JP2005239069A - 乗用車用ラジアルタイヤ。 - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた高速耐久性の確保を図りつつロードノイズの低減を可能とし、かつ乗り心地性を向上しうる。
【解決手段】 ベルト層７の外側に、バンドコードを螺旋状に巻回したバンドプライＡからるバンド層９を具える。バンドコードは、正量繊度（Ｄ）が１４００〜２８００ｄｔｅｘ、しかも４４Ｎ荷重時のコードの伸びが４．０〜６．０％の片撚り構造のナイロン繊維コードからなる。ベルト層はスチール製のベルトコードをタイヤ周方向に対して１０〜４０度の角度で配列したベルトプライからなり、かつベルトコードの１本当たりの曲げ剛性を５０ｇｆ・ｃｍ以下とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、優れた高速耐久性を確保しながらロードノイズを低減し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では、高速走行におけるトレッド部のリフティング（遠心力によるせり上がり）を抑制し高速耐久性を向上するために、ベルト層の外側に、バンドコードを螺旋状に巻回させたバンドプライからなるバンド層を設けている。

また、このようなバンド層を設けると、周波数２５０Hz付近のロードノイズが低減されることが判明し、特にバンドコードのモジュラスを大とすることにより、ベルト層への拘束力が高まりロードノイズ低減効果をより大きくしうることも解ってきた。そこで近年、バンドコードとして、従来的なナイロン繊維に代えて、芳香族ポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維等の高モジュラス繊維を用いることが提案されている。

しかし、この種の高モジュラス繊維のコードは、ポリマ特性として官能基を有しないため、ゴムとの接着性を確保することが難しい。そのため、通常のＲＦＬ液にエポキシ・イソシアネート・尿素化合物を加えた一浴処理法、或いは前記エポキシ・イソシアネート・尿素化合物の第１浴の後にＲＦＬ液の第２浴を行う二浴処理法等が施されるが、ゴムとの接着性は充分とはいえず、しかもエポキシ・イソシアネート・尿素化合物によりコードが硬直化し耐疲労性を損ねるなど高速耐久性に不利となる。又コードの硬直化により、路面からの振動入力を拾いやすくなるなど、コード本来のロードノイズ低減効果も充分に発揮されないという問題がある。

特開２００３−２３７３０９号公報

そこで本発明は、バンドコードに太さ及び伸びを特定した片撚り構造のナイロン繊維コードを採用し、かつベルトコードに曲げ剛性を５０ｇ・ｍ以下に減じたしなやかスチールコードを用いることを基本として、バンドコードにおけるゴムとの接着性や耐疲労性を損ねることなく、しかも路面からの振動入力を低く抑えつつベルト層への拘束力を高めることができ、優れた高速耐久性の確保を図りつつロードノイズの低減を可能とし、さらには乗り心地性の向上にも役立つ乗用車用ラジアルタイヤを提供することを目的としている。

本願請求項１の発明は、トレッド部の内方かつカーカスの外側に配されるベルト層と、このベルト層の外側に配されるバンド層とを具える空気入りラジアルタイヤであって、
前記バンド層は、バンドコードをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で螺旋状に巻回したバンドプライからなり、かつ前記バンドコードを、正量繊度（Ｄ）が１４００〜２８００ｄｔｅｘ、しかも４４Ｎ荷重時のコードの伸びが４．０〜６．０％の片撚り構造のナイロン繊維コードとするとともに、
前記ベルト層は、スチール製のベルトコードをタイヤ周方向に対して１０〜４０度の角度で配列したベルトプライからなり、かつ前記ベルトコードの１本当たりの曲げ剛性を５０ｇｆ・ｃｍ以下としたことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記バンドコードは、前記正量繊度の平方根√Ｄに１０ｃｍ当たりのコード撚り数Ｎを掛けた撚り係数Ｔ（＝Ｎ・√Ｄ）が４００〜７００であることを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記ベルトコードは、コード１本当たりの圧縮剛性が５００〜２４００Ｎ／ｍｍであることを特徴としている。

又請求項５の発明では、前記ベルト層は２枚のベルトプライからなり、各ベルトプライ内において隣り合うコード間のコード間ゴム厚さＬ１を０．５ｍｍより大かつ１．０ｍｍより小、しかもベルトプライ間において隣り合うコード間の厚さ方向のコード間ゴム厚さＬ２を０．２ｍｍより大かつ０．４ｍｍより小とした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、バンドコードにおけるゴムとの接着性や耐疲労性を損ねることなく、しかも路面からの振動入力を低く抑えつつベルト層への拘束力を高めることができ、優れた高速耐久性の確保を図りつつロードノイズの低減を可能とし、さらには乗り心地性の向上にも貢献できる。

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において、本実施形態の乗用車用ラジアルタイヤ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、このベルト層７のさらに外側に配されるバンド層９とを具える。

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例えば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、ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内から外に折り返されるプライ折返し部６ｂを一連に具える。該プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、ビードコア５から半径方向外方にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が配される。なおカーカスコードとしては、ナイロン、ポリエステル、レーヨン等の有機繊維コードが好適に採用される。

又前記ベルト層７は、スチール製のベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜４０°の角度で配列した１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をタガ効果を有して補強している。

次に、前記バンド層９は、バンドコードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で螺旋状に巻回した１層以上のバンドプライ１１から形成される。バンドプライ１１としては、ベルト層７のタイヤ軸方向両端部７Ｅのみを覆う左右一対のエッジバンドプライ、及びベルト層７の略全巾を覆うフルバンドプライが挙げられ、これらを単独で或いは組み合わせて使用できる。本例ではバンド層９が、１枚のフルバンドプライ１１からなる一層構造の場合を例示している。

ここで、バンド層９においては、バンドコードのモジュラスを高めベルト層７への拘束力を増すことにより、高速耐久性に加えて、特に周波数２５０Hz付近のロードノイズを低減しうることが判明している。そこで近年、バンドコードに、芳香族ポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維等の高モジュラス繊維のコードを使用することが提案されている。しかし、これら高モジュラス繊維は、接着剤としてのエポキシ・イソシアネート・尿素化合物の使用によってもゴムとの接着性が充分とはいえず、しかも前記接着剤によってコードの硬直化を招き耐疲労性を損ねるなど、高速耐久性に不利となる。しかもコードの硬直化によりコード本来のロードノイズ低減効果も充分に発揮されない傾向にある。

そこで本発明では、バンドコードに、片撚り構造を採用した正量繊度（Ｄ）が１４００〜２８００ｄｔｅｘのナイロン繊維コードを使用している。この片撚り構造は、平行に引き揃えた素線の束を一方向に撚り合わせたものであり、従来的な双撚り構造に比較して撚りの度合いが著しく低い。そのため、ナイロン繊維を使用しながらもコードとしての引張弾性率を大巾に高めることができ、双撚り構造を有する高モジュラス繊維コードと略同様の高い拘束力を発揮することが可能となる。

特に、バンドコードの撚り係数Ｔ（＝Ｎ・√Ｄ）を４００〜７００の範囲に減じ、４４Ｎ荷重時のコードの伸びを６．０％以下に抑えることにより、前述の優れた拘束力を充分に発揮することができる。なお前記「撚り係数Ｔ」とは、前記正量繊度の平方根√Ｄに１０ｃｍ当たりのコード撚り数Ｎを掛けた値（＝Ｎ×√Ｄ）を意味する。又前記「コードの伸び」は、ＪＩＳ Ｌ１０１７の８．７項の「一定荷重時伸び率」の標準時試験に準拠して測定した一定荷重（４４Ｎ）での伸び率を意味する。

前記４４Ｎ荷重時のコードの伸びが４．０％未満では、拘束力の点では有利であるが、コードの伸びが小さすぎてタイヤの動きに追従できなくなる傾向となり、又タイヤ加硫成型時にバンドコードが伸張しきれずにタイヤ変形を誘発するなどユニフォミティーを損ねる恐れを招く。従って、前記コードの伸びは、４．０〜６．０％の範囲が好ましい。又前記撚り係数Ｔが７００をこえると、撚りが過大となってコードが伸びやすくなり、充分な拘束力を得るのが難しくなる。逆に４００より小さいと、撚りが過小となって素線がまとまり難くなるなどコードの形成、或いはその取り扱いが面倒になる。従って、前記撚り係数Ｔは、好ましくは４００〜７００の範囲が良い。

又前記バンドコードにナイロンが採用されるため、例えばレーヨン等と同様、通常のＲＦＬ液のディップ処理によってゴムとの強固な接着性を確保しうる。従って、前記エポキシ・イソシアネート・尿素化合物の使用を排除でき、その使用による弊害、即ちコードの硬直化による耐疲労性の低下、及びコードの硬直化により路面からの振動入力が拾いやすくなること等を防止でき、優れた高速耐久性とロードノイズ性能とを有効に発揮することが可能となる。

又このようなバンド層９には、前述の拘束力増加に伴い操縦安定性能を上昇させる効果も有する。このことは逆に、操縦安定性能の上昇分をベルト剛性の軽減に充当せしめ、操縦安定性能を維持させながら、ベルトコード（スチールコード）に従来よりも軟らかいコードを使用することを可能にさせる。

そこで本発明では、ロードノイズ性能をさらに向上させるために、ベルトコード（スチールコード）の１本当たりの曲げ剛性を５０ｇｆ・ｃｍ以下に制限し、ベルト剛性を従来に比して低く設定することにより、操縦安定性能を維持させながら、路面からの振動入力をより拾い難くしている。この曲げ剛性の制限は、コード材料の変更以外に、コード径を細径化により容易に達成することができ、係る場合にはタイヤの軽量化を図りうるなど転がり抵抗性能にも有利となる。

ここで、前記曲げ剛性が５０ｇｆ・ｃｍより大の場合には、前述のロードノイズ性能のさらなる向上効果が見込めなくなる。しかも、バンド層９による拘束力の増大と相俟ってタイヤが硬すぎとなり、走行時に振動（ゴツゴツ感）を招くなど乗り心地性を低下させる傾向となる。又曲げ剛性が３ｇｆ・ｃｍ未満の場合には、タイヤが柔らかすぎて振動の収束性が損なわれ、揺れ（ブルブル感）となって乗り心地性を阻害する傾向となる。従って、前記曲げ剛性の下限値は、３ｇｆ・ｃｍ以上、さらには１０ｇｆ・ｃｍ以上が好ましく、逆に上限値は４０ｇｆ・ｃｍ以下、さらには３５ｇｆ・ｃｍ以下が好ましい。

又前記ベルトコードでは、コード１本当たりの圧縮剛性を５００〜２４００Ｎ／ｍｍに規制することも好ましく、５００Ｎ／ｍｍ未満では、タイヤが柔らかすぎて振動の収束性が損なわれ、かつロードノイズ低減効果にも悪影響をおよぼす。逆に２４００Ｎ／ｍｍをこえると、タイヤが硬すぎとなってゴツゴツ感を招く。従って、この圧縮剛性の下限値は、７００Ｎ／ｍｍ以上、さらには８００Ｎ／ｍｍ以上が好ましく、逆に上限値は２０００Ｎ／ｍｍ以下、さらには１８００Ｎ／ｍｍ以下が好ましい。

なお前記「曲げ剛性」は、ＴＡＢＥＲ社（米国）製のＶ−５剛性試験機１５０−Ｄ型を用い、図２に示す如く、固定端から５ｃｍ長さでのびるコードの先端に力を付加し、先端の開き角度θが１５°になったときの曲げモーメントの値（ｇ・ｍ）として定義する。又前記「圧縮剛性」は、直径２５ｍｍ、高さ２５ｍｍの円柱ゴムの中央に、長さ２５ｍｍの１本のベルトコードを高さ方向に埋設したコード入りサンプル、及びベルトコードを埋設していないコード無しサンプルを製造し、引張試験機を用いて各サンプルを高さ方向に１ｍｍ圧縮するときに要する圧縮力を測定した。そして、コード入りサンプルの圧縮力からコード無しサンプルの圧縮力を減じた値をベルトコードの圧縮剛性とした。

又本実施形態のタイヤ１では、前記した乗り心地性の向上のために、図３に誇張して示すように、各ベルトプライ７Ａ、７Ｂ内において隣り合うベルトコード間のコード間ゴム厚さＬ１を０．５ｍｍより大かつ１．０ｍｍより小、しかもベルトプライ７Ａ、７Ｂ間において隣り合うベルトコード間の厚さ方向のコード間ゴム厚さＬ２を０．２ｍｍより大かつ０．４ｍｍより小とするのが好ましい。

これは、前記コード間ゴム厚さＬ１が０．５ｍｍ以下、及びコード間ゴム厚さＬ２が０．２ｍｍ以下のときには、ベルトコードの曲げ剛性が低いとはいえ、走行時にゴツゴツ感を招くなど乗り心地性に悪影響を与える傾向があるからである。さらに、コード間ゴム厚さＬ１が０．５ｍｍ以下と狭すぎる場合には、コード密度が過大となり、プライ端にコードルースが発生しやすくなるとともに、タイヤ重量の不必要な増加を招くなど転がり抵抗性能にも不利となる。又コード間ゴム厚さＬ２が０．２ｍｍ以下の場合には、プライ間剥離が発生しやすくなる。

逆に前記コード間ゴム厚さＬ１が１．０ｍｍ以上、及びコード間ゴム厚さＬ２が０．４ｍｍ以上では、タイヤが柔らかすぎとなり、走行時にブルブル感を招くとともにタイヤの応答特性が減じるなど、乗り心地性及び転がり抵抗性能に悪影響を与える傾向となる。

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の構造をなすタイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを、表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤのロードノイズ性能、転がり抵抗性能、乗り心地性、タイヤ重量を評価した。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：２枚、
コード：１１００ｄｔｅｘ／２（ＰＥＴ）、
コード角：＋８８度／−８８度、
コード打込み数：５０本／５ｃｍ、
・ベルト層
プライ数：２枚、
コード角：＋２０度／−２０度、
・バンド層
プライ数：１枚（フルバンド）、
コード打込み数：５０本／５ｃｍ、

（１）ロードノイズ性能：
試供タイヤをリム（１５×６ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）で、乗用車（２０００ｃｃ、ＦＦ車）の全輪に装着し、ロードノイズテストコースを速度６０ｋｍ／ｈで走行したときの運転席の耳元における騒音を測定しするとともに、２５０Hzの音圧レベル（ｄＢ）を、比較例２を基準として比較した。＋（プラス）表示は、ロードノイズの増加を意味する。

（２）転がり抵抗性能：
転がり抵抗試験機を用い、リム（１５×６ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）、荷重（４．０ｋＮ）、速度（８０km／ｈ）の条件にて走行したときの転がり抵抗を測定し、比較例２を１００とした指数で表示した。指数が小さい方が転がり抵抗が低く良好である。

（３）乗り心地性：
前記ロードノイズ性能テストで用いた車両により、タイヤテストコースを速度６０ｋｍ／ｈで走行し、前席助手席の膝に置いた手に伝わる振動（ゴツゴツ感、ブルブル感）を官能評価により、以下に示す５点法によって評価した。
・ 評点５：振動（ゴツゴツ感又はブルブル感）が全く伝わってこない。
・ 評点４：若干、振動（ゴツゴツ感又はブルブル感）が伝わるが気にならない。
・ 評点３：小さな振動（ゴツゴツ感又はブルブル感）がはっきりと感じられる。
・ 評点２：はっきりと振動（ゴツゴツ感又はブルブル感）が感じられるが、手、膝、太股はあまり震えない。
・ 評点１：はっきりと振動（ゴツゴツ感又はブルブル感）が感じられ、手、膝、太股の少なくとも一つに震えが生じている。

比較例２に比べ、比較例１はバンドコードが細くコードの伸びが大きいために拘束力に欠け、ロードノイズ性能を損ねている。比較例３は、ベルトコードの曲げ剛性が高いため、路面からの振動入力を拾いやすくなりロードノイズ性能を損ねている。実施例５は、ベルトコードの圧縮剛性が小さすぎ、ロードノイズ性能、及び乗り心地性を減じている。実施例６は、コード間ゴム厚さＬ１が狭すぎ、転がり抵抗性能、及び乗り心地性を減じている。実施例７はコード間ゴム厚さＬ１が広すぎ、ロードノイズ性能、転がり抵抗性能、及び乗り心地性を減じている。実施例８、９は、コード間ゴム厚さＬ２が薄すぎ、或いは厚すぎて、乗り心地性を減じている。

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。 ベルトコードの曲げ剛性の測定方法を説明する線図である。 ベルトコードの、コード間ゴム厚さＬ１、Ｌ２を説明する断面図である。

符号の説明

２ トレッド部
６ カーカス
７ ベルト層
７Ａ、７Ｂ ベルトプライ
９ バンド層
１１ バンドプライ

Claims (4)

1. トレッド部の内方かつカーカスの外側に配されるベルト層と、このベルト層の外側に配されるバンド層とを具える空気入りラジアルタイヤであって、
   前記バンド層は、バンドコードをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で螺旋状に巻回したバンドプライからなり、かつ前記バンドコードを、正量繊度（Ｄ）が１４００〜２８００ｄｔｅｘ、しかも４４Ｎ荷重時のコードの伸びが４．０〜６．０％の片撚り構造のナイロン繊維コードとするとともに、
   前記ベルト層は、スチール製のベルトコードをタイヤ周方向に対して１０〜４０度の角度で配列したベルトプライからなり、かつ前記ベルトコードの１本当たりの曲げ剛性を５０ｇｆ・ｃｍ以下としたことを特徴とする乗用車用ラジアルタイヤ。
2. 前記バンドコードは、前記正量繊度の平方根√Ｄに１０ｃｍ当たりのコード撚り数Ｎを掛けた撚り係数Ｔ（＝Ｎ・√Ｄ）が４００〜７００であることを特徴とする請求項１記載の乗用車用ラジアルタイヤ。
3. 前記ベルトコードは、コード１本当たりの圧縮剛性が５００〜２４００Ｎ／ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の乗用車用ラジアルタイヤ。
4. 前記ベルト層は２枚のベルトプライからなり、各ベルトプライ内において隣り合うコード間のコード間ゴム厚さＬ１を０．５ｍｍより大かつ１．０ｍｍより小、しかもベルトプライ間において隣り合うコード間の厚さ方向のコード間ゴム厚さＬ２を０．２ｍｍより大かつ０．４ｍｍより小としたことを特徴とする請求項１〜３記載の乗用車用ラジアルタイヤ。

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