JP7572167B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものである。

タイヤの高速耐久性向上を目的として、ベルト層の外周側に、ナイロン繊維コードなどの有機繊維コードをタイヤ周方向に実質的に平行に配列してなるベルト補強層を設けることが知られている（特許文献１～３参照）。

特開２００５－２３９０６９号公報 特開２００５－７５２８９号公報 特開２００３－２３７３０９号公報

ところで、ベルト層はスチールコードなどのベルトコードをタイヤ周方向に対して傾斜配列してなり、ベルトコードのタイヤ周方向に対する角度は一般に２０度前後に設定されている。かかるベルトコードの角度を、通常よりも大きく、例えば３０度超に設定すると、湿潤路面での制動性能（ウェット制動性）や操縦安定性を向上させることができる。しかしながら、ベルトコードの角度を大きくすると、タイヤ周方向におけるベルト層の剛性が低下し、それにより接地形状が悪化することで、高速耐久性や乗り心地性が低下するという問題がある。

本発明の実施形態は、以上の点に鑑み、ベルトコードの角度を大きくしたことによるウェット制動性と操縦安定性を維持しながら、高速耐久性と乗り心地性を向上することができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る空気入りタイヤは、トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルトコードをタイヤ周方向に対して傾斜配列したベルト層と、前記ベルト層の外周側において有機繊維コードをタイヤ周方向に沿って配列したベルト補強層と、を備えた空気入りタイヤにおいて、前記ベルト層は、タイヤ周方向に対するベルトコードの角度が３０度超４０度以下であり、前記ベルト補強層の有機繊維コードは、長さ１０ｃｍ当たりの撚り数をＴ（回／１０ｃｍ）、繊度をＤ（ｄｔｅｘ）及び繊維の密度をρ（ｇ／ｃｍ^３）としてＴ×（Ｄ／ρ）^１／２で定義される撚り係数Ｋが９００～２６００であり、該有機繊維コードの５％伸張時の荷重ＬＡＳＥ５％（Ｎ）と該有機繊維コードの打ち込み本数Ｅ（本／２５ｍｍ）の積が１０００Ｎ以上であるものである。

本発明の実施形態によれば、ベルトコードの角度を３０度超４０度以下に設定した上で、ベルト補強層の有機繊維コードの撚り係数と、ＬＡＳＥ５％と打ち込み本数の積を上記のとおり設定したことにより、ウェット制動性と操縦安定性を維持しながら、高速耐久性と乗り心地性を向上することができる。

実施形態の空気入りラジアルタイヤの半断面図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

本実施形態に係る空気入りタイヤは、ベルト層とベルト層の外周側に配設されるベルト補強層の構成に特徴がある。

ベルト層は、トレッド部におけるカーカス層の外周側（即ち、タイヤ半径方向外側）において、ベルトコードをタイヤ周方向に対して傾斜配列した少なくとも１枚のベルトプライからなる。

ベルト補強層は、ベルト層の外周側（即ち、タイヤ半径方向外側）において、タイヤ周方向（赤道面）に沿って配列した有機繊維コードからなるものである。ベルト補強層の有機繊維コードは、タイヤ周方向に実質的に平行に、すなわち略０°の角度（好ましくは５°以下の角度）で延びており、該コードがタイヤ幅方向に所定間隔で配列されている。このようなベルト補強層としては、ベルト層の幅方向全体を覆うキャッププライでもよく、あるいはベルト端部を覆うエッジプライでもよい。

図１は、空気入りタイヤの一例としての乗用車用空気入りラジアルタイヤの半断面図である。このタイヤは、左右一対のビード部（１）及びサイドウォール部（２）と、両サイドウォール部（２）間に設けられたトレッド部（３）とを備えて構成されており、一対のビード部（１）間にトロイダル状に延在するカーカス層（４）が設けられている。

カーカス層（４）は、トレッド部（３）からサイドウォール部（２）を通り、ビード部（１）においてビードコア（５）で内側から外側に折り返すことにより係止されている。カーカス層（４）は、有機繊維からなるカーカスコードをタイヤ周方向に対し実質上直角に配列してなる少なくとも１プライで構成されている。

トレッド部（３）におけるカーカス層（４）の外周側にはベルト層（７）が配されている。ベルト層（７）は、カーカス層（４）のクラウン部の外周に重ねて設けられており、１枚又は複数枚のベルトプライで構成することができ、この例では内側の第１ベルトプライ（７Ａ）と外側の第２ベルトプライ（７Ｂ）との２枚で構成されている。これらのベルトプライは、スチールコードなどのベルトコードをゴムで被覆してなるものであり、ベルトコードをタイヤ周方向に対して一定角度で傾斜させかつタイヤ幅方向に所定間隔にて配列させてなり、２枚のベルトプライ（７Ａ）（７Ｂ）間で、ベルトコードが互いに交差するように（即ち、タイヤ周方向に関して左右対称に傾斜するように）配設されている。

ベルト層（７）の外周側には、ベルト層（７）とトレッドゴム（８）との間に、ベルト補強層（９）が設けられている。ベルト補強層（９）は、この例ではベルト層（７）をその全幅で覆うキャッププライである。ベルト補強層（９）は、タイヤ周方向に実質的に平行に配列した有機繊維コードからなり、該有機繊維コードをゴムで被覆してなる。ベルト補強層（９）は、ベルト層（７）を周方向に締め付け、タイヤ周方向及び径方向の剛性やベルト拘束力を高めるタガ効果を得て、高速走行時の遠心力によるベルトのせり上がりや径成長、ベルト端部の歪みを抑制し、高速での耐久性能と操縦安定性を良好にする。

本実施形態では、ベルト層において、タイヤ周方向に対するベルトコードの角度（以下、単にベルト角度ともいう。）が３０度超４０度以下に設定される。すなわち、ベルト層が１枚のベルトプライからなる場合は、当該１枚のベルトプライのベルト角度が３０度超４０度以下に設定され、複数枚のベルトプライからなる場合、ベルトコードが互いに交差するように配される複数枚のベルトプライのベルト角度がいずれもタイヤ周方向に対して３０度超４０度以下に設定される。ベルト角度を３０度よりも大きく設定することにより、ウェット制動性と操縦安定性を向上させることができる。ベルト角度を４０度以下に設定することにより、タイヤ周方向の剛性低下を抑えて高速耐久性の低下を抑えることができる。ベルト角度は、より好ましくは３１度以上３７度以下であり、更に好ましくは３２度以上３５度以下である。

本実施形態のベルト補強層に用いる有機繊維コードについて、有機繊維の種類及びコードの撚り構造は、特に限定されず、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、レーヨン繊維などの種々の有機繊維を用いることができ、双撚り、片撚りなどの種々の撚り構造を採用することができる。好ましくは、有機繊維コードを構成するヤーンの少なくとも１つがナイロン繊維からなることである。例えば、複数のナイロンヤーンを撚り合わせてなるナイロン繊維コード、ナイロンヤーンと他の有機繊維ヤーンを撚り合わせてなるハイブリッドコードが挙げられる。ハイブリッドコードとしては、ナイロンヤーンとアラミドヤーンを撚り合わせたものが好ましく用いられる。より好ましくは、２本のナイロンヤーンを撚り合わせた双撚り構造のナイロン繊維コード、１本のナイロンヤーンと１本のアラミドヤーンを撚り合わせたハイブリッドコードが挙げられる。

ここで、ナイロン繊維としては、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６などが挙げられる。アラミド繊維としては、パラ系でもメタ系でもよく、公知のアラミド繊維を用いることができる。

ベルト補強層の有機繊維コードとしては、撚り係数Ｋが９００～２６００であるものが用いられる。撚り係数Ｋが９００以上であることにより、有機繊維コードの耐疲労性の悪化を抑えて高速耐久性を向上することができる。また、撚り係数Ｋが２６００以下であることにより、所望の周方向締め付け力を得るために必要な有機繊維コードの打ち込み本数の増加が抑えられ、打ち込み本数が多すぎることによるセパレーションなどのタイヤ故障を抑制して、高速耐久性を向上することができる。

ここで、撚り係数Ｋは、有機繊維コードの長さ１０ｃｍ当たりの撚り数をＴ（回／１０ｃｍ）、繊度をＤ（ｄｔｅｘ）、繊維の密度をρ（ｇ／ｃｍ^３）として、Ｔ×（Ｄ／ρ）^１／２で定義される。撚り数Ｔは、例えば、双撚り構造のように複数のヤーン（下撚糸）を引き揃えて撚り合わせる場合、かかるヤーンを撚り合わせる際の撚り数（上撚り数）である。有機繊維コードの繊度Ｄは、公称繊度ないし表示繊度とも称される。繊維の密度ρは、有機繊維コードを構成する繊維の密度であり、単一繊維のコードであれば、当該繊維の密度であり、ハイブリッドコードであれば、当該コードを構成する繊維の質量比に応じて算出される平均密度である。

一実施形態において、ベルト補強層の有機繊維コードが複数のナイロンヤーンを撚り合わせてなるナイロン繊維コードの場合、撚り係数Ｋは１１００～２６００であることが好ましい。詳細には、ナイロンフィラメントの束をＺ方向に撚り合わせたナイロンヤーン（下撚糸）を複数本引き揃え、これらを撚り係数Ｋが１１００～２６００になるように下撚り方向と逆方向であるＳ方向に撚り合わせることが好ましい。この場合の撚り係数Ｋは１３００～２６００であることがより好ましい。

一実施形態において、ベルト補強層の有機繊維コードがナイロンヤーンとアラミドヤーンを撚り合わせてなるハイブリッドコードの場合、撚り係数Ｋは９００～２３００であることが好ましい。詳細には、ナイロンフィラメントの束とアラミドフィラメントの束をそれぞれＺ方向に撚り合わせたナイロンヤーンとアラミドヤーンを引き揃え、これら下撚糸を撚り係数Ｋが９００～２３００になるように下撚り方向と逆方向であるＳ方向に撚り合わせることが好ましい。この場合の撚り係数Ｋは１３００～２１００であることがより好ましい。

有機繊維コードの繊度Ｄは、特に限定されず、例えば１０００～４０００ｄｔｅｘでもよく、１５００～３５００ｄｔｅｘでもよく、１８００～３０００ｄｔｅｘでもよい。撚り数Ｔも、特に限定されず、例えば２０～６０回／１０ｃｍでもよく、２５～５５回／１０ｃｍでもよい。なお、双撚り構造の場合、下撚り数については、上撚り数と同じ値に設定してもよい。

本実施形態においてベルト補強層は、その有機繊維コードの５％伸張時の荷重ＬＡＳＥ５％（Ｎ）と有機繊維コードの打ち込み本数Ｅ（本／２５ｍｍ）との積（即ち、ＬＡＳＥ５％×Ｅ）が１０００Ｎ以上に設定される。ＬＡＳＥ５％と打ち込み本数Ｅの積が１０００Ｎ以上であることにより、ベルト拘束力を高めて高速耐久性を向上することができる。ＬＡＳＥ５％と打ち込み本数Ｅの積は、１１００Ｎ以上であることが好ましく、より好ましくは１２００Ｎ以上である。上限は特に限定されないが、３０００Ｎ以下でもよく、２５００Ｎ以下でもよい。

有機繊維コードのＬＡＳＥ５％は、特に限定されず、例えば３０～１００Ｎでもよく、３５～９０Ｎでもよく、４０～８０Ｎでもよい。ＬＡＳＥ５％の値は、例えば、有機繊維コードを構成する繊維種類の選定や、コード構造、撚り数、コードの処理条件などを調整することにより行うことができる。例えば、撚り数を減らすことで、ＬＡＳＥ５％を大きくすることができる。また、コードの処理条件としては、有機繊維コードをゴムとの接着処理用樹脂液に浸漬するディップ処理の条件（樹脂液配合、処理温度、張力、時間等）が挙げられ、これにより有機繊維コードの物性を調整することができる。例えば、レゾルシン－ホルマリン－ラテックス（ＲＦＬ）、ブロックドイソシアネート水溶液などの樹脂液を用いてディップ処理を行う際に、低温浴を用い、有機繊維コードにかける張力を高く設定すれば、ＬＡＳＥ５％を大きくすることができる。ここで、ＬＡＳＥ５％は、ＪＩＳ Ｌ１０１７に準じて測定される。

有機繊維コードの打ち込み本数（エンド数）Ｅは、特に限定されず、ＬＡＳＥ５％の値に応じてそれとの積が上記範囲を満足するように適宜に設定することができ、例えば、１５～５０本／２５ｍｍでもよく、２０～４０本／２５ｍｍでもよく、２５～３５本／２５ｍｍでもよい。

以上よりなる有機繊維コードを用いて、ベルト補強層をベルト層の外周側に巻き付けた状態にて生タイヤ（グリーンタイヤ）を作製し、得られた生タイヤを加硫成型することで空気入りタイヤが得られる。ベルト層上にベルト補強層を形成する際には、上記有機繊維コードを１本又は複数本引き揃えてゴム被覆したものを、生タイヤのベルト層上に螺旋状に巻き付けるか、又は、有機繊維コードを引き揃えた幅広のゴム引きシートをベルト層上に一周巻きすればよい。好ましくは、前者の螺旋状に巻き付けることである。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［測定方法・試験方法］
実施例における各測定方法及び試験方法は以下の通りである。

（コード試験法）
・コード径：有機繊維コード１本を撚りが戻らないように折り曲げ４本にし、たるまないように引揃えて平行に並べたものに対して、所定のダイヤルゲージ（脚（測定子）の直径9.5±0.03mm，荷重1666±29.4mN）を用いて、約6.5mmの高さから脚を落下して測定。

・コード強力：ＪＩＳ Ｌ１０１７に準じ、有機繊維コードを２０℃、６５％ＲＨの恒温条件で２４時間放置後、２０℃で引っ張り試験をしたときの試料の切断時の荷重を求めた。

・ＬＡＳＥ５％：ＪＩＳ Ｌ１０１７に準じ、有機繊維コードを２０℃、６５％ＲＨの恒温条件で２４時間放置後、２０℃で引っ張り試験をしたときの５％伸張時の荷重を求めた。

（タイヤ試験法）
・ベルト角度：空気未充填の状態のタイヤについて、トレッド部のタイヤ赤道上（幅方向中心位置）でのベルトコードのタイヤ周方向に対する角度を測定した。

・タイヤ高速耐久性：ＦＭＶＳＳ１０９（ＵＴＱＧ）準拠。表面が平滑な鋼製で、直径１７００ｍｍのドラム試験機を用い、タイヤ内圧２２０ｋＰａで、荷重はＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の８８％とした。８０ｋｍ／ｈで６０分慣らし走行した後放冷し、再度空気圧を調整した後、本走行した。本走行は１２０ｋｍ／ｈから開始し、３０分毎に８ｋｍ／ｈずつ段階的に速度を上昇させ、故障が発生するまで走行させた。故障が発生するまでの走行距離を、比較例１のタイヤを１００として指数表示した。数字が大きいほど高速耐久性が良好であることを示す。

・実車操縦安定性：内圧２６０ｋＰａで組み込んだ試験タイヤを排気量２０００ｃｃの試験車両に装着し、訓練された３名のテストドライバーにてテストコースを走行し、官能評価した。採点は１０段階評価で、比較例１のタイヤを６点とした相対比較にて行い、３人の平均点を比較例１のタイヤを１００として指数表示した。数字が大きいほど操縦安定性が良好であることを示す。

・乗り心地性：各タイヤをＪＩＳ規格の標準リムを用いて内圧２６０ｋＰａに調整し、２０００ｃｃの国産乗用車に同種タイヤ４本を装着し、良路と悪路のテストコースにて３名のテストドライバーにより乗り心地性を官能評価し、比較例１を基準として評価した。比較例１と同等のものを「○」、劣るものを「×」、優れるものを「◎」で示す。

・ウェット制動性：内圧２６０ｋＰａで組み込んだ試験タイヤを排気量２０００ｃｃの試験車両に装着し、路面上の水深を１ｍｍに設定した。１００ｋｍ／ｈの速度でブレーキペダルを踏み車両が停止した時の距離を測定し、比較例１のタイヤを１００として指数表示した。数字が大きいほどウェット制動性が良好であることを示す。

［実施例・比較例］
タイヤサイズが２５５／３５ＺＲ２０ ９７Ｙであって、図１に示すようにベルト補強層（９）を備える乗用車用空気入りラジアルタイヤを試作した。ベルト層のベルト角度、及び、ベルト補強層（キャッププライ）を構成する有機繊維コードの構成は、実施例及び比較例の各タイヤについて下記表１に示す通りであり、その他の構成は全ての共通の構成とした。

詳細には、ベルト層は、２＋２×０．２５ｍｍのスチールコードを、打ち込み本数２３本／２５．４ｍｍにて配設したものを２枚設置した（ベルト角度は表１のとおり）。

ベルト補強層については、実施例および比較例の全てのタイヤについてプライ枚数を１枚とした。

ベルト補強層を構成する有機繊維コードについて、表１中のコード材質の「Ｎｙ６６」はナイロン６６繊維を示し、「アラミド／Ｎｙ６６」はパラ系アラミド繊維とナイロン６６繊維のハイブリッドコードを示す。コード構造について、「１４００ｄｔｅｘ／２」は、公称繊度１４００ｄｔｅｘの下撚りしたヤーンを２本撚り合わせて得られた双撚り構造であることを意味する。「１１００ｄｔｅｘ／１＋９４０ｄｔｅｘ／１」は、公称繊度１１００ｄｔｅｘのアラミド繊維からなる下撚りしたヤーンと、公称繊度９４０ｄｔｅｘのナイロン繊維からなる下撚りしたヤーンとを撚り合わせた双撚り構造であることを意味する。

表１中の撚り数Ｔは上撚り数を意味する。なお、いずれのコードも下撚り数は、表１中の撚り数Ｔ（上撚り数）と同数に設定した。撚り係数Ｋを算出する際の繊維の密度ρは、ナイロン繊維コードについてはρ＝１．１４ｇ／ｃｍ^３とし、ナイロン繊維とアラミド繊維のハイブリッドコードについてはρ＝１．２９ｇ／ｃｍ^３とした。

比較例１のナイロン繊維コードと、実施例１，３，５及び比較例２，３，６のナイロン繊維コードとは、撚り数Ｔが異なるだけでなくコードの処理条件が異なる。ＲＦＬ処理液を用いてディップ処理を行う際におけるディップ後のドライ工程、熱セット工程及びノルマライズ工程について、比較例１ではドライ工程での温度１４０℃、張力１．１４Ｎ／本、熱セット工程での温度２３０℃、張力２．１０Ｎ／本、ノルマライズ工程での温度１８０℃、張力０．８５Ｎ／本としたのに対して、実施例１，３，５及び比較例２，３，６ではドライ工程での温度１７０℃、張力１．７０Ｎ／本、熱セット工程での温度２３５℃、張力２．３０Ｎ／本、ノルマライズ工程での温度１５０℃、張力２．５Ｎ／本に設定することにより、ＬＡＳＥ５％が大きくなるように調整した。

比較例７のナイロン繊維コードは、比較例２のナイロン繊維コードに対して、ＲＦＬ処理液を用いてディップ処理を行う際のノルマライズ工程での張力を変更したものであり、張力を１．５Ｎ／本に設定した。

得られた各タイヤを用いて、タイヤ高速耐久性、実車操縦安定性、乗り心地性、ウェット制動性を評価した。なお、タイヤ高速耐久性試験において著しく結果の悪かったタイヤについては実車試験を行わなかった。結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１～５であると、比較例１に対して、ベルトコードの角度を大きくしたことによる実車操縦安定性とウェット制動性を維持しながら、タイヤ高速耐久性と乗り心地性が向上していた。

これに対し、ナイロン繊維コードで撚り係数Ｋが規定外の２８７４である比較例２では、所望の締め付け力を得るために打ち込み本数が多くなり、ベルト補強層のカットエンド部の接着破壊が起こりやすくタイヤ高速耐久性が向上しなかった。ナイロン繊維コードで撚り係数Ｋが規定外の８９２である比較例３では、コードの耐疲労性が悪く、比較例１に対してタイヤ高速耐久性が大幅に悪化した。アラミドとナイロンのハイブリッドコードで撚り係数Ｋが規定外の８７５である比較例４では、コードの耐疲労性が悪く、比較例１に対してタイヤ高速耐久性が大幅に悪化した。アラミドのナイロンのハイブリッドコードで撚り係数Ｋが規定外の２６２５である比較例５では、所望の締め付け力を得るために打ち込み本数が多くなり、ベルト補強層のカットエンド部の接着破壊が起こりやすくタイヤ高速耐久性が向上しなかった。ベルト角度が規定外の４１°である比較例６では、タイヤ周方向における拘束力が低下して、タイヤ高速耐久性が向上しなかった。また実車操縦安定性が低下し、乗り心地性の向上効果も見られなかった。ＬＡＳＥ５％と打ち込み本数Ｅの積が１０００Ｎ未満である比較例７では、拘束力が低下し、タイヤ高速耐久性が向上しなかった。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその省略、置き換え、変更などは、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

本発明の実施形態は、乗用車用タイヤを始めとする各種の空気入りタイヤに好適に用いることができる。

３…トレッド部、４…カーカス層、７…ベルト層、９…ベルト補強層

Claims (1)

1. トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルトコードをタイヤ周方向に対して傾斜配列したベルト層と、前記ベルト層の外周側において有機繊維コードをタイヤ周方向に沿って配列したベルト補強層と、を備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルト層は、タイヤ周方向に対するベルトコードの角度が３０度超４０度以下であり、
   前記ベルト補強層の有機繊維コードは、ナイロンヤーンとアラミドヤーンを撚り合わせてなるハイブリッドコードのみであって、長さ１０ｃｍ当たりの撚り数をＴ（回／１０ｃｍ）、繊度をＤ（ｄｔｅｘ）及び繊維の密度をρ（ｇ／ｃｍ^３）としてＴ×（Ｄ／ρ）^１／２で定義される撚り係数Ｋが９００～２３００であり、該有機繊維コードの５％伸張時の荷重ＬＡＳＥ５％（Ｎ）と該有機繊維コードの打ち込み本数Ｅ（本／２５ｍｍ）の積が１０００～３０００Ｎであり、前記５％伸長時の荷重ＬＡＳＥ５％が３５～８０Ｎである、空気入りタイヤ。