JP5497509B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

この発明は、一対のビードコア間で、トロイド状に延びる少なくとも一枚のカーカスプライの、タイヤ半径方向の外側に、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる一層の角度付きベルト層と、一本もしくは複数本のコードを、タイヤ周方向に向けて延在させるとともに、タイヤ幅方向に螺旋状に巻回した一層以上のスパイラル補強層とのそれぞれを内周側から順次に配設してなる空気入りタイヤに関し、とくに、スパイラル補強層を構成するコードの耐疲労性の悪化を防止して、タイヤの耐久性能を向上させる技術を提案するものである。

近年、地球温暖化をはじめとする環境問題に対する意識の高まりから、空気入りタイヤにおいても、環境への負荷を小さくした製品の開発が求められている。
かかる状況の下、環境対策の有効な一手段として、タイヤ一本当りに要する構成部材を減らすことにより軽量化を図り、車両の走行時の燃費性を改善する方法がある。

そこで、たとえば特許文献１に記載された空気入りタイヤのように、トロイド状のカーカスプライの外周側に配設されて、コードを互いに交差する向きに延在させてなる二層の角度付きベルト層を、いずれか一層のみとし、さらに、その一層の角度付きベルト層の外周側に、一本もしくは複数本のコードを、タイヤ周方向に向けて延在させるとともに、タイヤ幅方向に螺旋状に巻回して形成した一層以上のスパイラル補強層を配設してなる空気入りタイヤがある。
このタイヤによれば、カーカスプライの外周側の角度付きベルト層を一層のみとしたことにより、タイヤ重量の増加を抑制して軽量化を達成することができる。

特開平４−７８６０２号公報

ところで、特許文献１に記載されたような、一層の角度付きベルト層の外周側に、一層以上のスパイラル補強層を配設してなる上記の空気入りタイヤでは、そのスパイラル補強層を、剛性の大きいたとえばスチールコードで構成したときは、タイヤを車両に装着して走行させるに際して、とくに、コーナーリング時の、遠心力に起因する、タイヤ接地面の、車両の外側の部分への大きな鉛直荷重等の作用に基き、タイヤの転動の度に、スパイラル補強層の、車両の外側に位置する領域に、タイヤ周方向の大きな圧縮力・引張力が交互に繰返し生じることになるため、スパイラル補強層の、車両の外側の領域に位置する補強層コードの耐疲労性が、とくには大きな圧縮力の繰返しの作用によって悪化するおそれがあった。

この一方で、スパイラル補強層のコードを、剛性の小さいコードで構成したときは、スパイラル補強層による、トレッド部の押付け効果、いわゆる「たが効果」が低下して、タイヤが高速で回転した場合に、トレッド部の、半径方向外側への迫出し変形を十分に抑制できないことから、コーナーリングパワーが低下し、安定した高速走行性等を実現することができないという問題があった。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、スパイラル補強層に、トレッド部の「たが効果」を十分に発揮させるとともに、車両への装着時に、スパイラル補強層の、車両の外側に位置するコードの耐疲労性の悪化を防止することで、高速走行時等の操縦安定性能の低下を抑制してなお、タイヤの耐久性能を向上させた空気入りタイヤを提供するにある。

この発明の空気入りタイヤは、一対のビードコア間で、トロイド状に延びる少なくとも一枚のカーカスプライの、タイヤ半径方向の外側に、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる一層の角度付きベルト層と、一本もしくは複数本のコードを、タイヤ周方向に向けて延在させるとともに、タイヤ幅方向に螺旋状に巻回した一層以上のスパイラル補強層とのそれぞれを内周側から順次に配設してなるものであって、少なくとも一層のスパイラル補強層の、タイヤ周方向剛性を、車両への装着時に車両の内側に位置する領域よりも、車両の外側に位置する領域で小さくしてなり、車両への装着時に車両の内外側で、タイヤ周方向剛性を変化させたスパイラル補強層を、車両の外側に位置する領域部分を形成する有機繊維コードと、車両の内側に位置する領域部分を形成するスチールコードとで構成してなる。

ここで、「タイヤ周方向剛性」とは、タイヤ周方向の引張および圧縮の両剛性をいい、とりわけ、タイヤ周方向の引張剛性をいうものとする。

また好ましくは、車両への装着時に車両の内外側で、タイヤ周方向剛性を変化させたスパイラル補強層の、該剛性を小さくする領域を、車両への装着時に車両の外側の側縁から、車両の内側に向けて、該スパイラル補強層の全幅の１０％〜５０％までの範囲とする。

この発明の空気入りタイヤによれば、少なくとも一層のスパイラル補強層の、タイヤ周方向剛性を、車両への装着時に車両の内側に位置する領域よりも、車両の外側に位置する領域で小さくしたことにより、コーナーリングの際に、タイヤ接地面の、車両の外側の部分に鉛直下向きの荷重が作用した場合でも、そのスパイラル補強層の、車両の外側に位置する領域に、圧縮変形を十分円滑に行わせ得ることから、その領域の補強層コードの疲労耐久性の低下を有効に防止して、タイヤの耐久性能を向上することができる。
しかも、スパイラル補強層の、タイヤ周方向剛性が大きい、車両の内側の領域によって、トレッド部の「たが効果」が発揮されるので、高速走行時等の操縦安定性能の低下を効果的に抑制することができる。

ここで、車両への装着時に車両の内外側で、タイヤ周方向剛性を変化させたスパイラル補強層を、車両の外側に位置する領域部分を形成する有機繊維コードと、車両の内側に位置する領域部分を形成するスチールコードとで構成したときは、剛性の大きい、車両内側のスチールコードで、タイヤの高速走行時等の、トレッド部の迫出し変形を有効に抑制して、タイヤの高速走行性等を十分に確保するとともに、コーナーリング時の、車両の外側の領域への大きな鉛直荷重の作用に起因する、補強層コードへの大きな圧縮力が、剛性が小さく圧縮耐久性に一層優れる、車両外側の有機繊維コードに作用することになって、タイヤの耐久性能をより一層向上させることができる。
また、スチールコードに比して重量が軽い有機繊維コードを、スパイラル補強層を構成するコードの一部として用いることにより、タイヤのさらなる軽量化を達成することができる。

そして、車両への装着時に車両の内外側で、タイヤ周方向剛性を変化させたスパイラル補強層の、タイヤ周方向剛性を小さくする領域を、車両への装着時に車両の外側に位置する側縁から、車両の内側に向けて、そのスパイラル補強層の全幅の１０％〜５０％までの範囲としたときは、スパイラル補強層による、トレッド部に対するたが効果を十分に発揮させるとともに、スパイラル補強層の、車両の外側の領域部分を形成するコードの圧縮耐久性をより一層向上させることができる。

これはすなわち、スパイラル補強層の、タイヤ周方向剛性を小さくする領域を、車両の外側の側縁から、車両の内側に向けて、そのスパイラル補強層の全幅の１０％未満の位置まで範囲としたときは、タイヤ周方向剛性を小さくする領域が狭すぎることによって、コーナーリング時に、タイヤ周方向剛性が大きい領域部分に大きな圧縮力が作用した場合に、その部分の補強層コードの耐疲労性が悪化するおそれがある。
この一方で、タイヤ周方向剛性を小さくする領域を、車両の外側の側縁から、車両の内側に向けて、そのスパイラル補強層の全幅の５０％を越える位置まで範囲とした場合には、タイヤ周方向剛性を小さくした領域が広すぎることによって、タイヤの高速走行時に、スパイラル補強層による、トレッド部の「たが効果」があまり期待できない。

この発明の一の実施の形態を示すタイヤ幅方向断面図である。 図１に示す空気入りタイヤの、トレッド部補強構造部を破断して示す部分展開平面図である。 コード補強層の他の実施の形態を示すタイヤ幅方向の拡大断面図である。

以下に図面を参照しつつ、この発明の実施の形態について説明する。
図１に例示する空気入りタイヤ１は、対をなすビードコア２と、それらのビードコア２の間でトロイド状に延びるカーカスプライ３と、カーカスプライ３のタイヤ半径方向外側の角度付きベルト層４と、この角度付きベルト層４のタイヤ半径方向外側のスパイラル補強層５と、スパイラル補強層５のタイヤ半径方向の外側に配設したトレッドゴム６とを具えてなる。

ここで、カーカスプライ３は、たとえば、スチールコード、有機繊維コード等をラジアル方向に延在させた一枚以上のカーカスプライからなるものとすることができ、図では一枚のカーカスプライで形成してなるこのラジアルカーカス３は、それぞれの側部部分を一対のビードコア２の周りでタイヤ幅方向の内側から外側に巻き返される。

またここで、角度付きベルト層４は、図２に示すように、タイヤ赤道面Ｃに対して、たとえば２０度〜６０度の範囲の角度で傾斜する向きに延在する、たとえばスチール製のベルトコードで形成してなるものである。
この角度付きベルト層４は、タイヤの軽量化を図るために、カーカスプライ３のタイヤ半径方向の外側に一層のみ配設するものとする。

ここにおいて、図では一層のスパイラル補強層５は、一本または複数本、ここでは一本のコード７を、タイヤ周方向に向けて延在させるとともに、タイヤ幅方向に螺旋状に巻回してなるものであり、この発明では、タイヤ１を車両に装着した際に、スパイラル補強層５のタイヤ周方向剛性を、車両の内側に位置する領域５ａよりも、車両の外側に位置する領域５ｂで小さくする。

具体的には、たとえば図１に示すように、スパイラル補強層５の、車両の内側の領域部分５ａを形成するコード７ａをスチールコードとし、車両の外側の領域部分５ｂを形成するコード７ｂを、スチールコードよりも剛性が小さい有機繊維コードとする。
スパイラル補強層５の、車両の外側の領域部分５ｂを形成するこの有機繊維コード７ｂとしては、たとえば、アラミド、ナイロン、ポリケトンもしくはポリエチレンテレフタレート等を用いることができる。

このことによれば、スパイラル補強層５の、車両の内側の領域部分５ａの、剛性の高いスチールコード７ａが、スパイラル補強層５の本来的な機能である、トレッド部のたが効果を十分に発揮することになるので、安定した操縦安定性等を実現することができる。
また、コーナーリング時に、タイヤ接地面８の、車両の外側に位置する部分に大きな鉛直荷重が作用しても、スパイラル補強層５の、車両の外側の領域部分５ｂの、タイヤ周方向での圧縮耐久性に優れる有機繊維コード７ｂが圧縮変形を十分円滑に行うことができるので、タイヤ１の耐久性能が向上する。

なおここで、スパイラル補強層５の、車両への装着時に車両の内外に位置する領域部分のコード７ａ、７ｂはともにスチールコードとすることができるが、この場合であっても、車両の外側領域５ｂに位置するコード７ｂを、伸縮性に優れるスチールコードとする等、タイヤ周方向剛性を、車両の外側領域５ｂで小さくすることで、所要のスパイラル補強層５を実現することができる。
具体的には、たとえば、車両の内外側いずれの領域５ａ、５ｂも、スチール製のフィラメントを撚り合わせてなるコードで構成し、車両の外側領域５ｂに位置するコード７ｂに、車両の内側領域５ａのコード７ａに比して細いフィラメントを用いることにより、外側領域のコード７ｂが、伸縮性に優れる、しなやかなコードとなって、タイヤ１の耐久性能を向上させることができる。

ところで、スパイラル補強層５のコード７の種類を変更することなく、スパイラル補強層５の、車両の内外の領域５ａ、５ｂの相互でコード７の打ち込み本数を変化させることにより、タイヤ周方向剛性を相違させることもできる。

すなわち、たとえば、図３に拡大断面図で誇張して示すように、スパイラル層６の、車両の外側に位置する領域５ｂのコード７間の距離Ｌｂを、車両の内側に位置する領域５ａのコード７間の距離Ｌａよりも大きくすることにより、車両外側の領域５ｂのタイヤ周方向剛性を小さくすることができる。
より詳細には、スパイラル補強層５のコード打込み本数を、車両の外側の領域５ｂでは、タイヤ幅方向に５０ｍｍ当り３３本とし、車両の内側の領域５ａでは、５０ｍｍ当り３８本とすることができる。

このように、スパイラル補強層５の、車両の内外の領域５ａ、５ｂの相互で、同種のコード７を用いるとともに、コード７の打ち込み本数のみを変化させた場合は、車両の内外の領域５ａ、５ｂの相互でコード打ち込み本数を同じとした場合に比して、コーナーリング時の、車両外側の領域５ｂの周方向圧縮変形が十分に円滑なものとなる他、車両外側の領域５ｂの、前記圧縮変形によって耐疲労性が悪化するコード７の割合を減らすことができる。

なお、図示は省略するが、スパイラル補強層を複数層設け、それらの複数層のスパイラル補強層の全体として、タイヤ周方向剛性を、車両内側の領域よりも車両の外側の領域で小さくした場合は、低剛性領域の圧縮耐久性を有効に向上させることができる。

またここで、スパイラル補強層５の、タイヤ周方向剛性を小さくする外側領域５ｂの範囲Ｗｏは、車両の外側に位置する側縁から、車両の内側に向けて、スパイラル補強層５の全幅Ｗの１０％から５０％までとすることが好ましい。
スパイラル補強層５による、トレッド部７のたが効果を十分に発揮させてなお、スパイラル補強層５の、車両外側の領域５ｂを形成するコードの耐疲労性の悪化を有効に防止するためである。

次に、この発明の空気入りタイヤを試作し、その性能を評価したので以下に説明する。
供試タイヤのサイズはいずれも２２５／４５Ｒ１７とした。

実施例タイヤ１は、二枚のラジアルカーカスからなることを除いて、図１に示す構成を有するものであり、これらのラジアルカーカスのいずれの層も、ポリエチレン製の撚りコードから形成するとともに、一層の角度付きベルト層４は、スチール製のベルトコードを、タイヤ赤道面Ｃに対して３０°傾斜させて延在してなるものとした。

また、実施例タイヤ１のスパイラル補強層５の、車両の外側に位置する領域部分５ｂのコード７ｂをアラミド繊維にて形成するとともに、車両の内側に位置する領域部分５ａのコード７ａをスチール製とした。そして、車両の外側領域５ｂの幅Ｗｏを、車両の外側の側縁から、車両の内側に向けて、スパイラル補強層５の全幅Ｗの１０％までの範囲とした。

実施例タイヤ２〜７のそれぞれは、スパイラル補強層５の、車両外側の領域５ｂの幅Ｗｏを、表１に示すように変化させたことを除いて、実施例タイヤ１と同様に構成したものである。

実施例タイヤ８は、スパイラル補強層５の、車両外側の領域部分５ｂのコード７ｂをポリエチレンテレフタレート繊維にて形成するとともに、車両外側の領域部分５ｂの幅Ｗｏを、車両の外側の側縁から、車両の内側に向けて、スパイラル補強層５の全幅Ｗの４０％としたことを除いて、実施例タイヤ１と同様に構成したものである。

従来例タイヤは、スパイラル補強層５のコード７を、車両の内外側の両領域にわたって、同一打込み密度の、同種のスチール製としたことを除いて、実施例タイヤ１と同様に構成したものである。

これらの各供試タイヤを、ＪＡＴＭＡ規格の標準リムである７．５Ｊ×１７のリムに組付けて、以下に示す方法により、コーナーリングパワーの測定、ならびに、ドライ操縦安定性能およびコード疲労性の評価を行った。

（コーナーリングパワーの測定）
フラットベルト試験機を用いて、内圧２３０ｋＰａの負荷の下、速度８０ｋｍ／ｈで走行させ、スリップアングル付与時の横力を測定した。スリップアングル１度および０度のそれぞれを付与した際の横力の差をコーナーリングパワーとし、従来例タイヤのコーナーリングパワーを１００とする指数で表した。なお、数値が大きいほどコーナーリングパワーが大きいことを表している。

（ドライ操縦安定性能の評価）
排気量２５００ｃｃのＦＲ車に装着するとともに、充填空気圧を２３０ｋＰａとして、時速１５０ｋｍ／ｈでのレーンチェンジ、時速８０ｋｍ／ｈでの限界旋回および、時速５０ｋｍ／ｈからの加速を含む、熟練ドライバーによるテストコースの走行を行った。結果は１０点満点評価とした。

（コード疲労性の評価）
排気量２５００ｃｃの後輪駆動車に装着して、スパイラル補強層を構成するコードに、通常走行時よりもはるかに大きな圧縮力を繰返し与えるために、低内圧１００ｋＰａの空気圧の充填下で、タイヤの摩耗により使用不可能な状態となるまでサーキットを限界走行させた。
走行後、４輪全てのタイヤを分解し、スパイラル補強層の破断したコードの、タイヤ４本分の総本数を測定し、従来例タイヤを１００とする指数で表した。なお、数値が小さいほどコード疲労性、すなわちコードの圧縮耐久性が高いことを示している。

表１の結果から、実施例タイヤ１〜８はいずれも、従来例タイヤと比較して、コーナーリングパワーは多少劣るものの、コード疲労性が著しく向上していることが明らかであり、この発明の空気入りタイヤによれば、操縦安定性に大きな影響を与えることなしに、タイヤの耐久性能を向上させ得ることが解かった。

１ 空気入りタイヤ
２ ビードコア
３ カーカスプライ
４ 角度付きベルト層
５ スパイラル補強層
５ａ 車両の内側に位置する領域
５ｂ 車両の外側に位置する領域
６ トレッドゴム
７ 補強層コード
７ａ 車両内側の領域を形成するコード
７ｂ 車両外側の領域を形成するコード
８ タイヤ接地面
Ｃ タイヤ赤道面
Ｗ スパイラル補強層の全幅
Ｗｏ 車両外側の領域の幅
Ｌａ 車両内側の領域のコード間の距離
Ｌｂ 車両外側の領域のコード間の距離

Claims (2)

1. 一対のビードコア間で、トロイド状に延びる少なくとも一枚のカーカスプライの、タイヤ半径方向の外側に、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる一層の角度付きベルト層と、一本もしくは複数本のコードを、タイヤ周方向に向けて延在させるとともに、タイヤ幅方向に螺旋状に巻回した一層以上のスパイラル補強層とのそれぞれを内周側から順次に配設してなる空気入りタイヤにおいて、
   少なくとも一層のスパイラル補強層の、タイヤ周方向剛性を、車両への装着時に車両の内側に位置する領域よりも、車両の外側に位置する領域で小さくしてなり、
   車両への装着時に車両の内外側で、タイヤ周方向剛性を変化させたスパイラル補強層を、車両の外側に位置する領域部分を形成する有機繊維コードと、車両の内側に位置する領域部分を形成するスチールコードとで構成してなることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 車両への装着時に車両の内外側で、タイヤ周方向剛性を変化させた前記スパイラル補強層の、該剛性を小さくする領域を、車両への装着時に車両の外側の側縁から、車両の内側に向けて、該スパイラル補強層の全幅の１０％〜５０％までの範囲としてなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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