JP4473386B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速耐久性を向上しうる空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年の車両の高性能化、高速道路網の発展に伴い、空気入りタイヤにおいても高速耐久性の向上が強く望まれている。従来、ラジアルタイヤの高速耐久性を阻害するものとして、スタンディングウエーブが知られている。スタンディングウエーブは、タイヤが高速走行した際に、接地部で生じたトレッド部の変形が接地を終えても復元することなく回転方向後方に振動の波として残る現象をいう。このようなスタンディングウエーブは、トレッド部の急激な温度上昇を招き、タイヤの熱破壊や、構成部材の接着破壊などを招く。
【０００３】
従来、このようなスタンディングウエーブ発生速度を抑制、或いは高速域側に移行させるためには、トロイド状カーカスをタガ締めするベルト層のタイヤ半径方向外側に、有機繊維コードをタイヤ周方向に巻き付けるいわゆるバンドを設けることが知られている。しかしながら、前記のバンドを設ける方法では、トレッド部の重量増加を伴なう他、ベルト層の端部付近に歪が集中しやすく、その耐久性に悪影響が生じる場合がある。
【０００４】
発明者らは、種々の実験を行ったところ、タイヤのトレッド部とサイドウォール部の接続部分であるバットレス部に補強層を設け、前記バットレス部の剛性を高めた場合、トレッド部の接地時の変形を接地後に元に戻す復元力が増大し、前記スタンディングウエーブの発生速度が高速側に移行するとの知見を得た。特に、バットレス部を補強するバットレス補強層の配設位置や、コード材料、さらには形状等を限定することにより、より高い高速耐久性が得られるとともに、他の性能を劣化、例えば転がり抵抗や乗り心地を損ねることがないことを知見した。
【０００５】
以上のように、本発明は、高速耐久性を向上しうる例えば乗用車用ラジアルタイヤとして好適な空気入りタイヤを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されしかもタイヤ半径方向最外側に配された外ベルトプライを含む少なくとも２枚のベルトプライからなるベルト層と、バットレス補強層とを具え、
前記バットレス補強層は、前記外ベルトプライのタイヤ軸方向外端からタイヤ軸方向内外に１０mm以内の領域を始点として該始点からサイドウォール部側の終端点までカーカスに接して延在し、
しかも前記始点は、前記ベルト層のタイヤ半径方向内側に位置するとともに、
該バットレス補強層は、タイヤ周方向に対して１０〜８０゜で傾けた有機繊維コードを有するコードプライからなり、
かつ前記終端点をタイヤの断面最大巾位置よりもタイヤ半径方向外側に位置させるとともに、タイヤ子午線断面において、バットレス補強層のカーカス外面に沿った長さを１５mm以上としたことを特徴としている。
【０００７】
このようなバットレス補強層を具えた空気入りタイヤでは、カーカスのバットレス部を効果的に補強することができ、スタンディングウエーブを抑制ないしその発生速度を高速側に移行させることができ、高速耐久性が向上される。またバットレス補強層の配設位置、コードプライ材料、コード角度などを限定したことにより、タイヤ重量の大幅な増加を抑制ししかも転がり抵抗が悪化するのを防ぐことができる。
【０００８】
また前記バットレス補強層は、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、動歪±２％の条件での損失正接（ｔａｎδ）が０．１よりも小のトッピングゴムにより被覆される有機繊維コードからなるコードプライにより構成することができる。この場合、トッピングゴムが、エネルギロスの少ないゴム材料で構成される結果、バットレス部の発熱を抑制し、例えば高速走行に基づく発熱による損傷を防止できる。また、前記サイドウォール部は、サイドウォール部表面かつ前記バットレス補強層が配されたバットレス領域内の少なくとも一部に、サイドウォール部のゴム厚さを減じることにより形成された凹部を設けることもできる。この場合には、ゴム厚さを減じた前記凹部によりバットレス部の放熱が促進され、発熱を減じて耐久性を向上しうる。さらに、前記バットレス補強層のコードプライは、タイヤ周方向に対して４５〜８０゜で傾けた有機繊維コードを有するのが望ましい。
【０００９】
さらに、前記コードプライは、前記タイヤ子午線断面において、振幅の中心線が前記カーカスの外面とほぼ同間隔でのびる屈曲を繰り返す波状部を有して形成することができる。これにより、バットレス補強層のタイヤ半径方向の剛性を相対的に減じることができるため、高速耐久性と転がり抵抗とを特にバランス良く改善しうる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態の空気入りタイヤの一実施形態を示す右半分断面図、図２はその内部構造を略示する内部構造図である。図において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されしかもタイヤ半径方向最外側に配された外ベルトプライ７Ｂを含む少なくとも２枚のベルトプライからなるベルト層７と、バットレス部Ｂを補強するバットレス補強層９とを具えており、本例では乗用車用のものが例示されている。
【００１１】
前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して７５゜〜９０゜の角度で配列したラジアル構造の１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから構成されている。前記カーカスコードは、本例ではポリエステルコードが採用されるが、これ以外にもナイロン、レーヨンなどの有機繊維コード、さらにはアラミドコードやスチールコードをも採用しうる。また前記カーカス６は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至る本体部６ａと、この本体部６ａからのびて前記ビードコア５の廻りで折り返される折返し部６ｂとを有する。
【００１２】
そしてこれらの本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側にのびかつ硬質ゴムからなるビードエーペックス８が配され、ビード部４を効果的に補強している。また折返し部６ｂは、本例ではその端部をタイヤ軸を含むタイヤ子午線断面のタイヤ最大巾位置Ｍよりもタイヤ半径方向外側に位置させたいわゆるハイターンアップ構造としてタイヤの横剛性を高めたものが例示される。ただし、特にこの構造に限定されるわけではない。
【００１３】
またベルト層７は、コードをタイヤ赤道に対して例えば１０〜４５°の小角度で傾けて配列した少なくとも２枚、本例ではタイヤ半径方向の内側の内ベルトプライ７Ａと、その外側にありタイヤ半径方向最外側に配された外ベルトプライ７Ｂの２枚のベルトプライからなり、前記コードを互いに交差する向きに重ね合わせて構成されている。なお外ベルトプライ７Ｂのタイヤ軸方向の巾ＢＷ２は、本例では内ベルトプライ７Ａのタイヤ軸方向の巾ＢＷ１に比して小で形成される。前記巾ＢＷ２は、例えば、トレッド接地巾ＴＷの８０〜１００％、より好ましくは９０〜１００％程度に設定される。また前記ベルトプライ７Ａ、７Ｂに配列されるコードは、本例ではスチールコードを採用しているが、アラミド、レーヨン等の高弾性の有機繊維コードも必要に応じて用いることができる。
【００１４】
前記トレッド接地巾とは、タイヤを規格で定まる正規リムにリム組みし、かつ正規内圧と正規荷重とを作用させた状態の最大の接地巾をいう。また「正規リム」とは、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、また「正規内圧」とは、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧であるが乗用車用タイヤの場合には１８０ｋＰａ、さらに「正規荷重」とはＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力である。
【００１５】
前記バットレス補強層９は、図２〜図４から明らかなように、前記カーカス６の外側に該カーカス６と接して延在するように設けられており、外ベルトプライ７Ｂのタイヤ軸方向外端７ｅからタイヤ軸方向内外に１０mm以内の領域Ｋに始点９ａを具え、かつこの始点９ａからサイドウォール部３側の終端点９ｂまで延在している。発明者らの種々の実験によると、バットレス補強層９の前記始点９ａが外ベルトプライ７Ｂのタイヤ軸方向外端７ｅから１０mmを超えてタイヤ軸方向内側にあっても、高速耐久性の向上効果が頭打ちとなり、むしろタイヤ重量の増加において不利となることが分かった。
【００１６】
また前記外ベルトプライ７Ｂの外端７ｅでは、ベルト層７に剛性段差が生じ、この外端７ｅからタイヤ軸方向外側に向かうにつれてタイヤの剛性が低くなる。そして、発明者らの実験によると、バットレス補強層９の前記始点９ａが外ベルトプライ７Ｂのタイヤ軸方向外端７ｅから１０mmを超えてタイヤ軸方向外側にあると、この始点９ａと前記外ベルトプライ７Ｂの外端７ｅとの間に、局部的に剛性が低い部分が作り出されること、また高速走行時に生じる歪がこの剛性の低い部分に集中して内ベルトプライ７Ａの端部などでセパレーション損傷を生じ、バットレス補強層９を設けてもむしろ高速耐久性が悪化することが分かった。このような観点より、前記バットレス補強層９の始点９ａは、外ベルトプライ７Ｂのタイヤ軸方向外端７ｅからタイヤ軸方向内、外に１０mm以内に設ける必要がある。なお始点９ａは、外ベルトプライ７Ｂの外端７ｅよりも内側にあり、ベルト層７のタイヤ半径方向内側に設定される。
【００１７】
また前記バットレス補強層９は、タイヤ周方向に対して１０〜８０゜の角度θで傾けた例えばナイロン、ポリエステル、レーヨン、アラミドといった有機繊維コードを有するコードプライ１０から形成することが必要である。バットレス補強層９は、複数枚の本例では１枚のコードプライ１０により形成したものを例示している。例えば、バットレス補強層９を有機繊維コードを具えていない単なるゴムシートにて形成すると、高速耐久性の向上は全く期待できない。またバットレス補強層９に、スチールコードを具えたコードプライ１０を用いた場合、高速走行時の遠心力により、ゴムとの接着力の低いスチールコードの切断端面において容易にゴム剥離が生じるため高速耐久性の向上は期待できない。
【００１８】
また前記有機繊維コードをタイヤ周方向に対して１０゜未満で傾けた場合、バットレス部Ｂのタイヤ周方向の剛性は増すが、タイヤ半径方向の剛性を向上する効果が小さくなる。特にスタンディングウエーブの改善には、バットレス部のタイヤ周方向の剛性よりもむしろタイヤ半径方向のカーカス剛性の増大が必要となるため、有機繊維コードは前記１０゜以上の角度θに設定される。逆に、前記有機繊維コードがタイヤ周方向に対して８０゜を超えても、ラジアル構造のカーカスコードとの角度差が小さくなり、同様にバットレス部Ｂにおけるタイヤ半径方向のカーカス剛性の増大が期待できない。このような観点より、前記角度θは、好ましくは４５〜８０゜、より好ましくは４５〜７０゜に設定し、また最外側のカーカスプライ６Ａのカーカスコードとの交差角度を２０〜７０゜に設定することが望ましい。
【００１９】
またバットレス補強層９を形成するコードプライ１０は、例えば有機繊維コードを小厚さのトッピングゴムにて被覆して形成される。この場合、トッピングゴムを、例えば、損失正接（ｔａｎδ）が０．１よりも小、例えば０．０６〜０．０８のエネルギーロスの少ないゴム材料にて構成することが望ましい。このような損失正接の小さいトッピングゴムで有機繊維コードを被覆することにより、タイヤ走行時に生じるバットレス部Ｂの歪によって生じる発熱を抑えることができ、発熱耐久性を向上しうる。なお損失正接ｔａｎδは、短冊状試料を切り取って、岩本製作所（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用い、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、動歪±２％の条件で特定する。
【００２０】
また種々の実験の結果、バットレス補強層９は、前記終端点９ｂをタイヤの断面最大巾位置Ｍよりもタイヤ半径方向外側に位置させるとともに、タイヤ子午線断面において、バットレス補強層９のカーカス外面に沿った長さＬ（図２に示す）を１５mm以上とすることが必要であることが分かった。前記終端点９ｂをタイヤの断面最大巾位置Ｍよりもタイヤ半径方向内側に位置させると、バットレス補強層９の長さが大となってタイヤ重量が増大するほか、転がり抵抗が悪化する。またバットレス補強層９のカーカス外面に沿った長さＬが１５mm未満になると、効果的な範囲でバットレス部Ｂを補強し得ず、高速耐久性の向上が期待できない。より好ましくは、バットレス補強層９の前記長さＬは２０〜６０mm、さらに好ましくは３０〜５０mmとするのが望ましい。
【００２１】
以上のようなバットレス補強層９を具えた空気入りタイヤ１では、カーカス６のバットレス部Ｂを効果的に補強することができ、スタンディングウエーブを抑制ないしその発生速度を高速側に移行させることができ、高速耐久性が向上される。またバットレス補強層９の配設位置、コードプライ１０材料、コード角度などを限定したことにより、タイヤ重量の大幅な増加を抑制ししかも転がり抵抗が悪化するのを防ぐことができる。さらに、バットレス部は、タイヤ加硫工程について、タイヤ内腔面に配されたインナーライナーゴムがカーカス側に移行するインナーライナーの吸い上げが生じタイヤ内腔面が波打つ「チーズカット」と称される成形不良が生じ易いが、このようなバットレス補強層９を配することにより、かかる不良が防止される。
【００２２】
図３（Ａ）、（Ｂ）には本発明の他の実施形態を示している。
前記実施形態では、カーカス６の外側にバットレス補強層９を設けたものを例示したが、図３（Ａ）ではバットレス補強層９をカーカス６のタイヤ半径方向内側に配したものを示している。この態様でも、図１の態様と同様の補強効果が得られ、高速耐久性を向上しうる。
【００２３】
また図３（Ｂ）ではカーカス６を２枚のカーカスプライ６Ａ、６Ｂから構成し、前記バットレス補強層９をこれらの間に介在させたものを示している。この態様では、バットレス補強層９がカーカスプライ６Ａ、６Ｂによって内外を被覆される結果、バットレス補強層９をカーカス６の外側に配した場合に比べ、より高い補強効果が得られるため高速耐久性が大巾に向上しうる。
【００２４】
図４には、さらに本発明の他の実施形態を示している。
本例では、前記サイドウォール部３は、サイドウォール部３の表面かつ前記バットレス補強層９が配されたバットレス領域内の少なくとも一部に、サイドウォール部３のゴム厚さを減じることにより形成された凹部１２を設けたものを例示している。この場合には、ゴム厚さを減じた前記凹部１２によりバットレス部Ｂの放熱が促進され、発熱を減じて耐久性を向上しうる。前記凹部１２は、サイドウォール部３の表面を滑らかに延長した仮想表面Ｖから例えばタイヤ内側に１．０〜１．５mmの厚さＸでゴム厚さを減じることが望ましい、特に前記凹部１２におけるバットレス補強層９からタイヤ外面までの最小ゴム厚さｔを、例えば１．５〜３．０mmに設定することが望ましい。
【００２５】
図５には、さらに本発明の他の実施形態を示している。
本実施形態では、バットレス補強層９をなすコードプライ１０が、タイヤ子午線断面において、振幅の中心線ＣＬが前記カーカス６の外面とほぼ同間隔でのびる屈曲を繰り返す波状部１３を有して形成されたものを例示している。この実施形態によれば、バットレス補強層９のタイヤ半径方向の剛性を相対的に減じることができるため、高速耐久性と転がり抵抗とを特にバランス良く両立しうるものである。
【００２６】
前記振幅は、例えば０．５〜１．５mm、より好ましくは０．７〜１．２mmであって、屈曲のピッチは例えば２．０〜１０．０mm、より好ましくは２．５〜５．０mmとすることが望ましい。なお図示の例では、波状をなすものを示したが、例えばジグザグ状に折れ曲がるものでも良い。
【００２７】
【実施例】
次に本発明のより具体的な実施例について説明する。
タイヤサイズが２２５／６０Ｒ１６でありかつ表１に示す仕様にて乗用車用空気入りラジアルタイヤを試作するとともに、高速耐久性、転がり抵抗、乗り心地についてテストを行い、性能を比較した。なおタイヤの共通仕様として、カーカスは、ポリエステルコードをタイヤ赤道に対して８８゜で傾けてなり、実施例５を除いて１枚で構成するとともに、その外側にスチールコードをタイヤ赤道に対して１５゜で傾けた２層のベルトプライを用いた。また外ベルトプライの巾はトレッド接地巾の約９０％とした。また実施例６では図４に示す凹部１２（Ｘ：１．４mm、ｔ：２．５mm、タイヤ半径方向の巾２０mm）を有し、実施例７では図５の如く波状（振巾１．０mm、ピッチ３．０mm）でコードプライを形成している。
【００２８】
そして高速耐久性として、ドラム試験機を用いて、リム（１６×７−ＪＪ）に装着し、ＥＣＥ高速耐久テスト法に基づき台上ドラム耐久テストを行った。なお台上ドラム試験機において荷重５０１０Ｎ、内圧３２０ｋＰａとして０から時速２００kmまでを１０分間、同２００kmで１０分、同２１０kmで１０分間、同２２０kmで１０分間、同２３０kmで２０分間走行させるものであるが、本試験においては、さらに時速１０kmごとに増速各２０分間テストを続行しタイヤが破壊するまでステップアップさせた。そして、タイヤが破壊したときの速度と時間を測定した。
【００２９】
また転がり抵抗については、転がり抵抗試験機を用い、前記リム組みしたタイヤを内圧２００ｋＰａ、速度８０km／ｈ、荷重４４１３Ｎで転がり抵抗を測定し、バットレス補強層を具えていない比較タイヤ（比較例１）の転がり抵抗を１００とする指数で表示した。数値が小さいほど転がり抵抗が小さく良好である。
【００３０】
また乗り心地については、前記リム組みタイヤを排気量２０００ｃｃの国産ＦＦ乗用車に装着し、ドライアスファルト路面の段差路、ベルジャソ路（石畳の路面）、ビッツマン路（小石を敷き詰めた路面）等において、ゴツゴツ感、突き上げ、ダンピングに関して官能評価を行い、比較例１を６とする１０点法により評価した。数値が大きい方が良好である。
テストの結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
テストの結果、実施例のものは、比較例に比べて高速耐久性を向上していることが確認された。また、バットレス補強層を具えるが、その始点、終端点を適切に配置していない比較例のタイヤでは、高速耐久性の向上が期待できないことも確認できた。
【００３３】
【発明の効果】
上述したように、請求項１記載の発明では、始点、終端点を適切に規制した所定のバットレス補強層を具えることにより、カーカスのバットレス部を効果的に補強することができ、スタンディングウエーブを抑制ないしその発生速度を高速側に移行させて高速耐久性が向上される。またバットレス補強層の配設位置、コードプライ材料、コード角度などを限定したことにより、タイヤ重量の大幅な増加を抑制ししかも転がり抵抗が悪化するのを防ぐことができる。
【００３４】
また、請求項２記載の発明では、バットレス補強層を、損失正接（ｔａｎδ）が０．１よりも小のトッピングゴムにより被覆される有機繊維コードからなるコードプライにより構成することにより、バットレス部の発熱を減じ、発熱損傷などを防止しうる。
【００３５】
また請求項３記載の発明では、サイドウォール部は、サイドウォール部表面かつ前記バットレス補強層が配されたバットレス領域内の少なくとも一部に、サイドウォール部のゴム厚さを減じることにより形成された凹部を具えることにより、ゴム厚さを減じた前記凹部によりバットレス部の放熱が促進され、発熱を減じて耐久性を向上しうる。
【００３６】
また請求項４記載の発明では、バットレス補強層をなすコードプライは、前記タイヤ子午線断面において、振幅の中心線が前記カーカスの外面とほぼ同間隔でのびる屈曲を繰り返す波状部を有して形成することにより、バットレス補強層のタイヤ半径方向の剛性を相対的に減じることができるため、高速耐久性と転がり抵抗とを特にバランス良く改善しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す空気入りタイヤの右半分断面図である。
【図２】その内部構造を示す略図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の他の実施形態を示すバットレス部を拡大した部分拡大断面図である
【図４】本発明のさらに他の実施形態を示すバットレス部を拡大した部分拡大断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態を示すバットレス部を拡大した部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト層
７Ａ 内ベルトプライ
７Ｂ 外ベルトプライ
７ｅ 外ベルトプライの外端
９ バットレス補強層
９ａ バットレス補強層の始点
９ｂ バットレス補強層の終端点
１０ コードプライ

Claims (5)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されしかもタイヤ半径方向最外側に配された外ベルトプライを含む少なくとも２枚のベルトプライからなるベルト層と、バットレス補強層とを具え、
   前記バットレス補強層は、前記外ベルトプライのタイヤ軸方向外端からタイヤ軸方向内外に１０mm以内の領域を始点として該始点からサイドウォール部側の終端点までカーカスに接して延在し、
   しかも前記始点は、前記ベルト層のタイヤ半径方向内側に位置するとともに、
   該バットレス補強層は、タイヤ周方向に対して１０〜８０゜で傾けた有機繊維コードを有するコードプライからなり、
   かつ前記終端点をタイヤの断面最大巾位置よりもタイヤ半径方向外側に位置させるとともに、タイヤ子午線断面において、バットレス補強層のカーカス外面に沿った長さを１５mm以上としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記バットレス補強層は、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、動歪±２％の条件での損失正接（ｔａｎδ）が０．１よりも小のトッピングゴムにより被覆される有機繊維コードからなるコードプライを具えることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記サイドウォール部は、サイドウォール部表面かつ前記バットレス補強層が配されたバットレス領域内の少なくとも一部に、サイドウォール部のゴム厚さを減じることにより形成された凹部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記バットレス補強層のコードプライは、タイヤ周方向に対して４５〜８０゜で傾けた有機繊維コードを有する請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されしかもタイヤ半径方向最外側に配された外ベルトプライを含む少なくとも２枚のベルトプライからなるベルト層と、バットレス補強層とを具え、前記バットレス補強層は、前記外ベルトプライのタイヤ軸方向外端からタイヤ軸方向内外に１０mm以内の領域を始点としてサイドウォール部側の終端点まで延在し、しかも該バットレス補強層は、タイヤ周方向に対して１０〜８０゜で傾けた有機繊維コードを有するコードプライからなり、かつ前記終端点をタイヤの断面最大巾位置よりもタイヤ半径方向外側に位置させるとともに、タイヤ子午線断面において、バットレス補強層のカーカス外面に沿った長さが１５mm以上であり、
   かつ前記コードプライは、前記タイヤ子午線断面において、振幅の中心線が前記カーカスの外面とほぼ同間隔でのびる屈曲を繰り返す波状部を有することを特徴とする空気入りタイヤ。

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