JP2012056519A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】高剛性の有機繊維をカーカスコードに用いた場合における疲労性の悪化を抑制して、操縦安定性と市場耐久性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１１部およびサイドウォール部１２と、サイドウォール部に連なるトレッド部１３とを有し、一対のビード部にそれぞれ埋設された一対のビードコア１間にまたがってトロイド状に延在する、少なくとも１枚以上のカーカスプライ２ａ，２ｂからなるカーカス２を骨格とする空気入りラジアルタイヤである。カーカスプライが、温度１８０℃でのコード１本あたり２９．４Ｎの応力負荷時における引張弾性率が４０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である有機繊維コードからなり、全てのカーカスコードがビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返されてなり、かつ、ビードコアのタイヤ半径方向外側に配置されたビードフィラーが、高さ１５ｍｍ以下の断面三角形状を有する。
【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、カーカスコードおよびビード部構造の改良に係る乗用車用ラジアルタイヤに関する。

一般に、タイヤの骨格部材であるカーカスに用いられるカーカスコードとしては、高速走行時や連続走行時などの高温時と、外気温と同等となる低温時とで物性差が少なく、かつ、コード弾性率が高いものほどハンドリング（操縦性）が安定するといわれている。そのようなカーカスコードの一例として、レーヨンコードが挙げられる（例えば、特許文献１等）。

また、一般にカーカスコードとして使用されているポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）コードは、疲労性が非常に良く、カーカスに用いるには好適な材料であるが、高温時にコード弾性率が大幅に低下するため、安定した操縦性を発揮することができないという難点がある。そのため、特に操縦安定性を必要とする、タイヤ幅が広く低扁平率の高性能タイヤにおいては、カーカスコードとして、レーヨンコードが一般的に使用されている。

特開平０７−０８１３３１号公報（特許請求の範囲等）

ところで、レーヨンと同じセルロース系繊維として、リヨセルがある。リヨセルは、低温時から高温時までの弾性率がレーヨン同等以上で安定であって、かつ、レーヨンより高い弾性率を有するという特徴を持つため、カーカスコードに使用した場合、タイヤ単体として高いコーナリングパワーを発現することができる。よって、高性能タイヤ用のカーカスコードとしては、リヨセルがより好適であると考えられる。

しかしながら、リヨセルのような高剛性の有機繊維は、コードそのものの特徴として疲労性が悪く、カーカスコードに適用した場合の操縦安定性は良いものの、市場耐久性に劣るという欠点があるため、これまで広く使用されることはなかった。すなわち、高剛性のカーカスコードを用いると、タイヤの荷重時における変形を抑制する効果が得られ、カーカスコードへの入力が低減されるために耐久性能としては向上する方向となるものの、疲労性の悪化量が大きいために、トータルとしては耐久性が悪化してしまう。

これに対し、疲労性を確保するための一般的な手法として撚り係数をアップさせる手法があるが、撚り係数を上げすぎると、コード強力が低下したり、高剛性という特徴が失われるなどの問題が生ずる。したがって、このような他の問題を生ずることなく、高剛性繊維をカーカスコードに用いた場合の疲労性の悪化を改善できる技術の確立が求められていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、高剛性の有機繊維をカーカスコードに用いた場合における疲労性の悪化を抑制して、操縦安定性と市場耐久性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、高剛性の有機繊維のカーカスコードへの適用と、特定のカーカス配置およびビードフィラー構造とを組み合わせることで、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部およびサイドウォール部と、該サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、該一対のビード部にそれぞれ埋設された一対のビードコア間にまたがってトロイド状に延在する、少なくとも１枚以上のカーカスプライからなるカーカスを骨格とする空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記カーカスプライが、温度１８０℃でのコード１本あたり２９．４Ｎの応力負荷時における引張弾性率が４０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である有機繊維コードからなり、全てのカーカスコードが前記ビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返されてなり、かつ、該ビードコアのタイヤ半径方向外側に配置されたビードフィラーが、高さ１５ｍｍ以下の断面三角形状を有することを特徴とするものである。

本発明のタイヤにおいては、前記有機繊維コードの、温度１８０℃でのコード１本あたり２９．４Ｎの応力負荷時における引張弾性率が、１００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。また、前記有機繊維コードとしては、セルロース系繊維、特にはリヨセルからなるものを好適に用いることができる。

さらに、本発明においては、下記式、
Ｎｔ=ｔａｎθ＝０．００１×Ｎ×√（０．１２５×Ｄ／ρ）
（式中、Ｎはコードの撚り数（回／１０ｃｍ）であり、Ｄはコードの総デシテックスの半分（ｄｔｅｘ）であり、ρはコードの比重（ｇ／ｃｍ^３）である）で定義される前記有機繊維コードの撚り係数Ｎｔが、０．５〜０．８であることが好ましい。さらにまた、本発明のタイヤにおいては、前記カーカスの内面に沿って、前記サイドウォール部の全域またはほぼ全域にわたり、サイド補強ゴム層が配置されていることが好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことで、高剛性の有機繊維をカーカスコードに用いた場合における疲労性の悪化を抑制して、操縦安定性と市場耐久性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。

本発明の空気入りラジアルタイヤの一例を示す幅方向断面図である。 本発明の空気入りラジアルタイヤの他の例を示す幅方向断面図である。

以下、本発明の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を示す幅方向片側断面図を示す。図示する空気入りラジアルタイヤ１０は、一対のビード部１１およびサイドウォール部１２と、サイドウォール部１２に連なるトレッド部１３とを有し、一対のビード部１１にそれぞれ埋設された一対のビードコア１間にまたがってトロイド状に延在する少なくとも１枚以上、図示例では２枚のカーカスプライ２ａ，２ｂからなるカーカス２を骨格とする。また、カーカス２のクラウン部のタイヤ径方向外側には、１層以上、図示例では２層のベルト３よりなるベルト層と、ベルト層の全幅を覆うキャッププライよりなるベルト補強層４と、トレッド５と、が順次配置されている。

また、図２は、本発明の空気入りラジアルタイヤの他の例を示す幅方向片側断面図である。図示する空気入りラジアルタイヤ２０は、カーカス２の内面に沿って、両サイドウォール部１２の全域またはほぼ全域にわたり、子午断面が三日月状のサイド補強ゴム層６を備えている以外の点については、図１に示す空気入りラジアルタイヤ１０と同様の構成を有するランフラットタイヤである。

ここで、図示する例では、ベルト補強層４として、ベルト層の全幅を覆うキャッププライのみが配置されているが、本発明においてはベルト補強層４の配置は必須ではなく、また、ベルト補強層４として、さらに、ベルト層の両端部のみを覆うレイヤープライを配置してもよい。また、レイヤープライのみでベルト補強層４を構成してもよく、各プライの枚数についても、特に制限はない。キャッププライおよびレイヤープライは、いずれも、実質的にタイヤ周方向に配置された補強コードのゴム引き層よりなる。また、ベルト層は、通常、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びるコードのゴム層、好ましくは、スチールコードの少なくとも１層のゴム引き層からなり、図示例では、２層のベルト層が、ベルト層を構成する各コードが互いに交差するように積層されてベルト３を構成している。

本発明においては、カーカスプライが、温度１８０℃でのコード１本あたり２９．４Ｎの応力負荷時における引張弾性率が４０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好適には１００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下、特には５０〜７５ｃＮ／ｄｔｅｘである有機繊維コードからなる。カーカスコードとして、かかる高剛性の有機繊維コードを用いたことで、操縦安定性の向上効果を得ることができる。有機繊維コードの引張弾性率は、４０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが操縦性能の向上には必要であり、それ未満であると、現行レーヨン同等の弾性率であるので、従来対比の操縦性能向上効果が得られない。また、有機繊維コードの引張弾性率が好適には１００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下としたのは、弾性率が大きすぎると、タイヤサイズによっては従来成型法ではコード出などの製造不良を誘発するおそれがあるためである。ここで、温度１８０℃におけるコード１本あたり２９．４Ｎの応力負荷時における引張弾性率を問題とするのは、高速走行、低内圧走行、ランフラット走行といった状況において想定される温度での、カーカス（サイド部）における発生張力が２９．４Ｎ程度となるためである。なお、本発明において、カーカスプライが２枚以上である場合には、全てのカーカスプライを上記有機繊維コードからなるものとすることが必要である。

また、本発明においては、図示するように、全てのカーカスコードがビードコア１の周りにタイヤ内側から外側に折り返されてなるとともに、ビードコア１のタイヤ半径方向外側に配置されたビードフィラー７が、高さ１５ｍｍ以下、好適には１０ｍｍ以下の断面三角形状を有している。前述したように、従来のビードフィラー高さが高いタイヤにおいては、カーカスコードには、市場での入力により折返し部分に繰り返し圧縮入力が加わって、折返し部分のカーカスコードの強力低下を促進することで、コード切れにより故障するという懸念があるため、圧縮入力により強力が低下しにくいこと、すなわち、疲労性が良いことが求められる。本発明においては、ビードフィラー７を小さい形状としたことで、カーカスコードの折返し部分がタイヤ内面の方にすぐに沿うため、荷重時においてビード部近傍にリムフランジとタイヤとの接触点を支点にした曲げ入力が加わった際に、曲げ変形の外側にカーカスコードが存在するものとなって、圧縮入力ではなく引張入力のみがコードに加わることとなる。これにより、繰り返し曲げ変形に起因する折返し部分のカーカスコードの強力低下の促進を抑制でき、コード切れによる故障の発生を抑制することができるので、コードの疲労性を考慮せずに操縦性等のタイヤ性能を制御することができ、結果として、高剛性のカーカスコードにおいても市場耐久性を確保しつつ、操縦性向上のメリットを享受することができる。

ここで、本発明においてビードフィラー７の高さとは、タイヤを適用リムに組み付けて、規定の空気圧を充填した、無負荷状態でのタイヤ径方向のビードフィラー７の高さを意味する。また、適用リムとは下記の規格に規定されたリムをいい、規定の空気圧とは、下記の規格において、最大負荷能力に対応して規定される空気圧をいう。規格とは、タイヤが生産または使用される地域において有効な産業規格であり、例えば、アメリカ合衆国ではＴｈｅ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｉｎｃ．のＹｅａｒ Ｂｏｏｋであり、欧州ではＴｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎのＳｔａｎｄａｒｄｓ Ｍａｎｕａｌであり、日本では日本自動車タイヤ協会のＪＡＴＭＡ Ｙｅａｒ ｂｏｏｋである。

本発明においてビードフィラー７の高さを１５ｍｍ以下とするのは、リムフランジの形状および数値が規格化されているため、サイズによらず高さ１５ｍｍ以下にすれば、圧縮入力が加わる部分からカーカスコードを回避することができるためである。また、ビードフィラー７の高さが１５ｍｍ以下では、ビード周辺の曲げ剛性や内圧条件、入力等により、プライ端にぎりぎり圧縮入力がかかってしまう可能性があるので、好適にはビードフィラー７の高さを１０ｍｍ以下とすることで、タイヤの種類によらず確実に圧縮入力を回避することができる。ビードフィラー７の高さの下限値には特に制限はなく、例えば、０ｍｍ（ビードフィラーゴムなし）とすることもできる。

本発明においては、高剛性の有機繊維のカーカスコードへの適用と、特定のカーカス配置およびビードフィラー構造とを組み合わせた点のみが重要であり、これにより本発明の所期の効果を得ることができるものである。それ以外の点については、所望に応じ、常法に従い適宜構成することができ、特に制限されるものではない。

本発明のカーカスプライに用いる有機繊維コードとしては、上記弾性率に係る条件を満足するものであれば、特に制限されるものではなく、例えば、セルロース系繊維、アラミド、ポリケトン繊維等を挙げることができ、好適には、セルロース系繊維からなるものとする。セルロース系繊維としては、レーヨンおよびリヨセルの他、天然の高分子であるセルロースを化学的にエステル化又はエーテル化等することによって得られるセルロース誘導体を原料とするものも挙げられる。中でも、本発明において好適には、有機繊維コードとして、レーヨン対比高弾性率であって低温時から高温時まで弾性率が安定であるリヨセルコードを用いる。

また、本発明においては、下記式、
Ｎｔ=ｔａｎθ＝０．００１×Ｎ×√（０．１２５×Ｄ／ρ）
（式中、Ｎはコードの撚り数（回／１０ｃｍ）であり、Ｄはコードの総デシテックスの半分（ｄｔｅｘ）であり、ρはコードの比重（ｇ／ｃｍ^３）である）で定義されるかかる有機繊維コードの撚り係数Ｎｔが、０．５〜０．８であることが好ましい。撚り係数Ｎｔが小さすぎると、熱収縮率がほとんどない繊維であるためにタイヤユニフォミティが悪化し、一方、大きすぎると、低剛性化方向となるため目的のコード弾性率の範囲を達成し得ず、かつ、操縦性能のさらなる向上効果が得られない。

さらに、図示はしないが、本発明のタイヤにおいて、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、本発明の空気入りラジアルタイヤにおいて、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。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
カーカスコードとして、下記の表中に示す条件を満足する有機繊維コードを適用するとともに、断面三角形状のビードフィラーの高さを下記の表中に示すようにそれぞれ変えて、タイヤサイズ２１５／４５Ｒ１７にて、各実施例および比較例の空気入りラジアルタイヤを作製した。カーカスプライは１枚として、そのカーカスコードがビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返されてなるものとした。また、ベルト層は２層とし、タイヤ赤道面に対し±３０°の角度で傾斜して延びるスチールコードのゴム引き層からなるものとした。得られた各供試タイヤにつき、下記に従い耐久性および操縦性を評価した。

＜耐久性＞
各供試タイヤを、ドラム試験機上にて、規定内圧および規定荷重の条件にて８０ｋｍ／ｈで走行させ、故障が発生するまでの時間を測定した。結果は、比較例１の故障発生までの時間を１００とする指数にして示した。数値が大きいほど耐久性が良好である。

＜操縦性＞
各供試タイヤを実車に装着し、ドライバーにより操縦性のフィーリング試験を実施して、１００点を満点として操縦性を採点した。点数が高いほど操縦性が良好である。

＊１）Ｎｔ＝ｔａｎθ＝０．００１×Ｎ×√（０．１２５×Ｄ／ρ）
（式中、Ｎはコードの撚り数（回／１０ｃｍ）であり、Ｄはコードの総デシテックスの半分（ｄｔｅｘ）であり、ρはコードの比重（ｇ／ｃｍ^３）である）で定義される撚り係数Ｎｔである。
＊２）１８０℃でのコード１本あたり２９．４Ｎの応力負荷時における引張弾性率である。

上記表中に示すように、本発明の条件を満足する高剛性の有機繊維コードをカーカスコードとして用いるとともに、特定のカーカス配置およびビードフィラー構造を満足するものとした各実施例の供試タイヤにおいては、かかる条件を満足しない各比較例の供試タイヤと比較して、耐久性および操縦性の双方についてバランスよく良好な結果が得られていることが明らかである。

１ ビードコア
２ カーカス
２ａ，２ｂ カーカスプライ
３ ベルト
４ ベルト補強層
５ トレッド
６ サイド補強ゴム層
７ ビードフィラー
１０，２０ 空気入りラジアルタイヤ
１１ ビード部
１２ サイドウォール部
１３ トレッド部

Claims (6)

1. 一対のビード部およびサイドウォール部と、該サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、該一対のビード部にそれぞれ埋設された一対のビードコア間にまたがってトロイド状に延在する、少なくとも１枚以上のカーカスプライからなるカーカスを骨格とする空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記カーカスプライが、温度１８０℃でのコード１本あたり２９．４Ｎの応力負荷時における引張弾性率が４０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である有機繊維コードからなり、全てのカーカスコードが前記ビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返されてなり、かつ、該ビードコアのタイヤ半径方向外側に配置されたビードフィラーが、高さ１５ｍｍ以下の断面三角形状を有することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記有機繊維コードの、温度１８０℃でのコード１本あたり２９．４Ｎの応力負荷時における引張弾性率が、１００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記有機繊維コードがセルロース系繊維からなる請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記有機繊維コードがリヨセルからなる請求項３記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 下記式、
   Ｎｔ＝ｔａｎθ＝０．００１×Ｎ×√（０．１２５×Ｄ／ρ）
   （式中、Ｎはコードの撚り数（回／１０ｃｍ）であり、Ｄはコードの総デシテックスの半分（ｄｔｅｘ）であり、ρはコードの比重（ｇ／ｃｍ^３）である）で定義される前記有機繊維コードの撚り係数Ｎｔが、０．５〜０．８である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。
6. 前記カーカスの内面に沿って、前記サイドウォール部の全域またはほぼ全域にわたり、サイド補強ゴム層が配置されている請求項１〜５のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。

Images