JP2011031841A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトのコードとこのコードを埋設するゴムとの接着劣化を伴うことなしに、タイヤの諸特性（高速耐久性、ロードノイズ、転がり抵抗等）の改善を図ることができる、新規な空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】本発明の空気入りタイヤは、ベルト層６がタイヤの半径方向の最も外側に位置する第１のベルト７と、この第１のベルト７の内側に配置される第２のベルト８の少なくとも２層からなり、第１のベルト７が、スチール製コード７ａを備えかつ溝部３ａの溝底直下に位置するコードの群を第２のベルト８に近づけて、その層間ゲージを小さくした近接コード配列としたものであることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、乗用車等の一般車両に装着して好適な空気入りタイヤに関するものであり、特にゴム内部への水の浸透に起因した、ベルトのコードとこのコードを埋設するゴムとの剥離（接着劣化）を効果的に回避しようとするものである。

乗用車等の一般車両に装着されるタイヤにおいては、高速耐久性のさらなる改善、ロードノイズのさらなる低減、転がり抵抗のさらなる軽減が求められており、そのためには、ベルトの最外層にタイヤの周方向に対する角度が実質的に０°となるスチール製のコードを巻回したスパイラル層を設け、ベルトの剛性を高めるのが有効であり、この点に関する先行技術としては、特許文献１に開示されたタイヤが知られている。

特開２００６−６９３３８号公報

ところで、最も外側のベルトにスチール製コードを適用すると、タイヤのトレッド部に形成された溝部の溝底を通してタイヤの内部に水が浸透した場合に、これに起因してスチール製コードに錆が発生し、周囲のゴムとの接着が劣化しやすくなることが懸念されていた。スチール製コードのこのような不具合を解消するには、スチール製コードの位置はそのままにして、トレッド部を厚くすることが考えられるが、この場合はタイヤの質量の増加となり、乗用車の燃費の点からも、またタイヤの転がり抵抗を軽減する点からも好ましくない。一方前記トレッド部及び溝の深さはそのままにして、スチール製コードの位置を内側に寄せた場合には、このスチール製コードのさらに内側に配列された他のコードとの距離が短くなり、これら２つのコード間でゴムが変形できる領域が狭くなるため、タイヤに荷重や横力が加わった際に、前記スチール製コードを配列したベルトと前記他のコードを配列したベルトとの層間で、セパレーションが起こることがあり、このような問題に対処しうる空気入りタイヤはいまだ存在していないのが現状であった。

本発明の課題は、上述したようなコードとゴムとの接着劣化を伴うことなしに、タイヤの諸特性（高速耐久性、ロードノイズ、転がり抵抗等）の改善を図ることができる、新規な空気入りタイヤを提供することにある。

本発明は、少なくとも１本の溝部によって区画された複数の陸部を有するトレッド部と、このトレッド部からサイドウォール部を経てビード部に至るまでトロイダル状に延在させるとともに、ビード部に配置したビードコアの周りでその端部を内側から外側へ巻き返した少なくとも１枚のカーカスプライと、このカーカスプライとトレッド部との間に配置されるベルト層とを備えた空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト層は、タイヤの半径方向の最も外側に位置する第１のベルトと、この第１のベルトの内側に配置される第２のベルトの少なくとも２層からなり、
前記第１のベルトは、スチール製コードを備え、かつ前記溝部の溝底直下に位置するコードの群を前記第２のベルトに近づけて、その層間ゲージを小さくした近接コード配列としたものであることを特徴とするものである。

上記の構成になるタイヤにおいて、前記第１のベルトのコードは、タイヤの赤道とほぼ平行に伸びる周方向コードであるであることが望ましい。

上記の構成になるタイヤにおいて、前記周方向コードは、螺旋状に巻回したスパイラルコードであることが望ましい。

上記の構成になるタイヤにおいて、前記第１のベルトと第２のベルトとの層間ゲージをｇ_２とし、層間ゲージを小さくした領域における第１のベルトと第２のベルトとの層間ゲージをｇ_１とした場合に、ｇ_２とｇ_１の関係が、０．２＜ｇ_２／ｇ_１＜０．９の条件を満足するものであることが望ましい。

溝部の溝底直下に位置する第１のベルトのスチール製コードの群を前記第２のベルトに近づけて、その層間ゲージを小さくした近接コード配列としたため、前記溝底直下から第１のベルトのコードまでの距離が長くなり、水の浸透によるスチール製コードの錆を抑えることができる。また前記近接コード配列以外の領域では２つのコードの配置間隔を十分に確保することができるのでベルト層間のセパレーションの発生を抑えることができる。一方、近接コード配列の領域では２つのコードの間隔は狭いが、溝部は路面に接地しておらず、トレッド部からの荷重の影響を直接受けないためにベルト層間でのゴムの歪は小さくなり、この領域においてセパレーションの発生は抑制される。

一般にトレッド部に形成する溝部は、タイヤの赤道と平行な周方向の溝（以下リブ溝という）の方が、タイヤの赤道と直交する幅方向の溝（以下ラグ溝という）よりも深いため、スチール製コードまでの距離はリブ溝の溝底直下が一番短くなる。第１のベルトのコードを周方向コードとすることで、錆が最も発生しやすいリブ溝に対して近接コード配列を形成することが容易となる。

周方向コードを、螺旋状に巻回したスパイラルコードとすることで、ベルトの剛性が高くなり、ベルト層を構成するベルトの数を減らしても必要な強度を満足でき、減らした分の空間により溝底からスパイラルコードまでの距離を確保しやすくなる。

層間ゲージｇ_１とｇ_２の関係を、０．２＜ｇ_２／ｇ_１＜０．９の条件とすることで、高速耐久性を損なうことなしに接着劣化を抑制することが可能となる、最適な近接コード配列を形成することができる。

本発明にしたがう空気入りタイヤの実施の形態につき、タイヤ子午線断面をタイヤの半部について示した図である。 図１の拡大図であって、トレッドのリブ溝部周辺の構造を示した図である。 層間ゲージの定義を示した図である。 タイヤ周方向断面の拡大図であって、トレッドのラグ溝部周辺の構造を示した図である。 本発明にしたがう空気入りラジアルタイヤの他の実施の形態を示した図であり、（ａ）はタイヤの赤道Ｓに対し斜めに繋がる溝を形成したタイヤのトレッドパターンを示した図、（ｂ）は図５（ａ）のＸ−Ｘ断面を示した図、（ｃ）は図５（ａ）のＹ−Ｙ断面を示した図である。 ｇ_２／ｇ_１と接着劣化、高速耐久との関係を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明をより具体的に説明する。

図１は本発明にしたがう空気入りタイヤの実施の形態につき、タイヤ子午線断面をタイヤの半部について示した図であり、図２は図１の拡大図であって、トレッドの溝部周辺の構造を示した図であり、図３は層間ゲージの定義を示した図であり、図４はタイヤ周方向断面の拡大図であって、トレッドのラグ溝部周辺の構造を示した図である。

図１における１は、タイヤの周方向につながる一対のビード部であり、２は、これらビード部１からそれぞれタイヤのほぼ半径方向外側に向かって延びる一対のサイドウォール部であり、３は、これらサイドウォール部２の延伸端に跨って繋がり、トロイダル形状をなすトレッド部である。

トレッド部３は、少なくとも１本の溝部３ａと、この溝部３ａによって区画された陸部３ｂを有している。前記溝部３ａはタイヤの赤道Ｓと平行なリブ溝であっても、またタイヤの赤道Ｓと直交するラグ溝であってもよく、溝部３ａと陸部３ｂで形成されるトレッドパターンは自由に変更することが可能である。

４は、ビード部１に配設した一対のビードコアであり、このビードコア４はタイヤの周方向に延びてリング形状をなしている。

５は、前記一対のビードコア４に跨って繋がる少なくとも１枚のカーカスプライであり、このカーカスプライ５は、それぞれのビードコア４の周りにその端部を内側から外側に向かって巻き返している。このカーカスプライ５には、補強用のコードが配列されている。このコードはタイヤの赤道Ｓに対してどのような角度で延伸するものであってもよいが、一般にはタイヤに必要な各種性能を満足させるため、タイヤの赤道Ｓとほぼ直交する方向とするのが好ましい。ここでほぼ直交とは、具体的にはタイヤの赤道Ｓに対する角度が８５°〜９５°の範囲であることを意味するものであって、製造上の誤差を考慮したものである。またこのコードは各種選択可能であり、例えばアラミド、ポリエチレン、ナイロン等の有機繊維、ガラス繊維、スチール等から採用される。

６は、前記カーカスプライ５に対しタイヤの半径方向外側に配置される、ベルト層である。このベルト層６は、このベルト層６の最も外側に位置する第１のベルト７と、この第１のベルト７に対しタイヤの半径方向内側に配置される第２のベルト８の少なくとも２層からなるものであって、図１の例示においては第２のベルト８の内側にさらに第３のベルト９を備える３層からなるものとして表示されている。

第１のベルト７は、スチール製のコード７ａを備えている。コード７ａはタイヤの赤道Ｓに対してどのような角度で延伸するものであってもよいが、一般には前記リブ溝が最も深い溝であり、このリブ溝の直下から水が浸透しやすいために、タイヤの赤道Ｓとほぼ平行に延びる周方向コードとすることが好ましい。ここでほぼ平行とは、具体的にはタイヤの赤道Ｓに対して０°〜５°の範囲であることを意味するものであって、製造上の誤差を考慮したものである。周方向コードは、タイヤの赤道面Ｓと平行に複数配列して構成しても良いし、螺旋状に巻き回したスパイラルコードとして構成しても良い。

第２のベルト８は、コード８ａを備えており、このコード８ａは、通常使用されるタイヤのベルトコードと同様に、周方向及び幅方向ともトレッド部３の接地面とほぼ平行となるように配列されている。コード８ａは、アラミド、ポリエチレン、ナイロン等の有機繊維、ガラス繊維、スチール等各種材料から選択することができる。コード８ａはタイヤの赤道Ｓに対してどのような角度で延伸するものであってもよいが、タイヤ径方向の柔軟性を確保するために必要なパンタグラフ効果を得るため、前記カーカスプライ５のコード及び前記第１のベルトのコード７ａとは、タイヤの赤道Ｓに対する角度が異なるように配列するのが好ましい。

前記ベルト層６を３層からなるものとする場合は、前記第２のベルト８のコード８ａと前記第３のベルト９のコード９ａを、タイヤの赤道Ｓに対して対称となる角度にそれぞれ傾けて延伸させた、交錯ベルトとすることが好ましい。

図３は、層間ゲージの定義を示した図であって、ほぼ平行に配列した２つのコードの外形からの最短距離を層間ゲージとする。

前記第１のベルト７のコード７ａは、図２に示すように、溝部３ａの溝底直下に位置するコードの群が前記第２のベルト８に近づいた近接コード配列となっている。この近接コード配列となっている領域Ｍは、第１のベルト７と第２のベルト８との層間ゲージｇ_２に対し層間ゲージｇ_１（以下狭小層間ゲージｇ_１という）となっている。このためコード７ａは、溝底直下にて凹部を有する断面形状となり、近接コード配列となっている領域Ｍにおけるコード７ａから溝部３ａの溝底までの寸法ｂは、近接コード配列を設けない場合よりも長くなる。

前記コード７ａの近接コード配列の幅Ａ_１は、溝部３ａの溝底の幅Ａ_２より狭くても、近接コード配列の一部においては前記寸法ｂを長くできる点で効果はあるが、幅Ａ_２よりも広くしたほうが、近接コード配列の全部にわたって寸法ｂを長くできるため、より好ましい。

前記領域Ｍは、図２に示すリブ溝と周方向コードのように、溝部３ａとコード７ａが平行に延びる場合に限られず、図４に示すラグ溝と周方向コードのように、溝部３ａとコード７ａが直交する場合であっても、その形状を形成することが可能である。

前記領域Ｍは、例えば図５（ａ）に示すように、タイヤの赤道Ｓに対して斜めに方向を交互に変えながら連続して繋がる溝（ジグザグ溝）である場合には、Ｘ−Ｘ断面を示す図５（ｂ）及びＹ−Ｙ断面を示す図５（ｃ）に表されるように、近接コード配列の幅Ａ_１を広げて一定の幅とし、溝底が幅Ａ_１のいずれかの部分に含まれるようにしてもよい。このようにすることで、トレッド部の溝の形状に対応して近接コード配列を複雑に組み合わせる必要が無くなり、より簡易な形状とすることができる。

また前記領域Ｍは、コード７ａを第１のベルト７に配列する際、ベルトのゴムの厚みや硬度を部分的に変えてコード７ａの凹部の位置や深さに対応するようにして形成してもよいし、通常のコード入りベルトと同様に一列にコード７ａを配列させたベルトを製造し、前記凹部を有する形状となるように、ベルトにくせ付けを行うことにより形成してもよい。

前記寸法ｂは、コード７ａが溝部３ａから露出することがないように、また領域Ｍにおいて層間ゲージが短くなりすぎることがないように、１．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲とすることが好ましい。

前記狭小層間ゲージｇ_１が前記層間ゲージｇ_２に対し極端に短くなると、製造時のばらつきによっては２つのコードが接触することが懸念される。また狭小層間ゲージｇ_１が層間ゲージｇ_２とほとんど変わらなければ、コードの接着劣化を抑える効果が小さくなる。このため、狭小層間ゲージｇ_１が層間ゲージｇ_２に対して０．２＜ｇ_２／ｇ_１＜０．９の関係を満足することで、高速耐久性を損なうことなしに接着劣化を抑制することが可能となり、より好ましい。

表１に示す第１のベルト及び第２のベルトを備えた、図１の如き構造になる、サイズ２２５／４５Ｒ１７のタイヤ（１枚のカーカスプライを使用し、該カーカスプライのコードはポリエチレンの撚り線であってタイヤの赤道に対して直交し、第１のベルトはタイヤの赤道に対してほぼ平行に延びるスチール製のスパイラルコードを使用し、第２のベルトと第３のベルトはタイヤの赤道に対して対称な角度で互いに３０度傾斜して交錯するスチールコードを使用した。）を製造し、各タイヤにつき、タイヤ質量、転がり抵抗、接着劣化、高速耐久（性）について調査を行った。その結果を表１に併せて示す。なお表１のａは、図２に示すようにトレッド部におけるタイヤの総厚みを示している。

タイヤの総厚みａ、溝部から第１のベルトのコードまでの寸法ｂ、各コード間の層間ゲージｇ_１、ｇ_２は、タイヤを切断してそれぞれの寸法を測定した。タイヤの周方向３箇所について測定し、平均値を算出して表１に示した。

タイヤの質量は、従来使用されているタイヤを基準タイヤとし、この基準タイヤの質量を１００として、それぞれのタイヤの質量を表１に指数表示した。数字が小さいほど軽いことを示す。

タイヤの転がり抵抗試験は、それぞれのタイヤをＪＡＴＭＡ（ＴＨＥ Ｊａｐａｎ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｔｙｒｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ， Ｉｎｃ．）に規定する７．５Ｊ×１７サイズのリムにリム組みし、直径１．７ｍの鉄板表面を持つドラム試験機を用いて車軸の転がり抵抗を算出した。速度は８０ｋｍ／ｈとし、内圧は２３０ｋＰａで確認をおこなった。前記基準タイヤの転がり抵抗を１００として、それぞれのタイヤの転がり抵抗を表１に指数表示した。数字が小さいほど転がり抵抗が少なく性能がよいことを示す。

タイヤの接着劣化試験は、それぞれのタイヤを前記リムにリム組みし、内圧を２３０ｋＰａとして、２５００ｃｃクラスの乗用車に装着して高温多湿地域で５００００ｋｍ走行して確認を行った。走行後のタイヤから第１のコードであるスパイラルコード４本を３０ｃｍの長さでゴムから剥離して、コード上に残っているゴム付き量を測定した。前記基準タイヤのゴム付き量を１００として、それぞれのタイヤのゴム付き量を表１に指数表示した。数字が大きいほど接着力が高く、性能がよいことを示す。

タイヤの高速耐久試験は、それぞれのタイヤを前記リムにリム組みし、内圧を３００ｋＰａにして、ＪＡＴＭＡ規格のテスト法に準じてステップスピード法にて確認した。前記基準タイヤの故障時の速度を１００として、それぞれのタイヤの高速耐久速度を表１に指数表示した。

その結果、トレッド部におけるタイヤの総厚みを基準タイヤよりも増やして、溝部から第１のコードまでの距離を長くしたタイヤ（比較タイヤ１）は、質量及び転がり抵抗が増加し、トレッド部においてタイヤの総厚みが厚くなったことにより高速走行時に温度が上がりやすく、高速耐久もやや低下が見られ要求を満足することができない。また第１のコードを全域にわたって第２のコードに近づけて、溝部から第１のコードまでの距離を長くしたタイヤ（比較タイヤ２）は、２つのコード間でゴムが変形できる領域が狭く、ゴムのひずみが大きくなるため高速走行時にベルトの温度が上がり、高速耐久が大幅に低下して要求を満足することができない。

溝底直下に位置する第１のコードを第２のベルトに近づけて近接コード配列としたタイヤ（適合タイヤ１〜７）は、タイヤ質量、転がり抵抗とも基準タイヤと同等であり、接着劣化の改善につながることが確認された。なお近接コード配列の領域において第１のコードを第２のコードに近づけすぎたタイヤ（適合タイヤ７）は、接着劣化を著しく改善することができるが、製造時のばらつきにより近接コード配列の領域にて２つのコード同士が接触することがあり、高速耐久に低下がみられた。また第１のコードが第２のコードにほとんど近づいておらずｇ_２／ｇ_１の値が１に近い場合は、図６に示すように、接着劣化を抑える効果が小さくなる。狭小層間ゲージｇ_１に対する層間ゲージｇ_２の比が０．２＜ｇ_２／ｇ_１＜０．９を満たすようにすると、高速耐久を損なうことなく接着劣化を抑制でき、より好ましいことが確認された（適合タイヤ１〜６）。

本発明によれば、ゴム内部への水の浸透に起因したコードとゴムとの接着劣化を伴うことなしに、タイヤの諸特性（高速耐久性、ロードノイズ、転がり抵抗等）の改善を図ることが可能な、新規な空気入りタイヤを安定的に供給できる。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ ビードコア
５ カーカスプライ
６ ベルト層
７ 第１のベルト
７ａ 第１のコード
８ 第２のベルト
８ａ 第２のコード
９ 第３のベルト
９ａ 第３のコード
Ｓ タイヤの赤道

Claims (4)

1. 少なくとも１本の溝部によって区画された複数の陸部を有するトレッド部と、このトレッド部からサイドウォール部を経てビード部に至るまでトロイダル状に延在させるとともに、ビード部に配置したビードコアの周りでその端部を内側から外側へ巻き返した少なくとも１枚のカーカスプライと、このカーカスプライとトレッド部との間に配置されるベルト層とを備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルト層は、タイヤの半径方向の最も外側に位置する第１のベルトと、この第１のベルトの内側に配置される第２のベルトの少なくとも２層からなり、
   前記第１のベルトは、スチール製コードを備え、かつ前記溝部の溝底直下に位置するコードの群を前記第２のベルトに近づけて、その層間ゲージを小さくした近接コード配列としたものであることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記第１のベルトのコードは、タイヤの赤道とほぼ平行に伸びる周方向コードである、請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記周方向コードは、螺旋状に巻回したスパイラルコードである、請求項２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記第１のベルトと第２のベルトとの層間ゲージをｇ_２とし、層間ゲージを小さくした領域における第１のベルトと第２のベルトとの層間ゲージをｇ_１とした場合に、ｇ_２とｇ_１の関係が、０．２＜ｇ_２／ｇ_１＜０．９の条件を満足するものである請求項１〜３記載の空気入りタイヤ。

Images