JP2007050726A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 ベルト補強層の、センター部とショルダー部とに作用する張力を適切に調整して、高速走行時における性能をより高度に担保した高性能の空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】 一対のビードコア１間にトロイド状に延在するカーカス２と、そのクラウン部ラジアル方向に配置されたベルト層３と、そのタイヤ半径方向外側に配置されたベルト補強層４とを有する空気入りタイヤである。ベルト補強層４が、荷重２．２５ｇ／Ｄ負荷時における伸びが３．５％以下である２種以上の有機繊維コードからなり、ベルト補強層を構成する有機繊維コードが、タイヤ幅方向中央部４Ａとショルダー部４Ｂとで異なる材質および／または撚りを有し、かつ、タイヤ幅方向中央部における有機繊維コードの熱収縮率をＳ（Ａ）、ショルダー部における有機繊維コードの熱収縮率をＳ（Ｂ）としたとき、Ｓ（Ａ）＜Ｓ（Ｂ）を満足する。
【選択図】 図１

Description

本発明は空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、ベルト補強層の改良により高速走行時性能の向上を図った空気入りタイヤに関する。

従来より、空気入りタイヤのベルト層外周には、ベルト層のセパレーション（コードと被覆ゴムとの剥離）を防止する目的で、ナイロン（ポリアミド）等の有機繊維の撚りコードを実質的にタイヤ周方向に螺旋状に巻回してなるベルト補強層を配設することが行われている。

ここで、実車走行時にベルト補強材に働く周方向張力は均一ではなく、大きくはタイヤ径方向位置によって異なる。特に、高速走行時やコーナーリング時におけるタイヤの接地状態を観察すると、センター部よりも接地端（ショルダー部付近）の接地長が伸びる現象が見られることから、この場合のベルト補強層における引張り張力の変化は、センター部よりもショルダー部において大きいものと考えられる。このため、この引張り張力の変化に起因して、高速走行時の操縦安定性や転がり抵抗、耐摩耗性等が悪化することになる。このような現象は、ベルト補強層の有機繊維コードとして、伸びの大きい、即ち比較的低剛性のナイロンよりも、アラミド等の高剛性繊維を使用した際に顕著である。

ベルト補強材の物性の改良により高速耐久性を向上させる技術としては、例えば、特許文献１に、ベルト補強層を構成する有機繊維コードの熱収縮率を、タイヤ幅方向中央域において、タイヤ幅方向側部域よりも小さくした空気入りラジアルタイヤが記載されている。また、特許文献２には、ベルト補強層に用いるコード材質をタイヤ中央領域とショルダー領域とで変え、タイヤ中央領域のコード材質がナイロンで、ショルダー領域のコード材質が特定のポリケトン（ＰＫ）である空気入りラジアルタイヤが記載されている。さらに、特許文献３には、少なくともベルト補強層幅方向中央部のコードがポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）コードからなり、ベルト幅方向両端部のコードが所定の引張弾性率を有する有機繊維コードからなるラジアルタイヤが記載されている。
特開２００２−３７０５０７号公報（特許請求の範囲等） 特開２００４−３０６６３４号公報（特許請求の範囲等） 特開２０００−２０３２１２号公報（特許請求の範囲等）

上述のように、高速走行時における性能の悪化を防止するためには、ベルト補強材に作用する張力をセンター部とショルダー部とにおいて適切に調整することが有効である。上記特許文献１〜３に示すように、この点に関しては種々検討されてきており、一定の効果が得られているが、近年の技術発展に伴い、高速走行時の性能をより高度に担保した空気入りタイヤの実現が求められている。

そこで本発明の目的は、ベルト補強層の、センター部とショルダー部とに作用する張力を適切に調整して、高速走行時における性能をより高度に担保した高性能の空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、ベルト補強層の有機繊維コードとして２種類以上を用いて、ショルダー部に若干収縮率の大きい高剛性繊維を配することにより、タイヤ内部におけるベルト補強材のショルダー部張力を高めることができ、これにより、高速走行時の性能低下を抑制することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の空気入りタイヤは、一対のビードコア間にトロイド状に延在する少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、該カーカスのクラウン部ラジアル方向に配置され、コードが互いに交錯する２枚以上のベルトプライからなるベルト層と、該ベルト層のタイヤ半径方向外側に配置され、有機繊維コードが実質的にタイヤ周方向に巻回されてなる少なくとも１枚のベルト補強層とを有する空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト補強層が、荷重２．２５ｇ／Ｄ負荷時における伸びが３．５％以下である２種以上の有機繊維コードからなり、該ベルト補強層を構成する有機繊維コードが、タイヤ幅方向中央部とショルダー部とで異なる材質および／または撚りを有し、かつ、タイヤ幅方向中央部における有機繊維コードの熱収縮率をＳ（Ａ）、ショルダー部における有機繊維コードの熱収縮率をＳ（Ｂ）としたとき、Ｓ（Ａ）＜Ｓ（Ｂ）を満足することを特徴とするものである。

本発明においては、前記ベルト補強層の、タイヤ幅方向中央部の幅をＷ_A、ショルダー部の幅をＷ_Bとしたとき、０＜Ｗ_A／（Ｗ_A＋２Ｗ_B）＜１を満足することが好ましい。また、前記タイヤ幅方向中央部における有機繊維コードの熱収縮率Ｓ（Ａ）と、ショルダー部における有機繊維コードの熱収縮率Ｓ（Ｂ）とが、Ｓ（Ｂ）−Ｓ（Ａ）≧１．０を満足することも好ましい。

さらに、本発明の空気入りタイヤにおいては、前記タイヤ幅方向中央部における有機繊維コードをアラミド繊維からなるものとし、かつ、ショルダー部における有機繊維コードを、ポリエチレンナフタレート繊維、アラミド／ナイロンハイブリッド繊維またはポリケトン繊維からなるものとすることが好ましく、前記ベルト補強層は、前記ベルト層の全幅を覆って配置された１枚以上と、前記ショルダー部のみに配置された１枚以上とからなるものとしてもよい。さらにまた、前記有機繊維コードのコーティングゴムとしては、ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠する１００％モジュラスが２．０〜８．０ＭＰａの範囲内であって、２５℃におけるｔａｎδが０．１２〜０．３０の範囲内であるものが好適である。

本発明によれば、上記構成としたことにより、走行時にベルト補強材に作用する張力を、センター部とショルダー部とで適切に調整することができ、これにより、高速走行時における性能を従来に比しより高度に担保した空気入りタイヤを実現することが可能となった。

なお、前記特許文献１に記載の空気入りラジアルタイヤは、ベルト補強層を構成する有機繊維コードの熱収縮率を、タイヤ幅方向側部域よりタイヤ幅方向中央域において小さくしている点で本発明と共通するが、特許文献１では、２種類の有機繊維のうちのいずれか一方として必ず低弾性のナイロンを用いており、キャップに用いる有機繊維コードについて所定の高剛性を必須とする本発明とはこの点で異なる。また、前記特許文献２に記載の空気入りラジアルタイヤにおいては、ベルト補強層の、タイヤ中央領域におけるコード材質としてナイロンを、ショルダー領域におけるコード材質として特定のポリケトン（ＰＫ）を用いているため、本発明とは異なり、タイヤ中央領域に用いられているナイロンの方がショルダー領域に用いられているＰＫよりも熱収縮率が高くなっている。

さらに、特許文献３のラジアルタイヤは、ベルト補強層幅方向中央部がポリエチレン−２，６−ナフタレートコードからなり、ベルト幅方向両端部が所定の引張弾性率を有する有機繊維コードからなるが、本発明では、キャップを構成する全有機繊維コードにつき所定の高剛性を有することを必須としており、この点で特許文献３に記載の技術と本発明とは異なる。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りタイヤの概略断面図を示す。図示するように、本発明のタイヤは、一対のビードコア１間にトロイド状に延在する少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカス２と、そのクラウン部ラジアル方向に配置され、コードが互いに交錯する２枚以上のベルトプライからなるベルト層３と、そのタイヤ半径方向外側に配置され、有機繊維コードが実質的にタイヤ周方向に巻回されてなる少なくとも１枚のベルト補強層４とを有する。

本発明においては、ベルト補強層４が、荷重２．２５ｇ／Ｄ（デニール）負荷時における伸びが３．５％以下、好適には１．０〜３．４％である２種以上の有機繊維コードからなる。有機繊維コードの荷重２．２５ｇ／Ｄ負荷時における伸びが３．５％を超えると、ベルト補強層の剛性が不十分となり、充分な性能が発揮できないという問題が生ずる。

また、本発明のタイヤにおいては、ベルト補強層４を構成する有機繊維コードがタイヤ幅方向中央部４Ａとショルダー部４Ｂとで異なる材質および／または撚りを有し、これに起因して、タイヤ幅方向中央部４Ａとショルダー部４Ｂとで異なる熱収縮率を有している。具体的には、タイヤ幅方向中央部４Ａにおける有機繊維コードの熱収縮率をＳ（Ａ）、ショルダー部４Ｂにおける有機繊維コードの熱収縮率をＳ（Ｂ）としたとき、Ｓ（Ａ）＜Ｓ（Ｂ）、好ましくは、Ｓ（Ｂ）−Ｓ（Ａ）≧１．０を満足する。

即ち、タイヤ幅方向中央部４Ａとショルダー部４Ｂとでベルト補強材の熱収縮率に差をもたせて、ショルダー部４Ｂに収縮率の高い高剛性繊維を配置することで、ベルト補強層４のショルダー部張力をセンター部張力に比し高めることができ、これにより、ショルダー部の高速走行時の迫り出しを抑制して、高速走行時性能を担保することが可能となるのである。

上記条件を満足するベルト補強材の具体的な材質としては、例えば、タイヤ幅方向中央部４Ａにおける有機繊維コードにアラミド繊維を用いた場合には、ショルダー部４Ｂにおける有機繊維コードとして、ポリケトン（ＰＫ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維またはアラミド／ナイロンハイブリッド繊維からなるものを好適に用いることができる。

上記ＰＫ繊維等の有機繊維コードをゴム引きすることで、ベルト補強層に用いるコード／ゴム複合体を得ることができる。ここで、有機繊維コードのコーティングゴムとしては、特に制限はなく、従来ベルト補強層に用いられている各種配合ゴムを用いることができるが、特には、ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠する１００％モジュラスが２．０〜８．０ＭＰａ、好ましくは２．３〜５．５ＭＰａの範囲内であり、２５℃におけるｔａｎδが０．１２〜０．３０の範囲内である配合ゴムが好適に使用できる。コーティングゴムの１００％モジュラスが２．０ＭＰａ未満であるとコードの幅方向の動きが大きくなり操縦安定性の悪化を招く一方、８．０ＭＰａを超えると乗心地を悪化させてしまい、いずれも好ましくない。また、２５℃におけるｔａｎδが０．１２未満であると疲労性に劣る一方、０．３０を超えると転がり抵抗を悪化させてしまい、いずれも好ましくない。なお、有機繊維コードのゴム引きに先立って、ＰＫ繊維コードに接着剤処理を施し、コーティングゴムとの接着性を向上させてもよい。また、ＰＫ繊維以外の有機繊維コードの打ち込み数は、適宜決定することが可能であるが、通常１０〜５０本／５０ｍｍの範囲内である。

本発明において、ベルト補強層４のタイヤ幅方向中央部４Ａおよびショルダー部４Ｂの配設幅は、特に制限されるものではないが、それぞれタイヤ幅方向中央部の幅をＷ_A、ショルダー部の幅をＷ_Bとしたとき、０＜Ｗ_A／（Ｗ_A＋２Ｗ_B）＜１、好ましくは、０．２５＜Ｗ_A／（Ｗ_A＋２Ｗ_B）＜０．７５を満足するように設定することができる。

また、ベルト補強層４は、図１に示すように、少なくとも１枚にて設けることが必要であるが、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ベルト層３の全幅を覆って配置された１枚以上のベルト補強層１４ａと、ショルダー部のみに配置された１枚以上のベルト補強層１４ｂとからなるものとすることも好適である。この場合も、２枚のベルト補強層１４ａ，１４ｂのそれぞれについて、タイヤ幅方向中央部１４Ａおよびショルダー部１４Ｂが上記条件を満足するように、使用する有機繊維コードの材質等を決定することが必要である。

本発明の空気入りタイヤにおいては、ベルト補強層４を、タイヤ幅方向中央部４Ａおよびショルダー部４Ｂの夫々につき上記条件を満足するように設ける以外の点については、特に制限されるものではない。例えば、図示はしないが、タイヤの最内層には通常インナーライナーが配置され、トレッド表面には、適宜トレッドパターンが形成される。また、本発明の空気入りタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、または、窒素等の不活性ガスを用いることができる。

本発明のタイヤは、ベルト補強層のタイヤ幅方向中央部およびショルダー部のそれぞれに上記条件を満足する異なる有機繊維コードをゴム引きしてなるコード／ゴム複合体を適用して、常法により製造することができる。この場合特に、ベルト補強層４の配設幅よりも狭い幅寸法を有する１本以上の補強素子をゴム引きしたリボン状シートを、所定の幅寸法になるまでタイヤの幅方向に複数回螺旋巻回することによりベルト補強層４を形成する手法を、好ましく用いることができる。リボン状シートを連続して螺旋巻回することにより補強層４を形成することで、タイヤ周方向にジョイント部が生じず、ベルト層３の補強を均一に行うことが可能となる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
図１に示す構造で、タイヤサイズ２４５／４０Ｒ１８にて、下記表１，２中に夫々示す条件に従い、各実施例および比較例の空気入りタイヤを作製した。各供試タイヤにつき下記測定を行った結果を、ベルト補強層の有機繊維コードに用いたコーティングゴムのＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠する１００％モジュラス（Ｍ１００）および２５℃におけるｔａｎδの値とともに、下記の表１，２中に併せて示す。なお、ｔａｎδの測定は、加硫条件１６０℃×１４分で加硫したコーティングゴム組成物について、東洋精機（株）製 スペクトロメータ（動的粘弾性測定試験機）を用い、初期荷重１６０ｇ、周波数５２Ｈｚ、歪１％、測定温度２５℃で測定した結果である。

（熱収縮率測定）
各有機繊維コードに０．０１７８２（ｇ／Ｄ）の初期荷重を負荷し、１７７℃恒温槽中で３０分間熱収縮させて、熱収縮率を測定した。

（操縦安定性試験）
６０〜２００ｋｍ／ｈの速度で実車フィーリングテストを実施し、（ｉ）直進安定性、（ｉｉ）旋回安定性、（ｉｉｉ）剛性感、（ｉｖ）ハンドリングの４項目について１〜１０点の評点をつけ、各項目を平均して実車操縦安定性の評点とし、比較例１を１００とする指数にて比較評価した。数値が大なるほど結果が良好である。なお、ドライバーとしては２名を起用し、２名の評点の平均を求めた。評点の目安は以下のとおりである。
０〜２点：使用不可、２〜４点：悪い、４〜６点：普通、６〜８点：良い、８〜１０点：非常に良い

＊１）Ｋ＝Ｗ_A／（Ｗ_A＋２Ｗ_B）（Ｗ_A：ベルト補強層のタイヤ幅方向中央部の幅、Ｗ_B：ベルト補強層のショルダー部の幅）
＊２）アラミド：荷重２．２５ｇ／Ｄ負荷時における伸び１．３％
＊３）ＰＥＮ：荷重２．２５ｇ／Ｄ負荷時における伸び２．８％

＊４）アラミド／ナイロンハイブリッド：荷重２．２５ｇ／Ｄ負荷時における伸び２．５％
＊５）ＰＫ：荷重２．２５ｇ／Ｄ負荷時における伸び２．８％

上記表１，２の結果からわかるように、ベルト補強層のタイヤ幅方向中央部とショルダー部とで有機繊維コードの材質を変えて熱収縮率を所定に設定した各実施例の空気入りタイヤにおいては、同じ有機繊維コードを用いた各比較例の空気入りタイヤに比し、操縦安定性が向上していることが確かめられた。

本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤを示す概略断面図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明に係るベルト補強層の他の配設例を示す概略説明図である。

符号の説明

１ ビードコア
２ カーカス
３ ベルト層
４，１４ａ，１４ｂ ベルト補強層
４Ａ，１４Ａ タイヤ幅方向中央部
４Ｂ，１４Ｂ ショルダー部

Claims (9)

1. 一対のビードコア間にトロイド状に延在する少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、該カーカスのクラウン部ラジアル方向に配置され、コードが互いに交錯する２枚以上のベルトプライからなるベルト層と、該ベルト層のタイヤ半径方向外側に配置され、有機繊維コードが実質的にタイヤ周方向に巻回されてなる少なくとも１枚のベルト補強層とを有する空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルト補強層が、荷重２．２５ｇ／Ｄ負荷時における伸びが３．５％以下である２種以上の有機繊維コードからなり、該ベルト補強層を構成する有機繊維コードが、タイヤ幅方向中央部とショルダー部とで異なる材質および／または撚りを有し、かつ、タイヤ幅方向中央部における有機繊維コードの熱収縮率をＳ（Ａ）、ショルダー部における有機繊維コードの熱収縮率をＳ（Ｂ）としたとき、Ｓ（Ａ）＜Ｓ（Ｂ）を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ベルト補強層の、タイヤ幅方向中央部の幅をＷ_A、ショルダー部の幅をＷ_Bとしたとき、０＜Ｗ_A／（Ｗ_A＋２Ｗ_B）＜１を満足する請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記タイヤ幅方向中央部における有機繊維コードの熱収縮率Ｓ（Ａ）と、ショルダー部における有機繊維コードの熱収縮率Ｓ（Ｂ）とが、Ｓ（Ｂ）−Ｓ（Ａ）≧１．０を満足する請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記タイヤ幅方向中央部における有機繊維コードがアラミド繊維からなり、かつ、ショルダー部における有機繊維コードがポリケトン繊維からなる請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
5. 前記タイヤ幅方向中央部における有機繊維コードがアラミド繊維からなり、かつ、ショルダー部における有機繊維コードがポリエチレンナフタレート繊維からなる請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
6. 前記タイヤ幅方向中央部における有機繊維コードがアラミド繊維からなり、かつ、ショルダー部における有機繊維コードがアラミド／ナイロンハイブリッド繊維からなる請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
7. 前記ベルト補強層が、前記ベルト層の全幅を覆って配置された１枚以上と、前記ショルダー部のみに配置された１枚以上とからなる請求項１〜６のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
8. 前記有機繊維コードのコーティングゴムのＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠する１００％モジュラスが、２．０〜８．０ＭＰａの範囲内である請求項１〜７のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
9. 前記有機繊維コードのコーティングゴムの２５℃におけるｔａｎδが、０．１２〜０．３０の範囲内である請求項１〜８のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。

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