JP4897283B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ベルト層を改善することにより、優れた高速耐久性を確保しながら軽量化を図りうる空気入りタイヤに関する。

ラジアルタイヤでは、図６に示すように、トレッド部ａを補強し優れた操縦安定性及び耐久性を確保するために、タイヤの骨格をなすカーカスｂの半径方向外側に、強靱なベルト層ｃを形成している。このベルト層ｃは、通常、スチールコードをタイヤ周方向に対して例えば１５〜３０°の角度で傾斜配列させた２枚のカットエンドのベルトプライｃ１，ｃ２からなり、ベルトプライｃ１，ｃ２を、各スチールコードがプライ間相互で交差するように傾斜の向きを違えて重置することによりベルト剛性を高め補強効果を向上させている。なおベルトプライｃ１，ｃ２の外端間には、応力を緩和させる目的で、タイヤ軸方向に５±４ｍｍ程度の間隔ｆが設けられている。

しかしこのようなカットエンドのベルトプライｃ１，ｃ２では、その外端部ｃｅで各スチールコードが切断されて途切れるため、タイヤへの拘束力が弱くなる。そのため高速走行する際、遠心力によってトレッドショルダー部ｓｈが半径方向外方に迫り出す所謂リフティングが発生する。その結果、トレッドショルダー部ｓｈで歪と発熱が高まり、前記間隔ｆを設けたとしてもベルト層ｃの前記外端部ｃｅにおいてコードルースが生じるなど高速耐久性能を低下させる。

そこで、例えば最高速度表記がＨレンジ以上のタイヤにおいては、従来、前記ベルト層ｃの半径方向外側に、ナイロン等の有機繊維のバンドコードを周方向に螺旋巻きしたタガ効果の高いジョイントレスのバンドプライｄを設け、ベルト層ｃの外端部ｃｅでの拘束力を高めて前記リフティングを抑制している。（例えば特許文献１など参照）。

実開昭６１−１５６０４号公報

しかし、このようなバンドプライの形成は、タイヤ重量の増加によって燃費性を低下させるとともに、生産性の低下、コストの上昇などを招くという問題がある。

そこで本発明は、一方のベルトプライを、スチールコードが傾斜配列するカットエンドのプライ主部と、その両外側に延在しかつスチールコードが螺旋巻きするジョイントレスのプライ副部とで構成することを基本として、リフティングを効果的に抑制でき、優れた操縦安定性を確保しつつ高速耐久性を向上しうるとともに、軽量化を図りうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの半径方向外側に配されるベルト層とを具える空気入りタイヤであって、
前記ベルト層は、タイヤ周方向に対して１０〜３５°の角度で配列したスチールコードを有する第１のベルトプライと、この第１のベルトプライの半径方向内側又は外側に配される第２のベルトプライとからなり、
かつ該第２のベルトプライは、
タイヤ周方向に対して１０〜３５°の角度で配列しかつ前記第１のベルトプライのスチールコードと交差する向きに傾斜するスチールコードを有するとともに、前記第１のベルトプライのタイヤ軸方向の巾Ｗ１の５０〜７０％の巾Ｗ２を有するプライ主部と、
タイヤ周方向に対して５°以下の角度で螺旋状に巻回するスチールコードを有し、かつ少なくとも前記プライ主部の外端と第１のベルトプライの外端との間の領域をのびるジョイントレスプライからなるプライ副部とを具えることを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記第１のベルトプライの巾Ｗ１は、前記トレッド部の接地巾ＴＷの８０〜１２０％の範囲としたことを特徴としている。
又請求項３の発明では、前記プライ副部は、前記プライ主部の外端部とその半径方向外側で重置する重なり部を有し、かつ該重なり部のタイヤ軸方向の長さを５〜５０ｍｍの範囲としたことを特徴としている。
又請求項４の発明では、前記プライ副部は、前記第１のベルトプライの外端をこえてタイヤ軸方向外方にのびる延出部を有し、かつ該延出部のタイヤ軸方向の長さを５〜３０ｍｍの範囲としたことを特徴としている。
又請求項５の発明では、前記プライ副部は、前記第１のベルトプライの半径方向外側に配されることを特徴としている。

前記「接地巾ＴＷ」とは、正規リムにリム組しかつ正規内圧を充填した正規内圧状態のタイヤに正規荷重を付加して平面に接地させたときに接地するトレッド接地領域の外端（接地端という）間のタイヤ軸方向の巾を意味する。また前記「正規リム」とは、タイヤ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" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。また前記「正規内圧」とは、前記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" を意味するが、乗用車用タイヤの場合には１８０ｋＰａとする。又前記「正規荷重」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、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 "LOAD CAPACITY"に０．８８を乗じた荷重を意味する。

又本明細書では、特に断りがない限り、タイヤの各部の寸法等は、前記正規内圧状態で特定される値とする。

本発明は叙上の如く構成しているため、バンドプライ等のコード補強層を設けることなく高速走行に伴うリフティングを抑制でき、優れた高速耐久性、及び操縦安定性を確保しつつ、軽量化を達成することができる。又生産性の向上、コストの低減などにも大きく貢献できる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は、本発明の空気入りタイヤが、最高速度表記がＨレンジ以上の乗用車用タイヤでる場合を例示する正規内圧状態における断面図である。

図１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をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の半径方向外側に配されるベルト層７とを具える。なおベルト層７の外側には、有機繊維のバンドコードを用いた従来的なバンド層などは、形成されていない。

前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば６５〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。カーカスコードとしては、ナイロン、ポリエステル、レーヨンなどの有機繊維コードが、軽量化の観点から好適に採用される。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを一連に具える。そして、該プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５から半径方向外方に向かって先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８を配設している。

本例では、カーカス６は、前記プライ折返し部６ｂのビードベースラインＢＬからの半径方向高さｈ０を、ビードエーペックスゴム８の半径方向高さｈ１よりも大とした所謂ハイターンアップ構造なし、これによってタイヤ横剛性を高めている。前記ビードエーペックスゴム８の前記高さｈ１は、特に規制されないが、従来的なタイヤと同様、タイヤ断面高さＨの２５％〜４０％の範囲が好ましく、又プライ折返し部６ｂは、その高さｈ０が前記エーペックス高さｈ１より大であれば、タイヤ最大巾位置Ｐｍよりも半径方向内側、外側、或いは本例の如くタイヤ最大巾位置Ｐｍの近傍で終端することもできる。なお、前記「ビードベースラインＢＬ」とは、タイヤが基づく規格で定められるリム径位置を通るタイヤ軸方向線を意味する。

次に、前記ベルト層７は、半径方向内外に配される第１、第２のベルトプライ１１、１２からなり、それぞれタイヤ赤道Ｃを中心として配置される。本例では、半径方向内側に第１のベルトプライ１１が配される場合を例示する。

前記第１のベルトプライ１１は、図３に示すように、スチールコード１１ｃ（ベルトコード）をタイヤ周方向に対して１０〜３５°の角度θ１で傾斜配列したカットエンドプライからなり、そのタイヤ軸方向の巾Ｗ１は、従来的なタイヤと同様、トレッド部２の接地巾ＴＷの８０〜１２０％の範囲に設定される。

これに対して、前記第２のベルトプライ１２は、トレッド中央に配されるプライ主部１３と、少なくとも前記プライ主部１３の外端１３ｅと第１のベルトプライ１１の外端１１ｅとの間の領域Ｙ（図２、３に示す）を含む範囲をのびるプライ副部１４とから形成される。

前記プライ主部１３は、スチールコード１３ｃ（ベルトコード）をタイヤ周方向に対して１０〜３５°の角度θ２で傾斜配列したカットエンドプライからなり、スチールコード１１ｃ、１３ｃが互いに交差するように、前記第１のベルトプライ１１とはコードの傾斜の向きを違えて配される。又プライ主部１３のタイヤ軸方向の巾Ｗ２は、第１のベルトプライ１１の前記巾Ｗ１の５０〜９０％と従来に比して狭く設定される。なお従来的な乗用車用タイヤでは、９３％以上とほぼ同幅に設定されている。

又前記プライ副部１４は、スチールコード１４ｃ（ベルトコード）をタイヤ周方向に対して５°以下の角度θ３で螺旋状に巻回したジョイントレスプライからなり、少なくとも前記外端１１ｅ、１３ｅ間の領域Ｙをのびる。本例では、プライ副部１４の内端側に、前記プライ主部１３の外端部とは半径方向外側で重置する重なり部１４ｉを有するとともに、外端側に、第１のベルトプライ１１の前記外端１１ｅをこえてタイヤ軸方向外方にのびる延出部１４ｏを有するものを例示している。なおプライ副部１４は、具体的には、１本ないし複数本（本例では複数本）のスチールコード１４ｃをトッピングゴムで被覆した小幅のストリップ１５（図４に示す）を用い、このストリップ１５を螺旋状に順次巻き付けることにより形成される。該ストリップ１５を螺旋状に巻き付ける態様としては、例えばストリップ１５の側縁が互いに接する態様、オーバラップする態様、或いは離間させる態様のいずれでも良いが、均一性や拘束力の観点から接する態様が好ましい。

このようなベルト層７は、トレッド中央側では、第１のベルトプライ１１のスチールコード１１ｃと、プライ主部１３のスチールコード１３ｃとが、従来と同様、（θ１＋θ２）の角度αａで互いに交差するため、ベルト剛性を高めトレッド部２を強固に補強できる。又トレッドショルダ側では、第１のベルトプライ１１のスチールコード１１ｃと、プライ副部１４のスチールコード１４ｃとの交差角度αｂが、前記交差角度αａのほぼ１／２となるため、ベルト剛性はトレッド中央側に比しては減少する。しかしプライ副部１４にスチールコード１４ｃが用いられること、並びに半径方向への拘束力が高くタガ効果に優れるジョイントレス構造がプライ副部１４に採用されることにより、十分なコーナリングフォースを発生させることができ、優れた操縦安定性を発揮しうるとともに、リフティングを効果的に抑制でき、バンドプライなどの他のコード補強層を有する従来的なタイヤと同レベルもしくはそれ以上の高レベルまで高速耐久性を向上させることが可能となる。

このとき、前記第１のベルトプライ１１の巾Ｗ１が接地巾ＴＷの８０％未満、及び前記プライ主部１３の巾Ｗ２が前記第１のベルトプライ１１の巾Ｗ１の５０％未満では、トレッド面全体の剛性が減じ、コーナリングフォースを不充分とするなど操縦安定性の低下を招く。逆に、前記第１のベルトプライ１１の巾Ｗ１が接地巾ＴＷの１２０％を超えると、第１のベルトプライ１１の外端１１ｅがタイヤ外側面に近づきすぎて外端１１ｅの歪みが増加し損傷を招きやすくなる。又前記プライ主部１３の巾Ｗ２が前記第１のベルトプライ１１の巾Ｗ１の９０％を超えると、軽量化のメリットが少なくなるとともに、第１のベルトプライ１１及びプライ主部１３の各外端１１ｅ、１３ｅ、及びプライ副部１４の外端が互いに近接するため、応力が集中する傾向となり、通常走行において損傷を招きやすくする。このような観点から、前記巾Ｗ２は、その下限値を前記巾Ｗ１の５０％以上とするのが望ましく、又上限値を巾Ｗ１の９０％以下とするのが望ましい。

又耐久性の更なる向上のために、前記重なり部１４ｉのタイヤ軸方向の長さＬｉを５〜５０ｍｍの範囲、又前記延出部１４ｏのタイヤ軸方向の長さＬｏを５〜３０ｍｍの範囲とするのが好ましい。前記長さＬｉ、Ｌｏが５ｍｍ未満、及び５ｍｍ未満では、各前記外端１１ｅ、１３ｅへの被覆保護の効果が不充分となり、外端１１ｅ、１３ｅでコードルースの傾向を招くなど耐久性の更なる向上が見込めなくなる。又前記長さＬｉが５０ｍｍを超えると、軽量化に不利となるだけでなく、前記重なり部１４ｉの位置で剛性が不均一に高まり、乗り心地性を低下させる。又前記長さＬｏが３０ｍｍを超えると、軽量化に不利となるだけでなく、タイヤ外側面に近づきすぎて損傷を招きやすくなる。

ここで前記ベルト層７では、スチールコード１１ｃ、１３ｃ、１４ｃのコード構成（材質、撚り構造、太さ等を含む）、コード打ち込み密度などは、タイヤの種類、サイズ、要求特性に応じて、第１のベルトプライ１１、第２のベルトプライ１２のプライ主部１３、プライ副部１４毎に設定することができる。しかし、前記プライ主部１３としては、第２のベルトプライ１１と同じプライ材料を使用する、即ちスチールコード１３ｃ、１１ｃ、コード角度θ１、θ２、およびコード打ち込み密度をそれぞれ実質的に同一とし、コードの傾斜方向及び巾Ｗ１、Ｗ２のみ相違させるのがバランスの観点から好ましい。又プライ副部１４としては、スチールコード１４Ｃをプライ主部１３のスチールコード１３Ｃよりも剛性の低いものとすることが、成形時及び加硫時におけるストレッチの点から望ましい。これはプライ主部のカットベルトと異なりジョイントレス構造をとるためのびないことによる製造工程における損傷を回避するためである。又は剛性が高いと乗心地が悪化するためである。なお前記「実質的に」とは、部品の誤差、タイヤ組立て誤差、成形誤差を許容する範囲を意味する。又コード打ち込み密度とは、コードと直角方向の巾５ｃｍ当たりのコードの打ち込み本数を意味する。

なお要求により、前記ベルト層７の半径方向外側に、有機繊維コード或いはスチールコードであるバンドコードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で螺旋巻きしたバンド層（図示しない）をさらに形成しても良い。

又図５（Ａ）〜（Ｃ）に、ベルト層７の他の実施例を示す。図５（Ａ）、（Ｂ）の例では、プライ副部１４には、重なり部１４ｉがなく、プライ主部１３とプライ副部１４とが端部を突き合わせて配されている。なお延出部１４ｏを削除しても良い。又図５（Ｂ）では、半径方向内側に第２のベルトプライ１２が配されているが、スチールコードのプライ副部１４によってリフティングが抑制されるため、高速耐久性を高めることができる。又図５（Ｃ）では、プライ主部１３とプライ副部１４とが、第１のベルトプライ１１を隔てて半径方向内外に配されている。

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しうる。

図１に示す構造をなすタイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５ ９１Ｈのタイヤを、表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤの重量、コーナリングフォース、一般耐久性、高速耐久性、乗り心地性を評価した。なおベルト層及びバンド層以外の仕様は実質的に同一である。

第１のベルトプライにおけるスチールコードのコード構成は２＋２／０．２３、コード打ち込み密度は３８本／５ｃｍであり、第２のベルトプライのプライ主部におけるスチールコードのコード構成は２＋２／０．２３、コード打ち込み密度は３８本／５ｃｍであり、プライ副部におけるスチールコードのコード構成は３×３／０．２０、コード打ち込み密度は３０本／５ｃｍである。
又バンド層は、バンドコード（コード構成：ナイロン１４００ｄｔｅｘ／２）を螺旋巻きしたジョイントレスプライからなり、ベルト層の全巾を覆うものをフルバンドプライ（表中ＦＢと表記）、ベルト層の外端部のみを覆うものをエッジバンドプライ（表中ＥＢと表記）と記載した。

（１）タイヤ質量；
タイヤ１本当たりの質量を測定し、比較例１を１００とする指数で表示している。指数の小さい方が軽量である。
（２）コーナリングフォース（ＣＦ）；
室内試験器を用い、リム（１５×６ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）、スリップ角（４°）、縦荷重（４．３５ｋＮ）の条件にて測定し、比較例１を１００とする指数で表示している。指数の大きい方がコーナリングフォースが大きく操縦安定性に優れている。
（３）一般耐久性；
ドラム走行試験機を用い、リム（１５×６ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）、荷重（６．９６ｋＮ）、速度（８０km／Ｈ）の条件にて走行させ、損傷するまでの走行時間を比較例１を１００とした指数によって比較した。数値が大きいほど優れている。
（４）高速耐久性；
ドラム走行試験機を用い、リム（１５×６ＪＪ）、内圧（１９０ｋＰａ）、荷重（６．９６ｋＮ）、速度（１６０km／Ｈ）の条件にて走行させ、損傷するまでの走行時間を比較例１を１００とした指数によって比較した。数値が大きいほど優れている。
（５）乗り心地性；
試供タイヤを、リム（１５×６ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）にて国産ＦＦ乗用車（排気量２０００ｃｃ）の全輪に装着し、２名乗車してアスファルトのタイヤテストコースを走行し、ドライバーの官能評価により比較例１を６とする１０点法で評価した。数値が大きいほど優れている。

表の如く、実施例のタイヤは、バンド層を排除し軽量化を図った場合にも、バンド層を有する比較例１のタイヤ以上の高レベルまで一般耐久性、高速耐久性を向上しうるのが確認できる。又プライ主部の巾Ｗ２の調整により、操縦安定性及び乗り心地性を比較例１より高めうることも確認できる。

本発明の空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 そのトレッド部を拡大して示す断面図である。 ベルト層のコード配列を平面に展開して示す展開図である。 ストリップを示す斜視図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はベルト層の他の例を示す略図である。 従来タイヤの構造を略字する断面図である。

符号の説明

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
１１ 第１のベルトプライ
１１ｃ、１３ｃ、１４ｃ スチールコード
１２ 第２のベルトプライ
１３ プライ主部
１４ プライ副部
１４ｉ 重なり部
１４ｏ 延出部
Ｙ 領域

Claims (5)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの半径方向外側に配されるベルト層とを具える空気入りタイヤであって、
   前記ベルト層は、タイヤ周方向に対して１０〜３５°の角度で配列したスチールコードを有する第１のベルトプライと、この第１のベルトプライの半径方向内側又は外側に配される第２のベルトプライとからなり、
   かつ該第２のベルトプライは、
   タイヤ周方向に対して１０〜３５°の角度で配列しかつ前記第１のベルトプライのスチールコードと交差する向きに傾斜するスチールコードを有するとともに、前記第１のベルトプライのタイヤ軸方向の巾Ｗ１の５０〜７０％の巾Ｗ２を有するプライ主部と、
   タイヤ周方向に対して５°以下の角度で螺旋状に巻回するスチールコードを有し、かつ少なくとも前記プライ主部の外端と第１のベルトプライの外端との間の領域をのびるジョイントレスプライからなるプライ副部とを具えることを特徴とする空気入りタイヤ。
   
2. 前記第１のベルトプライの巾Ｗ１は、前記トレッド部の接地巾ＴＷの８０〜１２０％の範囲としたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ
3. 前記プライ副部は、前記プライ主部の外端部とその半径方向外側で重置する重なり部を有し、かつ該重なり部のタイヤ軸方向の長さを５〜５０ｍｍの範囲とした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. 前記プライ副部は、前記第１のベルトプライの外端をこえてタイヤ軸方向外方にのびる延出部を有し、かつ該延出部のタイヤ軸方向の長さを５〜３０ｍｍの範囲としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに載の空気入りタイヤ。
5. 前記プライ副部は、前記第１のベルトプライの半径方向外側に配されることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の空気入りタイヤ。

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