JP5361531B2

JP5361531B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5361531B2
Application number: JP2009122486A
Authority: JP
Inventors: 光治小出; 真広山口; 喬士三井
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-05-20
Also published as: JP2010269675A

Description

本発明は空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、操縦安定性を始めとするタイヤの諸性能と品質とを高度に両立させた空気入りタイヤに関する。

現在、乗用車用ラジアルタイヤの骨格をなすカーカスの補強部材、特にカーカスのクラウン部の補強部材として一般に用いられているベルトは、主としてタイヤの赤道面に対し傾斜配列されたスチールコードのゴム引き層からなるスチールベルト層を２枚以上用い、これらベルト層中のスチールコードが互いに交差するようにして構成されている。

また、タイヤの走行時の安定性、特に、高速走行時の安定性、更には、高速走行時における上記ベルト層の剥離、特に、ベルト層端部で顕著に起こる剥離を防止してタイヤの耐久性を向上させるために、上記ベルトのタイヤ半径方向外側に有機繊維コードをタイヤ周方向にゴム引きしてなるベルト保護層を配設することがある。かかるベルト保護層の構造としては、いわゆる、キャップ構造やレイヤー構造等が知られている。

さらに、従来から、空気入りタイヤにおいて性能を向上させる手法として、タイヤの周方向に対し実質上９０°で配置させた補助ベルト層を具えたフローティングベルト構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この構造は、タイヤトレッド外表面と路面との間の滑りおよび接線力の幅方向分布を均一化させることができるため、操縦安定性および耐偏摩耗性を向上させることができる。主たるフローティングベルト構造は、有機繊維からなるベルト補助層が直下のベルト層に沿って配置されている（図１参照）。

特開２００７−３３１４２４号公報

上述のフローティングベルト構造によれば、空気入りタイヤの操縦安定性および耐偏摩耗性等の諸性能を向上させることができるが、今日、タイヤ性能と品質とをより高度に両立させることが望まれている。

そこで本発明の目的は、操縦安定性を始めとするタイヤの諸性能と品質とを高度に両立させた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者らは、フローティングベルト構造を有する空気入りタイヤにおいて、タイヤの諸性能と品質とを高度に両立させるため、補助ベルト層に着目して鋭意検討した結果、タイヤ加硫時にタイヤは幅方向へ収縮するが、補助ベルト層の収縮率がタイヤ収縮率に比べ小さいと追従できずに、径方向や周方向へ波打ってしまうことがわかった。この波打ちがあるとタイヤのでき栄えに影響し、品質が劣るだけでなく、補助ベルト層内で剛性が不均一となるためフローティングベルト構造の特長である操縦安定性を損なってしまうこともわかった。本発明は、かかる知見に基づきさらに鋭意検討した結果、完成されたものである。

すなわち、本発明の空気入りタイヤは、左右一対のビード部間にわたりトロイド状に延在するカーカスを骨格とし、該カーカスのタイヤ半径方向外側に順次、少なくとも１枚の角度つきベルト層と、タイヤ周方向に対し実質上９０°で配置された補助ベルト層と、を具えてなる空気入りタイヤにおいて、
前記補助ベルト層のコードが下記式（Ｉ）、
Ｎ１＝ｎ１×√（０．１２５×Ｄ１／ρ）×１０^−３・・・（Ｉ）
（ｎ１は下撚り数（回／１０ｃｍ）で、Ｄ１は下撚り糸の表示デシテックス数で、ρは上記有機繊維の比重（ｇ／ｃｍ^３）である。）で定義される下撚り係数Ｎ１で下撚りをかけた後、該下撚り糸複数本を引き揃えて下撚りと逆方向に、下記式（ＩＩ）、
Ｎ２＝ｎ２×√（０．１２５×Ｄ２／ρ）×１０^−３・・・（ＩＩ）
（ｎ２は上撚り数（回／１０ｃｍ）で、Ｄ２はトータル表示デシテックス数で、ρは上記有機繊維の比重（ｇ／ｃｍ^３）である。）で定義される上撚り係数Ｎ２で上撚りをかけた撚糸よりなり、前記下撚り係数Ｎ１と前記上撚り係数Ｎ２とが下記式（ＩＩＩ）、
０．９５≦Ｎ２／Ｎ１≦３．００・・・（ＩＩＩ）
を満足し、かつ上撚り係数Ｎ２が下記式（ＩＶ）、
０．５５≦Ｎ２≦１．１０・・・（ＩＶ）
を満足するように撚糸したコードであり、前記補助ベルト層のコードの乾熱収縮率が１０〜１５％であり、かつ、前記コードが単一の下撚り糸からなることを特徴とするものである。

本発明においては、前記カーカスを構成するコードが有機繊維であることが好ましく、また、本発明においては、前記補助ベルト層のコードの総繊度が１０００〜９０００ｄｔｅｘであることが好ましい。本発明においては、前記補助ベルト層の両端部を覆う、タイヤ周方向にスパイラル状に巻回されたベルト保護層を好適に具えることができる。

本発明によれば、操縦安定性を始めとするタイヤの諸性能と品質とを高度に両立させた空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤを示す断面図である。（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る交錯ベルト層と補助ベルト層とベルト保護層との積層状態を示す上面視図であり、（ｂ）は、同積層状態を示す模式的断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの一例の概略断面図を示す。図示する本発明のタイヤ１０は、トレッド部１と、その両端からタイヤ半径方向内方に延びる一対のサイドウォール部２と、その内方端に位置する一対のビード部３とを備え、少なくとも１枚のカーカスプライ（図示例では１枚）からなるカーカス５をビード部３に埋設された一対のビードコア４間にトロイド状に延在させて有する。

タイヤ１０においては、図２に示すように、カーカス５のクラウン部タイヤ半径方向外側に、少なくとも１枚のベルトプライ（図示例では２枚の交錯ベルト層６ａ、６ｂ）からなるベルト６と、タイヤ周方向に対し実質上９０°で配置された補助ベルト層７と、該補助ベルト層７の両端部を覆う、タイヤ周方向にスパイラル状に巻回されたベルト保護層８とが順次配置されている。

本発明においては、補助ベルト層７のコードが下記式（Ｉ）、
Ｎ１＝ｎ１×√（０．１２５×Ｄ１／ρ）×１０^−３・・・（Ｉ）
（ｎ１は下撚り数（回／１０ｃｍ）で、Ｄ１は下撚り糸の表示デシテックス数で、ρは上記有機繊維の比重（ｇ／ｃｍ^３）である。）で定義される下撚り係数Ｎ１で下撚りをかけた後、該下撚り糸複数本を引き揃えて下撚りと逆方向に、下記式（ＩＩ）、
Ｎ２＝ｎ２×√（０．１２５×Ｄ２／ρ）×１０^−３・・・（ＩＩ）
（ｎ２は上撚り数（回／１０ｃｍ）で、Ｄ２はトータル表示デシテックス数で、ρは上記有機繊維の比重（ｇ／ｃｍ^３）である。）で定義される上撚り係数Ｎ２で上撚りをかけた撚糸よりなり、前記下撚り係数Ｎ１と前記上撚り係数Ｎ２とが下記式（ＩＩＩ）、
０．９５≦Ｎ２／Ｎ１≦３．００・・・（ＩＩＩ）
を満たし、かつ上撚り係数Ｎ２が下記式（ＩＶ）、
０．５５≦Ｎ２≦１．１０・・・（ＩＶ）
を満たすように撚糸したコードであることが肝要である。

補助ベルト層７のコードが上記条件を満足することにより、コードの乾熱収縮率が大きくなる。これにより、補助ベルト層７がコード方向に収縮する際、タイヤ全体の収縮に追従することができる。このため、従来の補助ベルト層において生じていたような径方向や周方向への波打ちが発生せず、品質に優れ、また、操縦安定性を向上させることができる。

ここで、補助ベルト層７のコードの下撚り係数Ｎ１と上撚り係数Ｎ２の比率Ｎ２／Ｎ１が０．９５未満の場合には、下撚りにより発生する捻りトルクが過大となり、コード性状が極めて不安定となる。一方、３．００よりも大きい場合には、下撚りにより発生する捻りトルクが大きくなり、やはりコード性状が不安定となる。

また、補助ベルト層７のコードの上撚り係数Ｎ２が０．５５未満の場合には補助ベルト層のコードに要求される耐疲労性が低下し、結果としてタイヤ耐久性が低下するという問題が生じる。一方、１．１０より大きい場合にはコード性状が極めて不安定となるため、やはり耐疲労性が低下する。

本発明においては、カーカスのコードが有機繊維であることが好ましい。カーカスのコードを有機繊維とすることで、タイヤ全体の収縮率と補助ベルト層７の収縮率を近づけることができ、品質に優れたタイヤの製造が容易となる。

また、本発明においては、補助ベルト層７のコードの総繊度が１０００〜９０００ｄｔｅｘであることが好ましい。コードの総繊度が１０００ｄｔｅｘ未満では、弾性率・熱収縮応力ともに不十分となる一方、９０００ｄｔｅｘを超えると、コード径が太くなって、打ち込みを密にできなくなる。

さらに、本発明においては、補助ベルト層７のコードの乾熱収縮率が１０〜１５％であることが好ましい。補助ベルト層７のコードに用いる有機繊維の乾熱収縮率を１０〜１５％の範囲内とするのは、この値が１０％未満では加硫時の収縮に追従できず、一方、１５％を超えると、熱収縮の際、コード自身の収縮によってうねりやツノが発生し易くなる懸念があるためである。また、補助ベルト層７に用いる有機繊維の乾熱収縮率が１０〜１５％であれば、操縦安定性も向上する。なお、本発明における乾熱収縮率は、オーブン中で１６０℃、３０分の乾熱処理を行ない、熱処理前後の繊維長を、５０ｇの荷重をかけて計測して下式により求められる値である。
乾熱収縮率（％）＝（Ｌｂ−Ｌａ）／Ｌｂ×１００
ただし、Ｌｂは熱処理前の繊維長、Ｌａは熱処理後の繊維長である。

補助ベルト層７に用いる有機繊維の材質の好適例としては、６６ナイロン（６６Ｎｙ）、６ナイロン（６Ｎｙ）等のポリアミドを挙げることができる。

なお、補助ベルト層７を構成する有機繊維コードは、接着剤液による処理が施されていることが好ましい。かかる接着剤液による処理は、従来より知られている接着剤液への浸漬または塗布処理であり、接着剤液としては、例えば、レゾルシン−ホルムアルデヒド縮合体／ゴムラテックス混合液の使用が一般的である。本発明に用いる有機繊維コードは、接着剤液への浸漬または塗布処理を施した後に、乾燥ゾーン、ヒートセットゾーンおよびノルマライジングゾーンに通すゴム有機繊維コードの接着熱処理方法において、ヒートセットゾーンまたはノルマライジングゾーンの処理温度を適宜変更することにより、ゴムとの良好な接着性を得ることができる。また、ヒートセットゾーンまたはノルマライジングゾーンの処理張力を適宜変更することにより、所望の乾熱収縮率を得ることができる。

本発明において、ベルト６は、赤道方向（周方向）に対し互いに逆方向に傾斜する２層（６ａ、６ｂ）の交錯ベルトであることが好ましい。コード種、傾斜角度および打ち込み数は既知の範囲から適宜選定することができ、所望のタガ効果が得られる限り、特に制限されるべきものではない。

また、本発明においては、ベルト端セパレーションに起因するタイヤ故障を防止することができるため、ベルト保護層８を設けることが好ましい。図２に示すように、ベルト保護層８は、補助ベルト層７の両端部上に配設される、いわゆるレイヤー構造である。かかるベルト保護層８は、配設幅よりも狭い幅寸法をもつ２本以上の補強素子をゴム引きした細いリボン状シートを配設幅になるまでタイヤ幅方向に複数回らせん巻回することによって好適に形成される。リボン状シートを連続してらせん巻回することにより保護層８を形成することで、タイヤ周方向にジョイント部が生じず、ベルト６および補助ベルト層７の補強を均一に行うことが可能となる。

本発明においては、補助ベルト層７の構成を上記構成とするものであれば、それ以外のタイヤ構造や材質については特に制限されるものではなく、常法に従い適宜設定することができる。例えば、カーカス５は、図示する例では１枚の有機繊維プライコードからなるが、２枚以上にて設けてもよい。また、図示はしないが、タイヤの最内層には通常インナーライナーが配置され、トレッド表面には、適宜トレッドパターンが形成される。なお、本発明の空気入りタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、または、窒素等の不活性ガスを用いることができる。

以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
（実施例１〜１０、従来例および比較例１〜３）
下記の表１〜３に示すコードを補助ベルト層に使用し、サイズ２１５／４５ＺＲ１７のタイヤを試作し、下記の方法で補助ベルト層の乱れおよび操縦安定性を評価した。なお、表中の乾熱収縮率は、撚り係数を変化させるとともに、繊維コードの接着剤処理におけるヒートセットゾーンまたはノルマライジングゾーンの処理温度および処理張力を同表に示す条件とすることにより変動させた。

（補助ベルト層の乱れ）
各供試タイヤを解剖し、目視にて補助ベルト層の乱れを評価した。

（操縦安定性）
各供試タイヤを実車に装着して、乾燥状態（ドライ）のサーキットにおけるドライバーのフィーリング走行により、操縦安定性の評価を行った。結果は、従来例を１００として指数表示した。数値が大なるほど操縦安定性に優れ、良好である。

※１：オーブン中で１６０℃、３０分の乾熱処理を行ない、熱処理前後の繊維長を、５０ｇの荷重をかけて計測して下式により求められる値である。
乾熱収縮率（％）＝（Ｌｂ−Ｌａ）／Ｌｂ×１００
ただし、Ｌｂは熱処理前の繊維長、Ｌａは熱処理後の繊維長である。
※２：ヒートセットゾーンおよびノルマライジングゾーンの処理温度で従来例を１００とした指数表示である。数値が大なるほど高温であることを示す。
※３：ヒートセットゾーンおよびノルマライジングゾーンの処理張力で従来例を１００とした指数表示である。数値が大なるほど高張力であることを示す。

表１〜３に示すタイヤ性能の評価結果からわかるように、実施例のタイヤはいずれも従来例および比較例のタイヤに比べ、補助ベルト層の乱れの発生がなく、操縦安定性が優れていた。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４ビードコア
５カーカス
６ベルト
７補助ベルト層
８ベルト保護層

Claims

左右一対のビード部間にわたりトロイド状に延在するカーカスを骨格とし、該カーカスのタイヤ半径方向外側に順次、少なくとも１枚の角度つきベルト層と、タイヤ周方向に対し実質上９０°で配置された補助ベルト層と、を具えてなる空気入りタイヤにおいて、
前記補助ベルト層のコードが下記式（Ｉ）、
Ｎ１＝ｎ１×√（０．１２５×Ｄ１／ρ）×１０^−３・・・（Ｉ）
（ｎ１は下撚り数（回／１０ｃｍ）で、Ｄ１は下撚り糸の表示デシテックス数で、ρは上記有機繊維の比重（ｇ／ｃｍ^３）である。）で定義される下撚り係数Ｎ１で下撚りをかけた後、該下撚り糸複数本を引き揃えて下撚りと逆方向に、下記式（ＩＩ）、
Ｎ２＝ｎ２×√（０．１２５×Ｄ２／ρ）×１０^−３・・・（ＩＩ）
（ｎ２は上撚り数（回／１０ｃｍ）で、Ｄ２はトータル表示デシテックス数で、ρは上記有機繊維の比重（ｇ／ｃｍ^３）である。）で定義される上撚り係数Ｎ２で上撚りをかけた撚糸よりなり、前記下撚り係数Ｎ１と前記上撚り係数Ｎ２とが下記式（ＩＩＩ）、
０．９５≦Ｎ２／Ｎ１≦３．００・・・（ＩＩＩ）
を満足し、かつ上撚り係数Ｎ２が下記式（ＩＶ）、
０．５５≦Ｎ２≦１．１０・・・（ＩＶ）
を満足するように撚糸したコードであり、前記補助ベルト層のコードの乾熱収縮率が１０〜１５％であり、かつ、前記コードが単一の下撚り糸からなることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記カーカスのコードが有機繊維である請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記補助ベルト層のコードの総繊度が１０００〜９０００ｄｔｅｘである請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
前記補助ベルト層の両端部を覆う、タイヤ周方向にスパイラル状に巻回されたベルト保護層を具えた請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。