JP4450633B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、耐久性に優れ、更には、内圧低下時にも安全に走行できる空気入りタイヤに関する。

セルロース系繊維〔例えば、レーヨン（Ｒａｙｏｎ）〕は、室温時に高弾性で、高い接着力を有するということから、タイヤ補強用コードとして使用されてきた。レーヨンは、室温・高温時に、ポリエステル（ＰＥＴ）に対比して、高いヤング率を有し、１７３℃の温度での熱収縮率が０．６５％であって、高い熱寸法安定性を有している。そのことから、タイヤコード等のゴム補強材として使用が試みられ、サイド補強式ランフラットタイヤのカーカスプライに適用されてきた。

タイヤの内圧が低下した時、例えば、ランフラット（以下、「ＲＦ」という。）時の走行では、タイヤの内部発熱が高くなる。ＲＦ時等の耐久性を向上させるには、補強ゴムのゲージを厚くしたり、ショルダー部やサイド部等を補強部材によって補強したりする技術が採用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特表２００２−５００５８９号公報 特表２００２−５００５８７号公報 特許第３２１４６６６号公報

本発明者の研究によれば、従来のレーヨンの弾性率では、ＲＦ時のタイヤの撓みが大きく、高温時には、カーカスプライの剛性低下〔例えば、２ｋｇｆ（約１９．６Ｎ、以下、１ｋｇｆ≒９．８０６６５Ｎで換算する。）／％のコード弾性率〔１８０℃の温度及び補強コード１本当たり３ｋｇｆ（約２９．４Ｎ）の力を加えた応力時〕〔以下、このコード弾性率の単位を「Ｎ／％（１８０℃・２９．４Ｎ）」で示す。〕〕によって撓みがより一層大きくなり、ＲＦ走行末期の故障形態としては、三日月状補強ゴムの割れによるものが多くなり、ＲＦ耐久距離を短くすることが分かった。

また、ゴムゲージを厚くしたり、サイド部やショルダー部を補強したりすると、タイヤ重量が増加し、空気内圧を充填した時、すなわち、内圧充填（以下、「ＩＮＦ」という。）時のタイヤ縦バネを上げてしまい、ＩＮＦ時の乗り心地を損なう。

本発明の課題は、ＩＮＦ時の乗り心地を損なわずに、ＲＦ耐久性能を向上させることである。

本発明は、左右１対のビード部と、並列された複数の補強コードが被覆ゴムに埋設された１枚以上のカーカスプライからなるカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側に配置されたトレッド部と、該トレッド部の左右のサイドウォール部と、前記カーカスの内側に配設されタイヤ幅方向断面で見て三日月状のゴム補強層とを備えた空気入りタイヤであって、前記カーカスプライの補強コードが、セルロース系繊維を原料としており、５０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のコード弾性率〔１８０℃の温度及び補強コード１本当たり３ｋｇｆ（約２９．４Ｎ）の力を加えた応力時〕〔以下、このコード弾性率の単位を「ｃＮ／ｄｔｅｘ（１８０℃・２９．４Ｎ）で示す。〕で表される剛性を有することを特徴とする空気入りタイヤに係るものである。

本発明では、カーカスプライの補強コードを、高温時に所定の剛性を発揮するようにさせることによって、空気入りタイヤのＲＦ耐久性能を著しく向上させることが可能と考えられる。

本発明の空気入りタイヤによれば、ＲＦ時のタイヤ撓みが抑制され、ＩＮＦ時の乗り心地を損なわずに、重量変化なく、ＲＦ耐久性を向上させることができる。

（１）空気入りタイヤ
左右１対のビード部と、カーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側に配置されたトレッド部と、該トレッド部の左右のサイドウォール部とを備える。

カーカスはカーカスプライの１枚以上からなることができ、カーカスプライは並列された複数の補強コードを被覆ゴムに埋設して作製することができる。

前記カーカスの内側には、タイヤ幅方向断面で見て三日月状のゴム補強層を配設することができる。かかるタイヤは、代表的に、ＲＦタイヤである。

（２）補強コード
５０ｃＮ／ｄｔｅｘ（１８０℃・２９．４Ｎ）以上のコード弾性率で表される剛性を有する。このような高温時弾性率が５０ｃＮ／ｄｔｅｘ（１８０℃・２９．４Ｎ）未満では、ＲＦ走行時にタイヤの撓みが大きくなり、ＲＦ耐久性能が低下することがある。

かかる剛性は、補強コードの応力−伸び曲線を用いて求めることができる。図１は１例の補強コードの応力（荷重）−伸び曲線を示すグラフである。図１に示すように、タイヤの内圧充填〜荷重時にコード１本当たりにかかる力を３ｋｇｆ（約２９．４Ｎ）と見積り、１８０℃の温度での応力（荷重）−伸び曲線Ｃの約２９．４Ｎ応力時における接線Ｓを描き、接線Ｓの傾きをコード弾性率として算出する。なお、単位「Ｎ／％（１８０℃・２９．４Ｎ）」と単位「Ｎ／ｄｔｅｘ（１８０℃・２９．４Ｎ）」とで示すコード弾性率は、同じ補強コードの応力−伸び曲線を用いて求められるものであり、例えば、１８４０ｄｔｅｘ／３のコード構造では、約２７．６Ｎ（２．８ｋｇｆ）／％（１８０℃・２９．４Ｎ）が５０ｃＮ／ｄｔｅｘ（１８０℃・２９．４Ｎ）に対応する。

補強コードは、原料繊維のコードをディップ（以下、「ＤＩＰ」という。）処理することによって作製することができる。繊維コードを、ＤＩＰ張力を用いることによって、すなわち、所定の張力をかけた状態でＤＩＰ処理することによって、繊維の伸張方向に対し所定の剛性を有する補強コードとすることができる。

例えば、繊維コードは、ＤＩＰ張力を加え、例えば、０．７１ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のＤＩＰ張力にまで上げて、ＤＩＰ処理することにより、約３９．２Ｎ（４ｋｇｆ）／％（１８０℃・２９．４Ｎ）以上のコード弾性率を有する補強コードが得られる。従来のレーヨン糸等では、かかるＤＩＰ張力にまで上げてＤＩＰ処理したものは存在しない。

このような伸張引っ張り剛性が高い、高剛性の補強コードをカーカスプライに使用することにより、通常内圧時のバネはほぼ変化せず、ＲＦ時の縦バネを特異的に上げ、ＲＦ時の撓み量を抑制することができる。つまり、ＩＮＦ時の乗り心地を損なわずにＲＦ耐久距離を向上させることができる。

（４）繊維コード
セルロース系繊維を原料として作製することができる。かかる繊維コードを、補強コードとしてか、又は補強コードのために用いることができる。セルロース系繊維としては、レーヨン、リヨセル、等の繊維が挙げられる。

リヨセル繊維は、例えば、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系繊維であり、例えば、特公昭６０−２８８４８号公報明細書、特表平１１−５０４９９５号公報明細書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、空気中又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っ張って、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。

繊維コードは０．３５以上の撚り係数を有することができる。撚り係数が０．３５未満では、コード疲労性が著しく低下することがある。
撚り係数は、

で示される。

好ましくは、繊維コードは、３００℃以上の融点を有する有機繊維からなる。その理由は、ＲＦ走行時タイヤ内温度が非常に高温となり、プライコードの溶融を防ぐためである。

本発明を、図面を参照して、詳細に説明する。
図２は、本発明の１例の空気入りタイヤの部分断面図である。
図２に示すように、空気入りタイヤ１は、左右１対のビード部２（図２では片側を示している。）と、並列された複数の補強コードが被覆ゴムに埋設された１枚以上のカーカスプライからなるカーカス３と、カーカス３のタイヤ半径方向外側に配置されたトレッド部４と、トレッド部４の左右のサイドウォール部５（図２では片側）と、カーカス３の内側に配設されタイヤ幅方向断面で見て三日月状のゴム補強層６とを備える。

カーカス３を構成するカーカスプライの補強コードは、レーヨン及びリヨセル等のセルロース系繊維を原料としており、５０ｃＮ／ｄｔｅｘ（１８０℃・２９．４Ｎ）以上のコード弾性率で表される剛性を有する。

ビード部２は、リング状のビードコア２Ａを備え、そのタイヤ半径方向外側には、ビードフィラーゴム２Ｂとカーカス３とを配置することができる。カーカス３のタイヤ半径方向外側には、ベルト７を配置することができ、ベルト７のタイヤ半径方向外側には、トレッド部４が配置される。トレッド部４の左右には、一対のサイドウォール部５（図２では片側）が配置される。

カーカス３は、図２に示すように、少なくとも１枚のカーカスプライからなることができる。このカーカスプライの両端部（図２では片側）は、ビードコア２Ａの周りで折り返されて折り返し端部を形成することができ、カーカスプライの折り返し端部の中には、ビードフィラーゴム２Ｂを位置させることができる。

カーカス３は、２枚以上の複数のカーカスプライからなることもできる。その場合、前述のように、一方のカーカスプライの端部は、ビードコア２Ａの周りで折り返されて折り返し端部を形成することができ、その折り返し端部の外側で、サイドウォール部５内に、他方のカーカスプライを配置することができる。

サイドウォール部５は、表面側がサイドゴムからなり、その内側はタイヤ幅方向断面で見て三日月状のゴム補強層６によって補強される。ゴム補強層６は、代表的に、図２に示すように、ビード部２の上方で、カーカス３の内側に、少なくとも１枚配設される。ゴム補強層は複数枚からなることができ、その場合、カーカスプライの内側だけに限られず、複数枚のカーカスプライを用いて、それらの外側及びそれらの間の位置にも配設することができる。

本発明を、図面を参照して、実施例及び比較例に基づきより一層詳細に説明する。
（実施例１）
図２に示すような空気入りタイヤを製造する。
セルロース系繊維（レーヨン）のコードを、０．７１ｃＮ／ｄｔｅｘのＤＩＰ張力で引いてＤＩＰ処理（温度：１４９℃、時間：１８０秒）し、５０ｃＮ／ｄｔｅｘ（１８０℃・２９．４Ｎ）以上のコード弾性率で表される剛性を有する補強コードを作製し、このコードをカーカスプライに適用して、ＲＦタイヤを成型する。
ここで、繊維コード種：１８４０ｄｔｅｘ／３、３８×３８、繊維コードのＤＩＰ液は、Ｆ／Ｒモル比：１．９８、ＲＦ／Ｌ固体質量％：１６．０、（ＮａＯＨ＋ＮＨ_４ＯＨ）／Ｒモル比：０．８０のものを使用、カーカスプライの被覆ゴム：天然ゴム１００質量部、ＨＡＦカーボンブラック５０質量部及びイオウ３質量部、タイヤ中へのカーカスプライの打ち込み：３５本／５ｃｍ、タイヤサイズ：２１５／４５ＺＲ１７の乗用車用ラジアルタイヤであり、その他の条件は表１に併せて示す。
また、補強コードの高温時弾性率は、前述したようにコードの応力−伸び曲線を用い、タイヤの内圧充填〜荷重時にコード１本当たりにかかる力を３ｋｇｆと見積り、３ｋｇｆ応力時における応力−伸び曲線の接線を描き、算出する（図１参照）。

（実施例２）
表１に示すように、実施例１において、撚り係数を０．５７から０．４３に変える以外は、実施例１と同様にしてタイヤを製造する。
（実施例３）
表１に示すように、実施例１において、コード材質のレーヨンをリヨセルに変える以外は、実施例１と同様にしてタイヤを製造する。
（実施例４）
表１に示すように、実施例２において、コード材質のレーヨンをリヨセルに変える以外は、実施例１と同様にしてタイヤを製造する。
（比較例１）
表１に示すように、実施例１において、補強コードの剛性を５０ｃＮ／ｄｔｅｘ（１８０℃・２９．４Ｎ）未満に変える以外は、実施例１と同様にしてタイヤを製造する。

実施例及び比較例で製造したタイヤのＲＦ耐久性能（ドラム試験）、及びＩＮＦ時と空気内圧を大気圧まで低減させた時（ＤＥＦ時）との縦バネを測定し、評価する。
（１）ＲＦ耐久性能
各試作タイヤを常圧でリム組みし、空気を内圧２３０ｋＰａで封入してから３８℃の室温中に２４時間放置後、バルブのコアを抜き、内圧を大気圧として、荷重約４．１７ｋＮ（４２５ｋｇｆ）、速度８９ｋｍ／ｈ、室温３８℃の条件でドラム走行テストを行い、この際の故障発生までの走行距離で表す。なお、評価は、比較例１の場合を１００とした指数で表１中に示し、値が高いほどＲＦ耐久性能が良好である。
（２）縦バネ
タイヤの縦バネ定数の評価試験の方法は、荷重−たわみ曲線上でのある荷重値の接線の傾きを、その荷重に対する縦バネ定数（ｋｇ／ｍｍ）とし、縦バネ定数指数は、従来例の縦バネ定数を１００とした時の比率で表す。

表１に示すように、実施例のタイヤは、比較例のタイヤに比べて、ＲF耐久距離で４５％以上アップする。なお、表１には示していないが、縦バネは、ＩＮＦ時：変化なし、ＤＥＦ時：１１％アップする。

本発明は、所定の補強コードをカーカスプライに適用することで、高温時に高弾性を発揮するカーカスプライが得られ、これを用いる空気入りタイヤのＲＦ耐久性能の向上が可能である。

１例の補強コードの応力（荷重）−伸び曲線を示すグラフである。 本発明の１例の空気入りタイヤの部分断面図である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
２ ビード部
３ カーカス
４ トレッド部
５ サイドウォール部
６ ゴム補強層

Claims (4)

1. 左右１対のビード部と、並列された複数の補強コードが被覆ゴムに埋設された１枚以上のカーカスプライからなるカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側に配置されたトレッド部と、該トレッド部の左右のサイドウォール部と、前記カーカスの内側に配設されタイヤ幅方向断面で見て三日月状のゴム補強層とを備えた空気入りタイヤであって、
   前記カーカスプライの補強コードが、セルロース系繊維を原料としており、５０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のコード弾性率〔１８０℃の温度及び補強コード１本当たり２９．４Ｎの力を加えた応力時〕で表される剛性を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記補強コードが、０．３５以上の撚り係数を有することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記補強コードがレーヨン又はリヨセルからなることを特徴とする請求項1又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記補強コードが、３００℃以上の融点を有する有機繊維からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の空気入りタイヤ。

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