JP2020097263A - タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】高速耐久性を高めつつ、低スリップ角において発生するコーナリングフォースをさらに高めたタイヤを提供する。【解決手段】空気入りタイヤ10のトレッド20には、タイヤ周方向に沿って延びる周方向溝25が形成される。スパイラルベルト100は、タイヤ周方向において巻き回された補強コード（を有する。補強コードの引張破断強度は、10cN/dtex以上であり、補強コードの破断時伸びは、13%以下である。スパイラルベルト100は、複数の補強コードがタイヤ幅方向に沿って配置されたコードユニットがタイヤ周方向に沿って巻き回されることによって構成される。タイヤ幅方向におけるコードユニットの幅は、タイヤ幅方向における周方向溝25の幅GWよりも狭い。【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤに関し、特に、高性能四輪自動車に好適に用い得るタイヤに関する。

従来、乗用自動車などの四輪自動車向けの空気入りタイヤ（以下、タイヤと適宜省略する）、特に、高性能四輪自動車（レース用車両を含む）向けのタイヤでは、一対の交錯ベルト層のタイヤ径方向外側に、タイヤ周方向に沿って補強コードが巻き回された補強ベルト（スパイラルベルトとも呼ぶ）を備える構造が広く用いられている（特許文献１参照）。

これにより、特に高速走行時にタイヤが径方向に拡張する径成長が効果的に抑制され、高速耐久性を高め得る。

特開2006-240471号公報

上述したタイヤによれば、高速走行時におけるタイヤの径成長を抑制し得る。一方、特に、高性能四輪自動車の場合、このようなタイヤにおいて、低スリップ角（SA）におけるコーナリングフォース（CF）をさらに向上させたい要求がある。

これにより、特に、操舵角が与えられない後輪のコーナリングフォースを効果的に高めることができ、レースコースのラップタイム向上などに貢献し得る。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、高速耐久性を高めつつ、低スリップ角において発生するコーナリングフォースをさらに高めたタイヤの提供を目的とする。

本発明の一態様は、路面に接するトレッド（トレッド20）と、前記トレッドのタイヤ径方向内側に設けられる補強ベルト（スパイラルベルト100）とを少なくとも備えたタイヤ（空気入りタイヤ10）であって、前記トレッドには、タイヤ周方向に沿って延びる周方向溝（周方向溝25）が形成され、前記補強ベルトは、タイヤ周方向において巻き回された補強コード（スパイラルコード111）を有し、前記補強コードの引張破断強度は、10cN/dtex以上であり、前記補強コードの破断時伸びは、13%以下であり、前記補強ベルトは、複数の前記補強コードがタイヤ幅方向に沿って配置されたコードユニット（コードユニット110）がタイヤ周方向に沿って巻き回されることによって構成され、タイヤ幅方向における前記コードユニットの幅（ユニット幅W）は、タイヤ幅方向における前記周方向溝の幅（幅GW）よりも狭い。

上述したタイヤによれば、高速耐久性を高めつつ、低スリップ角において発生するコーナリングフォースをさらに高め得る。

図１は、空気入りタイヤ10の断面図である。 図２は、空気入りタイヤ10のカーカス40、交錯ベルト層50及びスパイラルベルト100の一部を示す上面図（トレッド面視）である。 図３は、スパイラルベルト100の一部単体斜視図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

（１）タイヤの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤ10の断面図である。具体的には、図１は、空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面図である。なお、図１では、断面ハッチングの図示が一部省略されている（以下同）。タイヤ赤道線CLは、タイヤ幅方向及びタイヤ周方向における空気入りタイヤ10の中心を示す。

図１に示すように、空気入りタイヤ10は、トレッド20、タイヤサイド部30、カーカス40、交錯ベルト層50、ビード部60及びスパイラルベルト100を備える。

空気入りタイヤ10は、乗用自動車などの四輪自動車向けの空気入りタイヤであり、特に、高性能四輪自動車（レース用車両を含む）に好適に用い得る。

トレッド20は、路面と接する部分である。トレッド20には、空気入りタイヤ10の使用環境や装着される車両の種別に応じたパターン（不図示）が形成される。

トレッド20には、タイヤ周方向に沿って延びる周方向溝25が形成される。周方向溝25は、タイヤ周方向と平行に延びる直線状の溝である。本実施形態では、タイヤ赤道線CL上を含む3本の周方向溝25が形成される。

なお、周方向溝25には、タイヤ幅方向に延びる幅方向溝（横溝、ラグ溝）が連通してもよい。

タイヤサイド部30は、トレッド20に連なり、トレッド20のタイヤ径方向内側に位置する。タイヤサイド部30は、トレッド20のタイヤ幅方向外側端からビード部60の上端までの領域である。タイヤサイド部30は、サイドウォールなどと呼ばれることもある。

カーカス40は、空気入りタイヤ10の骨格を形成する。カーカス40は、タイヤ径方向に沿って放射状に配置されたカーカスコード41（図１において不図示、図２参照）がゴム材料によって被覆されたラジアル構造である。但し、カーカス40は、ラジアル構造に限定されず、カーカスコード41がタイヤ径方向に交錯するように配置されたバイアス構造でも構わない。

交錯ベルト層50は、トレッド20のタイヤ径方向内側に設けられる。交錯ベルト層50は、カーカス40とスパイラルベルト100との間に設けられる。

交錯ベルト層50は、一対の交錯ベルト、具体的には、交錯ベルト51と交錯ベルト52とによって構成される。つまり、スパイラルベルト100のタイヤ径方向内側には、交錯ベルト層50が設けられる。

交錯ベルト51は、カーカス40と接し、カーカス40のタイヤ径方向外側に設けられる。交錯ベルト52は、交錯ベルト51と接し、交錯ベルト51のタイヤ径方向外側に設けられる。

ビード部60は、タイヤサイド部30に連なり、タイヤサイド部30のタイヤ径方向内側に位置する。ビード部60は、円環状であり、ビード部60を介してカーカス40がタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に折り返されている。

スパイラルベルト100は、トレッド20のタイヤ径方向内側に設けられる。本実施形態において、スパイラルベルト100は、補強ベルトを構成する。

スパイラルベルト100は、タイヤ幅方向において、トレッドの全幅TWの80%以上の領域に設けられる。なお、スパイラルベルト100は、可能ならば、全幅TWの100%以上の領域に設けられてもよい。

全幅TWは、空気入りタイヤ10を適正なリムホイールに組み付け、空気入りタイヤ10を正規内圧に設定し、空気入りタイヤ10に正規荷重を負荷した状態を基準とする。

正規内圧とは、日本ではJATMA（日本自動車タイヤ協会）のYearBookにおける最大負荷能力に対応する空気圧であり、正規荷重とは、JATMA YearBookにおける最大負荷能力に対応する最大負荷能力（最大荷重）である。また欧州ではETRTO、米国ではTRA、その他各国のタイヤ規格が対応する。

（２）タイヤの内部構成
次に、空気入りタイヤ10の内部構成について、さらに説明する。図２は、空気入りタイヤ10のカーカス40、交錯ベルト層50及びスパイラルベルト100の一部を示す上面図（トレッド面視）である。

図２に示すように、カーカス40は、ラジアル構造であり、タイヤ径方向に沿って放射状に設けられたカーカスコード41を有する。カーカスコード41は、一般的な高性能四輪自動車向けのタイヤと同様に、ナイロンなどの有機繊維を用いて形成できる。

交錯ベルト層50を構成する交錯ベルト51は、カーカス40のタイヤ径方向外側に設けられる。交錯ベルト51は、タイヤ幅方向に対して傾斜したベルトコード51aを有する。

また、交錯ベルト層50を構成する交錯ベルト52は、交錯ベルト51のタイヤ径方向外側に設けられる。交錯ベルト52もタイヤ幅方向に対して傾斜したベルトコード52aを有する。

ベルトコード52aは、タイヤ幅方向を基準（或いはタイヤ赤道線CLを基準としてもよい）として、ベルトコード51aと逆方向に傾斜している。

本実施形態では、ベルトコード51aとタイヤ幅方向とが成す角度θ1は、概ね40度である。ベルトコード52aは、ベルトコード51aと逆方向に傾斜しているが、ベルトコード52aとタイヤ幅方向とが成す角度θ2も、概ね40度である。

ベルトコード51a及びベルトコード52aは、有機繊維またはスチールによって形成される。有機繊維の場合、例えば、ポリエステルまたはケブラーを用いることができる。

スパイラルベルト100は、タイヤ周方向において巻き回されたスパイラルコード111を有する。具体的には、スパイラルベルト100は、タイヤ周方向と略平行になるように巻き回されたスパイラルコード111を有する。

スパイラルコード111がタイヤ周方向（タイヤ赤道線CL）と成す角度が±10度以下であることが好ましく、±5度以下であることがより好ましい。

スパイラルコード111は、有機繊維またはスチールによって形成される。なお、スパイラルコード111の材質と、ベルトコード51a及びベルトコード52aの材質は、同一でもよいが、空気入りタイヤ10に要求される性能を考慮すると、異なっていることが好ましい。具体的には、スパイラルコード111は、ベルトコード51a及びベルトコード52aよりも強度が高いことが好ましい。有機繊維の場合、例えば、ケブラーを用いることができる。

本実施形態では、スパイラルコード111の引張破断強度は、10cN/dtex以上であることが好ましい。また、スパイラルコード111の破断時伸びは、13%以下であることが好ましい。なお、引張破断強度及び破断時伸びは、該当するJIS測定法によって測定された値を意味する。

さらに、本実施形態では、タイヤ幅方向におけるスパイラルコード111の配置間隔（配置密度と呼んでもよい）は、10本／cm以上である。

（３）補強ベルトの構成
次に、スパイラルベルト100の構成について、さらに説明する。図３は、スパイラルベルト100の一部単体斜視図である。

図３に示すように、スパイラルベルト100は、複数のコードユニット110によって構成される。具体的には、スパイラルベルト100は、複数のスパイラルコード111がタイヤ幅方向に沿って配置されたコードユニット110がタイヤ周方向に沿って巻き回されることによって構成される。

本実施形態では、コードユニット110は、タイヤ幅方向において間隔を空けて設けられた2条のスパイラルコード111を有する。このようなコードユニット110は、2条巻き（コードユニット110に含まれるスパイラルコード111の本数）と呼んでもよい。

コードユニット110のタイヤ幅方向におけるサイズ、具体的には、ユニット幅Wは、トレッド20の全幅TW（図１参照）の4%以下であることが好ましい。なお、ユニット幅Wの下限は、特に限定されないが、コードユニット110の製造容易性などを考慮すると、現実的には、ユニット幅Wは、全幅TWの0.3％以上となると考えられる。

また、このようなコードユニット110によって構成されるスパイラルベルト100は、モノスパイラルベルト（MSB）と呼ばれてもよい。スパイラルベルト100は、2条のスパイラルコード111を有するコードユニット110がタイヤ周方向において複数回巻き回されることによって構成される。

つまり、コードユニット110は、タイヤ幅方向における一方の端部から他方の端部に向けてタイヤ周方向に複数回巻き回される。

また、タイヤ幅方向におけるコードユニット110の幅、つまり、ユニット幅Wは、タイヤ幅方向における周方向溝25の幅GW（図１参照）よりも狭い。なお、ユニット幅Wと幅GWとの比率（W/GW）は、2.5以上、20.0以下であることが好ましい。

スパイラルコード111は、材質（有機繊維またはスチール）にもよるが、撚られていることが好ましい。有機繊維（ケブラー）であれば、4〜5回／cm程度で撚られることが好ましい。

また、コードユニット110の断面積、具体的には、ユニット幅Wとユニット高さHとの積にたいするスパイラルコード111の打込み本数は、2本／mm²以下であることが好ましい。

（４）作用・効果
上述した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。空気入りタイヤ10では、スパイラルベルト100は、タイヤ周方向において巻き回されたスパイラルコード111を有する。また、スパイラルコード111の引張破断強度は、10cN/dtex以上である。さらに、スパイラルコード111の破断時伸びは、13%以下である。

このように高弾性のスパイラルコード111を有するスパイラルベルト100は、交錯ベルト層50のパンタグラフ変形を効果的に抑制する。さらに、スパイラルベルト100は、空気入りタイヤ10への横力入力時において、交錯ベルト層50のタイヤ周方向における変形、具体的なトレッド20のショルダー部の変形も効果的に抑制する。つまり、交錯ベルト層50内部におけるせん断剛性が向上する。

これにより、低スリップ角（SA）時、具体的には、SAが2度以下の領域において、従来の同様のタイヤと比較して大きなコーナリングフォース（CF）を発生させることができ、空気入りタイヤ10が装着された車両の旋回性能が大幅に向上する。特に、操舵角が与えられない後輪のコーナリングフォースを効果的に高めることができる。

さらに、スパイラルコード111の引張破断強度が高く、破断時伸びが低いため、特に、空気入りタイヤ10の高速転動時におけるスパイラルベルト100の圧縮及び引っ張りの繰り返しによる歪量を効果的に抑制し得る。

これにより、スパイラルベルト100及びスパイラルベルト100周辺のゴムの発熱に起因する故障を防止し得る。

さらに、タイヤ幅方向におけるコードユニット110の幅（ユニット幅W）は、タイヤ幅方向における周方向溝25の幅GWよりも狭い。このため、周方向溝25の形状に対するコードユニット110の追従性が高く、周方向溝25の溝底部分とコードユニット110とのゲージ（ゴム厚さ）が製造後において均一化され易い。これにより、周方向溝25付近の剛性分布も均一化され、周方向溝25付近の偏摩耗も抑制し得る。さらに、ゲージ及び剛性分布の均一化は、高速耐久性にも寄与し得る。

また、スパイラルベルト100は、複数のスパイラルコード111がタイヤ幅方向に沿って配置されたコードユニット110がタイヤ周方向に沿って巻き回されることによって構成される。このため、コードユニット110をタイヤ周方向に沿って巻き回すことができるため、スパイラルベルト100の製造が容易（時間短縮）となるとともに、スパイラルベルト100としての必要な強度を確保し易い。

すなわち、空気入りタイヤ10によれば、高速耐久性を高めつつ、低スリップ角において発生するコーナリングフォースをさらに高め得る。

本実施形態では、スパイラルコード111は、ケブラーなどの有機繊維またはスチールによって形成される。また、タイヤ幅方向におけるスパイラルコード111の配置間隔は、10本／cm以上である。さらに、スパイラルベルト100は、タイヤ幅方向において、トレッド20の全幅TWの80%以上の領域に設けられる。

このため、スパイラルコード111の引張破断強度の向上と、破断時伸びの抑制とを高い次元で両立し得る。これにより、空気入りタイヤ10の高速耐久性及び低スリップ角におけるコーナリングフォースをさらに高め得る。

また、本実施形態では、ベルトコード51a及びベルトコード52aは、有機繊維またはスチールによって形成される。このため、交錯ベルト層50のパンタグラフ変形をさらに抑制し得る。これにより、空気入りタイヤ10の高速耐久性及び低スリップ角におけるコーナリングフォースをさらに高め得る。

（５）その他の実施形態
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

例えば、上述した実施形態では、スパイラルコード111は、タイヤ周方向と略平行になるように巻き回されていたが、スパイラルコード111は、ある程度傾斜して巻き回されてもよい。

具体的には、スパイラルコード111がタイヤ周方向（タイヤ赤道線CL）と成す角度は、±10度以下であればよい。つまり、スパイラルコード111がタイヤ幅方向と成す角度は、±60度以上であればよい。

例えば、上述した実施形態では、コードユニット110は、2条巻き（2本のスパイラルコード111）であったが、ユニット幅W＜幅GWを満たす限り、コードユニット110に含まれるスパイラルコード111の本数は、多少増やしても構わない。

或いは、コードユニット110を用いずに、ゴム被覆された1本のスパイラルコード111をタイヤ周方向に沿って巻き回してスパイラルベルト100を構成してもよい。

また、スパイラルベルト100及びスパイラルコード111は、周方向ベルト及び周方向コードなどと呼ばれてもよい。

上述した実施形態では、空気入りタイヤ10は、乗用自動車などの四輪自動車向けの空気入りタイヤであり、特に、高性能四輪自動車（レース用車両を含む）に好適に用い得るものとして説明したが、空気入りタイヤ10は、一般的な乗用自動車に用いてもよいし、四輪自動車に限らず、スリップ角を利用してコーナリングする車両に広く用い得る。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

10 空気入りタイヤ
20 トレッド
25 周方向溝
30 タイヤサイド部
40 カーカス
41 カーカスコード
50 交錯ベルト層
51, 52 交錯ベルト
51a, 52a ベルトコード
60 ビード部
100 スパイラルベルト
110 コードユニット
111 スパイラルコード

Claims (7)

1. 路面に接するトレッドと、
   前記トレッドのタイヤ径方向内側に設けられる補強ベルトと
   を少なくとも備えたタイヤであって、
   前記トレッドには、タイヤ周方向に沿って延びる周方向溝が形成され、
   前記補強ベルトは、タイヤ周方向において巻き回された補強コードを有し、
   前記補強コードの引張破断強度は、10cN/dtex以上であり、
   前記補強コードの破断時伸びは、13%以下であり、
   前記補強ベルトは、複数の前記補強コードがタイヤ幅方向に沿って配置されたコードユニットがタイヤ周方向に沿って巻き回されることによって構成され、
   タイヤ幅方向における前記コードユニットの幅は、タイヤ幅方向における前記周方向溝の幅よりも狭いタイヤ。
2. 前記補強コードは、有機繊維またはスチールによって形成される請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記補強コードは、タイヤ周方向と略平行になるように巻き回されている請求項１または２に記載のタイヤ。
4. 前記補強ベルトのタイヤ径方向内側には、一対の交錯ベルトによって構成される交錯ベルト層が設けられ、
   前記交錯ベルト層は、タイヤ幅方向に対して傾斜したベルトコードを有し、
   前記ベルトコードは、有機繊維またはスチールによって形成される請求項１乃至３の何れか一項に記載のタイヤ。
5. 前記ベルトコードは、前記補強コードとは異なる材料によって形成される請求項４に記載のタイヤ。
6. タイヤ幅方向における前記補強コードの配置間隔は、10本／cm以上である請求項１乃至５の何れか一項に記載のタイヤ。
7. 前記補強ベルトは、タイヤ幅方向において、前記トレッドの全幅の80%以上の領域に設けられる請求項１乃至６の何れか一項に記載のタイヤ。
   

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