JP4053727B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バンド層の改良に係わり、低コスト化や軽量化を達成しながら、高速走行時の操縦安定性、高速耐久性、およびノイズ性能を向上しうる空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高速走行用の空気入りラジアルタイヤでは、ベルト層の半径方向外側に、該ベルト層の少なくとも両端部を覆うバンド層を配置している。このバンド層は、バンドコードをタイヤ周方向と略平行に巻回してなるバンドプライによって形成され、高速回転時の遠心力によって生じるベルト層両端部のせり上がりを、このバンド層によるタガ効果によって防止し、タイヤの高速耐久性を高めている。
【０００３】
そして、このバンドコードには、従来、下撚りを施した有機繊維の素線の束（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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この双撚り構造は、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。しかも、撚りの度合いが大きいため、引張張力が負荷されたときの伸びが大きく、その結果、ベルト層への締め付け力が低下しやすいという問題がある。又コード直径が太くなるなどコード重量の増加を招き、さらには、断面形状が真円状とは相違するためプライ厚さを増大させるなどタイヤ重量増加の原因ともなっている。
【０００５】
そこで、近年、例えば特公昭５９−１６０１号公報などに提案されている如く、バンドコードコードとして、１本のストランドのみからなる片撚り構造のものを使用することが提案されている。
【０００６】
本発明は、この片撚り構造のバンドコードの改良に係わり、撚り係数、伸び率、バンドコードの残留張力、コード打ち込み本数などを適宜に設定することにより、バンド層の締め付け力を高めうるとの見地に基づきなされたもであり、低コスト化や軽量化を達成しながら、高速走行時の操縦安定性、高速耐久性、およびノイズ性能を向上させた空気入りラジアルタイヤの提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、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た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度以下の角度で配列した１枚以上のバンドプライからなり、
前記バンドコードは、コード太さＤが５００〜３２００ｄｔｅｘの片撚り構造の有機繊維コードからなるとともに、前記コード太さの平方根√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）を１５０〜７５０、かつ２．７ｇ／ｄｔｅｘの荷重を負荷したときの伸び率を４．０〜８．０％とするとともに、
内圧を充填しない無負荷状態のタイヤにおいてバンドコード１本にかかる力Ｌｓを４〜２５Ｎ、かつバンド層のコードと直角方向の層巾１ｃｍ当たりのコード打ち込み本数Ｍを５〜２５本、しかも前記力Ｌｓとコード打ち込み本数Ｍとの積（Ｌｓ×Ｍ）であるバンド締め付け指数ＬＩを５０〜２５０としたことを特徴としている。
【０００８】
また請求項２の発明では、前記ベルト層は、金属の単線コードからなることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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は、本発明の空気入りラジアルタイヤ１（以下タイヤ１という）が乗用車用タイヤとして形成された場合の子午断面を示している。
【００１０】
図においてタイヤ１は、トレッド部２と、その両側からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３の内方端に位置するビード部４とを具える。又タイヤ１には、前記ビード部４、４間を跨るトロイド状のカーカス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とを設けている。
【００１１】
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７５゜〜９０゜の角度で配列した１枚以上のカーカスプライからなり、本例では、２枚のカーカスプライ６Ａ、６Ｂから形成される場合が例示されている。カーカスコードとして、乗用車用タイヤでは、通常ナイロン、ポリエステル、レーヨン、芳香族ポリアミド等の有機繊維コード、特にポリエステル繊維コードが好適に採用されるが、タイヤのサイズやカテゴリー、或いは要求等に応じてスチールコードも採用しうる。
【００１２】
なお前記カーカス６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に至る本体部６ａの両側に、前記ビードコア５の廻りで折り返されて係止される折返し部６ｂを有し、この本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外方に先細状にのびるビードエーペックスゴム８を配している。
【００１３】
また前記ベルト層７は、高弾性のベルトコードをタイヤ周方向に対して１０゜〜３５゜の角度で傾斜配列した２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ように傾斜の向きを違えて重置され、これによるコードのトライアングル構造によってベルト剛性を高め、トレッド部２の略全巾を補強する。ベルトコードとしては、スチールコード特に単線コードが好適に使用されるが、スチールに近い強度を有する例えば芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維等の高弾性繊維コードも要求等に応じて採用しうる。
【００１４】
次に、前記バンド層９は、バンドコード１０をタイヤ周方向に対して５度以下の角度、通常は実質的に０゜の角度で配列した１層以上のバンドプライ１１からなり、前記ベルト層７の少なくとも両端部７Ｅを覆うことにより、この両端部７Ｅのリフティング（遠心力によるせり上がり）を抑え、高速耐久性を高める。
【００１５】
前記バンドプライ１１としては、前記両端部７Ｅのみを覆う左右一対のエッジバンドプライ、或いはベルト層７の略全巾を覆うフルバンドプライが自在に使用でき、バンド層９は、これらを単独に、或いは組み合わせて使用する。なお本例では、バンド層９が、１枚のフルバンドプライ１１Ａのみからなる一層構造の場合を例示している。
【００１６】
前記バンドプライ１１は、バンドコード１０を引き揃えた巾狭（通常２〜１０ｃｍ巾）のゴム引きストリップを螺旋状に複数回巻回することにより、或いは、バンドコード１０を引き揃えた巾広のゴム引きシートをタイヤ周方向に一周巻きすることにより形成するが、タイヤのユニフォーミティ、タガ効果、高速耐久性等の観点からは、前記螺旋巻きが好ましい。
【００１７】
そして、本願では、前記バンドコード１０に、片撚り構造の有機繊維コードを採用するとともに、この有機繊維コードのコード太さＤ（直径とは異なる）を５００〜３２００ｄｔｅｘ、前記コード太さの平方根√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）を１５０〜７５０、かつ２．７ｇ／ｄｔｅｘの荷重を負荷したときの伸び率を４．０〜８．０％としたことを第１の特徴としている。
【００１８】
ここで、従来においては、高速用タイヤのバンドコードとして、例えばコード太さＤを１４００ｄｔｅｘ／２、コード撚り数Ｎを３６回／１０ｃｍとした太くて撚り数の多い双撚り構造の有機繊維コード（撚り係数Ｔは約１９０５）が一般に使用されており、又高速性能がそれほど要求されないタイヤのバンドコードとしては、例えばコード太さＤが９４０ｄｔｅｘ／２、コード撚り数Ｎが４７回／１０ｃｍの細くて撚り数の多い双撚り構造の有機繊維コード（撚り係数Ｔは約２０３８）が一般に使用されていた。
【００１９】
これに対して、本願では、片撚り構造を採用することにより、従来の双撚り構造のコードに比して、撚り工程が少なくなり製造コストや生産性か向上するなど経済性がアップする。又コード直径が細くなりかつコード断面が真円状となるため、コード自体が軽量となるだけでなくプライ厚さが低減され、その結果、タイヤの軽量化に大きく貢献できる。
【００２０】
又前記バンドコード１０では、コード撚り係数Ｔを従来よりも小さい１５０〜７５０の範囲に減じることにより、コード強度及び引張弾性率を夫々高め、ベルト層７への締め付け力及び拘束力を向上させている。なお、前記コード撚り係数Ｔが７５０より大きいと、前述の締め付け力の向上効果等が充分に達成されず、高速走行時の操縦安定性、及び高速耐久性の向上が望めなくなる。逆に１５０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あるいはその取り扱いが面倒になる。従って、コード撚り係数Ｔは、好ましくは２００〜６００の範囲が好ましい。
【００２１】
又コード太さＤは、５００〜３２００ｄｔｅｘの範囲であり、３２００ｄｔｅｘをこえるとコードが太すぎて発熱が大きくなり、かつ本願の利点である軽量化のメリットが活かされなくなってしまう。逆に５００ｄｔｅｘより小さいと、コード打ち込み本数をできる限り多くしても、弾性率が不十分となりバンド層本来の機能が発揮されなくなる。従って、コード太さＤは、１０００〜２５００ｄｔｅｘの範囲が好ましい。
【００２２】
又前記バンコード１０は、２．７ｇ／ｄｔｅｘの荷重を負荷したときの伸び率を、従来よりも小さい４．０〜８．０％の範囲に減じ、その締め付け力を高めている。この伸び率は、ＪＩＳＬ１０１７の７．７．１項の「標準時試験」に準じて測定した一定荷重（２．７ｇ／ｄｔｅｘ）での伸び率である。該伸び率が４．０％より小さいと、締め付け力の点では有利であるが、伸びが小さすぎてタイヤの動きに追従できなくなり、又８．０％をこえると、締め付け力が不十分となり、高速走行時の操縦安定性、及び高速耐久性の向上が望めなくなる。従って前記伸び率は、４．５〜７．０％の範囲が好ましい。
【００２３】
そして、本発明者による研究の結果、このような有機繊維コードを用いたバンド層９タイヤにおいて、そのバンド締め付け指数ＬＩを５０〜２５０の範囲に規制したとき、ノイズ性能を向上しうることを究明した。
【００２４】
即ち、本願では、前記バンド締め付け指数ＬＩを５０〜２５０の範囲に規制することを第２の特徴としている。
【００２５】
ここで、前記「バンド締め付け指数ＬＩ」とは、内圧を充填しない無負荷状態のタイヤにおいてバンドコード１本にかかる力Ｌｓと、バンド層のコードと直角方向の層巾１ｃｍ当たりのコード打ち込み本数Ｍとの積（Ｌｓ×Ｍ）として定義した、新規なパラメータである。
【００２６】
この力Ｌｓは、生タイヤ形成時にベルトドラム上でバンドコード１０を巻回する際に生じる引張張力やドラム径、金型内で加硫成形する際のストレッチ、加硫後の収縮等が合わさって発生するものであり、従って、これらをコントロールすることによって、力Ｌｓを調整することができる。
【００２７】
又前記「力Ｌｓ」は、以下の如く測定することができる。即ち、前記無負荷状態のタイヤ（リム組していてもしていなくても良い）のトレッドゴムの一部を除去し、バンドコード１０を露出させる。そして露出したバンドコード１０に、周方向に沿って一定長さＬａｃｍの印を入れる。次に、前記バンドコード１０をタイヤから切り出し、収縮後の長さＬｂを測定する。又このバンドコード１０の「応力−歪み曲線」を引張試験機によって求めるとともに、前記長さの差（Ｌａ−Ｌｂ）で表される歪み量での応力、即ち力Ｌｓを、前記「応力−歪み曲線」から求める。
【００２８】
これらの測定は、室温２０℃、湿度６７％の基で行うこととする。又バンドコード１０は、空気中の湿度によっても、その長さＬａ、Ｌｂが影響するため、前記測定は、恒温、恒湿室で行うことが必要である。又バンド層９が２層構造の場合には、各層のバンドコードの力の平均値をもって、前記力Ｌｓとする。
【００２９】
そして、この残留張力Ｌｓとコード打ち込み本数Ｍとの積である前記バンド締め付け指数ＬＩを５０〜２５０の範囲に高めることにより、タイヤへの拘束力が増し、タイヤのノイズ性能が向上するのである。なおバンド締め付け指数ＬＩが２５０をこえると、加硫成形時にユニフォミティーが低下する傾向となり、車外騒音である通過騒音性能が悪化する。逆に５０未満では、特に車内騒音であるロードノイズ性能への改善効果が見込めなくなる。従って、バンド締め付け指数ＬＩは、好ましくは、５５〜２００が望ましい。
【００３０】
又前記範囲を得るために、本願では前記残留張力Ｌｓを４〜２５Ｎ、コード打ち込み本数Ｍを５〜２５本としている。
【００３１】
又バンドコード１０としては、ナイロン、ポリエステル、レーヨン等の低弾性率の有機繊維、特にナイロン繊維コードが主に用いられるが、要求によりポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、芳香族ポリアミド等の高弾性率の有機繊維コードも適宜使用できる。
【００３２】
このように、バンドコード１０として片撚り構造を採用する一方、その撚り係数Ｔ、伸び率、バンド締め付け指数ＬＩ等を、前述の範囲に規制しているため、低コスト化や軽量化を達成しながら、バンド層９の締め付け力の増加が図れ、高速走行時の操縦安定性、高速耐久性、さらにはノイズ性能を向上することができる。
【００３３】
なお、前記ベルト層７のベルトコードを、スチールなどの金属の単線コードで形成した場合には、ベルト剛性が高くなるため、前記バンド層９による締め付け力の増加と相俟って、前記ノイズ性能の向上効果を一段と高めることが可能となる。
【００３４】
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。
【００３５】
【実施例】
図１の構造をなすタイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを、表１の仕様により試作するとともに、各試供タイヤの経済性、タイヤ重量、騒音性、操縦安定性、及び高速耐久性をテストし互いに比較した。なお表１以外は、以下のとうりで、同仕様である。
・カーカス
プライ数−−２枚
コード−−ポリエステル（１１００ｄｔｅｘ／２）
コード角度−−＋８８度／−８８度
・ベルト層
プライ数−−２枚
コード−−スチール（１×１×０．４２）
コード角度−−＋２０度／−２０度
【００３６】
（１） 経済性
使用したバンドコードの製造コストを比較し、比較例１と同等の場合は×、低コストの場合は○とした。
【００３７】
（２） タイヤ重量
タイヤ１本当たりの重量を測定し、比較例１との重量差を示す、マイナス（−）表示は比較例より軽量である。
【００３８】
（３） 騒音性
試供タイヤをリム（６Ｊ×１５）、内圧（２００ｋＰａ）で、乗用車（２０００ｃｃ）に装着し、スムース路面を速度８０ｋｍ／ｈにて走行させ、運転席の耳元に設置したマイクロフォンにて２００Ｈｚでの騒音レベルを測定した。
【００３９】
（３） 高速操縦安定性
前記と同一条件の車両を用い、ドライアスファルト路面のテストコースを高速走行し、その時のハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する特性をドライバーの官能評価により比較例１を１００とする指数で表示している。指数の大きい方が良好である。
【００４０】
（４）高速耐久性
ドラム試験機を用い、周辺温度２５±５゜Ｃに制御し、試供タイヤをリム（６Ｊ×１５）、内圧（２８０ｋＰａ）、荷重（ＪＡＴＭＡで規定する空気内圧条件に対応する荷重（４９２ｋｇｆ）の８０％）のもとで、走行速度を１７０ｋｍ／ｈから、１０分毎に１０ｋｍ／ｈずつ（２００km／ｈからは２０分毎）段階的に上昇させ、故障が発生するまで走行させる。そして故障が発生するまでの走行距離を、従来例１を１００とする指数でで表示している。指数が大きいほど高速耐久性に優れている。
【００４１】
【表１】

【００４２】
実施例のタイヤは、低コスト化や軽量化を達成しながら、高速操縦安定性、高速耐久性、及びノイズ性能を向上しうるのが確認できる。
【００４３】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、バンドコードに片撚り構造を採用する一方、その撚り係数、伸び率、バンド締め付け指数等を、所定範囲に規制しているため、低コスト化や軽量化を達成しながら、バンド層の締め付け力の増加が図れ、高速走行時の操縦安定性、高速耐久性、さらにはノイズ性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のタイヤの断面図である。
【符号の説明】
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト層
９ バンド層
１０ バンドコード
１１、１１Ａ、１１Ｂ バンドプライ

Claims (2)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、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た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度以下の角度で配列した１枚以上のバンドプライからなり、
   前記バンドコードは、コード太さＤが５００〜３２００ｄｔｅｘの片撚り構造の有機繊維コードからなるとともに、前記コード太さの平方根√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）を１５０〜７５０、かつ２．７ｇ／ｄｔｅｘの荷重を負荷したときの伸び率を４．０〜８．０％とするとともに、
   内圧を充填しない無負荷状態のタイヤにおいてバンドコード１本にかかる力Ｌｓを４〜２５Ｎ、かつバンド層のコードと直角方向の層巾１ｃｍ当たりのコード打ち込み本数Ｍを５〜２５本、しかも前記力Ｌｓとコード打ち込み本数Ｍとの積（Ｌｓ×Ｍ）であるバンド締め付け指数ＬＩを５０〜２５０としたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記ベルト層は、金属の単線コードからな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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