JPWO2008078476A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

高速耐久性及び騒音性能を改善することが可能な空気入りタイヤを提供する。ベルト層８，９の外周側に有機繊維コードｎをタイヤ周方向Ｔに螺旋状に巻回して構成したベルト補強構造体１０を有する空気入りタイヤである。ベルト補強構造体１０はベルト層８，９の各端部領域ＢＥの外周側に配置される端部補強層１０Ｂを有している。端部補強層１０Ｂは、複合コードからなる有機繊維コードｎｂをタイヤ軸方向内側からタイヤ軸方向外側に向けて螺旋状に巻回してベルト補強構造体端１０ｅで折り返すと共に、タイヤ軸方向外側からタイヤ軸方向内側に向けて螺旋状に巻回し、有機繊維コードｎｂの両端をベルト補強構造体端１０ｅからタイヤ軸方向内側に離間させた２層構造になっている。

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、高速耐久性及び騒音性能を向上することができる空気入りタイヤに関する。
高速走行時にはタイヤに大きな遠心力が作用するため、タイヤが膨径して外径成長を起こす。それにより応力が集中するベルト層のエッジにセパレーションが発生し易くなる。そこで、従来からベルト層の外周側に有機繊維コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回したベルト補強構造体をカバー材として設け、それにより高速走行時におけるタイヤの外径成長を抑制してベルト層のエッジセパレーションの発生を抑え、高速耐久性を確保するようにしている。
従来、上記ベルト補強構造体として、例えば、ベルト層の中央領域の外周側に配置される中央補強層とベルト層の両端部領域の外周側に配置される端部補強層とからベルト補強構造体を構成し、中央補強層の有機繊維コードを伸びが大きい（弾性率が小さい）ナイロンなどの有機繊維コードから構成する一方、端部補強層の有機繊維コードには、伸びの大きいナイロンなどの有機繊維からなるフィラメントと伸びが小さい（弾性率が大きい）アラミド繊維などの有機繊維からなるフィラメントを撚り合わせた複合コードを使用することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このようにベルト補強構造体を構成することにより、タイヤ加硫時のリフトにベルト補強構造体の有機繊維コードが追従でき、かつエッジセパレーションが発生するベルト層の端部における外径成長を効果的に抑制し、高い高速耐久性を発揮することができる利点がある。また、タイヤのサイドウォール部の振動も抑制することができるので、タイヤ騒音の改善にも寄与する。
ところで、近年、車両の高性能化に伴い、タイヤ性能の更なる改善要求が強く、上述した高速耐久性や騒音性能についても、更なる改善が強く求められていた。
日本国特開平５−３３８４０９号公報
本発明の目的は、高速耐久性及び騒音性能を改善することが可能な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本発明の空気入りタイヤは、トレッド部のカーカス層外周側にベルト層を配置し、該ベルト層の外周側に有機繊維コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回したベルト補強構造体を設け、該ベルト補強構造体を前記ベルト層の中央領域の外周側に配置される中央補強層と、該中央領域のタイヤ軸方向両側に位置する前記ベルト層の各端部領域の外周側に配置される端部補強層とから構成し、前記中央補強層の有機繊維コードを弾性率が１００００ＭＰａ以下の有機繊維から構成し、前記端部補強層の有機繊維コードを弾性率が１００００ＭＰａ以下の有機繊維からなるフィラメントと該有機繊維より弾性率が高い有機繊維からなるフィラメントを撚り合わせた複合コードから構成した空気入りタイヤであって、前記端部補強層が、前記複合コードをタイヤ軸方向内側からタイヤ軸方向外側に向けて螺旋状に巻回してベルト補強構造体端で折り返すと共に、タイヤ軸方向外側からタイヤ軸方向内側に向けて螺旋状に巻回し、前記複合コードの両端をベルト補強構造体端からタイヤ軸方向内側に離間させた２層構造であることを特徴とする。
上述した本発明によれば、端部補強層を２層構造にしたので、エッジセパレーションが発生するベルト層端部における外径成長を従来より効果的に抑制することができるため、高速耐久性を向上することができ、かつサイドウォール部の振動も従来より効果的に抑制することができるので、タイヤ騒音を改善することができる。
端部補強層の有機繊維コードの両端を、応力集中を招き易いベルト補強構造体端からタイヤ軸方向内側に離間したので、端部補強層におけるエッジセパレーションの発生を抑制し、高速耐久性の一層の改善が可能になる。
図１は本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示す部分断面図である。 図２はカーカス層、ベルト層及びベルト補強構造体を部分的に展開して示す説明図である。 図３はベルト補強構造体に使用されるストリップ材の一例を示す拡大断面図である。 図４はストリップ材を螺旋状に巻き付けたベルト補強構造体をタイヤ１周にわたって展開した状態で示す説明図である。 図５Ａはベルト補強構造体の他の例を示す断面説明図である。 図５Ｂはベルト補強構造体の更に他の例を示す断面説明図である。 図５Ｃはベルト補強構造体の更に他の例を示す断面説明図である。 図５Ｄはベルト補強構造体の更に他の例を示す断面説明図である。 図６Ａはベルト補強構造体の更に他の例を示す断面説明図である。 図６Ｂはベルト補強構造体の更に他の例を示す断面説明図である。 図６Ｃはベルト補強構造体の更に他の例を示す断面説明図である。 図６Ｄはベルト補強構造体の更に他の例を示す断面説明図である。
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
４，５ カーカス層
８，９ ベルト層
１０ ベルト補強構造体
１０Ａ 中央補強層
１０Ｂ 端部補強層
１０Ｂ１ 第１端部補強層
１０Ｂ２ 第２端部補強層
１０ｅ ベルト補強構造体端
１１ ストリップ材
ＢＣ 中央領域
ＢＥ 端部領域
Ｔ タイヤ周方向
ｆ 補強コード
ｎ，ｎａ，ｎｂ 有機繊維コード
ｒ ゴム層
以下、本発明の実施の形態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は本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示し、参照番号１はトレッド部、参照番号２はサイドウォール部、参照番号３はビード部である。
タイヤ内の左右のビード部３間には、図２に示すように、タイヤ径方向に延在するポリエステルやレーヨンなどの有機繊維コードからなる補強コードｆをタイヤ周方向Ｔに所定の間隔で配列してゴム層ｒに埋設した２層のカーカス層４，５が延設されている。２層のカーカス層４，５は、内側のカーカス層４と外側のカーカス層５から構成されている。内側のカーカス層４の両端部４ａがビード部３に埋設したビードコア６の周りにビードフィラー７を挟み込むようにしてタイヤ軸方向内側からタイヤ軸方向外側に折り返されている。外側のカーカス層５の両端部５ａは、ビードコア６の周りにタイヤ軸方向外側からタイヤ軸方向内側に巻き掛けられている。
カーカス層４，５のゴム層ｒのゴムの動的弾性率が５ＭＰａ以下と低くしてあり、これにより乗り心地性を高めるようにしている。なお、ここで言う動的弾性率は、粘弾性スペクトロメーター（東洋精機製作所製）を使用し、温度６０℃、初期歪み１０％、振幅±２％、振動周波数２０Ｈｚの条件下で測定した時の動的弾性率である。
トレッド部１のカーカス層４，５の外周側には、タイヤ周方向Ｔに対して２５°以上３５°未満の角度範囲で傾斜配列したスチールコードなどの補強コードｍをゴム層ｕに埋設した２層のベルト層８，９が設けられている。ベルト層８の補強コードｍはタイヤ周方向Ｔに対して一方向に傾斜し、ベルト層９の補強コードｍはタイヤ周方向Ｔに対して他方向に傾斜し、ベルト層８，９の補強コードｍはタイヤ周方向Ｔに対する傾斜方向を逆向きにして交差している。
ベルト層８，９の外周側には、有機繊維コードｎをタイヤ周方向Ｔに螺旋状に巻回したベルト補強構造体１０がカバー材として設けられている。ベルト補強構造体１０は、ベルト層８，９のタイヤ軸方向における中央領域ＢＣの外周側に配置される中央補強層１０Ａと、中央領域ＢＣのタイヤ軸方向両側に位置するベルト層８，９の各端部領域ＢＥの外周側に配置される端部補強層１０Ｂとからなり、中央補強層１０Ａの有機繊維コードｎａは、弾性率が１００００ＭＰａ以下の有機繊維から構成されている。弾性率が１００００ＭＰａ以下の有機繊維としては、例えば、ナイロン（ナイロン６６）繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維などが好ましく使用される。有機繊維コードｎａの弾性率の下限値は、加工時の取り扱いの点から、１０００ＭＰａ以上にするのがよい。
端部補強層１０Ｂの有機繊維コードｎｂは、弾性率が１００００ＭＰａ以下の有機繊維からなるフィラメントと、１００００ＭＰａ以下の有機繊維より弾性率が高い有機繊維からなるフィラメントとを撚り合わせた複合コードから構成されている。弾性率が１００００ＭＰａ以下の有機繊維としては、上記と同様のものが好ましく使用される。弾性率が高い有機繊維としては、弾性率が３００００ＭＰａ以上のものが好ましく用いられる。弾性率が３００００ＭＰａ以上の有機繊維としては、アラミド繊維、ポリオレフィンケトン繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維などを例示することができる。好ましくは、ゴムとの接着性の点から、ポリオレフィンケトン繊維を使用するのがよい。
複合コードは、例えば、一方向に下撚りされた、弾性率が１００００ＭＰａ以下の有機繊維からなる１本または複数本のフィラメントと、一方向に下撚りされた１本または複数本の弾性率が高い有機繊維からなるフィラメントとを束ねて、逆方向（他方向）に撚り合わせることにより得ることができる。
中央補強層１０Ａ及び端部補強層１０Ｂには、図３に示すように、１本または複数本の有機繊維コードｎをゴム被覆したストリップ材１１が使用される。図４に示すように、中央補強層１０Ａはストリップ材１１をタイヤ軸方向の一方側から他方側に向けてタイヤ周方向Ｔに螺旋状に巻回した１層構造になっている。
端部補強層１０Ｂは、少なくとも１本のストリップ材１１をタイヤ軸方向内側からタイヤ軸方向外側に向けて螺旋状に巻回してベルト補強構造体端１０ｅで折り返すと共に、タイヤ軸方向外側からタイヤ軸方向内側に向けて螺旋状に巻回することにより、ベルト層９に隣接する第１端部補強層１０Ｂ１とその外周側に積層した第２端部補強層１０Ｂ２の２層構造に形成してあり、ストリップ材１１の両端１１ｅ，１１ｆがベルト補強構造体端１０ｅからタイヤ軸方向内側に離間している。換言すると、ゴム被覆した複合コードからなる有機繊維コードｎｂが、タイヤ軸方向内側からタイヤ軸方向外側に向けて螺旋状に巻回されてベルト補強構造体端１０ｅで折り返され、更にタイヤ軸方向外側からタイヤ軸方向内側に向けて螺旋状に巻回され、有機繊維コードｎｂの両端がベルト補強構造体端１０ｅからタイヤ軸方向内側に離間している。
このように本発明では、端部補強層１０Ｂを２層構造にすることにより、エッジセパレーションが発生するベルト層の端部における外径成長を従来より効果的に抑制することができるので、高速耐久性を高めることができる一方、サイドウォール部２の振動も従来より効果的に抑制することができるので、タイヤ騒音を改善することができる。
しかも、端部補強層１０Ｂの有機繊維コードｎｂの両端を、応力集中を招き易いベルト補強構造体端１０ｅからタイヤ軸方向内側に離間させたので、端部補強層１０Ｂのエッジセパレーションの発生を抑制し、高速耐久性を一層改善することができる。
本発明において、端部補強層１０Ｂの有機繊維コードｎｂに使用する複合コードとしては、伸び−張力曲線（Ｓ−Ｓ曲線）における変曲点が２％以下のものを使用するのがよく、これにより加硫工程及び加硫後に行われるＰＣＩ（ポストキュアインフレーション）工程における熱収縮により複合コードが弛緩するのを抑えることができるので、サイドウォール部２の振動及びベルト層端部の外径成長を更に効果的に抑制することができる。変曲点の下限値としては、加硫時にグリーンタイヤに加わるリフトの観点から、１％以上にするのがよい。このような変曲点が２％以下の複合コードは、例えば、撚り数やディップ処理時に付与するテンションを適宜調整することにより得ることができる。
端部補強層１０Ｂは、上記実施形態では、第１端部補強層１０Ｂ１と第２端部補強層１０Ｂ２が実質的に同じ幅を有し、かつ上下で略完全に重なるように積層する構成にしたが、１本のストリップ材を螺旋状に連続的に巻き回すことにより、図５Ａ〜５Ｄに示すように、ベルト層８，９の少なくとも一方の端部領域ＢＥの外周側に配置される端部補強層１０Ｂにおいて、第１端部補強層１０Ｂ１と第２端部補強層１０Ｂ２をタイヤ軸方向に部分的にずらすように積層してもよい。図５Ａ〜５Ｄに示す中央補強層１０Ａ両側の端部補強層１０Ｂの第１端部補強層１０Ｂ１と第２端部補強層１０Ｂ２は実質的に同じ幅である。
第１端部補強層１０Ｂ１と第２端部補強層１０Ｂ２は、図６Ａ〜６Ｄに示すように、幅が異なる構成であってもよい。この場合も、１本のストリップ材を螺旋状に連続的に巻き回すことにより、ベルト層８，９の少なくとも一方の端部領域ＢＥの外周側に配置される端部補強層１０Ｂにおいて、第１端部補強層１０Ｂ１と第２端部補強層１０Ｂ２をタイヤ軸方向に部分的にずらすように積層する構成とするのがよい。
本発明は、特に乗用車用の空気入りタイヤに好ましく用いることができるが、それに限定されない。
タイヤサイズを２０５／６５Ｒ１５で共通にし、ベルト層の各端部領域の外周側に配置されるベルト補強構造体の端部補強層が、８本の複合コードを幅１０ｍｍ、厚さ１．４ｍｍの未加硫ゴム層中に埋設した１本のストリップ材を螺旋状に巻回して２層構造にすると共に、ストリップ材の両末端をベルト補強構造体端からタイヤ軸方向内側に離間させて構成される図１に示す構成の本発明タイヤ１〜３と、ベルト補強構造体の端部補強層が、ストリップ材の両末端をベルト補強構造体端に配置した構成である他は本発明タイヤ１と同じ構成を有する比較タイヤと、ベルト補強構造体の端部補強層を、上記と同じ１本のストリップ材を螺旋状に巻回して１層構造にした他は本発明タイヤ１と同じ構成を有する従来タイヤをそれぞれ試験タイヤとして作製した。
各試験タイヤにおいて、ベルト補強構造体の幅は１２０ｍｍであり、ベルト補強構造体の中央補強層の有機繊維コードにはナイロン６６を使用した。本発明タイヤ１，２、比較タイヤ及び従来タイヤにおいて、端部補強層の複合コードにはアラミド繊維(1670dtex)とナイロン６６(1400dtex)の複合コード〔(1670dtex,1400dtex)/2 〕を使用した。本発明タイヤ３において、端部補強層の複合コードにはポリオレフィンケトン繊維(1670dtex)とナイロン６６(1400dtex)の複合コード〔(1670dtex,1400dtex)/2 〕を使用した。各試験タイヤの複合コードの変曲点は表１に示す通りである。
本発明タイヤ１〜３及び比較タイヤにおいて、それぞれ第１端部補強層の幅は３０ｍｍ、第２端部補強層の幅は２０ｍｍである。従来タイヤの端部補強層の幅は３０ｍｍである。また、各試験タイヤにおいて、カーカス層の補強コードにポリエステルコード(1670dtex/2)を使用し、補強コードを被覆するゴムの動的弾性率は４．５ＭＰａである。
これら各試験タイヤをＪＡＴＭＡに規定する標準リムに装着し、空気圧を２４０ｋＰａにして、以下に示す試験方法により、高速耐久性と騒音性能の評価試験を行ったところ、表１に示す結果を得た。
高速耐久性
各試験タイヤをドラム表面が平滑でかつ直径が１７０７ｍｍの鋼製ドラムを有する試験機に取り付け、周囲温度３８±３℃に制御して、各試験タイヤを速度８１ｋｍ／ｈで２時間ドラム上を走行させ、続いて速度を１２０ｋｍ／ｈまで上げて２０分走行させた後、２０分毎に速度を１０ｋｍ／ｈずつ上げてゆき、試験タイヤが故障する速度を測定した。その評価結果を従来タイヤを１００する指数値で示す。この値が大きい程、高速耐久性が優れている。
騒音性能
各試験タイヤを排気量２５００ｃｃの乗用車に装着し、テストコースにおいて実車走行した際の車内騒音をテストドライバーによりフィーリング評価した。その評価結果を従来タイヤを３とする５点法で示す。この値が大きい程、騒音が低く、騒音性能が優れている。
Figure 2008078476
表１から、本発明タイヤは、従来タイヤより高速耐久性及び騒音性能を改善できることがわかる。
上述した優れた効果を有する本発明は、特に乗用車に用いられる空気入りタイヤに好ましく適用することができる。

Claims (8)

  1. トレッド部のカーカス層外周側にベルト層を配置し、該ベルト層の外周側に有機繊維コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回したベルト補強構造体を設け、該ベルト補強構造体を前記ベルト層の中央領域の外周側に配置される中央補強層と、該中央領域のタイヤ軸方向両側に位置する前記ベルト層の各端部領域の外周側に配置される端部補強層とから構成し、前記中央補強層の有機繊維コードを弾性率が１００００ＭＰａ以下の有機繊維から構成し、前記端部補強層の有機繊維コードを弾性率が１００００ＭＰａ以下の有機繊維からなるフィラメントと該有機繊維より弾性率が高い有機繊維からなるフィラメントを撚り合わせた複合コードから構成した空気入りタイヤであって、
    前記端部補強層が、前記複合コードをタイヤ軸方向内側からタイヤ軸方向外側に向けて螺旋状に巻回してベルト補強構造体端で折り返すと共に、タイヤ軸方向外側からタイヤ軸方向内側に向けて螺旋状に巻回し、前記複合コードの両端をベルト補強構造体端からタイヤ軸方向内側に離間させた２層構造である空気入りタイヤ。
  2. 前記複合コードにおいて、伸び−張力曲線における変曲点が２％以下である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記変曲点の下限値が１％である請求項２に記載の空気入りタイヤ。
  4. 弾性率が高い前記有機繊維の弾性率が３００００ＭＰａ以上である請求項１，２または３に記載の空気入りタイヤ。
  5. 弾性率が高い前記有機繊維がポリオレフィンケトン繊維である請求項４に記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記端部補強層が前記ベルト層に隣接する第１端部補強層と該第１端部補強層の外周側に積層される第２端部補強層とからなり、前記第１端部補強層と第２端部補強層の幅が実質的に同じであり、前記ベルト層の少なくとも一方の端部領域の外周側に配置される端部補強層の第１端部補強層と第２端部補強層をタイヤ軸方向に部分的にずらして積層する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
  7. 前記端部補強層が前記ベルト層に隣接する第１端部補強層と該第１端部補強層の外周側に積層される第２端部補強層とからなり、前記第１端部補強層と第２端部補強層の幅が異なり、前記ベルト層の少なくとも一方の端部領域の外周側に配置される端部補強層の第１端部補強層と第２端部補強層をタイヤ軸方向に部分的にずらして積層する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
  8. 前記カーカス層は、タイヤ径方向に延在する補強コードをタイヤ周方向に所定の間隔で配列してゴム層に埋設して構成され、該ゴム層のゴムの動的弾性率が５ＭＰａ以下である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
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