JP2018094979A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】 耐久性及び操縦安定性を良好に維持しながら、軽量化を達成することを可能にした空気入りタイヤを提供する。【解決手段】 一対のビード部３，３間に装架されたカーカス層４を有する空気入りタイヤにおいて、カーカス層４は、カーカスコードとして、繊度４２０ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び繊度５２０ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘの芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなり、総繊度が９４０ｄｔｅｘ〜２４００ｄｔｅｘであって撚り係数Ｋが１６００〜２４００の範囲にある複数本の複合コードを含み、その複合コードは、２．０ｃＮ負荷時の中間伸度が２．０％〜４．５％の範囲にあり、１５０℃での乾熱収縮率と２．０ｃＮ負荷時の中間伸度との和からなる寸法安定性指数が２．５％〜６．０％の範囲にあり、かつ２５℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ０に対する１００℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ１の比率が７６％〜９４％の範囲にある。【選択図】図１

Description

本発明は、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなる複合コードをカーカス層に用いた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、耐久性及び操縦安定性を良好に維持しながら、軽量化を達成することを可能にした空気入りタイヤに関する。
空気入りタイヤは、通常、一対のビード部間に装架されたカーカス層を備えている。このようなカーカス層を構成するカーカスコードとして、特にハイパフォーマンスタイヤにおいてはレーヨンコードが好ましく使用されている。
これに対して、近年では環境負荷軽減の観点から空気入りタイヤの軽量化が求められている。その解決手段として、レーヨンコードをそれよりも強度が高いポリエステル繊維コードに切り替えることでカーカス層を薄くし、タイヤ重量の低減を図ることが提案されている。しかしながら、ポリエステル繊維コードをカーカス層に用いた場合、高速走行時のタイヤの発熱によりコードの初期弾性率が低下し、操縦安定性が低下するという問題がある。
一方、カーカスコードとして、ポリエステル繊維ヤーンと芳香族ポリアミド繊維ヤーンとを互いに撚り合わせた複合コードを用いることが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。このような複合コードでは、芳香族ポリアミド繊維ヤーンが操縦安定性の改善に大きく寄与し、その芳香族ポリアミド繊維ヤーンに対してポリエステル繊維ヤーンを組み合わせることで良好な耐久性を確保することが可能になるとされている。
しかしながら、空気入りタイヤを軽量化するために、ポリエステル繊維ヤーンと芳香族ポリアミド繊維ヤーンとの複合コードを細繊度化した場合、空気入りタイヤの操縦安定性と耐久性を良好に維持することは困難である。そのため、カーカスコードの更なる改善が求められている。
国際公開第２００９／６３９１３号 特開２０１２−３０７３７号公報
本発明の目的は、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなる複合コードをカーカス層に用いるにあたって、耐久性及び操縦安定性を良好に維持しながら、軽量化を達成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、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備えると共に、前記一対のビード部間に装架されたカーカス層を有する空気入りタイヤにおいて、
前記カーカス層は、カーカスコードとして、繊度４２０ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び繊度５２０ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘの芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなり、総繊度が９４０ｄｔｅｘ〜２４００ｄｔｅｘであって下記（１）式で表される撚り係数Ｋが１６００〜２４００の範囲にある複数本の複合コードを含み、
前記複合コードは、２．０ｃＮ負荷時の中間伸度が２．０％〜４．５％の範囲にあり、１５０℃での乾熱収縮率と２．０ｃＮ負荷時の中間伸度との和からなる寸法安定性指数が２．５％〜６．０％の範囲にあり、かつ２５℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ０に対する１００℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ１の比率が７６％〜９４％の範囲にあることを特徴とするものである。
Ｋ＝Ｔ√Ｄ ・・・（１）
但し、Ｔ：コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
Ｄ：コードの総繊度（ｄｔｅｘ）
本発明者は、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなる複合コードを細繊度化するにあたって、２．０ｃＮ負荷時の中間伸度、１５０℃での乾熱収縮率と２．０ｃＮ負荷時の中間伸度との和からなる寸法安定性指数、２５℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ０に対する１００℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ１の比率を適正化することで、耐久性及び操縦安定性が良好に維持されることを知見し、本発明に至ったのである。
即ち、本発明では、カーカス層は、カーカスコードとして、繊度４２０ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び繊度５２０ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘの芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなり、総繊度が９４０ｄｔｅｘ〜２４００ｄｔｅｘであって撚り係数Ｋが１６００〜２４００の範囲にある複数本の複合コードを含み、複合コードは、２．０ｃＮ負荷時の中間伸度が２．０％〜４．５％の範囲にあり、１５０℃での乾熱収縮率と２．０ｃＮ負荷時の中間伸度との和からなる寸法安定性指数が２．５％〜６．０％の範囲にあり、かつ２５℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ０に対する１００℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ１の比率が７６％〜９４％の範囲にあることにより、耐久性及び操縦安定性を良好に維持しながら、空気入りタイヤの軽量化を達成することができる。
本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部に埋設されたビードコアと、該ビードコアの外周上に配置されたビードフィラーとを備え、該ビードフィラーの高さが３０ｍｍ以下であることが好ましい。このようにビードフィラーの高さを低くすることにより、ビード部の変形による発熱が抑制されるので、荷重耐久性を効果的に改善することができる。
また、タイヤ最大幅位置におけるカーカスコードよりも外側部分のゴムゲージは１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲にあることが好ましい。これにより、カーカス層の耐損傷性を確保しながら空気入りタイヤの軽量化を促進することができる。
本発明において、２．０ｃＮ負荷時の中間伸度は、ＪＩＳ−Ｌ１０１７の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、つかみ間隔２５０ｍｍ、引張速度３００±２０ｍｍ／分の条件にて引張試験を実施し、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時に測定される試料コードの伸び率（％）である。また、１５０℃での乾熱収縮率は、ＪＩＳ−Ｌ１０１７の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、試料長さ５００ｍｍ、加熱条件１５０℃×３０分の条件にて加熱したときに測定される試料コードの乾熱収縮率（％）である。そして、寸法安定性指数は２．０ｃＮ負荷時の中間伸度と１５０℃での乾熱収縮率との和であり、その値が小さいほど寸法安定性が高いことを意味する。
更に、本発明において、初期弾性率Ｍ０，Ｍ１は、ＪＩＳ−Ｌ１０１７の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、つかみ間隔２５０ｍｍ、引張速度３００±２０ｍｍ／分の条件にて引張試験を実施し、０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）である。初期弾性率Ｍ０に対する初期弾性率Ｍ１の比率が大きいほど発熱による弾性率の低下が少ないことを意味する。
本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。 本発明の空気入りタイヤのカーカス層に使用される複合コードを示す断面図である。
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は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、図２はそのカーカス層に使用される複合コードを示すものである。
図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。
一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本のカーカスコードを含むカーカス層４が装架されている。各ビード部３には、環状のビードコア５が埋設されており、そのビードコア５の外周上に断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。
一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、複数層のベルト層７がタイヤ全周にわたって埋設されている。これらベルト層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を含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、例えばスチールコードが好ましく使用される。
ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルト補強層８が配置されている。ベルト補強層８は少なくとも１本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。ベルト補強層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。
上記空気入りタイヤにおいて、カーカス層４を構成するカーカスコードとして、図３に示すような複合コード２０が使用されている。複合コード２０は、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンからなる少なくとも１本の下撚り糸２１と芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなる少なくとも１本の下撚り糸２２とを互いに撚り合わせた構造を有している。特に、複合コード２０は３本撚り構造を有し、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンが１本の下撚り糸２１を構成し、芳香族ポリアミド繊維ヤーンが２本の下撚り糸２２を構成するものであると良い。下撚り糸２１，２２の各々には一方向の撚りが付与され、複合コード２０には下撚り糸２１，２２とは逆方向の撚りが付与されている。
複合コード２０を構成するポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンの繊度は４２０ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘの範囲に設定され、複合コード２０を構成する芳香族ポリアミド繊維ヤーンの繊度は５２０ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘの範囲に設定され、複合コード２０の総繊度は９４０ｄｔｅｘ〜２４００ｄｔｅｘの範囲に設定されている。このような繊度を選択することにより、複合コード２０を細繊度化してタイヤの軽量化を可能にすると共に、タイヤの耐久性及び操縦安定性を良好に維持することができる。ここで、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンの繊度が４２０ｄｔｅｘ未満であると耐疲労性が低下して耐久性が不十分になり、逆に１２００ｄｔｅｘ超であると操縦安定性が不十分になる。また、芳香族ポリアミド繊維ヤーンの繊度が５２０ｄｔｅｘ未満であると操縦安定性が不十分になり、逆に１２００ｄｔｅｘ超であると耐疲労性が低下して耐久性が不十分になる。複合コード２０において、芳香族ポリアミド繊維ヤーンの繊度はポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンの繊度よりも大きいことが望ましい。例えば、芳香族ポリアミド繊維ヤーンの繊度はポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンの繊度の１．３倍〜２．０倍であると良い。
複合コード２０において、下記（１）式で表される撚り係数Ｋが１６００〜２４００の範囲に設定されている。
Ｋ＝Ｔ√Ｄ ・・・（１）
但し、Ｔ：コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
Ｄ：コードの総繊度（ｄｔｅｘ）
このような撚り係数Ｋを選択することにより、耐疲労性と操縦安定性を十分に確保することができる。ここで、撚り係数Ｋが１６００未満であると耐疲労性が低下して荷重耐久性が悪化し、逆に２４００超であると剛性が低下して操縦安定性が不十分になる。なお、複合コード２０の上撚り数は５３回／１０ｃｍ〜６３回／１０ｃｍとすれば良い。
複合コード２０は、２．０ｃＮ負荷時の中間伸度が２．０％〜４．５％の範囲に設定され、１５０℃での乾熱収縮率と２．０ｃＮ負荷時の中間伸度との和からなる寸法安定性指数が２．５％〜６．０％の範囲に設定されている。これら中間伸度及び寸法安定性指数を上記範囲に設定することにより、操縦安定性を十分に確保することができる。ここで、中間伸度又は寸法安定性指数が上限値よりも大きくなると操縦安定性が不十分になる。
また、複合コード２０は、２５℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ０に対する１００℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ１の比率（Ｍ１／Ｍ０×１００％）が７６％〜９４％の範囲に設定されている。この比率を満足することにより、高速走行時の操縦安定性を良好に維持することができる。ここで、２５℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ０に対する１００℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ１の比率が７６％よりも小さいとポリエチレンテレフタレート繊維コードと同様に高速走行時の発熱により操縦安定性が悪化することになる。また、芳香族ポリアミド繊維ヤーンとポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンとからなる複合コード２０の場合、上記比率が９４％を超えることは困難である。
上述した空気入りタイヤでは、カーカス層４のカーカスコードとして、特定の繊度を有するポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び特定の繊度を有する芳香族ポリアミド繊維ヤーンから構成されていて特定の撚り係数Ｋを有する複合コード２０を使用し、その複合コード２０の２．０ｃＮ負荷時の中間伸度、１５０℃での乾熱収縮率と２．０ｃＮ負荷時の中間伸度との和からなる寸法安定性指数、及び、２５℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ０に対する１００℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ１の比率を特定の範囲に規定することにより、耐久性及び操縦安定性を良好に維持しながら、空気入りタイヤの軽量化を達成することができる。
上記空気入りタイヤにおいて、図１に示すように、ビードフィラー６の高さＢＨは３０ｍｍ以下であると良い。ビードフィラー６の高さＢＨはタイヤ径方向に沿って測定される高さである。このようにビードフィラー６の高さＢＨを低くすることにより、ビード部３の変形による発熱が抑制されるので、荷重耐久性を効果的に改善することができる。ここで、ビードフィラー６の高さＢＨが３０ｍｍよりも大きいと発熱抑制効果が低下する。ビードフィラー６の高さＢＨは、好ましくは５ｍｍ以上とする。
また、タイヤ最大幅位置Ｐｍａｘにおけるカーカス層４のカーカスコードよりも外側部分のゴムゲージＧは１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲に設定されているのが良い。これにより、カーカス層４の耐損傷性を確保しながら空気入りタイヤの軽量化を促進することができる。ここで、ゴムゲージＧが１．０ｍｍ未満であるとタイヤ側面の擦れによる摩耗でカーカス層４のカーカスコードが露出する恐れがあり、逆に２．５ｍｍを超えるとタイヤ質量の低減効果が低下する。
上述した実施形態においては、一対のビード部３，３間に１層のカーカス層４が装架された実施形態について説明したが、本発明は少なくとも１層のカーカス層を備えた空気入りタイヤに対して適用することができる。従って、要求されるタイヤ剛性に応じて一対のビード部間に複数層のカーカス層を装架し、各カーカス層のカーカスコードとして所定の複合コードを適用することが可能である。
タイヤサイズが２５５／４５Ｒ１８であり、一対のビード部間に装架された１層のカーカス層を有する空気入りタイヤにおいて、カーカス層を構成するカーカスコードの特性、ビードフィラー高さＢＨ、タイヤ最大幅位置におけるカーカスコードよりも外側部分のゴムゲージＧを表１及び表２のように設定した従来例、比較例１〜６及び実施例１〜８のタイヤを製作した。
従来例においては、カーカスコードとして、レーヨン繊維ヤーンからなる３本の下撚り糸を撚り合わせてなるレーヨンコードを使用した。比較例１，２においては、カーカスコードとして、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンからなる２本の下撚り糸を撚り合わせてなるＰＥＴコードを使用した。比較例３においては、カーカスコードとして、１本のポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンに上撚りを付与してなるＰＥＴコードを使用した。一方、比較例４〜６及び実施例１〜８においては、カーカスコードとして、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンからなる１本の下撚り糸と芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなる２本の下撚り糸を撚り合わせてなる複合コード（ＰＥＴ＋アラミド）を使用した。
これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、タイヤ質量、転がり抵抗、操縦安定性、荷重耐久性を評価し、その結果を表１及び表２に併せて示した。
タイヤ質量：
各試験タイヤの質量を計測した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど軽量であることを意味する。
転がり抵抗：
各試験タイヤをリムサイズ２０×９Ｊのホイールに組み付けて転がり抵抗測定装置に装着し、空気圧を２２０ｋＰａ、荷重５．０ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈで走行した際の転がり抵抗を測定した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど転がり抵抗が小さいことを意味する。
操縦安定性：
各試験タイヤをリムサイズ２０×９Ｊのホイールに組み付けて試験車両に装着し、空気圧を２２０ｋＰａに設定し、高速走行時の操縦安定性についてテストコースにてテストドライバーによる官能評価を行った。評価結果は、従来例を基準値（３．０）とする５点法により評価した。この評価値が大きいほど操縦安定性が優れていることを意味する。
荷重耐久性：
各試験タイヤをリムサイズ２０×９Ｊのホイールに組み付け、空気圧を２２０ｋＰａに設定し、ＪＩＳ−Ｄ４２３０の耐久性能試験に準拠し、表面が平滑な鋼製で直径１７０７ｍｍのドラムを備えたドラム試験機を用い、周辺温度を３８±３℃に制御し、走行速度を８１ｋｍ／ｈとし、負荷荷重をＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の８５％から４時間ごとに最大荷重の１５％ずつ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。但し、最終荷重は最大荷重の２８０％とし、その荷重条件のまま故障を生じるまで走行を続けた。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど荷重耐久性が優れていることを意味する。
Figure 2018094979
Figure 2018094979
表１及び表２から判るように、実施例１〜８のタイヤは、基準となる従来例との対比において軽量化が達成されており、しかも荷重耐久性及び操縦安定性がいずれも良好に維持されていた。また、転がり抵抗も良好であった。
一方、比較例１〜３のタイヤは、カーカスコードとしてレーヨンコードの替りにＰＥＴコードを使用することで軽量化が図られているものの、発熱の影響により操縦安定性及び荷重耐久性が低下していた。また、比較例４のタイヤは、カーカスコードとして複合コードが使用されているものの、中間伸度や寸法安定性指数が大きく、初期弾性率Ｍ０，Ｍ１の比率が小さ過ぎるため、比較例１〜３と同様に操縦安定性及び荷重耐久性が低下していた。比較例５のタイヤは、カーカスコードとして複合コードが使用されているものの、撚り係数Ｋが小さ過ぎるため荷重耐久性が低下していた。比較例６のタイヤは、カーカスコードとして複合コードが使用されているものの、撚り係数Ｋが大き過ぎるため操縦安定性が低下していた。
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 ベルト補強層
２０ 複合コード
２１ ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンの下撚り糸
２２ 芳香族ポリアミド繊維ヤーンの下撚り糸

Claims (3)

  1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備えると共に、前記一対のビード部間に装架されたカーカス層を有する空気入りタイヤにおいて、
    前記カーカス層は、カーカスコードとして、繊度４２０ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び繊度５２０ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘの芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなり、総繊度が９４０ｄｔｅｘ〜２４００ｄｔｅｘであって下記（１）式で表される撚り係数Ｋが１６００〜２４００の範囲にある複数本の複合コードを含み、
    前記複合コードは、２．０ｃＮ負荷時の中間伸度が２．０％〜４．５％の範囲にあり、１５０℃での乾熱収縮率と２．０ｃＮ負荷時の中間伸度との和からなる寸法安定性指数が２．５％〜６．０％の範囲にあり、かつ２５℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ０に対する１００℃での０Ｎ〜４４Ｎの負荷範囲における初期弾性率Ｍ１の比率が７６％〜９４％の範囲にあることを特徴とする空気入りタイヤ。
    Ｋ＝Ｔ√Ｄ ・・・（１）
    但し、Ｔ：コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
    Ｄ：コードの総繊度（ｄｔｅｘ）
  2. 前記一対のビード部に埋設されたビードコアと、該ビードコアの外周上に配置されたビードフィラーとを備え、該ビードフィラーの高さが３０ｍｍ以下であ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. タイヤ最大幅位置における前記カーカスコードよりも外側部分のゴムゲージが１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲にあ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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