JP2010247738A

JP2010247738A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2010247738A
Application number: JP2009100900A
Authority: JP
Inventors: Kota Kitahara; 宏太北原
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2010-11-04

Abstract

【課題】耐久性等のタイヤの諸性能を損なうことなく、これまで以上にタイヤ軽量化による低燃費性能の向上した空気入りタイヤ、特には、乗用車用として好適な空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド部１から両サイド部２を経て両ビード部３にトロイド状に延びるカーカス４を骨格とし、カーカス４のクラウン領域のタイヤ径方向外側に、少なくとも２層のベルト層からなるベルト５を備えた空気入りタイヤである。ベルト層の少なくとも一層が、撚り合わされることなく配置された金属モノフィラメントを補強素子とし、かつ、タイヤ最大幅部におけるサイド部２のゲージが５．２ｍｍ未満である。
【選択図】図１

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、耐久性等のタイヤの諸性能を損なうことなく、これまで以上にタイヤ軽量化による低燃費性能の向上を図った空気入りタイヤ、特には、乗用車用として好適な空気入りタイヤに関する。

近年、自動車の燃費を向上させるために、タイヤを軽量化する要求は益々高まってきている。従来の撚りスチールコードを用いるベルト部での軽量化を考える際、引張強度を一定以上確保することを前提とすると、スチールベルト層のコーティングゲージを薄くするしかなかった。

このような観点から、金属モノフィラメントを撚らずにベルト用コードとして使用する技術が開発され、これまでに種々提案がなされている。例えば、特許文献１では、燃費の向上および乗り心地の改良を目的として、金属線材（金属モノフィラメント）の３または４本を撚り合わせることなくベルトの幅方向に並べて引き揃えた束を単位としてゴムに埋設して成るベルトを備える空気入りラジアルタイヤが提案されている。また、特許文献２では、タイヤの軽量化ニーズに対応するためと、金属線材の折れによる耐久性の低下等の不具合を解決するために、ベルト層が、金属モノフィラメントがベルトプライ幅方向に所定の条件下で並べられて被覆ゴム中に埋設されている３枚のベルトプライで構成されている空気入りラジアルタイヤが提案されている。さらに、特許文献３には、タイヤ諸性能を良好に保ちながら、タイヤの軽量化と転がり抵抗の低減を目的として、金属モノフィラメントが幅方向に並列に並べられて被覆ゴム中に埋設されているベルトプライを適用するとともに、タイヤ内部の充填気体として窒素ガスなどの不活性ガスを使用することが報告されている。

さらに、特許文献４には、ベルト端セパレーションの発生を抑制し、ベルト耐久性の改善と、タイヤ重量の軽量化とを両立させた空気入りラジアルタイヤを得るために、２層目の第２ベルト層端部における第１ベルトと第２ベルトの金属モノフィラメント間のゲージをタイヤ中央部におけるゲージの１．３〜３．０倍とする技術が開示されている。さらにまた、特許文献５には、金属モノフィラメント間のゴムゲージを厚くすることに加えて、フィラメント径および金属モノフィラメント本数を所定範囲に限定することで、軽量化と耐久性との両立をより高度に実現し得ることが報告されている。

一方、タイヤのサイド部およびビード部周りによる軽量化手法も知られており、その一般的な方法として、カーカスプライ枚数の削減や、カーカスの折り返し高さを低く保つ、いわゆるＬＴＵ（ＬＯＷＴＵＲＮＵＰ）構造が挙げられる。また、小型タイヤでは一般的にカーカスプライは１層であり、この１層のカーカスの折り返し高さを低く保つことで、軽量化が図られている。また、超高性能（ＵＨＰ）タイヤ等、従来、カーカスプライを２枚用いていたタイヤにおいても、その枚数を１層にし、更に折り返し高さを低く保つことで大きな軽量化を実現する試みがなされている。

特開平１１−２０８２１０号公報（特許請求の範囲等）特開２００１−３３４８１０号公報（特許請求の範囲等）特開２００２−２２１３号公報（特許請求の範囲等）特開２００５−３４９９９９号公報（特許請求の範囲等）特開２００７−３０２２０３号公報（特許請求の範囲等）

これまでに提案されているように、金属モノフィラメントをベルトに適用することや、カーカスプライの枚数の削減によりタイヤの軽量化を図ることは可能であるが、今日、二酸化炭素の排出量制限による地球温暖化防止等の観点から、これまで以上にタイヤの軽量化による低燃費性能の向上が強く求められるようになってきている。

そこで本発明の目的は、上記従来技術における問題を解消して、耐久性等のタイヤの諸性能を損なうことなく、これまで以上にタイヤの軽量化による低燃費性能の向上した空気入りタイヤ、特には、乗用車用として好適な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、以下の知見を得るに至り、本発明を完成するに至った。

先ず、タイヤの軽量化を目的として金属モノフィラメントをベルトに適用したタイヤにつき鋭意した検討したところ、金属モノフィラメントのベルトへの適用は、タイヤの軽量化だけではなく、タイヤの周方向剛性を効率良く発揮させることができ、タイヤの軽量化と周方向剛性とを高次元で両立させることができることが分かった。この発見により、金属モノフィラメント適用ベルトにすることでタイヤの周方向剛性を向上させ、タイヤのサイド部を撓ませることが可能となった。さらに鋭意検討を行った結果、金属モノフィラメント適用ベルトを有するタイヤについて、タイヤのサイド部のゲージを薄くすることで、より一層サイド部が変形し易くなり、タイヤの軽量化、ひいては低転がり抵抗化の効果に留まらず、タイヤでの変形を最適化することで、耐久性等のタイヤ諸性能を損なうことなく、より一層の低燃費性能の向上を実現することができることが分かった。また、トレッドゴムの寄与が大きい新品時に比べ走行末期はケース部材の寄与が高まるが、かかる構造のタイヤはサイド部の変化がより大きくなるため、走行末期において、その効果がより顕著となることもわかった。

すなわち、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部から両サイド部を経て両ビード部にトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に、少なくとも２層のベルト層からなるベルトを備えた空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト層の少なくとも一層が、撚り合わされることなく配置された金属モノフィラメントを補強素子とし、かつ、タイヤ最大幅部におけるサイド部のゲージが５．２ｍｍ未満であることを特徴とするものである。

本発明においては、前記タイヤ最大幅部におけるサイド部のゲージが４．０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、３．０ｍｍ以下である。また、前記補強素子が配置されたベルト層が、タイヤの赤道面に対して傾斜して配列した多数本のコードのゴム引き層の２層以上を層間でコード相互が交差する向きに配置してなる交錯ベルト層であり、かつ、該補強素子が、複数本を単位として並置された金属モノフィラメントの束であるであることが好ましく、さらに、前記補強素子が、引き揃えられた直線であることが好ましく、さらにまた、前記金属モノフィラメントの径が０．１８〜０．３５ｍｍであり、前記束を構成する金属モノフィラメントの本数が２〜１０本であることが好ましく、より好ましくは金属モノフィラメントの径は０．２０〜０．２６ｍｍであり、金属モノフィラメントの本数が５〜７本である。また、本発明においては、前記補強素子の打ち込み本数が、１５〜３２束／５０ｍｍであることが好ましく、さらに、前記ベルトの１層目の第１ベルト層と２層目の第２ベルト層がともに、撚り合わされることなく配置された金属モノフィラメントを補強素子とし、前記第２ベルト層端部における第１ベルト層と第２ベルト層との金属モノフィラメント間のゴム層のゲージがタイヤ中央部における当該ゲージの１．３〜３．０倍であることが好ましい。

本発明の空気入りタイヤによれば、耐久性等のタイヤの諸性能を損なうことなく、これまでになくタイヤの軽量化による低燃費性能の向上を実現することができる。また、かかる効果は、走行末期においてさらに顕著である。

本発明の一好適例の空気入りタイヤを示す片側断面図である。トータルゲージを示す説明図である。金属モノフィラメントの束の断面図である。実施例における新品時の転がり抵抗（指数）とタイヤ重量減（ｇ）との関係を示すグラフである。実施例における走行後の転がり抵抗（指数）とタイヤ重量減（ｇ）との関係を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
図１に、本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤを示す。図示するタイヤは、カーカスのクラウン領域に配設されて接地部を形成するトレッド部１と、このトレッド部１の両側部に連続してタイヤ半径方向内方へ延びる一対のサイド部２と、各サイド部２の内周側に連続するビード部３とを備えている。

トレッド部１、サイド部２およびビード部３は、一方のビード部３から他方のビード部３にわたってトロイド状に延びる一枚のカーカス層からなるカーカス４により補強されている。また、トレッド部１は、カーカス４のクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設した少なくとも２層、図示する例では２層の第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとからなるベルト５により補強されている。

本発明においては、ベルト５の少なくとも１層が、撚り合わされることなく配置された金属モノフィラメントを補強素子とする。良好なタイヤ性能を得るためには、無撚り金属モノフィラメントを用いれば良いが、この金属モノフィラメントを束にして用いることで強力、剛性、耐久性等の他の諸性能も考慮した適切な補強素子に設計することが可能になる。例えば、束の本数が少ないと、隣の束との距離が短くなり、タイヤの代表的な故障であるベルトエッヂセパレーションが起こり易くなり、一方、束の本数が多いと、コード表面に沿っての亀裂が大きく生じ易くなり、やはりベルトエッヂセパレーションが起こり易くなる。

なお、本発明においては、タイヤの赤道面に対して傾斜して配列した多数本のコードのゴム引き層の２層以上を層間でコード相互が交差する向きに配置してなる交錯ベルト層に好適に適用することができ、その場合は、カーカス４側のベルト層である第１ベルト層５ａおよび第２ベルト層５ｂは、そのコード打ち込み角度をタイヤ周方向に対して、好ましくは１５〜４０°とする。

また、本発明において、撚り合わされることなく配置された金属モノフィラメントは、直線であっても、型付けがされていても構わないが、タイヤの軽量化を達成するためには、上下方向の型付けはできるだけ小さい方が望ましい。また、補強素子が、引き揃えられた直線であると、ベルト層の上下方向のゲージを幾何学的に最薄とすることができるため、好ましい。

本発明の所期の効果を得る上で、好ましくは、金属モノフィラメントの径が０．１８〜０．３５ｍｍで、束を構成する金属モノフィラメントの本数が２〜１０本であり、より好ましくは、金属モノフィラメントの径が０．１８〜０．３５ｍｍで、束を構成する金属モノフィラメントの本数が３〜８本であり、さらにより好ましくは金属モノフィラメントの径が０．２０〜０．２６ｍｍで、束の本数が５〜７本である。金属モノフィラメントの径が０．３５ｍｍより太いと、表面歪増大による疲労性が悪化する他、巻癖が悪化し、良好なトリート性状が得られない。一方、０．１８ｍｍより細いと、曲げ剛性の低下に伴い裁断時の作業性が低下し、コード製造時の断線による製造コストの上昇につながる。

また、本発明において、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとのトータルゲージは、タイヤの軽量化とベルト耐久性との観点から、好ましくは０．７〜１．１ｍｍである。ここで、トータルゲージとは、図２に示すように、上下ベルト層の金属モノフィラメントの中心間の距離Ｇで表される。さらに、第２ベルト層５ｂ端部における第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとの金属モノフィラメント１０間のゴム層のゲージがタイヤ中央部における当該ゲージの１．３〜３．０倍であることが好ましい。薄ゲージでコーティングした金属モノフィラメントに、ベルト端において厚ゲージのベルト間ゴムを適用することで、タイヤの軽量化とベルト耐久性を両立させることができる。この値が１．３倍以上であるとベルト端セパレーションが十分に抑制され、また、３．０倍以下であればタイヤの軽量化を図る上で問題となることはない。

さらに、金属モノフィラメントの引張り強さは、好適には２７００Ｎ／ｍｍ^２以上である。高い抗張力を有する金属モノフィラメントとしては、少なくとも０．７質量％、特には少なくとも０．８質量％の炭素を含有するものを、好適に用いることができる。

さらにまた、補強素子の打ち込み本数は、好ましくは１５〜３２束／５０ｍｍである。打ち込み本数が少なすぎると引張り強度を確保することが困難となり、一方、多すぎるとコード間隔を確保することが困難となり、いずれも好ましくない。

また、本発明においては、タイヤ最大幅部におけるサイド部のゲージが５．２ｍｍ未満、好ましくは４．０ｍｍ以下、より好ましくは３．０ｍｍ以下である。これにより、サイド部２の変形が容易となり、タイヤの軽量化、ひいては低転がり抵抗化の効果に留まらず、タイヤでの変形を最適化することができ、またその結果として、耐久性等のタイヤの諸性能を損なうことなく、より一層の低燃費性能の向上を実現することができる。また、走行中のサイド部２の発熱を抑制することができ、転がり抵抗をさらに低減することができる。ただし、２．０ｍｍ未満とすると耐久性に影響が出てくるおそれがあるため、好ましくは２．０ｍｍ以上とする。

なお、サイド部２のゲージは全体的に薄いことが望ましいが、ここではタイヤ最大幅部の厚みで規定する。タイヤ最大幅部のゲージを薄くする手法としては、例えば、サイドゴムの薄ゲージ化、カーカスプライ枚数の削減、カーカスプライコーティングゴムのゲージダウン、インナーライナーの薄ゲージ化、ＬＴＵ等が挙げられる。

なお、本発明の空気入りタイヤは、ベルト構造とタイヤのサイド部のゲージの改良に係るものであり、その他の構造および材質については特に制限されるべきものではなく、既知の構造および材料を適宜採用することができる。例えば、カーカス４では、タイヤ周方向に対してほぼ直交する方向、例えば、７０〜９０°の角度で延びる有機繊維コードである、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリケトン繊維等を好適に用いることができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより具体的に説明する。
下記表１、２に示す条件にて、図１に示す２層のスチールベルトを備える構造の空気入りタイヤを作製した。タイヤサイズは１５５／６５Ｒ１３とし、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂの金属モノフィラメントの打ち込み角度は、タイヤ周方向に対して夫々＋２６°および−２６°とした。なお、下記表１および２に示す「束本数」とは、図３に示すように、３本のときは（ａ）、４本のときは（ｂ）、５本のときは（ｃ）、６本のときは（ｄ）、８本のときは（ｅ）、の夫々断面を有する、金属モノフィラメントが引き揃えられた直線の補強素子を意味する。また、このような束を補強素子とする場合、「打ち込み本数」は、当該束の幅５０ｍｍに対する束数とした。

得られた各実施例および比較例の供試タイヤを、従来例１を基準とした重量増加の度合い（重量差）について評価した。また、新品時および走行後の転がり抵抗について、下記に従い評価を行った。その結果を、下記の表１及び２中に併せて示す。

転がり抵抗（ＲＲ）
新品時の供試タイヤを時速１００ｋｍ／ｈから２０ｋｍ／ｈに低下するまでドラムを惰性回転させ、その間の時間を測定して、転がり抵抗を求め、「新品時ＲＲ」とした。従来例１の「新品時ＲＲ」を１００として、指数で表示した。指数値が小さい程、転がり抵抗が小さく、低燃費性能が良好であることを示す。

次に、供試タイヤを実車に装着し、日本国内を３万ｋｍ走行し、ほぼ均一に完全に摩耗した状態とし、その後に前記と同様にして転がり抵抗を求め、「走行後ＲＲ」とした。従来例１の「新品時ＲＲ」を１００として、指数で表示した。指数値が小さい程、走行後における転がり抵抗が小さく、低燃費性能が良好であることを示す。

さらに、表１、２に「走行後ＲＲ」／「新品時ＲＲ」を示す。
この数値が小さい程、新品時から走行後に移行するに従い、転がり抵抗が小さくなり、低燃費性能が向上することを示す。

上記表１、２に示すように、２層のベルト層に夫々金属モノフィラメントを適用し、かつ、タイヤ最大幅部におけるサイド部のゲージを５．２ｍｍ未満とした実施例１〜７のタイヤにおいては、従来例および比較例１〜３のタイヤに比し、いずれも軽量化および低燃費性能の向上が確かめられた。また、図４および図５から、新品時から走行後に移行するに従い、転がり抵抗が小さくなり、より低燃費性能の向上が顕著となることがわかった。

１トレッド部
２サイド部
３ビード部
４カーカス
５ａ第１ベルト層
５ｂ第２ベルト層
５ベルト
１０金属モノフィラメント

Claims

トレッド部から両サイド部を経て両ビード部にトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に、少なくとも２層のベルト層からなるベルトを備えた空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト層の少なくとも一層が、撚り合わされることなく配置された金属モノフィラメントを補強素子とし、かつ、タイヤ最大幅部におけるサイド部のゲージが５．２ｍｍ未満であることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記タイヤ最大幅部におけるサイド部のゲージが４．０ｍｍ以下である請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記タイヤ最大幅部におけるサイド部のゲージが３．０ｍｍ以下である請求項２記載の空気入りタイヤ。
前記補強素子が配置されたベルト層が、タイヤの赤道面に対して傾斜して配列した多数本のコードのゴム引き層の２層以上を層間でコード相互が交差する向きに配置してなる交錯ベルト層であり、かつ、該補強素子が、複数本を単位として並置された金属モノフィラメントの束である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
前記補強素子が、引き揃えられた直線である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
前記金属モノフィラメントの径が０．１８〜０．３５ｍｍであり、前記束を構成する金属モノフィラメントの本数が２〜１０本である請求項４または５記載の空気入りタイヤ。
前記金属モノフィラメントの径が０．２０〜０．２６ｍｍであり、前記束を構成する金属モノフィラメントの本数が５〜７本である請求項６記載の空気入りタイヤ。
前記補強素子の打ち込み本数が、１５〜３２束／５０ｍｍである請求項４〜７のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
前記ベルトの１層目の第１ベルト層と２層目の第２ベルト層がともに、撚り合わされることなく配置された金属モノフィラメントを補強素子とし、前記第２ベルト層端部における第１ベルト層と第２ベルト層との金属モノフィラメント間のゴム層のゲージがタイヤ中央部における当該ゲージの１．３〜３．０倍である請求項１〜８のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。