JP5245313B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りタイヤに関する。

更に詳しくは、効率的にロードノイズを低減させつつ、高速耐久性を改善したカバー層を配置した乗用車用ラジアルタイヤとして最適な空気入りタイヤに関する。

乗用車用タイヤ用の高弾性ベルトカバー材に期待される効果としては、高速耐久性の改善やロードノイズ対策が挙げられる。

特に、ロードノイズ低減に対して、タイヤショルダー部へハイブリッドカバー材を配置することが効果的であることがわかってきており、関連した提案もされている。

例えば、ベルト層のほぼ全域を覆うとともに低弾性の有機繊維コードからなる第１のバンドコードを、タイヤ赤道に対してほぼ平行に配列したフルバンドプライと、該ベルト層の両側縁部分のみを覆うとともに高弾性の有機繊維コードからなる第２のバンドコードを一対としたエッジバンドプライとを備えた空気入りラジアルタイヤに関する提案がされている（特許文献１）。

しかし、ベルト層の両側縁部分に高弾性ベルトカバーを配置したタイヤは、その特徴として、タイヤ接地部にて、ベルトエッジはタイヤ周方向に伸びようとするが、該高弾性カバー材の高弾性特性によって該タイヤ周方向には伸びがたいことから、そのため接地面積を稼ぐようにベルト幅方向に広がり（幅方向に伸びる）、その結果、高弾性カバーコードと一番ベルトのエッジ部の間で剪断歪みが大きくなるという現象が生じ、ひいては、１番ベルトエッジとベルトカバー層の間でセパレーション（剥離）を発生するという問題があった。この１番ベルトエッジとベルトカバー層の間で発生するセパレーション（剥離）は、高弾性ベルトカバー層を配した空気入りタイヤの特徴であり、比較的早期に該セパレーションが発生するものであり、改良が望まれるものであった。

結局、ベルト層の両側縁部分に高弾性ベルトカバーを配置したタイヤは、タイヤ耐久性としては、高弾性カバーがセパレーションの進展を抑えるので耐久性は上がる方向にあると言えるのだが、セパレーションの発生によりカバーコードの疲労が誘発されるので、特に高速耐久性の点では新たな問題を招き、高弾性カバーを配したメリットを十分に生かし切れてはいないのが実状であった。
特許第３１１３５９２号公報

本発明の目的は、上述したような点に鑑み、高弾性カバー材を使用した空気入りタイヤであって、高速耐久性が顕著に改善され、特に、該高弾性カバー材を使用したメリットを十二分に発揮することを可能にし、特に乗用車用ラジアルタイヤとして最適な空気入りタイヤを提供することにある。

上述した目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、以下の（１）の構成を有するものである。

（１）トレッド部のカーカス層のタイヤ径方向外側に少なくとも２層の交差ベルト層と、該交差ベルト層のタイヤ径方向外側に１本または複数本の有機繊維コードを引き揃えた帯状部材をタイヤ周方向に螺旋状に巻き回すことにより構成した周方向ベルト補助補強層とを有する空気入りタイヤにおいて、前記周方向ベルト補助補強層は、下記（Ａ）のフルカバー層と下記（Ｂ）のショルダーカバー層とからなり、かつ該ショルダーカバー層のタイヤ幅方向外側端部と、最も幅が狭いベルト層のベルト端部との平均距離が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、かつ該ショルダーカバー層の片側当たりの幅が、最も広い幅のベルト層の幅の１０％以上２５％以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
（Ａ）フルカバー層：少なくともベルト層の全域を覆うように配置され、かつ、前記有機繊維コードが弾性率１００００ＭＰａ未満の低弾性繊維を撚り合わせた低弾性有機繊維コードであるベルト補助補強層。
（Ｂ）ショルダーカバー層：最も狭い幅のベルト層のベルト端部よりもタイヤ幅方向で内側に、かつ両ショルダー部に配置され、前記有機繊維コードが弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維コードであるベルト補助補強層。

また、かかる本発明の空気入りタイヤにおいて、好ましくは、以下の（２）〜（５）のいずれかに記載の具体的構成を有するものである。

（２）前記ショルダーカバー層を構成する弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維コードが、弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維と弾性率１００００ＭＰａ未満の低弾性繊維を撚り合わせた複合有機繊維コードであることを特徴とする上記（１）記載の空気入りタイヤ。

（３）前記フルカバー層のタイヤ幅方向の外側両端部は、最も広い幅のベルト層の端部よりも外側で、かつ、該端部との平均距離が３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の空気入りタイヤ。

（４）前記周方向ベルト補助補強層として、さらに、前記フルカバー層の内層で、かつベルトセンター部に、前記ショルダーカバー層と同じ材質で幅が最も広い幅のベルト層の幅の５％以上１５％以下であるセンターカバー層を配置してなることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

（５）前記ショルダーカバー層が、前記フルカバー層のタイヤ径方向外側に配置されてなることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

本発明によれば、高弾性カバー材を使用した空気入りタイヤであって、低ロードノイズ性に優れるとともに、高速耐久性が顕著に改善され、特に、該高弾性カバー材を使用したメリットを十二分に発揮することを可能にする空気入りタイヤが提供される。

特に、本発明の空気入りタイヤは、その優れた低ロードノイズ性能と高速耐久性能により、乗用車用の空気入りラジアルタイヤとして最適なものである。

以下、図面等に基づき、更に詳しく本発明の空気入りタイヤについて説明する。

図１は、本発明の空気入りタイヤの実施態様の一例を説明する空気入りタイヤの子午線方向にとった断面概略図であり、本発明の空気入りタイヤは、図１に示したように、
トレッド部１のカーカス層４のタイヤ径方向外側に少なくとも２層の交差ベルト層６と、該交差ベルト層６のタイヤ径方向外側に１本または複数本の有機繊維コードを引き揃えた帯状部材をタイヤ周方向に螺旋状に巻き回すことにより構成した周方向ベルト補助補強層とを有する空気入りタイヤにおいて、前記周方向ベルト補助補強層は、下記（Ａ）のフルカバー層７と下記（Ｂ）のショルダーカバー層８とからなり、かつ該ショルダーカバー層８のタイヤ幅方向外側端部と、最も幅が狭いベルト層のベルト端部との平均距離が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、かつ該ショルダーカバー層の片側当たりの幅が、最も広い幅のベルト層の幅の１０％以上２５％以下である空気入りタイヤである。

（Ａ）フルカバー層７：少なくともベルト層の全域を覆うように配置され、かつ、前記有機繊維コードが弾性率１００００ＭＰａ未満の低弾性繊維を撚り合わせた低弾性有機繊維コードであるベルト補助補強層。

（Ｂ）ショルダーカバー層８：最も狭い幅のベルト層のベルト端部よりもタイヤ幅方向で内側に、かつ両ショルダー部に配置され、前記有機繊維コードが弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維コードであるベルト補助補強層。

なお、図１において、２はサイドウォール部、３はビード部、５はビードコアである。

また、図２は、本発明の空気入りタイヤの実施態様の他の一例を説明する空気入りタイヤの子午線方向にとった断面概略図である。図３は、本発明の空気入りタイヤの実施態様の一例を説明するために、図１に示した態様例におけるベルト層、ベルト補助補強層の配置例を示した概略モデル図である。図４は、本発明の空気入りタイヤの実施態様の一例を説明するために、図２に示した他の態様例におけるベルト層、ベルト補助補強層の配置例を示した概略モデル図である。

また、ショルダーカバー層８の配置位置に関して、「最も狭い幅のベルト層のベルト端部よりもタイヤ幅方向で内側に」とは、図３、図４で示した矢印Ａ側に、該ショルダーカバー層８が配置されることをいうものである。

本発明の空気入りタイヤでは、高弾性有機繊維コードであるショルダーカバーベルト補助補強層８を、最も狭い幅のベルト層（一般には、２番ベルトが該当する）のタイヤ幅方向の端部よりも内側に配置して、かつ、そのタイヤ幅方向での外側に突き出すように剛性の低いフルカバーベルト補助補強層７を配置することにより、ベルトエッジ部の剛性の傾斜化が確保されることから、１番ベルトとベルトカバー層間の剪断歪みが緩和され、セパレーションの発生を遅らせることができ、その結果、該セパレーションの発生が遅れる分、タイヤ耐久性性能を改善することができるものである。

すなわち、本発明の空気入りタイヤにおいては、第一に、高弾性カバーをタイヤ幅方向内側に配置することで、ベルトエッジでの剛性の段差を緩和させること、第二に、幅方向内側の高弾性カバーが、タイヤ径が膨張することを抑制してセパレーションの進展を遅らせることとなり、高速耐久性を向上させることができるのである。

本発明において、フルカバー層７を構成する弾性率１００００ＭＰａ未満の低弾性有機繊維としては、代表的には、ナイロン６６繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維などがある。

また、ショルダーカバー層８を構成する弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維コードを形成する有機繊維としては、アラミド繊維、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリオレフィンケトン（ＰＯＫ）繊維あるいはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維などがある。

ショルダーカバー層８を構成するコードに関して、好ましくは、弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維と弾性率１００００ＭＰａ未満の低弾性繊維を撚り合わせた複合有機繊維コードである。該複合有機繊維コードの場合にあっても、弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維としては、好ましくは、アラミド繊維、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリオレフィンケトン（ＰＯＫ）繊維あるいはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維などである。弾性率１００００ＭＰａ未満の低弾性繊維としては代表的には、ナイロン６６繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維などである。

すなわち、本発明の空気入りタイヤにおいて、ショルダーカバー層８を構成する弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維コードは、弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維と弾性率１００００ＭＰａ未満の低弾性繊維とが撚り合わされて構成された複合有機繊維コードであることが好ましい。このような構造のコードを採用すると、高弾性有機繊維の存在により耐久性が改善されていながら、該高弾性有機繊維１００％でコードを使用した場合の剪断歪みが大きくなることにより新たに生ずるべルト層剥離という問題を招くことなく、バランス良く、高耐久性を実現できる。

また、図３、図４に示したように、ショルダーカバー層８のタイヤ幅方向外側端部と、最も幅が狭いベルト層のベルト端部との平均距離Ｄ₁ が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが、本発明の所期の効果を良好に得る上で重要である。したがって、ショルダーカバー層８が、最も幅の狭いベルト層のベルト端部を覆うことはない。ここでいう「最も幅が狭いベルト層のベルト」とは、通常、２層のベルト層の場合には、二番ベルトが該当する。なお、１番ベルトとはタイヤ周方向の最内側に位置するベルト層をいい、その次のタイヤ外周側に位置するベルトが２番ベルトであり、より好ましくは、８ｍｍ以上、１５ｍｍ以下である。

また、ショルダーカバー層８の片側当たりの幅は、最も広い幅のベルト層の幅の１０％以上２５％以下であることが重要である。ここでいう「最も幅が広いベルト層のベルト」とは、通常、２層のベルト層の場合には、上述の１番ベルトであるが、積層の順番自体には拘らないものである。より好ましくは、１５％以上、２５％以下である。ショルダーカバー層８の片側当たりの幅が、最も広い幅のベルト層の幅の１０％未満では改善効果が小さく、また２５％を超える場合には改善効果が飽和する。

また、フルカバー層７のタイヤ幅方向の外側両端部は、最も広い幅のベルト層の端部よりも外側で、かつ、最も広い幅のベルト層の端部との平均距離Ｄ₂ が３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが、本発明の所期の効果を良好に達成する上で好ましい。平均距離Ｄ₂ のより好ましい範囲は、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。

また、図示していないが、好ましくは、周方向ベルト補助補強層として、さらに、フルカバー層７の内層で、かつベルトセンター部に、ショルダーカバー層８と同じ材質で幅が最も広い幅のベルト層の幅の５％以上１５％以下であるセンターカバー層を配置することが好ましい。このようにセンターカバー層を配置すると、タイヤ子午線断面での断面２次の変形モードの腹を抑えることになり、中周波ロードノイズは改善され、同時に、高速回転によるせり上がりも抑制されることになり、耐久性も一層改善されることになる。

本発明において、ショルダーカバー層８は、フルカバー層７のタイヤ径方向の外側あるいは内側のいずれに配置されていてもよく、あるいは、外側と内側の双方に配置されていてもよいものである。図１と図３は、外側に配置した態様例を示したものであり、図２と図４は、内側に配置した態様例を示したものである。

以下に実施例を示し、本発明の空気入りラジアルタイヤの具体的構成・効果についてさらに説明する。

なお、本発明の説明において使用した弾性率は、以下の方法によって測定したものである。

（１）コードの弾性率：
タイヤ中から採取したゴム付きタイヤコードを、ＪＩＳ Ｌ１０１７−２００２「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠して引張り試験を実施し、弾性率を求めた。

具体的には、４４Ｎ負荷時のコードの伸びをｅ₁ （％）、１４９Ｎ負荷時のコードの伸びをｅ₂ （％）として、以下の式により弾性率Ｅを算出した。
Ｅ＝[１０５／（ｅ₂ −ｅ₁ ）×１００]／Ｓ
ここで、Ｓは、コード断面積であり単位はｍｍ² であり、Ｓの求め方は以下のとおりとした。
Ｓ＝Ｄ／１００００ρ
Ｄ：繊維コードの公称繊度（ｄｔｅｘ）、ρ：繊維の比重（公称比重）

なお、コード採取から測定までの時間は５分以内とする。

また、繊維（ヤーン）の弾性率の測定についても、上記の方法に準じて測定した。

（２）タイヤ耐久性試験:
ドラム表面が平滑な鋼製で、かつ直径が１７０７ｍｍの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、ＪＡＴＭＡで規定された最大荷重の１２０％の荷重を与え、速度１２０ｋｍ／ｈｒで２時間走行させる。次いで、同一荷重にて速度を１５０ｋｍ／ｈｒで２時間走行させる。次いで、同一荷重にて速度を１５０ｋｍ／ｈｒにて３０分走行させ、以下、３０分毎に、速度を１０ｋｍ／ｈｒずつステップアップさせながら、タイヤが破壊するまでドラム走行を続けた。

走行距離を従来例１を基準とした指数で表し、数字が大きいものほど耐久性に優れるものである。

なお、破壊形態は、破壊後のタイヤの状況を見て判断をした。

実車ロードノイズ・フィーリング評価は、乗用車に装着してフィーリング評価（官能評価）をした。

実施例１〜３、参考例１〜３、従来例１〜３
タイヤサイズ２２５／４５Ｒ１７、ベルト幅（１番ベルト幅）２００ｍｍとした各種態様の試験用タイヤを製造した。２番ベルト幅は１９０ｍｍである。

周方向ベルト補助補強層（ショルダーカバー層）を形成する高弾性有機繊維コード（Ｘ）としては、アラミド繊維１６７０ｄｔｅｘ／ナイロン６６繊維１４００ｄｔｅｘコード（アラミド繊維糸の下撚り数は３８ｔ／１０ｃｍ（Ｚ方向）、ナイロン６６繊維糸の下撚り数は３８ｔ／１０ｃｍ（Ｚ方向）、上撚り数は３８ｔ／１０ｃｍ（Ｓ方向））を用いた。該高弾性有機繊維コードの弾性率は、１３０００ＭＰａであった。

アラミド繊維の弾性率は６５０００ＭＰａ、ナイロン６６繊維の弾性率は４０００ＭＰａであった。

周方向ベルト補助補強層（フルカバー層）を形成する低弾性有機繊維コード（Ｙ）としては、ナイロン６６繊維１４００ｄｔｅｘ／２コード（ナイロン６６繊維糸２本の下撚り数は２５ｔ／１０ｃｍ（Ｚ方向）、上撚り数２５ｔ／１０ｃｍ（Ｓ方向））を用いた。該低弾性有機繊維コードの弾性率は４０００ＭＰａであった。

また、いずれの周方向ベルト補助補強層とも、５本のコードを未加硫ゴム中に埋設し、５ｍｍ幅の帯状部材としたものを、タイヤ赤道面に対して略０度で螺旋状に巻き回して形成した。

各実施例（１〜３）、各参考例１〜３と各従来例（１〜３）で採用した補助補強層の構造は、表１と表２に模式図で示したとおりである。

また、表１、表２で、ショルダーカバー補助補強層の幅比率（％）は、片側だけでの幅比率を示している。従来例１と２での「２番ベルト端〜Ｓ補助補強層距離」の「−５ｍｍ」は、本発明でいう最も狭い幅のベルト層（２番ベルト）の端部（エッジ部）よりもタイヤ幅方向に突出してショルダー補助補強層が設けられていて、ショルダー補助補強層の幅方向先端部と２番ベルトの端部との距離が５ｍｍであることを表している。

各実施例（１〜３）、各参考例１〜３と各従来例（１〜３）で、タイヤ耐久性とタイヤの破壊形態と、実車でのロードノイズ性能を評価した結果を、表１、表２に示した。

かかる表１、表２にも示したとおり、本発明にかかる空気入りタイヤは、低ロードノイズ性能を良好に有しながら、高速耐久性にも非常に優れた性能を有していることがわかる。

図１は、本発明の空気入りタイヤの実施態様の一例を説明する空気入りタイヤの子午線方向にとった断面概略図である。 図２は、本発明の空気入りタイヤの実施態様の他の一例を説明する空気入りタイヤの子午線方向にとった断面概略図である。 図３は、本発明の空気入りタイヤの実施態様の一例を説明するために、図１に示した態様例におけるベルト層、ベルト補助補強層の配置例を示した概略モデル図である。 図４は、本発明の空気入りタイヤの実施態様の一例を説明するために、図２に示した他の態様例におけるベルト層、ベルト補助補強層の配置例を示した概略モデル図である。

符号の説明

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：交差ベルト層
７：フルカバーベルト補助補強層
８：ショルダーカバーベルト補助補強層
Ｄ₁ ：ショルダーカバー層８のタイヤ幅方向の外側端部と最も幅が狭いベルト層のベルト端部との平均距離
Ｄ₂ ：フルカバー層７のタイヤ幅方向の外側端部と最も広い幅のベルト層の端部との平均距離

Claims (5)

1. トレッド部のカーカス層のタイヤ径方向外側に少なくとも２層の交差ベルト層と、該交差ベルト層のタイヤ径方向外側に１本または複数本の有機繊維コードを引き揃えた帯状部材をタイヤ周方向に螺旋状に巻き回すことにより構成した周方向ベルト補助補強層とを有する空気入りタイヤにおいて、前記周方向ベルト補助補強層は、下記（Ａ）のフルカバー層と下記（Ｂ）のショルダーカバー層とからなり、かつ該ショルダーカバー層のタイヤ幅方向外側端部と、最も幅が狭いベルト層のベルト端部との平均距離が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、かつ該ショルダーカバー層の片側当たりの幅が、最も広い幅のベルト層の幅の１０％以上２５％以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
   （Ａ）フルカバー層：少なくともベルト層の全域を覆うように配置され、かつ、前記有機繊維コードが弾性率１００００ＭＰａ未満の低弾性繊維を撚り合わせた低弾性有機繊維コードであるベルト補助補強層。
   （Ｂ）ショルダーカバー層：最も狭い幅のベルト層のベルト端部よりもタイヤ幅方向で内側に、かつ両ショルダー部に配置され、前記有機繊維コードが弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維コードであるベルト補助補強層。
2. 前記ショルダーカバー層を構成する弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維コードが、弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性有機繊維と弾性率１００００ＭＰａ未満の低弾性繊維を撚り合わせた複合有機繊維コード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。
3. 前記フルカバー層のタイヤ幅方向の外側両端部は、最も広い幅のベルト層の端部よりも外側で、かつ、該端部との平均距離が３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記周方向ベルト補助補強層として、さらに、前記フルカバー層の内層で、かつベルトセンター部に、前記ショルダーカバー層と同じ材質で幅が最も広い幅のベルト層の幅の５％以上１５％以下であるセンターカバー層を配置してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記ショルダーカバー層が、前記フルカバー層のタイヤ径方向外側に配置されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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