JP2010221920A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】操縦安定性、耐久性および軽量化を高次元に満足させることができる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド部１０と、サイドウォール部２０と、ビード部３０とを有し、ビード部１０に埋設されたビードコア１およびビードフィラー２の周りに内側から外側に折り返して係止された少なくとも１層のカーカス３と、を備える空気入りタイヤである。カーカスの巻上げ部３ｂの終端部の高さがビードフィラー下端から２５〜４０ｍｍである。カーカス３を構成する繊維コードは下記式、
σ≧−０．０１×Ｅ＋１．２・・・（Ｉ）
σ≧０．０２・・・（ＩＩ）
を満足するポリケトン繊維であり、かつ、サイドウォール部２０のサイド補強層５を構成するコードが、弾性率が１７０〜３００ｃＮ／ｄｔｅｘであるアラミド繊維である。サイド補強層５の上端部は最内層ベルト層内側でオーバーラップしており、下端部はカーカスの巻き上げ部３ｂの外側に延在する。
【選択図】図１

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、詳しくは操縦安定性、耐久性および軽量化を高次元に満足させることができる空気入りタイヤに関する。

昨今の環境問題への関心の高まりに伴う世界的な二酸化炭素排出規制の動きに関連して、自動車の低燃費化に対する要求が強まり、軽量化による低燃費タイヤが求められている。タイヤの軽量化には、ゴム量を低減する方法や、カーカスなどの構造物を削減する方法があるが、一般的には構造物を削減するとタイヤの耐久性は低下する。したがって、補強層や、カーカスの配置を工夫することにより両立を図ってきた。

例えば、特許文献１にはサイドウォール部領域のカーカス外側に補強コード層を設け、タイヤ断面にあらわれる補強コード層の総長さをカーカス最大断面高さの２０〜７０％とし、補強コード層のコードを２０〜６０本／５ｃｍの打込数配列の有機繊維コ─ドとし、該配列コード間隔を揃える緯糸をコード長さ方向５ｃｍ当り５〜１５本の打込数で配列してなる空気入りラジアルタイヤが開示されている。

特許文献２には、カーカスコードの中間伸度より大きい中間伸度を有する補強コードからなるコード補強層を、カーカス層のカーカス本体に沿わせて、補強コードがカーカスコードと±２０度以下になるように、ベルト層の端部近傍からビードコア近傍まで配置して構成する空気入りタイヤが開示されている。

また、特許文献３には、サイドウォール部において、カーカス層と第１ベルト層との間に配置され、所定の有機繊維コードにゴム成分が含浸されることによって構成されたサイド補強層を空気入りタイヤが有し、カーカス層がビードコアの周りでタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に折り返され、サイドウォールを経由してほぼタイヤ最大幅まで延びており、サイド補強層におけるビード部端部が、カーカス層におけるビードコアからほぼタイヤ最大幅まで折り返されて延びている部分である折返部分と５ｍｍ以上重なっており、サイド補強層におけるトレッド側端部が、第１ベルト層と１０ｍｍ以上重なっている空気入りタイヤが開示されている。

特開平０９−０３０２１６号公報 特開２００３−２３１４０５号公報 特開２００６−１４２８７７号公報

これら技術により、軽量化、耐久性、操縦安定性等の諸性能をそれぞれ向上させることができる。しかしながら、操縦安定性や耐久性を考慮すると、ビード回りのサイド補強層の厚みを厚くする必要があり、一方、タイヤの軽量化を考慮すると、ビード回りのサイド補強層の厚みを薄くする必要がある。したがって、操縦安定性、耐久性および軽量化を同時に高次元で満足させることができなかった。

そこで、本発明の目的は、操縦安定性、耐久性および軽量化を高次元に満足させることが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、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、タイヤの重量分布を見た場合、トレッド部およびサイドウォール部の重量割合が高いため、カーカスおよびサイド補強層の配置を好適化することにより、上記課題を解消することが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、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部と、該トレッド部の両側部からタイヤ半径方向内側に配設された一対のサイドウォール部と、該サイドウォール部のタイヤ半径方向内側に連なるビード部とを有し、該ビード部にそれぞれ埋設されたビードコアおよびビードフィラーの周りに内側から外側に折り返して係止され、該ビードコア間にトロイド状に延在する本体部と、該本体部に連続して設けられ該ビードコアの周りに巻き上げられた巻上げ部と、からなる少なくとも１層のカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側に配置された少なくとも１層のベルト層と、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記カーカスの巻上げ部の終端部の高さがビードフィラー下端から２５〜４０ｍｍであり、かつ、該カーカスを構成する繊維コードが下記式（Ｉ）および（ＩＩ）、
σ≧−０．０１×Ｅ+１．２・・・（Ｉ）
σ≧０．０２・・・（ＩＩ）
（式中のσは１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）であり、Ｅは２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）である）
で表される関係を満足するポリケトン繊維からなり、
前記サイドウォール部にサイド補強層を有し、該サイド補強層を構成するコードが、弾性率が１７０〜３００ｃＮ／ｄｔｅｘであるアラミド繊維からなり、かつ、該サイド補強層の上端部は最内層ベルト層内側でオーバーラップしており、下端部は前記カーカスの巻き上げ部の外側に延在していることを特徴とするものである。

本発明においては、前記サイド補強層の下端部が前記カーカスの巻上げ部上端と前記ビードフィラーの側部の範囲で終止することが好ましく、また、前記サイド補強層の上端部が前記ベルトの最内層ベルト層の端部からタイヤ赤道側５〜３５ｍｍの範囲で終止することが好ましい。なお、本発明のタイヤ構造は扁平率が５０以下であり、かつタイヤ高さが５５〜１３５ｍｍである空気入りタイヤに好適に適用することができる。

本発明によれば、操縦安定性、耐久性および軽量化を高次元に満足させることができる空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤの右半分の概略断面図である。 従来例、比較例および実施例のタイヤ構造の概略図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
本発明の空気入りタイヤは、トレッド部１０と、トレッド部１０の両側部からタイヤ半径方向内側に配設された一対のサイドウォール部２０と、サイドウォール部２０のタイヤ半径方向内側に連なるビード部３０とを有し、ビード部３０にそれぞれ埋設されたビードコア１およびビードフィラー２の周りに内側から外側に折り返して係止され、ビードコア１間にトロイド状に延在する本体部３ａと、本体部３ａに連続して設けられビードコア１の周りに巻き上げられた巻上げ部３ｂと、からなる少なくとも１層のカーカス３と、カーカス３のタイヤ半径方向外側に配置された少なくとも１層のベルト層、図示例では２層のベルト層４ａ、４ｂからなるベルト層４と、を備える。

本発明においては、カーカスの巻上げ部３ｂの終端部の高さがビードフィラー下端から２５〜４０ｍｍであり、かつ、カーカス３を構成する繊維コードが下記式（Ｉ）および（ＩＩ）、
σ≧−０．０１×Ｅ+１．２・・・（Ｉ）
σ≧０．０２・・・（ＩＩ）
（式中のσは１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）であり、Ｅは２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）である）
で表される関係を満足するポリケトン繊維からなり、
サイドウォール部２０にサイド補強層５を有し、サイド補強層５を構成するコードが、弾性率が１７０〜３００ｃＮ／ｄｔｅｘであるアラミド繊維からなり、かつ、サイド補強層５の上端部は最内層ベルト層内側でオーバーラップしており、下端部はカーカスの巻き上げ部３ｂの外側に延在していることが肝要である。

カーカス３の巻上げ部３ｂの終端部の高さをビードフィラー下端から２５〜４０ｍｍとすることによりサイドウォール部２０を薄肉化することが可能となる。また、サイドウォール部２０にサイド補強層５を設けることにより、操縦安定性および耐久性を高めることができる。上記効果を良好に得るためには、カーカス巻上げ部３ｂの終端部の高さは、ビードフィラー下端から３０〜３５ｍｍであることが好ましい。

また、カーカス３を構成するコードとサイド補強層５を構成するコードの弾性率を小さくすることで、タイヤ成型時の製造不良を低減することができる。なお、サイド補強層５を構成するコードとしてスチールコードを用いると、タイヤ重量が増加してしまうので好ましくなく、繊維コードをとする必要がある。さらに、サイド補強層５としての機能を確保するために、サイド補強層５を構成するコードの弾性率は１７０〜３００ｃＮ／ｄｔｅｘ、好ましくは２００〜２７０ｃＮ／ｄｔｅｘとする。カーカス３を構成するコードとしてはポリケトンからなるコード、サイド補強層５を構成するコードとしてはアラミド繊維が好適である。

本発明においては、サイド補強層５の下端部がカーカスの巻上げ部３ｂの上端とビードフィラー２の側部の範囲で終止することが好ましい。カーカスの巻上げ部３ｂおよびサイド補強層５の端部をビードフィラー２の側部で終止させることで剛性段差を小さくし、端部セパレーションを抑制でき、かつサイドウォール部２０に配置される部材を少なくすることにより軽量化できるうえ、耐久性の高いサイド補強層５を広範囲に配置することができる。また、カーカスの巻上げ部３ｂの上端とオーバーラップすることにより、良好なビード部耐久性を得ることができる。しかしながら、ビードフィラー２の側部よりも下部にまでオーバーラップさせてもビード部耐久性の向上効果は見られず、また、軽量化の効果が得にくくなるため、上記範囲とすることが好ましい。

また、本発明においては、サイド補強層５の上端部がベルト４の最内層ベルト層４ａの端部からタイヤ赤道側５〜３５ｍｍの範囲で終止することが好ましい。サイド補強層５の上端部と最内層ベルト層４ａとのオーバーラップが５ｍｍ未満であると、十分な高速耐久性を得ることができず、一方、３５ｍｍを超えても高速耐久性の向上効果は見られず、また、タイヤの軽量化に反するため、好ましくない。

なお、サイド補強層５を構成するコードの角度としては、好適には、タイヤ半径方向に対して２０〜６０°である。また、コードの打込み本数としては、例えば３５〜４５本／５０ｍｍとすることができる。

なお、本発明に係る構造は扁平率が５０以下であり、かつタイヤ高さ（セクション幅×扁平率）が５５〜１３５ｍｍのサイズであるタイヤに好適に適用することができる。

本発明においては、カーカス３およびサイド補強層５に係る構造を満足することにより所期の効果を得ることができるものであり、上記以外の他部材の構造や材質等については、特に制限されるものではない。また、タイヤに充填する気体としては、通常の空気または酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム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。
下記表１に示すカーカスコード材およびサイド補強層コード材を用いて従来例１、２、比較例および実施例のタイヤをタイヤサイズ２４５／３５ＺＲ２０にて作製した。

（従来例１）
図２（ａ）に従来例１のタイヤ構造の概略を示す。従来例１のタイヤは、レーヨンをカーカスコードとする２層のカーカスプライを有し、ビードコア廻りに巻き上げられたカーカスプライは、タイヤ内側のプライについてはビードフィラー下端から１５ｍｍ、外側のプライについてはビードフィラー下端から３５ｍｍの位置まで巻き上げた。また、サイドウォール部にはスチールコードを補強コードとするサイド補強層を配置した。サイド補強層はビードコア側部にまで延在し、サイド補強層の下端部は巻き上げられたカーカスプライの内側に配置されている。なお、サイド補強層を構成するコードの角度は、タイヤ周方向に対して４５°とし、打込み本数は、３０本／５０ｍｍとした。

（従来例２）
図２（ｂ）に従来例２のタイヤ構造の概略を示す。従来例２のタイヤは、レーヨンをカーカスコードとし、ビードコア廻りに巻き上げられたカーカスプライの巻上げ部の終端は、最内層ベルトの端部からタイヤ赤道方向１５ｍｍの位置にまで延びている。また、アラミド繊維としてケブラーからなるコードを補強コードとするサイド補強層がビードコアに巻回されている。サイド補強層を構成するコードの角度は、タイヤ周方向に対して４５°とし、打込み本数は、４１本／５０ｍｍとした。

（実施例）
図２（ｃ）に実施例タイヤ構造の概略を示す。カーカスの補強コードはポリケトンを用いた。カーカスはビードコア廻りに巻き上げられ、ビードフィラー側部まで（ビードフィラー下端から３０ｍｍ）巻き上げられている。また、サイド補強層はアラミド繊維としてケブラーからなるコードを補強コードとし、サイド補強層の上端部は最内層ベルト層の端部から１５ｍｍの位置まで延在し、下端部はビードフィラーの側部（ビードフィラー下端から１５ｍｍ）にまで延びている。サイド補強層を構成するコードの角度は、タイヤ周方向に対して４５°とし、打込み本数は、４１本／５０ｍｍとした。

（比較例）
比較例のタイヤの構造は、実施例のタイヤのカーカスを構成するコードをレーヨンとした以外は同じである。

得られた各供試タイヤにつき、縦バネ、重量、操縦安定性、高速耐久性、ビード部耐久性および作業性につき試験をおこない評価した。試験方法および評価方法は下記のとおりである。

＜縦バネ＞
各供試タイヤをリム（８．５Ｊ−２０）に組み付けた後、２３０ｋＰａの内圧を充填し、荷重３．６３ｋＮを加え、撓みを測定した。得られた値を縦バネ定数とし、従来例１のタイヤの縦バネ定数の値を１００として指数表示した。指数値が大きい程、縦バネ定数が大きいことを示す。結果を表１に示す。

＜タイヤ重量＞
各供試タイヤの重量を測定し、実測値および従来例１のタイヤを１００とした指数で表１に示す。

＜操縦安定性＞
各供試タイヤを実車に装着して、乾燥状態（ドライ）のサーキットにおけるドライバーのフィーリング走行により、操縦安定性の評価を行った。評価は、従来例１を基準の○として、劣っている場合を×として、表１に示す。

＜高速耐久性＞
各供試タイヤをリム（８．５Ｊ×２０）に組み付けた後、内圧２３０ｋＰａ、荷重３．６３ｋＮおよびキャンバー角１．５°の条件下で高速耐久ドラム試験を実施した。
この試験では、下記表２に示す速度ステップにて速度を上昇させタイヤが故障に至るまでの速度を測定し、従来例１の速度を１００とした指数にて表した。下記の表１に評価結果を示す。

＜ビード部耐久性＞
各供試タイヤをリム（８．５Ｊ×２０）に組み付けた後、内圧３００ｋＰａを充填し、荷重１０．８８ｋＮを負荷し、ドラムに押し当てて時速６０ｋｍ／ｈにて走行させ、ビード部に故障破損が生ずるまでの走行距離を測定した。各タイヤの走行距離の測定結果は、下記の表１中に、従来例１の走行距離を１００として、指数にて示す。数値が大なるほど耐久性が良好である。結果を表１に示す。

＜作業性＞
タイヤ成型時に製造不良が発生した場合を×、発生しなかった場合を○とした。結果を表１に示す。

上記表１より、本発明のタイヤは、操縦安定性、耐久性および軽量化を高次元に満足させることができることがわかる。

１ ビードコア
２ ビードフィラー
３ カーカス
３ａ カーカスの本体部
３ｂ カーカスの巻上げ部
４ ベルト
５ サイド補強層
１０ トレッド部
２０ サイドウォール部
３０ ビード部

Claims (4)

1. トレッド部と、該トレッド部の両側部からタイヤ半径方向内側に配設された一対のサイドウォール部と、該サイドウォール部のタイヤ半径方向内側に連なるビード部とを有し、該ビード部にそれぞれ埋設されたビードコアおよびビードフィラーの周りに内側から外側に折り返して係止され、該ビードコア間にトロイド状に延在する本体部と、該本体部に連続して設けられ該ビードコアの周りに巻き上げられた巻上げ部と、からなる少なくとも１層のカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側に配置された少なくとも１層のベルト層と、を備える空気入りタイヤにおいて、
   前記カーカスの巻上げ部の終端部の高さがビードフィラー下端から２５〜４０ｍｍであり、かつ、該カーカスを構成する繊維コードが下記式（Ｉ）および（ＩＩ）、
   σ≧−０．０１×Ｅ+１．２・・・（Ｉ）
   σ≧０．０２・・・（ＩＩ）
   （式中のσは１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）であり、Ｅは２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）である）
   で表される関係を満足するポリケトン繊維からなり、
   前記サイドウォール部にサイド補強層を有し、該サイド補強層を構成するコードが、弾性率が１７０〜３００ｃＮ／ｄｔｅｘであるアラミド繊維からなり、かつ、該サイド補強層の上端部は最内層ベルト層内側でオーバーラップしており、下端部は前記カーカスの巻き上げ部の外側に延在していることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記サイド補強層の下端部が前記カーカスの巻上げ部上端と前記ビードフィラーの側部の範囲で終止する請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記サイド補強層の上端部が前記ベルトの最内層ベルト層の端部からタイヤ赤道側５〜３５ｍｍの範囲で終止する請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 扁平率が５０以下であり、かつタイヤ高さが５５〜１３５ｍｍである請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。

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