JP4551078B2

JP4551078B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4551078B2
Application number: JP2003378763A
Authority: JP
Inventors: 眞一宮崎
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2023-11-07
Also published as: JP2005138759A

Description

本発明は、カーカスコードにポリエチレンナフタレート繊維（ＰＥＮ）コードを用いたタイヤにおいて、操縦安定性を高く確保しつつ乗り心地性を向上させた空気入りタイヤに関する。

一般に、乗用車用ラジアルタイヤに求められる性能として、操縦安定性、乗り心地性、低燃費性、耐久性等がありこれら性能向上のために、従来、乗用車用ラジアルタイヤのカーカスコードにはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維コードが広く用いられている。

しかし最近の車両の高性能化に伴い、タイヤに要求される性能もますます厳しくなってきており、近年、操縦安定性のさらなる向上のために、カーカスコードに、同じポリエステルのなかでも動的弾性率がより高いポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維を採用することが提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。

しかしＰＥＮ繊維は、ＰＥＴ繊維に比して動的弾性率が高いため、操縦安定性には有利であるが、その反面、タイヤ剛性の増加によって乗り心地性を低下させるという問題がある。

このような状況下、本発明者が研究した結果、現行使用されているＰＥＮ繊維コードの動的弾性率よりも低い特定の領域範囲でＰＥＮ繊維コードを使用するとともに、このＰＥＮ繊維コードのタイヤの各位置での動的弾性率のバラツキを低く抑えることにより、ＰＥＮ繊維コードによる優れた操縦安定性を発揮しながら、乗り心地性をＰＥＴ繊維コードの場合と略同レベル若しくはそれ以上のレベルまで向上しうることを究明し得た。

２００３−２３７３０８号公報２０００−１８５５０８号公報２０００−１７７３１０号公報

そこで本発明は、ＰＥＮ繊維コードによる優れた操縦安定性を発揮しながら、乗り心地性をＰＥＴ繊維コードの場合と略同レベル若しくはそれ以上のレベルまで向上しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるベルト層とを具える空気入りタイヤであって、
前記カーカスは、ポリエチレンナフタレート繊維を用いたカーカスコードをタイヤ周方向に対して７５〜９０°の角度で配列したカーカスプライからなり、
タイヤ赤道の位置Ｐ１と、ベルト層外端の位置Ｐ２と、タイヤ最大幅の位置Ｐ３と、ビードコアの半径方向外縁高さの位置Ｐ４とから採取したカーカスコードの、温度７０℃、初期荷重１ｋｇｆ／コード、周波数１０Ｈｚにおける各動的弾性率Ｅ1*，Ｅ2*，Ｅ3*，Ｅ4*を、その平均値Ｅ0*の９６〜１０４％の範囲とし、
しかも前記カーカスコードは、以下の（１）式で定義される撚り係数Ｔの各位置Ｐ１〜Ｐ４による平均値Ｔ０が１４８７〜１９１２であることを特徴としている。
Ｔ＝Ｎ√（Ｄ／ρ） −−−−（１）
ここで、Ｎ：コードの撚り数（回／１０ｃｍ）、
Ｄ：コードの総dtex数（ｄｔｅｘ）
ρ：コードの比重

又請求項２の発明では、前記カーカスコードは、温度７０℃、初期荷重１ｋｇｆ／コード、周波数１０Ｈｚにおける損失正接tan δの各位置Ｐ１〜Ｐ４による平均値が０．０３〜０．０９であることを特徴としている。

本発明は叙上の如く構成しているため、操縦安定性を高く確保しながら、乗り心地性をＰＥＴ繊維コードの場合と略同レベル若しくはそれ以上のレベルまで向上することができる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は、本実施形態の空気入りタイヤが乗用車用ラジアルタイヤである場合を示す断面図である。図１において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の外側に配されるベルト層７とを少なくとも具えて構成される。

前記ベルト層７は、スチールコード等の高強力のベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１５゜〜４０゜の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードがプライ間相互で交差することにより、ベルト剛性を高め、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して強固に補強する。

又本例では、前記ベルト層７の半径方向外側に、高速耐久性などを高める目的で、ナイロンコード等のバンドコードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で配列させたバンドプライ９Ａからなるバンド層９を設けた場合を例示している。バンドプライ９Ａとしては、ベルト層７の外端部のみを覆う左右一対のエッジバンドプライ、或いはベルト層７の略全巾を覆うフルバンドプライが使用でき、これらを単独、或いは組み合わせてバンド層９が形成される。本例では、バンド層９が１枚のフルバンドプライからなる場合を例示している。

次に、前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して７５゜〜９０゜の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両側に、ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを一連に具えるとともに、前記プライ本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５から半径方向外方に立ち上がるビード補強用のビードエーペックスゴム８を配設している。

そして本発明では、前記カーカスコードとしてポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維コードを用いるとともに、このＰＥＮ繊維コードを、その動的弾性率Ｅ* が従来よりも低い特定の範囲領域で使用し、しかもＰＥＮ繊維コードの長さ方向の各位置における動的弾性率Ｅ* のバラツキを低く抑えることに特徴を有している。

具体的には、タイヤ赤道Ｃの位置Ｐ１と、ベルト層外端７ｅの位置Ｐ２と、タイヤ最大幅Ｍの位置Ｐ３と、ビードコア５の半径方向外縁高さの位置Ｐ４とからそれぞれ採取したＰＥＮ繊維コードの動的弾性率Ｅ1*，Ｅ2*，Ｅ3*，Ｅ4*を、その平均値Ｅ0*の９６〜１０４％の範囲に抑えるとともに、前記動的弾性率の平均値Ｅ0*を、３００〜５００ｋＮ／cm²の範囲に規制している。なお、Ｅ0*＝（Ｅ1*＋Ｅ2*＋Ｅ3*＋Ｅ4*）／４であり、又図１には、理解し易いように、この動的弾性率の符号Ｅ1*〜Ｅ4*を該当位置Ｐ１〜Ｐ４にカッコ書きしている。

ここで、タイヤ赤道Ｃの位置Ｐ１とは、プライ本体部６ａのタイヤ赤道上の位置であり、ベルト層外端７ｅの位置Ｐ２とは、ベルト層外端７ｅを通る半径方向線がプライ本体部６ａと交わる位置を意味する。又タイヤ最大幅Ｍの位置Ｐ３とは、サイドウォール面から模様、文字などの凹凸を除いたタイヤ輪郭形状の巾が最大となる所謂タイヤ断面巾をなす点を通るタイヤ軸方向線がプライ本体部６ａと交わる位置を意味し、又ビードコア５の半径方向外縁高さの位置Ｐ４とは、ビードコア５の半径方向外縁５ｅを通るタイヤ軸方向線がプライ本体部６ａと交わる位置を意味する。

なお前記各位置Ｐ１〜Ｐ４は、タイヤを正規リム（図示省略）にリム組みしかつ正規内圧を充填した正規内圧状態において特定される位置であり、又「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。また、「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とし、特にタイヤが乗用車用である場合には１８０ＫＰａとする。

発明者の種々の実験の結果、従来の空気入りタイヤのカーカスコードは、その動的弾性率Ｅ* が、図２にその一例を示すように、タイヤ赤道Ｃの位置Ｐ１からタイヤ最大幅Ｍの位置Ｐ３まで増加し、そこからビードコア５の半径方向外縁高さの位置Ｐ４ではベルト層外端７ｅの位置Ｐ２と略レベルまで減少している。このとき、前記動的弾性率Ｅ* は、そのバラツキが非常に大きく、例えば平均値Ｅ0*からのバラツキの最大値δmax （平均値Ｅ0*からの差の最大値）は、前記平均値Ｅ0*の１０％以上、通常１５％程度にまで達していることが判明した。

このため、従来の空気入りタイヤでは、走行時、カーカスコードの一部分が不均一に伸張するなどコード全体で荷重を分担することができなくなり、補強部材としての機能が有効に発揮されず、操縦安定性の向上効果を不十分なものとしていた。又カーカスが一体となって路面から受けるショックを吸収できないため、乗り心地性にも不利となっていた。

そこで本発明では、まず動的弾性率Ｅ* の前記バラツキの最大値δmax を、前記平均値Ｅ0*の４％以下に、即ち各位置Ｐ１〜Ｐ４における動的弾性率Ｅ1*〜Ｅ4*を、前記平均値Ｅ0*の９６〜１０４％の範囲に抑えている。これによって、カーカスコード（ＰＥＮ繊維コード）が有する本来の性能を最大限に発揮させることができ、より低い動的弾性率Ｅ* のコードでより高い操縦安定性を発揮することが可能となる。

また本発明では、前記平均値Ｅ0*を、ＰＥＴ繊維コードの動的弾性率よりも高いとはいえ、現行使用されているＰＥＮ繊維コードのものよりも低い３００〜５００ｋＮ／cm²の範囲に規制している。従って、前述したコード本来の性能を最大限に発揮させる効果と相俟って、ＰＥＮ繊維コードを用いたことによる優れた操縦安定性を確保しながら、乗り心地性を、ＰＥＴ繊維コードを使用した場合と略同レベル若しくはそれ以上のレベルまで改善することが可能となる。

なお、前記平均値Ｅ0*が３００ｋＮ／cm²未満では、前記動的弾性率Ｅ* のバラツキを小さくした場合にも、必要な操縦安定性を確保することが難しく、逆に５００ｋＮ／cm²を越えると、乗り心地性がＰＥＴ繊維コードの場合よりも著しく低下することとなる。従って、前記平均値Ｅ0*の下限値は、３４０ｋＮ／cm²以上が好ましく、又上限値は、４６０ｋＮ／cm²以下が好ましい。

ここで、動的弾性率Ｅ* を規制したのは、走行時、カーカスコードが周期的な繰り返しの引張力を受けるからであり、タイヤ性能がカーカスコードの静的弾性率よりも動的弾性率Ｅ* に大きく影響するからである。又タイヤは、走行中、内部温度が７０℃程度まで上昇し、従って、温度７０℃での動的弾性率Ｅ* を規制することにより、タイヤ性能を実車走行に即してより的確に掌握することが可能となる。

又操縦安定性については、カーカスコードの損失正接tan δもある程度影響している。これは、損失正接tan δが小さいと、コ−ドが一旦伸びた状態から荷重が除去されて元に復元する際のヒステリシスロスが少なくなるためであり、その結果、コードの復元性が良好となり操縦安定性に有利となる。このような観点から、カーカスコードの損失正接tan δの各位置Ｐ１〜Ｐ４による平均値を０．０３〜０．０９の範囲、さらにはその上限値を０．０６より小とするのが操縦安定性にとってより好ましい。

なお前記動的弾性率Ｅ* 、及び損失正接tan δは、前記各位置Ｐ１〜Ｐ４から採取したカーカスコードから付着のゴムを取り除いた後、粘弾性測定装置を用い、前記温度７０℃、初期荷重１ｋｇｆ（コード１本当たり）、周波数１０Ｈｚ、動歪み（±０．０３３％）の条件にて測定した値である。

又このような動的弾性特性は、例えばＰＥＮ繊維自体の材質、コードの撚り構造、及びディップ処理時の処理条件などを変更することによって得ることができ、本例では、以下の（１）式で定義される撚り係数Ｔの各位置Ｐ１〜Ｐ４による平均値Ｔ０を１４８７〜１９１２としている。
Ｔ＝Ｎ√（Ｄ／ρ） −−−−（１）
ここで、前記Ｎはコードの撚り数（単位は回／１０ｃｍ）、Ｄはコードの総dtex数（単位はｄｔｅｘ）、又ρはコードの比重であって、ＰＥＮ繊維の場合約１．３６である。なお撚り係数の平均値Ｔ０が１４８７未満では、前記動的弾性率の平均値Ｅ0*を５００ｋＮ／cm²以下に設定するのが難しくかつコードの耐疲労性が損なわれる傾向となる。又１９１２を越えると、動的弾性率の平均値Ｅ0*を３００ｋＮ／cm²以上に設定するのが難しくなる。

なおＰＥＮ繊維としては、単独重合体のみならず、８５モル％以上のポリエチレン２，６ナフタレートと１５モル％未満の共重合可能な第３成分とからなる共重合体であっても良く、又前記第３成分として、例えば、２，６ナフタレンジカルボン酸以外のナフタレンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸等が挙げられる。

次に、前記各位置Ｐ１〜Ｐ４における動的弾性率Ｅ1*〜Ｅ4*のバラツキを前記範囲に抑えるには、例えばタイヤを加硫金型で加硫成形する際にタイヤ内腔面を押圧するブラダーの膨張形状をコントロールする、又加硫後に余熱膨張を行う所謂ポストキュアインフレーションにおいてタイヤに特定の分布の張力を作用させることなどによって達成しうる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示す構造を有するタイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５の乗用車用ラジアルタイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤの操縦安定性、乗り心地性を測定し比較した。なお表１以外のカーカス、ベルト層、バンド層の仕様は、以下の如く同一である。
・カーカス
プライ数：１枚、
コード角：９０度、
コード打込み数：５０本／５ｃｍ、
・ベルト層
プライ数：２枚、
コード：スチール、１×３×０．２３ＨＴ、
コード角：＋２０度／−２０度、
コード打込み数：４０本／５ｃｍ、
・バンド層
プライ数：１枚（フルバンドプライ）、
コード：１４００dtex／２（ナイロン６６）、
コード角：略０度（螺旋巻き）、
コード打込み数：４９本／５ｃｍ、

（１）操縦安定性、及び乗り心地性：
試供タイヤを、内圧（２００ｋＰａ）にて乗用車（２０００ｃｃ）の全輪に装着し、タイヤテストコースのドライアスファルト路面上にて走行したときの操縦安定性、及び乗り心地性をドライバーの官能評価により比較例１の操縦安定性を６点、乗り心地性を９．５点とした１０点法で評価した。数値の大きい方が良好である。

表の如く、実施例のタイヤは、ＰＥＮ繊維コードによる優れた操縦安定性を発揮しながら、乗り心地性をＰＥＴ繊維コードの場合と略同レベル若しくはそれ以上のレベルまで向上しうるのが確認できる。

本発明の空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。従来の空気入りタイヤにおけるカーカスコードの動的弾性率Ｅ* の各位置におけるバラツキを例示する線図である。

符号の説明

２トレッド部
３サイドウォール部
４ビード部
５ビードコア
６カーカス
６Ａカーカスプライ
７ベルト層

Claims

トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるベルト層とを具える空気入りタイヤであって、
前記カーカスは、ポリエチレンナフタレート繊維を用いたカーカスコードをタイヤ周方向に対して７５〜９０°の角度で配列したカーカスプライからなり、
タイヤ赤道の位置Ｐ１と、ベルト層外端の位置Ｐ２と、タイヤ最大幅の位置Ｐ３と、ビードコアの半径方向外縁高さの位置Ｐ４とから採取したカーカスコードの、温度７０℃、初期荷重１ｋｇｆ／コード、周波数１０Ｈｚにおける各動的弾性率Ｅ1*，Ｅ2*，Ｅ3*，Ｅ4*を、その平均値Ｅ0*の９６〜１０４％の範囲とするとともに、
前記平均値Ｅ0*を３００〜５００ｋＮ／cm²の範囲とし、
しかも前記カーカスコードは、以下の（１）式で定義される撚り係数Ｔの各位置Ｐ１〜Ｐ４による平均値Ｔ０が１４８７〜１９１２であることを特徴とする空気入りタイヤ。
Ｔ＝Ｎ√（Ｄ／ρ） −−−−（１）
ここで、Ｎ：コードの撚り数（回／１０ｃｍ）、
Ｄ：コードの総dtex数（ｄｔｅｘ）
ρ：コードの比重
前記カーカスコードは、温度７０℃、初期荷重１ｋｇｆ／コード、周波数１０Ｈｚにおける損失正接tan δの各位置Ｐ１〜Ｐ４による平均値が０．０３〜０．０９であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。