JP4540991B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

カーカスの外側にベルトが配されたラジアルタイヤでは、トレッド部にタガ効果が与えられている。この効果により、空気入りラジアルタイヤは操縦安定性がよく高速走行に適している。トレッド部でカーカスが広くベルトに巻き締められたラジアルタイヤでは、ビード部の剛性が操縦安定性や乗り心地に大きな影響を与える。ラジアルタイヤでは、ビードエイペックス等による剛性の向上や、コードを巻き付けてタイヤ側部の剛性を高める工夫がなされている。このトレッド部とビード部との間に挟まれた部位では、拘束力が相対的に小さい。

図３は、一般の空気入りタイヤ４９が示された一部拡大断面図である。このタイヤ４９は、４ＷＤ用ラジアルタイヤであり、カーカス５１と、このカーカス５１の外側、かつトレッド５２の内側に配されたベルト５３とを備えている。ベルト５３は二枚のベルトプライ５３ａ及び５３ｂからなる。トレッド部Ｔはベルト５３により剛性が高められている。これに対してバットレス部Ｋは、トレッド部Ｔよりも剛性が低くなっている。したがって、長時間の高速走行によって、このバットレス部Ｋが徐々に浮き上がり、ショルダーＹのリフティングを生じさせやすい。さらに、ベルト５３の両側縁を起点としたカーカス５１の剥離損傷が誘発されやすい。

また、このバットレス部Ｋに大きな歪みが加わることがある。この場合は、バットレス部Ｋに応力が集中し、また、これが繰返されることにより耐久性が低下するという問題がある。特にオフロードで仕様されることが多い４ＷＤ用タイヤ４９では、大小の石に乗り上げながら走行することがある。損傷に備え、通常、４ＷＤ用ラジアルタイヤでは二枚のカーカスプライ５１ａ及び５１ｂからなるカーカス５１が採用されている。さらに、耐久性向上のため、ベルト５３をバンドが覆ういわゆるフルバンドが採用されることがある。しかし、この補強バンド層の追加は、重量増やコストアップになり又他の性能に影響を及ぼす恐れが生じる。

一般には、ショルダーＹのリフティングに起因する耐久性を改善するため、エッヂバンド５５が用いられている。図３に示されているように、このエッヂバンド５５は、通常、ナイロンコード等の有機繊維コードからなり、ベルト５３の外側周方向にらせん状に巻き回される。このエッヂバンド５５が用いられることによりベルト５３の拘束力が補強される。しかし連続高速走行では、このエッヂバンド５５によってもなお、リフティングの防止が不十分である。

特開２００３−１９１７２０公報では高速耐久性を改善するための提案がなされている。図４は、上記公報に提案されている空気入りタイヤ５９が示された断面図である。この
タイヤ５９も基本構造は上記のラジアルタイヤ４９と同様に、それぞれ二プライからなるベルト６１と二プライのカーカス６３とを備えている。この提案によれば、タイヤ５９のバットレス部Ｙをカバーする範囲を含み、カーカス６３の外面に有機繊維のコード補強層６５が設けられている。このコード補強層６５は、タイヤ周方向に巻かれている。コード補強層６５の半径方向外端部６７は、ベルト６１の下部に配されている。また、コード補強層６５の半径方向と内端部６９は、カーカス６３の折り返し部７１に夾まれて配置されている。
特開２００３−１９１７２０公報

現在、オフロードの走行にも適し、連続高速走行可能な空気入りタイヤが求められている。図４に示された空気入りタイヤ５９では、高速走行性は向上している。しかし、このタイヤ５９でも高負荷して高速走行させる場合には、さらに耐久性を向上させることが望まれる。操縦安定性がよく、より高い連続走行性能のタイヤを得る必要がある。本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、実使用における連続高速走行性能及び高負荷時の耐久性が改善されたタイヤを提供することにある。

本発明に係る空気入りタイヤは、左右一対のビードコア間に架け渡され、かつビードコアの周りに折り返されたカーカスプライを含むカーカスと、トレッド部においてカーカス外周側に配されたベルトと、上記カーカスの内周面側に配されたインナーライナーと、タイヤの周方向に対して０°以上７０°以下の角度で配列された有機繊維コードを含んでおり、かつカーカスとインナーライナーとの間にその一端がベルト端と重複して配されているコード補強層とを備えている。

また、上記コード補強層は、上記カーカスプライの折り返し端と重複して配されていることがより好ましい。

さらに、上記コード補強層が上記ベルトと重複する部分の長さがベルトの全幅に対して１０％以上５０％以下であることがより好ましい。

また、より好ましくは、この空気入りタイヤの上記コード補強層の他端は、タイヤの最大幅部よりも半径方向外側に位置する。

この空気入りタイヤでは、トレッド部とサイドウォール部との間に相当するいわゆるバットレス部を含む部分がコード補強層で補強されている。このコード補強層により、トレッド部とビード部とに夾まれた領域の剛性も高まり、隣接部との剛性の連続性が改善されている。そのため、このタイヤは、高速走行において、ショルダーにおけるリフティングが防止され、連続高速走行性能が優れている。さらに上記コード補強層は、カーカスの内側に配されているため、カーカス本体より外側のベルト端やカーカス折り返し端と近接していない。異なる層が接合に関して相互に干渉することが少ない。したがって、コード補強層がカーカス及びインナーライナーとの間に一体的に組み込まれやすい。そのため、このタイヤに高負荷荷重がかけられて連続高速走行した場合においても、疲労、損傷に対する耐久性が大幅に向上されている。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤ１（以下「タイヤ」という）が示された断面図である。図２は、図１のタイヤ１が示された部分拡大断面図である。この図１及び図２において、上下方向がタイヤ１の半径方向であり、左右方向がタイヤ１の軸方向である。このタイヤ１は、オフロード兼用の４ＷＤ用のラジアルタイヤである。このタイヤ１は、一対のビードコア３とこの周りに架け渡されたカーカス５を備えている。このタイヤ１は、カーカス５の内側にインナーライナー７を備えている。さらに、このタイヤ１は、カーカス５の内周面側でインナーライナー７の外周面側にコード補強層９を備えている。図１に示された一点鎖線Ｅは、タイヤ１の赤道面を示す。このタイヤ１の構造は、赤道面Ｅに対して対称的に形成されている。

トレッド部Ｔは、インナーライナー７とカーカス５との外側にベルト１１を備えている。その外側のトレッド１３は、架橋ゴムからなる。トレッド１３の表面には、溝１７からなるパターンが形成されている。カーカスの外側にトレッドの端部から半径方向内側に架橋ゴムで覆われるサイドウォールＳが延びている。ビード部Ｂには、ビードコア３と、このビードコア３から半径方向外側に延びるビードエイペックス２１とが上記カーカスとともに含まれている。

図１のタイヤ１では、カーカス５は、１枚のカーカスプライ２５からなる。このカーカスプライ２５には、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維、レーヨン繊維等の有機繊維のコード又はスチールコードが用いられる。タイヤ１の質量を軽くする観点から有機繊維コードが好適に用いられる。このカーカスプライ２５は、上記コードがタイヤの赤道方向に対して６５°以上９０°以下の角度で配列されている。このタイヤ１は、いわゆるラジアルタイヤである。カーカス５は、カーカス本体２７と、ビードコア３を半径方向内側から巻き上げて半径方向外側に折り返されて延びる折り返し部２９とを備えている。

この折り返し部２９は、上記カーカス本体２７とともにビードエイペックス２１を夾んでいる。この折り返し端３１は、このビードエイペックス２１の頂点３３よりもタイヤ半径方向外側まで延びている。この例では、折り返し端３１は、サイドウォール部Ｓの基準輪郭線Ｒのタイヤ軸方向への最大張り出し点３５に当たるタイヤの最大幅部よりも上に位置している。通常のタイヤでは、カーカスプライが二枚用いられている。本実施例の場合では、後述されるコード補強層９の効果により、カーカスプライ２５は一枚で十分な性能を有する。

図１に示されているベルト１１は、トレッド部Ｔにおいてカーカス５のタイヤ半径方向外側に配置されている。ベルト１１は、ベルトプライ１１ａとベルトプライ１１ｂとからなる。この二枚のベルトプライ１１ａ及び１１ｂは、ベルトコードがタイヤ赤道方向に対して１０°以上４５°以下の角度で、配列されてなる。この二枚のベルトプライ１１ａ及び１１ｂは、それぞれのコードの角度が互いに交差するように配置される。これによって、ラジアルタイヤのカーカスプライ２５に対するタガ効果が得られる。また、ベルトプライ１１ａ及び１１ｂによるベルト１１の剛性によって、トレッド部Ｔが補強されている。ベルトコードとしては、耐外傷性と剛性に優れている点からスチールコードが主に用いられる。また、高弾性率の有機繊維、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維等のポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維等からなるコードも用いられる。

また、上記ベルト１１の端部４１には、高速耐久性を高めるため、いわゆるエッヂバンド４３が用いられている。このエッヂバンド４３は、ベルト端部４１をタイヤ周方向に巻き付けて拘束する。これにより、高速走行時にベルト端部４１の剥離の防止に役立つ。このエッヂバンド４３は、ナイロン繊維、ポリエステル繊維等の有機繊維からなるコードがタイヤ周方向に０°以上１０°以下の角度で配列されている。

上記カーカス５の内周面側には、ブチル系ゴム等からなる空気非透過性を有するインナーライナー７が配置されている。インナーライナー７の厚さは、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下程度とされるのが好ましい。０．５ｍｍ未満では、気密性が不十分になる恐れがあり、２．０ｍｍを超えるとタイヤ重量の増加を招く。

コード補強層９は、カーカスプライ２５によって外側を拘束されている。さらにコード補強層９は、カーカスプライ２５を介して上記ベルト１１の内側に重複するように配置されている。すなわち、図２に示されているように、コード補強層９のタイヤ軸方向の内側端４４は、ベルト端４５の軸方向内側に位置する。すなわち、コード補強層９の一端がベルト端と重複して配されている。このベルト１１との重複により、バットレス部Ｋのトレッド部Ｔとの有機的なつながりが形成されている。すなわち、ベルト１１内側の剛性とベルト端４５からコード補強層９によってサイドウォール５側に付与される剛性との間に連続性が保持される。このためタイヤ１のトレッド部ＴのショルダーＹが浮き上がること等が防止される。

コード補強層９がカーカス５の内周面側に配置されているため、コード補強層９のカーカス５及びベルト１１との接合構造が、上記図４に示されているタイヤ６７の場合に比べてシンプルである。これにより、コード補強層９とカーカス５との一体性が向上している。コード補強層９の剛性の向上効果は、カーカス５を介して発揮される。カーカス本体２７には、継ぎ目がないので、トレッド部Ｔとビード部Ｂとの間でカーカスの剛性が向上しているように作用する。すなわち、コード補強層９と折り返し部２９を含むカーカス５及びベルト１１との結合が安定している。さらに、コード補強層９とベルト１１との有機的結合が強化されるという観点から、カーカス５の外側に配置されているベルト１１に対しても、コード補強層９が重複する位置にある方がより好ましい。

この両層の重複する長さＬ１は、図２に示されているように、ベルト１１の軸方向最外端であるベルト端４５からタイヤ軸方向への重なりの距離である。すなわち、長さＬ１は、コード補強層９の輪郭線に対して補強層内側端３９及びベルト端４５から各々引かれた法線Ｈ１及びＨ２が輪郭線に交わる点Ｐ１及びＰ２間のコード層の長さである。コード補強層９は、ベルト１１とベルト１１の全幅Ｗに対して１０％以上５０％以下重複することがより好ましい。重複する長さＬ１が小さ過ぎると上記のベルト１１による拘束効果が小さい。この観点から上記重複する長さＬ１は、１５％以上であることがより好ましい。さらに好ましくは、重複する長さＬ１が２０％以上である。またこの重複する長さＬ１が大きすぎると、タイヤ重量が増加し、燃費の悪化につながる恐れがある。この観点から重複する長さＬは４０％以下であることがより好ましい。さらに好ましくは３０％以下である。

このベルト１１との重複部では、ベルト１１、カーカス５及びコード補強層９の各コード層が交差している。この交差構造による補強効果のため、高速走行したときでもショルダーＹのリフティングが抑えられる。しかも、このコード補強層９がカーカス５の内側にあって、ベルト端４５から隔てられているため、異なる層の接合部の重なり合いが緩和されている。このため、サイドウォール部Ｓのトレッド部Ｔとの境目のいわゆるバットレス部Ｋで剛性が高められるとともに、繰り返し屈曲や、応力集中に対する耐久性が大幅に向上している。

また、後述されるように、コード補強層９がカーカス５の内側にある方がカーカス５の外側にある場合よりも耐久性が優れている。カーカス５の外側にコード補強層９が配置される場合は、ベルト端４５及びカーカス折り返し端３１とともに接続されるべき端部が集められた構造になる。この構造は、本実施形態と比べて高負荷走行の場合の歪みに対して不利である。これに対して、この実施形態に係る構造は、接続端部の重複が少ない構造であり、より一体化された構造である。

構造の一体性の観点から、コード補強層９は、上記折り返し端３１に重複して配置されることがより好ましい。すなわち、コード補強層９のタイヤ軸方向外側端４７が、この折り返し部２９の内側に重複していることが好ましい。図１及び図２のタイヤ１の例では、折り返し端３１は、最大張り出し点３５よりも半径方向外側に位置している。この場合には、上記外側端４７は、最大張り出し点３５よりも半径方向外側に位置することがより好ましい。

コード補強層９がカーカスの内側に配されているため、コード補強層９の剥離の構造的欠陥は生じにくい。内側に配置されてカーカス５との一体性が高められている。コード補強層９と上記折り返し端３１との重複する長さＬ２が大きいとタイヤ重量増を招く。この観点から、コード補強層９の外端部４５が少しでも折り返し端３１に重複しておればよい。このコード補強層９の補強効果により、サイドウォール部Ｓの層剥離等が防止され耐久性が向上する。

このコード補強層９は、上記の有機繊維コードが引き揃えられてゴム組成物に埋め込まれて形成されている。このゴム組成物には、カーカス３及びインナーライナー７と密着性のよいものが用いられる。このゴム組成物の基材ゴムとしては、天然ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、イソブチレンゴム（ＩＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）又はこれらのブレンドゴムが適宜用いられる。

上記有機繊維コードは、タイヤ１の周方向に対して０°以上７０°以下の角度で配列されている。上記有機繊維コードの配列角度が７０°を超えるとタイヤ周方向のショルダーＹの補強効果が不足する。そのため、高速走行時にタイヤ１のショルダーＹの浮き上がりを防止する効果が不足する。この観点から、有機繊維コードの角度は、５０°以下であることがより好ましい。さらに好ましくは３０°以下である。

上記コードに用いられる有機繊維としては、ナイロン繊維、レーヨン繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維等のポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリビニルアルコール繊維等が用いられる。なかでもナイロン繊維及びポリエステル繊維が好ましく使用される。ナイロンコードの場合、９００dtex／２から２１００dtex／２のコードが引張強力が高い面から好ましく用いられる。また、ポリエステルコードの場合は、１０００dtex／２から１７００dtex／２のコードが好適に用いられる。

このコード補強層９は、前述のとおり、カーカス５に一体的に組み込まれている。この構造により、コード補強層９がカーカスプライの役割も果たしている。このため、このタイヤ１では、従来の二層のカーカスを備えるタイヤに劣らない耐カット性を備えている。したがって、タイヤ１のカーカス５を一層構造とすることができる。このタイヤ１では、高速耐久性が向上するとともにタイヤ部材の節約もでき、重量の減少やコスト低減にも寄与し得る。

本発明に係るタイヤ１では、上記コード補強層９がカーカス５の内側に配置されてタイヤ１の剛性段差が少なく抑えられている。そのため、連続高速走行において、ショルダーＹの疲労剥離等に対する耐久性が高い。また、タイヤ１内でコード補強層９と近隣の層とがより一体化されているため高負荷における連続走行において疲労が小さく、耐久性が優れている。さらに、剛性の段差を抑えたコード補強層９によって、岩場等オフロードでの乗り心地を損なわずに、撓みの大きなショルダーＹからサイドウォール部Ｓに渡る部分の剛性が高められている。これにより、応力集中が生じることが防止されるため耐久性が向上する。このため、連続高速走行においても、ヒートビルドアップが抑制され、層間の剥離等の損傷も防止できる。また、カーカス５を一層で構成することができ、コストパーフォーマンスにも優れる。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
コード補強層、カーカス及びベルトについては、表１に示されている仕様により、サイズが２６５／７０Ｒ１６の４ＷＤ用タイヤを製作した。なお、ベルトプライには、１×４／0.27のスチールコードを５０ｍｍ当たり４０エンズ引き揃えて形成した２枚のベルトプライ及びナイロンの１４００dtex／１コードによるエッジバンドを用いた。カーカスプライには、１６７０dtex/2のポリエステルコードを用いたラジアルカーカスプライ１枚を用いた。このカーカスプライは、タイヤ軸方向内側からビードコアの周りを外側に折り返して、折り返し端がタイヤ最大幅より上方（タイヤ半径方向外側）に配置された。ビードエイペックスは、デュロメーターＡ硬度９２の架橋ゴムからなる半径方向高さ５５ｍｍとした。トレッド部には、厚み７０／３０のキャップ／ベース構造でデュロメーターＡ硬度６２／５２、サイドウォール部には、デュロメーターＡ硬度５３のゴム組成物を用いた。

［実施例２及び実施例３］
コード補強層のコードの角度をそれぞれ表１に記載の角度に変更した他は、実施例１のタイヤと同様にして実施例２及び実施例３のタイヤを得た。

［実施例４及び比較例１］
コード補強層のコードの角度を表１に記載の角度とし、エッジバンドを用いなかった他は、実施例１と同様にして、実施例４のタイヤを得た。

［比較例２］
コード補強層の配置の位置及びコードの角度を変更し、エッジバンドを用いなかった他は実施例１のタイヤと同様にして、比較例２のタイヤを得た。

［比較例３及び比較例４］
コード補強層を用いず、カーカスプライの枚数を表１に記載の通りとした他は実施例１のタイヤと同様にして、比較例３及び比較例４のタイヤを得た。

［評価］
[高速耐久性（ステップスピード方式）]
ＥＣＥ３０に準拠し、１６×８ＪＪリムで、内圧を２００ｋＰａとし、８．７９ｋＮの荷重をかけた条件にて、タイヤを１０ｋｍ／ｈ−２０分のステップスピード方式でドラム上を走行させ、タイヤが破壊したときの速度と時間を測定した。
[連続高速走行試験]
１６×８ＪＪリムで、内圧を２００ｋＰａとし、８．７９ｋＮの荷重をかけた条件にて、走行速度１７０ｋｍ／ｈでタイヤを連続走行させ損傷するまでの走行距離を測定した。
[低内圧連続走行試験]
タイヤを１６×８ＪＪリムで、内圧を１４０ＫＰａとし、８．７９ｋＮの荷重をかけた条件にて、走行速度１７０ｋｍ／ｈでタイヤを連続走行させ損傷するまでの走行距離を測定した。
[高負荷走行耐久試験]
１６×８ＪＪリム、内圧を２００ｋＰａとし、１６．５ｋＮの荷重をかけた条件にて、走行速度７０ｋｍ／ｈで、４０,０００ｋｍまでタイヤを連続走行させ損傷するまでの走行距離を測定した。
[耐衝撃試験]
ＪＩＳ Ｄ４２３０に準じたプランジャー破壊試験を行い、バットレス部におけるプランジャー値を測定した
[耐カット性試験]
空気圧２００ＫＰａで国産４輪駆動車前輪の１６×１８ＪＪリムに装着して、１０ｋｍ／時から１０ｋｍ／時ずつ速度を上昇させながら高さ３５ｍｍ、奥行４０ｍｍの金属製固定ブロック角を踏み付け通過させ３本のタイヤを試験し、１本でもパンクが発生した時の試験速度で表示した。

表１に示されるように、実施例のタイヤは、比較例のタイヤに比べて評価が高い。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明は、空気入りラジアルタイヤに適用される。

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤが示された断面図である。 図２は、図１のタイヤの一部が示された拡大断面図である。 図３は、コード補強層が用いられた公知のタイヤが示された断面図である。 図４は、従来のタイヤの一部が示された拡大断面図である。

符号の説明

１、４９、５９・・・タイヤ
３・・・ビードコア
５、５１、６３・・・カーカス
７・・・インナーライナー
９、６５・・・コード補強層
１１、５３、６１・・・ベルト
１３、５２・・・トレッド
１７・・・溝
１９・・・サイドウォール
２１・・・ビードエイペックス
２５・・・カーカスプライ
２９、７１・・・折り返し部
３１・・・折り返し端
４１・・・ベルト端部
４３・・・エッヂバンド
４４、６９・・・コード補強層の内側端
４５・・・ベルト端
４７、６７・・・コード補強層の外側端

Claims (2)

1. 左右一対のビードコア間に架け渡され、かつビードコアの周りに折り返されたカーカスプライを含むカーカスと、
   トレッド部においてカーカス外周側に配されたベルトと、
   上記カーカスの内周面側に配されたインナーライナーと、
   タイヤの周方向に対して０°以上７０°以下の角度で配列された有機繊維コードを含んでおり、かつカーカスとインナーライナーとの間にその一端がベルト端と重複して配されているコード補強層と
   を備えており、
   上記コード補強層が、上記カーカスプライの折り返し端と重複して配されており、
   このコード補強層の他端が、タイヤの最大幅部よりも半径方向外側に位置する、４ＷＤ用空気入りタイヤ。
2. 上記コード補強層が上記ベルトと重複する部分の長さがベルトの全幅に対して１０％以上５０％以下である請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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