JP5182453B1 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

この空気入りタイヤ(1)は、カーカス層(13)と、カーカス層(13)のタイヤ径方向外側に配置されるベルト層(14)と、ベルト層(14)のタイヤ径方向外側に配置されるトレッドゴム(15)とを備える。また、ベルト層(14)が、絶対値で10[deg]以上45[deg]以下のベルト角度を有すると共に相互に異符号のベルト角度を有する一対の交差ベルト(142)、(143)と、タイヤ周方向に対して±5[deg]の範囲内にあるベルト角度を有する周方向補強層(145)とを積層して成る。また、トレッド幅TWと、タイヤ総幅SWとが、0.79≦TW/SW≦0.89の関係を有する。
【選択図】図1

Description

この発明は、空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、タイヤの転がり抵抗を低減できる空気入りタイヤに関する。
近年の空気入りタイヤは、ベルト層に周方向補強層を備えている。この周方向補強層は、タイヤ周方向に対して略0[deg]となるベルト角度を有するベルトプライであり、一対の交差ベルトに積層されて配置される。かかる構成を採用する従来の空気入りタイヤとして、特許文献1〜3に記載される技術が知られている。
特許第4642760号公報 特許第4663638号公報 特許第4663639号公報
この発明は、タイヤの転がり抵抗を低減できる空気入りタイヤを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、この発明にかかる空気入りタイヤは、カーカス層と、カーカス層のタイヤ径方向外側に配置されるベルト層と、前記ベルト層のタイヤ径方向外側に配置されるトレッドゴムとを備える空気入りタイヤであって、前記ベルト層が、絶対値で10[deg]以上45[deg]以下のベルト角度を有すると共に相互に異符号のベルト角度を有する一対の交差ベルトと、タイヤ周方向に対して±5[deg]の範囲内にあるベルト角度を有する周方向補強層とを積層して成り、且つ、トレッド幅TWと、タイヤ総幅SWとが、0.79≦TW/SW≦0.89の関係を有することを特徴とする。
また、この発明にかかる空気入りタイヤは、カーカス層と、カーカス層のタイヤ径方向外側に配置されるベルト層と、前記ベルト層のタイヤ径方向外側に配置されるトレッドゴムとを備える空気入りタイヤであって、前記ベルト層が、絶対値で10[deg]以上45[deg]以下のベルト角度を有すると共に相互に異符号のベルト角度を有する一対の交差ベルトと、タイヤ周方向に対して±5[deg]の範囲内にあるベルト角度を有する周方向補強層とを積層して成り、且つ、トレッド幅TWと、前記カーカス層の断面幅Wcaとが、0.82≦TW/Wca≦0.92の関係を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
この空気入りタイヤでは、ベルト層が周方向補強層を有することにより、センター領域の径成長が抑制される。さらに、比TW/SWが上記の範囲内にあることにより、センター領域とショルダー領域との径成長差が緩和される。これにより、タイヤの接地圧分布が均一化されて、タイヤの転がり抵抗が低減される利点がある。
また、この空気入りタイヤでは、ベルト層が周方向補強層を有することにより、センター領域の径成長が抑制される。さらに、比TW/Wcaが上記の範囲内にあることにより、センター領域とショルダー領域との径成長差が緩和されて、タイヤ幅方向にかかる接地圧分布が均一化される。これにより、タイヤの接地圧分布が均一化されて、タイヤの転がり抵抗が低減される利点がある。
図1は、この発明の実施の形態にかかる空気入りタイヤを示すタイヤ子午線方向の断面図である。 図2は、図1に記載した空気入りタイヤのベルト層を示す説明図である。 図3は、図1に記載した空気入りタイヤのベルト層を示す説明図である。 図4は、図1に記載した空気入りタイヤの作用を示す説明図である。 図5は、図1に記載した空気入りタイヤの接地形状を示す説明図である。 図6は、図1に記載した空気入りタイヤの変形例を示す説明図である。 図7は、図1に記載した空気入りタイヤの変形例を示す説明図である。 図8は、この発明の実施の形態にかかる空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。 図9は、この発明の実施の形態にかかる空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。 図10は、ラウンド形状を有するショルダー部を示す説明図である。
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
[空気入りタイヤ]
図1は、この発明の実施の形態にかかる空気入りタイヤを示すタイヤ子午線方向の断面図である。同図は、空気入りタイヤ1の一例として、長距離輸送用のトラック、バスなどに使用される重荷重用ラジアルタイヤを示している。なお、符号CLは、タイヤ赤道面である。また、同図では、トレッド端Pとタイヤ接地端Tとが、一致している。また、同図では、周方向補強層145にハッチングを付してある。
この空気入りタイヤ1は、一対のビードコア11、11と、一対のビードフィラー12、12と、カーカス層13と、ベルト層14と、トレッドゴム15と、一対のサイドウォールゴム16、16と、一対のリムクッションゴム17、17とを備える(図1参照)。
一対のビードコア11、11は、環状構造を有し、左右のビード部のコアを構成する。一対のビードフィラー12、12は、ローアーフィラー121およびアッパーフィラー122から成り、一対のビードコア11、11のタイヤ径方向外周にそれぞれ配置されてビード部を補強する。
カーカス層13は、左右のビードコア11、11間にトロイダル状に架け渡されてタイヤの骨格を構成する。また、カーカス層13の両端部は、ビードコア11およびビードフィラー12を包み込むようにタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に巻き返されて係止される。また、カーカス層13は、スチールあるいは有機繊維材(例えば、ナイロン、ポリエステル、レーヨンなど)から成る複数のカーカスコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成され、絶対値で85[deg]以上95[deg]以下のカーカス角度(タイヤ周方向に対するカーカスコードの繊維方向の傾斜角)を有する。
ベルト層14は、複数のベルトプライ141〜145を積層して成り、カーカス層13の外周に掛け廻されて配置される。ベルト層14の具体的な構成については、後述する。
トレッドゴム15は、カーカス層13およびベルト層14のタイヤ径方向外周に配置されてタイヤのトレッド部を構成する。一対のサイドウォールゴム16、16は、カーカス層13のタイヤ幅方向外側にそれぞれ配置されて左右のサイドウォール部を構成する。一対のリムクッションゴム17、17は、左右のビードコア11、11およびビードフィラー12、12のタイヤ幅方向外側にそれぞれ配置されて、左右のビード部を構成する。
なお、図1の構成では、空気入りタイヤ1が、タイヤ周方向に延在する7本の周方向主溝2と、これらの周方向主溝2に区画されて成る8つの陸部3とを備えている。また、各陸部3が、タイヤ周方向に連続するリブ、あるいは、ラグ溝(図示省略)によりタイヤ周方向に分断されたブロックとなっている。
[ベルト層]
図2および図3は、図1に記載した空気入りタイヤのベルト層を示す説明図である。これらの図において、図2は、タイヤ赤道面CLを境界としたトレッド部の片側領域を示し、図3は、ベルト層の積層構造を示している。なお、図2では、周方向補強層145にハッチングを付してある。また、図3では、各ベルトプライ141〜145中の細線がベルトコードの傾斜を模式的に示している。
ベルト層14は、高角度ベルト141と、一対の交差ベルト142、143と、ベルトカバー144と、周方向補強層145とを積層して成り、カーカス層13の外周に掛け廻されて配置される(図2参照)。
高角度ベルト141は、スチールあるいは有機繊維材から成る複数のベルトコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成され、絶対値で45[deg]以上70[deg]以下のベルト角度(タイヤ周方向に対するベルトコードの繊維方向の傾斜角)を有する。また、高角度ベルト141は、カーカス層13のタイヤ径方向外側に積層されて配置される。
一対の交差ベルト142、143は、コートゴムで被覆されたスチールあるいは有機繊維材から成る複数のベルトコードを圧延加工して構成され、絶対値で10[deg]以上45[deg]以下のベルト角度を有する。また、一対の交差ベルト142、143は、相互に異符号のベルト角度を有し、ベルトコードの繊維方向を相互に交差させて積層される(クロスプライ構造)。ここでは、タイヤ径方向内側に位置する交差ベルト142を内径側交差ベルトと呼び、タイヤ径方向外側に位置する交差ベルト143を外径側交差ベルトと呼ぶ。なお、3枚以上の交差ベルトが積層されて配置されても良い(図示省略)。また、一対の交差ベルト142、143は、高角度ベルト141のタイヤ径方向外側に積層されて配置される。
また、ベルトカバー144は、スチールあるいは有機繊維材から成る複数のベルトコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成され、絶対値で10[deg]以上45[deg]以下のベルト角度を有する。また、ベルトカバー144は、交差ベルト142、143のタイヤ径方向外側に積層されて配置される。なお、この実施の形態では、ベルトカバー144が、外径側交差ベルト143と同一のベルト角度を有し、また、ベルト層14の最外層に配置されている。
周方向補強層145は、コートゴムで被覆されたスチール製のベルトコードをタイヤ周方向に対して±5[deg]の範囲内で傾斜させつつ螺旋状に巻き廻わして構成される。また、周方向補強層145は、一対の交差ベルト142、143の間に挟み込まれて配置される。また、周方向補強層145は、一対の交差ベルト142、143の左右のエッジ部よりもタイヤ幅方向内側に配置される。具体的には、1本あるいは複数本のワイヤが内径側交差ベルト142の外周に螺旋状に巻き廻されて、周方向補強層145が形成される。この周方向補強層145がタイヤ周方向の剛性を補強することにより、タイヤの耐久性能が向上する。
なお、この空気入りタイヤ1では、ベルト層14が、エッジカバーを有しても良い(図示省略)。一般に、エッジカバーは、スチールあるいは有機繊維材から成る複数のベルトコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成され、絶対値で0[deg]以上5[deg]以下のベルト角度を有する。また、エッジカバーは、外径側交差ベルト143(あるいは内径側交差ベルト142)の左右のエッジ部のタイヤ径方向外側にそれぞれ配置される。これらのエッジカバーがタガ効果を発揮することにより、トレッドセンター領域とショルダー領域との径成長差が緩和されて、タイヤの耐偏摩耗性能が向上する。
[転がり抵抗低減構造]
トラック・バスなどにシングル装着される近年の重荷重用タイヤは、低い偏平率を有すると共にベルト層に周方向補強層を配置することにより、タイヤ周方向の剛性を増加させて転がり抵抗を低減している。
しかしながら、近年の大型トラック・バス業界では、低燃費化による環境問題改善を実現するために、転がり抵抗をさらに低減すべき要求がある。
そこで、この空気入りタイヤ1は、転がり抵抗を低減するために、以下の構成を採用している(図1〜図3参照)。
この空気入りタイヤ1では、図1に示すように、トレッド幅TWと、タイヤ総幅SWとが、0.79≦TW/SW≦0.89の関係を有する。
トレッド幅TWとは、タイヤを規定リムに装着して規定内圧を付与すると共に無負荷状態としたときの左右のトレッド端Pの直線距離をいう。
トレッド端Pとは、(1)スクエア形状のショルダー部を有する構成では、そのエッジ部の点をいう。例えば、図2の構成では、ショルダー部がスクエア形状を有することにより、トレッド端Pとタイヤ接地端Tとが一致している。一方、(2)図10に示すような、ラウンド形状のショルダー部を有する構成では、タイヤ子午線方向の断面視にて、トレッド部のプロファイルとサイドウォール部のプロファイルとの交点P’をとり、この交点P’からショルダー部に引いた垂線の足をトレッド端Pとする。
なお、タイヤ接地端Tとは、タイヤが規定リムに装着されて規定内圧を付与されると共に静止状態にて平板に対して垂直に置かれて規定荷重に対応する負荷を加えられたときのタイヤと平板との接触面におけるタイヤ軸方向の最大幅位置をいう。
タイヤ総幅SWとは、タイヤを規定リムに装着して規定内圧を付与すると共に無負荷状態としたときのサイドウォール間の(タイヤ側面の模様、文字などのすべての部分を含む)直線距離をいう。
ここで、規定リムとは、JATMAに規定される「適用リム」、TRAに規定される「Design Rim」、あるいはETRTOに規定される「Measuring Rim」をいう。また、規定内圧とは、JATMAに規定される「最高空気圧」、TRAに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、あるいはETRTOに規定される「INFLATION PRESSURES」をいう。また、規定荷重とは、JATMAに規定される「最大負荷能力」、TRAに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、あるいはETRTOに規定される「LOAD CAPACITY」をいう。ただし、JATMAにおいて、乗用車用タイヤの場合には、規定内圧が空気圧180[kPa]であり、規定荷重が最大負荷能力の88[%]である。
また、この空気入りタイヤ1では、トレッド幅TWと、カーカス層13の断面幅Wcaとが、0.82≦TW/Wca≦0.92の関係を有する(図1参照)。
カーカス層13の断面幅Wcaは、タイヤを規定リムに装着して規定内圧を付与すると共に無負荷状態としたときのカーカス層13の左右の最大幅位置の直線距離をいう。
図4は、図1に記載した空気入りタイヤの作用を示す説明図である。同図の(a)比較例および(b)実施例は、いずれも周方向補強層を有する空気入りタイヤの接地形状を示している。ただし、図4(a)の比較例では、比TW/SW、比TW/Wcaが上記の範囲外にあり、一方で、図4(b)の実施例では、これらの比TW/SW、TW/Wcaが上記の範囲内にある。
図4(a)の構成では、ベルト層が周方向補強層を有することにより、センター領域の径成長が抑制される。しかしながら、上記の比TW/SW、TW/Wcaが不適正であるため、左右のショルダー部の径成長が大きく、タイヤ幅方向にかかる接地圧分布が不均一となる。すると、タイヤの転がり抵抗が大きくなり、タイヤの燃費が悪化する。
これに対して、図4(b)の構成では、周方向補強層145がセンター領域の径成長を抑制する一方で、比TW/SW、TW/Wcaが上記の範囲内にあることにより、ショルダー部の径成長が抑制される。すると、センター領域とショルダー領域との径成長差が緩和される。具体的には、図4(a)、(b)を比較すると、図4(b)の構成では、接地時の撓みが低減されることが分かる。これにより、タイヤの接地圧分布が均一化され、タイヤの転がり抵抗が低減されてタイヤの燃費が向上する。
[ベルト層およびプロファイルの具体的構造]
なお、この空気入りタイヤ1では、図2に示すように、タイヤ赤道面CLにおけるトレッドプロファイルからタイヤ内周面までの距離Gccと、トレッド端Pからタイヤ内周面までの距離Gshとが、0.85≦Gsh/Gcc≦1.10の関係を有することが好ましく、0.90≦Gsh/Gcc≦1.00の関係を有することがより好ましい。これにより、タイヤ赤道面CLにおけるゲージ(距離Gcc)と、トレッド端Pにおけるゲージ(距離Gsh)との関係が適正化される。
距離Gccは、タイヤ子午線方向の断面視にて、タイヤ赤道面CLとトレッドプロファイルとの交点からタイヤ赤道面CLとタイヤ内周面との交点までの距離として測定される。したがって、図1および図2の構成のように、タイヤ赤道面CLに周方向主溝2がある構成では、この周方向主溝2を除外して、距離Gccが測定される。距離Gshは、タイヤ子午線方向の断面視にて、トレッド端Pからタイヤ内周面に下ろした垂線の長さとして測定される。
なお、図2の構成では、空気入りタイヤ1が、カーカス層13の内周面にインナーライナ18を備え、このインナーライナ18が、タイヤ内周面の全域に渡って配置されている。かかる構成では、距離Gccおよび距離Gccが、このインナーライナ18の表面を基準(タイヤ内周面)として測定される。
また、この空気入りタイヤ1では、図1に示すように、周方向補強層145の幅Wsが、トレッド幅TWに対して、0.70≦Ws/TW≦0.90の範囲内にあることが好ましい。これにより、周方向補強層145の幅Wsとトレッド幅TWとの比Ws/TWが適正化される。
周方向補強層145の幅Wsは、タイヤを規定リムに装着して規定内圧を付与すると共に無負荷状態として測定される。また、周方向補強層145がタイヤ幅方向に分割された構造を有する場合(図示省略)には、周方向補強層145の幅Wsは、各分割部の幅の総和となる。
また、この空気入りタイヤ1では、図1に示すように、カーカス層13の最大高さ位置の径Yaおよび最大幅位置の径Ycが、0.80≦Yc/Ya≦0.90の関係を有することが好ましい。これにより、カーカス層13の径比Yc/Yaが適正化される。
カーカス層13の最大高さ位置の径Yaは、タイヤを規定リムに装着して規定内圧を付与すると共に無負荷状態としたときの、タイヤ回転軸からタイヤ赤道面CLとカーカス層13との交点までの距離として測定される。また、カーカス層13の最大幅位置の径Ycは、タイヤを規定リムに装着して規定内圧を付与すると共に無負荷状態としたときの、タイヤ回転軸からカーカス層13の最大幅位置までの距離として測定される。
また、この空気入りタイヤ1では、周方向補強層145を構成するベルトコードがスチールワイヤであり、周方向補強層145が17[本/50mm]以上30[本/50mm]以下のエンド数を有することが好ましい。
また、この空気入りタイヤ1では、周方向補強層145を構成するベルトコードの部材時において引張り荷重100[N]から300[N]時の伸びが1.0[%]以上2.5[%]以下、タイヤ時(タイヤから取り出したもの)において引張り荷重500[N]から1000[N]時の伸びが0.5[%]以上2.0[%]以下であることが好ましい。かかるベルトコード(ハイエロンゲーションスチールワイヤ)は、通常のスチールワイヤよりも低荷重負荷時の伸び率がよく、製造時からタイヤ使用時にかけて周方向補強層145にかかる負荷に耐えることができるので、周方向補強層145の損傷を抑制できる点で好ましい。
ベルトコードの伸びは、JIS G3510に準拠して測定される。
また、この空気入りタイヤ1では、図3に示すように、周方向補強層145が、一対の交差ベルト142、143のうち幅狭な交差ベルト143の左右のエッジ部よりもタイヤ幅方向内側に配置されることが好ましい。また、幅狭な交差ベルト143の幅Wbと、周方向補強層145のエッジ部から幅狭な交差ベルト143のエッジ部までの距離Sとが、0.03≦S/Wbの範囲にあることが好ましい。これにより、交差ベルト143の幅Wbの端部と周方向補強層145の端部との距離が適正に確保される。なお、この点は、周方向補強層145が分割構造を有する構成(図示省略)においても、同様である。
幅狭な交差ベルト143の幅Wbおよび周方向補強層145の距離Sは、タイヤ子午線方向の断面視におけるタイヤ幅方向の距離として測定される。
なお、図1の構成では、周方向補強層145が、1本のスチールワイヤを螺旋状に巻き廻して構成されている。しかし、これに限らず、周方向補強層145が、複数本のワイヤを相互に併走させつつ螺旋状に巻き廻わして構成されても良い(多重巻き構造)。このとき、ワイヤの本数が、5本以下であることが好ましい。また、5本のワイヤを多重巻きしたときの単位あたりの巻き付け幅が、12[mm]以下であることが好ましい。これにより、複数本(2本以上5本以下)のワイヤをタイヤ周方向に対して±5[deg]の範囲内で傾斜させつつ適正に巻き付け得る。
また、図2の構成では、周方向補強層145が、一対の交差ベルト142、143の間に挟み込まれて配置されている(図2参照)。しかし、これに限らず、周方向補強層145が、一対の交差ベルト142、143の内側に配置されても良い。例えば、周方向補強層145が、(1)高角度ベルト141と内径側交差ベルト142との間に配置されても良いし、(2)カーカス層13と高角度ベルト141との間に配置されても良い(図示省略)。
[タイヤ接地形状]
図5は、図1に記載した空気入りタイヤの接地形状を示す説明図である。同図は、タイヤ接地時におけるタイヤ接地面の形状を示している。
この空気入りタイヤ1では、図5に示すように、タイヤ実接地幅Wgとタイヤ総幅SW(図1参照)とが、0.60≦Wg/SW≦0.80の関係を有することが好ましい。これにより、タイヤ実接地幅Wgとタイヤ総幅SWとの比Wg/SWが適正化される。
タイヤ実接地幅Wgは、図5に示すように、タイヤ接地幅W1と、各周方向主溝2の溝幅の総和W21+W22+・・・+W27との差(Wg=W1−W21+W22+・・・+W27)として定義される。このように、各周方向主溝2は、タイヤの転がり抵抗に寄与しないため、除外される。
また、タイヤ接地幅W1および周方向主溝2の溝幅W21、W22、・・・、W27は、タイヤが規定リムに装着されて規定内圧を付与されると共に静止状態にて平板に対して垂直に置かれて規定荷重に対応する負荷を加えられたときのタイヤと平板との接触面におけるタイヤ軸方向の最大直線距離として測定される。
また、この空気入りタイヤ1では、タイヤ実接地幅Wg(図5参照)と、カーカス層13の断面幅Wca(図1参照)とが、0.64≦Wg/Wca≦0.84の関係を有することが好ましい。これにより、タイヤ実接地幅Wgとカーカス層13の断面幅Wcaとの比Wg/Wcaが適正化される。
[トレッドゴムの二層構造]
図6は、図1に記載した空気入りタイヤの変形例を示す説明図である。同図は、タイヤ赤道面CLを境界としたトレッド部の片側領域を示している。また、同図では、周方向補強層145およびトレッドゴム15にハッチングを付してある。
図1の構成では、トレッドゴム15が単一のゴム材料から成る単一構造を有し、ベルト層14のタイヤ径方向外側に配置されてトレッド部全域に渡って配置されている。
しかし、これに限らず、図6に示すように、トレッドゴム15が、キャップゴム151およびアンダーゴム152を積層して成る二層構造を有しても良い。キャップゴム151は、タイヤ新品時にてトレッド面を構成するゴムであり、トレッド表面の全域に渡って配置される。アンダーゴム152は、キャップゴム151とベルト層14との間に配置されるゴムである。
このとき、キャップゴム151の損失正接tanδ_capと、アンダーゴム152の損失正接tanδ_utとが、tanδ_cap>tanδ_utの関係を有することが好ましい。したがって、低い損失正接tanδ_utを有するアンダーゴム152が、タイヤ転動時にて発熱し易いベルト層14側(キャップゴム151の下層)に配置される。これにより、トレッド剛性が確保される。
なお、損失正接tanδ_cap、tanδ_utは、粘弾性スペクトロメーターを用いて、温度60[℃]、剪断歪み10[%]、周波数20[Hz]の条件で測定される。
また、上記の構成では、キャップゴム151の損失正接tanδ_capがtanδ_cap≦0.25の範囲にあり、且つ、アンダーゴム152の損失正接tanδ_utがtanδ_ut≦0.13の範囲にあることが好ましい。これらの損失正接tanδ_cap、tanδ_utは、低いほど好ましいが、その下限がキャップゴム151およびアンダーゴム152の材質により制約を受ける。
[ベルトエッジクッションの二色構造]
図7は、図1に記載した空気入りタイヤの変形例を示す説明図である。同図は、ベルト層14のタイヤ幅方向外側の端部の拡大図を示している。また、同図では、周方向補強層145およびベルトエッジクッション19にハッチングを付してある。
図1の構成では、周方向補強層145が、一対の交差ベルト142、143のうち幅狭な交差ベルト143の左右のエッジ部よりもタイヤ幅方向内側に配置されている。また、一対の交差ベルト142、143の間であって一対の交差ベルト142、143のエッジ部に対応する位置に、ベルトエッジクッション19が挟み込まれて配置されている。具体的には、ベルトエッジクッション19が、周方向補強層145のタイヤ幅方向外側に配置されて周方向補強層145に隣接し、周方向補強層145のタイヤ幅方向外側の端部から一対の交差ベルト142、143のタイヤ幅方向外側の端部まで延在して配置されている。
また、図1の構成では、ベルトエッジクッション19が、タイヤ幅方向外側に向かうに連れて肉厚を増加させることにより、全体として、周方向補強層145よりも肉厚な構造を有している。また、ベルトエッジクッション19が、各交差ベルト142、143のコートゴムよりも低い100%伸張時モジュラスEを有している。具体的には、ベルトエッジクッション19の100%伸張時モジュラスEと、コートゴムのモジュラスEcoとが、0.60≦E/Eco≦0.95の関係を有している。これにより、一対の交差ベルト142、143間かつ周方向補強層145のタイヤ幅方向外側の領域におけるゴム材料のセパレーションの発生が抑制されている。
なお、100%伸張時モジュラスは、JIS K6251(3号ダンベル使用)に従った室温での引張試験により測定される。
これに対して、図7の構成では、図1の構成において、ベルトエッジクッション19が、応力緩和ゴム191と、端部緩和ゴム192とから成る二色構造を有する。応力緩和ゴム191は、一対の交差ベルト142、143の間であって周方向補強層145のタイヤ幅方向外側に配置されて周方向補強層145に隣接する。端部緩和ゴム192は、一対の交差ベルト142、143の間であって、応力緩和ゴム191のタイヤ幅方向外側かつ一対の交差ベルト142、143のエッジ部に対応する位置に配置されて応力緩和ゴム191に隣接する。したがって、ベルトエッジクッション19が、タイヤ子午線方向の断面視にて、応力緩和ゴム191と端部緩和ゴム192とをタイヤ幅方向に連設して成る構造を有し、周方向補強層145のタイヤ幅方向外側の端部から一対の交差ベルト142、143のエッジ部までの領域を埋めて配置される。
また、図7の構成では、応力緩和ゴム191の100%伸張時モジュラスEinと、各交差ベルト142、143のコートゴムの100%伸張時モジュラスEcoとが、Ein<Ecoの関係を有する。具体的には、応力緩和ゴム191のモジュラスEinと、コートゴムのモジュラスEcoとが、0.6≦Ein/Eco≦0.9の関係を有することが好ましい。また、応力緩和ゴム191の100%伸張時モジュラスEinが、4.0[MPa]≦Ein≦5.5[MPa]の範囲内にあることが好ましい。
また、図7の構成では、端部緩和ゴム192の100%伸張時モジュラスEoutと、応力緩和ゴム191の100%伸張時モジュラスEinとが、Eout<Einの関係を有する。
図7の構成では、周方向補強層145のタイヤ幅方向外側に応力緩和ゴム191が配置されるので、周方向補強層145のエッジ部かつ交差ベルト142、143間における周辺ゴムの剪断歪みが緩和される。また、交差ベルト142、143のエッジ部に対応する位置に端部緩和ゴム192が配置されるので、交差ベルト142、143のエッジ部における周辺ゴムの剪断歪みが緩和される。これらにより、周方向補強層145の周辺ゴムのセパレーションが抑制される。
[効果]
以上説明したように、この空気入りタイヤ1は、カーカス層13と、カーカス層13のタイヤ径方向外側に配置されるベルト層14と、ベルト層14のタイヤ径方向外側に配置されるトレッドゴム15とを備える(図1参照)。また、ベルト層14が、絶対値で10[deg]以上45[deg]以下のベルト角度を有すると共に相互に異符号のベルト角度を有する一対の交差ベルト142、143と、タイヤ周方向に対して±5[deg]の範囲内にあるベルト角度を有する周方向補強層145とを積層して成る(図3参照)。また、トレッド幅TWと、タイヤ総幅SWとが、0.79≦TW/SW≦0.89の関係を有する(図1参照)。
かかる構成では、ベルト層14が周方向補強層145を有することにより、センター領域の径成長が抑制される。さらに、比TW/SWが上記の範囲内にあることにより、センター領域とショルダー領域との径成長差が緩和される(図4(b)参照)。これにより、タイヤの接地圧分布が均一化されて、タイヤの転がり抵抗が低減される利点がある。すなわち、0.79≦TW/SWであることにより、タイヤ内エアボリュームが確保され、撓みが抑制される。また、TW/SW≦0.89であることにより、ショルダー部のせり上がりが抑制されて、接地時の撓みが抑制される。
また、この空気入りタイヤ1では、トレッド幅TWと、カーカス層13の断面幅Wcaとが、0.82≦TW/Wca≦0.92の関係を有する(図1参照)。
かかる構成では、ベルト層14が周方向補強層145を有することにより、センター領域の径成長が抑制される。さらに、比TW/Wcaが上記の範囲内にあることにより、センター領域とショルダー領域との径成長差が緩和されて(図4(b)参照)、タイヤ幅方向にかかる接地圧分布が均一化される。これにより、タイヤの接地圧分布が均一化されて、タイヤの転がり抵抗が低減される利点がある。すなわち、0.82≦TW/Wcaであることにより、タイヤ内エアボリュームが確保され、撓みが抑制される。また、TW/Wca≦0.92であることにより、ショルダー部のせり上がりが抑制されて、接地圧分布が緩和される。
また、この空気入りタイヤ1では、タイヤ赤道面CLにおけるトレッドプロファイルからタイヤ内周面までの距離Gccと、トレッド端Pからタイヤ内周面までの距離Gshとが、0.85≦Gsh/Gcc≦1.10の関係を有する(図2参照)。かかる構成では、タイヤ赤道面CLにおけるゲージ(距離Gcc)と、トレッド端Pにおけるゲージ(距離Gsh)との関係が適正化される、これにより、タイヤの接地圧分布が均一化されて、タイヤの転がり抵抗が低減される利点がある。
また、この空気入りタイヤ1では、周方向補強層145の幅Wsが、トレッド幅TWに対して、0.70≦Ws/TW≦0.90の範囲内にある(図1参照)。これにより、周方向補強層145の幅Wsとトレッド幅TWとの比Ws/TWが適正化される利点がある。すなわち、0.70≦Ws/TWであることにより、タイヤの接地圧分布が均一化されて、タイヤの転がり抵抗が低減される。また、Ws/TW≦0.90であることにより、周方向補強層145のエッジ部におけるベルトコードの疲労破断が抑制される。
また、この空気入りタイヤ1では、トレッドゴム15が、キャップゴム151およびアンダーゴム152を積層して成る(図6参照)。また、キャップゴム151の損失正接tanδ_capと、アンダーゴム152の損失正接tanδ_utとが、tanδ_cap>tanδ_utの関係を有する。かかる構成では、トレッドゴム15がキャップゴム151およびアンダーゴム152から成る二層構造を有し、低い損失正接tanδ_utを有するアンダーゴム152が、タイヤ転動時にて発熱し易いベルト層14側に配置される。これにより、トレッド剛性が確保されて、タイヤの転がり抵抗が低減される。
また、この空気入りタイヤ1では、キャップゴム151の損失正接tanδ_capがtanδ_cap≦0.25の範囲にあり、且つ、アンダーゴム152の損失正接tanδ_utがtanδ_ut≦0.13の範囲にある(図6参照)。これにより、キャップゴム151の損失正接tanδ_capおよびアンダーゴム152の損失正接tanδ_utが適正化される利点がある。すなわち、tanδ_cap≦0.25かつtanδ_ut≦0.13であることにより、トレッド剛性が確保されて、タイヤの転がり抵抗が低減される。
また、この空気入りタイヤ1では、カーカス層13の最大高さ位置の径Yaおよび最大幅位置の径Ycが、0.80≦Yc/Ya≦0.90の関係を有する(図1参照)。かかる構成では、カーカス層13の径比Yc/Yaが適正化される利点がある。すなわち、0.80≦Yc/Yaであることにより、カーカス層13の形状が適正化されて、タイヤの接地圧分布が均一化される。また、Yc/Ya≦0.90であることにより、タイヤ形状が適正に維持される。
また、この空気入りタイヤ1では、タイヤ実接地幅Wgと、タイヤ総幅SWとが、0.60≦Wg/SW≦0.80の関係を有する(図1および図5参照)。これにより、タイヤ実接地幅Wgとタイヤ総幅SWとの比Wg/SWが適正化される利点がある。すなわち、0.60≦Wg/SWであることにより、接地面積が確保され、タイヤの接地圧分布が均一化される。また、Wg/SW≦0.80であることにより、トレッド部のゴムボリュームが低減されて発熱が抑制され、トレッド部の剛性が確保されて、タイヤの接地圧分布が均一化される。
また、この空気入りタイヤ1では、タイヤ実接地幅Wgと、カーカス層13の断面幅Wcaとが、0.64≦Wg/Wca≦0.84の関係を有する(図1および図5参照)。これにより、タイヤ実接地幅Wgとカーカス層13の断面幅Wcaとの比Wg/Wcaが適正化される利点がある。すなわち、0.64≦Wg/Wcaであることにより、接地面積が確保され、タイヤの接地圧分布が均一化される。また、Wg/Wca≦0.84であることにより、トレッド部のゴムボリュームが低減されて発熱が抑制され、トレッド部の剛性が確保されて、タイヤの接地圧分布が均一化される。
また、この空気入りタイヤ1では、周方向補強層145を構成するベルトコードがスチールワイヤであり、周方向補強層145が17[本/50mm]以上30[本/50mm]以下のエンド数を有する。これにより、周方向補強層145によるセンター領域の径成長の抑制作用が適正に確保される利点がある。
また、この空気入りタイヤ1では、周方向補強層145を構成するベルトコードの部材時における引張り荷重100[N]から300[N]時の伸びが1.0[%]以上2.5[%]以下である。これにより、周方向補強層145によるセンター領域の径成長の抑制作用が適正に確保される利点がある。
また、この空気入りタイヤ1では、周方向補強層145が、一対の交差ベルト142、143のうち幅狭な交差ベルト143の左右のエッジ部よりもタイヤ幅方向内側に配置される(図3参照)。また、幅狭な交差ベルト143の幅Wbと、周方向補強層145のエッジ部から幅狭な交差ベルト143のエッジ部までの距離Sとが、0.03≦S/Wbの範囲にある。これにより、交差ベルト143の幅Wbの端部と周方向補強層145の端部との距離が適正に確保されて、周方向補強層145の端部におけるゴム材料のセパレーションが抑制される利点がある。
また、この空気入りタイヤ1では、周方向補強層145が、一対の交差ベルト142、143のうち幅狭な交差ベルト142の左右のエッジ部よりもタイヤ幅方向内側に配置される(図3参照)。また、空気入りタイヤ1は、一対の交差ベルト142、143の間であって周方向補強層145のタイヤ幅方向外側に配置されて周方向補強層145に隣接する応力緩和ゴム191と、一対の交差ベルト142、143の間であって応力緩和ゴム191のタイヤ幅方向外側かつ一対の交差ベルト142、143のエッジ部に対応する位置に配置されて応力緩和ゴム191に隣接する端部緩和ゴム192とを備える(図7参照)。
かかる構成では、周方向補強層145が一対の交差ベルト142、143のうち幅狭な交差ベルト142の左右のエッジ部よりもタイヤ幅方向内側に配置されることにより、周方向補強層145のエッジ部における周辺ゴムの疲労破断が抑制される利点がある。また、周方向補強層145のタイヤ幅方向外側に応力緩和ゴム191が配置されるので、周方向補強層145のエッジ部かつ交差ベルト142、143間における周辺ゴムの剪断歪みが緩和される。また、交差ベルト142、143のエッジ部に対応する位置に端部緩和ゴム192が配置されるので、交差ベルト142、143のエッジ部における周辺ゴムの剪断歪みが緩和される。これらにより、周方向補強層145の周辺ゴムのセパレーションが抑制される利点がある。
また、この空気入りタイヤ1では、応力緩和ゴム191の100%伸張時モジュラスEinと、一対の交差ベルト142、143のコートゴムの100%伸張時モジュラスEcoとが、Ein<Ecoの関係を有する(図7参照)。これにより、応力緩和ゴム191のモジュラスEinが適正化されて、周方向補強層145のエッジ部かつ交差ベルト142、143間における周辺ゴムの剪断歪みが緩和される利点がある。
また、この空気入りタイヤ1では、応力緩和ゴム191の100%伸張時モジュラスEinと、一対の交差ベルト142、143のコートゴムの100%伸張時モジュラスEcoとが、0.6≦Ein/Eco≦0.9の関係を有する(図7参照)。これにより、応力緩和ゴム191のモジュラスEinが適正化されて、周方向補強層145のエッジ部かつ交差ベルト142、143間における周辺ゴムの剪断歪みが緩和される利点がある。
また、この空気入りタイヤ1では、応力緩和ゴム191の100%伸張時モジュラスEinが、4.0[MPa]≦Ein≦5.5[MPa]の範囲内にある(図7参照)。これにより、応力緩和ゴム191のモジュラスEinが適正化されて、周方向補強層145のエッジ部かつ交差ベルト142、143間における周辺ゴムの剪断歪みが緩和される利点がある。
[適用対象]
また、この空気入りタイヤ1は、タイヤが正規リムにリム組みされると共にタイヤに正規内圧および正規荷重が付与された状態にて、偏平率が40[%]以上55[%]以下である重荷重用タイヤに適用されることが好ましい。重荷重用タイヤでは、乗用車用タイヤと比較して、タイヤ使用時の負荷が大きい。このため、周方向補強層の配置領域と、周方向補強層よりもタイヤ幅方向外側の領域との径差が大きくなり易い。また、上記のような低い偏平率を有するタイヤでは、接地形状が鼓形状となり易い。そこで、かかる重荷重用タイヤを適用対象とすることにより、上記した転がり抵抗の低減効果を顕著に得られる。
図8および図9は、この発明の実施の形態にかかる空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。
この性能試験では、相互に異なる複数の空気入りタイヤについて、(1)転がり抵抗および(2)耐ベルトエッジセパレーション性に関する評価が行われた(図8および図9参照)。この評価では、タイヤサイズ445/50R22.5の空気入りタイヤがTRA規定の標準リム(リムサイズ22.5×14.00)に組み付けられ、この空気入りタイヤにTRA規定の最大空気圧(830[kPa])および45.37[kN]の荷重が付与される。
(1)転がり抵抗に関する評価では、室内転がり抵抗試験機が用いられ、荷重45.37[kN]および速度80[km/h]時における転がり抵抗が測定されて評価が行われる。この評価は、従来例を基準(100)とした指数評価が行われ、その数値が大きいほど好ましい。また、評価は、110以上であれば従来例に対して優位性があり、115以上であれば十分な効果が得られているといえる。
(2)耐ベルトエッジセパレーション性に関する評価は、室内ドラム試験機を用いた低圧耐久試験により行われる。そして、走行速度を45[km/h]に設定し、荷重45.37[kN]から12時間毎に荷重を5[%](2.27[kN])ずつ増加させて、タイヤが破壊したときの走行距離が測定される。そして、この測定結果に基づいて従来例を基準(100)とした指数評価が行われる。この評価は、数値が大きいほど好ましい。また、評価は、110以上であれば従来例に対して優位性があり、115以上であれば十分な効果が得られているといえる。
実施例1〜29の空気入りタイヤ1は、図1〜図3に記載した構成を有している。また、タイヤ総幅SWがSW=446[mm]である。また、すべてのベルト層14のコートゴムの100%伸長時モジュラスが6.0[MPa]である。
また、実施例30の空気入りタイヤ1は、図1〜図3の構成の変形例であり、図7に記載した構成を有している。また、応力緩和ゴム191の100%伸張時モジュラスEinがEin=4.8[MPa]である。
従来例の空気入りタイヤは、図1〜図3の構成において、周方向補強層を有していない。比較例の空気入りタイヤは、図1〜図3に記載した構成を有している。
試験結果に示すように、実施例1〜30の空気入りタイヤ1では、タイヤの耐偏摩耗性能が向上することが分かる。
1 空気入りタイヤ、2 周方向主溝、3 陸部、11 ビードコア、12 ビードフィラー、121 ローアーフィラー、122 アッパーフィラー、13 カーカス層、14 ベルト層、141 高角度ベルト、142、143 交差ベルト、144 ベルトカバー、145 周方向補強層、15 トレッドゴム、151 キャップゴム、152 アンダーゴム、16 サイドウォールゴム、17 リムクッションゴム、18 インナーライナ、19 ベルトエッジクッション、191 応力緩和ゴム、192 端部緩和ゴム

Claims (17)

  1. カーカス層と、カーカス層のタイヤ径方向外側に配置されるベルト層と、前記ベルト層のタイヤ径方向外側に配置されるトレッドゴムとを備える空気入りタイヤであって、
    前記ベルト層が、絶対値で10[deg]以上45[deg]以下のベルト角度を有すると共に相互に異符号のベルト角度を有する一対の交差ベルトと、タイヤ周方向に対して±5[deg]の範囲内にあるベルト角度を有する周方向補強層とを積層して成り、且つ、
    トレッド幅TWと、タイヤ総幅SWとが、0.79≦TW/SW≦0.89の関係を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. カーカス層と、カーカス層のタイヤ径方向外側に配置されるベルト層と、前記ベルト層のタイヤ径方向外側に配置されるトレッドゴムとを備える空気入りタイヤであって、
    前記ベルト層が、絶対値で10[deg]以上45[deg]以下のベルト角度を有すると共に相互に異符号のベルト角度を有する一対の交差ベルトと、タイヤ周方向に対して±5[deg]の範囲内にあるベルト角度を有する周方向補強層とを積層して成り、且つ、
    トレッド幅TWと、前記カーカス層の断面幅Wcaとが、0.82≦TW/Wca≦0.92の関係を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
  3. タイヤ赤道面におけるトレッドプロファイルからタイヤ内周面までの距離Gccと、トレッド端からタイヤ内周面までの距離Gshとが、0.85≦Gsh/Gcc≦1.10の関係を有する請求項1または2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記周方向補強層の幅Wsが、トレッド幅TWに対して、0.70≦Ws/TW≦0.90の範囲内にある請求項1〜3のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記トレッドゴムが、キャップゴムおよびアンダーゴムを積層して成り、且つ、前記キャップゴムの損失正接tanδ_capと、前記アンダーゴムの損失正接tanδ_utとが、tanδ_cap>tanδ_utの関係を有する請求項1〜4のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記キャップゴムの損失正接tanδ_capがtanδ_cap≦0.25の範囲にあり、且つ、前記アンダーゴムの損失正接tanδ_utがtanδ_ut≦0.13の範囲にある請求項5に記載の空気入りタイヤ。
  7. 前記カーカス層の最大高さ位置の径Yaおよび最大幅位置の径Ycが、0.80≦Yc/Ya≦0.90の関係を有する請求項1〜6のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。
  8. タイヤ実接地幅Wgと、タイヤ総幅SWとが、0.60≦Wg/SW≦0.80の関係を有する請求項1〜7のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。
  9. タイヤ実接地幅Wgと、前記カーカス層の断面幅Wcaとが、0.64≦Wg/Wca≦0.84の関係を有する請求項1〜8のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。
  10. 前記周方向補強層を構成するベルトコードがスチールワイヤであり、前記周方向補強層が17[本/50mm]以上30[本/50mm]以下のエンド数を有する請求項1〜9のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。
  11. 前記周方向補強層を構成するベルトコードの部材時における引張り荷重100[N]から300[N]時の伸びが1.0[%]以上2.5[%]以下である請求項1〜10のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。
  12. 前記周方向補強層が、前記一対の交差ベルトのうち幅狭な交差ベルトの左右のエッジ部よりもタイヤ幅方向内側に配置され、且つ、
    前記幅狭な交差ベルトの幅Wbと前記周方向補強層のエッジ部から前記幅狭な交差ベルトのエッジ部までの距離Sとが、0.03≦S/Wbの範囲にある請求項1〜11のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。
  13. 前記周方向補強層が、前記一対の交差ベルトのうち幅狭な交差ベルトの左右のエッジ部よりもタイヤ幅方向内側に配置され、且つ、
    前記一対の交差ベルトの間であって前記周方向補強層のタイヤ幅方向外側に配置されて前記周方向補強層に隣接する応力緩和ゴムと、
    前記一対の交差ベルトの間であって前記応力緩和ゴムのタイヤ幅方向外側かつ前記一対の交差ベルトのエッジ部に対応する位置に配置されて前記応力緩和ゴムに隣接する端部緩和ゴムとを備える請求項1〜12のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。
  14. 前記応力緩和ゴムの100%伸張時モジュラスEinと、前記一対の交差ベルトのコートゴムの100%伸張時モジュラスEcoとが、Ein<Ecoの関係を有する請求項13に記載の空気入りタイヤ。
  15. 前記応力緩和ゴムの100%伸張時モジュラスEinと、前記一対の交差ベルトのコートゴムの100%伸張時モジュラスEcoとが、0.6≦Ein/Eco≦0.9の関係を有する請求項13または14に記載の空気入りタイヤ。
  16. 前記応力緩和ゴムの100%伸張時モジュラスEinが、4.0[MPa]≦Ein≦5.5[MPa]の範囲内にある請求項13〜15のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。
  17. 偏平率55[%]以下の重荷重用タイヤに適用される請求項1〜16のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。
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