JP5512369B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、耐久性を損なうことなく、通常走行時、特には高速走行時におけるタイヤの操縦安定性を向上させた乗用車用空気入りラジアルタイヤに関する。

一般に、乗用車用空気入りラジアルタイヤにおいては、カーカスプライの補強コードとして、高速走行や連続走行による高温時と、外気温等による低温時との間で物性差が少なく、かつ、コード弾性率の高いものほどハンドリングが安定し、操縦安定性が向上するといわれている。

また、一般的にカーカスプライの補強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）は疲労性も極めて良好で、カーカス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問題があった。このようなことから、操縦安定性を必要とする高性能タイヤ、例えば、幅広タイヤ、低扁平タイヤ等においては、カーカスプライの補強コードとしてレーヨン等のセルロース繊維が一般的に適用されている。

近年、タイヤの内圧の異常低下時やパンク時においても安全に走行しうるように、サイドウォール部に補強ゴムを配置したサイド補強型ランフラットタイヤが広く実用に供せられている。かかるランフラットタイヤはランフラット走行時にたわみが生じやすいため、サイド補強型ランフラットタイヤのカーカスプライの補強コードとして、一般に高弾性で、高い寸法安定性を有するセルロース繊維が用いられていた。

例えば、特許文献１には、ランフラットタイヤのカーカスプライの補強材として高剛性セルロース繊維を使用することで、ランフラット走行距離を向上させる技術が開示されている。

特開２００５−１９９７６３号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、レーヨンのようなセルロース繊維は高剛性を示す一方で、疲労性が悪く、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、今まで広く使われることはなかった。即ち、高剛性コードを用いるとタイヤの荷重時の変形を抑制する効果があり、カーカスコードへの入力は低減され、耐久性能としては向上する方向にあるものの、耐疲労性を確保することが難しく、トータルとしては所望の耐久性を確保することが難しいという問題があった。

特許文献１に記載のランフラットタイヤにおいても、コード圧縮疲労性が必ずしも十分とはいえず、通常内圧時での走行耐久性に改善の余地が残されていた。また、その剛性の高さゆえ、縦バネが高くなり乗り心地を悪化させるなど、市場性能についても、改善が望まれていた。

そこで本発明の目的は、耐久性を損なうことなく、通常走行時、特には高速走行時におけるタイヤの操縦安定性を向上させた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、セルロース繊維コードは低温から高温時までの弾性率が安定しており、タイヤ単体として高いコーナリングパワーを発現して操縦安定性は良いが、疲労性が悪く、市場耐久性に劣るという欠点を解消すべく鋭意検討した結果、操縦安定性に優れたセルロース繊維コードを使用するとともに、カーカス構造を改良することにより操縦安定性と市場耐久性の両立を図ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の空気入りタイヤにおいては、トレッド部と、該トレッド部の側部からタイヤ半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部と、該サイドウォール部のタイヤ半径方向内端に連なるビード部とを、セルロース繊維コードをコーティングゴムで被覆してなる一枚以上のカーカスプライからなるカーカスで補強してなる空気入りタイヤにおいて、
前記セルロース繊維コードの弾性率が、１８０℃の温度で、かつコード１本当たり２９．４Ｎの力を加えた応力時において４０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、かつ、前記カーカスプライが前記ビード部に埋設されたビードコアに内側から外側に折り返されてなり、該カーカスプライの折り返し端部が少なくともビードコアのタイヤ半径方向上端位置まで折り返され、該カーカスプライの折り返し端部のタイヤ半径方向の高さが前記ビードコアのタイヤ半径方向上端部から１５ｍｍ以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。

本発明においては、前記セルロース繊維コードの弾性率が、１８０℃の温度で、かつコード１本当たり２９．４Ｎの力を加えた応力時において１００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることが好ましく、特には前記セルロース繊維コードがリヨセル繊維コードであることが好ましい。また、前記セルロース繊維コードの、下記式、
Ｎｔ＝ｔａｎθ＝０．００１×Ｎ×√（０．１２５×Ｄ／ρ）
（式中、Ｎ：撚り数（回／１０ｃｍ），ρ：コードの比重，Ｄ：総デシテックス数（ｄｔｅｘ）の半分である）で示される撚り係数Ｎｔが、０．５以上０．８以下であることが好ましい。さらに、前記セルロース繊維コードの総繊度が３５００ｄｔｅｘ以上５６００ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。さらにまた、前記カーカスプライの折り返し端部のタイヤ半径方向の高さが、前記ビードコアのタイヤ半径方向上端部から１０ｍｍ以下であることが好ましい。本発明のタイヤは、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を備えたランフラットタイヤとすることができる。

本発明によれば、耐久性を損なうことなく、通常走行時、特には高速走行時におけるタイヤの操縦安定性を向上させた空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るタイヤの断面図である。 一例補強コードの応力（荷重）―伸び曲線を示すグラフである。 本発明の他の一実施の形態に係るランフラットタイヤの右半分断面図である。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して具体的に説明する。
図１は本発明の空気入りタイヤの一例の断面図である。図示するタイヤは、トレッド部１と、トレッド部１の側部から半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２の半径方向内端に連なるビード部３とからなる。

カーカス４は、タイヤの骨格構造をなし、タイヤのトレッド部１と、サイドウォール部２と、ビード部３とを補強する。このカーカス４は、一枚以上のカーカスプライにて構成されるとともに、それぞれのビード部３に配設したそれぞれのビードコア５間にトロイダルに延びる本体部と、各ビードコア５の周りで、タイヤ幅方向の内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部とを有する。

図１中のカーカス４は、コードをコーティングゴムで被覆してなる一枚のカーカスプライよりなるが、カーカスプライの枚数は複数であってもよい。

図１中、ベルト６は、カーカス４のクラウン部のタイヤ半径方向外側に配設した一枚以上のベルト層からなる。図中のベルト６は、二枚のベルト層よりなるが、本発明のタイヤにおいては、ベルト層の枚数はこれに限られるものではない。

本発明においては、カーカスプライのコード（以下「補強コード」と略記する）がセルロース繊維コード、好ましくはレーヨン繊維に比し弾性率の高いリヨセル繊維のコードであり、このコードの弾性率が、１８０℃の温度で、かつコード１本当たり２９．４Ｎの力を加えた応力時において４０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは１００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることが肝要である。セルロース繊維は低温から高温時までの弾性率が安定しているため、タイヤ単体として高いコーナリングパワーを発揮することができる。但し、このコード弾性率が４０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、走行時のタイヤのたわみを抑制することができず、操縦安定性が悪化する。また、１００ｃＮ／ｄｔｅｘを超えると、縦バネが高く、乗り心地も悪化してしまうことになる。

かかる補強コードの弾性率は、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２は、補強コードの応力（荷重）−伸び曲線を示すグラフの一例である。図２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２９．４Ｎと見積り、１８０℃の温度での応力（荷重）−伸び曲線Ｃの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、２７．６Ｎ／％（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（ＤＩＰ）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、リヨセル繊維コードは、ＤＩＰ張力を加え、例えば、０．１３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のＤＩＰ張力にまで上げて、ＤＩＰ処理することにより、４６．１ｃＮ／ｄｔｅｘ（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。

本発明においては補強コードとして、レーヨン繊維と比較して高弾性であり、撚りによる剛性と耐疲労性との両立を図りやすいリヨセル繊維を用いることが好ましい。特に、リヨセル繊維は寸法安定性が高いため、製造（加硫）時の径収縮が起こらず、プライがビードから抜け落ちにくいという特性を有する。その他の繊維を用いた場合では、製造時の熱処理の段階で熱収縮や弾性率低下により、ビード部から抜け落ちたり、ビード周りのプライ乱れによりビード性状を乱すおそれがあり、その結果、プライ機能の低下やユニフォミティーの悪化を招くおそれがある。かかるリヨセル繊維は、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。

また、本発明においては、補強コードの下記式、
Ｎｔ＝ｔａｎθ＝０．００１×Ｎ×√（０．１２５×Ｄ／ρ）
（式中、Ｎ：撚り数（回／１０ｃｍ），ρ：コードの比重，Ｄ：総デシテックス数（ｄｔｅｘ）の半分である）で表される撚り係数が、０．５以上０．８以下であることが好ましい。撚り係数が０．５未満ではコードの疲労性が悪化してしまうおそれがある。また、熱収縮率がほとんどない繊維のためタイヤユニフォミティが悪化し、好ましくない。一方、撚り係数が０．８より大きいと、補強コードのコード強力の低下が生じるため、カット性の低下につながるおそれがある。また、低剛性化方向のため主要件のコード弾性率の範囲を達成し得ず、十分な操縦性能を確保することが困難となる。

また、本発明においては、補強コードの総繊度が３５００ｄｔｅｘ以上５６００ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。補強コードの繊度が３５００ｄｔｅｘ未満では、補強コードのコード強力の低下が生じ、カット性の低下につながるおそれがあるからである。一方、補強コードの繊度が５６００ｄｔｅｘを超えると、ゲージが厚くなるため、サイドウォール部２に凹凸が生じるため、好ましくない。

さらに、本発明においては、補強コードの融点が３００℃以上であることが好ましい。本発明の空気入りタイヤは、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を備えたランフラットタイヤとすることができるが、この場合、ランフラット走行時に大量の熱が発生するため、補強コードの融点が３００℃未満であると、ランフラット走行時に補強コードが溶融してしまい、結果として、ランフラット耐久性が低下してしまうおそれがあるためである。図３に本発明の他の実施の形態に係るランフラットタイヤを示す。

図３に示すランフラットタイヤは、左右１対のビード部３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カーカスプライからなるカーカス４と、カーカス４のタイヤ半径方向外側に配置されたトレッド部１と、トレッド部１の左右のサイドウォール部２と、カーカス４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８とを備えている。また、図示例のタイヤにおいては、ビード部３内に夫々埋設したリング状のビードコア５のタイヤ半径方向外側にビードフィラー７が配置されており、更に、カーカス４のトレッド部１のタイヤ半径方向外側には二枚のベルト層からなるベルト６が配置されている。

本発明においては、カーカスプライ４がビードコア５に内側から外側に折り返されてなり、カーカスプライ４の折り返し端部が少なくともビードコア５のタイヤ半径方向上端の位置まで折り返され、カーカスプライ４の折り返し端部のタイヤ半径方向の高さｈが、ビードコア５のタイヤ半径方向上端部から１５ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下である。カーカスプライ４の折り返し端部のタイヤ半径方向の高さｈがビードコア５のタイヤ半径方向上端部から１５ｍｍを超えると、リムフランジ部に圧縮入力が働くため、近傍の補強コードの末端が疲労し、それが破壊核となり、ゴム層の剥離等を誘発し、通常走行時のタイヤの耐久性を十分に向上させることができない場合があるからである。この点について更に詳述すると、タイヤは、基本的に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り、折返し部分のカーカスコードの強力低下が促進され、カーカスコード切れにより故障するという懸念があるため、圧縮入力による強力低下のしやすさ、すなわち疲労性というものがカーカスコードには求められる。しかし、荷重時にはリムフランジとタイヤとの接触点を支点に圧縮入力が加わるのは避けられない。そこで、本発明においては、折返し部分を１５ｍｍ以下にすることで圧縮入力が加わる部分に有機繊維を配置しない構造を適用し、コードの疲労性を考慮せずに操縦安定性等のタイヤ性能をコントロールすることを可能にしたものである。

本発明においては、タイヤのカーカスプライの補強コードの改良に係るものであり、タイヤを構成するその他の各部材の構造や材質等については特に制限されるべきものではなく、既知の構造および材料を採用することができる。例えば、トレッド部１の表面には適宜トレッドパターンが形成されており、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。また、本発明の空気入りタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常の又は酸素分圧を変えた空気、もしく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。
（実施例１〜４および比較例１〜５）
図１に示すタイプのタイヤ（サイズ２４５／４５Ｒ１９）を作製した。カーカスプライの補強コードの材質、構造、撚り係数、並びに１８０℃の温度にて補強コード１本当たり２９．４Ｎの力を加えた応力時のコード弾性率は下記の表１、２に示すとおりである。繊維コードのＤＩＰ液は、ホルムアルデヒド／レゾルシンのモル比が１．９８、レゾルシン・ホルムアルデヒド／ラテックス固体質量％が１６．０、（ＮａＯＨ＋ＮＨ_４ＯＨ）／ラテックスモル比が０．８０のものを使用した。カーカスプライの被覆ゴムは天然ゴム１００質量部、ＨＡＦカーボンブラック５０質量部及び硫黄３質量部とした。タイヤ中へのカーカスプライの打ち込み数は：７０本／１０ｃｍとした。また、補強コードの１８０℃における弾性率は、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２９．４Ｎと見積り、２９．４Ｎ応力時における応力−伸び曲線の接線を描き、算出した（図２参照）。

各供試タイヤにつき、通常内圧時のドラム耐久性および操縦安定性につき試験を行い、下記手順に従い性能を評価した。得られた結果を表１、２に併記する。

＜ドラム耐久性＞
ドラム表面が平滑な鋼鉄製で直径が１．７０７ｍであるドラム試験機を使用して、周辺温度を３０±３℃に制御し、ＪＡＴＭＡで定める標準リムサイズのリムを用い、ＪＡＴＭＡ規格の規定内圧において、ＪＡＴＭＡ規格の規定負荷能力の荷重をかけて、耐久性ドラム走行試験を行い、タイヤが壊れるまでの距離を測定した。評価は、比較例１の場合を１００とした指数で表１、２中に示し、値が大きいほど耐久性が良好である。

＜操縦安定性＞
ＪＡＴＭＡで定める標準リムサイズのリムを用い、ＪＡＴＭＡ規格の規定内圧を充填した供試タイヤを実車に装着し、ドライバーが操縦性のフィーリング試験を実施し、１００
を満点とし操縦安定性を採点した。得られた結果を下記の表１、２に示す。

※１：１８０℃の温度および補強コード１本当たり２９．４Ｎの力を加えた応力時のコード弾性率

上記表１に示すように、実施例１〜４のタイヤは、いずれも比較例のタイヤに比し、耐久性および操縦安定性の双方において優れていることがわかる。

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（カーカスプライ）
５ ビードコア
６ ベルト
７ ビードフィラー
８ ゴム補強層

Claims (7)

1. トレッド部と、該トレッド部の側部からタイヤ半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部と、該サイドウォール部のタイヤ半径方向内端に連なるビード部とを、セルロース繊維コードをコーティングゴムで被覆してなる一枚以上のカーカスプライからなるカーカスで補強してなる空気入りタイヤにおいて、
   前記セルロース繊維コードの弾性率が、１８０℃の温度で、かつコード１本当たり２９．４Ｎの力を加えた応力時において４０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、かつ、前記カーカスプライが前記ビード部に埋設されたビードコアに内側から外側に折り返されてなり、該カーカスプライの折り返し端部が少なくともビードコアのタイヤ半径方向上端位置まで折り返され、該カーカスプライの折り返し端部のタイヤ半径方向の高さが前記ビードコアのタイヤ半径方向上端部から１５ｍｍ以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記セルロース繊維コードの弾性率が、１８０℃の温度で、かつコード１本当たり２９．４Ｎの力を加えた応力時において１００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記セルロース繊維コードがリヨセル繊維コードである請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記セルロース繊維コードの、下記式、
   Ｎｔ＝ｔａｎθ＝０．００１×Ｎ×√（０．１２５×Ｄ／ρ）
   （式中、Ｎ：撚り数（回／１０ｃｍ），ρ：コードの比重，Ｄ：総デシテックス数（ｄｔｅｘ）の半分である）で示される撚り係数Ｎｔが、０．５以上０．８以下である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
5. 前記セルロース繊維コードの総繊度が３５００ｄｔｅｘ以上５６００ｄｔｅｘ以下である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
6. 前記カーカスプライの折り返し端部のタイヤ半径方向の高さが、前記ビードコアのタイヤ半径方向上端部から１０ｍｍ以下である請求項１〜５のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
7. 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を備えたランフラットタイヤである請求項１〜６のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。

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