JP2015047979A

JP2015047979A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2015047979A
Application number: JP2013181478A
Authority: JP
Inventors: 和正細見; Kazumasa Hosomi
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2015-03-16
Anticipated expiration: 2033-09-02
Also published as: JP6129691B2

Abstract

【課題】転がり抵抗の悪化を抑えつつ、コーナリング走行時の操縦安定性に優れた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】
トレッド部４においてベルト層５の外周側に積層されたベルト補強層６が、中間陸部１１に設けられた第１領域６ａと、第１領域６ａのタイヤ幅方向外側Ｂ１から中間陸部１１のタイヤ幅方向外側端部１１ｂまで延びる第２領域６ｂと、ショルダー主溝８からショルダー陸部１０に延びる第３領域６ｃとを備え、第２領域６ｂは、第１領域６ａ及び第３領域６ｃより剛性が高いことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベルト層と、ベルト層の外周側に積層されたベルト補強層と、ベルト補強層の外周側に配設されたトレッドゴム部とを備えた空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤでは、コーナリング走行などで横力を受けると、設置面内でバックリングが生じ、路面から部分的にトレッド部が浮き上がりやすくなり操縦安定性が悪化する問題がある。

空気入りタイヤのトレッド部の表面には、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝と、その主溝により区画された陸部とが設けられているが、本発明者が研究を重ねたところ、コーナリング走行時に、ショルダー陸部を区画するショルダー主溝近傍、特に、ショルダー主溝からタイヤ幅方向内側に設けられた中間陸部にかけて局所的に大きくバックリング変形を起こしやすいことが判明した。

下記特許文献１には、ベルト補強層をタイヤ周方向にスパイラル状に幅狭ストリップを巻回し、陸部の真下にベルト層に設けた不連続領域の周辺で幅狭ストリップをオーバーラップした空気入りタイヤが記載されている。また、下記特許文献２、３には、ベルト層のタイヤ径方向外側におけるタイヤの赤道面よりタイヤ幅方向の外側に補強層を設けた空気入りタイヤが記載されている。

しかしながら、いずれの特許文献においても上記のようなショルダー主溝からタイヤ幅方向内側に設けられた陸部にかけて生じる局所的なバックリング変形を考慮していないため、局所的なバックリング変形を適切に抑えることができず操縦安定性が悪化する問題がある。

なお、ベルト補強層全体の剛性を高くすることでバックリング変形を抑えることができるが、ベルト層の端部とベルト補強層の端部が近接しており、ベルト層の端部近傍における剛性の変化が大きくなるため、ベルト層の端部近傍に歪みが集中しやすく転がり抵抗が悪化する問題がある。

特開平５−１３１８０４号公報特開平８−２０２０４号公報特開２００４−３２２７１８号公報

本発明はこのような問題を考慮してなされたものであり、転がり抵抗を悪化させることなく、コーナリング走行時に生じる局所的なバックリング変形を抑えて操縦安定性に優れた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明に係る空気入りタイヤは、ベルト層と、前記ベルト層の外周側に積層されたベルト補強層と、前記ベルト補強層の外周側に配設されたトレッドゴム部とを備えた空気入りタイヤにおいて、前記トレッドゴム部は、ショルダー主溝と、前記ショルダー主溝よりタイヤ幅方向内側に位置するセンター主溝と、前記ショルダー主溝のタイヤ幅方向外側に形成されたショルダー陸部と、前記ショルダー主溝と前記センター主溝との間に区画された中間陸部とを備え、前記ベルト補強層は、前記中間陸部に設けられた第１領域と、前記第１領域のタイヤ幅方向外側から前記中間陸部のタイヤ幅方向外側端部まで延びる第２領域と、前記ショルダー主溝から前記ショルダー陸部に延びる第３領域とを備え、前記第２領域は、前記第１領域及び前記第３領域より剛性が高いことを特徴とする。

本発明の好ましい態様として、回転方向が指定された空気入りタイヤにおいて、前記ベルト補強層がタイヤ中心線より車両外側に設けられてもよい。また、他の形態として、前記第１領域は、前記中間陸部内で終端してもよい。また、他の形態として、前記第３領域は、接地端よりタイヤ幅方向内側で終端してもよい。また、他の形態として、前記第３領域に設けられた前記ベルト補強層が、前記第１領域に設けられた前記ベルト補強層よりも剛性が高く設定されてもよい。また、他の形態として、前記第１領域は、前記中間陸部のタイヤ幅方向内側端部から前記中間陸部の全幅の３０％以上離れた位置で終端し、前記第２領域は、その幅が前記中間領域の全幅の３０％以上５０％以下に設定され、前記第３領域は、前記ショルダー陸部のタイヤ幅方向内側端部から前記ショルダー陸部の全幅の５０％以下の位置で終端してもよい。

本発明によれば、ベルト層の外周側に積層されたベルト補強層は、ショルダー主溝から中間陸部にかけて設けられた第２領域が、他の領域より剛性が高く設定されているため、ショルダー主溝から中間陸部にかけて局所的に生じるバックリング変形を抑えることができ、コーナリング走行時の操縦安定性を向上することができる。しかも、ベルト補強層の剛性が段階的に変化しているため、歪みの集中を緩和して転がり抵抗の悪化を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図である。トレッド部の構造の一例を模式的に示す断面図である。トレッド部の構造の一例を模式的に示す断面図である。トレッド部の構造の一例を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１に示す本実施形態の空気入りタイヤは、左右一対のビード部１と、左右のビード部１の各々からタイヤ径方向外側へ延びる左右一対のサイドウォール部２と、左右のサイドウォール部２の各々の外周端に連なるトレッド部４と、一対のビード部１の間に架け渡されるように配設されたカーカス層３とを備えたラジアルタイヤである。

ビード部１には、鋼線等の収束体をゴム被覆してなる環状のビードコア１ａと、ビードコア１ａのタイヤ径方向外側に位置する断面三角形状のビードフィラー１ｂとが埋設されている。

カーカス層３は、ビードコア１ａ及びビードフィラー１ｂを挟み込むように巻き上げられて、その端部が係止されている。カーカス３の内側には、空気圧を保持するためのインナーライナーが配設されている。

トレッド部４におけるカーカス層４の外周側にはベルト層５が配設され、そのベルト層５の外周側にベルト補強層６が積層されている。ベルト層５は、左右両側の接地端Ｅの近傍まで延びており、トレッド部４の全幅にわたって設けられている。ベルト層５は、内外に積層された２枚のベルトプライ５ａ、５ｂを有しており、カーカス層３の外周でトレッド部４を補強する。ベルトプライ５ａ、５ｂは、タイヤ周方向に対して所定の角度で傾斜して延びるスチールコードを含み、このスチールコードがプライ間で互いに逆向きに交差するように配設されている。

ベルト補強層６の外周側には、タイヤＴの最外周面を構成するトレッドゴム層７が配設されている。このトレッドゴム層７には、タイヤ周方向に連続して延びる左右一対のショルダー主溝８と、ショルダー主溝８のタイヤ幅方向内側Ｂ２に設けられたタイヤ周方向に延びるセンター主溝９とが設けられている。本実施形態では、タイヤ赤道Ｄを挟んで両側に配された２本のセンター主溝９と、そのタイヤ外側に設けられた２本のショルダー主溝８とがトレッド部４の表面に設けられており、合計４本の主溝が設けられている。

上記の４本の主溝８，９により、トレッド部４のトレッドゴム層７には、２本のショルダー主溝８のタイヤ幅方向外側Ｂ１に左右一対のショルダー陸部１０が形成され、２本のショルダー主溝８のタイヤ幅方向内側Ｂ２に中間陸部１１が形成され、２本のセンター主溝９の間にセンター陸部１２が形成されている。

ベルト補強層６は、平行に配列された複数本の補強コードをゴム被覆してなる。補強コードは、タイヤ周方向に実質的に平行に延びている。本実施形態では、補強コードとしてナイロン、レイヨン、アラミドなどで形成された有機繊維コードやスチールコードが採用される。

図１に示すように、ベルト補強層６は、トレッド部４における中間陸部１１からショルダー陸部１０にかけて設けられている。このベルト補強層６は、中間陸部１１からタイヤ幅方向外側Ｂ１へ順に第１領域６ａと第２領域６ｂと第３領域６ｃに区画され、第２領域６ｂが第１領域６ａ及び第３領域６ｃより高剛性に設けられている。

詳細には、第１領域６ａは、中間陸部１１に設けられ、一端が第２領域６ｂと接続され、他端が中間陸部１１のタイヤ幅方向内側端部１１ａからタイヤ幅方向外側Ｂ１に離れた位置で終端している。第１領域６ａの端部から中間陸部１１のタイヤ幅方向内側端部１１ａまでの距離が中間陸部の全幅Ｗｍの３０％より小さくなると、センター主溝９の溝底と中間陸部１１との境界部分からクラックが発生しやすくなるため、中間陸部１１のタイヤ幅方向内側端部１１ａから中間陸部の全幅Ｗｍの３０％以上離れた位置で第１領域６ａが終端することが好ましい。

第２領域６ｂは、第１領域６ａのタイヤ幅方向外側Ｂ１から中間陸部１１のタイヤ幅方向外側端部１１ｂまで延びて第３領域６ｃに接続されている。第２領域６ｂの幅Ｗ２は、中間陸部１１の全幅Ｗｍの３０％以上５０％以下に設定され、第２領域６ｂが、中間陸部１１のタイヤ幅方向外側端部１１ｂから中間陸部１１の全幅の３０％以上５０％以下の位置で終端することが好ましい。

第３領域６ｃは、ショルダー主溝８からショルダー陸部１０に延び、接地端Ｅよりタイヤ幅方向内側Ｂ２で終端している。ショルダー陸部１０のタイヤ幅方向内側端部１０ａから第３領域６ｃのタイヤ幅方向外側端部までの距離が、ショルダー陸部１０の全幅（つまり、タイヤ幅方向内側端部１０ａから接地端Ｅまでの長さ）Ｗｓの５０％より大きくなると、接地端Ｅの近傍において第３領域６ｃの端部とベルト層５の幅方向端部とが近接してトレッド部４の剛性が接地端Ｅの近傍で大きく変化するため、ベルト層の端部近傍に歪みが集中しやすく転がり抵抗が悪化する。このことから、第３領域６ｃのタイヤ幅方向外側端部は、ショルダー陸部１０のタイヤ幅方向内側端部１０ａからショルダー陸部１０の全幅Ｗｓの５０％以下の位置で終端することが好ましい。

第１領域６ａ、第２領域６ｂ、及び第３領域６ｃは、例えば、複数本の補強コードを所定のエンド数（単位幅あたりのコードの打ち込み本数）で引き揃えてトッピングゴムで被覆してトッピング反に加工し、これをコードがタイヤ周方向に配向するようにタイヤ周方向の全周にわたって設けることで形成してもよい。

この場合、図２に示すように、ベルト層５の外周側に第１領域６ａから第３領域６ｃまでの幅、つまり、ベルト補強層６の全幅に応じた幅寸法のトッピング反６−１を、第１領域６ａから第３領域６ｃに対応する位置にタイヤ周方向の全周にわたって設け、その後、第２領域６ｂの幅に応じた幅寸法のトッピング反６−２を、第２領域６ｂに対応する位置にタイヤ周方向の全周にわたって設けて、第２領域６ｂのみで２枚のトッピング反を積層させ、第２領域６ｂを第１領域６ａ及び第３領域６ｃより高剛性に設けてもよい。

あるいは、図３に示すように、ベルト層５の外周側に第１領域６ａから第２領域６ｂの幅に応じた幅寸法のトッピング反６−１を、第１領域６ａ及び第２領域６ｂに対応する位置にタイヤ周方向の全周にわたって設け、その後、第２領域６ｂ及び第３領域６ｃの幅に応じた幅寸法のトッピング反６−２を、第２領域６ｂ及び第３領域６ｃに対応する位置にタイヤ周方向の全周にわたって設け、第２領域６ｂのみで２枚のトッピング反６−１，６−２を積層させ、第２領域６ｂを第１領域６ａ及び第３領域６ｃより高剛性に設けてもよい。

このような場合、第２領域６ｂ及び第３領域６ｃの幅に応じた幅寸法の２層目のトッピング反６−２が、第１領域６ａから第２領域６ｂの幅に応じた幅寸法の１層目のトッピング反６−１の第２領域６ｂ側の端部を包み込むため、第２領域６ｂのタイヤ幅方向外側近傍の歪みを緩和することができ、転がり抵抗の悪化を抑えることができる。

また、ベルト補強層６は、補強コードがタイヤ周方向に対して実質的に平行に配向するため、１本または複数本の引き揃えたコードをタイヤ軸周りに螺旋状に巻回すことにより形成してもよい。この場合、図４に示すように、第２領域６ｂにおけるタイヤ幅方向への送りピッチＰ２を、第１領域６ａ及び第３領域６ｃの送りピッチＰ１に比べて小さくして、第２領域６ｂのエンド数を大きく設定し、これにより、第２領域６ｂを第１領域６ａ及び第３領域６ｃより高剛性に設けてもよい。

また、特に図示しないが、第２領域６ｂに設けられる補強コードを、第１領域６ａ及び第３領域６ｃに設けられる補強コードよりも高剛性の素材で構成し、第２領域６ｂを第１領域６ａ及び第３領域６ｃより高剛性に設けてもよい。

なお、第１領域６ａと第３領域６ｃの剛性は、同一に設けても、あるいは、第１領域６ａに比べて第３領域６ｃを高剛性に設けてもよいが、第１領域６ａに比べて第３領域６ｃを高剛性に設けることで、コーナリング走行時にショルダー主溝８近傍に生じる局所的なバックリング変形を抑えることができる。

第１領域６ａに比べて第３領域６ｃを高剛性に設けるには、１本または複数本の引き揃えたコードをタイヤ軸周りに螺旋状に巻回すことでベルト補強層６を形成する場合に、第１領域６ａに比べて第３領域６ｃにおけるタイヤ幅方向への送りピッチを小さくしてエンド数を大きく設定したり、あるいは、図３に示すように、第１領域６ａから第２領域６ｂの幅に応じた幅寸法の１層目のトッピング反６−１と第２領域６ｂ及び第３領域６ｃの幅に応じた幅寸法の２層目のトッピング反６−２とを設けてベルト補強層６を形成する場合に１層目のトッピング反６−１に比べて２層目のトッピング反６−２のエンド数を大きく設定することで、実現することができる。

以上のような本実施形態の空気入りタイヤであると、ベルト層５の外周側に積層されたベルト補強層６は、ショルダー主溝８から中間陸部１１にかけて設けられた第２領域６ｂが高剛性に設けられ、第２領域６ｂのタイヤ幅方向の両隣に位置する第１領域６ａ及び第３領域６ｃが、第２領域６ｂより低剛性に設けられているため、最もバックリング変形を起こしやすいショルダー主溝８から中間陸部１１にかけて剛性を高く設定し、コーナリング走行時のバックリング変形に起因する操縦安定性の低下を抑えることができる。

しかも、ベルト層５とベルト補強層６とを合わせた剛性の分布が、第２領域６ｂからタイヤ幅方向に離れると段階的に低下するため、歪みの集中を緩和して転がり抵抗の悪化を抑えることができる。

なお、ベルト補強層６は、タイヤ幅方向の両側に設けても、タイヤ幅方向の片側のみに設けてもよい。タイヤ幅方向の片側のみにベルト補強層６を設ける場合には、旋回時の外側に位置するショルダー主溝８の近傍においてバックリング変形が生じやすいため、空気入りタイヤの装着に関して、ベルト補強層６を設けたタイヤ幅方向の一方側が車両外側に位置するようにタイヤの回転方向を指定したタイヤとすることが好ましい。

また、本実施形態では、ベルト補強層６の第１領域６ａのタイヤ幅方向内側端部が、中間陸部１１の途中で終端している場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、中間陸部１１で終端することなくセンター主溝９を超えて中間陸部１１とセンター主溝９を挟んで対向するセンター陸部１２まで延接されてもよい。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１〜３、及び比較例１〜３のタイヤ（２１５／４５Ｒ１７）を試作した。これらの各試作タイヤは、基本的なトレッドパターンとベルト補強層６以外のタイヤ内部構造は同一とし、表１に示すように単位面積当たりに補強コードの占める割合（密度）を第１領域６ａ、第２領域６ｂ、及び第３領域６ｃで変更して作製したものである。なお、表１において、比較例１の補強コードの密度を１００として指数で表示し、数字が大きいほど補強コードの密度が高く高剛性であることを示す。

具体的には、実施例１〜３は、ベルト補強層６の第２領域６ｂが第１領域６ａ及び第３領域６ｃに比べて補強コードの密度が大きく高剛性に設定されており、実施例１では、第２領域６ｂにおける補強コードの密度が、第１領域６ａ及び第３領域６ｃの２倍に設定され、実施例２では、第２領域６ｂにおける補強コードの密度が、第１領域６ａ及び第３領域６ｃの１．５倍に設定されている。また、実施例３では、第２領域６ｂにおける補強コードの密度が、第１領域６ａの２倍に設定され、第３領域６ｃにおける補強コードの密度が、第１領域６ａの１．５倍に設定されている。

比較例１は、第１領域６ａ、第２領域６ｂ、及び第３領域６ｃの補強コードの密度が一定に設定され、ベルト補強層６の全体で等しい剛性に設定されている。比較例２では、第３領域６ｃが第１領域６ａ及び第２領域６ｂに比べて高剛性に設定されており、比較例３では、第１領域６ａが第２領域６ｂ及び第３領域６ｃに比べて高剛性に設定されている。

実施例１〜３及び比較例１〜３の各空気入りタイヤについてコーナリングパワー（操縦安定性）と転がり抵抗性能を評価した。評価方法は以下のとおりである。

・コーナリングパワー：直径が２５００ｍｍのドラム試験機を使用し、試験タイヤに発生するコーナリングフォースを測定し、スリップ角５°におけるコーナリングパワーを求めた。比較例１の結果を１００として指数評価し、数値が大きいほどコーナリングパワーが大きく操縦安定性能が優れることを示す。

・転がり抵抗：転がり抵抗試験機によって転がり抵抗を測定し、転がり抵抗係数を求めた。比較例１の結果を１００として指数評価し、数値が小さいほど転がり抵抗が小さく低燃費性に優れることを示す。

結果は、表１に示すとおりであり、比較例１に対して第３領域６ｃを高剛性に設定した比較例２では、コーナリングパワーが向上し操縦安定性が向上したが、転がり抵抗が大きくなり低燃費性能が悪化した。また、比較例１に対して第１領域６ａを高剛性に設定した比較例３では、コーナリングパワーが低下し操縦安定性が悪化し、転がり抵抗が大きくなり低燃費性能も悪化した。

これに対して、比較例１に対して第２領域６ｂを高剛性に設定した実施例１〜実施例３では、転がり抵抗が増大することなく操縦安定性が向上していた。

特に、第２領域６ｂに加え、第２領域６ｂより剛性が低い範囲内で第３領域６ｃを第１領域６ａより高剛性に設定した実施例３では、コーナリングパワーが実施例１及び２に比べて大幅に向上した。

１…ビード部
２…サイドウォール部
３…カーカス
４…トレッド部
５…ベルト層
６…ベルト補強層
７…トレッドゴム層
８…ショルダー主溝
９…センター主溝
１０…ショルダー陸部
１１…中間陸部
１１ａ…内側端部
１１ｂ…外側端部
１２…センター陸部

Claims

ベルト層と、前記ベルト層の外周側に積層されたベルト補強層と、前記ベルト補強層の外周側に配設されたトレッドゴム部とを備えた空気入りタイヤにおいて、
前記トレッドゴム部は、ショルダー主溝と、前記ショルダー主溝よりタイヤ幅方向内側に位置するセンター主溝と、前記ショルダー主溝のタイヤ幅方向外側に形成されたショルダー陸部と、前記ショルダー主溝と前記センター主溝との間に区画された中間陸部とを備え、
前記ベルト補強層は、前記中間陸部に設けられた第１領域と、前記第１領域のタイヤ幅方向外側から前記中間陸部のタイヤ幅方向外側端部まで延びる第２領域と、前記ショルダー主溝から前記ショルダー陸部に延びる第３領域とを備え、
前記第２領域は、前記第１領域及び前記第３領域より剛性が高いことを特徴とする空気入りタイヤ。
回転方向が指定された空気入りタイヤにおいて、前記ベルト補強層がタイヤ中心線より車両外側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記第１領域は、前記中間陸部内で終端することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記第３領域は、接地端よりタイヤ幅方向内側で終端することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
前記第３領域が、前記第１領域より剛性が高いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
前記第１領域は、前記中間陸部のタイヤ幅方向内側端部から前記中間陸部の全幅の３０％以上離れた位置で終端し、前記第２領域は、その幅が前記中間領域の全幅の３０％以上５０％以下に設定され、前記第３領域は、前記ショルダー陸部のタイヤ幅方向内側端部から前記ショルダー陸部の全幅の５０％以下の位置で終端することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。