JP4976735B2 - 乗用車用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、乗用車用空気入りラジアルタイヤに関するものであり、特にそのベルトを含む補強構造に関するものである。

従来、空気入りタイヤの制動性能を向上させるため、例えば、下記特許文献１には、トレッド部の外側輪郭形状を異なる３つの半径を組み合わせて構成することが提案されている。すなわち、トレッド部の外側輪郭を、第１の半径を有する中央部の第１輪郭範囲と、その外側に隣接する第２の半径を有する第２輪郭範囲と、その外側に隣接する第３の半径を有する第３輪郭範囲とで構成し、各半径を所定の大きさに設定することにより、接地面内の均一な圧力分布を維持しながら、制動荷重負荷時の接地幅を広げて、制動性能を向上することが開示されている。

しかしながら、かかる従来の方法では、十分な接地幅の拡大効果、接地圧分布の均一化効果が得られない場合がある。その原因として、上記従来の手法は外側輪郭形状に係るものであるため、タイヤサイズやトレッドパターンによってはその効果を発揮しにくいことが考えられる。そのため、幅広いタイヤサイズや様々なトレッドパターンでも効果を発揮するためには、タイヤの内部構造によって制動時に接地幅が伸びやすくする必要がある。

ところで、下記特許文献２には、ベルトを、コード角度が１５°〜３０°である低角度ベルト層と、コード角度が２５°〜５０°である高角度ベルト層との２層で構成することが開示されている。しかしながら、この文献に開示の技術は、低角度ベルト層と高角度ベルト層との組合せにより、溝底に発生したクラックの成長防止効果と操縦安定性との両立を図ったものであり、制動性能については何ら示唆されていない。また、この技術では、低角度ベルト層とはいうものの、実際のコード角度は２２°と一般的なベルトのコード角度の範囲内にすぎず（段落００１０）、また、高角度ベルト層もベルト幅方向中央部に限定して配されたものではない。

また、下記特許文献３には、ベルト層の少なくとも両側区域におけるベルト層とカーカスとの間に、コードをタイヤ周方向と実質上平行に配列した層を設けることが開示されている。しかしながら、この文献は、ベルト層とカーカス間に配した上記層により、ベルトの周方向の曲げ剛性を増大させて、ロードノイズを低減することを目的としたものであり、制動性能を意図したものではない。また、下記特許文献４にも、カーカスとベルトとの間にプライ・ベルト間補強層を設けることが開示されているが、この文献は、走行時における遠心力に起因したショルダー部のリフティングを抑えて操縦安定性を向上することを目的としたものであり、制動性能を意図したものではない。しかも、これら特許文献３，４のベルト構造は、乗用車用空気入りラジアルタイヤとして従来の一般的な２層構造を持つものであり、本発明特有の３層構造のベルト構造については何ら開示されていない。
特開２００１−２６０６１１号公報 特開平９−２４７０６号公報 特開平５−２３８２０５号公報 特開２００３−２３７３１５号公報

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、制動時に接地幅が伸びやすい構造を採用することで、高い制動性能を発揮させることができる乗用車用空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。

本発明に係る乗用車用空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部間にまたがって延びるカーカスと、トレッド部における前記カーカスの径方向外側に配されたベルトとを備える乗用車用空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルトが、前記カーカスの外面に隣接して配されるものであってコードのタイヤ周方向に対する角度が１０°〜１８°である第１ベルト層と、該第１ベルト層の外面に重ねられるものであってコードのタイヤ周方向に対する角度が１０°〜１８°でありかつ該コードが前記第１ベルト層のコードとタイヤ赤道線を挟んで逆方向に傾斜している第２ベルト層と、前記第２ベルト層の３５〜６０％の幅を持って前記第２ベルト層の外面における幅方向中央部に重ねられるものであってコードのタイヤ周方向に対する角度が２８°〜４０°である第３ベルト層と、からなるものである。

本発明のラジアルタイヤにおいては、前記ベルトの幅方向端部における前記カーカスと前記第１ベルト層との間に、コードをタイヤ周方向に対して実質上平行に配列してなるカーカス補強層を設けることが好ましい。

本発明によれば、第１ベルト層と第２ベルト層のコード角度を超低角度としたことにより、制動時に接地幅が伸びやすく、かかる接地幅の伸びによって主にショルダー部の接地圧が低下することで、前後摩擦係数μ（＝前後力／接地圧）が大きくなるので、結果として、制動性能に優れたラジアルタイヤが得られる。また、第３ベルト層を設けたことで、第１及び第２ベルト層を超低角度にしたことによる耐久性低下を補うとともに、第３ベルト層のコード角度が高角度であることから、上記超低角度によって制動時に接地面内でトレッドセンター部が浮き上がりやすくなる不具合を抑制することができる。

また、本発明のラジアルタイヤにおいて、上記カーカス補強層が設けられていると、タイヤ周方向の剛性を確保しつつ、幅方向にはある程度の自由度を持たせることができ、その結果、制動力の伝達を早めつつ、接地幅を広げることができ、制動性能を一層向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気入りラジアルタイヤ１０のトレッド幅方向断面図であり、図２はその一部拡大図、図３は該タイヤ１０のカーカス及びベルト構成を示す模式図である。

このタイヤ１０は、左右一対のビード部１２及びサイドウォール部１４と、両サイドウォール部１４間に設けられたトレッド部１６とを備えて構成されており、一対のビード部１２間にまたがって延びるカーカス１８が設けられている。

カーカス１８は、トレッド部１６からサイドウォール部１４を通り、ビード部１２においてビードコア２０で内側から外側に折り返すことにより係止されている。カーカス１８は、有機繊維コード等からなるカーカスコード１８Ａをタイヤ周方向に対し実質上直角に配列してなるカーカス層の少なくとも一層からなり、この実施形態では一層のカーカス層で構成されている。

トレッド部１６におけるカーカス１８の径方向外側にはベルト２２が配されている。すなわち、ベルト２２は、カーカス１８のクラウン部の径方向外周面に重ねて設けられており、本実施形態では、径方向内側から順に、第１ベルト層２４と、第２ベルト層２６と、第３ベルト層２８との３枚のベルト層で構成されている。そして、ベルト２２の径方向外側にトレッドゴム層２３が設けられている。

第１ベルト層２４は、トレッド部１６の略全幅にわたってカーカス１８の外面に隣接して配されるものであって、スチールやアラミド繊維などからなる非伸張性のコード２４Ａをタイヤ周方向に対して１０°〜１８°の角度αで傾斜配列してなる超低角度ベルト層である。

第２ベルト層２６は、第１ベルト層２４の外面に重ね合わさせるものであって、スチールやアラミド繊維などからなる非伸張性のコード２６Ａを、タイヤ周方向に対して１０°〜１８°の角度βで、かつ、第１ベルト層２４のコード２４Ａとタイヤ赤道線ＣＬを挟んで逆方向に傾斜配列してなる超低角度ベルト層である。第２ベルト層２６は、第１ベルト層２４と同様に、トレッド部１６の略全幅にわたって設けられるものであり、この例では、第１ベルト層２４よりもやや幅狭に設定され、第１ベルト層２４が最大幅ベルトとされている。

上記のように第１ベルト層２４と第２ベルト層２６のコード角度α，βは、従来の一般的なベルト層のコード角度（通常２２°〜２６°程度）に比べて明らかに小さいものである。このような超低角度の第１ベルト層２４と第２ベルト層２６を設けたことで、制動時における荷重増加（フロントタイヤの場合）によって、接地面が幅方向に広がりやすく、即ち接地幅が伸びやすい。そして、このように接地幅が広がることにより、ショルダー部１５の平均接地圧が低下するので、前後摩擦係数μ（＝前後力／接地圧）が増大し、制動性能を向上することができる。特に、接地圧が制動性に大きな影響を与える湿潤路面（低μ路面）での制動性能の向上に効果が大きい。

上記のような制動時の接地幅拡大効果をより高める観点より、第１ベルト層２４と第２ベルト層２６におけるコード２４Ａ，２６Ａの打込密度（エンド数）を従来一般的なベルト構成よりも小さくすることが好ましく、具体的には打込密度は１２〜１６（本／２５．４ｍｍ）であることが好ましい。

一方、第３ベルト層２８は、第２ベルト層２６の外面における幅方向中央部に重ねられるものであって、スチールやアラミド繊維などからなる非伸張性のコード２８Ａを、タイヤ周方向に対して２８°〜４０°の角度γで傾斜配列してなる高角度ベルト層である。一般に、乗用車用空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルトは２枚のベルト層で構成されており、３枚のベルト層構成は実用的には特異な構成であるにもかかわらず、本実施形態において上記第３ベルト層２８を設けている理由は次の通りである。

すなわち、第３ベルト層２８は、内圧充填時にトレッドセンター部１７においてカーカスコード１８Ａの１本当たりにかかる張力を下げるために設けられており、第３ベルト層２８を設けたことでトレッドセンター部１７を補強して、安全性・耐久性が確保されている。かかる観点より、第３ベルト層２８は、第２ベルト層２６の全幅ではなく、その幅方向中央部に限定して設けられており、具体的には、第３ベルト層２８の幅Ｗ３は、第２ベルト層２６の幅Ｗ２の３５〜６０％に設定されている。

また、かかる幅狭の第３ベルト層２８を、従来の一般的なベルト層のコード角度（通常２２°〜２６°程度）に比べて高角度として設けたことにより、次の作用効果も奏される。すなわち、上記のように第１ベルト層２４と第２ベルト層２６を超低角度とすると、制動時に、接地幅が伸びやすくなるものの、超低角度であるが故にタイヤ幅方向における面外曲げ剛性が小さく、そのため、接地面内でトレッドセンター部１７が浮き上がりやすくなる。そこで、タイヤ幅方向における面外曲げ剛性の大きい高角度の第３ベルト層２８を設けることにより、トレッドセンター部１７での浮き上がりを抑制して接地圧の均一化を図ることができ、制動性能を更に向上することができる。かかる観点より、第３ベルト層２８のコード角度γと、第１及び第２ベルト層２４，２６のコード角度α，βとの差（絶対値の差）は、１０°〜３０°であることが好ましく、より好ましくは１５°〜２５°である。

第３ベルト層２８の第２ベルト層２６に対するコードの角度方向は特に限定されない。すなわち、この例では、第３ベルト層２８のコード２８Ａと第２ベルト層２６のコード２６Ａがタイヤ赤道線ＣＬを挟んで逆方向に傾斜しているが、同方向に傾斜していても上記と同様の効果が奏される。従って、第１ベルト層２４のコード２４Ａと第２ベルト層２６のコード２６Ａとが逆方向であれば、第３ベルト層２８のコード２８Ａと第１ベルト層２４のコード２４Ａがタイヤ赤道線ＣＬに対して同方向に傾斜していてもよく、あるいはまた、第３ベルト層２８のコード２８Ａと第２ベルト層２６のコード２６Ａがタイヤ赤道線ＣＬに対して同方向に傾斜してもよい。

なお、第３ベルト層２８のコード２８Ａの材質は、補強性を高めるため、スチールであることが好ましい。また、第３ベルト層２８の打込密度は１２〜２８（本／２５．４ｍｍ）であることが好ましい。

上記の第１〜３ベルト層２４，２６，２８は、それぞれ、平行に引き揃えた複数本のコード２４Ａ，２６Ａ，２８Ａからなるコード配列体の表裏をトッピングゴムで被覆することにより構成することができる。

本実施形態のタイヤ１０においては、また、ベルト２２の幅方向両端部におけるカーカス１８と第１ベルト層２４との間に、コード３０Ａをタイヤ周方向に対して実質上平行に配列してなるカーカス補強層３０が設けられている。すなわち、カーカス補強層３０のコード３０Ａは、タイヤ周方向に対する角度が略０°、詳細には５°以下で互いに平行に配列されている。

カーカス補強層３０のコード３０Ａの素材は特に限定されず、ナイロン、ポリエステル、レーヨン、アラミドなどの有機繊維、スチールなどが挙げられる。また、かかるカーカス補強層３０は、１本又は複数本のコード３０Ａをそのまま又はゴムに被覆した状態でタイヤ周方向に沿って螺旋巻きすることで形成することができる。ここで、コード３０Ａの打込密度は特に限定されないが、１８〜２５（本／２５．４ｍｍ）であることが好ましい。

カーカス補強層３０は、カーカス１８の外面に直接重ねられており、その幅方向内側端部３０Ｂが第１ベルト層２４の端部にかかり、そこからカーカス１８の外面に沿って第１ベルト層２４の幅方向端を越えてタイヤ幅方向外方に延在し、幅方向外側端３０Ｃがサイドウォール部１４の上端部で終端するように形成されている。このようにカーカス補強層３０はサイドウォール部１４にかかるように設けられるため、その好ましい形成幅（カーカス１８の外面に沿ったペリフェリ方向の幅）Ｗ４はタイヤ断面高さＨに依存し、該断面高さＨを基準としてその２０〜４０％に設定されることが好ましい。具体的には、カーカス補強層３０は通常２５〜３５ｍｍの幅で設けられる。また、カーカス補強層３０は、その幅方向内側端部３０Ｂにおける第１ベルト層２４との重なり代Ｗ５が自身の幅Ｗ４の３０〜６０％に設定されることが好ましい。なお、カーカス補強層３０は、幅方向内側端部３０Ｂにおいて上記第３ベルト層２８には重ならないように設けられている。

このようなカーカス補強層３０を設けたことにより、カーカス１８を前後方向（周方向）にかしめることができるため、ブレーキングにより発生した制動力を周方向におけるタイヤ非接地部にも素早く伝えることができ、制動力の立ち上がりが早くなる。

また、該カーカス補強層３０をショルダー部１５に限定して設けたことにより、制動時に接地形状がショルダー部１５で前後方向に成長するのを抑制することができる。すなわち、カーカス補強層３０によりショルダー部１５でのカーカスケースの保持が可能となり、接地形状をタイヤ幅方向に成長させやすくなるので、接地幅を広げてショルダー部１５の平均接地圧を低下させることができる。

以上より、制動性能をより効果的に向上させることができる。なお、カーカス補強層３０をカーカス１８の外面に直接重ねて設けているのは、前後剛性の低いカーカス１８を直接押さえることで、カーカス１８の前後剛性を効果的に上げることができるからであり、ベルト２２の上に設けたのでは上記効果はほとんど得られない。

以下、実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

上記した図１に示す断面構造を持ち、かつ、ベルト２２及びカーカス補強層３０の構成が下記表１に示す通りである空気入りラジアルタイヤ（タイヤサイズ：２１５／５５Ｒ１７ ９３Ｖ）について、制動時における接地幅の伸び率とショルダー部の平均接地圧を測定した。

測定は、通常荷重の４５００Ｎに対し、制動荷重として６７６０Ｎを負荷したときと、上記制動荷重とともに前後方向に４７３０Ｎを負荷したとき（制動荷重＋０．７Ｇ前後力）とについて、シート状の接地圧センサを用いて行った。

結果は、接地幅の伸び率については、通常荷重での接地幅を１００とした伸び率を算出した。また、ショルダー部の平均接地圧については、トレッド部１６の４本の周方向主溝のうち外側の周方向主溝３２よりも外側の領域での平均接地圧について、比較例１の従来タイヤを１００とした指数で表示した。

また、上記各タイヤについて、制動性能を評価した。制動性能は、使用リム：１７×７ＪＪ、空気圧：２２０ｋＰａとして、各タイヤを２５００ｃｃの乗用車に装着して、該乗用車を助走区間で時速１００ｋｍまで加速し、初速度調整区間で試験速度１００ｋｍ／ｈを維持した後、制動開始点を通過すると同時にブレーキペダルを迅速に強く踏み込み、停止するまでその状態を維持し、停止距離を読み取ることにより評価した。評価結果は、比較例１の停止距離を１００とした逆指数表示とし、数値が大きいほど制動性能が優れることを示す。

表１に示すように、実施例のタイヤであると、比較例のタイヤに比べて、接地幅の伸び率が大きく、それにより、ショルダー部の平均接地圧が低下していた。そのため、高い制動性能を発揮するものであった。なお、比較例２のように第３ベルト層のコード角度が低角度であると、接地面のバックリングが発生し、ショルダー接地圧が低減できなかった。

図４は、実施例１と比較例１の各タイヤについて、各測定条件における接地幅伸び率を示したグラフである。このグラフから明らかなように、比較例１のタイヤでは、単に上下荷重としての制動荷重をかけた場合に比べて、実際の制動時に近い状態である前後力を負荷した場合には、接地幅の伸び率がわずかに低下していたのに対し、実施例１のタイヤでは逆に上昇しており、制動性能に有利な特性が得られていた。

また、両タイヤの制動時（制動荷重＋０．７Ｇ前後力）における接地形状および接地圧分布を比較したところ、図６に示す比較例１では、ショルダー部における接地形状の前後方向での成長が大きく、またショルダー部での接地圧も高いものであった。これに対し、図５に示す実施例１では、ショルダー部における接地形状の前後方向での成長が抑えられて、その分幅方向に成長しており、また接地圧も軽減されていた。

なお、この実施例のタイヤでは、通常荷重状態（ブレーキをかけていない状態）で接地面が比較的狭いものであった。そのため、このタイヤは、ハイドロプレーニング特性にも有利なものであった。

本発明は、乗用車用空気入りラジアルタイヤにおいて好適に利用することができる。

実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド幅方向断面図である。 図１の要部拡大図である 実施形態のタイヤのカーカス及びベルト構成を示す模式図である。 実施例１及び比較例１の接地幅伸び率を示すグラフである。 実施例１のタイヤの制動時における接地圧分布を示す図である。 比較例１のタイヤの制動時における接地圧分布を示す図である。

符号の説明

１０…空気入りラジアルタイヤ、１２…ビード部、１６…トレッド部、１８…カーカス、２２…ベルト、２４…第１ベルト層、２４Ａ…第１ベルト層のコード、２６…第２ベルト層、２６Ａ…第２ベルト層のコード、２８…第３ベルト層、２８Ａ…第３ベルト層のコード、３０…カーカス補強層、３０Ａ…カーカス補強層のコード

Claims (3)

1. 一対のビード部間にまたがって延びるカーカスと、トレッド部における前記カーカスの径方向外側に配されたベルトとを備える乗用車用空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記ベルトが、前記カーカスの外面に隣接して配されるものであってコードのタイヤ周方向に対する角度が１０°〜１８°である第１ベルト層と、該第１ベルト層の外面に重ねられるものであってコードのタイヤ周方向に対する角度が１０°〜１８°でありかつ該コードが前記第１ベルト層のコードとタイヤ赤道線を挟んで逆方向に傾斜している第２ベルト層と、前記第２ベルト層の３５〜６０％の幅を持って前記第２ベルト層の外面における幅方向中央部に重ねられるものであってコードのタイヤ周方向に対する角度が２８°〜４０°である第３ベルト層と、からなる乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記ベルトの幅方向端部における前記カーカスと前記第１ベルト層との間に、コードをタイヤ周方向に対して実質上平行に配列してなるカーカス補強層を設けたことを特徴とする請求項１記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記第３ベルト層のコードと前記第１ベルト層のコードがタイヤ赤道線に対して同方向に傾斜し、又は前記第３ベルト層のコードと前記第２ベルト層のコードがタイヤ赤道線に対して同方向に傾斜している請求項１又は２記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。