JP2014201136A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】エア溜まりを抑制すると共に、高速耐久性を向上すること可能にした空気入りタイヤを提供する。【解決手段】ベルト層７の外周に複数本の有機繊維コード１０をゴム被覆してなるストリップ材１１をその幅方向端部１１ｅが重複するようにタイヤ周方向に巻回してベルト補強層９を形成した空気入りタイヤにおいて、ストリップ材１１の幅ｗを５ｍｍ〜１０ｍｍにし、ベルト補強層９における有機繊維コード１０の打ち込み密度を３５本／50mm〜７０本／50mmにする一方で、複数本の有機繊維コード１０が高繊度コード１０Ｈと低繊度コード１０Ｌとを含み、ストリップ材１１の少なくとも一方の幅方向端部１１ｅに低繊度コード１０Ｌを配置すると共に、低繊度コード１０Ｌの繊度を高繊度コード１０Ｈの繊度の５０％以上８０％未満にする。【選択図】図３

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、エア溜まりを抑制すると共に、高速耐久性を向上することを可能にした空気入りタイヤに関する。

従来、高速走行用の空気入りタイヤにおいて、複数本の有機繊維コードをゴム被覆してなるストリップ材を、その幅方向端部を重複させながらタイヤ周方向に螺旋状に巻きつけることでベルト補強層を形成することがなされている（例えば、特許文献１参照）。このようなベルト補強層は、主に、高速走行時の遠心力によるベルト層両端部のせり上がりによる剥離故障を防止し、高速耐久性を向上している。

しかしながら、上述のようにストリップ材を用いてベルト補強層を構成する場合、図６に例示するように、ストリップ材１１の幅方向端部１１ｅを重複させる際にその重複部分に段差が生じる。このような段差は、ベルト補強層９がその内周側のベルト層７のコートゴムや外周側のトレッドゴムＧと積層した際に空隙１２として残存することになる。そして、この空隙１２にエアが残留してエア溜まりが生じるため、タイヤ故障が発生し易いという問題があった。そのため、ベルト補強層による高速耐久性を損なうことなく、エア溜まりに起因する故障を防止する対策が求められている。

特開２０１０−１４９８３１号公報

本発明の目的は、エア溜まりを抑制すると共に、高速耐久性を向上することを可能にした空気入り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タイヤは、トレッド部にベルト層を配置し、該ベルト層の外周に複数本の有機繊維コードをゴム被覆してなるストリップ材を該ストリップ材の少なくとも一方の幅方向端部が重複するようにタイヤ周方向に巻回してベルト補強層を形成した空気入りタイヤにおいて、前記ストリップ材の幅を５ｍｍ〜１０ｍｍにし、前記ベルト補強層における前記有機繊維コードの打ち込み密度を３５本／50mm〜７０本／50mmにする一方で、前記複数本の有機繊維コードが相対的に繊度が高い高繊度コードと相対的に繊度が低い低繊度コードとを含み、前記ストリップ材の少なくとも一方の幅方向端部に前記低繊度コードを配置すると共に、前記低繊度コードの繊度を前記高繊度コードの繊度の５０％以上８０％未満にしたことを特徴とする。

本発明では、ストリップ材の少なくとも一方の幅方向端部に低繊度コードが配置されているため、ストリップ材の幅方向端部が重複しても、その重複部分に生じる段差が小さくなるので、ベルト補強層がベルト層のコートゴムやトレッドゴムと積層しても空隙を生じ難くなる。そのため、エア溜まりに起因する故障を防止することが可能になる。特に、低繊度コードの繊度を高繊度コードの繊度の５０％以上８０％未満にしているので、有機繊維コード中に低繊度コードが含まれてもベルト補強層の強度が低下せず、高速耐久性を高度に維持することが出来る。また、ベルト補強層を構成するストリップ材の幅を５ｍｍ〜１０ｍｍにすると共に、ベルト補強層における前記有機繊維コードの打ち込み密度を３５本／50mm〜７０本／50mmにしているので、ストリップ材中に埋設される有機繊維コードの本数が所定の範囲になり、その中に占める低繊度コードの割合が抑えられるため、高速耐久性を向上することが出来る。

本発明においては、低繊度コードが片撚り構造を有することが好ましい。片撚り構造は、同じ繊度の双撚り構造よりもコードを構造的に細くすることが出来るので、ストリップ材の重複部分における段差が小さくなり、エア溜まりに起因する故障を効果的に防止することが出来る。

本発明においては、有機繊維コードが、脂肪族ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、レーヨン繊維のうちのいずれか１種からなることが好ましい。これにより、高速耐久性を良好にすることが出来る。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの子午線断面図である。 本発明の実施形態からなる空気入りタイヤのカーカス層、ベルト層、及びベ ルト補強層を抽出して示す平面図である。 本発明の実施形態からなるベルト補強層の一部を拡大して示す断面図である 。 本発明のベルト補強層に使用するストリップ材を拡大して示す斜視図である 。 本発明のベルト補強層に使用するストリップ材の製造方法の一例を示す説明 図である。 従来の空気入りタイヤのベルト補強層の一部を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部、Ｅはタイヤ赤道線である。左右一対のビード部３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。また、ビードコア５の外周上にはビードフィラー６が配置され、このビードフィラー６がカーカス層４の本体部と折り返し部とにより包み込まれている。一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層（図１では２層）のベルト層７が埋設されている。更に、ベルト層７の外周側にはベルト補強層９が設けられている。

図２に例示するように、各ベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コード８を含み、かつ層間で補強コード８が互いに交差するように配置されている。これらベルト層７において、補強コード８のタイヤ周方向に対する傾斜角度αは例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。一方、ベルト補強層９は、タイヤ周方向に配向する有機繊維コード１０を含む。ベルト補強層９において、有機繊維コードはタイヤ周方向に対する角度βが例えば０°〜５°に設定されている。

本発明は、このような一般的な空気入りタイヤに適用されるが、その断面構造は上述の基本構造に限定されるものではない。特に、図１では、ベルト補強層９として、ベルト層７の全幅を覆うものを例示したが、本発明のベルト補強層９は、ベルト層７の外周側の両端部だけを覆うものであっても良い。また、これらを併用したものであっても良い。

本発明のベルト補強層９は、図３に例示するように、複数本の有機繊維コード１０をゴム被覆してなるストリップ材１１を、このストリップ材１１の少なくとも一方の幅方向端部１１ｅが重複するようにタイヤ周方向に巻回して形成されている。特に、図３の実施形態では、ストリップ材１１の幅方向端部１１ｅがそれぞれ隣接する周回部分におけるストリップ材１１の幅方向端部１１ｅと重複するように連続的に巻回されている。また、ストリップ材１１に埋設される複数本の有機繊維コード１０は、相対的に繊度が高い高繊度コード１０Ｈと相対的に繊度が低い低繊度コード１０Ｌとを含んでいる。

尚、図３では、ベルト補強層９の構造が明確になるように、ベルト補強層９の内周側のベルト層７とベルト補強層９の外周側のトレッド部１を構成するゴム（以下、トレッドゴムＧという）とは、それぞれ具体的な構造を省略して描いている。

図４に拡大して示すように、ストリップ材１１に埋設された高繊度コード１０Ｈ及び低繊度コード１０Ｌのうち低繊度コード１０Ｌがストリップ材１１の少なくとも一方の幅方向端部１１ｅに配置されている。特に、図４の実施形態では、ストリップ材１１の両方の幅方向端部１１ｅに低弾性コード１０Ｌが配置されている。より具体的には、ストリップ材１１に含まれる複数本の有機繊維コード１０のうち、ストリップ材１１の幅方向最外側に位置する２本（幅方向両端部に各１本）を低弾性コード１０Ｌにし、これら２本以外を高弾性コード１０Ｈにしている。高繊度コード１０Ｈ及び低繊度コード１０Ｌの繊度は、低繊度コード１０Ｌの繊度が高繊度コード１０Ｈの繊度の５０％以上８０％未満になるように設定されている。尚、ここでいう繊度とは表示繊度である。一方で、ストリップ材１１の幅ｗは５ｍｍ〜１０ｍｍに設定されている。更に、ベルト補強層９における有機繊維コード１０の打ち込み密度は３５本／50mm〜７０本／50mmに設定されている。

このようにストリップ材１１の少なくとも一方の幅方向端部１１ｅに低繊度コード１０Ｌが配置されているため、ストリップ材１１の幅方向端部１１ｅが重複しても、図３に例示するように、その重複部分に生じる段差が小さくなる。そのため、ベルト補強層９がベルト層７やトレッドゴムＧと積層した際に、ベルト層７のコートゴムやトレッドゴムＧが段差を容易に埋めることが出来、空隙１２の発生を防止するか、或いは、空隙１２を無視可能な程（加硫成型時にゴムが流れて空隙１２が容易に埋まる程）に小さくすることが出来る。そのため、エア溜まりに起因する故障を防止することが可能になる。特に、低繊度コード１０Ｌの繊度を高繊度コード１０Ｈの繊度の５０％以上８０％未満にしているので、有機繊維コード１０中に低繊度コード１０Ｌが含まれてもベルト補強層９の強度が低下せず、高速耐久性を高度に維持することが出来る。また、ベルト補強層９を構成するストリップ材１１の幅ｗを５ｍｍ〜１０ｍｍにすると共に、ベルト補強層９における有機繊維コード１０の打ち込み密度を３５本／50mm〜７０本／50mmにしているので、ストリップ材１１中に埋設される有機繊維コード１０の本数を所望の範囲に設定することが出来、それにより、その中に占める低繊度コード１０Ｌの割合が抑えられるため、ベルト補強層９の強度を高度に維持して高速耐久性を向上することが出来る。

このとき、低繊度コード１０Ｌの繊度が高繊度コード１０Ｈの５０％より小さいと、繊度が小さ過ぎるためベルト補強層９の強度が不足し、高速耐久性が悪化する。低繊度コード１０Ｌの繊度が高繊度コード１０Ｈの８０％以上であると、ストリップ材１１の幅方向端部１１ｅを充分に薄くすることが出来ないのでエア溜まりを防止する効果が得られない。ストリップ材１１の幅ｗが５ｍｍより小さいと、充分な本数の有機繊維コード１０をストリップ材１１中に埋設することが出来ず、その限られた本数の有機繊維コード１０中に低繊度コード１０Ｌが含まれるため、低繊度コード１０が全ての有機繊維コード１０に占める割合が大きくなり過ぎ、ベルト補強層９の強度が不足する。ストリップ材１１の幅ｗが１０ｍｍより大きいと、ストリップ材１１が幅広過ぎてベルト層７の外周に巻回し難くなり生産性が悪化する。打ち込み密度が３５本／50mmより小さいと、ベルト補強層９に含まれる有機繊維コード１０の総数が減少することに加えて、低繊度コード１０Ｌが有機繊維コード１０に占める割合が過大になるので、ベルト補強層９の強度が低下し、高速耐久性が悪化する。打ち込み密度が７０本／50mmより大きいと、ベルト補強層９の強度が大きくなり過ぎ、加工性が悪化し、生産性が低下する。

図３の例では、１本のストリップ材１１をタイヤ周方向に連続的に巻回してベルト補強層９を構成したが、１本のストリップ材１１をベルト層７の外周にタイヤ周方向に巻回して環状にし、その隣に別のストリップ材１１を幅方向端部１１ｅが重複するようにタイヤ周方向に巻回して環状にし、更にその隣にも同様に別のストリップ材１１を巻回し、この繰り返しによりベルト補強層９を構成するようにしても良い。尚、いずれの場合も、有機繊維コード１０は、ストリップ材１１中にストリップ材１１の長手方向に延在するように埋設されているので、ストリップ材１１も有機繊維コード１０と同様にタイヤ周方向に対して０°〜５°の角度に配向している。

上述のように、低繊度コード１０Ｌは、少なくとも一方の幅方向端部１１ｅに配置されていれば良いので、幅方向端部１１ｅ以外に低繊度コード１０Ｌが含まれていても良い。また、ストリップ材１１の両方の幅方向端部１１ｅ，１１ｅのそれぞれに、複数本の低繊度コード１０Ｌを配置しても良い。言い換えれば、有機繊維コード１０のうち、ストリップ材１１の幅方向最外側からｎ番目（ｎは整数）までを低繊度コード１０Ｌにしても良い。このように複数本の低繊度コード１０Ｌを設ける場合、その配置は、ストリップ材１１の幅方向端部１１ｅの重複量に基づいて決定すると良い。即ち、ストリップ材１１の幅方向端部１１ｅの重複部分に含まれる有機繊維コード１０を低繊度コード１０Ｌにすると良い。これにより、実際に重複している部分にコード径が細い低繊度コード１０Ｌが配置されるのでストリップ材１１の厚さを小さくすることが出来る。

但し、ストリップ材１１の幅方向端部１１ｅ同士が積層して相対的に厚くなる重複部分を減少すること、ストリップ材１１の使用量を節約すること、強度低下につながる低繊度コード１０Ｌが有機繊維コード１０中に占める割合の増加を避けることを考慮すると、図３，４に例示するように、ストリップ材１１の両方の幅方向端部１１ｅのそれぞれにおいて幅方向最外側の有機繊維コード１本分の幅を重複させ、最外側の１本を低繊度コード１０Ｌとすることが好ましい。

本発明では、低繊度コード１０Ｌが複数本の素線を引き揃えたヤーンに一方向の撚りを加えた片撚り構造を有することが好ましい。片撚り構造は、複数本の素線を引き揃えたヤーンに一方向の撚りを加え、その撚りを加えられたヤーンを複数本引き揃えて更に撚りを加えた双撚り構造に比べて、繊度が同じであっても構造的にコード径を細くすることが出来るので、ストリップ材１１の幅方向端部１１ｅの重複部分に生じる段差を小さくして、エア溜まりに起因する故障を防止するには有利になる。また、所定の繊度のヤーンからなる双撚り構造のコードを高繊度コード１０Ｈとしたとき、同じ繊度のヤーンからなる片撚り構造のコードを低繊度コード１０Ｌとすれば、低繊度コード１０Ｌの繊度を高繊度コード１０Ｈの５０％とすることが出来るため、高繊度コード１０Ｈと低繊度コード１０Ｌとの繊度の関係を容易に所望の範囲に設定することが可能になる。

特に、上述のように、高繊度コード１０Ｈと低繊度コード１０Ｌとを、同繊度のヤーンからなる双撚り構造のコードと片撚り構造のコードとしたとき、低繊度コード１０Ｌの繊度は高繊度コード１０Ｈの５０％になり、低繊度コード１０Ｌのコード径が高繊度コード１０Ｈの略半分になるので、ストリップ材１１の幅方向端部１１ｅの重複部分の厚さがストリップ材１１の本体部分の厚さと変わらなくなり、エア溜まりに起因する故障の防止には有利になる。また、ストリップ材１１の厚さ方向に積層した２本の低繊度コード１０Ｌの繊度の合計が高繊度コード１０Ｈと同じになるので、実質的に、ベルト補強層９の全幅に亘って高繊度コード１０Ｈを配置したことになり好ましい。

本発明の有機繊維コード１０としては、脂肪族ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、レーヨン繊維のうちのいずれか１種からなるコードを好ましく使用することが出来る。これら繊維はいずれも高速走行時の遠心力によるベルト層７の両端部のせり上がりを抑えることに有効である。

本発明では、上述のように低繊度コード１０Ｌがストリップ材１１の幅方向端部１１ｅに配置されていれば、ストリップ材１１自体の厚さは一定であっても構わない。この場合、ストリップ材１１の幅方向端部１１ｅにおいて、低繊度コード１０Ｌのコートゴムのゴムゲージが高繊度コード１０Ｈのコートゴムのゴムゲージよりも相対的に厚くなっているが、ストリップ材１１の厚さ方向に占める有機繊維コード１０の割合が減少しているので、他の層のゴム（ベルト層７のコートゴムやトレッドゴムＧ）との積層時にストリップ材１１が厚さ方向に潰れ易くなる。そのため、他の層のゴムと馴染み易くなり、エア溜まりに起因する故障を防止する効果が充分に得られる。

好ましくは、図４に例示するように、ストリップ材１１の幅方向端部１１ｅにおいてストリップ材１１の厚さが薄くなるようにすると良い。但し、幅方向端部１１ｅにはコード径の小さい低繊度コード１０Ｌが配置されているので、有機繊維コード１０に対するストリップ材１１の厚さ方向のゴム被覆量はストリップ材１１の幅方向の位置によらずほぼ一定である。尚、このようにストリップ材１１の厚さをストリップ材１１の幅方向の位置によって異ならせる場合、例えば、各有機繊維コード１０（高繊度コード１０Ｈ及び低繊度コード１０Ｌ）を１本ずつゴム被覆して束ねることでストリップ材１１を形成することが出来る。或いは、図５に例示するように、並列させた有機繊維コード１０を押出機１３に導き、この押出機１３の口金１４から有機繊維コード１０をゴムと共に押し出して、有機繊維コード１０にゴムを被覆することでストリップ材１１を形成することが出来る。この図５の例では、両端部に低繊度コード１０Ｌを配置し、両端部以外に高繊度コード１０Ｈを配置した状態で有機繊維コード１０を図の矢印方向に導いて押出機１３に導入する一方で、口金１４として、その開口量が幅方向端部に向かって徐々に小さくなる形状（偏平な八角形状）のものを用いているので、ストリップ材１１の幅方向端部１１ｅにおいてストリップ材１１の厚さを薄くすることが出来る。特に、図５に例示するようにストリップ材１１を押出成型することが生産性の面から好ましい。

タイヤサイズが２０５／５５Ｒ１６であり、図１に例示する断面形状を有し、ベルト補強層を複数本の有機繊維コードをゴム被覆してなるストリップ材をその幅方向端部が重複するようにタイヤ周方向に連続的に巻回して形成した空気入りタイヤにおいて、ベルト補強層のエンド数、低繊度コードの配置、高繊度コードの繊度、低繊度コードの繊度、高繊度コードの繊度に対する低繊度コードの繊度の割合、低繊度コードの撚り構造をそれぞれ表１のように設定した従来例１、比較例１〜４、実施例１〜７の１２種類の空気入りタイヤを作製した。

尚、これら１２種類の空気入りタイヤにおいて、有機繊維コードはいずれもナイロン６６繊維から構成される。ストリップ材の幅は全ての例で１０ｍｍとし、その幅方向端部を０．５ｍｍ重複させた。

表中の低繊度コードの配置について、片側又は両側のいずれの場合も、複数本の有機繊維コードのうちストリップ材の幅方向最外側の１本を低繊度コードとしている。また、高繊度コード及び低繊度コードの各繊度については、各欄に、各コードを構成するヤーンの繊度を記載すると共に、コード全体の繊度を括弧を付して記載している。

これら１２種類の空気入りタイヤについて、下記の評価方法により、エア故障率および高速耐久性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

エア故障率
各試験タイヤをそれぞれ１０本製造し、シェアログラフィー検査を行い、エア故障が発生したタイヤの個数を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きい程、エア故障の発生率が小さく、エア溜まりを抑制していることを意味する。但し、指数値が１０１以下では、従来と同程度以下のエア故障率であり、エア溜まりを低減する効果が得られていない。指数値が１０２以上でエア故障率が充分に抑えられ、エア溜まりを防止することが出来たことを意味する。

高速耐久性能
各試験タイヤをリムサイズ１６×６ 1/2ＪＪのホイールに装着し、空気圧を２３０ｋＰａにしてＪＩＳ Ｄ４２３０，６．４ 高速性能試験Ａに準拠する室内ドラム試験機（ドラム径１７０７ｍｍ）に取り付け、速度０ｋｍ／ｈから試験を開始し、１０分毎に１０ｋｍ／ｈずつ段階的に速度を上昇させ故障が発生するまで走行させ、タイヤ故障が起きるまでの走行距離を測定した。評価結果は、従来例１を１００とする指数で示した。この指数値が大きい程、空気入りタイヤの高速耐久性能が優れることを意味する。

表１から明らかなように、実施例１〜７はいずれも従来例１よりもエア故障率を改善すると共に高速耐久性を向上した。尚、実施例５，６は、ストリップ材の両端部に配置した低繊度コードの繊度が高繊度コードの繊度に対して好ましい割合になっているため、エア故障率を改善することが出来るが、その一方で、高繊度コードの繊度が他の実施例１〜４，７よりも低くなっているため、高速耐久性が充分に向上しない虞があるが、エンド数を所定の範囲内で高めに設定しているので高速耐久性が大きく低下することを避けて従来例よりも優れた結果を得ている。

一方、エンド数が小さ過ぎる比較例１や、エンド数が大き過ぎる比較例２は、エア故障率を改善することは出来るものの、高速耐久性が悪化した。同様に、高繊度コードの繊度に対して低繊度コードの繊度が小さ過ぎる比較例３は、エア故障率を改善することは出来るものの、高速耐久性が悪化した。また、高繊度コードの繊度に対して低繊度コードの繊度が大き過ぎる比較例４は、実質的に高繊度コードのみを用いたものと変わらず、エア溜まりを防止する効果や高速耐久性を改善する効果は得られなかった。尚、表１の指数値の上では、比較例４のエア故障率が僅かに改善しているように見えるが、上述のように指数値が１０１以下はエア溜まりを低減する効果が得られていないものであり、特に、低繊度コードをストリップ材の片方の端部のみに配置した実施例１よりもエア故障率が低いことからも、比較例４がエア故障率や高速耐久性を改善する効果を奏するものでないことは明らかである。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ 補強コード
９ ベルト補強層
１０ 有機繊維コード
１０Ｈ 高繊度コード
１０Ｌ 低繊度コード
１１ ストリップ材
１２ 空隙
Ｅ タイヤ赤道線

Claims (3)

1. トレッド部にベルト層を配置し、該ベルト層の外周に複数本の有機繊維コードをゴム被覆してなるストリップ材を該ストリップ材の少なくとも一方の幅方向端部が重複するようにタイヤ周方向に巻回してベルト補強層を形成した空気入りタイヤにおいて、
   前記ストリップ材の幅を５ｍｍ〜１０ｍｍにし、前記ベルト補強層における前記有機繊維コードの打ち込み密度を３５本／50mm〜７０本／50mmにする一方で、前記複数本の有機繊維コードが相対的に繊度が高い高繊度コードと相対的に繊度が低い低繊度コードとを含み、前記ストリップ材の少なくとも一方の幅方向端部に前記低繊度コードを配置すると共に、前記低繊度コードの繊度を前記高繊度コードの繊度の５０％以上８０％未満にしたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記低繊度コードが片撚り構造を有することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記有機繊維コードが脂肪族ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、レーヨン繊維のうちのいずれか１種からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

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