JP5558208B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードのゴム引き層よりなるベルト補強層の改良に係る乗用車用空気入りタイヤに関する。

一般に、空気入りタイヤは、左右一対のビードコア間にまたがってトロイド状に延在するカーカスプライと、そのクラウン部のタイヤ径方向外側に、タイヤ周方向に対し傾斜して配置されたベルト層と、そのタイヤ径方向外側に、実質的にタイヤ周方向に配設された有機繊維コードからなるベルト補強層と、を備えた構成を有する。このうちベルト補強層は、従来、タイヤに周方向剛性を付与して、タガ効果をもたらすことを目的として、タイヤ最外層に配置されている。

一方で、近年、タイヤの転がり抵抗の低減に関する要請は、ますます厳しくなってきている。このような転がり抵抗低減のニーズの高まりに対して、従来は、転がり抵抗の主要因となるゴムのヒステリシスロスを下げることで対応が図られていた（例えば、特許文献１等）。また、タイヤの骨格部材である有機繊維コードの改良により転がり抵抗を低減する手法として、有機繊維コード自体のヒステリシスロスを低減することが効果的であることも知られている。

特開２００９−００１６６５号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、従来のゴム配合や有機繊維コード自体の改良による低ヒステリシスロス化の手法では、近年の転がり抵抗の低減の要請を十分満足できるものではなく、さらなる低転がり抵抗化を達成するための新たな技術の確立が求められていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、他のタイヤ性能を損なうことなく、さらなる低転がり抵抗化を図った空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、かかる周方向に配設されたベルト補強層に着目して鋭意検討した結果、ベルト補強層を構成する有機繊維コードと、これを被覆するゴムとの界面でのゴムの繰り返し歪が、走行時に生ずるヒステリシスロスに大きく寄与していることを見出した。本発明者はさらに検討した結果、かかるヒステリシスロスの発生を抑制するためには、有機繊維コードの断面形状を真円に近づけることが効果的であることを見出し、また、ベルト補強層を構成するゴム−コード複合体の表面積ファクターとして下記の式（２）の左辺を定義して、その値を下げることで、タイヤの転がり抵抗がより低減されることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の空気入りタイヤは、左右一対のビードコア間にまたがってトロイド状に延在する少なくとも１枚のカーカスプライと、該カーカスプライのクラウン部のタイヤ径方向外側に配置され、タイヤ周方向に対し傾斜して配列された補強コードのゴム引き層よりなる少なくとも１層のベルト層と、該ベルト層のタイヤ径方向外側に配置され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードのゴム引き層よりなるベルト補強層とを備える空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト補強層を構成する有機繊維コードのコード長手方向に直交する断面における、ディップコードとしての最小径をＲ１（ｍｍ）、最大径をＲ２（ｍｍ）としたとき、Ｒ２／Ｒ１で定義される該有機繊維コードの真円度が、下記式（１）、
１．０＜Ｒ２／Ｒ１≦１．３ （１）
を満足し、かつ、該有機繊維コードの、ＪＩＳ規格に準拠して測定されるディップコードとしてのコード径をＤ（ｍｍ）、前記ベルト補強層の、トリートとしての該有機繊維コードの打込み数をＥ（本／５０ｍｍ）と定義したとき、下記式（２）、
３５．８≦π×Ｄ×（Ｒ２／Ｒ１）×Ｅ≦４３．６ （２）
で示される関係を満足することを特徴とするものである。

本発明においては、前記有機繊維コードの総繊度が３００ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。また、前記有機繊維コードが片撚りコードであることが好ましい。さらに、前記有機繊維コードが６６−ナイロンからなることが好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことにより、他のタイヤ性能を損なうことなく、さらなる低転がり抵抗化を図った空気入りタイヤを実現することが可能となった。

本発明の空気入りタイヤの一例を示す幅方向断面図である。 有機繊維コードのコード断面の一例を示す写真図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りタイヤの一例の幅方向断面図を示す。図示するタイヤは、ビードコア１が埋設された左右一対のビード部１１および一対のサイドウォール部１２と、両サイドウォール部１２に連なるトレッド部１３とを有し、左右一対のビードコア１間にまたがってトロイド状に延在して、これら各部を補強する１枚のカーカスプライ２を備えている。また、カーカスプライ２のクラウン部のタイヤ径方向外側には、タイヤ周方向に対し傾斜して配列された補強コードのゴム引き層よりなる２層のベルト層３ａ，３ｂと、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードのゴム引き層よりなるベルト補強層４，５と、が配置されている。

本発明においては、かかるベルト補強層を構成する有機繊維コードのコード長手方向に直交する断面における、ディップコードとしての最小径をＲ１（ｍｍ）、最大径をＲ２（ｍｍ）としたとき、Ｒ２／Ｒ１で定義される有機繊維コードの真円度が、下記式（１）、
１．０＜Ｒ２／Ｒ１≦１．３ （１）
を満足するものとする。前述したように、この有機繊維コードの真円度が１．０に近く、すなわち、有機繊維コードの断面形状が真円に近いほど、有機繊維コードとその周囲に存在するゴムとが接触する界面の表面積が小さくなり、この界面で走行時に発生するヒステリシスロスが低減して、結果として、低転がり抵抗化を図ることが可能となる。

ここで、上記有機繊維コードのディップコードとしての最大径および最小径は、有機繊維コードをその長手方向に対して垂直に切断したときのコード断面において、有機繊維コードをコーティングゴムで被覆した際にコードとゴムの界面とが接する円を描いたとき、最大となる円の直径を最大径とし、最小となる円の直径を最小径として定義される。図２（ａ），（ｂ）に、有機繊維コードのコード断面の一例の写真を示す。図示する写真中の円が、各有機繊維コードの最大径および最小径を、それぞれ示している。なお、かかる最大径および最小径の測定は、例えば、有機繊維コードを無負荷状態で樹脂に埋め込んだ成型体の断面を観察する等により、行うことができる。ここで、ディップコードとは、接着剤（ディップ液）で処理された後のコードを意味する。また、本発明においてディップコードとしてのコード径としているのは、タイヤ内に埋設される前のコード径を問題とするとの意味である。

また、本発明においては、上記有機繊維コードの、ＪＩＳ規格に準拠して測定されるディップコードとしてのコード径をＤ（ｍｍ）、ベルト補強層の、トリートとしての有機繊維コードの打込み数をＥ（本／５０ｍｍ）と定義したとき、下記式（２）、
π×Ｄ×（Ｒ２／Ｒ１）×Ｅ＜７０ （２）
で示される関係を満足することが必要である。上記式（２）に示すように、真円度に見かけのコード断面の周長と打込み数とを掛け合わせることで、転がり抵抗と相関する値を得ることができる。上記式（２）の左辺の値が小さければ小さいほど、転がり抵抗のレベルが良化する。この値が７０以上であると、現在の市販タイヤレベルの転がり抵抗しか達成し得ないものとなる。ここで、上記式（２）を満足するＤ，Ｅの組み合わせは複数生ずることになるが、その場合、打込み数Ｅを５５（本／５０ｍｍ）未満、例えば、２５〜５４（本／５０ｍｍ）とすることが好ましい。打込み数Ｅを５５（本／５０ｍｍ）未満とすることで、トリートを裁断する作業が容易となるので、生産性を向上することができる。これに対し、打込み数Ｅが増加すると、ディップ時にディップ液の膜張り性が悪化して、ディップむらが増えてしまうことに加え、スリッティング作業時に糸切れが生じやすくなる。また、打込み数を２５（本／５０ｍｍ）未満まで下げると、トリートの撚り、織り工程からディップ時の間に、反物の性状が悪化して、作業性が低下する。

なお、本発明において、上記有機繊維コードの真円度は、コードの撚り条件を適宜選定することにより、調整することが可能である。特に、有機繊維コードの真円度を高めるためには、有機繊維コードを片撚りコードとすることが、最も効果的である。

本発明においては、ベルト補強層の有機繊維コードとして、上記式（１）および（２）に係る条件を満足するものを用いるものであればよく、これにより本発明の所期の効果を得ることができる。本発明においては、かかる条件を満足する有機繊維コードを用いる以外の点については特に制限はなく、上記有機繊維コードのコード構造や材質、および、ベルト補強層以外のタイヤ構造の詳細等については、所望に応じ、常法に従い適宜選定することができ、特に制限されるものではない。

例えば、上記有機繊維コードの総繊度は、好適には３００ｄｔｅｘ以上、例えば、４６０〜３０００ｄｔｅｘとする。有機繊維コードの総繊度が３００ｄｔｅｘ未満であると、原糸の撚り工程において現在用いられているタイヤコードの撚り機では、生産性が著しく低くなってしまう。

また、有機繊維コードの材質としては、一般にベルト補強層の補強コードとして使用されるもののうちから適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではないが、好適には、６６−ナイロンを用いる。有機繊維コードの材質として６６−ナイロンを用いることで、接着性、特に耐熱接着性が良好となり、好適である。

カーカスプライ２は、図示する例では１枚であるが、本発明において、カーカスプライ２の枚数はこれに限られるものではなく、２枚以上であってもよい。また、その構造も特に限定されるものではない。ビード部におけるカーカスプライ２の係止構造についても、図示するようにビードコア１の周りに巻き上げて係止した構造に限られず、カーカスプライの端部を２層のビードコアで挟み込んだ構造でもよい（図示せず）。

また、ベルト層３ａ，３ｂは、タイヤ周方向に対し、例えば、±１５〜４０°で傾斜して延びるコードのゴム引き層、好ましくは、スチールコードのゴム引き層からなる。図示する例では、２層のベルト層３ａ，３ｂが、各ベルト層を構成するコード同士がタイヤ赤道面を挟んで互いに交差するように積層されて交錯層を構成しているが、本発明においては、少なくとも１層のベルト層が配置されているものであればよく、図示する例に限られるものではない。

さらに、本発明に係るベルト補強層は、図示する例では、ベルト層３の全幅以上にわたり配置されるキャップ層４と、ベルト層３の両端部を覆う領域に配置されるレイヤー層５とからなるが、これには限られず、キャップ層４若しくはレイヤー層５のみ、または、２層以上のキャップ層４および／または２層以上のレイヤー層５の組み合わせであってもよい。かかるベルト補強層は、例えば、複数本の有機繊維コードを引き揃えてゴム被覆してなる一定幅のストリップを、タイヤ周方向に螺旋巻きすることで形成することができる。なお、本発明においては、ベルト補強層が２層以上からなる場合には、各層について、上記有機繊維コードに係る条件を満足することが必要である。

さらに、図示はしないが、本発明において、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。さらにまた、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、実施例を用いてより詳細に説明する。
タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１４にて、１枚のカーカスプライと、そのクラウン部のタイヤ径方向外側に配置された２層のベルト層と、そのタイヤ径方向外側に配置されたベルト補強層とを備える空気入りタイヤを作製した。カーカスプライは、有機繊維コード（材質：ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））と、これを被覆するゴムとからなるものとし、コードの打込み数は６０本／５０ｍｍとした。また、そのコード角度は、タイヤ周方向に対し９０°とした。ベルト層は、スチールコードのゴム引き層からなるものとし、そのコード角度は、タイヤ周方向に対し±２５°とした。ベルト補強層は、ベルト層の全幅以上にわたり配置されるキャップ層の１層からなるものとし、下記表中に示す条件を満足する有機繊維コードのゴム引き層を、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列することにより形成した。

＜転がり抵抗＞
比較例および各実施例で得られたタイヤにつき、転がり抵抗を評価した。転がり抵抗は、各供試タイヤをサイズ６Ｊ×１４のリムに組み、内圧２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２、荷重４４０ｋｇｆの条件下で、外径１．７ｍのドラム上に設置してドラムを回転させ、回転速度を１２０ｋｍ／時まで上昇させた後、ドラムを惰行させて、回転速度８０ｋｍ／時のときの慣性モーメントを算出し、下記式に基づき評価した。結果は、比較例を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く、良好である。
指数値＝［（供試タイヤの慣性モーメント）／（従来例のタイヤの慣性モーメント）］×１００
その結果を、下記の表中に併せて示す。

＜作業性＞
各実施例等に係るカーカスプライのトリート製造時における作業性を、下記基準に従い評価した。その結果を、下記の表中に併せて示す。
◎：総作業時間が、比較例１対比で３％以上短い場合。
○：総作業時間が、比較例１対比で１％以上３％未満短い場合。
△：総作業時間が、比較例１対比で０％を超え１％未満短い場合。
×：総作業時間が、比較例１対比で同等である場合。

＊１）各有機繊維コードのコード長手方向に直交する方向の断面における、ディップコードとしての最小径をＲ１、最大径をＲ２としたとき、Ｒ２／Ｒ１で定義される各有機繊維コードの真円度を示す。なお、各有機繊維コードの最小径および最大径は、有機繊維コードを無負荷状態で樹脂に埋め込んだ成型体の断面を観察することにより測定した。
＊２）式π×Ｄ×（Ｒ２／Ｒ１）×Ｅ（Ｄ：ディップコードとしてのコード径（ｍｍ），Ｅ：トリートとしての有機繊維コードの打込み数（本／５０ｍｍ））に基づき算出された値である。

上記表中に示すように、本発明に係る上記真円度および表面積ファクターの条件を満足する有機繊維コードをカーカスプライに用いた各実施例においては、かかる条件を満足しない各比較例に比し、良好な転がり抵抗が得られていることがわかる。また、コード直径が同一であれば、打込み数が少なければ少ないほど、有機繊維コードとゴムとが接触する総表面積が少なくなって、発生するロスが低減され、転がり抵抗の良化につながっている。さらに、打込み数Ｅを５５（本／５０ｍｍ）未満とすることで、作業性をより向上できることについても確かめられた。また、比較例２の結果から、真円度が１．３を超えると、表面積ファクターの値が７０未満であっても、コード歪みによる発熱ロスが大きくなり、表面積ファクターの値から予期される転がり抵抗と、実測の転がり抵抗との間に、乖離が生じてしまうことがわかる。

１ ビードコア
２ カーカスプライ
３ａ，３ｂ ベルト層
４ キャップ層
５ レイヤー層
１１ ビード部
１２ サイドウォール部
１３ トレッド部

Claims (4)

1. 左右一対のビードコア間にまたがってトロイド状に延在する少なくとも１枚のカーカスプライと、該カーカスプライのクラウン部のタイヤ径方向外側に配置され、タイヤ周方向に対し傾斜して配列された補強コードのゴム引き層よりなる少なくとも１層のベルト層と、該ベルト層のタイヤ径方向外側に配置され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードのゴム引き層よりなるベルト補強層とを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルト補強層を構成する有機繊維コードのコード長手方向に直交する断面における、ディップコードとしての最小径をＲ１（ｍｍ）、最大径をＲ２（ｍｍ）としたとき、Ｒ２／Ｒ１で定義される該有機繊維コードの真円度が、下記式（１）、
   １．０＜Ｒ２／Ｒ１≦１．３ （１）
   を満足し、かつ、該有機繊維コードの、ＪＩＳ規格に準拠して測定されるディップコードとしてのコード径をＤ（ｍｍ）、前記ベルト補強層の、トリートとしての該有機繊維コードの打込み数をＥ（本／５０ｍｍ）と定義したとき、下記式（２）、
   ３５．８≦π×Ｄ×（Ｒ２／Ｒ１）×Ｅ≦４３．６ （２）
   で示される関係を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記有機繊維コードの総繊度が３００ｄｔｅｘ以上である請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記有機繊維コードが片撚りコードである請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記有機繊維コードが６６−ナイロンからなる請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。