WO2020179921A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

有機繊維コードからなるカーカス層を備えた空気入りタイヤであって、耐ショックバースト性を維持しながら、操縦安定性および高速耐久性を向上することを可能にした空気入りタイヤを提供する。一対のビード部３間に装架された少なくとも１層のカーカス層４を、有機繊維のフィラメント束を撚り合わせた有機繊維コードからなるカーカスコード４ｃで構成し、このカーカスコード４ｃの正量繊度を４０００ｄｔｅｘ～８０００ｄｔｅｘ、サイドウォール部２におけるカーカスコード４ｃの１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度を３．３％～４．２％、カーカスコードの破断伸びを２０％以上にし、タイヤ最大幅位置Ａにおいてカーカス層４の層内で隣り合うカーカスコード４ｃどうしの間隔Ｇとカーカスコード４ｃのコード径Ｒとの比Ｇ／Ｒを０．３５～０．６０にする。

Description

空気入りタイヤ

　本発明は、有機繊維コードからなる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、耐ショックバースト性を維持しながら、操縦安定性および高速耐久性を向上することを可能にした空気入りタイヤに関する。

　空気入りタイヤは、通常、一対のビード部間に装架されたカーカス層を備えている。このようなカーカス層を構成するカーカスコードとして、特にハイパフォーマンスタイヤにおいてはレーヨン繊維コードが好ましく使用されている。これに対して、例えば空気入りタイヤの軽量化の観点から、レーヨン繊維コードに比べて高強度であり、かつ安価なポリエチレンテレフタレート繊維コード（以下、ＰＥＴ繊維コードと言う）を使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

　このようなポリエステル繊維コードをカーカス層に用いた空気入りタイヤにおいて、操縦安定性の更なる改善のために、カーカスコードの繊度を大きくして、カーカスコードの高剛性化（特に、サイドウォール部における高剛性化）を図ることが試みられている。しかしながら、繊度が大きく高剛性であるカーカスコードは高発熱であるため、カーカス層内での発熱（カーカス層内で隣り合うカーカスコード間で生じる発熱）の影響から、接着性が低下して、セパレーションが生じる虞がある。この発熱を抑制するために、単純にカーカスコード間隔を広げてしまうと、カーカスコードの打ち込み本数の減少により耐ショックバースト性が低下する虞がある。尚、耐ショックバースト性とは、走行中にタイヤが大きなショックを受けてカーカスが破壊する損傷に対する耐久性であり、プランジャーエネルギー試験（トレッド中央部に所定の大きさのプランジャーを押し付けてタイヤが破壊する際の破壊エネルギーを測定する試験であるので、空気入りタイヤが凹凸路面における突起を乗り越す際の破壊エネルギーの指標とすることができる）によって判定することができる。そのため、有機繊維コードからなるカーカス層を備えた空気入りタイヤにおいて、耐ショックバースト性（プランジャーエネルギー試験の結果）を良好に維持しながら、操縦安定性と高速耐久性とを向上する対策が求められている。

日本国特開２０１５‐１８９２５２号公報

　本発明の目的は、有機繊維コードからなるカーカス層を備えた空気入りタイヤであって、耐ショックバースト性を維持しながら、操縦安定性および高速耐久性を向上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、前記一対のビード部間に装架された少なくとも１層のカーカス層を有する空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層は、有機繊維のフィラメント束を撚り合わせた有機繊維コードからなるカーカスコードで構成されており、前記カーカスコードのディップ処理後の繊度が４０００ｄｔｅｘ～８０００ｄｔｅｘであり、前記カーカスコードの前記サイドウォール部における１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が３．３％～４．２％であり、前記カーカスコードの破断伸びが２０％以上であり、タイヤ最大幅位置において１層のカーカス層内で隣り合う前記カーカスコードどうしの間隔Ｇと前記カーカスコードのコード径Ｒとの比Ｇ／Ｒが０．３５～０．６０であることを特徴とする。

　本発明では、上述のように、カーカス層を構成するカーカスコードのディップ処理後の繊度が４０００ｄｔｅｘ～８０００ｄｔｅｘであり、カーカスコードのサイドウォール部における１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が３．３％～４．２％であるので、サイドウォール部における剛性を高めて、操縦安定性を向上することができる。その一方で、上述の比Ｇ／Ｒが０．３５～０．６０の範囲に設定されて、カーカス層内で隣り合うカーカスコードどうしの間隔Ｇがカーカスコードのコード径Ｒに対して適度に大きく確保されているので、カーカス層内（コード間）で生じる温度上昇や剪断歪みが抑制されて、高速耐久性を向上することができる。このとき、カーカスコードの破断伸びが２０％以上であるので、プランジャーエネルギー試験時（プランジャーに押圧された際）の変形を充分に許容することができ、破壊エネルギー（トレッド部の突起入力に対する破壊耐久性）を向上することができる。即ち、空気入りタイヤの耐ショックバースト性を向上することができる。これらの協働により、本発明の空気入りタイヤは、耐ショックバースト性を良好に維持しながら、操縦安定性および高速耐久性を向上することができる。

　本発明では、下記（１）式で表される前記カーカスコードのディップ処理後の撚り係数Ｋが２０００以上であることが好ましい。このように撚り係数Ｋを大きくすることで、タイヤ転動時のビード部の倒れ込みに起因するカーカス層の巻き上げ部の繰り返し圧縮変形に基づく疲労に対する耐久性を確保することができる。
　　　Ｋ＝Ｔ×Ｄ^1/2 　　　　　・・・（１）
（但し、Ｔはコードの上撚り数（回／10cm）であり、Ｄはコードの総繊度（ｄｔｅｘ）である。）

　本発明では、カーカスコードを構成する有機繊維がポリエチレンテレフタレート繊維であることが好ましい。これにより、カーカスコードの物性が更に良好になり、耐ショックバースト性を良好に維持しながら、操縦安定性および高速耐久性を向上するには有利になる。

　本発明では、カーカスコードのディップ処理後の繊度が５０００ｄｔｅｘ～７０００ｄｔｅｘであることが好ましい。また、カーカスコードのサイドウォール部における１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が３．５％～４．０％であることが好ましい。更に、カーカスコードのディップ処理後の撚り係数Ｋが２１００ｄｔｅｘ～２５００ｄｔｅｘであることが好ましい。このように各物性値を定めることでカーカスコードの物性が更に良好になり、操縦安定性と高速耐久性とを高度に両立するには有利になる。

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子午線断面図である。 図２は、本発明の空気入りタイヤの一部の子午線断面図と図中のＸ－Ｘ矢視断面図とを組み合わせて層間ゴムゲージＧを説明する模式図である。

　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に示すように、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部１と、このトレッド部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。図１において、符号ＣＬはタイヤ赤道を示す。図１は子午線断面図であるため描写されないが、トレッド部１、サイドウォール部２、ビード部３は、それぞれタイヤ周方向に延在して環状を成しており、これにより空気入りタイヤのトロイダル状の基本構造が構成される。以下、図１を用いた説明は基本的に図示の子午線断面形状に基づくが、各タイヤ構成部材はいずれもタイヤ周方向に延在して環状を成すものである。

　図示の例では、トレッド部１の外表面にタイヤ周方向に延びる複数本（図示の例では４本）の主溝が形成されているが、主溝の本数は特に限定されない。また、主溝の他にタイヤ幅方向に延びるラグ溝を含む各種の溝やサイプを形成することもできる。

　左右一対のビード部３間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コード（カーカスコード４ｃ）を含むカーカス層４が装架されている。各ビード部には、ビードコア５が埋設されており、そのビードコア５の外周上に断面略三角形状のビードフィラー６が配置されている。カーカス層４は、ビードコア５の廻りにタイヤ幅方向内側から外側に折り返されている。これにより、ビードコア５およびビードフィラー６はカーカス層４の本体部（トレッド部１から各サイドウォール部２を経て各ビード部３に至る部分）と折り返し部（各ビード部３においてビードコア５の廻りに折り返されて各サイドウォール部２側に向かって延在する部分）とにより包み込まれている。

　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（図示の例では２層）のベルト層７が埋設されている。各ベルト層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（ベルトコード）を含み、かつ層間でベルトコードが互いに交差するように配置されている。これらベルト層７において、ベルト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。ベルトコードとしては例えばスチールコードが使用される。

　ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上とロードノイズの低減を目的として、ベルトカバー層８が設けられている。ベルト補強層８は、タイヤ周方向に配向する補強コード（ベルト補強コード）を含む。ベルト補強層８において、ベルト補強コードはタイヤ周方向に対する角度が例えば０°～５°に設定されている。ベルト補強コードとしては有機繊維コード（例えばＰＥＴ繊維コード）が使用される。本発明では、ベルトカバー層８は、ベルト層７の全域を覆うフルカバー層８ａを必ず含み、任意でベルト層７の両端部を局所的に覆う一対のエッジカバー層８ｂを含む構成にすることができる（図示の例では、フルカバー層８ａおよびエッジカバー層８ｂの両方を含む）。ベルトカバー層８は、少なくとも１本のベルト補強コードを引き揃えてコートゴムで被覆したストリップ材をタイヤ周方向に螺旋状に巻回して構成するとよく、特にジョイントレス構造とすることが望ましい。

　本発明は、上述のカーカス層４を構成するカーカスコードに関するものであるので、タイヤ全体の基本構造は上述のものに限定されない。

　本発明において、カーカス層４を構成するカーカスコード４ｃは、有機繊維のフィラメント束を撚り合わせた有機繊維コードで構成される。このカーカスコード４ｃ（有機繊維コード）のディップ処理後の繊度は４０００ｄｔｅｘ～８０００ｄｔｅｘ、好ましくは５０００ｄｔｅｘ～７０００ｄｔｅｘである。また、このカーカスコード４ｃのサイドウォール部２における１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度は３．３％～４．２％、好ましくは３．５％～４．０％である。更に、このカーカスコード４ｃ（有機繊維コード）の破断伸びは２０％以上、好ましくは２２％～２４％である。カーカスコード４ｃを構成する有機繊維の種類は特に限定されないが、例えばポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維などを用いることができ、なかでもポリエステル繊維を好適に用いることができる。また、ポリエステル繊維としては、ポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）、ポリエチレンナフタレート繊維（ＰＥＮ繊維）、ポリブチレンテレフタレート繊維（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート繊維（ＰＢＮ）を例示することができ、ＰＥＴ繊維を好適に用いることができる。尚、「ディップ処理後の繊度」は、カーカスコード４ｃ（有機繊維コード）にディップ処理を行った後に測定される繊度であり、カーカスコード４ｃ（有機繊維コード）自体の数値ではなく、ディップ処理後のカーカスコード４ｃ（有機繊維コード）に付着したディップ液も含めた数値である。また、「１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度」および「破断伸び」は、空気入りタイヤのサイドウォール部２から取り出したカーカスコード４ｃ（試料コード）について、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、１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時に測定される試料コードの伸び率（％）である。

　また、図２に示すように、サイドウォール部をタイヤ最大幅位置Ａにおいてタイヤ周方向に沿って切断したとき、カーカス層４の層内で隣り合うカーカスコード４ｃどうしの間隔をコード間隔Ｇとすると、このコード間隔Ｇとカーカスコード４ｃのコード径Ｒとの比Ｇ／Ｒは０．３５～０．６０、好ましくは０．４０～０．５５である。尚、最大幅位置Ａにおいて、カーカス層４の本体部と折り返し部とが積層している場合は、本体部および折り返し部のそれぞれの層ごとにコード間隔Ｇを測定するものとする。

　このように、特定の物性を有する有機繊維コードをカーカス層４に用いて、コード間隔Ｇをコード径Ｒに対して上記のように設定することで、本発明の空気入りタイヤは、耐ショックバースト性を維持しながら、操縦安定性および高速耐久性を向上することができる。即ち、カーカス層４（有機繊維コード）のディップ処理後の繊度とサイドウォール部２における１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が上述の範囲に設定されることで、サイドウォール部２における剛性を高めることができ、操縦安定性を向上することができる。その一方で、コード間隔Ｇがカーカスコード４ｃのコード径Ｒに対して適度に大きく確保されているので、カーカス層内（コード間）で生じる温度上昇や剪断歪みが抑制されて、高速耐久性を向上することができる。そして、カーカスコード４ｃの破断伸びが上記のように大きいことで、プランジャーエネルギー試験時（プランジャーに押圧された際）の変形を充分に許容することができ、破壊エネルギーを向上することができ、空気入りタイヤの耐ショックバースト性を向上することができる。

　このとき、カーカスコード４ｃのディップ処理後の繊度が４０００ｄｔｅｘ未満であると、カーカスコード４ｃが細すぎて剛性を充分に確保できないため、操縦安定性を向上する効果が得られない。カーカスコード４ｃのディップ処理後の繊度が８０００ｄｔｅｘを超えると、カーカスコード４ｃに起因する発熱を抑えることできず、高速耐久性が低下する。上述の中間伸度が３．３％未満であると、サイドウォール部２の剛性が過剰になり、高速耐久性が低下する。上述の中間伸度が４．２％を超えると、サイドウォール部２の剛性を充分に確保できず、操縦安定性を向上する効果が得られない。カーカスコード４ｃ（有機繊維コード）の破断伸びが２０％未満であると、プランジャーエネルギー試験時の変形を充分に許容することができず、耐ショックバースト性を向上することができない。上述の比Ｇ／Ｒが０．３５未満であると、コード間隔が小さいため、カーカス層内（コード間）で生じる温度上昇や剪断歪みを充分に抑制することができず、高速耐久性が低下する。上述の比Ｇ／Ｒが０．６０を超えると、コード間隔が大きすぎるため、耐ショックバースト性が低下する。

　本発明のカーカスコード４ｃは、上述の物性に加えて、下記（１）式で表される撚り係数Ｋが好ましくは２０００以上、より好ましくは２１００～２５００であるとよい。尚、この撚り係数Ｋは、ディップ処理後のカーカスコード４ｃの数値である。このように撚り係数Ｋを大きく設定することで、高速耐久性を向上するには有利になる。撚り係数Ｋが２０００未満であると、タイヤ転動時のビード部の倒れ込みに起因するカーカス層４の巻き上げ部の繰り返し圧縮変形により、カーカス層４に疲労が生じやすくなり、高速耐久性を改善する効果が充分に得られなくなる虞がある。
　　　Ｋ＝Ｔ×Ｄ^1/2 　　　　　・・・（１）
（但し、Ｔはコードの上撚り数（回／10cm）であり、Ｄはコードの総繊度（ｄｔｅｘ）である。）

　タイヤサイズが２５５／３５Ｒ１９であり、図１に例示する基本構造を有し、カーカス層を構成するカーカスコードの材質（有機繊維の種類）、カーカスコードのディップ処理後の繊度、カーカスコードのサイドウォール部における１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度、カーカスコードの破断伸び、カーカスコードのコード径Ｒ、カーカスコードの打ち込み本数Ｅ、これらコード径Ｒと打ち込み本数Ｅの積で定義されるコード量、タイヤ最大幅位置において１層のカーカス層内で隣り合うカーカスコードどうしの間隔Ｇとカーカスコードのコード径Ｒとの比Ｇ／Ｒ、撚り係数Ｋを、表１～２のように異ならせた従来例１、比較例１～７、実施例１～７の空気入りタイヤを製作した。

　尚、いずれの例においても、カーカスコードを構成する有機繊維としてポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）を用いた。

　これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、操縦安定性、耐ショックバースト性、高速耐久性、セパレーションの有無を評価し、その結果を表１，２に併せて示した。

　　　操縦安定性
　各試験タイヤをリムサイズ１９×９．０Ｊのホイールに組み付けて、試験車両（排気量２０００ｃｃの４輪駆動車）に装着し、空気圧を２４０ｋＰａに設定し、２名乗車相当の荷重を負荷し、速度１１０ｋｍ／ｈの条件で、操縦安定性について舗装路からなるテストコースにて３名のテストドライバーによる官能評価を行った。評価結果はそれぞれ従来例１の結果を３点（基準）とする５点法で採点し、３名のテストドライバーの点数の平均値を示した。この点数が大きいほど高速走行時の操縦安定性が優れていることを意味する。

　　　耐ショックバースト性
　各試験タイヤを、リムサイズ１９×９．０Ｊのホイール（ＥＴＲＴＯ標準リム）に組み付け、空気圧を２４０ｋＰａ（Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ／Ｅｘｔｒａ　Ｌｏａｄ　Ｔｉｒｅｓ）とし、プランジャー径１９±１．６ｍｍのプランジャーを負荷速度（プランジャーの押し込み速度）５０．０±１．５ｍ／ｍｉｎの条件でトレッド中央部に押し付けるタイヤ破壊試験を行い、タイヤ強度（タイヤの破壊エネルギー）を測定した。評価結果は、従来例１の測定値を１００とする指数にて示した。この値が大きいほど破壊エネルギーが大きく、耐ショックバースト性に優れることを意味する。

　　　高速耐久性
　各試験タイヤをリムサイズ１９×９．０Ｊのホイールに組み付け、内圧２４０ｋＰａで酸素を封入した状態で温度７０℃、湿度９５％に保持されたチャンバー内に３０日間保管した。このように前処理された試験タイヤを、表面が平滑な鋼製で直径１７０７ｍｍのドラムを備えたドラム試験機に装着し、周辺温度を３８±３℃に制御し、速度１２０ｋｍ／ｈから３０分毎に１０ｋｍ／ｈずつ加速し、タイヤに故障が生じるまでの走行距離を計測した。評価結果は、従来例１の測定値を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど高速耐久性が優れていることを意味する。

　　　セパレーションの有無
　上記高速耐久性の試験を行った後、各試験タイヤを解体してサイドウォール部におけるカーカスコードと周囲のゴムとの間のセパレーションの有無を確認した。評価結果は、セパレーションが生じている場合は「有」、セパレーションが生じていない場合は「無」と表示した。

　表１，２から判るように、実施例１～７のタイヤは、基準となる従来例１との対比において、耐ショックバースト性を良好に維持しながら、操縦安定性および高速耐久性を向上した。また、高速耐久性の試験後においてもセパレーションは発生していなかった。一方、比較例１は、サイドウォール部におけるカーカスコードの１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度やカーカスコードの破断伸びが小さいため、高速耐久性が悪化し、高速耐久性試験後のタイヤではセパレーションが発生していた。比較例２は、サイドウォール部におけるカーカスコードの１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度やカーカスコードの破断伸びが小さく、更に比Ｇ／Ｒも小さいため、高速耐久性が悪化し、高速耐久性試験後のタイヤではセパレーションが発生していた。比較例３は、ディップ処理後のカーカスコードの繊度が小さいため、操縦安定性と耐ショックバースト性が低下した。比較例４は、サイドウォール部におけるカーカスコードの１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が小さいため、高速耐久性が悪化し、高速耐久性試験後のタイヤではセパレーションが発生していた。比較例５は、サイドウォール部におけるカーカスコードの１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が大きいため、操縦安定性が低下した。比較例６は、比Ｇ／Ｒが小さいため、高速耐久性が悪化し、高速耐久性試験後のタイヤではセパレーションが発生していた。比較例７は、比Ｇ／Ｒが大きいため、操縦安定性が低下した。

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
４ｃ　カーカスコード
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
Ａ　タイヤ最大幅位置
ＣＬ　タイヤ赤道

Claims (6)

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、前記一対のビード部間に装架された少なくとも１層のカーカス層を有する空気入りタイヤにおいて、
   　前記カーカス層は、有機繊維のフィラメント束を撚り合わせた有機繊維コードからなるカーカスコードで構成されており、前記カーカスコードのディップ処理後の繊度が４０００ｄｔｅｘ～８０００ｄｔｅｘであり、前記カーカスコードの前記サイドウォール部における１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が３．３％～４．２％であり、前記カーカスコードの破断伸びが２０％以上であり、
   　タイヤ最大幅位置において１層のカーカス層内で隣り合う前記カーカスコードどうしの間隔Ｇと前記カーカスコードのコード径Ｒとの比Ｇ／Ｒが０．３５～０．６０であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 　下記（１）式で表される前記カーカスコードのディップ処理後の撚り係数Ｋが２０００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。
   　　　Ｋ＝Ｔ×Ｄ^1/2 　　　　　・・・（１）
   （但し、Ｔはコードの上撚り数（回／10cm）であり、Ｄはコードの総繊度（ｄｔｅｘ）である。）
3. 　前記カーカスコードを構成する有機繊維がポリエチレンテレフタレート繊維であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 　前記カーカスコードのディップ処理後の繊度が５０００ｄｔｅｘ～７０００ｄｔｅｘであることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 　前記カーカスコードの前記サイドウォール部における１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が３．５％～４．０％であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 　前記カーカスコードのディップ処理後の撚り係数Ｋが２１００ｄｔｅｘ～２５００ｄｔｅｘであることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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