JP2021102405A - タイヤ及びベルト層 - Google Patents
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Abstract
【課題】 操縦安定性能、乗り心地性能及び耐久性能をバランスよく向上させ得るベルト層を備えたタイヤ及び当該ベルト層を提供する。【解決手段】 トレッド部２の内部にベルト層７が配されたタイヤ１である。ベルト層７は、少なくとも１枚のベルトプライ９を含んでいる。ベルトプライ９は、断面偏平形状のスチール単線１１を含む複数のベルトコード１０を含んでいる。ベルトコード１０の少なくとも１つは、スチール単線１１の短径方向がベルトプライ９の厚さ方向に対して９０°未満の角度θで傾斜している。【選択図】 図２
Description
本発明は、トレッド部にベルト層を備えたタイヤ及び当該ベルト層に関する。
従来、ベルト層に断面偏平形状のスチール単線からなるベルトコードを用いたタイヤが知られている。例えば、下記特許文献１には、扁平断面形状を有する単線スチールワイヤが引き揃えられたベルト層を埋設することで、ベルト折れに対する耐久性を良好に維持した空気入りタイヤが提案されている。
しかしながら、特許文献１の空気入りタイヤは、単線スチールワイヤ間の距離が小さく、当該部位から発生した亀裂が成長してベルト層を破損させることがあり、耐久性能に対して更なる改善が要望されていた。
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、操縦安定性能、乗り心地性能及び耐久性能をバランスよく向上させ得るベルト層を備えたタイヤ及び当該ベルト層を提供することを主たる目的としている。
本発明は、トレッド部の内部にベルト層が配されたタイヤであって、前記ベルト層は、少なくとも１枚のベルトプライを含み、前記ベルトプライは、断面偏平形状のスチール単線を含む複数のベルトコードを含み、前記ベルトコードの少なくとも１つは、前記スチール単線の短径方向が前記ベルトプライの厚さ方向に対して９０°未満の角度で傾斜していることを特徴とする。
本発明のタイヤにおいて、前記ベルトコードの角度が、５〜４５°であるのが望ましい。
本発明のタイヤにおいて、前記ベルトコードの角度が、１０〜３５°であるのが望ましい。
本発明のタイヤにおいて、前記スチール単線は、断面形状における短径ＳＤが０．１５〜０．４２mmであるのが望ましい。
本発明のタイヤにおいて、前記スチール単線は、断面形状における短径ＳＤと長径ＬＤとの比（ＳＤ／ＬＤ）が０．７０以下であるのが望ましい。
本発明のタイヤにおいて、前記ベルトコードは、前記スチール単線の短径方向が前記ベルトプライの厚さ方向に対して第１方向に傾斜する第１ベルトコードと、前記スチール単線の短径方向が前記ベルトプライの厚さ方向に対して前記第１方向と反対側の第２方向に傾斜する第２ベルトコードとを含むのが望ましい。
本発明のタイヤにおいて、タイヤ軸方向に隣接する５つの前記ベルトコードは、少なくとも１つの前記第１ベルトコードと、少なくとも１つの前記第２ベルトコードとを含むのが望ましい。
本発明のタイヤにおいて、前記ベルトプライは、前記ベルトコードを被覆するトッピングゴムを含み、前記トッピングゴムは、７０℃における複素弾性率（Ｅ＊）が７〜２０ＭＰａであるのが望ましい。
本発明は、トレッド部の内部に配されるベルト層あって、少なくとも１枚のベルトプライを含み、前記ベルトプライは、断面偏平形状のスチール単線を含む複数のベルトコードを含み、前記ベルトコードの少なくとも１つは、前記スチール単線の短径方向が前記ベルトプライの厚さ方向に対して９０°未満の角度で傾斜していることを特徴とする。
本発明のタイヤにおいて、ベルトプライは、断面偏平形状のスチール単線を含む複数のベルトコードを含み、前記ベルトコードの少なくとも１つは、前記スチール単線の短径方向が前記ベルトプライの厚さ方向に対して９０°未満の角度で傾斜している。
このようなベルトプライは、スチール単線間の距離を大きくすることができ、当該部位の応力が緩和され、当該部位での亀裂の発生を抑制して耐久性能を向上することができる。このため、本発明のタイヤは、操縦安定性能、乗り心地性能及び耐久性能をバランスよく向上することができる。
本発明のベルト層において、ベルトプライは、断面偏平形状のスチール単線を含む複数のベルトコードを含み、前記ベルトコードの少なくとも１つは、前記スチール単線の短径方向が前記ベルトプライの厚さ方向に対して９０°未満の角度で傾斜している。
このようなベルトプライは、スチール単線間の距離を大きくすることができ、当該部位の応力が緩和され、当該部位での亀裂の発生を抑制してタイヤの耐久性能を向上させることができる。このため、本発明のベルト層は、タイヤの操縦安定性能、乗り心地性能及び耐久性能をバランスよく向上させることができる。
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき詳細に説明される。
図１には、本実施形態のタイヤ１の正規状態における回転軸を含むタイヤ子午線断面図が示されている。本実施形態のタイヤ１は、乗用車等に装着されるゴム製の空気入りタイヤとして好適に用いられる。なお、タイヤ１は、乗用車用のゴム製空気入りタイヤに特定されるものではなく、例えば、重荷重用の空気入りタイヤや樹脂製の空気入りタイヤ、タイヤの内部に加圧された空気が充填されない非空気式タイヤ等の様々なタイヤに応用され得る。
図１には、本実施形態のタイヤ１の正規状態における回転軸を含むタイヤ子午線断面図が示されている。本実施形態のタイヤ１は、乗用車等に装着されるゴム製の空気入りタイヤとして好適に用いられる。なお、タイヤ１は、乗用車用のゴム製空気入りタイヤに特定されるものではなく、例えば、重荷重用の空気入りタイヤや樹脂製の空気入りタイヤ、タイヤの内部に加圧された空気が充填されない非空気式タイヤ等の様々なタイヤに応用され得る。
ここで、「正規状態」とは、タイヤ１がゴム製空気入りタイヤの場合、タイヤ１が正規リムにリム組みされ、かつ、正規内圧に調整された無負荷の状態である。以下、特に言及しない場合、タイヤ１の各部の寸法等は、この正規状態で測定された値である。
「正規リム」は、タイヤ１が基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めているリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば "標準リム" 、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば"Measuring Rim" である。
「正規内圧」は、タイヤ１が基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば "最高空気圧" 、ＴＲＡであれば表"TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" である。
図１に示されるように、本実施形態のタイヤ１は、環状に延びるトレッド部２と、トレッド部２の両側に延びる一対のサイドウォール部３と、サイドウォール部３に連なって延びる一対のビード部４とを含んでいる。本実施形態のタイヤ１は、一対のビード部４のビードコア５間に跨って延びるトロイド状のカーカス６と、カーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されたベルト層７とを有している。
カーカス６は、少なくとも１枚、本実施形態では１枚のカーカスプライ６Ａを含んでいる。カーカスプライ６Ａは、例えば、タイヤ周方向に対して７５〜９０度の角度で配されたカーカスコード（図示省略）を含んでいる。カーカスコードとしては、例えば、芳香族ポリアミド又はレーヨン等の有機繊維コードが採用され得る。
カーカスプライ６Ａは、例えば、一対のビードコア５間を跨って延びる本体部６ａと、この本体部６ａに連なり、かつ、ビードコア５の周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを含んでいる。カーカスプライ６Ａの本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、例えば、ビードコア５からタイヤ半径方向外側に延びるビードエーペックスゴム８が配されている。
ベルト層７は、少なくとも１枚、本実施形態では２枚のベルトプライ９を含んでいる。２枚のベルトプライ９は、例えば、タイヤ半径方向内側に位置する第１ベルトプライ９Ａと、第１ベルトプライ９Ａの外側に位置する第２ベルトプライ９Ｂとを含んでいる。このようなベルト層７は、トレッド部２の剛性を高め、タイヤ１の耐久性能を向上させることができる。
図２は、ベルトプライ９の拡大断面図である。図２に示されるように、本実施形態のベルトプライ９の少なくとも１枚は、断面偏平形状のスチール単線１１を含む複数のベルトコード１０と、ベルトコード１０を被覆するトッピングゴム１２とを含んでいる。このようなベルトコード１０は、ベルト層７の剛性を過度に向上させることなく強度を向上させることができ、タイヤ１の操縦安定性能と乗り心地性能とを両立させることができる。
本実施形態のベルトコード１０の少なくとも１つは、スチール単線１１の短径方向がベルトプライ９の厚さ方向に対して９０°未満の角度θで傾斜している。このようなベルトプライ９は、スチール単線１１間の距離を大きくすることができ、当該部位の応力が緩和されることで、ベルトプライ９のエッジを起点とする剥離の発生を抑制して、タイヤ１の耐久性能を向上させることができる。このため、本実施形態のタイヤ１は、操縦安定性能、乗り心地性能及び耐久性能をバランスよく向上することができる。
このような観点から、ベルトコード１０の角度θは、より好ましくは、５〜４５°であり、さらに好ましくは、１０〜３５°である。ベルトコード１０のそれぞれは、例えば、同じ角度θで傾斜している。ベルトコード１０の角度θは、スチール単線１１毎に異なるものであってもよい。
ベルトコード１０の角度θがスチール単線１１毎に異なる場合、各スチール単線１１の角度θの平均値が上記範囲内であるのが好ましく、各スチール単線１１の角度θのそれぞれが上記範囲内であるのがより好ましい。このようなスチール単線１１を含むベルトプライ９は、タイヤ１の良好な操縦安定性能及び乗り心地性能を維持しつつ、タイヤ１の耐久性能を大幅に向上させることができる。
スチール単線１１は、好ましくは、断面形状における短径ＳＤが０．１５〜０．４２mmである。スチール単線１１の短径ＳＤが０．１５mm以上であることで、スチール単線１１の強度を維持し、タイヤ１の耐久性能を向上させることができる。スチール単線１１の短径ＳＤが０．４２mm以下であることで、ベルト層７の剛性が過度に高くなることを抑制し、乗り心地性能を向上させることができる。
スチール単線１１は、断面形状における短径ＳＤと長径ＬＤとの比（ＳＤ／ＬＤ）が０．７０以下であるのが好ましい。スチール単線１１の比（ＳＤ／ＬＤ）が０．７０以下であることで、ベルト層７の剛性が過度に高くなることを抑制し、タイヤ１の乗り心地性能を向上させることができる。
スチール単線１１は、断面形状における短径ＳＤと長径ＬＤとの比（ＳＤ／ＬＤ）が０．５０以上であるのが好ましい。スチール単線１１の比（ＳＤ／ＬＤ）が０．５０以上であることで、短径ＳＤの長さを大きくすることができ、その結果、スチール単線１１の強度を維持し、タイヤ１の耐久性能を向上させることができる。
ベルトコード１０は、例えば、スチール単線１１の短径方向がベルトプライ９の厚さ方向に対して第１方向に傾斜する第１ベルトコード１０Ａを含んでいる。ベルトコード１０は、スチール単線１１の短径方向がベルトプライ９の厚さ方向に対して第１方向と反対側の第２方向に傾斜する第２ベルトコード１０Ｂをさらに含むのが望ましい。このようなベルトプライ９は、スチール単線１１の傾斜に伴う応力の方向が均等になり、タイヤ軸方向の操縦安定性能を向上させることができる。
本実施形態の第２ベルトコード１０Ｂは、第１ベルトコード１０Ａと同じ角度θで反対側に傾斜している。すなわち、第１ベルトコード１０Ａのスチール単線１１及び第２ベルトコード１０Ｂのスチール単線１１のそれぞれは、同じ角度θで互いに逆向きに傾斜している。
スチール単線１１毎に角度θが異なる場合、第１ベルトコード１０Ａの各スチール単線１１の角度θの平均値と第２ベルトコード１０Ｂの各スチール単線１１の角度θの平均値とが略等しいのが望ましい。このようなベルトコード１０は、タイヤ軸方向の操縦安定性能をより向上させることができる。
トッピングゴム１２は、好ましくは、７０℃における複素弾性率（Ｅ＊）が７〜２０ＭＰａである。トッピングゴム１２の複素弾性率（Ｅ＊）が７ＭＰａ以上であることで、トッピングゴム１２の歪を抑制し、タイヤ１の耐久性能を向上させることができる。トッピングゴム１２の複素弾性率（Ｅ＊）が２０ＭＰａ以下であることで、ベルト層７の剛性が過度に高くなることを抑制し、タイヤ１の乗り心地性能を向上させることができる。
ここで、トッピングゴム１２の７０℃における複素弾性率（Ｅ＊）は、ＪＩＳ−Ｋ６３９４の規定に準拠して、下記の条件で、ＧＡＢＯ社製動的粘弾性測定装置（イプレクサーシリーズ）を用いて測定された値である。
初期歪：１０％
動歪の振幅：±１％
周波数：１０Ｈｚ
変形モード：引張
測定温度：７０℃
初期歪：１０％
動歪の振幅：±１％
周波数：１０Ｈｚ
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測定温度：７０℃
トッピングゴム１２のゴム組成物は、複素弾性率（Ｅ＊）が上記範囲内であれば、特にその配合が限定されるものではない。トッピングゴム１２に用いられるゴム成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）等のイソプレン系ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等のジエン系ゴムが挙げられる。トッピングゴム１２のゴム成分としては、耐久性能の観点から、天然ゴム（ＮＲ）又は天然ゴム（ＮＲ）とイソプレンゴム（ＩＲ）とを併用することが好ましい。
トッピングゴム１２は、例えば、有機酸コバルト塩をさらに含有していてもよい。有機酸コバルト塩としては、例えば、ステアリン酸コバルト、ナフテン酸コバルト、ネオデカン酸コバルト、ホウ素三ネオデカン酸コバルト等が挙げられる。このようなトッピングゴム１２は、加硫成形時にコバルト元素によりベルトコード１０との架橋が促進され、ベルトコード１０との接着性を向上させることができる。
図３は、他の実施形態のベルトプライ１３の拡大断面図である。図３に示されるように、この実施形態のベルトプライ１３のベルトコード１０は、第１ベルトコード１０Ａと、第２ベルトコード１０Ｂと、スチール単線１１の短径方向がベルトプライ９の厚さ方向に沿う第３ベルトコード１０Ｃとを含んでいる。
この実施形態の第１ベルトコード１０Ａは、スチール単線１１の短径方向がベルトプライ９の厚さ方向に対して９０°未満の第１角度θ１で第１方向に傾斜している。また、第２ベルトコード１０Ｂは、スチール単線１１の短径方向がベルトプライ９の厚さ方向に対して９０°未満の第２角度θ２で第２方向に傾斜している。
第３ベルトコード１０Ｃは、スチール単線１１の短径方向がベルトプライ９の厚さ方向に対してなす第３角度θ３が±５°以内であるのが望ましい。このようなベルトプライ１３は、曲げ剛性のバランスが良好であり、タイヤ１の操縦安定性能、乗り心地性能及び耐久性能をバランスよく向上させることができる。
この実施形態では、第１ベルトコード１０Ａの第１角度θ１と第２ベルトコード１０Ｂの第２角度θ２とが略等しい。第１ベルトコード１０Ａの本数と第２ベルトコード１０Ｂの本数とが等しい場合は、少なくとも第１角度θ１の平均値と第２角度θ２の平均値とが等しいのが望ましい。このようなベルトコード１０を含むベルトプライ１３は、タイヤ軸方向の操縦安定性能をより向上させることができる。
図２及び図３に示されるように、タイヤ軸方向に隣接する５つのベルトコード１０は、少なくとも１つの第１ベルトコード１０Ａと、少なくとも１つの第２ベルトコード１０Ｂとを含むのが望ましい。このようなベルトコード１０を含むベルトプライ９、１３は、タイヤ１の操縦安定性能、乗り心地性能及び耐久性能をバランスよく向上させることに役立つ。
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施され得る。
図１のタイヤ子午線断面を有するタイヤが、表１及び表２の仕様に基づいて試作された。試作されたタイヤを用いて、操縦安定性能、乗り心地性能及び耐久性能が評価された。各試作タイヤの共通仕様及びテスト方法は、以下のとおりである。
＜共通仕様＞
テスト車両 ： 前輪駆動の中型乗用車
タイヤサイズ ： １９５／６５Ｒ１５
内圧 ： ２３０ｋＰａ
テスト車両 ： 前輪駆動の中型乗用車
タイヤサイズ ： １９５／６５Ｒ１５
内圧 ： ２３０ｋＰａ
＜操縦安定性能＞
試作タイヤを全輪に装着したテスト車両にテストドライバー１名が乗車し、テストコースを走行した際の操縦安定性能がテストドライバーの官能により評価された。結果は、比較例１を１００とする指数で表され、数値が大きいほど、操縦安定性能に優れていることを示す。
試作タイヤを全輪に装着したテスト車両にテストドライバー１名が乗車し、テストコースを走行した際の操縦安定性能がテストドライバーの官能により評価された。結果は、比較例１を１００とする指数で表され、数値が大きいほど、操縦安定性能に優れていることを示す。
＜乗り心地性能＞
試作タイヤを全輪に装着したテスト車両にテストドライバー１名が乗車し、テストコースを走行した際の乗り心地性能がテストドライバーの官能により評価された。結果は、比較例１を１００とする指数で表され、数値が大きいほど、乗り心地性能に優れていることを示す。
試作タイヤを全輪に装着したテスト車両にテストドライバー１名が乗車し、テストコースを走行した際の乗り心地性能がテストドライバーの官能により評価された。結果は、比較例１を１００とする指数で表され、数値が大きいほど、乗り心地性能に優れていることを示す。
＜耐久性能＞
試作タイヤが台上耐久試験機に装着され、タイヤが破損するまでの走行距離が測定された。結果は、比較例１を１００とする指数で表され、数値が大きいほど走行距離が長く、耐久性能に優れていることを示す。
試作タイヤが台上耐久試験機に装着され、タイヤが破損するまでの走行距離が測定された。結果は、比較例１を１００とする指数で表され、数値が大きいほど走行距離が長く、耐久性能に優れていることを示す。
＜総合評価＞
操縦安定性能、乗り心地性能及び耐久性能の総合評価として、操縦安定性能、乗り心地性能及び耐久性能の平均値が算出された。結果は、比較例１を１００とする指数で表され、数値が大きいほど操縦安定性能、乗り心地性能及び耐久性能がバランスよく向上していることを示す。
操縦安定性能、乗り心地性能及び耐久性能の総合評価として、操縦安定性能、乗り心地性能及び耐久性能の平均値が算出された。結果は、比較例１を１００とする指数で表され、数値が大きいほど操縦安定性能、乗り心地性能及び耐久性能がバランスよく向上していることを示す。
テストの結果が表１及び表２に示される。
テストの結果、実施例のタイヤは、比較例のタイヤに対して、操縦安定性能、乗り心地性能及び耐久性能をバランスよく向上し得ることが確認された。
１ タイヤ
２ トレッド部
７ ベルト層
９ ベルトプライ
１０ ベルトコード
１１ スチール単線
２ トレッド部
７ ベルト層
９ ベルトプライ
１０ ベルトコード
１１ スチール単線
Claims (9)
- トレッド部の内部にベルト層が配されたタイヤであって、
前記ベルト層は、少なくとも１枚のベルトプライを含み、
前記ベルトプライは、断面偏平形状のスチール単線を含む複数のベルトコードを含み、
前記ベルトコードの少なくとも１つは、前記スチール単線の短径方向が前記ベルトプライの厚さ方向に対して９０°未満の角度で傾斜している、
タイヤ。 - 前記ベルトコードの角度が、５〜４５°である、請求項１に記載のタイヤ。
- 前記ベルトコードの角度が、１０〜３５°である、請求項１に記載のタイヤ。
- 前記スチール単線は、断面形状における短径ＳＤが０．１５〜０．４２mmである、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタイヤ。
- 前記スチール単線は、断面形状における短径ＳＤと長径ＬＤとの比（ＳＤ／ＬＤ）が０．７０以下である、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のタイヤ。
- 前記ベルトコードは、前記スチール単線の短径方向が前記ベルトプライの厚さ方向に対して第１方向に傾斜する第１ベルトコードと、前記スチール単線の短径方向が前記ベルトプライの厚さ方向に対して前記第１方向と反対側の第２方向に傾斜する第２ベルトコードとを含む、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタイヤ。
- タイヤ軸方向に隣接する５つの前記ベルトコードは、少なくとも１つの前記第１ベルトコードと、少なくとも１つの前記第２ベルトコードとを含む、請求項６に記載のタイヤ。
- 前記ベルトプライは、前記ベルトコードを被覆するトッピングゴムを含み、
前記トッピングゴムは、７０℃における複素弾性率（Ｅ＊）が７〜２０ＭＰａである、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のタイヤ。 - トレッド部の内部に配されるベルト層あって、
少なくとも１枚のベルトプライを含み、
前記ベルトプライは、断面偏平形状のスチール単線を含む複数のベルトコードを含み、
前記ベルトコードの少なくとも１つは、前記スチール単線の短径方向が前記ベルトプライの厚さ方向に対して９０°未満の角度で傾斜している、
ベルト層。
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