JP2008006875A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】良好な操縦安定性および乗心地性と、フラットスポットの低減効果とを両立させた空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】一対のビード部１１間にトロイド状に延在するカーカス１を骨格とし、そのクラウン部のタイヤ半径方向外側に、内層側から順次、スチールコードをゴム引きしてなるベルト層２ａ，２ｂと、その全幅以上にわたり配置され、有機繊維コードをゴム引きしてなるキャップ層３と、ベルト層の両端領域に配置され、有機繊維コードをゴム引きしてなるレイヤー層４と、を備える空気入りラジアルタイヤである。ベルト層のスチールコードが、円形断面を有するスチール素線の２本以上からなり、タイヤ半径方向断面においてベルト層の厚さ方向に偏平であって、かつ、その偏平率が８５％以下である。キャップ層３およびレイヤー層４の有機繊維コードが、低弾性繊維と高弾性繊維とを撚り合わせてなる複合コードである。
【選択図】図１

Description

本発明は空気入りラジアルタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、ベルト層およびベルト補強層の補強コードの改良に係る空気入りラジアルタイヤに関する。

一般に、空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部間にトロイド状に延在するカーカスを骨格とし、そのタイヤ半径方向外側には、補強層として、ゴム引きされたスチールコードからなるベルト層が配置される。かかるベルト層の改良に関しては、これまでに種々検討がなされてきている。

近年、空気入りラジアルタイヤの中でも高性能タイヤに対する要請事項として、操縦安定性・乗心地性の向上に加えて、フラットスポットの低減に関する要請が多くなっている。フラットスポットとは、タイヤが走行により発熱した後、荷重がかかったままの状態で冷却されることによりタイヤの真円度が崩れ、再度走行し始める時に振動が発生する現象をいう。このフラットスポット低減のための手法としては、例えば、ベルト層全体を覆うキャップとベルト層の端部付近のみを覆うレイヤーとからなる、いわゆるキャップ／レイヤー構造を有するベルト補強層に対し、高弾性繊維と低弾性繊維とを撚り合わせたコード（以下、「ハイブリッドコード」とも称する）を適用する技術が知られている。

かかるハイブリッドコードをベルト補強層に適用したタイヤに係る技術としては、例えば、特許文献１に、タイヤの軽量化と操縦安定性の保持との両立を図る目的で、ベルト層を全面にわたって覆う第１の補強プライと、少なくともベルト層の両端部を覆う第２の補強プライとを有する補強層を備え、これら第１、第２の補強プライの補強コードとして、芳香族ポリアミド繊維とナイロン繊維とを撚り合わせた複合コードを適用した空気入りタイヤが開示されている。
特開平４−１６９３０４号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、上記ハイブリッドコードを用いたベルト補強層は、低弾性域および高弾性域の特性を兼ね備えており、ベルト層の拘束力が大きいことから、従来のベルト層と組み合わせてタイヤに適用した場合、フラットスポットの低減と操縦安定性および乗心地性の向上とを両立させることができないという問題があった。

そこで本発明の目的は、キャップ層とレイヤー層とからなるベルト補強層およびベルト層にそれぞれ用いる補強コードの組み合わせを改良することで、上記問題を解消して、良好な操縦安定性および乗心地性と、フラットスポットの低減効果とを両立させた空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、上記ハイブリッドコードをキャップ層およびレイヤー層に適用するとともに、ベルト層に所定の偏平コードを適用することにより、良好な操縦安定性および乗心地性とフラットスポット低減効果とを両立させて、これらをバランスよく兼ね備えた空気入りラジアルタイヤが得られることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部間にトロイド状に延在するカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部のタイヤ半径方向外側に、内層側から順次、平行に配列されたスチールコードをゴム引きしてなる少なくとも１層のベルト層と、該ベルト層の全幅以上にわたり配置され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードをゴム引きしてなる少なくとも１層のキャップ層と、該ベルト層の両端領域に配置され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードをゴム引きしてなる少なくとも１層のレイヤー層と、を備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルト層のスチールコードが、円形断面を有するスチール素線の２本以上からなり、タイヤ半径方向断面においてベルト層の厚さ方向に偏平であって、かつ、その偏平率が８５％以下であり、
前記キャップ層およびレイヤー層の有機繊維コードが、低弾性繊維と高弾性繊維とを撚り合わせてなる複合コードであることを特徴とするものである。

本発明においては、前記キャップ層およびレイヤー層の有機繊維コードが、芳香族ポリアミド繊維とナイロン繊維とを撚り合わせてなる複合コードであることが好ましい。また、前記ベルト層は、好適には２層以上にて配設する。

本発明によれば、上記構成としたことにより、良好な操縦安定性および乗心地性と、フラットスポットの低減効果とを両立させた空気入りラジアルタイヤを実現することが可能となった。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りラジアルタイヤの一例の断面図を示す。図示するように、本発明の空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部１１間にトロイド状に延在するカーカス１を骨格とし、そのクラウン部のタイヤ半径方向外側に、内層側から順次、２層のベルト層２ａ，２ｂと、キャップ層３と、レイヤー層４と、を備えている。

ベルト層は、平行に配列されたスチールコードをゴム引きしてなり、図示する例では２層であるが、少なくとも１層にて設けることが必要である。本発明においては、かかるベルト層のスチールコードとして、円形断面を有するスチール素線の２本以上からなり、タイヤ半径方向断面においてベルト層の厚さ方向に偏平であって、かつ、その偏平率（ベルト層断面における厚さ方向の集束径／幅方向の集束径）が８５％以下であるものを用いる。

かかる偏平コードを用いたベルト層は、高い面内曲げ剛性と低い面外曲げ剛性とを有するため、操縦安定性および乗心地性の向上を図ることができるとともに、面外曲げ剛性が同等である従来のベルト層に比べて面内曲げ剛性が高くなることから、接地面におけるトレッドの面内変形を小さくすることができ、結果として、初期のフラットスポット発生量を抑える効果を得ることができる。

また、図示するように、キャップ層３はベルト層２ａ，２ｂの全幅以上にわたり少なくとも１層にて配置され、レイヤー層４はベルト層２ａ，２ｂの両端領域に少なくとも１層にて配置され、いずれもタイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードをゴム引きしてなる。本発明においては、かかるキャップ層３およびレイヤー層４の有機繊維コードとして、低弾性繊維と高弾性繊維とを撚り合わせてなる複合コード（ハイブリッドコード）を用いる。

かかるハイブリッドコードは、応力−歪（Ｓｔｒｅｓｓ−Ｓｔｒａｉｎ）曲線において低弾性域と高弾性域とを有することから、ベルト補強層としてのキャップ層３およびレイヤー層４にかかるハイブリッドコードを用いたことで、低速走行時にはこれらベルト補強層が低弾性挙動を発現し、これにより乗り心地性が有利に改良される。また、本発明においては、上記したようにベルト層の面外曲げ剛性が低いことから、操縦安定性および乗心地性は高くなる反面、高速走行時におけるタイヤクラウン部の迫り出し（径成長）が大きくなって、タイヤ全体の発熱量が増え、フラットスポットの悪化をもたらすという難点があるが、かかるハイブリッドコードを用いたベルト補強層が高速走行時には高弾性挙動を発現するため、これにより上記ベルト層の難点を解消して、高速走行時のタイヤの迫り出しを抑えて発熱を抑制し、フラットスポット発生量を低減することができる。

本発明において、ベルト層に用いる断面形状が偏平であるスチールコード構造としては、素線の螺旋形状が一方向に押しつぶされた単撚り構造や、互いに撚り合わされずに並列して配置された２本のスチール素線をコアとし、その周囲にスチール素線を撚り合わせてシースを形成した構造等を適用することができる。特に、２並列＋４〜７等の、互いに撚り合わされずに並列して配置された２本のスチール素線をコアとし、その周囲に残りのスチール素線が、少なくとも１組の隣接するスチール素線間にゴムが侵入可能な隙間を有するよう撚り合わされてなるコア−単層シース構造のスチールコードを適用することで、より高い面内曲げ剛性と、より低い面外曲げ剛性、および良好なゴムペネ性を得ることができるので、特に好ましい。コードの偏平率は、好適には５５〜７５％程度である。

また、ハイブリッドコードを構成する低弾性繊維としては、具体的には例えば、ナイロン繊維、ポリエステル繊維（但し、全芳香族ポリエステル繊維を除く）、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維等、ポリビニルアルコール繊維、脂肪族ポリケトン（ＰＫ）繊維等を挙げることができる。

一方、高弾性繊維としては、具体的には例えば、芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）、ポリアリレート繊維等の全芳香族ポリエステル繊維、ポリビニルアルコール繊維、炭素繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、リヨセル繊維等を挙げることができる。なお、リヨセル繊維は、原料のセルロースから溶剤紡糸法によって得られるセルロース繊維であり、例えば、特公昭６０−２８８４８号公報、特表平１１−５０４９９５号公報に記載されているように、有機溶剤中に溶解されたセルロースと水等の非溶媒を含む溶液を、空気中または非沈殿性媒体中に紡糸し、その際、紡糸口金から出た繊維形成溶液を送り出す速度より早い速度で引張って、３倍以上の延伸倍率で延伸した後に、非溶媒で処理することによって得ることができる。

なお、ポリビニルアルコール繊維は低弾性繊維または高弾性繊維のいずれとしても使用可能であるので、一方の繊維としてポリビニルアルコール繊維を選択した場合には、組み合わせる繊維として、これより弾性率が高いかまたは低い繊維を適宜選択して用いることが必要となる。

本発明においては、中でも特に、高弾性繊維として芳香族ポリアミド繊維を、低弾性繊維としてナイロン繊維をそれぞれ用いて、これらを撚り合わせてなるハイブリッドコードが特に好適である。また、ハイブリッドコードをディップコードとしたときの応力−歪曲線において、低弾性域と高弾性域との変曲点が、歪２〜７％の領域に存在するものとすることが好ましい。

本発明においては、上記のように、偏平スチールコードを用いたベルト層と、ハイブリッドコードを用いたキャップ層およびレイヤー層とを組み合わせることで、良好な操縦安定性および乗心地性と、フラットスポットの低減効果とを両立させたものであり、それ以外のタイヤ構造の詳細や材料などについては特に制限されるものではない。例えば、図示するように、本発明のタイヤの一対のビード部１１には夫々ビードコア５が埋設され、カーカス１はこのビードコア５の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されている。また、ベルト層２ａ，２ｂのクラウン部外周にはトレッド部１２が、カーカス１のサイド部にはサイドウォール部１３が、夫々配置されている。さらに、トレッド部１２の表面には適宜トレッドパターンが形成されており、また、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
下記表１に示す条件に従い、２層のベルト層と、その全幅以上にわたり配置された１層または２層のキャップ層と、ベルト層の両端領域に配置された１層のレイヤー層と、を備える空気入りラジアルタイヤを作製した。タイヤサイズは２１５／４５Ｒ１７とした。なお、表中のベルト補強層構造の「Ｃ／Ｌ」はキャップ層およびレイヤー層を１層ずつ備えることを意味し、「２Ｃ／Ｌ」はキャップ層を２層、レイヤー層を１層備えることを意味する。

得られた各供試タイヤにつき、以下に示す実車評価（操縦安定性、乗心地性）およびフラットスポット試験を行った。その結果を、下記の表１中に併せて示す。

＜実車評価＞
各供試タイヤをリムサイズ７Ｊ×１７のリムに組んで内圧２２０ｋＰａを充填し、実車に装着した。乗員１名の条件でテストコースを走行させ、操縦安定性および乗心地性につき、フィーリング評価を行った。評価結果は、いずれも比較例１を１００とする指数にて表示した。操縦安定性および乗心地性のいずれについても、数値が大なるほど結果は良好である。

＜フラットスポット試験＞
各供試タイヤをリムサイズ７Ｊ×１７のリムに組んで内圧２２０ｋＰａを充填し、荷重４．０ｋＮを付加して、以下の手順でフラットスポット試験を行った。結果は、比較例１のフラットスポット値を１００とする指数にて表示した。数値が小なるほど結果は良好であり、フラットスポットが低減していることを意味する。

（１）上記サイズの供試タイヤのＲＦＶ（Ｒａｄｉａｌ Ｆｏｒｃｅ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ；ドラム試験機にタイヤを押し付けて転動させたときの荷重変動）を測定する。
（２）上記荷重、内圧下においてドラム上にて１５０ｋｍ／ｈで３０分走行し、直後にＲＦＶ１次ボトム（ＲＦＶの波形をフーリエ級数展開して取り出した１次成分の波形（ＲＦＶ１次成分，振動の加振力）の最も小さい値）を検索する。
（３）ＲＦＶ１次ボトムの位置をドラム上に１時間押し付ける。
（４）上記荷重、内圧下においてドラム上にて１００ｋｍ／ｈで走行し、走行距離２ｋｍ毎にＲＦＶの１次ボトム値を計測し、計測したＲＦＶの１次ボトム値と試験手順（１）において測定したＲＦＶの１次ボトム値との差分を、走行距離０〜１０ｋｍを横軸に取って描いたグラフの面積値をフラットスポット値として算出する。

＊１）ベルト補強層コードをディップコードとしたときの応力−歪曲線において、低弾性域と高弾性域との変曲点に対応する歪（％）を示す。
＊２）図２（ａ）：コード径０．７９ｍｍ，単位質量２２７５ｇ／ｍ²
図２（ｂ）：コード径（長径０．７１ｍｍ短径０．５４ｍｍ，偏平率０．７６），単位質量２２６６ｇ／ｍ²

上記表１の結果からわかるように、ベルト層に所定の偏平スチールコードを適用するとともにベルト補強層としてのキャップ層およびレイヤー層に低弾性繊維と高弾性繊維とからなるハイブリッドコードを適用した実施例のタイヤにおいては、偏平スチールコード若しくはハイブリッドコードのいずれかのみを適用するか、または、いずれも適用していない各比較例のタイヤに比し、良好な操縦安定性および乗心地性と、フラットスポットの低減効果との双方を、バランス良く得られ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ラジアルタイヤを示す幅方向断面図である。 （ａ），（ｂ）は、実施例におけるベルトコード構造を示す概略断面図である。

符号の説明

１ カーカス
２ａ，２ｂ ベルト層
３ キャップ層
４ レイヤー層
５ ビードコア
１１ ビード部
１２ トレッド部
１３ サイドウォール部

Claims (3)

1. 一対のビード部間にトロイド状に延在するカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部のタイヤ半径方向外側に、内層側から順次、平行に配列されたスチールコードをゴム引きしてなる少なくとも１層のベルト層と、該ベルト層の全幅以上にわたり配置され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードをゴム引きしてなる少なくとも１層のキャップ層と、該ベルト層の両端領域に配置され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードをゴム引きしてなる少なくとも１層のレイヤー層と、を備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記ベルト層のスチールコードが、円形断面を有するスチール素線の２本以上からなり、タイヤ半径方向断面においてベルト層の厚さ方向に偏平であって、かつ、その偏平率が８５％以下であり、
   前記キャップ層およびレイヤー層の有機繊維コードが、低弾性繊維と高弾性繊維とを撚り合わせてなる複合コードであることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記キャップ層およびレイヤー層の有機繊維コードが、芳香族ポリアミド繊維とナイロン繊維とを撚り合わせてなる複合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. 前記ベルト層が２層以上配設されている請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。

Images