JP2010137819A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】低伸長性コードを含むベルト補強層を具備しながら、小スリップアングルでのコーナリングフォースだけでなく、大スリップアングルでのコーナリングフォースをも向上できる空気入りタイヤを提供すること。
【解決手段】トレッド部３に配設されたベルト層５と、ベルト層５の外周に積層されたベルト補強層６と、ベルト補強層６の外周側に配設されたトレッドゴム層７とを備えた空気入りタイヤにおいて、トレッドゴム層７に、タイヤ周方向に連続して延びるセンター側主溝８と、センター側主溝８よりもタイヤ幅方向外側に位置するショルダー側主溝９とが形成され、ベルト補強層６が、低伸長性コードをゴム被覆して成ると共に、１インチ当たりの引張りモジュラスが１５００Ｎ以上であり、センター側主溝８とショルダー側主溝９のうち、センター側主溝８に対応する部分でのみベルト補強層６が高モジュラス化されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、トレッド部に配設されたベルト層と、ベルト層の外周に積層されたベルト補強層と、ベルト補強層の外周側に配設されたトレッドゴム層とを備える空気入りタイヤに関する。

従来、コーナリングフォースを増加させて操縦安定性能を向上させるべく、ベルト層の外周にベルト補強層を積層した空気入りタイヤが知られている。ベルト補強層は、平行に配列した複数本の補強コードをゴム被覆して成り、該補強コードの延在方向はタイヤ周方向に実質的に平行となる。この補強コードにアラミド繊維のような低伸長性コードを使用すると、コーナリングフォースを効果的に向上し得るものの、かかるベルト補強層は一般的に使われていない。その理由は、通常のタイヤ製法では、加硫成形時にタイヤの拡径変形を伴い、低伸長性コードを含むベルト補強層が適合しないためである。

ところで、外周面が凸状に湾曲したドラムを用いてベルト補強層などを当初から加硫成形時における曲率と同じ曲率で成形し、それによって加硫成形時の拡径変形を不要とした所謂ノンリフト工法によれば、低伸長性コードを含むベルト補強層でも実用化できることが分かってきた。しかし、かかるベルト補強層を用いると、内圧充填時などにベルト補強層の張力が増加する反面、ベルト層の張力が低下するため、スリップアングルが大きい場合にコーナリングフォースが低下する傾向にあることが判明した。

下記特許文献１には、ベルト補強層の補強コードが、ポリエチレンテレフタレート又はナイロンからなる高伸長性コードであり、耐石噛み性能を向上させるべく、周溝の溝底に対応する部分で周方向ベルト層の層数を多くしてなる空気入りタイヤが記載されている。また、下記特許文献２には、ウェット性能と耐摩耗性能を改善するべく、ショルダー領域に位置する主溝に対応させてベルト層上に細幅の補強層を配設した空気入りタイヤが記載されている。

しかし、上記のタイヤでは、コーナリングフォースが低下する傾向にあり、操縦安定性能の向上を図るうえで不利になることが判明した。これは、主溝の内周側における補強構造によって接地幅が減少し、それにより接地面内での接地圧のバラツキが増大して、接地圧の分散が阻害されることに起因すると考えられる。もとより、これらは、ベルト補強層の補強コードとして低伸長性コードを用いるものではなく、コーナリングフォースを向上し得るものではない。
特開平８−１５６５１９号公報 特開平４−９５５０３号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低伸長性コードを含むベルト補強層を具備しながら、小スリップアングルでのコーナリングフォースだけでなく、大スリップアングルでのコーナリングフォースをも向上できる空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねたところ、以下の事柄を見出した。即ち、低伸長性コードをゴム被覆して成るベルト補強層では、トレッド部が大きな変形を受けた際に、特にセンター領域での主溝の近辺で接地性が損なわれ、接地面内での接地圧のバラツキが大きくなることが判明した。これは、接地面内において剛性が比較的低い溝を中心にワイピングが起こり、溝縁がバックリングにより浮き易くなるためと考えられ、大スリップアングルでのコーナリングフォースを低下させる原因となる。本発明は、かかる現象に着目してなされたものであり、下記の如き構成により上記目的を達成することができるものである。

即ち、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部に配設されたベルト層と、前記ベルト層の外周に積層されたベルト補強層と、前記ベルト補強層の外周側に配設されたトレッドゴム層とを備えた空気入りタイヤにおいて、前記トレッドゴム層に、タイヤ周方向に連続して延びるセンター側主溝と、前記センター側主溝よりもタイヤ幅方向外側に位置するショルダー側主溝とが形成され、前記ベルト補強層が、低伸長性コードをゴム被覆して成ると共に、１インチ当たりの引張りモジュラスが１５００Ｎ以上であり、前記センター側主溝と前記ショルダー側主溝のうち、前記センター側主溝に対応する部分でのみ前記ベルト補強層が高モジュラス化されているものである。

本発明に係る空気入りタイヤでは、ベルト補強層が低伸長性コードをゴム被覆して成ると共に、１インチ当たりの引張りモジュラスが１５００Ｎ以上であるため、小スリップアングルでのコーナリングフォースを効果的に向上できる。それでいて、センター側主溝に対応する部分でベルト補強層を高モジュラス化しているため、センター側主溝近辺でのワイピングを防いで接地性を確保し、大スリップアングルでのコーナリングフォースを確保できる。しかも、ショルダー側主溝に対応する部分ではベルト補強層を高モジュラス化していないことから、接地幅の減少を防いで接地圧のバラツキを抑え、コーナリングフォースの低下を抑制できる。

また、本発明では、センター側主溝に対応する部分でのみベルト補強層を高モジュラス化し、センター側主溝の両脇の陸部に対応する部分ではベルト補強層を高モジュラス化していないため、接地面内で接地圧を良好に分散して、コーナリングフォースの確保に寄与できる。即ち、センター側主溝の両脇の陸部に対応する部分でベルト補強層を高モジュラス化すると、該陸部の曲げ剛性が上昇して、その中央付近での接地圧が過度に高められ、接地圧の分散を阻害してコーナリングフォースが低下する傾向にある。

上記において、前記センター側主溝に対応する部分における前記ベルト補強層の引張りモジュラスが、前記センター側主溝の両脇に位置する陸部に対応する部分における前記ベルト補強層の引張りモジュラスの１０５％以上であるものが好ましい。これにより、センター側主溝に対応する部分におけるベルト補強層が適切に高モジュラス化されるため、センター側主溝近辺での接地性を良好に確保して、大スリップアングルでのコーナリングフォースを確実に確保することができる。

上記において、前記センター側主溝に対応する部分にて前記ベルト補強層のエンド数を大きくすることにより、前記センター側主溝に対応する部分の前記ベルト補強層を高モジュラス化しているものが好ましい。これにより、センター側主溝に対応する部分でのみベルト補強層を高モジュラス化する構造を容易且つ簡便に実現できる。また、センター側主溝の内周側に別個の補強部材を配設しなくても済むため、トレッドゴム層の厚みの均一性を確保し易く、製造上の観点からも有利となる。

上記において、前記ショルダー側主溝に対応する部分よりもタイヤ幅方向外側となる外側領域にて、前記ベルト補強層を低モジュラス化しているものが好ましい。かかる構成では、外側領域におけるベルト補強層の低モジュラス化によって接地幅の増加を図ることができる。その結果、接地面内での接地圧のバラツキを小さくして、小スリップアングルでのコーナリングフォースと共に、大スリップアングルでのコーナリングフォースを向上することができる。

上記において、前記外側領域にて前記ベルト補強層のエンド数を小さくすることにより、前記外側領域の前記ベルト補強層を低モジュラス化しているものが好ましい。これにより、外側領域にてベルト補強層を低モジュラス化する構造を容易且つ簡便に実現できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図である。

空気入りタイヤＴは、環状のビード部１と、ビード部１からタイヤ径方向外側へ延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の外周側端に連なるトレッド部３とを備える。ビード部１には、環状のビードコア１ａと、硬質ゴムからなるビードフィラー１ｂとが配設されている。カーカス層４は、トロイダル形状をなすカーカスプライにより構成され、一対のビード部１の間に架け渡されるように配設されている。

カーカス層４のトレッド部３の外周にはベルト層５が配設され、そのベルト層５の外周にベルト補強層６が積層されている。ベルト層５は、内外に積層された２枚のベルトプライ５ａ，５ｂを有し、たが効果によりカーカス層４の補強を行っている。ベルトプライ５ａ，５ｂは、タイヤ周方向に対して所定の角度で傾斜して延びるスチールコードを含み、該スチールコードがプライ間で互いに逆向きに交差するように配設されている。

ベルト補強層６は、平行に配列された複数本の補強コードをゴム被覆してなり、該補強コードはタイヤ周方向に実質的に平行に延びている。本発明では、補強コードとして低伸長性コードが採用される。低伸長性コードの素材としては、アラミドやＰＥＮ、ＰＯＫ、ガラス繊維、スチール等が例示され、アラミドとナイロンなど２種以上の複合材も含まれる。ベルト補強層６は、１インチ当たりの引張りモジュラスが１５００Ｎ以上であり、この引張りモジュラスは、１本の補強コードに２％の伸びを与えたときの引張応力（Ｎ）に、１インチ（２５．４ｍｍ）あたりの補強コードの本数を乗じることにより算出される。

トレッドゴム層７は、ベルト補強層６の外周側に配設され、タイヤＴの最外周面を構成している。トレッドゴム層７には、タイヤ周方向に連続して延びるセンター側主溝８と、センター側主溝８よりもタイヤ幅方向外側に位置するショルダー側主溝９が形成されている。ショルダー側主溝９は、タイヤ周方向に連続して延びていなくても構わない。センター側主溝８は、そのタイヤ幅方向外側の溝縁が領域Ａ内に収まるように配置されており、この領域Ａは、タイヤ赤道Ｃを基準にしてベルト半幅ＷＢの１／２となる領域である。なお、ベルト半幅ＷＢは、ベルト層５が有する幅広のベルトプライ５ａの半幅である。

この空気入りタイヤＴでは、センター側主溝８とショルダー側主溝９のうち、センター側主溝８に対応する部分でのみベルト補強層６を高モジュラス化している。かかるモジュラス構造を有するベルト補強層６は、図２〜４に例示するような構成によって実現できる。図２〜４は、図１のトレッド部３を概略的に示す断面図であるが、カーカス層４の記載を省略すると共に、ベルトプライ５ａ，５ｂを線で表現し、ベルト補強層６を補強コード（低伸長性コード）の断面で表現している。

図２の例では、センター側主溝８に対応する部分にてベルト補強層６のエンド数（単位幅あたりのコード本数）を大きくすることにより、センター側主溝８に対応する部分のベルト補強層６を高モジュラス化している。それ以外の部分、即ちショルダー側主溝９に対応する部分や、センター側主溝８の両脇に位置する陸部１０に対応する部分では、ベルト補強層６のエンド数が相対的に小さく設定されている。これにより、センター側主溝８とショルダー側主溝９のうち、センター側主溝８に対応する部分でのみベルト補強層６を高モジュラス化できている。

図３の例では、センター側主溝８に対応する部分におけるベルト補強層６の補強コード１１を、それ以外の部分におけるベルト補強層６の補強コード１２よりもモジュラスが高い素材で構成している。かかる構成によっても、センター側主溝８とショルダー側主溝９のうち、センター側主溝８に対応する部分でのみベルト補強層６を高モジュラス化できる。なお、補強コード１１，１２は何れも上述した低伸長性コードであり、ベルト補強層６は、補強コード１２を含む部分においても、１インチ当たりの引張りモジュラスが１５００Ｎ以上である。

図４の例では、センター側主溝８に対応する部分におけるベルト補強層６の層数を、それ以外の部分に比して多くすることにより、センター側主溝８に対応する部分のベルト補強層６を高モジュラス化している。具体的には、センター側主溝８に対応する部分にて、ベルト補強層６の内周に細幅の補強層１３を積層し、それによってセンター側主溝８とショルダー側主溝９のうち、センター側主溝８に対応する部分でのみベルト補強層６を高モジュラス化している。かかる補強層１３は、ベルト補強層６の外周に積層することも可能である。

図２〜４の例において、ベルト補強層６を高モジュラス化している部分は、センター側主溝８のトレッド表面における溝幅と同等以上となる幅Ｗを有しており、センター側主溝８をタイヤ外周側から溝深さ方向に見て、幅Ｗの内部にセンター側主溝８が収まるように設けられている。この幅Ｗは、センター側主溝８のトレッド表面における溝幅に対して１００〜２００％に設定され得る。

上記の如くセンター側主溝８に対応する部分でのみベルト補強層６を高モジュラス化したうえで、ショルダー側主溝９に対応する部分よりもタイヤ幅方向外側となる外側領域Ｂ（図５，６参照）にてベルト補強層６を低モジュラス化することは、本発明の実施形態として好ましい。かかるモジュラス構造を有するベルト補強層６は、図５，６に例示するような構成によって実現できる。なお、図５，６は、図２に示した構造の変形例でもある。

図５の例は、外側領域Ｂでのベルト補強層６のエンド数をタイヤ幅方向外側に向かって徐々に小さくしたものである。また、図６の例では、ショルダー側主溝９に対応する部分をも含めた領域にて、ベルト補強層６のエンド数を相対的に小さくし、補強コードを等間隔に配置してある。かかる構成によれば、接地幅を増加せしめて接地面内での接地圧のバラツキを小さくし、コーナリングフォースを向上できる。なお、これらに代えて又は加えて、補強コードの材質を変えることにより低モジュラス化することも可能である。

本発明の空気入りタイヤは、ベルト補強層を上記の如く設けること以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用することができる。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示すため、コーナリングフォースの測定を行ったので説明する。コーナリングフォースの測定は、所謂フラットベルト式コーナリング試験機を用いて、空気圧２２０ｋＰａ、荷重４１１９Ｎ、速度１０ｋｍ／ｈの条件で実施し、接地幅の最大値と接地面内での接地圧の標準偏差も併せて測定した。また、テストタイヤのサイズは２２５／４５Ｒ１７とし、リム幅１７×７．５のリムに装着した。

スリップアングル（ＳＡ）には、小スリップアングルとしての１°と、大スリップアングルとしての４°を採用した。以下、前者のコーナリングフォースを「ＣＦ１°」と称し、後者のコーナリングフォースを「ＣＦ４°」と称する。後掲する表１では、従来例におけるＣＦ１°及びＣＦ４°をそれぞれ１００として指数で表示している。

ベルト補強層の補強コードを、高伸長性コードであるナイロン製コードとしたものを従来例及び比較例１，２とし、低伸長性コードであるアラミド製コードとしたものを比較例３〜５及び実施例１，２とした。従来例及び比較例１，２は、加硫成形時にタイヤの拡径変形を伴う通常の工法によって製造したが、比較例３〜５及び実施例１，２は、所謂ノンリフト工法によって製造した。なお、各例に係るテストタイヤの構造は、ベルト補強層を除いて共通している。

また、比較例２及び実施例１，２では、センター側主溝に対応する部分でのみベルト補強層を高モジュラス化し、比較例４では、ショルダー側主溝に対応する部分でのみベルト補強層を高モジュラス化し、比較例１，５では両主溝に対応する部分でベルト補強層を高モジュラス化した。これらの高モジュラス化は、図４で示したような補強層の追加によるものである。但し、実施例２では、エンド数を利用して外側領域のベルト補強層を低モジュラス化している。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、ベルト補強層の補強コードに高伸長性コードを用いた従来例及び比較例１，２では、ＣＦ１°及びＣＦ４°の何れも改善されていない。しかも、比較例１では、センター側主溝とショルダー側主溝の両方に対応する部分でベルト補強層を高モジュラス化しているため、接地幅が減少して接地圧のバラツキが大きくなっており、それに起因してＣＦ１°とＣＦ４°が低下している。

ベルト補強層の補強コードに低伸長性コードを用いた比較例３では、ＣＦ１°を向上できているものの、スリップアングルが大きい場合には、接地長が長いセンター側主溝近辺でワイピングが起き易く、接地圧が不均一となってバラツキが大きくなるため、ＣＦ４°が低下している。また、比較例４，５では、ショルダー側主溝に対応する部分でベルト補強層を高モジュラス化していることから、外側領域での接地性が低下して接地幅が減少し、接地圧のバラツキが大きくなっており、比較例３よりもＣＦ１°とＣＦ４°が低下している。

これに対して、実施例１，２では、センター側主溝に対応する部分でのみベルト補強層を高モジュラス化していることから、センター側主溝でのワイピングを抑制すると共に、接地幅を減少させることなく、接地圧のバラツキを抑えて、ＣＦ１°及びＣＦ４°の両方を効果的に向上できている。特に実施例２では、外側領域にてベルト補強層を低モジュラス化したことにより接地幅を増加できており、ＣＦ１°及びＣＦ４°の更なる向上に寄与している。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図 トレッド部の構造の一例を概略的に示す断面図 トレッド部の構造の一例を概略的に示す断面図 トレッド部の構造の一例を概略的に示す断面図 トレッド部の構造の一例を概略的に示す断面図 トレッド部の構造の一例を概略的に示す断面図

符号の説明

３ トレッド部
４ カーカス層
５ ベルト層
６ ベルト補強層
７ トレッドゴム層
８ センター側主溝
９ ショルダー側主溝

Claims (5)

1. トレッド部に配設されたベルト層と、前記ベルト層の外周に積層されたベルト補強層と、前記ベルト補強層の外周側に配設されたトレッドゴム層とを備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記トレッドゴム層に、タイヤ周方向に連続して延びるセンター側主溝と、前記センター側主溝よりもタイヤ幅方向外側に位置するショルダー側主溝とが形成され、
   前記ベルト補強層が、低伸長性コードをゴム被覆して成ると共に、１インチ当たりの引張りモジュラスが１５００Ｎ以上であり、前記センター側主溝と前記ショルダー側主溝のうち、前記センター側主溝に対応する部分でのみ前記ベルト補強層が高モジュラス化されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記センター側主溝に対応する部分における前記ベルト補強層の引張りモジュラスが、前記センター側主溝の両脇に位置する陸部に対応する部分における前記ベルト補強層の引張りモジュラスの１０５％以上である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記センター側主溝に対応する部分にて前記ベルト補強層のエンド数を大きくすることにより、前記センター側主溝に対応する部分の前記ベルト補強層を高モジュラス化している請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ショルダー側主溝に対応する部分よりもタイヤ幅方向外側となる外側領域にて、前記ベルト補強層を低モジュラス化している請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記外側領域にて前記ベルト補強層のエンド数を小さくすることにより、前記外側領域の前記ベルト補強層を低モジュラス化している請求項４に記載の空気入りタイヤ。
   

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