JP2013095368A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】トレッドゴムの部位に応じてワイピング変形やタイヤ周方向変形を抑制して、接地形状を適正化し、転がり抵抗を低減させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】空気入りタイヤは、トレッド部３に配置されるベルト層５と、ベルト層５の外周側に配置されるトレッドゴム７と、タイヤ子午線半断面で視た場合にトレッドゴム７の外表面のうちタイヤ赤道ＣＬとベルト層端部５ｔとの間に形成されるタイヤ周方向に延びた２つの主溝８とを有する。ベルト層５のうち２つの主溝８・８の内方域にある二箇所５ｃ・５ｍ及びベルト層端部５ｔを覆う位置のそれぞれにベルト補強層６（６ｃ、６ｍ、６ｓ）を設け、各々のベルト補強層６ｃ・６ｍ・６ｓは、他のベルト補強層とタイヤ幅方向ＷＤに離間した状態で配置されていると共に、タイヤ赤道側にあるベルト補強層よりもショルダー側にあるベルト補強層の方が高いモジュラスに設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、トレッド面におけるタイヤ赤道とショルダー部の間に二本の主溝が形成された、いわゆる４本溝の空気入りタイヤに関する。

近年の地球環境保護に関する意識が高まっている状況の中、タイヤの転がり抵抗は、車両の燃費性能に対する寄与が大きく、これを有効に低減する必要がある。従来、トレッドゴムの配合を変えて転がり抵抗を低減する手法が提案されているものの、タイヤの耐摩耗性能や運動性能に少なからず影響を及ぼすことから、ゴム配合とは無関係に転がり抵抗を低減できる方策が強く望まれている。

転がり抵抗を低減するためには、タイヤ転動時のエネルギー損失を抑えることが重要であり、かかるエネルギー損失を支配する部位は、主としてトレッド部である。トレッド部におけるエネルギー損失には、ワイピング変形やタイヤ周方向の変形によるトレッドゴムの歪みが大きく関与しており、この歪みの増大が転がり抵抗を悪化させると考えられる。理想的には接地形状が矩形状であることが好ましいと考えられる。

一般的なタイヤの一例として特許文献１には、一対のビード部の間に設けられたトロイド状のカーカス層と、前記カーカス層のタイヤ径方向外側に配置されるベルト層と、このベルト層をタイヤ径方向外側から覆う位置に配置されるベルト補強層と、トレッド面に４本の主溝及び当該主溝で区画された陸部が設けられたトレッドゴムとを備える空気入りタイヤが開示されている。

特開平９−１５６３１５号公報

一般に、タイヤを接地させると、接地面にはショルダー側からタイヤ赤道側（センター部側）に向かう力が作用し（面内収縮とも呼ばれる）、トレッドゴムがタイヤ幅方向に沿って変形する（ワイピング変形とも呼ばれる）。ワイピング変形は、接地面の全体で発生するが、４本主溝のタイヤにおいては、特にショルダー部で最も大きく、タイヤ赤道（センター部）に向かうほど小さくなる。トレッドゴムのうち主溝周囲は、剛性が低くなるため、陸部中央部に比して面内収縮の影響を受けやすい。

ところが、上記従来の空気入りタイヤでは、ベルト補強層がベルト層をタイヤ幅方向全域に亘り一様に覆っているので、ショルダー部に対してセンター部のベルト補強が過補強となり、逆に言うと、センター部に対してショルダー部のベルト補強が不足しているとも言え、トレッドゴムの部位に応じた大きさのワイピング変形を抑制する手段として、ベルト補強層が適切に配置されているとは言い難い。従来のタイヤでは、ワイピング変形によって接地形状が悪化して、転がり抵抗が増大してしまう。

また、トレッドゴムのうち主溝周囲に対して剛性の高い陸部中心にまで補強層が配置されていると、余分な補強となり、接地形状の周方向長さ（接地長）に悪影響を与えてしまう。

さらに、４本主溝のタイヤにおいて周方向での接地形状に着目した場合に、ショルダー部では接地長が長く、センター部に向かうに伴い接地長が短くなり、接地形状が蝶々のような形状になる傾向がある。このようなトレッドゴムの部位に応じて異なる接地長も適切に調整して、接地形状を適正化することが望ましい。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、トレッドゴムの部位に応じてワイピング変形やタイヤ周方向変形を抑制して、接地形状を適正化し、転がり抵抗を低減させた空気入りタイヤを提供することである。

本発明は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。すなわち、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部に配置されるベルト層と、前記トレッド部における前記ベルト層の外周側に配置されるトレッドゴムと、タイヤ子午線半断面で視た場合に前記トレッドゴムの外表面のうちタイヤ赤道と前記ベルト層端部との間に形成されるタイヤ周方向に延びた２つの主溝とを備えた空気入りタイヤであって、前記ベルト層のうち前記２つの主溝の内方域にある二箇所及び前記ベルト層端部を覆う位置のそれぞれにベルト補強層を設け、各々のベルト補強層は、他のベルト補強層とタイヤ幅方向に離間した状態で配置されていると共に、前記タイヤ赤道側にあるベルト補強層よりもショルダー側にあるベルト補強層の方が高いモジュラスに設定されていることを特徴とする。

モジュラスは、例えば所定伸び引張応力で表される。所定伸び引張応力は、一インチあたりの引張り応力が挙げられる。

このように構成すれば、各々のベルト補強層は、タイヤ赤道側にあるベルト補強層よりもショルダー側にあるベルト補強層の方が高いモジュラスに設定されているので、面内収縮の大きさに応じたモジュラスでトレッドゴムを適切に補強でき、面内収縮によるタイヤ幅方向の接地形状の悪化を適切に抑制できる。それでいて、各々のベルト補強層は、他のベルト補強層とタイヤ幅方向に離間した状態に配置されているので、陸部中央にベルト補強層が配置されることによる接地長への悪影響を抑制又は防止することが可能となる。したがって、ワイピング変形やタイヤ周方向変形を抑制して、接地形状を適正化し、転がり抵抗を低減させることが可能となる。

接地形状を適正化して転がり抵抗の低減を追求するためには、前記各々のベルト補強層は、単一のベルト補強層においてタイヤ赤道側部位のモジュラスがショルダー側部位よりも低いモジュラスに設定されており、前記主溝の内方域に配置された前記ベルト補強層を構成する前記タイヤ赤道側部位と前記ショルダー側部位との境界は、前記主溝の溝幅内に設定されていることが好ましい。このように構成すると、ベルト補強層が、主溝を挟んでタイヤ赤道側の接地長を長くするように補強する一方で、主溝を挟んで反対側のショルダー側の接地長を短くするように補強するので、トレッドゴムの部位に応じて異なる接地長を適切に調整して、接地形状を理想の矩形状に近づくように適正化することが可能になる。

更に接地形状を適正化するためには、前記ベルト補強層のタイヤ幅方向寸法は、前記主溝の溝幅の１．０〜１．５倍の長さに設定されていることが好ましい。このように構成すれば、陸部中央に比べて剛性の低い陸部のエッジ部分を適切に補強して、より一層接地形状を適正化することが可能となる。

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。 主溝の内方域及びベルト層端部に配置されるベルト補強層を模式的に示す断面図。 本発明の他の実施形態に係るベルト補強層を模式的に示す断面図。 本発明の作用を模式的に示す図。

以下、本発明の一実施形態の空気入りタイヤについて、図面を参照して説明する。

図１に示すように、空気入りタイヤは、一対の環状のビード部１と、ビード部１からタイヤ径方向ＲＤ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、その一対のビード部１の間を補強するカーカス層４とを備えたラジアルタイヤである。カーカス層４は、トロイド状をなすカーカスプライからなり、その端部はビードコア１ａとビードフィラー１ｂを挟み込むようにして折り返されている。

トレッド部３におけるカーカス層４の外周には、たが効果によりカーカス層４を補強するベルト層５が配設されている。ベルト層５は、タイヤ周方向に対して２０〜３０°の角度で傾斜したコードを有する２枚のベルトプライ５ａ，５ｂを有し、各プライはコードが互いに逆向きに交差するように積層されている。

トレッド部３におけるベルト層５の外周側には、接地面を構成するトレッドゴム７が設けられている。トレッドゴム７の外表面であるトレッド面ＴＲには、タイヤ子午線半断面で視た場合に、タイヤ周方向に沿って延びる２つの主溝８と、これら主溝８により区画された複数の陸部９とが設けられている。２つの主溝８は、トレッド面ＴＲのうちタイヤ赤道ＣＬとベルト層端部５ｔとの間に形成されている。陸部９は、タイヤ周方向に連続して延びるリブ、或いは複数のブロックにより構成される。後者の場合には、主溝８に交差する方向に延びた図示しない横溝により、陸部９がタイヤ周方向に分断される。このトレッドゴム７は、詳細を図示しないものの、主溝８を有するキャップゴムの内周にベースゴムが積層されたキャップ・ベース構造を有する。

本実施形態では、トレッド面Ｔｒに片側２本ずつ合計４本の主溝８が形成されており、複数の陸部９は、タイヤ赤道ＣＬが通るセンター陸部９ｃ、最外側に位置する一対の主溝８よりもタイヤ幅方向ＷＤ外側にあるショルダー陸部９ｓ、それらの間に介在するメディエイト陸部９ｍである。

図１に示すように、タイヤ子午線半断面で視た場合に、ベルト層５のうち２つの主溝８の内方域になる二箇所５ｃ・５ｍ及びベルト層端部５ｔを覆う位置のそれぞれにベルト補強層６が設けられている。具体的には、図１に示すように、ベルト層５のうち内側の主溝８の内方域となる部位５ｃに第一のベルト補強層６ｃが設けられ、ベルト層５のうち外側の主溝８の内方域となる部位５ｍに第二のベルト補強層６ｍが設けられ、ベルト層端部５ｔを覆う位置に第三のベルト補強層６ｓが設けられている。ベルト層端部５ｔに配置された第三のベルト補強層６ｓは、外側にある第二のベルトプライ５ｂの端部５ｂｔと、内側にある第一のベルトプライ５ａの端部５ａｔとを被覆する位置に配置されている。ベルト補強層６は、図２に示すように、タイヤ周方向に実質的に平行に延びた複数本の補強コードＣを有する。

図２に示すように、主溝８の内方域に配置された第一及び第二のベルト補強層６ｃ・６ｍは、そのタイヤ幅方向寸法Ｗ２が、主溝８の溝幅Ｗ１の１．０〜１．５倍の長さに設定されている。ベルト補強層６ｃ・６ｍのタイヤ幅方向寸法が主溝８の溝幅よりも長く設定すると、主溝８の縁（エッジ）は比較的剛性が低いために、この部位を適切に補強することができるからである。

各々のベルト補強層６ｃ（６ｍ・６ｓ）は、他のベルト補強層６ｍ・６ｓとタイヤ幅方向ＷＤに離間した状態で配置されている。このように配置することで、陸部９の補強を必要最低限に留めて、過補強による陸部の接地長への影響を抑えている。

さらに、図２に示すように、第一のベルト補強層６ｃよりも第二のベルト補強層６ｍのモジュラスを高く設定し、第二のベルト補強層６ｍよりも第三のベルト補強層６ｓのモジュラスを高く設定してある。すなわち、各々のベルト補強層６ｃ・６ｍ・６ｓは、タイヤ赤道ＣＬ側にあるベルト補強層よりもショルダー側にあるベルト補強層の方が高いモジュラスに設定されている。具体的には、第一のベルト補強層６ｃの所定伸び引張応力αは、１５０Ｎに設定されており、第二のベルト補強層６ｍの所定伸び引張応力βは、４００Ｎに設定されており、第三のベルト補強層６ｓの所定伸び引張応力γは、８００Ｎに設定されている。所定伸び引張応力は、モジュラスを表すもので、１インチあたりの引張応力である。１インチあたりの引張応力は、一本の補強コードに２％の延びを与えた時の引張応力に、１インチ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。ここで述べる各々のベルト補強層６ｃ・６ｍ・６ｓのモジュラスは一例であり、これに限定されるものではない。隣り合うベルト補強層６同士の応力差は１００Ｎ以上あればよく、さらに１５０Ｎ以上の差があるのが好ましい。すなわち、面内収縮によるワイピング変形は、ショルダー部側が最も大きく、ショルダー部側からセンター側に向かって小さくなるため、これに合わせたモジュラスの強さに各々のベルト補強層６を設定してあると言える。

ベルト補強層６・６同士のモジュラスは、図２に示す第一のベルト補強層６ｃ及び第三のベルト補強層６ｓのように、補強コードＣの列数を異ならせることでモジュラスに差を設定してもよく、同図に示す第二のベルト補強層６ｍ及び第三のベルト補強層６ｓのように、補強コードＣの径サイズを異ならせることでモジュラスに差を設定してもよい。その他、補強コードの密度を異ならせることでモジュラスに差を設定することも可能である。

このように、本実施形態では、各々のベルト補強層６ｃ・６ｍ・６ｓは、タイヤ赤道ＣＬ側にあるベルト補強層よりもショルダー側にあるベルト補強層の方が高いモジュラスに設定されているので、面内収縮の大きさに応じたモジュラスでトレッドゴム７を適切に補強でき、面内収縮によるタイヤ幅方向の接地形状の悪化を適切に抑制することが可能となる。それでいて、各々のベルト補強層６ｃ・６ｍ・６ｓは、他のベルト補強層とタイヤ幅方向ＷＤに離間した状態に配置されているので、陸部中央にベルト補強層が配置されることによる接地長への悪影響を抑制又は防止することが可能となる。したがって、ワイピング変形やタイヤ周方向変形を抑制して、接地形状を適正化し、転がり抵抗を低減させることが可能となる。

さらに、本実施形態では、ベルト補強層６ｍ・６ｓのタイヤ幅方向寸法Ｗ２は、主溝８の溝幅Ｗ１の１．０〜１．５倍の長さに設定されているので、陸部９中央に比べて剛性の低い陸部９のエッジ部分を適切に補強して、より接地形状を適正化することが可能となる。

［他の実施形態］
（１）図４に模式的に示すように、４本州溝のタイヤにおいて周方向での接地形状に着目した場合に、ショルダー部では接地長が最も長く、センター部に向かうに伴い接地長が短くなり、接地形状が蝶々のような形状になる傾向がある。トレッドゴムのうち主溝周囲は、剛性が低くなるため、この影響を受けやすいので、同図に模式的に示すように、主溝８を挟んでタイヤ赤道ＣＬ側では接地長が短くなり、ショルダー側では接地長が長くなり、接地形状が悪化する。

そこで、上記構成に加え、図３に示すように、前記各々のベルト補強層６ｃ・６ｍ・６ｓは、単一のベルト補強層６ｃ（６ｍ、６ｓ）においてタイヤ赤道側部位６ｃ１（６ｍ１、６ｓ１）のモジュラスがショルダー側部位６ｃ２（６ｍ２、６ｓ２）よりも低いモジュラスに設定されており、主溝８の内方域に配置されたタイヤ赤道側部位６ｃ１（６ｍ１）とショルダー側部位６ｃ２（６ｍ２）との境界Ｂｒは、主溝８の溝幅Ｗ１内に設定されている。具体的には、第一のベルト補強層６ｃのタイヤ赤道側部位６ｃ１のモジュラスα１は、ショルダー側部位６ｃ２のモジュラスα２よりも低いモジュラスに設定されており、タイヤ赤道側部位６ｃ１とショルダー側部位６ｃ２との境界Ｂｒは、主溝８の溝幅Ｗ１内に設定されている。同様に、第二のベルト補強層６ｍのタイヤ赤道側部位６ｍ１のモジュラスβ１は、ショルダー側部位６ｍ２のモジュラスβ２よりも低いモジュラスに設定されており、タイヤ赤道側部位６ｍ１とショルダー側部位６ｍ２の境界は、主溝８の溝幅Ｗ１内に設定されている。第三のベルト補強層６ｓのタイヤ赤道側部位６ｓ１のモジュラスγ１は、ショルダー側部位６ｓ２のモジュラスγ２よりも低いモジュラスに設定されている。すなわち、各部位のモジュラスは、α１＜α２＜β１＜β２＜γ１＜γ２の関係を満たすように設定されている。このように構成すると、図４で矢印で模式的に示すように、ベルト補強層６が、主溝８を挟んでタイヤ赤道側の接地長を長くするように補強する一方で、主溝８を挟んでショルダー側の接地長を短くするように補強するので、トレッドゴムの部位に応じて異なる接地長を適切に調整して、接地形状を理想の矩形状に近づくように適正化することが可能になる。

本発明の構成と効果を具体的に示すために、下記実施例について下記の評価を行った。

（１）転がり抵抗
転がり抵抗試験機により転がり抵抗を測定して評価した。比較例の結果を１００として評価し、数値が大きいほど転がり抵抗に優れていることを示す。

（２）ウェット路面での操縦安定性能（ＷＥＴ操縦安定性能）
タイヤを実車（国産２０００ｃｃクラスＦＦ車）に装着し、ウェット路面を走行して官能評価により評価した。比較例の結果を１００として指数で示し、数値が大きいほどウェット路面での操縦安定性能が良好であることを示す。

比較例
ベルト層のタイヤ幅方向全域を一様に覆うようにベルト補強層を配置した、サイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを作製した。

実施例１
タイヤ赤道ＣＬ側の主溝８の内方域に第一のベルト補強層６ｃ、ショルダー側の主溝８の内方域に第二のベルト補強層６ｍ、ベルト層端部５ｔを覆う位置に第三のベルト補強層６ｓを配置した。第一のベルト補強層６ｃよりも第二のベルト補強層６ｍのモジュラスを大きくし、第二のベルト補強層６ｍよりも第三のベルト補強層６ｓのモジュラスを大きく設定した。それ以外は比較例のタイヤと同じとした。

実施例２
第一のベルト補強層６ｃにおいてタイヤ赤道側部位６ｃ１のモジュラスがショルダー側部位６ｃ２よりも低いモジュラスに設定し、第二のベルト補強層６ｍにおいてタイヤ赤道側部位６ｍ１のモジュラスがショルダー側部位６ｍ２よりも低いモジュラスに設定し、第三のベルト補強層６ｓにおいてタイヤ赤道側部位６ｓ１のモジュラスがショルダー側部位６ｓ２よりも低いモジュラスに設定した。それ以外は、実施例１のタイヤと同じとした。各部位のモジュラスの差は、補強コードの配置密度を異ならせることで設定している。

実施例３
単一のベルト補強層におけるタイヤ赤道側部位とショルダー側部位とのモジュラスの差を、補強コードの径サイズを異ならせることで設定した。具体的には、タイヤ赤道側部位の補強コードの径よりもショルダー側部位の補強コードの径を大きくしている。それ以外は、実施例２のタイヤと同じとした。

表１より、実施例１〜３は比較例に対し、転がり抵抗が有効に低減し、ＷＥＴ性能が向上していることが分かる。

３…トレッド部
５…ベルト層
７…トレッドゴム
５ｔ…ベルト層端部
８…主溝
６、６ｃ、６ｍ、６ｓ…ベルト補強層
６ｃ１、６ｍ１、６ｓ１…タイヤ赤道側部位
６ｃ２、６ｍ２、６ｓ２…ショルダー側部位
ＣＬ…タイヤ赤道
Ｗ１…主溝の溝幅
Ｗ２…ベルト補強層のタイヤ幅方向寸法

Claims (3)

1. トレッド部に配置されるベルト層と、前記トレッド部における前記ベルト層の外周側に配置されるトレッドゴムと、タイヤ子午線半断面で視た場合に前記トレッドゴムの外表面のうちタイヤ赤道と前記ベルト層端部との間に形成されるタイヤ周方向に延びた２つの主溝とを備えた空気入りタイヤであって、
   前記ベルト層のうち前記２つの主溝の内方域にある二箇所及び前記ベルト層端部を覆う位置のそれぞれにベルト補強層を設け、各々のベルト補強層は、他のベルト補強層とタイヤ幅方向に離間した状態で配置されていると共に、前記タイヤ赤道側にあるベルト補強層よりもショルダー側にあるベルト補強層の方が高いモジュラスに設定されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記各々のベルト補強層は、単一のベルト補強層においてタイヤ赤道側部位のモジュラスがショルダー側部位よりも低いモジュラスに設定されており、前記主溝の内方域に配置された前記ベルト補強層を構成する前記タイヤ赤道側部位と前記ショルダー側部位との境界は、前記主溝の溝幅内に設定されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ベルト補強層のタイヤ幅方向寸法は、前記主溝の溝幅の１．０〜１．５倍の長さに設定されている請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。