JP4361111B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りラジアルタイヤに関し、さらに詳しくは、ベルト補助補強層に汎用のナイロン繊維を使用した場合における耐フラットスポット性を、高速耐久性を損なうことなく向上させるようにした空気入りラジアルタイヤに関する。

従来、タイヤの高速耐久性を確保すると共に、ロードノイズを低減する手法として、ベルト層の外周側にナイロンなどの熱収縮性有機繊維コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻き付けたベルト補助補強層を配置することが行われてきた。

さらに近年では、自動車の高級化や静粛化に伴い、ロードノイズをさらに低減することが強く求められるようになり、この対策として、ベルト補助補強層に高弾性繊維ヤ−ンコードを使用することが試みられた（例えば、特許文献１参照）。しかし、ベルト補助補強層に弾性率の高い繊維コードを使用すると繊維コードの伸度が低いために、加硫成形時のリフト工程において繊維コードがベルト層に食い込んでしまい、ベルト補助補強層とベルト層との層間ゲージが薄くなり高速耐久性が低下するという問題が生じた。

このような問題点を解消するために、ベルト補助補強層としてポリケトンなどの高弾性繊維ヤ−ンと汎用性ナイロン（６６ナイロンや６ナイロン）などの低弾性繊維ヤ−ンとを撚り合わせた複合繊維コードを使用することにより、コードの伸度を確保して加硫成形時におけるベルト層へのコードの食い込みを防止しながら、ロードノイズの低減効果を維持するようにした提案がある（例えば、特許文献２、３参照）。

しかしながら、低弾性繊維ヤ−ンとして使用している汎用性の６６ナイロンや６ナイロンは、高温での熱収縮が大きくなることから高速耐久性の面では有利であるものの、これら６６ナイロンや６ナイロンはガラス転移点が低いために、高速走行時に発生する高熱により歪みがセットされてしまい、一定時間停車した後に再走行すると、不規則な振動を生ずる所謂フラットスポット現象が生じ易いという問題があった。
特開２００４−３０８０２３号公報 特開２００４−２７６８４０号公報 特開２００５−２０５９３３号公報

本発明の目的は、上述する従来の問題点を解消するもので、ベルト補助補強層を構成する複合繊維コードにおける低弾性繊維ヤ−ンとして汎用のナイロン繊維を使用した場合の耐フラットスポット性を、高速耐久性を損なうことなしに向上させるようにした空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りラジアルタイヤは、トレッド部におけるカーカス層の外周に層間でコード方向を交差させた複数のベルト層を配置すると共に、該ベルト層の外周の全域及び／又は両端域に有機繊維コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻き付けてベルト補助補強層を形成した空気入りラジアルタイヤにおいて、前記有機繊維コードを弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性繊維ヤ−ンと４６ナイロンからなる低弾性繊維ヤ−ンとを撚り合わせた複合繊維コードで構成し、前記低弾性繊維ヤ−ンの下撚り数を前記高弾性繊維ヤ−ンの下撚り数よりも低くすると共に、下記式で定義される前記低弾性繊維ヤ−ンの下撚り係数Ｌと前記高弾性繊維ヤ−ンの下撚り係数Ｈとの比Ｌ／Ｈを０．６０〜０．９０にしたことを特徴とする。
Ｌ＝Ｔ _L ×Ｄ _L ^{1 / 2}
Ｈ＝Ｔ _H ×Ｄ _H ^{1 / 2}
（但し、Ｔ _L ，Ｔ _H はそれぞれの繊維ヤーンの下撚り数（回／１０ｃｍ）、Ｄ _L 、Ｄ _H はそれぞれの繊維ヤーンの繊度（ｄｔｅｘ））

さらに、上述する構成において、以下（１）〜（３）に記載するように構成することが好ましい。
（１）前記高弾性繊維ヤ−ンをアラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、又はポリケトン繊維にする。
（２）前記複合繊維コードを前記高弾性繊維ヤ−ン２本と前記低弾性繊維ヤ−ン１本とを撚り合わせた３本撚り構造にする。
（３）加硫後のタイヤから採取した前記ベルト層のコードを被覆する被覆ゴムの引張り永久歪みを３．０％以下にする。

本発明によれば、ベルト補助補強層を高弾性繊維ヤ−ンと低弾性繊維ヤ−ンとの複合繊維コードで構成し、その低弾性繊維ヤ−ンとして、ガラス転移点が高い４６ナイロン繊維を使用したので、加硫成形時におけるベルト層へのコードの食い込みを４６ナイロン繊維の伸びにより防止しながら、高弾性繊維ヤ−ンの拘束作用により高速耐久性を確保することができ、かつ低弾性繊維ヤ−ンがガラス転移点の高い４６ナイロンであることにより、高速走行時に発生する高熱に対するセット性が改善されるため、耐フラットスポット性を向上することができる。
さらに、低弾性繊維ヤ−ンの下撚り数を高弾性繊維ヤ−ンの下撚り数よりも低くすると共に、下記式で定義される低弾性繊維ヤ−ンの下撚り係数Ｌと高弾性繊維ヤ−ンの下撚り係数Ｈとの比Ｌ／Ｈを０．６０〜０．９０、好ましくは０．６９〜０．８０となるように調整したので、複合繊維コード６ｚの収縮性が増強し、高速走行時におけるベルト層４、５のタガ効果が高められて、高速耐久性を一層向上することができる。
Ｌ＝Ｔ _L ×Ｄ _L ^{1 / 2}
Ｈ＝Ｔ _H ×Ｄ _H ^{1 / 2}
（但し、Ｔ _L ，Ｔ _H はそれぞれの繊維ヤーンの下撚り数（回／１０ｃｍ）、Ｄ _L 、Ｄ _H はそれぞれの繊維ヤーンの繊度（ｄｔｅｘ））

以下、本発明の構成につき添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示す断面図である。図２はベルト補助補強層を構成する複合繊維コードの一例を示す断面図である。

図１において、空気入りラジアルタイヤ１はトレッド部２におけるカーカス層３の外周に層間でコード方向を交差させた複数（図では２層）のベルト層４、５を配置すると共に、ベルト層４、５の外周の全域及び両端域に有機繊維コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻き付けてベルト補助補強層６を形成している。有機繊維コードは、図２に示すように、弾性率を１００００ＭＰａ以上とする高弾性繊維ヤ−ン６ｐと４６ナイロンからなる低弾性繊維ヤ−ン６ｑとを撚り合わせた複合繊維コード６ｚにより構成されている。

このように、ベルト補助補強層６を弾性率を１００００ＭＰａ以上とする高弾性繊維ヤ−ン６ｐと４６ナイロンからなる低弾性繊維ヤ−ン６ｑとを撚り合わせた複合繊維コード６ｚにより構成したので、加硫成形時におけるベルト層４，５へのコードの食い込みを低弾性繊維ヤ−ン６ｑを構成する４６ナイロン繊維の伸びにより防止しながら、高弾性繊維ヤ−ン６ｐの拘束作用により高速耐久性を確保することができ、かつ低弾性繊維ヤ−ン６ｑがガラス転移点の高い４６ナイロンであることにより、高速走行時に発生する高熱に対するセット性が改善されるため、耐フラットスポット性を向上することができる。

なお、上述する高弾性繊維ヤ−ン６ｐの弾性率は、タイヤから取り出したコードをヤーンに分解し、ＪＩＳ Ｌ１０１７−２００２「化学繊維タイヤコード試験方法」に従い、引張り試験を実施して求めた。具体的には、４４Ｎ負荷時のヤーンの伸びをｅ₁ （％）、１４９Ｎ負荷時のヤーンの伸びをｅ₂ （％）としたとき、以下の式により弾性率Ｅを求めた。
Ｅ＝［１０５／（ｅ₂ −ｅ₁ ）×１００］／Ｓ
ここで、Ｓはヤーンの断面積（単位：ｍｍ² ）であり、Ｓの求め方は以下のとおりとした。
Ｓ＝Ｄ／１００００ｐ
（但し、Ｄはヤーンの公称繊度（ｄｔｅｘ）、ｐは繊維の公称比重）

本発明において、ベルト補助補強層６を構成する高弾性繊維ヤ−ン６ｐの材料は、特に限定されるものではないが、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維（ＰＢＯ繊維）、又はポリケトン繊維（ＰＯＫ繊維）などを使用するとよい。

また、本発明の空気入りラジアルタイヤ１では、ベルト層４、５のタイヤ周方向に対するコード角度を２４〜３５°、好ましくは２７〜３３°に設定するとよい。これにより、高速耐久性と耐フラットスポット性とをバランスよく向上させることができる。

本発明において、好ましくは、複合繊維コード６ｚを，図３に示すように、２本の高弾性繊維ヤ−ン６ｐと１本の低弾性繊維ヤ−ン６ｑとを撚り合わせた３本撚り構造にするとよい。これにより、コードの形態が安定化するため、耐フラットスポット性がさらに向上すると同時に、耐疲労性が改善されて高速耐久性が一層向上する。

本発明の空気入りラジアルタイヤ１では、加硫後のタイヤから採取したベルト層４、５のコードを被覆する被覆ゴムの引張り永久歪を３．０％以下、好ましくは２．５％以下となるように調整するとよい。これにより、タイヤ接地部におけるベルト層４、５のコードのヒートセットが緩和されて、耐フラットスポット性が一層向上する。

ベルト層４、５のコードを被覆する被覆ゴムとしては、ＮＲ、ＳＢＲ、ＢＲ、ＩＲから選ばれた１種又は複数種類のゴムが好ましく使用され、最も好ましくは、ＮＲが使用される。

また、使用する硫黄の量はゴム１００重量部に対して４．０〜８．０重量部、好ましくは５．０〜７．５重量部にするとよい。

上述する引張り永久歪みは、加硫後のタイヤから採取した長さＬ１のゴム片に２５％の伸張歪みを与え、７０℃の雰囲気中で１時間放置した後、さらに２５℃の雰囲気中で２２時間放置し、その後、歪みから開放して、２５℃の雰囲気中で１時間放置した後のゴム片の長さＬ２を測定し、その結果から［（Ｌ１−Ｌ０）／Ｌ０］×１００％を算出して定められる。

なお、図１の実施形態では、ベルト補助補強層６がベルト層５の外周の全域及び両端域に配置された場合を示したが、ベルト補助補強層６の配置はこれに限られることなく、ベルト層５の外周の全域のみ又は両端域のみに配置する場合がある。さらに、、ベルト補助補強層６をタイヤ幅方向に複数に分割して配置する場合もある。

図４は本発明の他の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤにおけるベルト層４，５及びベルト補助補強層６の配置関係を平面状に展開して模式的に示す断面図で、ベルト補助補強層６をタイヤ中央域と両端域とに分割して配置した場合を示している。

図４において、タイヤ中央域に配置するベルト補助補強層６ａと両端域に配置するベルト補助補強層６ｂ、６ｂとは、それぞれベルト補助補強層６を構成する有機繊維コードの種類を同一にしてもよく、中央域と両端域とで異なるようにしてもよい。いずれの場合であっても、ベルト補助補強層６ａ、６ｂのうちのいずれか一方には、弾性率を１００００ＭＰａ以上とする高弾性繊維ヤ−ン６ｐと４６ナイロンからなる低弾性繊維ヤ−ン６ｑとを撚り合わせた複合繊維コードを使用する。この場合において、ベルト補助補強層６ａとベルト補助補強層６ｂ、６ｂとの間には図示するように所定の間隔をあけて配置するようにしてもよく、間隔をあけることなく配置するようにしてもよい。

上述する図４の実施形態において、中央域のベルト補助補強層６ａに上述する弾性率を１００００ＭＰａ以上とする高弾性繊維ヤ−ン６ｐと４６ナイロンからなる低弾性繊維ヤ−ン６ｑとを撚り合わせた複合繊維コード６ｚを使用し、両端域のベルト補助補強層６ｂ、６ｂにはこれより弾性率の高いアラミド繊維のような有機繊維コードを使用してもよい。これにより、ロードノイズの低減効果を大きくすることができる。

また、両端域のベルト補助補強層６ｂ、６ｂに弾性率を１００００ＭＰａ以上とする高弾性繊維ヤ−ン６ｐと４６ナイロンからなる低弾性繊維ヤ−ン６ｑとを撚り合わせた複合繊維コード６ｚを使用し、中央域のベルト補助補強層６ａにはこれより弾性率の低い有機繊維コードを使用するようにしてもよい。

上述するように、本発明の空気入りラジアルタイヤは、ベルト補助補強層を高弾性繊維と汎用ナイロン繊維との複合繊維コードで構成した従来のタイヤにおける汎用ナイロン繊維に代えて、ガラス転移点の高い４６ナイロン繊維を使用することにより、高度な高速耐久性を確保しながら耐フラットスポット性を向上するもので、近年の高性能車両に対して好ましく適用することができる。

＜従来例１、比較例１＞
タイヤサイズを２４５／４０Ｒ１８、タイヤ構造を図１にすると共に、表１に示すように、ベルト補助補強層としてアラミド繊維ヤーンと６６ナイロン繊維ヤーンとを撚り合わせた複合繊維コードを使用した従来タイヤ（従来例１）と、ベルト補助補強層としてアラミド繊維ヤーンと４６ナイロン繊維ヤーンとを撚り合わせた複合繊維コードを使用した比較タイヤ（比較例１）と、をそれぞれ作製した。なお、各タイヤにおいて、ベルト層のタイヤ周方向に対するコード角度を２７°、ベルト層の総幅を２２０ｍｍとした。

これら２種類のタイヤについて、それぞれ以下の試験方法により、耐フラットスポット性を評価すると共に、高速耐久性を評価し、その結果を従来例１を１００とする指数により表１に併記した。

〔耐フラットスポット性〕
各タイヤをリムサイズ１８×７．０ＪＪのリムに組み付けた後、空気圧２３０ｋＰａを充填して、室内ドラム試験（ドラム径：１７０７ｍｍ）により、ＪＡＳＯ Ｃ６０７に準拠してユニフォミティー（ＲＦＶ）を測定すると共に、ドラム上を速度１５０ｋｍ／ｈにて３０分間予備走行させた後、ドラムを停止して荷重（６．３７ｋＮ）を負荷した状態で１時間放置した。その後、再びユニフォミティー（ＲＦＶ）を測定し、予備走行前後におけるユニフォミティー（ＲＦＶ）値の差を評価指標として、その結果を従来例１を１００とする指数により表１に併記した。数値が小さいほど耐フラットスポット性が優れていることを示す。

〔高速耐久性〕
各タイヤをリムサイズ１８×７．０ＪＪのリムに組み付けた後、空気圧２８０ｋＰａを充填して、室内ドラム試験（ドラム径：１７０７ｍｍ）により、初速度を１２０ｋｍ／ｈ、負荷荷重をＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の８８％として１時間走行させ、その後２０分毎に１０ｋｍ／ｈずつ速度を増加させながら、タイヤが破壊するまでの走行距離を測定した。その結果を従来例１を１００とする指数により表１に併記した。数値が大きいほど高速耐久性が優れていることを示す。

表１より、比較タイヤ（比較例１）は、従来タイヤ（従来例１）に比して、高速耐久性をほぼ同等レベルに維持しながら、耐フラットスポット性が向上していることがわかる。

＜実施例１、２、比較例２〜７＞
タイヤサイズを２４５／４０Ｒ１８、タイヤ構造を図１にすると共に、ベルト補助補強層に使用する複合繊維コードを表２のように異ならせて２種類の本発明タイヤ（実施例１、２）及び６種類の比較タイヤ（比較例２〜７）をそれぞれ作製した。なお、複合繊維コードの撚り構造を３本撚りとした実施例１、２及び比較例３〜７では、それぞれ高弾性繊維ヤーン２本と低弾性繊維ヤーン１本とを撚り合わせた複合繊維コードを使用した。また、各タイヤにおいて、複合繊維コードにおける高弾性繊維ヤーンの打ち込み量を同等にすると共に、ベルト層のタイヤ周方向に対するコード角度を２７°、ベルト層の総幅を２２０ｍｍとした。

これら８種類のタイヤについて、それぞれ上記と同様の試験方法により、高速耐久性と耐フラットスポット性とを評価し、その結果を比較例２を１００とする指数により表２に併記した。

表２より、撚り構造を３本撚りとした実施例１、２及び比較例３〜７は、撚り構造を２本撚りとした比較例２に比して、耐フラットスポット性及び高速耐久性が向上していることがわかる。また、低弾性繊維ヤ−ンの下撚り係数Ｌと高弾性繊維ヤ−ンの下撚り係数Ｈとの比Ｌ／Ｈ（表２では、単に下撚り係数の比Ｌ／Ｈと表示）を０．６０〜０．９０の範囲に設定した実施例１、２は、Ｌ／Ｈを０．６０未満とした比較例４や０．９０超とした比較例３、５〜７に比して、高速耐久性が向上していることがわかる。

＜参考例＞
タイヤサイズを２４５／４０Ｒ１８、タイヤ構造を図１にすると共に、ベルト補助補強層にアラミド繊維ヤーンと４６ナイロン繊維ヤーンとを撚り合わせた複合繊維コードを使用すると共に、加硫後のタイヤから採取したベルト層のコードの被覆ゴムの引張り永久歪み（％）を表３に示すように設定した参考タイヤ（参考例）を作製した。なお、参考タイヤ（参考例）では、アラミド繊維ヤーン２本と４６ナイロン繊維ヤーン１本とを撚り合わせた複合繊維コードを使用した。また、ベルト層のタイヤ周方向に対するコード角度を２７°、ベルト層の総幅を２２０ｍｍとした。

このタイヤについて、それぞれ上記と同様の試験方法により、高速耐久性と耐フラットスポット性とを評価し、その結果を上述する比較例３を１００とする指数により表３に併記した。

なお、上述する被覆ゴムの引張り永久歪み（％）の測定は、以下により行った。

〔引張り永久歪み〕
加硫後のタイヤから採取した長さＬ０のゴム片に２５％の伸張歪みを与え、７０℃の雰囲気中で１時間放置した後、さらに２５℃の雰囲気中で２２時間放置する。その後、歪みから開放して、２５℃の雰囲気中で１時間放置した後のゴム片の長さＬ１を測定し、その結果から、引張り永久歪みＳを［（Ｌ１−Ｌ０）／Ｌ０］×１００％として算出した。なお、基準となるゴム片の長さＬ０を１００ｍｍとした。

表３より、ベルト層のコードの被覆ゴムの引張り永久歪みを３％以下とした参考例は、ベルト層のコードの被覆ゴムの引張り永久歪みが４．２％であった比較例３に比して、耐フラットスポット性が向上していることがわかる。

本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示す断面図である。 本発明の実施形態からなるベルト補助補強層を構成する複合繊維コードの一例を示す断面図である。 本発明の実施形態からなるベルト補助補強層を構成する複合繊維コードの他の例を示す断面図である。 本発明の他の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤのベルト層及びベルト補助補強層の配置関係を平面状に展開して模式的に示す断面図である。

符号の説明

ｌ 空気入りラジアルタイヤ
２ トレッド部
３ カーカス層
４、５ ベルト層
６、６ａ、６ｂ ベルト補助補強層
６ｐ 高弾性繊維ヤ−ン
６ｑ 低弾性繊維ヤ−ン
６ｚ 複合繊維コード

Claims (4)

1. トレッド部におけるカーカス層の外周に層間でコード方向を交差させた複数のベルト層を配置すると共に、該ベルト層の外周の全域及び／又は両端域に有機繊維コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻き付けてベルト補助補強層を形成した空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記有機繊維コードを弾性率１００００ＭＰａ以上の高弾性繊維ヤ−ンと４６ナイロンからなる低弾性繊維ヤ−ンとを撚り合わせた複合繊維コードで構成し、前記低弾性繊維ヤ−ンの下撚り数を前記高弾性繊維ヤ−ンの下撚り数よりも低くすると共に、下記式で定義される前記低弾性繊維ヤ−ンの下撚り係数Ｌと前記高弾性繊維ヤ−ンの下撚り係数Ｈとの比Ｌ／Ｈを０．６０〜０．９０にした空気入りラジアルタイヤ。
   Ｌ＝Ｔ _L ×Ｄ _L ^{1 / 2}
   Ｈ＝Ｔ _H ×Ｄ _H ^{1 / 2}
   （但し、Ｔ _L ，Ｔ _H はそれぞれの繊維ヤーンの下撚り数（回／１０ｃｍ）、Ｄ _L 、Ｄ _H はそれぞれの繊維ヤーンの繊度（ｄｔｅｘ））
2. 前記高弾性繊維ヤ−ンがアラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、又はポリケトン繊維である請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記複合繊維コードを前記高弾性繊維ヤ−ン２本と前記低弾性繊維ヤ−ン１本とを撚り合わせた３本撚り構造にした請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 加硫後のタイヤから採取した前記ベルト層のコードを被覆する被覆ゴムの引張り永久歪みが３．０％以下である請求項１、２又は３に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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