JP2012030688A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト補強層の側部部分コードに繰り返し作用する圧縮力を軽減して、耐久性能を向上させるとともに燃費の悪化を防止することができる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】コードをトレッド周方向に対して傾斜させて延在させてなる少なくとも一層の傾斜ベルト層４と、該傾斜ベルト層４の外周側にスチールコードをトレッド周方向に延在させてなるベルト補強層５の一層以上と、ベルト補強層５の外周側にトレッド接地面を形成するトレッドゴム６とを具える空気入りタイヤであって、正規リム１０に組み付けて正規内圧を充填した無負荷姿勢で、最外層のベルト補強層５の幅をＷとし、該最外層ベルト補強層５の側縁５ａ位置を通って、タイヤ中心軸線に直交する線分上での、タイヤ中心軸線からトレッド接地面までの距離をＤ１とし、トレッドセンターＣ位置での同様の距離をＤ２としたときに、０．０４＜（Ｄ２−Ｄ１）／Ｗ＜０．１の関係を満たす。
【選択図】図１

Description

この発明は、少なくとも一層の傾斜ベルト層の外周側に、スチールコードをトレッド周方向に延在させてなる一層以上のベルト補強層を配設した空気入りタイヤ、なかでも、乗用車に用いて好適なタイヤに関し、とくに、ベルト補強層の側部部分に位置するスチールコードの耐疲労性の悪化を防止して、タイヤの耐久性能等の所要の性能を向上させる技術を提案するものである。

この種の空気入りタイヤとしては、特許文献１〜３に記載されたものがある。
特許文献１〜３に記載された空気入りタイヤは、たとえばラジアル構造とすることができるカーカスのクラウン域の外周側に配設した広幅の傾斜ベルト層により、面内剪断剛性を確保して、タイヤが発生する横力を高め、また、傾斜ベルト層の外周側に配設したベルト補強層に、いわゆる「たが効果」を発揮させて、タイヤの高速走行時のトレッド部の膨出変形を抑制して、操縦安定性能および耐久性能を向上させたものである。

ここで、ベルト補強層を構成するコードは、有機繊維コードとすることもできるが、高速走行時のトレッド部の膨出変形をさらに抑制するとともに、タイヤの製造コストを低減すること等を目的として、上記の空気入りタイヤでは、ベルト補強層コードを、有機繊維コードよりも耐張強度の大きいスチールコードとしている。
なお、このスチールコードは、たとえば、複数のスチールフィラメントを撚り合わせることにより形成することができる。

特開２００１−２０６０１０号公報 特開２００２−１９４１４号公報 特許第３０７１８０８号公報

ところで、空気入りタイヤを製造するに当っては、成型ドラム上で、ベルト補強層素材を有する円筒状のベルト・トレッドバンドを具えた生タイヤを成型した後、この生タイヤを、加硫モールド内で加硫するとともに拡径変形させることから、製品タイヤは、内圧充填時の径成長とも相俟って、実質的にトレッド周方向に延在させたベルト補強層コードに、予め引張力が作用した状態で使用に供されることになる。
そして、このような初期引張力は、一般に、トレッドセンターからトレッドショルダー側に向かうに従い外径が漸減するタイヤ外形形状に起因して、ベルト補強層の中央部分に位置するコードに比して、側部部分に位置するコードで小さいものとなる。

かかる製品タイヤを走行させたときは、タイヤ負荷転動の都度、トレッド部の押込み変形に基き、ベルト補強層コードへの、前記初期引張力を相殺する圧縮方向の力が繰り返し作用することから、ベルト補強層コードを、有機繊維コードに比して圧縮耐久性に劣るスチールコードとした従来のタイヤでは、ベルト補強層の、とくに、初期引張力の小さい側部部分のコードに、比較的早期に屈曲疲労が生じて、ベルト補強層コードの耐疲労性の悪化を招くおそれがあった。
そしてこのことは、車両の旋回時に大きな横力が発生して、旋回の外側の、大きな荷重が作用する接地域の内周側に位置するベルト補強層部分がトレッド周方向に波打つ形態に変形して路面から浮き上がる、いわゆるバックリングが生じた場合に、ベルト補強層の側部部分コードに大きな圧縮力が作用することになって、とくに重大な問題であった。

また、このように、ベルト補強層の側部部分コードに圧縮力が繰り返し作用することにより、その側部部分コードが発熱することになって、側部部分コードと、ベルト補強層コードを被覆するコーティングゴムとの接着性が低下するので、側部部分コードの、コーティングゴムからの剥離のおそれがある他、側部部分コードの発熱に起因するエネルギーロスが生じることから、転がり抵抗が増大して、タイヤの燃費が低下するという問題もあった。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題を解決することを目的とするものであり、それの目的とするところは、高速走行時の操縦安定性能および耐久性能を高めること等を目的として、ベルト補強層コードをスチールコードとした空気入りタイヤにおいて、タイヤ負荷転動時に、ベルト補強層の側部部分コードに繰り返し作用する圧縮力を軽減して、耐久性能を向上させるとともに燃費の悪化を防止することができる空気入りタイヤを提供することにある。

この発明の空気入りタイヤは、一対のビード部間にトロイダルに延びる、一枚以上のカーカスプライからなるカーカスと、カーカスのクラウン域の外周側に配設されて、コードをトレッド周方向に対して傾斜させて延在させてなる少なくとも一層の傾斜ベルト層と、該傾斜ベルト層の外周側に配設されて、スチールコードを、たとえばトレッド周方向に対して５°以下の角度で、実質的にトレッド周方向に延在させてなるベルト補強層の一層以上と、ベルト補強層の外周側で配設されて、トレッド接地面を形成するトレッドゴムとを具えてなる空気入りタイヤであって、正規リムに組み付けて正規内圧を充填した無負荷姿勢で、最外層のベルト補強層の幅をＷとし、該最外層ベルト補強層の側縁位置を通って、タイヤ中心軸線に直交する線分上での、タイヤ中心軸線からトレッド接地面までの距離をＤ１とし、トレッドセンター位置での同様の距離をＤ２としたときに、
０．０４＜（Ｄ２−Ｄ１）／Ｗ＜０．１
の関係を満たすものとしてなるものである。

ここにおいて、「正規リム」とは、タイヤサイズに応じて下記の規格に規定されたリムをいい、「正規内圧」とは、下記の規格において、最大負荷能力に対応して規定される最高空気圧をいい、「最大負荷能力」とは、下記の規格でタイヤに負荷されることが許容される最大の質量をいう。
そして、その規格とは、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格をいい、例えば、アメリカ合衆国では、“ＴＨＥ ＴＩＲＥ ＡＮＤ ＲＩＭ ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ ＩＮＣ．のＹＥＡＲ ＢＯＯＫ”であり、欧州では、“Ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｙｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎのＳＴＡＮＤＡＲＤＳ ＭＡＮＵＡＬ”であり、日本では日本自動車タイヤ協会の“ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ”である。

なお好ましくは、前記傾斜ベルト層を一層とし、該傾斜ベルト層のコードを、スチールコードとするとともに、トレッド周方向に対して４０°〜６０°の範囲内の角度で延在させる。

この発明の空気入りタイヤによれば、最外層のベルト補強層の幅Ｗと、最外層ベルト補強層の側縁位置での、タイヤ中心軸線からトレッド接地面までの半径距離Ｄ１と、トレッドセンター位置での同様の半径距離Ｄ２とが、０．０４＜（Ｄ２−Ｄ１）／Ｗ＜０．１の関係を満たすものとしたことによって、最外層ベルト補強層の側縁位置でのタイヤ外径と、トレッドセンター位置でのタイヤ外径との差が十分小さくなることから、加硫成形時の生タイヤの拡径変形等に基き、製品タイヤにおいて、ベルト補強層の中央部分のコードのみならず側部部分のコードにも、相当の初期引張力を作用させることができるので、ベルト補強層の側部部分の、圧縮耐久性に劣るスチールコードに、大きな横力の発生時のバックリングに起因する大きな圧縮力が作用した場合であっても、その側部部分コードに予め作用している引張力の作用下で、コードに入力される圧縮力を有効に緩和して、側部部分コードの屈曲疲労を抑制でき、この結果として、ベルト補強層コードの耐疲労性の悪化を効果的に防止することができる。

また、このように、ベルト補強層の側部部分コードへの初期引張力を大きくした場合は、タイヤの負荷転動時に繰り返し作用する圧縮力によるコード変形量が低減されることになって、その側部部分コードの発熱が抑えられるので、コードの発熱に起因する、側部部分コードの、コーティングゴムからの剥離や、タイヤの燃費の低下を防止することができる。

ここにおいて、（Ｄ２−Ｄ１）／Ｗを、０．０４を越えるものとしたのは、上述したように、タイヤの耐久性能を向上させるとともに燃費の低下を防止しつつ、トレッド接地面での所望の排水性能を確保し、また、耐騒音性能の低下を抑制するためである。
これはすなわち、（Ｄ２−Ｄ１）／Ｗを、０．０４以下とした場合は、トレッド部の接地面積が大きくなり過ぎることによって、排水性能が低下する結果、ハイドロプレーニング現象が生じ易く、ウェット路面での制動性能が悪化することになる他、ロードノイズが大きくなる。

ここで、傾斜ベルト層を一層とし、その傾斜ベルト層のコードを、スチールコードとするとともに、トレッド周方向に対して４０°〜６０°の範囲内の角度で延在させたときは、傾斜ベルト層を一層としたことによる製造の容易化、タイヤの軽量化および、転がり抵抗の低減を達成してなお、高い耐張強度を有するスチールコードから構成される一層の傾斜ベルト層で、大きな面内剪断剛性を確保することができ、また、トレッド周方向に対するコード傾斜角度を上記角度としたことにより、タイヤの負荷転動時の傾斜ベルト層の、十分小さい幅方向収縮変形の下で、エネルギーロスを抑制して、転がり抵抗を低減させることができる。

この発明の一の実施形態を、正規リムに組み付けて正規内圧を充填した姿勢で示すタイヤ半部の幅方向断面図である。

以下に図面を参照しつつ、この発明の実施形態について説明する。
図１に示すタイヤ１は、ビード部に埋設配置した一対のビードコア２と、ビードコア２間でトロイダルに延在して、たとえば一枚のカーカスプライからなる、ラジアル構造とすることができるカーカス３と、カーカス３のクラウン域の外周側に配設されて、コードをトレッド周方向に対して傾斜させて延在させてなる、図では一層の傾斜ベルト層４と、傾斜ベルト層４の外周側に配設されて、トレッド周方向に対して５°以下の角度で延在するコード（以下、「トレッド周方向に延在するコード」という）にて形成される一層以上のベルト補強層５と、ベルト補強層５の外周側に配設されて、トレッド接地面を形成するトレッドゴム６とを具えてなる。
なお、カーカスプライは二枚以上とすることも可能である。

ここで、傾斜ベルト層は二層以上とすることもできるが、傾斜ベルト層４を一層とした図示のタイヤ１によれば、部材点数の減少に伴い、タイヤ１の製造が容易となるとともに製造コストを低減できる他、タイヤ１の軽量化によって燃費を向上させることもできる。
そしてまた、傾斜ベルト層４のコードをスチールコードとしたときは、耐張強度に優れる傾斜ベルト層４によって、たとえば、上記のように傾斜ベルト層を一層とした場合であっても、所要の面内剪断剛性が確保されて、車両の旋回走行時等に十分大きな横力を発生させることができる。

またここで、傾斜ベルト層コードの、タイヤ赤道面に対する傾き角度は、４０°〜６０°の範囲内とすることが好ましい。
傾斜ベルト層コードの延在角度を、かかる範囲内、とくに５４°とした場合は、様々な外力が作用するタイヤの負荷転動に当っての、傾斜ベルト層４の幅方向収縮変形を最も小さくすることができるので、転がり抵抗を十分に低減することができる。

ここにおいて、この発明では、傾斜ベルト層４の外周側のベルト補強層５を、スチールコードで構成するものであり、このスチールコードは、たとえば、複数のスチールフィラメントを撚り合わせてなる、ラング撚りコードやハイエロンゲーションコードとすることができる。
ベルト補強層コードをスチールコードとすることにより、ベルト補強層５のスチールコードの高い耐張強度の故に、ベルト補強層５が発揮する高いたが効果に基いて、高速走行時のトレッド部の膨出変形を一層抑制できるので、操縦安定性能および耐久性能をより大きく向上させることができる。

ところで、図示は省略するが、タイヤを製造する際の生タイヤ加硫工程での、生タイヤの拡径変形や、製品タイヤをリムに組み付けて内圧を充填した際の径成長等により、タイヤの無負荷姿勢で、ベルト補強層５のコードには初期引張力が作用することになり、この初期引張力は、タイヤ外形形状に起因して、ベルト補強層５の側縁５ａ側に位置するコードほど小さいものとなる。

しかるにこの発明では、ベルト補強層５の側部部分に位置するコードに作用する初期引張力を大きくするべく、正規リム１０に組み付けて正規内圧を充填した無負荷姿勢で、ベルト補強層５の幅をＷとし、ベルト補強層５の側縁５ａ位置を通って、タイヤ中心軸線に直交する線分上での、タイヤ中心軸線からトレッド接地面までの半径距離をＤ１とし、トレッドセンターＣ位置での同様の半径距離をＤ２とした場合に、０．０４＜（Ｄ２−Ｄ１）／Ｗ＜０．１の関係を満たすものとする。
なおここで、図示は省略するが、ベルト補強層を二層以上配設する場合は、最外層ベルト補強層の側縁位置を基準として、上記の数式の関係を満たすように、タイヤを構成するものとする。

このことによれば、ベルト補強層５の側縁５ａ位置と、トレッドセンターＣ位置とでのタイヤの外径差が十分小さくなることから、上述したような、タイヤ製造時の生タイヤの拡径変形等に基き、ベルト補強層５の側部部分のコードに、相当の初期引張力を作用させることができるので、側部部分コードへのこのような引張力の作用の下で、タイヤ１の負荷転動時のトレッド部のバックリング変形に起因してコードに作用する圧縮力を、予め引張力の作用下で有効に緩和して、ベルト補強層５の側部部分コードの屈曲疲労を防止することができる。
また、このタイヤ１では、ベルト補強層５の側部部分コードへの、かかる初期引張力の作用の故に、負荷転動時に、その側部部分コードが受ける圧縮方向の力によるコード変形量が抑制されて、ベルト補強層５の側部部分コードの発熱が軽減されるので、側部部分コードの、コーティングゴムからの剥離や、タイヤの燃費の低下を防止することができる。

この一方で、ベルト補強層５の側縁５ａ位置と、トレッドセンターＣ位置とでのタイヤ外径差が小さくなり過ぎると、トレッド部の接地面積が増大する結果、トレッド接地面での排水性能の悪化や、耐騒音性能の低下のおそれがあることから、（Ｄ２−Ｄ１）／Ｗを、０．０４を越えるものとしている。

乗用車用の、サイズが２２５／４５Ｒ１７のタイヤを、７．５×１７のリムに組み付けて、以下の四種類の試験をそれぞれ行い、それらの各試験結果をタイヤの諸元とともに表１に示す。
なお、実施例タイヤ１〜５は、図１に示す構造を有するものとし、また、比較例タイヤ１、２は、ベルト補強層の側縁位置と、トレッドセンター位置とでの外径差（Ｄ２−Ｄ１）／Ｗを、０．０４以下または０．１以上としたことを除いて、実施例タイヤ１〜５と同様の構造を有するものとした。

（高速耐久性試験）
供試タイヤを、ドラム径１７０７ｍｍの試験機に装着して、室温３５℃の下、速度１００ｋｍ／ｈで２時間走行させた後、３０分毎に１０ｋｍ／ｈずつ増速させて、タイヤが破壊するまでの走行距離を測定し、比較例タイヤ１をコントロールとする指数値で評価した。なお、表１に示す指数値は、値が大きいほど耐久性能に優れたタイヤであることを表す。
（ベルト補強層コード破断試験）
各供試タイヤの４本を車両に装着し、内圧２００ｋＰａ、各タイヤへの荷重４．９ｋＮの条件で、所定のコースを１万ｋｍ走行させた後に、破断したベルト補強層コードの本数を測定した。表１に示すコード破断本数は、車両に装着した４本のタイヤのそれぞれでの破断本数を合算したものとした。

（転がり抵抗試験）
表面が平滑な直径１７０７ｍｍのスチールドラムを用いて、内圧１９６ｋＰａ、荷重４．３ｋＮの下、ＪＩＳ Ｄ４２３４に規定される楕行法により試験を行い、得られた測定値から転がり抵抗を算出して、比較例１をコントロールとする指数値で評価した。なお、表１に示す指数値は、値が小さいほど転がり抵抗が小さく、燃費に優れたタイヤであることを表す。
（ウェット性能試験）
各供試タイヤの４本を装着した車両を、水深を１０ｍｍとした１００Ｒのコーナーを通過させた際に、横方向加速度が０ｋｍ／ｈ^２となって、ハイドロプレーニング現象が生じたときの限界速度を測定した。なお、表１に示す限界速度は、値が大きいほどウェット性能に優れていることを表す。

表１の結果から、この発明に係る実施例タイヤによれば、トレッド接地面での排水性能を大きく低下させることなしに、耐久性能および燃費を向上させ得ることが解かる。

１ 空気入りタイヤ
２ ビードコア
３ カーカス
４ 傾斜ベルト層
５ ベルト補強層
６ トレッドゴム
１０ リム
Ｃ トレッドセンター
Ｄ１ ベルト補強層側縁位置でのタイヤ外径
Ｄ２ トレッドセンター位置でのタイヤ外径

Claims (2)

1. 一対のビード部間にトロイダルに延びる、一枚以上のカーカスプライからなるカーカスと、カーカスのクラウン域の外周側に配設されて、コードをトレッド周方向に対して傾斜させて延在させてなる少なくとも一層の傾斜ベルト層と、該傾斜ベルト層の外周側に配設されて、スチールコードをトレッド周方向に延在させてなるベルト補強層の一層以上と、ベルト補強層の外周側で配設されて、トレッド接地面を形成するトレッドゴムとを具えてなる空気入りタイヤであって、
   正規リムに組み付けて正規内圧を充填した無負荷姿勢で、最外層のベルト補強層の幅をＷとし、該最外層ベルト補強層の側縁位置を通って、タイヤ中心軸線に直交する線分上での、タイヤ中心軸線からトレッド接地面までの距離をＤ１とし、トレッドセンター位置での同様の距離をＤ２としたときに、
   ０．０４＜（Ｄ２−Ｄ１）／Ｗ＜０．１
   の関係を満たすものとしてなる空気入りタイヤ。
2. 前記傾斜ベルト層を一層とし、該傾斜ベルト層のコードを、スチールコードとするとともに、トレッド周方向に対して４０°〜６０°の範囲内の角度で延在させてなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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