JP2007030719A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 高速耐久性を向上させる空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】 ベルト２の外周上に該ベルト端部２ａ、２ｂを覆ってベルト全幅に渡り有機繊維コードをタイヤ周方向に対してほぼ０°の角度で配列した少なくとも１層のキャッププライ４を具えた空気入りラジアルタイヤ１０において、前記キャッププライ４のベルト端外側４ｃに配されたコードの下記（１）式で定義される撚り係数（Ｋ２）が、キャッププライ中央域４ａに配されたコードの撚り係数（Ｋ２）よりも大きく、その撚り係数の比がＫ２／Ｋ１＝１．２０〜１．５５である。
Ｋ＝Ｔ・（Ｄ／Ｐ）^１／２ ……（１）
（ここで、Ｋ＝撚り係数、Ｔ＝上撚り数と下撚り数の平均値（回／１０ｃｍ）、Ｄ＝総表示デシテックス（ｄｔｅｘ）、Ｐ＝コードの比重）
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤ、特に高速耐久性と高速での操縦安定性や乗り心地に優れた空気入りラジアルタイヤに関するものである。

近年、自動車の高性能化、高速道路網の整備等から高速耐久性の優れた高性能な空気入りラジアルタイヤが要求されており、偏平率を小さくし、駆動力等を向上させた、いわゆる、偏平タイヤが広く普及しつつある。この偏平な空気入りラジアルタイヤは、タイヤの高速走行時にベルト層が遠心力でタイヤ半径方向外方にせり上がるのを防止するために、ベルトの外周上にタイヤ周方向に配列した有機繊維コードからなる少なくとも１層のベルト補強層を配設することが行われている。また、ベルト両端域におけるせり上がりを防止するために、ベルト両端域に上記ベルト補強層と同様の構成を有する１層以上のベルト端補強層を配置した空気入りラジアルタイヤが知られている。

このようなタイヤの高速耐久性や操縦安定性、乗り心地をより向上させるために、例えば、ベルト補強層に使用するコードの上撚りと下撚りの撚り数をタイヤセンター部とショルダー部とでアンバランスにすることや、コード材質を変更することが種々検討されている（特許文献１，２）。
特開平９−１４２１０１号公報 特開２００３−１９１７１３号公報

上記のベルト補強層におけるコードとしては、通常、低発熱、低コストのナイロンコードが主として用いられ、これらのコードはベルト周方向の剛性やベルト拘束性を確保するために、熱収縮性が大きく、モジュラスが高くなるようにコードの撚り数が比較的小さくなるように設定されている。

しかし、この高モジュラスコードをベルト補強層に用いることで高速走行時のベルトせり上がりや径成長を抑制することはできるが、ショルダー部、特にベルト端部を外側に外れる領域では、遠心力による伸張応力がベルト端部を境界にしてベルト補強層のコードに大きく作用してベルト補強層のコードにコード損傷を起こしやすくし、このコード損傷に因りベルト端部域にクラックを生じ、このクラックからベルトセパレーションに成長しタイヤの耐久性を低下させる原因になっている。

本発明の目的は、上記の問題点を解消し、高速走行時のベルトせり上がりや径成長を抑制しつつ、ショルダー部、特にベルト端部を外側に外れる領域でのベルト補強層コードの耐疲労性を改善し、ショルダー部でのコード損傷の発生を排除することで高速耐久性を向上させることのできる空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者は、種々検討した結果、ベルト補強層の中央域に比較して、ベルト端外側を比較的伸びやすい又は変形しやすい耐疲労性に優れるコードで構成することで上記のような課題を解決し、高速耐久性に優れた空気入りラジアルタイヤを実現したものである。

すなわち、請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤは、少なくとも１層のカーカスプライよりなるラジアル構造のカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側に配した少なくとも２層のベルトプライよりなるベルトと、前記ベルトの外周上に該ベルト端部を覆ってベルト全幅に渡り有機繊維コードをタイヤ周方向に対してほぼ０°の角度で配列した少なくとも１層のベルト補強層とを具えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルト補強層のベルト端外側に配されたコードの撚り係数が、ベルト補強層中央域に配されたコードの撚り係数よりも大きいことを特徴とする。

請求項２の空気入りラジアルタイヤは、前記ベルト補強層中央域に配されたコードの下記（１）式で定義される撚り係数（Ｋ１）が１０００〜１４００であり、前記ベルト補強層のベルト端外側のコードの撚り係数（Ｋ２）と、前記撚り係数（Ｋ１）との比が、Ｋ２／Ｋ１＝１．２０〜１．５５であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤである。
Ｋ＝Ｔ・（Ｄ／Ｐ）^１／２ ……（１）◎
（ここで、Ｋ＝撚り係数、Ｔ＝上撚り数と下撚り数の平均値（回／１０ｃｍ）、Ｄ＝総表示デシテックス（ｄｔｅｘ）、Ｐ＝コードの比重）

本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、前記ベルト端外側のベルト補強層の枚数が、前記中央域のベルト補強層の枚数よりも多い構成をとることができる。

また、本発明の空気入りラジアルタイヤは、タイヤ断面幅Ｗに対するタイヤ高さＨとの比率（（Ｈ／Ｗ）×１００（％））で表される扁平率が３５〜５５である扁平タイヤに好適である。

本発明においては、前記ベルト補強層のコードがナイロンコードであることが好ましい。

本発明の空気入りラジアルタイヤによれば、ベルト補強層のベルト端外側に配置されたコードの撚り係数をベルト補強層中央域に配置されたコードの撚り係数より大きくすることにより、高速走行時のベルトのせり上がりや径成長及びベルト端部の歪みを抑制しつつ、ベルト補強層のベルト端外側のコードの初期伸びを大きくし、すなわち中間伸度を大きくして耐疲労性を高めることでベルト端の外側に外れる領域でのコード損傷とそれに基づくベルト端部のクラックやセパレーションを防止しタイヤの耐久性を向上することができる。

さらに、ショルダー部の周方向剛性を低下させることで、接地形状を均一化し操縦安定性を良好にし、また突起乗り越し等の振動を吸収し乗り心地を良好にすることができる。

図１は本発明の一実施形態に係る空気入りラジアルタイヤ（以下、ラジアルタイヤという）１の概略半断面図である。ラジアルタイヤ１０は、一対のビード部６間にトロイダル状に延在する２層のカーカスプライからなるラジアル構造のカーカス３と、該カーカス３のクラウン部外周上にコードを交差させ配列したスチールコードからなる２層のベルト２と、該ベルト２の外周上に配したベルト補強層１とを具えている。

ベルト補強層１は、ベルト２の外周上に該ベルトの１ｓｔベルト端部２ａと２ｎｄベルト端部２ｂを覆ってベルト２の全幅に渡り有機繊維コードをタイヤ周方向に対してほぼ０°の角度で配列した１層の、いわゆるキャッププライ４と、該キャッププライ４の両側部の外周上に有機繊維コードをタイヤ周方向に対してほぼ０°の角度で配列した１層の、いわゆるエッジプライ５とからなっている。

キャッププライ４は、ベルト２の外周上に有機繊維コードをタイヤ周方向に対してほぼ０°の角度でスパイラル状に巻回されることで形成され、該ベルト２の１ｓｔ，２ｎｄベルトの両端部２ａ、２ｂを覆ってタイヤ１０の幅方向のベルト外側領域にベルト端部２ａから１０〜４０ｍｍ程度の範囲ではみ出したベルト端外側域４ｃを形成している。

このキャッププライ４の有機繊維コードは、タイヤ加硫成形において熱収縮することでベルト２を周方向に締め付け、タイヤ周方向の剛性やベルト拘束力を高めて、高速走行時の遠心力によるベルトのせり上がりや径成長、ベルト端部の歪みを抑制し、高速で耐久性と操縦安定性を良好にすることができる。

キャッププライ４に用いられる有機繊維コードは、ナイロン、ポリエステル、ビニロン、アラミド等の有機繊維が適しているが、特に接着性及び適度な剛性の保持の点でナイロン６６が好適であり、さらに高剛性を要するタイヤではナイロン／アラミド等のハイブリッド（複合）コードを用いることもできる。

そのコードの太さは、特に限定されることはないが、ナイロンコードの場合９４０〜１８８０ｄｔｅｘ程度の片撚り糸、またはそれらの双撚り糸が使用でき、上下の撚り数が異なるものでもよい。

キャッププライ４のコード角度はタイヤ周方向に対して実質的に０°であり、例えばコードを引き揃えてゴムで被覆されたリボン状の帯状部材を、タイヤ成型の際に成型ドラム１周毎に側端部同士を突き合わせながらスパイラル状に巻き付けることにより行われる。また、接着処理済みのシングルコードをタイヤ幅方向にずらせながらスパイラル状に巻き付けたものでもよい。

本発明において、上記キャッププライ４の中央域４ａに配されるコードは、下記（１）式で定義される撚り係数（Ｋ１）が１０００〜１４００であることが好ましく、この範囲に撚り係数を設定することで、加硫成形時の熱収縮により適度にベルトを締め付け、上記のタイヤ周方向の剛性とベルト拘束性を向上し、高速耐久性と操縦安定性とを確保することができる。

撚り係数（Ｋ１）か１０００未満であると、上記加硫実施例の熱収縮が少なく締め付け力が不足し、また耐疲労性が低下し挫屈疲労からコード破断を生じトレッドセパレーションなどを起こしやすくする。また、撚り係数が１４００を超えるとコードの初期モジュラスが得られず、タイヤ周方向の剛性やベルト拘束性が不足しベルトのせり上がりによりスタンディングウェーブを発生しやすくし高速耐久性や操縦安定性が低下する。

Ｋ＝Ｔ・（Ｄ／Ｐ）^１／２ ……（１）◎
（ここで、Ｋ＝撚り係数、Ｔ＝上撚り数と下撚り数の平均値（回／１０ｃｍ）、Ｄ＝総表示デシテックス（ｄｔｅｘ）、Ｐ＝コードの比重）

本発明のラジアルタイヤ１０は、キャッププライ４のベルト端外側４ｃに配されたコードの上記（１）式で定義される撚り係数（Ｋ２）が、キャッププライ４の中央域４ａに配されたコードの撚り係数（Ｋ１）よりも大きいことを構成要素とする。

その撚り係数Ｋ１，Ｋ２の比は、Ｋ２／Ｋ１＝１．２０〜１．５５である。撚り係数の比が１．２０未満であると、コードの初期伸びや耐疲労性が改善されず上記高速走行時の伸張応力によるコード損傷を抑えることができず、１．５５を超えると、ショルダー部の剛性が低くなりすぎて操縦安定性や耐摩耗性が悪化し、またベルト端部の歪み抑制効果が弱くなりベルトセパレーションを生じやすくし、さらに撚り係数が大きくなるとコードの収縮率が過度に大きくなりショルダー部に変形が発生しやすくなる。

このキャッププライ４のコード撚り係数の変更点、すなわちキャッププライの中央域４ａとベルト端外側４ｃとのコードの境界はベルト２の１ｓｔベルト端部２ａと２ｎｄベルト端部２ｂとの間４ｂの周上にあることが好ましく、１ｓｔベルト端部２ａを外側に外れた位置にあるとコード特性の変化がショルダー部に直に影響し、ショルダー部の偏摩耗やクラックの発生のおそれがある。また、この変更点が２ｎｄベルト端部を内方に入ってセンター側に位置すると、撚り係数の大きいコード特性がベルト補強層１の中央域４ａに影響し周方向の剛性やベルト拘束力を低下させ高速耐久性などを満足することができなくなる。

このようにベルト端外側４ｃのキャッププライ４に、中央域４ａよりも撚り係数大のコードを使用することで、ショルダー部におけるキャッププライのコードに直にかかる伸張応力や変形に対する抵抗性を向上することができ、これによりキャッププライ４のはみ出し部４１にかかる伸張応力に因るコード損傷を防止することでベルト端部のクラックやセパレーションの発生を回避し耐久性を向上することができる。

本発明のラジアルタイヤにおいては、上記キャッププライ４にエッジプライ５を併用することができる。エッジプライ５は、キャッププライ４の両側部における該キャッププライ４の外周上にナイロンコードをタイヤ周方向に対してほぼ０°の角度でスパイラル状に巻回され、図１に示すように、キャッププライ４の巻回終端部とほぼ同位置で終端し、すなわちベルト２の両端部２ａ、２ｂを覆ってタイヤ幅方向のベルト外側領域に１ｓｔベルト端部２ａからやはり１０〜４０ｍｍ程度の範囲ではみ出したベルト端外側域５ｂを形成している。なお、エッジプライ５はキャッププライ４の内周側に設けられるものでもよい。

このエッジプライ５は、上記キャッププライ４の場合と同様に、１ｓｔベルト端部２ａと２ｎｄベルト端部２ｂとの間４ｂの周上にエッジプライ５のベルト端外側５ｂとのコードの撚り係数の変更点を設けている。

この場合、エッジプライ５のベルト端２ａ外側に配されるコードは、上記（１）式で定義される撚り係数（Ｋ３）が、前記キャッププライ４の中央域４ａのコードの撚り係数（Ｋ１）よりも大きなコードが使用され、その撚り係数の比は上記キャッププライ４と同様に、Ｋ３／Ｋ１＝１．２０〜１．５５である。

このエッジプライ５のベルト端外側５ｂのコードをキャッププライ４のベルト端外側４ｃのコードと同程度に撚り係数を大きくすることで、キャッププライ４のベルト端外側４ｃに配したコード特性を相殺することなく、コードにかかる伸張応力や変形に対する抵抗性を向上してベルト端外側５ｂでのコード損傷を防止することができる。

また、エッジプライ５に、上記コードの変更点を設けずに、エッジプライ５の全体にキャッププライ４の中央域４ａのコードの撚り係数（Ｋ１）よりも大きなコードを使用してもよい。

なお、このエッジプライ５に使用されるコードの材質、太さなどは、上記キャッププライ４に使用されるものと同じものが挙げられ、キャッププライ４とは異種のコードを用いても勿論よい。

上述したように、ベルト補強層のベルト端外側に配置されたコードの撚り係数をベルト補強層中央域に配置されたコードの撚り係数より大きくした構成を、特に、タイヤ断面幅Ｗに対するタイヤ高さＨとの比率（（Ｈ／Ｗ）×１００（％））で表される扁平率が３５〜５５の扁平タイヤに適用した場合には、サイドウオール部、ビード部の変形が効果的に防止され、高速耐久性の向上がより一層図られる。

以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本実施例に何ら限定されるものではない。

表１の実施例、表２の比較例に記載の撚り係数を変更したナイロン６６コード（Ｎｙ６６）をキャッププライの中央域とベルト端外側とに使用した２層構造のキャッププライを有する、タイヤサイズ２４５／４０ＺＲ１８ ９３Ｙのラジアルタイヤを製造した。キャッププライの中央域とベルト端外側コードとの境界は図１のベルト端部２ａと２ｂとの間の４ｂの周上（比較例４のみ３０ｍｍセンター側に入った位置）とし、カーカスはポリエステル１６７０ｄｔｅｘ／２（エンド数２２本／インチ）の２プライ、ベルトはスチールコード２＋２×０．２５（エンド数２０本／インチ）の２プライとして各タイヤで共通の構造とした。 各タイヤの操縦安定性、高速耐久性を下記の方法に従い評価し、その結果を表１、２に示す。

［操縦安定性］
各タイヤを規定リムを用いて内圧２００ｋＰａに調整し、３０００ｃｃの国産乗用車に同種タイヤを装着し、テストコースにて３名のテストドライバーによりハンドル応答性、剛性感、グリップ感等の操縦安定性を総合的に官能評価し、比較例１を基準にして、同等であるものを「○」、やや劣るものを「△」、劣るものを「×」とした。

［高速耐久性］
ＥＣＥ−Ｒ３０で定められた条件に準拠してドラム試験を行い、規定の速度、時間条件では故障の発生が認められず各試験タイヤは合格したので、さらに１０分ごとに速度を１０Ｋｍ／ｈずつ増速して故障するまでドラム走行を続け、故障発生時までの走行距離を測定した。比較例１を１００とする指数で示した。数値の大きいほど高速耐久性が良好であることを示している。また、故障タイヤのショルダー部を解体し、キャッププライのコード破断、ベルト端部のクラック発生の有無を観察した。

表に示す結果から明らかなように、本発明に係る各実施例のラジアルタイヤはキャッププライ全体に同一コードを使用した従来構成の比較例１のタイヤに対して、操縦安定性を維持して、高速耐久性を向上されることができ、コードの破断、クラックの発生状態からショルダー部のキャッププライコードの改良による効果であることが分かる。

これに対して、撚り係数比の小さいコードをキャッププライのベルト端外側に用いた比較例２では、コード破断やクラックの発生が見られ改良効果は不十分であり、撚り係数が大きすぎるコードを用いた比較例３は操縦安定性が低下する。さらに、撚り係数の大きいコードを中央域まで使用するとタイヤ周方向の剛性とベルト拘束力が不足し、操縦安定性と高速耐久性が共に悪化してしまう。

以上の通り、本発明の空気入りラジアルタイヤは、高速耐久性を向上し、操縦安定性や乗り心地を良好にするもので、乗用車用のラジアルタイヤ、特に扁平率が小さい扁平タイヤに好適である。

実施形態の空気入りラジアルタイヤの半断面図である。

符号の説明

１……ベルト補強層
２……ベルト
２ａ、２ｂ……ベルト端部
３……カーカス
４……キャッププライ
４ａ……キャッププライ中央域
４ｃ……キャッププライのベルト端外側域
５……エッジプライ
１０……空気入りラジアルタイヤ

Claims (5)

1. 少なくとも１層のカーカスプライよりなるラジアル構造のカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側に配した少なくとも２層のベルトプライよりなるベルトと、前記ベルトの外周上に該ベルト端部を覆ってベルト全幅に渡り有機繊維コードをタイヤ周方向に対してほぼ０°の角度で配列した少なくとも１層のベルト補強層とを具えた空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記ベルト補強層のベルト端外側に配されたコードの撚り係数が、ベルト補強層の中央域に配されたコードの撚り係数よりも大きい
   ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記ベルト補強層中央域に配されたコードの下記（１）式で定義される撚り係数（Ｋ１）が１０００〜１４００であり、
   前記ベルト補強層のベルト端外側のコードの撚り係数（Ｋ２）と、前記撚り係数（Ｋ１）との比が、Ｋ２／Ｋ１＝１．２０〜１．５５である
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
   Ｋ＝Ｔ・（Ｄ／Ｐ）^１／２ ……（１）
   （ここで、Ｋ＝撚り係数、Ｔ＝上撚り数と下撚り数の平均値（回／１０ｃｍ）、Ｄ＝総表示デシテックス（ｄｔｅｘ）、Ｐ＝コードの比重）
3. 前記ベルト端外側のベルト補強層の枚数が、前記中央域のベルト補強層の枚数よりも多い
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. タイヤ断面幅Ｗに対するタイヤ高さＨとの比率（（Ｈ／Ｗ）×１００（％））で表される扁平率が３５〜５５である
   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ラジアルタイヤ。
5. 前記ベルト補強層のコードがナイロンコードである
   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ラジアルタイヤ。

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