JP2011235683A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 高速耐久性と耐偏摩耗性を向上することを可能にした空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】 トレッド部１のセンター領域においてタイヤ幅方向に分割された少なくとも１層のカーカス層４を一対のビード部３，３間に配置し、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側に複数層のベルト層７を配置し、これらベルト層７の外周側に補強コードをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層８を配置し、ベルトカバー層８の補強コードとして、１５０℃での熱収縮率が２．０％以下であり、下記（１）式で表される構造を有するポリオレフィンケトン繊維コードを用いる。
−（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ）ｍ− ・・・（１）
ここで、１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００、
Ｒは炭素数が３以上のアルキレン基である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トレッド部のセンター領域においてタイヤ幅方向に分割されたカーカス層とトレッド部においてタイヤ周方向に配向する補強コードを含むベルトカバー層とを備えた空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、高速耐久性と耐偏摩耗性を向上することを可能にした空気入りラジアルタイヤに関する。

近年、空気入りラジアルタイヤにおいて、燃費向上のための軽量化や乗心地の更なる改善のため、少なくとも１層のカーカス層をトレッド部のセンター領域においてタイヤ幅方向に分割することが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。このような分割カーカス構造を有する空気入りラジアルタイヤでは、カーカス層とベルト層とが一体となって圧力容器を構成する一方で、ベルト層の下方域からカーカス層の一部を排除することが軽量化と乗心地の改善に寄与する。

しかしながら、上記のような分割カーカス構造を有する空気入りラジアルタイヤにおいて、高速耐久性を改善するために、トレッド部におけるベルト層の外周側にタイヤ周方向に配向する補強コードを含むベルトカバー層を設け、その補強コードとしてナイロン繊維コードを用いた場合、ベルトカバー層を構成する補強コードの加硫後の熱収縮応力によりトレッド部のセンター領域が窪む傾向があり、その影響により、耐偏摩耗性が悪くなるという問題を生じている。

特開２００８−３７２６５号公報 特開２００８−３７２６６号公報 特開２００８−２７９８２０号公報

本発明の目的は、トレッド部のセンター領域においてタイヤ幅方向に分割されたカーカス層とトレッド部においてタイヤ周方向に配向する補強コードを含むベルトカバー層とを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、高速耐久性と耐偏摩耗性を向上することを可能にした空気入りラジアル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ラジアルタイヤは、トレッド部のセンター領域においてタイヤ幅方向に分割された少なくとも１層のカーカス層を一対のビード部間に配置し、前記トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層を配置し、これらベルト層の外周側に補強コードをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層を配置した空気入りラジアルタイヤであって、前記ベルトカバー層の補強コードとして、１５０℃での熱収縮率が２．０％以下であり、下記（１）式で表される構造を有するポリオレフィンケトン繊維コードを用いたことを特徴とするものである。

−（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ）ｍ− ・・・（１）
ここで、１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００、
Ｒは炭素数が３以上のアルキレン基である。

本発明では、トレッド部のセンター領域においてタイヤ幅方向に分割されたカーカス層とトレッド部においてタイヤ周方向に配向する補強コードを含むベルトカバー層とを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルトカバー層の補強コードとして、１５０℃での熱収縮率が小さいポリオレフィンケトン繊維コードを用いることにより、インフレート時のタイヤ形状が最適化されるので、ポリオレフィンケトン繊維コードに基づく高速耐久性の改善効果を享受しながら耐偏摩耗性を向上することができる。また、ベルトカバー層の補強コードにポリオレフィンケトン繊維コードを用いることは転がり抵抗やロードノイズの低減にも寄与する。なお、１５０℃での熱収縮率は、ディップ処理されたコードの熱収縮率であり、ＪＩＳ Ｌ１０１７に規定される加熱後乾熱収縮率の測定条件に準拠して測定されたものである。

本発明において、カーカス層の分割部のタイヤ幅方向の長さＷａはベルト層の最大幅Ｗに対して０．１０≦Ｗａ／Ｗ≦０．９５の関係を満足することが好ましい。これにより、転がり抵抗の悪化を伴うことなく、分割カーカス構造に基づく乗心地の改善効果と軽量化の効果を十分に得ることができる。

また、本発明において、インフレート時のタイヤセンター位置での径方向成長率Ｉｃが０．０％〜１．０％の範囲にあることが好ましい。インフレート時のタイヤセンター位置での径方向成長率Ｉｃを上記範囲に設定することにより、転がり抵抗の悪化を回避することができる。

ここで、径方向成長率Ｉｃとは、非インフレート時の径方向寸法に対するインフレート時の径方向寸法の成長率である。インフレート時の径方向寸法は、ＪＡＴＭＡ規格にて規定されるタイヤ測定方法に準拠して測定されるタイヤ径方向の寸法であって、乗用車用タイヤにおいては、タイヤを適用リムに嵌合させて内圧を１８０ｋＰａとした状態でのタイヤ径方向の寸法である。非インフレート時の径方向寸法は、タイヤを適用リムに嵌合させて内圧を０ｋＰａとした状態でのタイヤ径方向の寸法である。また、タイヤセンター位置とは、タイヤ幅方向の中央位置、即ち、タイヤ赤道の位置である。

本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示す子午線断面図である。 本発明の他の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示す子午線断面図である。 本発明の更に他の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示す子午線断面図である。

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〜図３はそれぞれ本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示すものである。図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはトレッド部１のセンター領域においてタイヤ幅方向に分割された少なくとも１層のカーカス層４が配置されている。このカーカス層４はタイヤ径方向に延びる複数本のカーカスコードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。カーカスコードとしては、有機繊維コードを用いることが好ましいが、スチールコードを使用しても良い。カーカスコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は８０°〜９０°の範囲に設定されている。ビードコア５の外周上にはビードフィラー６が配置され、このビードフィラー６がカーカス層４の折り返し部分で包み込まれている。

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のベルト層７が埋設されている。これらベルト層７はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の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。ベルトコードとしては、スチールコードを用いることが好ましいが、有機繊維コードを使用しても良い。ベルトコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は１５°〜４０°の範囲に設定されている。

ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層８が配置されている。このベルトカバー層８は少なくとも１本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。

ベルトカバー層８は、タイヤの速度レンジに応じて、その配置領域を適宜選択することができる。図１において、ベルトカバー層８は、ベルト層７の全域を覆うベルトカバー層８Ａ（フルカバー）と、ベルト層７の両端部を局部的に覆うベルトカバー層８Ｂ（エッジカバー）とから構成されている。他の構造として、トレッド部１にベルト層７の全域を覆うベルトカバー層８Ａ（フルカバー）のみを設けた構造（図２）、或いは、トレッド部１にベルトカバー層７の両端部を局部的に覆うベルトカバー層８Ｂ（エッジカバー）のみを設けた構造（図３）を採用することも可能である。

ベルトカバー層８の補強コードとしては、下記（１）式で表される構造を有するポリオレフィンケトン繊維コード（ＰＯＫ）が使用されている。

−（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ）ｍ− ・・・（１）
ここで、１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００、
Ｒは炭素数が３以上のアルキレン基である。

このような構造を有するポリオレフィンケトン繊維コードは、特開平１−１２４６１７号公報、特開平２−１１２４１３号公報、米国特許第５１９４２１０号公報、特開平９−３２４３７７号公報、特開２００１−１１５００７号公報、特開２００１−１３１８２５号公報などで開示された溶融紡糸や湿式紡糸によって得ることができる。

（１）式において、ｍの分率（エチレン以外のアルキレンユニット）が増えると、タイヤの走行成長が大きくなり、耐久性が低下する。これは、紡糸繊維の結晶構造がｍユニットの増加により変化し、分子鎖間の二次結合力が低下するためと考えられる。より好ましくはｍ＝０である実質的にエチレンと一酸化炭素だけからなる交互共重合ポリマーを用いるのが良い。このような繊維を製造するには湿式紡糸を用いるのが好適である。

上記ポリオレフィンケトン繊維コードの１５０℃での熱収縮率は２．０％以下とする。この熱収縮率が２．０％を超えると加硫後におけるポリオレフィンケトン繊維コードの熱収縮によりタイヤ表面に窪みを生じ易くなる。ポリオレフィンケトン繊維コードは、レゾルシン・ホルムマリン・ラテックス（ＲＦＬ）を含む処理液にてディップ処理を施したものであると良い。また、上記ポリオレフィンケトン繊維コードはヒートセットゾーン及びノルマライズゾーンの処理温度をそれぞれ２００〜２４０℃にして６０〜１８０秒間熱処理すると良い。

上述のようにトレッド部１のセンター領域においてタイヤ幅方向に分割されたカーカス層４とトレッド部１においてタイヤ周方向に配向する補強コードを含むベルトカバー層８とを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルトカバー層８の補強コードとして、ナイロン繊維コードに比べて１５０℃での熱収縮率が小さいポリオレフィンケトン繊維コードを用いることにより、インフレート時のタイヤ形状が最適化されるので、ポリオレフィンケトン繊維コードに基づく高速耐久性の改善効果を享受しながら耐偏摩耗性を向上することができる。また、ポリオレフィンケトン繊維コードはナイロン繊維コードに比べて弾性率が高いため、高速耐久性の向上に加えて、転がり抵抗やロードノイズを低減することができる。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層４の分割部のタイヤ幅方向の長さＷａは、ベルト層７の最大幅Ｗに対して、０．１０≦Ｗａ／Ｗ≦０．９５、より好ましくは、０．２０≦Ｗａ／Ｗ≦０．７０の関係になっている。これにより、転がり抵抗の悪化を伴うことなく、分割カーカス構造に基づく乗心地の改善効果と軽量化の効果を十分に得ることができる。Ｗａ／Ｗの値が小さ過ぎると、トレッド部１の柔軟性が低下するため乗心地が悪化し、しかもタイヤ重量の軽減効果も小さくなる。一方、Ｗａ／Ｗの値が大き過ぎると、トレッド部１の剛性が過度に低下するため転がり抵抗が悪化する。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、インフレート時のタイヤセンター位置Ｐｃでの径方向成長率Ｉｃは０．０％〜１．０％の範囲にあることが好ましい。例えば、非インフレート時のタイヤセンター位置Ｐｃでのタイヤ外径がＤｃｎであり、インフレート時のタイヤセンター位置Ｐｃでのタイヤ外径がＤｃｉであるとき、径方向成長率Ｉｃは（Ｄｃｉ−Ｄｃｎ）／Ｄｃｎ×１００％にて算出される。

上述のようにトレッド部１のセンター領域においてタイヤ幅方向に分割されたカーカス層４とトレッド部１においてタイヤ周方向に配向する補強コードを含むベルトカバー層８とを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、インフレート時のタイヤセンター位置Ｐｃでの径方向成長率Ｉｃを所定の範囲に設定することにより、転がり抵抗の悪化を回避することができる。径方向成長率Ｉｃが１．０％より大きい場合、タイヤセンター領域での接地長が長くなるため転がり抵抗が悪化する。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、インフレート時のタイヤセンター位置での径方向成長率Ｉｃは、タイヤの加硫後のポストキュアインフレーション工程の内圧又は加圧時間により調整することができる。例えば、ポストキュアインフレーション工程の内圧を高くし、加圧時間を長くすることにより、径方向成長率Ｉｃを小さくすることができる。ポストキュアインフレーション工程の内圧は１００ｋＰａ〜５００ｋＰａの範囲に設定し、加圧時間は５分〜２０分に設定することが望ましい。

上述した実施形態では分割構造を有する１層のカーカス層を備えた空気入りラジアルタイヤについて説明したが、本発明は２層以上のカーカス層を備えた空気入りラジアルタイヤに適用することも可能である。２層以上のカーカス層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいては、少なくとも１層のカーカス層を分割構造とすることが必要であるが、全てのカーカス層を分割構造としても良い。

タイヤサイズ２３５／４０Ｒ１７で、トレッド部のセンター領域においてタイヤ幅方向に分割された１層のカーカス層を一対のビード部間に配置し、トレッド部におけるカーカス層の外周側に２層のベルト層を配置し、これらベルト層の外周側に補強コードをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で配列してなるベルトカバー層を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、インフレート時のタイヤセンター位置での径方向成長率Ｉｃ、カーカス層の分割部のタイヤ幅方向の長さＷａとベルト層の最大幅Ｗとの比Ｗａ／Ｗ、ベルトカバー層の構造、そのコード材質、そのコード構造、そのコードの１５０℃での熱収縮率、ベルトカバー層の層幅１ｃｍ当たりのコード打ち込み本数Ｅを表１のように設定した比較例１〜３及び実施例１〜５のタイヤを製作した。

表１のベルトカバー層の構造について、「ＪＥ」はベルト層の両端部を選択的に覆う１層のベルトカバー層（エッジカバー）を備えるものを示し、「ＪＦ」はベルト層の全体を覆う１層のベルトカバー層（フルカバー）を備えるものを示し、「ＪＥＦ」はベルト層の両端部を選択的に覆う１層のベルトカバー層（エッジカバー）とベルト層の全体を覆う１層のベルトカバー層（フルカバー）とを備えるものを示す。これらベルトカバー層はいずれも複数本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなる幅５ｍｍのストリップ材をタイヤ周方向に連続的に巻回したジョイントレス構造を有するものである。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、転がり抵抗、ロードノイズ、耐偏摩耗性、高速耐久性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

転がり抵抗：
各試験タイヤをリムサイズ１７×７．５ＪＪのホイールに組付けて空気圧２３０ｋＰａの条件で転がり抵抗を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、比較例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど転がり抵抗が小さいことを意味する。

ロードノイズ：
各試験タイヤをリムサイズ１７×７．５ＪＪのホイールに組付けて試験車両に装着し、空気圧２３０ｋＰａとして、粗い路面を有するテストコースを速度５０ｋｍ／ｈで走行した際の車内音を計測した。評価結果は、測定値の逆数を用い、比較例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどロードノイズが小さいことを意味する。

耐偏摩耗性：
各試験タイヤをリムサイズ１７×７．５ＪＪのホイールに組付けて試験車両に装着し、空気圧２３０ｋＰａとして、舗装した一般車道を５００００ｋｍ走行した後、ショルダーリブに発生した偏摩耗量を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、比較例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐偏摩耗性が小さいことを意味する。

高速耐久性：
ドラム表面が平滑で直径１７０７ｍｍの鋼製ドラムを備えたドラム試験機を用い、周辺温度を３８±３℃に制御し、リムサイズ１７×７．５ＪＪ、試験内圧１８０ｋＰａにてインフレートさせた試験タイヤについて、負荷荷重をＪＡＴＭＡで規定された最大負荷能力の１２０％とし、走行速度を１２０ｋｍ／ｈとして２時間の走行を行い、次いで、同一荷重にて走行速度を１５０ｋｍ／ｈとして３０分間の走行を行い、以下３０分毎に走行速度を１０ｋｍ／ｈずつステップアップさせ、タイヤが破壊するまでの走行距離を測定した。評価結果は、比較例１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。

表１から明らかなように、実施例１〜５のタイヤは、比較例１との対比において、転がり抵抗、ロードノイズ、耐偏摩耗性及び高速耐久性を改善することができた。一方、比較例２，３のタイヤは、ベルトカバー層の補強コードとしてナイロン繊維コードを用いているため、耐偏摩耗性が悪化し、高速耐久性の改善効果も小さいものであった。

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
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ ベルトカバー層

Claims (3)

1. トレッド部のセンター領域においてタイヤ幅方向に分割された少なくとも１層のカーカス層を一対のビード部間に配置し、前記トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層を配置し、これらベルト層の外周側に補強コードをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層を配置した空気入りラジアルタイヤであって、前記ベルトカバー層の補強コードとして、１５０℃での熱収縮率が２．０％以下であり、下記（１）式で表される構造を有するポリオレフィンケトン繊維コードを用いたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
   −（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ）ｍ− ・・・（１）
   ここで、１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００、
   Ｒは炭素数が３以上のアルキレン基である。
2. 前記カーカス層の分割部のタイヤ幅方向の長さＷａが前記ベルト層の最大幅Ｗに対して０．１０≦Ｗａ／Ｗ≦０．９５の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. インフレート時のタイヤセンター位置での径方向成長率Ｉｃが０．０％〜１．０％の範囲にあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤ。

Images