層の少なくともエッジ部を有機繊維コードを巻回したベルトカバー層で被覆することが行われている。このベルトカバー層はタイヤのショルダー部の剛性を高める作用があることから、振動数２５０〜３１５Ｈｚの中周波ロードノイズを抑制する効果もあることがわかっている。

近年、このようなベルトカバー層の有機繊維コードとして、ポリオレフィンケトン繊維などの高弾性率コードを使用することにより、上記中周波ロードノイズの抑制効果が一層向上することが注目され、高弾性率有機繊維コードを使用する発明が多数提案されるに至っている（例えば、特許文献１、２参照）。

しかし、ベルトカバー層に高弾性率有機繊維コードを使用した場合、ロードノイズの低減には顕著な効果があるものの、一方では、高弾性率有機繊維コードの剛性が高いため、ベルト層のエッジ部のコートゴムが、走行中に揉まれる作用によって受ける歪が非常に大きく、その結果、ベルト層のエッジ部でコードのセパレーションが発生しやすいという問題がある。

これを防ぐために、ベルト層のエッジ部とベルトカバー層との間のゴムを厚くすることが考えられるが、そのような手法を採用すると、タイヤ全体の重量増加を招くことになり好ましい解決法ではない。

また、高弾性率有機繊維の使用量を少なくしてゴムに与える歪を低減すると、ベルトカバー層の剛性が低下するために、本来のロードノイズの低減効果が低下してしまうという問題があった。
特開２０００−１４２０２５号公報 特開２００４−３０６６３６号公報

本発明の目的は、高弾性率有機繊維コードでベルトカバー層を構成する場合において、このベルトカバー層に基づく優れたロードノイズ低減効果を、ベルト層のエッジのベルトコードの耐セパレーション性能を低下させることなく達成可能にした空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上述した目的を達成する本発明の空気入りラジアルタイヤは、下記（１）の構成からなる。
（１）カーカス層の外周に少なくとも２層のスチールコードからなるベルト層を配置し、該ベルト層の少なくともエッジ部を覆うように有機繊維コードをタイヤ周方向に巻き付けたベルトカバー層を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルト層を２＋１構造のスチールコードで構成し、前記ベルトカバー層を引張り荷重１０〜９９Ｎ間の弾性率が４．５〜１８．０ＧＰａである高弾性率有機繊維コードにより形成した空気入りラジアルタイヤ。

また、かかる本発明の空気入りラジアルタイヤにおいて、より具体的に好ましい構成は、以下の（２）〜（７）のいずれかからなるものである。
（２）前記高弾性率有機繊維コードが、ポリエチレンナフタレート繊維またはポリオレフィンケトン繊維からなるコードである上記（１）記載の空気入りラジアルタイヤ。
（３）前記高弾性率有機繊維コードが、ナイロン６繊維、ナイロン６６繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリオレフィンケトン繊維、ポリビニルアルコール繊維、アラミド繊維およびレーヨン繊維の中から選ばれた少なくとも２種からなる複合繊維コードである上記（１）記載の空気入りラジアルタイヤ。
（４）前記２＋１構造のスチールコードの芯素線が無撚りまたは撚りピッチが２０ｍｍ以上の甘撚りであり、側素線が撚りピッチが１０〜３０ｍｍの撚りを有する上記（１）〜（３）のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
（５）前記芯素線および側素線の径が、０．１〜０．４ｍｍである上記（４）記載の空気入りラジアルタイヤ。
（６）前記ベルトカバー層のタイヤ幅方向外側の端部が、前記ベルト層のうち最大幅のベルト層のエッジ端から突出する長さが３ｍｍ以上３０ｍｍ以下である上記（１）〜（５）のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
（７）前記ベルトカバー層がエッジカバーであって、そのタイヤ幅方向内側の端部が、前記ベルト層のうち最小幅のベルト層のエッジ端から５ｍｍ以上タイヤ幅方向内側に位置している上記（１）〜（６）のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。

本発明の空気入りラジアルタイヤによれば、高弾性率有機繊維コードでベルトカバー層を構成する場合において、ベルト層を２＋１構造のスチールコードで構成することにより、ベルト層におけるコード表面の凹凸によって、セパレーションの亀裂伝播が発生し難いため、ベルト層のエッジ部のベルトコードのセパレーションを防止し、耐久性を向上することができる。

図１は、本発明の空気入りラジアルタイヤの実施形態の一例を説明するタイヤの子午線方向断面概略図である。 図２は、本発明の空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層のエッジ部付近をベルトカバー層でカバーする各種態様を説明するためのベルト層のエッジ部付近の概略拡大図である。

符号の説明

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
５ ビードコア
６ ベルト層
７ ベルト層の両エッジ部を覆うベルトカバー層
８ 一番ベルト
９ 二番ベルト
１０ タイヤ幅方向センター

以下、本発明の空気入りラジアルタイヤについて、図面に示す実施形態を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明の空気入りラジアルタイヤの実施形態の一例を説明するタイヤ子午線方向の断面概略図である。

１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。タイヤの内部には、トレッド部１から左右のサイドウォール部２およびビード部３にまたがるように有機繊維コードからなるカーカス層４が設けられ、その両端部がビードコア５の周りにタイヤ内側から外側に折り返されている。カーカス層４の外周には、２層のスチールコードからなるベルト層６が設けられて、さらに、ベルト層６の両エッジ部を覆うように有機繊維コードをタイヤ周方向に巻き付けたベルトカバー層７が設けられている。

上述したタイヤ構造において、ベルトカバー層７は、引張り荷重１０〜９９Ｎ間の弾性率が４．５〜１８．０ＧＰａである高弾性率有機繊維コードとコートゴムとからなる。この高弾性率有機繊維コードはタイヤ周方向と実質的に平行に螺旋状に巻かれてベルトカバー層を形成している。ここで、実質的に平行とは、タイヤ周方向に対して０°〜１０°の微小角度の範囲であることを意味している。

高弾性率有機繊維コードは、弾性率が４．５ＧＰａ未満のときは、中周波ロードノイズの抑制効果が乏しくなり、従来のナイロンなどのベルトカバー層を用いたものと差がなくなる。また、弾性率が１８．０ＧＰａよりも大きいと、本発明に基づくベルト層の構成を採用した場合でも、ベルト層のエッジのセパレーション防止効果が得られなくなる。

本発明において、ベルト層６は撚り構造が２＋１構造のスチールコードによって構成されている。２＋１構造は、２本のスチール芯素線の周囲に１本のスチール側素線をゆるいピッチで巻き付けた構成からなり、このような構成によって、コード表面の凹凸を格段と大きくすることができる。そのため、コード表面の凹凸によって、セパレーションの亀裂伝播が発生し難いため、上述した高弾性率有機繊維コードのベルトカバー層から苛酷な剪断力を受けても、ベルトコードとコートゴムとのセパレーションが発生しにくいものとなる。

本発明において、２＋１構造のスチールコードからなるベルト層が、上述した効果を一層効率良く発揮するためには、２＋１構造スチールコードにおける２本の芯素線は、実質的に無撚りにするのがよい。実質的に無撚りとは、撚り数が０であるか、または撚りピッチが２０ｍｍ以上であることをいう。撚りピッチを２０ｍｍ以上または完全無よりとすることにより、外周に巻き付く１本の側素線の凹凸構造を大きく拡大することができる。

また、２本の芯素線に巻き付ける１本の側素線の撚りは、１０〜３０ｍｍの撚りピッチであるのが好ましい。撚りピッチが１０ｍｍ未満であるとスチールコードの生産効率が低下し、また、３０ｍｍを超える場合にはコード表面の凹凸が小さくなり、ベルト層の耐久性が低下する。また、芯素線および側素線の素線径は０．１〜０．４ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍ未満であるとスチールコードの生産効率が低下する。

なお、芯素線および側素線の素線径は、芯素線２本、側素線１本の３本全てが実質的に同一であってもよく、あるいは、一部あるいは全部が異なっていてもよく、あるいは、芯素線（２本）と側素線（１本）とが互いに異なっていてもよい。一般的には、芯素線および側素線の全てを同一のものとするのが実際的である。

本発明において、前述したように、高弾性率有機繊維コードの弾性率は、引張荷重１０Ｎ〜９９Ｎ間の弾性率で４．５〜１８．０ＧＰａの範囲であることが必要であり、好ましくは、５．０〜１５．０ＧＰａの範囲内のものを使用することである。

弾性率が４．５〜１８．０ＧＰａである高弾性率有機繊維コードとしては、単一の繊維材料で構成されたものでもよく、２種以上の繊維材料を組合せた複合繊維コードであってもよい。前者の単一の繊維材料で構成する場合は、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維、あるいは、ポリオレフィンケトン（ＰＯＫ）繊維が最も好ましい。

また、後者の複合繊維コードからなる高弾性率有機繊維コードは、ナイロン６繊維、ナイロン６６繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリオレフィンケトン繊維、ポリビニルアルコール繊維、アラミド繊維およびレーヨン繊維の中から選ばれた少なくとも２種から構成することが好ましい。

複合繊維コードとする場合、高弾性率繊維と低弾性率繊維との組合せとすることが良い。

たとえば、上述した繊維の中でも、特に好ましいのは、ナイロン６繊維またはナイロン６６繊維と、ポリエチレンナフタレート繊維またはポリオレフィンケトン繊維とを組み合わせることである。前者のナイロン６繊維やナイロン６６繊維は、特に、接着力が良好であり、後者のポリエチレンナフタレート繊維やポリオレフィンケトン繊維は、高い弾性率を有するため中周波ロードノイズの低減作用に有効であるため、本発明の所期のロードノイズ低減効果とともに、ベルトカバー層が高い耐久性を与えるものとなる。

本発明において、ベルトカバー層は少なくともベルト層のエッジを覆うものであればよく、その形態としては、ベルト層エッジだけを覆うエッジカバーでもよく、あるいは、ベルト層の全帯域を覆うフルカバーであってもよい。あるいは、フルカバーとエッジカバーとの両用を使用したものであってもよい。

図２に、ベルトエッジ部付近の概略拡大図を示す。図２において、Ａ部分は、複数層からなるベルト６のうち、最小幅のベルト層のエッジと最大幅のベルト層のエッジの間の領域を示したものである。ベルトカバー層は、少なくともこのエッジ領域Ａを覆っていなければならない。このエッジ領域Ａを覆うベルトカバー層であれば、エッジカバーでもよく、あるいは、フルカバーであってもよい。

エッジカバーおよびフルカバーのいずれの場合にあっても、ベルトカバー層７の端部の位置は、最大幅のベルト層のエッジ端から、タイヤ幅方向外側に０〜３０ｍｍの領域Ｂに突出することが好ましい。好ましくは、最大幅ベルト層のエッジ端から、タイヤ幅方向外側に少なくとも３ｍｍ以上３０ｍｍ以下、出ていることが好ましく、より好ましくは、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下出ているのがよい。このように最大幅ベルト層のエッジ端から、３ｍｍ以上突出することにより、ロードノイズの低減効果をより大きくすることができる。突出長さは３０ｍｍよりも大きくしても、ロードノイズ低減効果はぼ飽和してしまうので材料の無駄となるので３０ｍｍ程度までとするのがよい。

また、エッジカバーの場合は、タイヤ幅方向の内側方向の端部の位置は、最小幅のベルト層のエッジ端から、タイヤ幅方向内側に５ｍｍ以上の領域Ｃ内にあるのが好ましい。これによりベルト層のエッジセパレーション防止効果とともに、ロードノイズの低減効果を良好にすることができる。エッジカバーのタイヤ幅方向の内側方向の端部の長限としては、最大幅のベルト層のエッジ端から３０ｍｍまでが実際的である。

フルカバーの場合には、細線の破線で示すように、タイヤ幅方向の中央１０を超えて反対側に至る。

実施例１〜４、比較例１〜３、従来例１
タイヤサイズ２２５／６０Ｒ１６である図１のタイヤ構造の空気入りラジアルタイヤを、以下に説明する仕様により８種類（実施例１〜４、比較例１〜３、従来例１）製作した。

ベルト層は、２層構成とし、各実施例、各比較例・従来例のそれぞれで、使用したベルトコードは、表１、表２に記載したとおりのものとし、いずれもエンド数は３５エンドとした。

また、ベルトカバー層は、エッジカバーとして、それぞれ表１に記載した有機繊維コードを用い、タイヤ当たりのコード使用重量を３０ｇ、カバー幅２９ｍｍとして、各実施例、各比較例・従来例で同一にした。具体的には、図２に示したＡ領域を５ｍｍ、Ｂ領域の突出長さを１２ｍｍ、Ｃ領域の挿入長さを１２ｍｍとした。

それぞれのタイヤについて、有機繊維コードの弾性率（ＧＰａ）の測定法および耐ロードノイズ性能、タイヤ耐久性能の評価方法は下記のとおりとした。

評価結果は、表１、表２に記載したとおりであり、本発明による空気入りラジアルタイヤは、耐ロードノイズ性能とタイヤ耐久性能の両特性が、バランス良く優れていることがわかる。

（１）有機繊維コードの引張り荷重１０〜９９Ｎ間の弾性率（ＧＰａ）：
タイヤを解体して有機繊維コードを採取する。コード径の測定と、引張り試験を行なって、応力−ひずみ曲線を描き、引張荷重１０Ｎと９９Ｎのときの点を直線でむすび、その直線の傾きを求めて弾性率（ＧＰａ）を求める。
測定は、コード２０本について行い、その平均値を該有機繊維コードの弾性率（ＧＰａ）とした。

（２）耐ロードノイズ性能：
製作した評価用タイヤを、リムサイズ１６×７ＪＪのリムにリム組みした後、空気圧を２１０ｋＰａにし、速度６０ｋｍ／時で走行させる。運転席窓側の位置に取り付けたマイクロホンにより、各実施例品、各比較例・従来例品における音圧レベルを計測する。
評価は、該計測値の逆数をもって評価基準として行い、従来例１のタイヤを１００とした指数で表し、指数値が大きいほど耐ロードノイズ性能が良好なものである。

（３）タイヤ耐久性能：
製作した評価用タイヤを、リムサイズ１６×７ＪＪのリムにリム組みした後、酸素圧３５０ｋＰａ、温度７０℃で１４日間の乾熱劣化をさせる。該乾熱劣化後、充填酸素を空気に入れ換えて空気圧を１７０ｋＰａに設定し、荷重（＝３．５±１．１ｋＮ）とスリップ角（＝０±３°）をそれぞれ正弦波変動（０．０３Ｈｚ）させながら、速度６０ｋｍ／時で走行させる。

タイヤが故障するまで該走行試験を連続して実施し、従来例１のタイヤの故障までの走行距離を１００とした指数で表し、指数値が大きいほどタイヤ耐久性能が良好なものである。

Claims (7)

1. カーカス層の外周に少なくとも２層のスチールコードからなるベルト層を配置し、該ベルト層の少なくともエッジ部を覆うように有機繊維コードをタイヤ周方向に巻き付けたベルトカバー層を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルト層を２＋１構造のスチールコードで構成し、前記ベルトカバー層を引張り荷重１０〜９９Ｎ間の弾性率が４．５〜１８．０ＧＰａである高弾性率有機繊維コードにより形成した空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記高弾性率有機繊維コードが、ポリエチレンナフタレート繊維またはポリオレフィンケトン繊維からなるコードである請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記高弾性率有機繊維コードが、ナイロン６繊維、ナイロン６６繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリオレフィンケトン繊維、ポリビニルアルコール繊維、アラミド繊維およびレーヨン繊維の中から選ばれた少なくとも２種からなる複合繊維コードである請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記２＋１構造のスチールコードの芯素線が無撚りまたは撚りピッチが２０ｍｍ以上の甘撚りであり、側素線が撚りピッチが１０〜３０ｍｍの撚りを有する請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 前記芯素線および側素線の径が、０．１〜０．４ｍｍである請求項４記載の空気入りラジアルタイヤ。
6. 前記ベルトカバー層のタイヤ幅方向外側の端部が、前記ベルト層のうち最大幅のベルト層のエッジ端から突出する長さが３ｍｍ以上３０ｍｍ以下である請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
7. 前記ベルトカバー層がエッジカバーであって、そのタイヤ幅方向内側の端部が、前記ベルト層のうち最小幅のベルト層のエッジ端から５ｍｍ以上タイヤ幅方向内側に位置している請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。

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