JP5332422B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、レーヨン下撚り糸とアラミド下撚り糸との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、ランフラット走行時の耐久性を向上すると共に、軽量性と乗り心地を改善することを可能にした空気入りタイヤに関する。

近年、より高馬力で高負荷能力の車両が開発されており、それらの車両に対応した低扁平率でリム径が大きい高性能タイヤの開発が要望されている。このような高性能タイヤにおいては、高速走行時の操縦安定性や耐久性の改善に加えて、軽量化が強く求められている。特に、サイドウォール部におけるカーカス層のタイヤ幅方向内側に断面三日月形状の補強ゴム層を配置したランフラットタイヤの場合、通常の空気入りタイヤに比べて重量が大きくなるため、軽量化の要求が極めて強い。

ところで、ランフラットタイヤのカーカスコードには耐熱性が要求されるため、そのカーカスコードとしてはレーヨンコードが好んで使用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。また、レーヨンコードは強度が比較的低いため、そのようなレーヨンコードをカーカス層に用いる場合、通常、カーカス層には２プライ構造が適用される。

しかしながら、ランフラットタイヤにおいて、カーカス層に２プライ構造を適用することは重量増加の要因となり、しかも２プライ構造のカーカス層と断面三日月形状の補強ゴム層との組み合わせにより通常走行時の乗り心地が悪化するという問題がある。
特開平１１−１７０８２６号公報 特開２０００−３１８４０８号公報 特開２００１−６３３０８号公報

本発明の目的は、ランフラット走行時の耐久性を向上すると共に、軽量性と乗り心地を改善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、左右一対のビード部間に１層のカーカス層を装架し、トレッド部におけるカーカス層の外周側に少なくとも２層のベルト層を配置すると共に、サイドウォール部におけるカーカス層のタイヤ幅方向内側に断面三日月形状の補強ゴム層を配置した空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層の補強コードとして、レーヨン繊維束に下撚りを加えた少なくとも１本のレーヨン下撚り糸とアラミド繊維束に前記レーヨン下撚り糸と同方向の下撚りを加えた少なくとも１本のアラミド下撚り糸とを束ねて下撚りとは逆方向の上撚りを加えた複合コードを用い、該複合コードの総繊度に対するアラミド繊維の割合が２５％〜５０％の範囲にあり、該複合コードのアラミド繊維の下撚り数が前記複合コードの上撚り数の５０％〜９０％の範囲にあり、該複合コードの下式（１）で表される上撚り係数Ｋが１７００〜２４００の範囲にあることを特徴とするものである。
Ｋ＝Ｔ√（Ｔｒ／ρｒ＋Ｔａ／ρａ） ・・・（１）
但し、Ｔ：複合コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
Ｔｒ：レーヨン繊維の総繊度（ｄｔｅｘ）
ρｒ：レーヨン繊維の比重
Ｔａ：アラミド繊維の総繊度（ｄｔｅｘ）
ρａ：アラミド繊維の比重

本発明では、サイドウォール部に断面三日月形状の補強ゴム層を備えたランフラットタイヤにおいて、カーカス層の補強コードとして、レーヨン下撚り糸とアラミド下撚り糸との複合コードを用いることにより、レーヨン繊維の強度不足を補ってカーカス層を１プライ構造とすることが可能になり、その結果、タイヤの軽量化と通常走行時の乗り心地の改善が可能になる。その際、複合コードにおけるアラミド繊維の割合を規定することにより、タイヤの耐久性と乗り心地とを両立することができる。また、アラミド繊維の下撚り数を規定することにより、特に複合コードの２．５％〜５．０％伸張時の弾性率を高く維持し、ランフラット走行時の耐久性を向上することができる。

本発明において、複合コードの式（１）で表される上撚り係数Ｋは１７００〜２４００の範囲にあることが必要である。これにより、乗り心地、耐久性及び操縦安定性を改善することができる。また、複合コードの総繊度は３５００ｄｔｅｘ〜９０００ｄｔｅｘの範囲にあることが好ましい。

更に、上記複合コードはレゾルシン・ホルムアルデヒド初期縮合物とゴムラテックスとカーボンブラックとを配合してなる接着剤で処理されていることが好ましい。このように接着剤にカーボンブラックを配合することにより、ランフラット走行時の放熱性を改善し、耐久性を向上することができる。

本発明は、各種の空気入りタイヤに適用可能であるが、特に扁平率が５０％以下、リム径が１７インチ以上である乗用車用の空気入りランフラットタイヤに適用した場合に顕著な効果を奏するものである。

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、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含む１層のカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。ビードコア５の外周上には高硬度のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置され、そのビードフィラー６がカーカス層４により包み込まれている。ビードフィラー６のＪＩＳ−Ａ硬度は６５〜９７の範囲が好ましい。サイドウォール部２におけるカーカス層４のタイヤ幅方向内側には高硬度のゴム組成物からなる断面三日月形状の補強ゴム層７が配置されている。この補強ゴム層７は高さ方向の中央部が最も厚くビード部側及びトレッド部側に向かって徐々に薄くなっている。補強ゴム層７のＪＩＳ−Ａ硬度は６０〜８０の範囲が好ましい。

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８が埋設されている。これらベルト層８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８の外周側には、補強コードをタイヤ周方向に巻回してなるベルトカバー層９が配置されている。このベルトカバー層９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対して実質的に０°で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。

上記空気入りタイヤにおいて、カーカス層４の補強コードとして、レーヨン繊維束に下撚りを加えた少なくとも１本のレーヨン下撚り糸とアラミド繊維束にレーヨン下撚り糸と同方向の下撚りを加えた少なくとも１本のアラミド下撚り糸とを束ねて下撚りとは逆方向の上撚りを加えた複合コードが使用されている。特に、２本のレーヨン下撚り糸と１本のアラミド下撚り糸とを撚り合わせた複合コードが望ましい。

このようにサイドウォール部２に断面三日月形状の補強ゴム層７を備えたランフラットタイヤにおいて、カーカス層４の補強コードとして、レーヨン下撚り糸とアラミド下撚り糸との複合コードを用いることにより、レーヨン繊維の強度不足を補ってカーカス層４を１プライ構造とすることが可能になり、その結果として、タイヤの軽量化と通常走行時の乗り心地の改善が可能になる。

上記複合コードは、その総繊度に対するアラミド繊維の割合が２５％〜５０％の範囲に設定されている。複合コードにおけるアラミド繊維の割合が２５％未満であると、複合コードの強度が低くなり耐久性が低下する。また、複合コードにおけるアラミド繊維の割合が５０％を超えると、コードの初期弾性率が高くなり過ぎるため、カーカス層４と補強ゴム層７との組み合わせに起因して乗り心地が悪化する。更に、複合コードにおけるアラミド繊維の割合が多過ぎると、ランフラット走行でのサイドウォール部２の曲げ変形に伴うアラミド繊維の座屈によりコード疲労が生じ易くなり、タイヤの耐久性が低下する。

上記複合コードのアラミド繊維の下撚り数は複合コードの上撚り数の５０％〜９０％の範囲に設定されている。本発明者の知見によれば、複合コードの上撚り数に比べてアラミド繊維の下撚り数を低減することにより、複合コードの低伸張領域（０％〜２．５％）の弾性率を実質的に変化させずに、特に複合コードの２．５％〜５．０％伸張時の弾性率を増大させることができる。そのため、サイドウォール部２におけるカーカス層４のタイヤ幅方向内側に断面三日月形状の補強ゴム層７を配置した空気入りタイヤにおいて、カーカス層４の補強コードとして上記伸張特性を有する複合コードを用いることにより、ランフラット走行時におけるサイドウォール部２の曲げ変形を抑制することができる。これにより、ランフラット走行時の耐久性を向上することができる。

ここで、アラミド繊維の下撚り数が複合コードの上撚り数の５０％未満であると、複合コードの耐疲労性が悪化するため耐久性の改善効果が得られず、逆に９０％を超えると上記伸張状態での弾性率が不足するためランフラット走行時の耐久性が低下する。なお、レーヨン繊維の下撚り数は複合コードの上撚り数の９０％〜１１０％が通常用いられ、略同等が好ましい。

上記複合コードは、下式（１）で表される上撚り係数Ｋを１７００〜２４００の範囲に設定すると良い。
Ｋ＝Ｔ√（Ｔｒ／ρｒ＋Ｔａ／ρａ） ・・・（１）
但し、Ｔ：複合コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
Ｔｒ：レーヨン繊維の総繊度（ｄｔｅｘ）
ρｒ：レーヨン繊維の比重（１．５１）
Ｔａ：アラミド繊維の総繊度（ｄｔｅｘ）
ρａ：アラミド繊維の比重（１．４４）

このように上撚り係数Ｋを規定することにより、乗り心地、耐久性、操縦安定性等を改善することができる。ここで、上撚り係数Ｋが１７００未満であると、複合コードの強度は高くなるものの耐疲労性が悪化し、しかも０％〜２％伸張時の弾性率が高くなり過ぎるため乗り心地が悪化する。一方、上撚り係数Ｋが２４００を超えると、複合コードの強度低下が大きくなるため耐久性が低下し、しかも０％〜２％伸張時の弾性率が低下して操縦安定性が低下する。

上記複合コードの総繊度は３５００ｄｔｅｘ〜９０００ｄｔｅｘの範囲にすると良い。この総繊度が３５００ｄｔｅｘ未満であると、コード１本当たりの強度が低下するためカーカス層４の１プライ化が実質的に困難になるだけでなく、複合コードの耐外傷性が低下する。逆に複合コードの総繊度が９０００ｄｔｅｘを超えると、コード径が増大するため実質的に必要なプライ強度の確保が困難となるだけでなく、カーカスコード端部の接着性が低下し、耐疲労性の低下を招く。また、複合コードの総繊度が過大であるとカーカス層の厚さが増大し、タイヤの軽量化を阻害する。

上記複合コードは、レゾルシン・ホルムアルデヒド初期縮合物とゴムラテックスとカーボンブラックとを配合してなる接着剤で処理されたものであると良い。このように接着剤にカーボンブラックを配合することにより、その接着剤で処理された複合コードの熱伝導性を高め、ランフラット走行時の放熱性を改善し、タイヤの耐久性を向上することができる。また、レーヨン繊維は高温処理できず接着処理温度が限定される点で不利であるが、接着剤にカーボンブラックを配合することにより、ＲＦＬ接着層のモジュラスが増大して剪断接着力が大きくなるため、タイヤの耐久性を向上することができる。

接着剤へのカーボンブラックの配合量は、接着剤重量（固形分）の５％〜１５％にすることが好ましい。カーボンブラックの配合量が５％未満であると上記効果が不十分になり、逆に１５％を超えると接着剤の強度が低下する。ここで、カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブ等が挙げられる。これらは単独でも、混合しても良いが、熱伝導性及び汎用性の点からアセチレンブラックが最も好ましい。

より具体的な接着処理方法として、予め複合コードを水溶性エポキシ樹脂を含む処理液で処理した後、その複合コードをレゾルシン・ホルムアルデヒド初期縮合物とゴムラテックスとカーボンブラックとを含む処理液に浸漬し、更に熱処理を加える。なお、レーヨン下撚り糸とアラミド下撚り糸とを束ねて上撚りを加える前に、予めアラミド繊維を水溶性エポキシ樹脂を含む処理液に浸漬し、乾燥後、２００℃以上２５０℃以下の温度で熱処理を加え、更に上撚りを加えた後の複合コードをレゾルシン・ホルムアルデヒド初期縮合物とゴムラテックスとカーボンブラックとを含む処理液に浸漬し、乾燥後、２００℃以下の温度で熱処理しても良い。この場合、２種類の処理液により十分な接着強度を確保しつつ、高温の熱処理によるレーヨン繊維の劣化を回避することができるので、複合コードとして更に高い強度を確保し、タイヤの耐久性を向上することができる。なお、前処理に用いる水溶性エポキシ樹脂を含む処理液に少量のカーボンブラックを添加しても良い。

タイヤサイズ２２５／４５ＲＦ１７で、左右一対のビード部間にカーカス層を装架し、トレッド部におけるカーカス層の外周側に２層のベルト層を配置すると共に、サイドウォール部におけるカーカス層のタイヤ幅方向内側に断面三日月形状の補強ゴム層を配置した空気入りタイヤにおいて、カーカスコードの素材、カーカスコード構造、カーカスプライ数、打ち込み密度（本／５０ｍｍ）、総繊度（ｄｔｅｘ）、アラミド繊維の繊度割合（％）、上撚り数（回／１０ｃｍ）、上撚り係数Ｋ、アラミド繊維の下撚り数（回／１０ｃｍ）、上撚り数に対するアラミド繊維の下撚り数の比率（％）、レーヨン繊維の下撚り数（回／１０ｃｍ）、レゾルシン・ホルムアルデヒド・ゴムラテックス（ＲＦＬ）とカーボンブラック（ＣＢ）との重量比を表１のように種々異ならせた従来例、比較例１〜６及び実施例１〜４の空気入りタイヤをそれぞれ製作した。

なお、カーカスコードはいずれも水溶性エポキシ樹脂を含む処理液で処理した後、レゾルシン・ホルムアルデヒド初期縮合物とゴムラテックスとを含む処理液に浸漬し、熱処理を加えたものである。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、ランフラット耐久性、乗り心地、タイヤ重量を評価し、その結果を表１に併せて示した。

ランフラット耐久性：
各試験タイヤをリムサイズ１７×８ＪＪのリムに組み付けた後、空気を抜いた状態で排気量２５００ｃｃの後輪駆動車の後輪右側に装着し、楕円形の周回コースを９０ｋｍ／ｈの速度で反時計廻りに走行し、テストドライバーがタイヤ故障による異常振動を感じ、走行を中止するまでの走行距離を測定した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどランフラット耐久性が優れていることを意味する。

乗り心地：
各試験タイヤを試験車両に装着し、スムーズな路面及び不整路を含む直進テストコースを５０ｋｍ／ｈで実車走行を行い、３名の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１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど乗り心地が優れていることを意味する。

タイヤ重量：
各試験タイヤの重量を測定した。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軽量であることを意味する。

この表１から明らかなように、実施例１〜４のタイヤは、２プライ構造のカーカス層を備えた従来例のタイヤに比べて、ランフラット走行時の耐久性を向上しつつ、乗り心地を改善し、しかも軽量化を実現するものであった。

一方、比較例１，２のようにカーカスコード中のアラミド繊維の割合が５０％を超える場合、乗り心地及びランフラット耐久性が悪化し、比較例３，４のようにカーカスコード中のアラミド繊維の割合が２５％未満である場合、ランフラット耐久性が悪化していた。また、比較例５，６のようにアラミド繊維の下撚り数がカーカスコードの上撚り数の５０％〜９０％の範囲から外れる場合、ランフラット耐久性が低下していた。

次に、実施例１の構成の一部を表２のように変更した参考例５、実施例６及び参考例７の空気入りタイヤをそれぞれ製作した。参考例５、実施例６及び参考例７は、カーカスコードの上撚り係数Ｋを種々異ならせたものである。

これら試験タイヤについて、上述の評価方法により、ランフラット耐久性、乗り心地、タイヤ重量を評価し、その結果を表２に併せて示した。

この表２から明らかなように、上撚り係数Ｋが１７００〜２４００の範囲にある場合、ランフラット耐久性及び乗り心地の改善効果が顕著であった。

次に、実施例６の構成の一部を表３のように変更した実施例８〜１１の空気入りタイヤをそれぞれ製作した。実施例８〜１１は、カーカスコードの接着剤におけるレゾルシン・ホルムアルデヒド・ゴムラテックス（ＲＦＬ）とカーボンブラック（ＣＢ）との重量比を種々異ならせたものである。なお、接着剤の配合は表４の通りであり、表４中の５０％カーボンブラックスラリーの配合は表５の通りである。５０％カーボンブラックスラリーはボールミルで水分散液としたものである。

これら試験タイヤについて、上述の評価方法により、ランフラット耐久性、乗り心地、タイヤ重量を評価し、その結果を表３に併せて示した。

表３から明らかなように、接着剤へのカーボンブラックの配合量が接着剤重量（固形分）の５％〜１５％である場合、ランフラット耐久性及び乗り心地の改善効果が顕著であった。

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半断面図である。

符号の説明

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 補強ゴム層
８ ベルト層
９ ベルトカバー層

Claims (3)

1. 左右一対のビード部間に１層のカーカス層を装架し、トレッド部におけるカーカス層の外周側に少なくとも２層のベルト層を配置すると共に、サイドウォール部におけるカーカス層のタイヤ幅方向内側に断面三日月形状の補強ゴム層を配置した空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層の補強コードとして、レーヨン繊維束に下撚りを加えた少なくとも１本のレーヨン下撚り糸とアラミド繊維束に前記レーヨン下撚り糸と同方向の下撚りを加えた少なくとも１本のアラミド下撚り糸とを束ねて下撚りとは逆方向の上撚りを加えた複合コードを用い、該複合コードの総繊度に対するアラミド繊維の割合が２５％〜５０％の範囲にあり、該複合コードのアラミド繊維の下撚り数が前記複合コードの上撚り数の５０％〜９０％の範囲にあり、該複合コードの下式（１）で表される上撚り係数Ｋが１７００〜２４００の範囲にあることを特徴とする空気入りタイヤ。
   Ｋ＝Ｔ√（Ｔｒ／ρｒ＋Ｔａ／ρａ） ・・・（１）
   但し、Ｔ：複合コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
   Ｔｒ：レーヨン繊維の総繊度（ｄｔｅｘ）
   ρｒ：レーヨン繊維の比重
   Ｔａ：アラミド繊維の総繊度（ｄｔｅｘ）
   ρａ：アラミド繊維の比重
2. 前記複合コードの総繊度が３５００ｄｔｅｘ〜９０００ｄｔｅｘの範囲に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. 前記複合コードがレゾルシン・ホルムアルデヒド初期縮合物とゴムラテックスとカーボンブラックとを配合してなる接着剤で処理されていることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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