JP2010089725A - 乗用車用空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤクラウン部のタイヤ幅方向面外曲げ剛性を効率よく上昇させることにより、トレッド部の剛性の向上およびトレッド部全体の均一変形を達成し、耐偏摩耗性および操縦安定性、高速耐久性向上を向上した空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】左右一対のビードコア１間に跨ってトロイド状に延在するカーカス２を骨格とし、そのクラウン部タイヤ半径方向外側に、ベルト層３およびトレッド４が順次配設されてなる乗用車用空気入りタイヤである。カーカス２とトレッド４との間に、スチールコードまたは有機繊維コードからなる複数層の補強層を有し、補強層がベルト層３の３層以上を含み、ベルト層３のうち、最内層の第１ベルト３ａおよびそれに隣接する第２ベルト３ｂが、タイヤ周方向に対し互いに逆方向に傾斜して交錯ベルト層を形成し、かつ、第２ベルト３ｂに隣接する第３ベルト３ｃが、タイヤ周方向と直交する軸に対する角度０°〜４５°で傾斜する。
【選択図】図１

Description

本発明は乗用車用空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、タイヤクラウン部の補強構造の改良に係る乗用車用空気入りタイヤに関する。

一般に、タイヤの摩耗性低下の要因として、タイヤ接地時のクラウン部の変形に伴い、タイヤ幅方向に局所的にトレッド歪みが発生することが挙げられる。このような局所歪みを抑制するためには、クラウン部のタイヤ幅方向外曲げ剛性を上昇させればよい。

従来、乗用車用ラジアルタイヤのスチールベルトとしては、２層の交錯ベルト層が主であり、このような交錯ベルト層は、タイヤ周方向に形状保持効果を持たせるために、タイヤ赤道部に直交する軸に対する角度が極めて大きくなるよう配置される。しかし、このようなタイヤ周方向に配向した配置の２層の交錯スチールベルト補強層では、クラウン部タイヤ幅方向の剛性に寄与することは困難である。

これに対し、クラウン部のタイヤ幅方向面外曲げ剛性を上昇させる手段として、従来の２スチールベルト構造に、さらにスチール補強層を付加した３スチールベルト構造が知られている（例えば、特許文献１に記載）。かかる特許文献１に開示された技術では、２層の交錯ベルト層から内層側に配置したスチールベルトを付加することで、内層側の引張り剛性を上昇させて、クラウン剛性の上昇を達成している。また、特許文献２には、ベルト層に係る改良技術として、複数のベルト層のうち最もタイヤ径方向外側に配置される外側ベルト層の所定サイズ当りの重量を、内側ベルト層よりも重く規定することで、１６０Ｈｚ帯域のロードノイズの低減を図った空気入りタイヤが開示されている。
欧州特許出願公開０５６８８７０号明細書 特開２００５−３４９９４６号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、交錯ベルト層の内層側については、ラジアル方向に配置されているカーカスプライの引張り剛性が十分に高いため、上記特許文献１に記載されているように新たにスチールベルトを付加しても、効率良くタイヤ幅方向剛性の向上効果を得ることはできない。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、タイヤクラウン部のタイヤ幅方向面外曲げ剛性を効率よく上昇させることにより、トレッド部の剛性の向上およびトレッド部全体の均一変形を達成して、耐偏摩耗性、操縦安定性および高速耐久性向上を向上した空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下のようなことを見出した。すなわち、前述したように、タイヤ接地時のタイヤ幅方向へのトレッドの局所歪みは、クラウン部のタイヤ幅方向剛性が弱く、小さい曲率をもって変形することに由来する。したがって、このような局所歪みを抑制するためには、クラウン部材のタイヤ幅方向面外曲げ剛性を上昇させればよい。

ここで、接地時のクラウン部材は、クラウン曲率がタイヤ幅方向にフラットになる方向に面外曲げを受ける。トレッド部材は厚みを持っているために、このタイヤ幅方向への面外曲げに対して、内側の補強層は引張りを、外側の補強層は圧縮を、それぞれ受けることになる。

従来知られている２スチールベルト構造においては、内層側にはラジアル方向に配置されたカーカスプライが存在するため、充分な引張り剛性を持つ。ここから内層側をさらに強化して、効率的に剛性を上昇させることは困難である。つまり、クラウン部のタイヤ幅方向面外曲げ剛性をさらに上昇させるためには、なるべくトレッドと考えられる。また、タイヤ幅方向に高い圧縮剛性を発揮させるためには、ラジアルカーカスに対し平行に近い角度配置が有効である。

かかる観点から、本発明者はさらに検討した結果、下記構成とすることにより、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、左右一対のビードコア間に跨ってトロイド状に延在するカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部タイヤ半径方向外側に、ベルト層およびトレッドが順次配設されてなる乗用車用空気入りタイヤにおいて、
前記カーカスとトレッドとの間に、スチールコードまたは有機繊維コードからなる複数層の補強層を有し、該補強層が前記ベルト層の３層以上を含み、該ベルト層のうち、最内層の第１ベルトおよび該第１ベルトに隣接する第２ベルトが、タイヤ周方向に対し互いに逆方向に傾斜して交錯ベルト層を形成し、かつ、前記第２ベルトに隣接する第３ベルトが、タイヤ周方向と直交する軸に対する角度０°〜４５°で傾斜することを特徴とするものである。

本発明のタイヤにおいては、前記第１〜第３ベルトがスチールコードからなり、該第３ベルトの単位幅あたりのスチール量ｓｔ_３と、該第２ベルトの単位幅あたりのスチール量ｓｔ_２との関係が、ｓｔ_３＜ｓｔ_２の関係を満足することが好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことにより、タイヤクラウン部のタイヤ幅方向面外曲げ剛性を効率よく上昇させて、トレッド部の剛性の向上およびトレッド部全体の均一変形を達成することができ、接地圧の均一化にともない耐偏摩耗性を向上するとともに、実車操縦安定性および高速耐久性についても向上した空気入りタイヤを実現することが可能となった。

以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の一好適実施形態に係る乗用車用空気入りタイヤの幅方向断面図を示す。図示するように、本発明のタイヤ１０は、左右一対のビードコア１間に跨ってトロイド状に延在するカーカス２を骨格とし、そのクラウン部タイヤ半径方向外側に、ベルト層３およびトレッド４が順次配設されてなる。

本発明のタイヤにおいては、カーカス２とトレッド４との間に、スチールコードまたは有機繊維コードからなり、少なくとも３層のベルト層３を含む複数層の補強層が配設されている。すなわち、本発明においては、カーカス２とトレッド４との間に、補強層として、少なくとも３層のベルト層３を配置することが必要であるが、さらに他の補強層を配置してもよい。

図２に、本発明のタイヤに係るクラウン部の補強構造を概略的に示す。本発明においては、ベルト層３のうち、最内層の第１ベルト３ａおよびそれに隣接する第２ベルト３ｂが、タイヤ周方向に対し互いに逆方向に傾斜して交錯ベルト層を形成しており、かつ、第２ベルト３ｂに隣接する第３ベルト３ｃが、タイヤ周方向と直交する軸に対する角度０°〜４５°で傾斜している。このようなベルト構成とすることで、クラウン部のトレッド側において、タイヤ幅方向面外曲げ剛性を効率よく向上させることができ、トレッド部剛性を向上するとともにトレッド部全体の均一変形を実現して、耐偏摩耗性および操縦安定性、高速耐久性向上をバランス良く向上することが可能となった。

本発明において、最内層の第１ベルト３ａおよび第２ベルト３ｂからなる交錯ベルト層の角度α，βは、好適には、タイヤ周方向に対し±０°〜７０°の範囲内とする。また、第３ベルト３ｃの角度γは、タイヤ周方向と直交する軸に対し０°〜４５°とすることが必要である。第３ベルト３ｃの角度γが４５°を超えると、タイヤ幅方向剛性の向上効果が十分でなく、本発明の所期の効果が得られない。

本発明において、第１〜第３ベルトは、スチールコードまたは有機繊維コードのいずれからなるものであってもよいが、好適には、スチールコードからなるものとする。すなわち、圧縮剛性が高いスチールベルト層を、２層の交錯スチールベルトの外層にラジアル方向に近い角度で付加することが好ましい。

例えば、２０５／５５Ｒ１６サイズのタイヤにおいて、内層の２層の交錯スチール補強層に、１×５×０．２３ｍｍのコード構造のスチールコードを打ち込み数３６本／５０ｍｍにて適用したベルトが適用されているクラウン部に対して、最外層の第３層目に、同じ１×５×０．２３ｍｍのコード構造のスチールコードを用いた補強層（ベルト）を付加した例について説明する。

図３のグラフは、第３ベルトのスチールコード配置角度を変えたときのクラウン部の外曲げ剛性の変化を示し、タイヤ周方向と直交する軸に対する第３ベルトのなす角度と、そのときの曲げ剛性との関係を表している。この場合、第２ベルトのスチール量と第３ベルトのスチール量とを同量にして検討した。

また、図４のグラフは、第３ベルトのコード打ち込み量を変えることによりスチール量ｓｔ_３のみを変えたときの曲げ剛性の変化を示す。この場合、第３ベルトのタイヤ周方向に直交する軸に対する角度は、すべて０°として検討した。

なお、各グラフにおいて、タイヤ幅方向面外曲げ剛性は、クラウン部材をタイヤ幅方向に切り出したカットサンプルを、クラウン曲率が平面になる方向へ５ｃｍ面外曲げを行った時の荷重を示しており、２ベルト（２層の交錯ベルト層）構造の値を１００としたときの指数で表記した。

図３のグラフから、第３ベルトをラジアル方向に近い角度で配置することにより剛性が上昇しており、タイヤ周方向と直交する軸に対する角度４５°付近から、この剛性向上効果が得られていることがわかる。また、図４のグラフからは、第３ベルトのスチール量ｓｔ_３に応じて剛性が上昇するものの、第２ベルトのスチール量ｓｔ_２を超えるような過度なスチール量では剛性に対する寄与がなくなっていることがわかる。したがって、トレッド側の最外層に配置する第３ベルト３ｃの単位幅あたりのスチール量ｓｔ_３と、その内側の第２ベルト３ｂの単位幅あたりのスチール量ｓｔ_２との関係は、ｓｔ_３＜ｓｔ_２（ｓｔ_３／ｓｔ_２＜１）の関係を満足することが好適である。

上記のように、本発明においては、第３ベルトとして、ラジアル方向に近い所定の角度を有するスチールベルトを、特には、特定のスチール量にて配置することで、効率良く面外曲げ剛性を上昇させることが可能となる。なお、上記では２０５／５５Ｒ１６サイズについて述べたが、他のサイズに適用しても同様の効果が得られることはもちろんである。

また、本発明においては、第３ベルト層の外側に、その他の補強層として有機繊維コードなどの補強層を設けてもよい。さらに、スチールコードを適用する場合だけでなく、交錯ベルト層または第３ベルトに有機繊維コードを用いた補強層を適用する場合においても、本発明の効果は得られるものである。

本発明のタイヤにおいては、カーカス２とトレッド４との間に、上記特定構造の補強層を有する点のみが重要であり、それ以外の点については特に制限されるものではない。例えば、本発明のタイヤ１０において、カーカス２の配設枚数は、１〜４枚とすることができ、トレッド４の表面には適宜トレッドパターンが形成され、タイヤの最内層にはインナーライナー（図示せず）が配置される。また、本発明のタイヤにおいて、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可能である。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
図１に示すように、カーカス２とトレッド４との間に３層のベルト３が配設されてなる３スチールベルト構造を用いた供試タイヤを、タイヤサイズ２０５／５５Ｒ１６にて、下記表１に示す条件に従い作製した。従来例については、２層の交錯スチールベルト層のみを用いた。

ベルト層３のうち、最内層の第１ベルト３ａおよびそれに隣接する第２ベルト３ｂについては、タイヤ周方向に対し±２２°で互いに逆方向に傾斜して交錯ベルト層を形成するものとした。また、表中、第３ベルト３ｃの配置角度は、タイヤ周方向と直交する軸に対する角度である。さらに、表中のスチール量比は、第３ベルト３ｃの単位幅あたりのスチール量ｓｔ_３と、第２ベルト３ｂの単位幅あたりのスチール量ｓｔ_２との比ｓｔ_３／ｓｔ_２を示している。
得られた各供試タイヤにつき、下記に従い各種性能の評価を行った。その結果を、下記の表１中に併せて示す。

＜タイヤ重量＞
各供試タイヤの重量を測定し、従来例の２ベルト構造の場合を１００として指数表示した。数値が小なるほど軽量性に優れることを示し、良好である。

＜幅方向面外曲げ剛性＞
各供試タイヤにつき、クラウン部材を周方向長さ３ｃｍ分切り出したカットサンプルを用いて、タイヤ幅方向に面外曲げを行った時の荷重を測定し、クラウン部タイヤ幅方向面外曲げ剛性とした。結果は、従来例の２ベルト構造の数値を１００としたときの指数にて示した。数値が大なるほど剛性が高いことを示し、良好である。

＜耐偏摩耗指数＞
各供試タイヤをＪＡＴＭＡに規定するリムに装着した後、乗用車に組み込み、テストコースを２０００ｋｍ走行した後のトレッドの摩耗量を測定して、センター部とショルダー部との摩耗量比を、従来例の２ベルト構造の数値を１００として指数化した。数値が大なるほど偏摩耗が少ないことを示し、良好である。

＜操縦安定性評点＞
各供試タイヤをＪＡＴＭＡに規定するリムに装着した後、乗用車に組み込み、テストドライバーによる操縦安定性の評価を実施した。結果は、従来例の２ベルト構造の数値を１００として指数化した。数値が大なるほど操縦安定性に優れることを示し、良好である。

＜高速耐久性評点＞
各供試タイヤをサイズ６．５Ｊ×１６のリムに組み付け、３００ｋＰａの内圧充填下、最大２２０ｋｍ／ｈの速度で６０分間走行させ、故障がなければ２０分間ごとに速度を１０ｋｍ／ｈずつ上げていき、故障発生までの時間を計測した。結果は、従来例の２ベルト構造の数値を１００として指数化した。数値が大なるほど高速耐久性に優れることを示し、良好である。

上記表１に示すように、本発明に係る特定の配置角度およびスチール量を有する第３ベルトを備える実施例１〜３のタイヤにおいては、２ベルト構造を有する従来例のタイヤに比し、トレッドの局所歪みが抑制され、耐偏摩耗性のみならず操縦安定性、高速耐久性についても向上していることが確かめられた。なお、実施例４ではクラウン部タイヤ幅方向面外曲げ剛性は向上してはいるが、操縦安定性評点および高速耐久性評点が従来例より劣っている。これは、スチール量が増加し、タイヤ自重が大きくなってしまったためである。結果として、本発明により、接地圧の均一化に伴う耐偏摩耗性の向上に加え、実車操縦安定性および高速耐久性についても向上できることが確認された。

本発明の一実施の形態に係る乗用車用空気入りタイヤを示す幅方向断面図である。 本発明の乗用車用空気入りタイヤに係るクラウン部の補強構造を示す概略図である。 タイヤ周方向と直交する軸に対する第３ベルトのなす角度と、クラウン部曲げ剛性との関係を示すグラフである。 第３ベルトの単位幅あたりのスチール量ｓｔ_３と第２ベルトの単位幅あたりのスチール量ｓｔ_２との比ｓｔ_３／ｓｔ_２と、クラウン部曲げ剛性との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ ビードコア
２ カーカス
３ ベルト層
３ａ 第１ベルト
３ｂ 第２ベルト
３ｃ 第３ベルト
４ トレッド

Claims (2)

1. 左右一対のビードコア間に跨ってトロイド状に延在するカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部タイヤ半径方向外側に、ベルト層およびトレッドが順次配設されてなる乗用車用空気入りタイヤにおいて、
   前記カーカスとトレッドとの間に、スチールコードまたは有機繊維コードからなる複数層の補強層を有し、該補強層が前記ベルト層の３層以上を含み、該ベルト層のうち、最内層の第１ベルトおよび該第１ベルトに隣接する第２ベルトが、タイヤ周方向に対し互いに逆方向に傾斜して交錯ベルト層を形成し、かつ、前記第２ベルトに隣接する第３ベルトが、タイヤ周方向と直交する軸に対する角度０°〜４５°で傾斜することを特徴とする乗用車用空気入りタイヤ。
2. 前記第１〜第３ベルトがスチールコードからなり、該第３ベルトの単位幅あたりのスチール量ｓｔ_３と、該第２ベルトの単位幅あたりのスチール量ｓｔ_２との関係が、ｓｔ_３＜ｓｔ_２の関係を満足する請求項１記載の乗用車用空気入りタイヤ。

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