JP5424464B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、操縦安定性と乗り心地性能を高いレベルで両立することを可能とした空気入りタイヤに関する。

近年、空気入りラジアルタイヤにおいて、操縦安定性の向上を目的として、タイヤビード部からサイドウォール部の剛性を高めることが一般的である。例えば、カーカス層を一対のビード部間に装架し、該カーカス層をビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げた空気入りタイヤにおいて、カーカス層の巻き上げ部のカーカスコードをカーカス層の本体部分のカーカスコードに対して交差させることにより、タイヤ剛性を確保することが提案されている（例えば、特許文献１〜４）。

特開２００２−２２１６号公報 特開２００２−１２７７１２号公報 特開２００３−２２６１１７号公報 特開２００７−８３９１４号公報

上記従来技術によって、ビード部からサイドウォール部にかけての部分を補強してタイヤ剛性を高めることで、操縦安定性を向上することは可能となる。しかしながら、タイヤの上下方向の剛性も高まることから、振動乗り心地性能が悪化するという別の問題が生じていた。

振動乗り心地性能は、凹凸や段差のある路面を走行する際に特に重要であり、上記従来技術を適用すると、段差乗り越し時の当たりの大きさ（ショック）およびその収まり（ダンピング）を大きく悪化させてしまうこととなっていた。したがって、段差乗り心地の悪化を生ずることなく操縦安定性を向上できる技術の確立が望まれていた。

そこで本発明の目的は、従来の高性能ラジアルタイヤが有する上記のような欠点を改良して、操縦安定性と振動乗り心地性能との双方に優れた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、以下のことを見出した。すなわち、前述したように、カーカスの本体部分ではカーカスコードをタイヤ径方向に配向させ、カーカスの折り返し部分ではカーカスコードをタイヤ径方向に対して傾斜させ、カーカスの折り返し部のカーカスコードをカーカスの本体部分のカーカスコードに対して交差させる構造を有することで、最も悪化する乗り心地性能は、段差乗り越し時のショックとダンピングである（以下、これらショックとダンピングとを総合して、「段差乗り心地性」と称する）。

ここで、段差乗り心地性を確保するために、ベルト層を構成するスチールコードに必要な重要特性は、コードの曲げ剛性が低いこと、および、コード方向の引張剛性が高いことである。これは、以下の２つの理由による。（１）ベルト層を構成するスチールコードは段差乗り越し時に曲げ変形を受けるので、曲げ剛性が小さいスチールコードのほうが当たりを低下することができる。（２）段差乗り越し時の当たりによって発生するスチールコードの微小振動は、コード方向の引張張力が高いほど減衰が速く、収まりが向上する。そのため、スチールコードは高い引張剛性を有する必要がある。

段差乗り越し時に発生するショックおよびダンピングには、スチールコードの微小振動および減衰特性が大きく影響するが、ベルト層全体の振動の影響は小さく、ベルト層の配置、例えば、２層ベルト層の間の中間ゴム層の厚さや、ベルト角度の影響は小さい。なお、本発明者は実際に、中間ゴム層の厚さを０．１ｍｍから２．０ｍｍまで変更して段差乗り心地性評価を実施したが、乗り心地の改善は確認されなかった。また、ベルト層の角度を４５°から７５°まで変更した場合についても段差乗り心地性能評価を実施したが、乗り心地の改善は確認されなかった。

かかる知見に基づき、本発明者はさらに鋭意検討した結果、ベルト層のスチールコードとして、特定の物性を満足するコードを用いることにより、上記段差乗り心地性の改善効果が得られることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の空気入りタイヤは、左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部間に連なるトレッド部とを有し、前記ビード部間にトロイド状に延在して、これら各部を補強する少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、該カーカスのクラウン部タイヤ半径方向外側に配置されるスチールコードを補強材として用いた少なくとも２層の交錯ベルト層とを備える空気入りタイヤにおいて、
前記カーカスの本体部分ではカーカスコードをタイヤ径方向に配向させ、前記カーカスの折り返し部分では前記カーカスコードをタイヤ径方向に対して傾斜させ、前記カーカスの折り返し部分のカーカスコードを前記カーカスの本体部分のカーカスコードに対して交差させる構造を備え、かつ、前記交錯ベルト層の単位幅あたりのスチールコードの剛性が、下記式で表される関係を満足するものである。
（Ａ−８００）／Ｂ≧２０
Ａ：１％引張時の応力で定義されるコード引張剛性（ｋｇ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）
Ｂ：コード３点曲げ試験で得られる、応力−曲げ変位曲線の２〜６ｍｍ押し込み変形時の傾きで定義されるコード曲げ剛性（ｇ／ｍｍ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）。

本発明においては、前記交錯ベルト層内で隣接する前記スチールコード間の距離が０．３ｍｍ以上であることが好ましく、また、前記スチールコードの断面形状が偏平であり、かつ該スチールコードの長手方向が前記交錯ベルト層の幅方向に沿うように配列されていることが好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことにより、カーカスの本体部分ではカーカスコードをタイヤ径方向に配向させ、カーカスの折り返し部分ではカーカスコードをタイヤ径方向に対して傾斜させ、カーカスの折り返し部分のカーカスコードをカーカスの本体部分のカーカスコードに対して交差させる構造を有する空気入りタイヤにおいて、車両の振動乗り心地性能を向上することが可能となった。

本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤの幅方向片側断面図である。 本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤのビード部付近のカーカスコードを示す図である。

以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の一好適例に係る空気入りタイヤの幅方向片側断面図を示す。図示するように、本発明の空気入りタイヤは、左右一対のビード部１１およびサイドウォール部１２と、両サイドウォール部１２間に連なるトレッド部１３とを有している。また、両ビード部１１間にトロイド状に延在する少なくとも１枚、図示例では１枚のカーカスプライからなるカーカス２は、各ビード部１１内にそれぞれ埋設されたビードコア１の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止され、これら各部１１〜１３を補強している。さらに、このカーカス２のクラウン部タイヤ半径方向外側には、スチールコードを補強材として用いた少なくとも２層、図示例では２層の交錯ベルト層３が配置されている。

図２は、本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤのビード部付近のカーカスコードを示す図である。本発明においては、カーカスの本体部分ではカーカスコード４ａをタイヤ径方向に配向させ、カーカスの折り返し部分ではカーカスコード４ｂをタイヤ径方向に対して傾斜させ、前記カーカスの折り返し部分のカーカスコード４ｂをカーカスの本体部分のカーカスコード４ａに対して交差させる構造とすることが重要である。上記構成により、ビード部１１からサイドウォール部１２にかけての部分を補強してタイヤ剛性を高めることで、操縦安定性を向上することが可能となる。本構成の効果を良好に得るためには、カーカスの本体部分のカーカスコード４ａと、カーカスの折り返し部分のカーカスコード４ｂとの傾斜角度は５°〜６０°であることが好ましい。

また、本発明においては、交錯ベルト層３がスチールコードを補強材として用いてなるスチールベルトであり、その単位幅あたりのスチールコードの剛性が、下記式、
（Ａ−８００）／Ｂ≧２０
（ここでＡは１％引張時の応力で定義されるコード引張剛性（ｋｇ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）であり、Ｂはコード３点曲げ試験で得られる、応力−曲げ変位曲線の２〜６ｍｍ押し込み変形時の傾きで定義されるコード曲げ剛性（ｇ／ｍｍ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）である）で表される関係を満足することも重要である。スチールコードの曲げ剛性と引張剛性との関係を、上記式を満足するものとすることで、段差乗り心地性を明確に向上することができる。一方、（Ａ−８００）／Ｂの値が２０未満であると、ショックとダンピングとの両立ができなくなり、段差乗り心地性が悪化してしまう。

また、（Ａ−８００）／Ｂの値は性能面では大きいほど良いが１７０を超えると生産性に不具合が出て製造不良率悪化の問題が生じるため、好ましくは、下記式、
２５≦（Ａ−８００）／Ｂ≦１７０
の関係を満足するスチールコードを用いる。

本発明においては、上記関係式を満足するスチールコードであれば、どのような撚り構造やフィラメント径（素線径）を有するものを用いてもよく、これにより、段差乗り心地性を改善することができる。例えば、撚り構造としては、単撚り、層撚り、複撚り、無撚り、偏平断面等のいかなるものであってもよい。

また、本発明においては、素線径が小さいコードを多い打込み本数で用いるほど、本発明の効果を有利に利用することができるが、層内で隣接するスチールコード間の距離は、好適には０．３ｍｍ以上とする。層内で隣接するスチールコード間の距離が０．３ｍｍ未満であるとスチールコード端部で発生した微細なクラックが、隣接するスチールコード相互間にまたがって成長し、その後、ベルトの積層相互間にもつながって急拡大し、ベルトセパレーションに至る亀裂進展速度が格段に速くなってしまう。層内で隣接するスチールコード間の距離は、より好適には０．４ｍｍ以上であり、例えば、０．５〜１．５ｍｍの範囲内である。

さらに、本発明においては、スチールコードの断面形状を偏平として、かかる偏平コードを、その長径方向がベルト層の幅方向に沿うよう配列させることが好ましい。これにより、より低い面外曲げ剛性を得ることができ、また、操縦安定性に必要な面内剛性も向上することができる。さらに、ゴムペネトレーション性（以下、「ゴムペネ性」）の確保に対しても有効である。

断面形状が偏平なスチールコード構造としては、素線の螺旋形状が一方向に押しつぶされた単撚り構造や、互いに撚り合わされずに並列した２本の素線をコアとし、このコアの外周に沿ってシース素線を巻きつけた構造等を挙げることができる。中でも特に、２並列＋４〜７構造等の、互いに撚り合わされずに並列した２本の素線をコアとし、コアの周囲に残りの素線を、少なくとも１組の隣接素線間にゴム侵入可能な隙間を有するよう撚り合わせた構造のスチールコードを適用することが好ましく、これにより、より高い面内曲げ剛性、より低い面外曲げ剛性および良好なゴムペネ性を得ることができる。

本発明の空気入りタイヤは、カーカスの本体部分ではカーカスコードをタイヤ径方向に配向させ、カーカスの折り返し部分ではカーカスコードをタイヤ径方向に対して傾斜させ、カーカスの折り返し部分のカーカスコードをカーカスの本体部分のカーカスコードに対して交差させる構造を備え、該カーカスのクラウン部タイヤ半径方向外側に配置される少なくとも２層の交錯ベルト層に用いられるスチールコードが、上記条件を満足するものであればよく、それ以外のタイヤ構造の詳細や各部材の材質等については、特に制限されるものではなく、従来公知のもののうちから適宜選択して構成することができる。例えば、本発明のタイヤにおいて、交錯ベルト層の層数は少なくとも２層、好適には２〜４層であって、そのタイヤ周方向に対する角度は例えば０〜７０°であり、カーカスの配設枚数は１〜４枚とすることができる。また、ビードコアのタイヤ半径方向外側にはビードフィラーが配置されており、トレッド部の裏面には適宜トレッドパターンが形成され、タイヤの最内層にはインナーライナーが配置される。また、本発明のタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、または窒素等の不活性ガスを用いることが可能である。

以下、本発明を、実施例を用いてより具体的に説明する。
（実施例１〜９および比較例１〜４）
タイヤサイズ２２５／４５Ｒ１７、カーカスの本体部分ではカーカスコードをタイヤ径方向に配向させ、カーカスの折り返し部分ではカーカスコードをタイヤ径方向に対して傾斜させ、カーカスの折り返し部分のカーカスコードをカーカスの本体部分のカーカスコードに対して交差させる構造を有するタイヤを、下記の表１〜３中にそれぞれ示すコード構造のスチールコードを２層の交錯ベルト層に適用して、作製した。交錯ベルト層のタイヤ周方向に対する角度は±２８°とした。

（段差乗り心地性試験）
得られた各供試タイヤに内圧２０６ｋＰａを充填し、ＪＡＴＭＡ規格に定める標準リムに装着して、タイヤ実車テストを行った。テストは、各供試タイヤをセダンタイプの自動車に４輪とも装着し、２名が乗車して、乗り心地性評価テストコースを走行させることにより実施した。具体的には、６０ｋｍ／時の速度で、路面幅×高さ２ｃｍ×長さ３ｃｍの突起段差を乗り越した際の突き上げ感の、（１）ショックおよび（２）ダンピングについて、それぞれ１〜５点の評点をつけ、各項目を平均して、段差乗り心地性の評点とした。なお、評価は専門のドライバー２名で行い、２名の評点の平均を求めた。段差乗り心地性の総合評価が３点以上であれば問題のないレベルであり、３点未満であると、ドライバーは明確に不快に感じる。その結果を、下記の表１〜３中に併せて示す。

※１ Ｂ：コード３点曲げ試験で得られる、応力−曲げ変位曲線の２〜６ｍｍ押し込み変形時の傾きで定義されるコード曲げ剛性（ｇ／ｍｍ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）の値である。
※２ Ａ：１％引張時の応力で定義されるコード引張剛性（ｋｇ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）の値である。
※３ カーカス層の本体部分のカーカスコードに対する折り返し部分でのカーカスコードの傾斜角度。

上記表１〜３に示すように、本発明の条件を満たす交錯ベルト層を用いた実施例の供試タイヤにおいては、本発明の条件を満足しない比較例の供試タイヤと比較して、良好な段差乗り心地性が得られることが確かめられた。

１ ビードコア
２ カーカス
２ａ カーカスの本体部分
２ｂ カーカスの折り返し部分
３ 交錯ベルト層
４ａ カーカスの本体部分のカーカスコード
４ｂ カーカスの折り返し部分のカーカスコード
１１ ビード部
１２ サイドウォール部
１３ トレッド部

Claims (3)

1. 左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部間に連なるトレッド部とを有し、前記ビード部間にトロイド状に延在して、これら各部を補強する少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、該カーカスのクラウン部タイヤ半径方向外側に配置されるスチールコードを補強材として用いた少なくとも２層の交錯ベルト層とを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記カーカスの本体部分ではカーカスコードをタイヤ径方向に配向させ、前記カーカスの折り返し部分では前記カーカスコードをタイヤ径方向に対して傾斜させ、前記カーカスの折り返し部分のカーカスコードを前記カーカスの本体部分のカーカスコードに対して交差させる構造を備え、かつ、前記交錯ベルト層の単位幅あたりのスチールコードの剛性が、下記式で表される関係を満足する空気入りタイヤ。
   （Ａ−８００）／Ｂ≧２０
   Ａ：１％引張時の応力で定義されるコード引張剛性（ｋｇ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）
   Ｂ：コード３点曲げ試験で得られる、応力−曲げ変位曲線の２〜６ｍｍ押し込み変形時の傾きで定義されるコード曲げ剛性（ｇ／ｍｍ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）
2. 前記交錯ベルト層内で隣接する前記スチールコード間の距離が０．３ｍｍ以上である請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記スチールコードの断面形状が偏平であり、かつ該スチールコードの長手方向が前記交錯ベルト層の幅方向に沿うように配列されている請求項１または２記載の空気入りタイヤ。

Images