JP6092058B2 - 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するものである。

近年、乗用車用タイヤに要求される性能は、自動車の性能の向上と相俟って益々厳しくなってきており、操縦安定性、振動性能、乗り心地性能、低燃費性能、耐久性能、騒音性能、ユニフォミティの向上など多岐にわたっている。これらの特性を高度にバランスさせたものが、いわゆる高性能タイヤであり、より一層の高性能化が求められている。

乗用車用タイヤのカーカスプライには、下撚りを施した有機繊維のフィラメント束（所謂ストランド）の複数本を、さらに上撚りによって撚り合わせた双撚り構造の有機繊維コードが主として使用されている（特許文献１）。しかしながら、双撚り構造では、下撚りと上撚りとの撚り方向が互いに逆のため、形態保持性は良好であるものの、撚り工程が多く製造コストが高くなる。また、コード直径が太くなるなどコード質量の増加を招き、プライ厚さを増大させるなどタイヤ質量増加の原因ともなっている。

そのため、タイヤの軽量化を図るべく、カーカスプライに片撚りコードを使用し、カーカスプライの厚みを低減することが知られている（特許文献２）。しかしながら、カーカスプライには高い荷重耐久性能が要求されるところ、一般に片撚りコードは荷重耐久性能の面では不利であり、カーカスプライへの適用を妨げる要因となっている。

一方、カーカスコードの素材としてはポリエステル繊維が主として用いられている。特許文献１にはカーカスコードにレーヨン繊維を用いる点も開示されているが、一般にレーヨンは耐熱性に優れるという特徴があるため、その特性を生かして高速耐久性能を向上すべく、ベルトの外周に配されるベルト補強層への適用が一般的である（特許文献３）。また、レーヨン繊維はポリエステル繊維よりも高コストであるため、敢えてレーヨン繊維をカーカスプライに使用する利点はないと考えられていた。

このように、レーヨンコードをカーカスプライに用いることは現実的な選択とはいえず、特に片撚りレーヨンコードでカーカスプライを構成することは、実際のタイヤでは行われていないのが実情である。

特許文献４には、カーカスコードとして片撚りレーヨンコードが、［００７５］に実施例９として開示されているが、３６８０ｄｔｅｘ／１と繊度が高く、また撚り数が４５回／１０ｃｍであり、そのため撚り係数が２２１４と高いものであるため、軽量化及び操縦安定性の点で満足できるものではない。

特開平７−２０５６０９号公報 特開２０１１−２３５８６４号公報 特開２０１０−０３６８８６号公報 特開２０１１−２５１５８２号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、低コスト化や軽量化を達成しつつ、操縦安定性と荷重耐久性能を向上することができる空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討していく中で、カーカスプライに片撚り構造のレーヨン繊維コードを使用しつつ、その繊度及び撚り係数を適切に設定することにより、低コスト化や軽量化を達成しながら、操縦安定性と荷重耐久性能が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係る空気入りラジアルタイヤは、少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記カーカスプライは、繊度が１０００〜３６００ｄｔｅｘのヤーンを、撚り数をＴ（回／１０ｃｍ）、繊度をＤ（ｄｔｅｘ）としたとき、Ｔ×（Ｄ／１．５２）^１／２で定義される撚り係数Ｋが１０００〜１８００になるように撚って形成された片撚りレーヨンコードを、カーカスコードに用いてなるものである。

本発明によれば、カーカスプライを構成する片撚りレーヨンコードの繊度と撚り係数を上記の通り設定したことにより、低コスト化や軽量化を達成しながら、操縦安定性と荷重耐久性能を向上した空気入りラジアルタイヤを提供することができる。

実施形態に係る空気入りラジアルタイヤの半断面図である。 実施形態に係る片撚りレーヨンコードの構造を説明する概念図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るものとして乗用車用空気入りラジアルタイヤの１例を示すタイヤ（１）の半断面図である。このタイヤ（１）は、接地面を構成するトレッド部（２）と、左右一対のビード部（３）と、トレッド部（２）とビード部（３）との間に介在する左右一対のサイドウォール部（４）とを備えてなる。トレッド部（２）における径方向内側部分にはカーカス（５）が埋設されており、カーカス（５）は左右のビード部（３）間にわたり配されている。すなわち、カーカス（５）は、トレッド部（２）から両側のサイドウォール部（４）を経てビード部（３）で係止されており、カーカス（５）の両端部（５Ａ）が、ビード部（３）に埋設されたビードコア（６）の内側から外側に巻き上げられることにより係止されている。また、トレッド部（２）におけるカーカス（５）の径方向外側には２枚のベルトプライからなるベルト（７）が配され、更に、ベルト（７）の外周には、タイヤ周方向に対して０°〜５°の角度で螺旋状に巻回する有機繊維コードからなるベルト補強層（８）が設けられている。

カーカス（５）は、補強材としてのカーカスコードを所定の打ち込み本数で平行配列し被覆ゴムで被覆してなる少なくとも１枚のカーカスプライ（図の例では１枚）からなり、該カーカスコードがタイヤ周方向に対して実質上直角になるように該カーカスプライを配設することで構成されている。

ベルト（７）は、スチールコードなどのベルトコードをタイヤ周方向に対して所定の角度（例えば、１５〜３５度）で傾斜させかつ所定の打ち込み本数で平行配列し被覆ゴムで被覆してなる少なくとも２枚のベルトプライ（図の例では２枚）からなり、該ベルトコードは、２枚のベルトプライ間で互いに交差するように配設されている。

本実施形態では、上記カーカスコードとして、レーヨン繊維からなるコード（即ち、レーヨンコード）が用いられており、特には、多数のレーヨンフィラメントを束ねてなるヤーンに一方向の撚りを付与した片撚り構造のコード（即ち、片撚りレーヨンコード）が用いられる。

詳細には、レーヨンコードとして、多数のレーヨンフィラメントを束ねた繊度（公称繊度ないし表示繊度とも称される。）が１０００〜３６００ｄｔｅｘのヤーンを、撚り係数Ｋが１０００〜１８００になるように撚って形成された片撚り構造のものが用いられる。かかる特定の繊度を持つレーヨン繊維のヤーンを比較的低い撚り係数Ｋで撚った片撚り構造とすることにより、コード径の増大を抑え、カーカスプライの厚みを薄くできることで発熱を低減しつつ剛性を高めて操縦安定性を向上することができ、そのため、荷重耐久性能と操縦安定性をバランスよく向上することができる。

上記繊度が１０００ｄｔｅｘ未満では、カーカスプライを必要な強度にするためにコード打ち込み本数が増加し、セパレーションなどの故障が発生しやすくなる。上記繊度が３６００ｄｔｅｘを超えると、カーカスプライの厚み増加によりタイヤの軽量化を達成することが困難となる。上記繊度は、１２００〜３０００ｄｔｅｘであることが好ましく、より好ましくは１５００〜２５００ｄｔｅｘであり、特に好ましくは１６００〜２０００ｄｔｅｘである。

上記撚り係数Ｋは、長さ１０ｃｍ当たりの撚り数をＴ（回／１０ｃｍ）とし、上記繊度をＤ（ｄｔｅｘ）として、Ｋ＝Ｔ×（Ｄ／１．５２）^１／２で定義される値である。撚り係数Ｋが１０００未満では、コードの伸びが小さくなって耐疲労性が悪化する。撚り係数Ｋが１８００ｄｔｅｘを超えると、ゴムとの複合体となったときの剛性が小さくなってタイヤの操縦安定性が低下する。撚り係数Ｋは１２００〜１５００であることが好ましい。

上記片撚りレーヨンコードは、撚り角度が１８°〜３３°であることが好ましい。一般にコードの撚り角度が小さいと耐疲労性が低下するが、本実施形態では上記レーヨンコードの片撚り構造としたことにより、このような比較的低い撚り角度でも耐疲労性を確保して、荷重耐久性能と操縦安定性のバランスを向上することができる。ここで、コードの撚り角度とは、図２に示すように、片撚りレーヨンコード（１０）の、コード軸線（１１）に対する撚り角度（θ）（即ち、撚られた各フィラメントの傾斜角度）であり、コード軸線（１１）に対して撚り目（１２）との間の鋭角側の角度（θ）を測定して求められる。撚り角度を１８°以上とすることで、耐疲労性を確保して荷重耐久性能を向上することができ、また、３３°以下とすることで、操縦安定性の向上効果を高めることができる。撚り角度は、より好ましくは２０°〜３０°である。

上記片撚りレーヨンコードの２％伸張時のモジュラスは、特に限定されず、例えば１５〜４０Ｎであってもよく、また２０〜３５Ｎであってもよい。

上記片撚りレーヨンコードの打ち込み本数（エンド数）も、特に限定されず、例えば３０〜６０本／２５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは３５〜５５本／２５ｍｍである。

なお、本実施形態に係るラジアルタイヤは、カーカスを１プライ又は２プライのカーカスプライで構成することができ、２プライの場合は少なくとも１枚のカーカスプライに上記の片撚りレーヨンコードを使用すればよく、上記効果を損なわない範囲で他のカーカスプライには従来のポリエステルコードやナイロンコードを使用してもよい。

以下、実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

タイヤサイズが２６５／３５Ｒ１９ ９８Ｙである空気入りラジアルタイヤを試作した。カーカスプライの構成は、実施例及び比較例の各タイヤについて、下記表１に示す通りであり、プライ数は１枚とした。カーカス以外の構成は、全て共通の構成とした。なお、ベルトは、２＋２×０．２５ＨＴのベルトコードを打ち込み本数２３本／２５．４ｍｍとしたベルトプライ２枚で構成し、ベルトコードの傾斜角度はタイヤ周方向に対して互いに２９°（＋２９°／−２９°）とした。

表１中のカーカスコード及びプライの各物性、およびタイヤ性能等についての各測定・評価方法は以下の通りである。

・カーカスコードの繊度、コード径、強力、強度、２％伸張持モジュラス：ＪＩＳ Ｌ１０１７に準じ、２０℃、６５％ＲＨの恒温条件で２４時間以上放置後、常温にて、コード径、繊度、及び引張試験機（島津製作所（株）製オートグラフ）で強伸度を測定した。２％伸長時のモジュラスは、引張試験したときにおける２％伸長時の荷重をよみとることにより得られる値である。

・カーカスプライ厚さ：被覆ゴムによってカーカスコードを被覆してなるカーカスプライとしての厚みであり、ダイヤルゲージ（脚の直径9.5mm、荷重1670mN）により測定した。

・トータルプライ強力：コード強力にカーカスコードの打ち込み本数とプライ枚数を乗じて算出されるカーカス２５ｍｍ幅当たりの引張強力である。

・カーカスプライ質量：タイヤ１本当たりのカーカスプライの質量である。

・タイヤ質量及びその指数：タイヤ１本当たりの質量と、同質量を、比較例１を１００とした指数で表示したものであり、指数が小さいほど軽量であることを意味する。

・荷重耐久性能：ＦＭＶＳＳ１０９（ＵＴＱＧ）に準拠し、表面が平滑な鋼製の直径１７００ｍｍの回転ドラムを有するドラム試験機により、次のようにして測定した。タイヤ内圧は２２０ｋＰａで、試験速度は８０ｋｍ／ｈで一定とした。ＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の８５％で４時間、次に最大荷重の９０％で６時間、さらに最大荷重の１００％で２４時間走行させた後、最大荷重の１２０％で２４時間走行させる。このとき外観及び内面に異常が無ければさらに最大荷重の１４０％で、故障が起きるまで走行させる。故障が発生するまでの走行距離を、比較例１のタイヤを１００として指数表示した。指数大きいほどタイヤの荷重耐久性能が良好である。

・操縦安定性：内圧２８０ｋＰａで組み込んだ試験タイヤを排気量２０００ｃｃの試験車両に装着し、訓練された３名のテストドライバーにてテストコースを走行し、フィーリング評価した。採点は１０段階評価で、比較例１のタイヤを６点とした相対比較にて行い、３人の平均点を比較例１のタイヤを１００として指数表示した。指数大きいほど実車操縦安定性が良好である。なお、荷重耐久性能試験にて著しく結果が悪かったものについては、実車操縦安定性の試験は行わなかった。

結果は、表１に示す通りである。比較例１は、繊度１８４０ｄｔｅｘのレーヨン繊維からなる下撚りしたヤーンを２本撚り合わせて得られた双撚り構造のレーヨンコードであり、双撚り構造であるため、コード自体の製造時に撚り工程が多いものであるだけでなく、コード径が大きいことによりコード質量の増加を招き、タイヤ質量の大きいものであった。

これに対し、特定の繊度及び撚り係数を持つ片撚りレーヨンコードを用いた実施例１〜４であると、比較例１に対して、荷重耐久性能及び操縦安定性に優れており、タイヤの軽量化効果も高かった。

比較例２は、繊度９２０ｄｔｅｘの片撚りレーヨンコードであり、繊度が小さすぎてコード強力が低く、カーカスプライに必要な強度を確保するためにカーカスコードの打ち込み本数が多くなり、そのため、カットエンド部の接着破壊が起こりやすく荷重耐久性能に劣っていた。

比較例３は、３６８０ｄｔｅｘの片撚りレーヨンコードであり、繊度が大きすぎてコード径が大きく、タイヤ軽量化が図られず、また荷重耐久性能及び操縦安定性の向上効果も得られなかった。

比較例４は、１８４０ｄｔｅｘの片撚りレーヨンコードであるが、撚り係数Ｋが９３９と小さいため、比較例１に比べて荷重耐久性能が低下していた。コードの撚り数が低いため、耐疲労性が低下したためと考えられる。

比較例５は、１８４０ｄｔｅｘの片撚りレーヨンコードであるが、撚り係数Ｋが１８４４と大きいものである。この場合、比較例１に比べて荷重耐久性能は向上したものの、撚り数が多すぎることから剛性が低下し、操縦安定性の向上効果は得られなかった。

比較例６は、上記特許文献４の実施例９に相当する例であり、繊度が大きすぎてタイヤ軽量化が図れず、プライ厚さの増大で荷重耐久性が低下した。また、撚り係数Ｋが大きいため操縦安定性の向上はなかった。

本発明は、乗用車用タイヤを始めとする各種の空気入りラジアルタイヤに好適に用いることができる。特に、優れた操縦安定性と荷重耐久性能の両立が可能であることから、速度記号がＶ、Ｗ、Ｙ又はＺである高性能タイヤに好適である。

１…空気入りラジアルタイヤ、２…トレッド部、３…ビード部、４…サイドウォール部、５…カーカス、７…ベルト、１０…片撚りレーヨンコード、θ…撚り角度

Claims (2)

1. 少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスを備えた空気入りラジアルタイヤであって、
   前記カーカスプライは、繊度が１０００〜３６００ｄｔｅｘのヤーンを、撚り数をＴ（回／１０ｃｍ）、繊度をＤ（ｄｔｅｘ）としたとき、Ｔ×（Ｄ／１．５２）^１／２で定義される撚り係数Ｋが１０００〜１８００になるように撚って形成された片撚りレーヨンコードを、カーカスコードに用いてなる
   ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記片撚りレーヨンコードの撚り角度が１８°〜３３°である
   ことを特徴とする請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。

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