JP5519233B2 - 空気入りタイヤ対及び空気入りタイヤの装着方法 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車等の一般車両やトラック等の重車両に装着して好適な空気入りタイヤ対に関するものであり、特に車両の駆動側左右輪にそれぞれ装着される、２つで一組とするタイヤ対について、ベルトに埋設したコードの強力の低下を防止してタイヤの耐久性を向上させようとするものである。

従来の空気入りタイヤは、コードが交錯するように積層した複数枚のベルト層をカーカス層の外側に設け、一のベルトの側部をこのベルトの外側に配置した他のベルトの側部の上に折り返す、いわゆるフォールド構造とすることにより、タイヤの耐久性の改善が図られていて、この点に関する先行技術としては、例えば特許文献１に開示された空気入りタイヤが知られている。

特開２００１−２３３０１８号公報

ところで前記従来のタイヤは、トラクション時のタイヤが変形によってコードに圧縮歪が加わると、コード強力が低下してタイヤの耐久性に影響を及ぼすことが懸念され、このような問題に十分に対処しうる空気入りタイヤの開発が望まれていた。

本発明の課題は、ベルトに埋設したコードの強力の低下を防止してタイヤの耐久性を向上させることができる、新規な空気入りタイヤを提供することにある。

本発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部までトロイダル状に延在させたカーカス層と、このカーカス層のタイヤ半径方向外側にベルト層を配置して補強した空気入りタイヤにつき、この空気入りタイヤを、車両の駆動側左右輪にそれぞれ装着する２つで一組とするタイヤ対であって、
前記ベルト層は、前記カーカス層の直上に位置する第１ベルトと、この第１ベルトの本体部のタイヤ半径方向外側に配置され、該第１ベルトの折返し部の内側に幅端部を包含させた第２ベルトを備え、
前記車両の駆動側左右輪に装着する空気入りタイヤのうち、駆動側左輪に装着する空気入りタイヤについては、第１ベルトのコードがタイヤの回転する方向に対して右上がりに傾斜し、かつ、第２ベルトのコードが左上がりに傾斜したコード配列であり、
駆動輪右側に装着する空気入りタイヤについては、第１ベルトのコードが左上がりに傾斜し、かつ、第２ベルトのコードが右上がりに傾斜したコード配列であって、
各空気入りタイヤの前記第１ベルトのコードの傾斜角度θ１は、タイヤの赤道に対して１０°〜３０°の範囲であり、前記第２ベルトのコードの傾斜角度θ２は、タイヤの赤道に対して２５°〜５５°の範囲であり、かつθ１＜θ２である、ことを特徴とするものである。

上記の構成になる空気入りタイヤ対において、前記ベルト層は、前記折返し部のタイヤ半径方向外側に、ベルト保護層をそれぞれ備えることが望ましい。

トレッド部からサイドウォール部を経てビード部までトロイダル状に延在させたカーカス層と、このカーカス層のタイヤ半径方向外側にベルト層を配置して補強した空気入りタイヤにつき、この空気入りタイヤを、車両の駆動側左右輪にそれぞれ装着するに当り、
前記カーカス層の直上に位置する第１ベルトと、この第１ベルトの本体部のタイヤ半径方向外側に配置され、該第１ベルトの折返し部の内側に幅端部を包含させた第２ベルトとを有し、第１ベルトのコードがタイヤの回転する方向に対して右上がりに傾斜し、かつ、第２ベルトのコードが左上がりに傾斜したコード配列となるベルト層を備えた空気入りタイヤと、第１ベルトのコードが左上がりに傾斜し、かつ、第２ベルトのコードが右上がりに傾斜するコード配列となるベルト層を備えた空気入りタイヤとを、各空気入りタイヤの前記第１ベルトのコードの傾斜角度θ１が、タイヤの赤道に対して１０°〜３０°の範囲であり、前記第２ベルトのコードの傾斜角度θ２が、タイヤの赤道に対して２５°〜５５°の範囲であり、かつθ１＜θ２となるようにしてそれぞれ用意し、
第１ベルトのコードがタイヤの回転する方向に対して右上がりに傾斜し、かつ、第２ベルトのコードが左上がりに傾斜したコード配列となるベルト層を備えた空気入りタイヤを車両の駆動側左輪に取り付け、第１ベルトのコードが左上がりに傾斜し、かつ、第２ベルトのコードが右上がりに傾斜するコード配列となるベルト層を備えた空気入りタイヤを車両の駆動側右輪に取り付けることが望ましい。

上記の構成になる空気入りタイヤを装着するに当り、前記ベルト層は、前記折返し部のタイヤ半径方向外側に、ベルト保護層をそれぞれ備えることが望ましい。

車両の駆動側左右輪に装着する空気入りタイヤのうち、左輪に装着する空気入りタイヤとしては、第１ベルトのコードが右上がりで、かつ、第２ベルトのコードが左上がりのコード配列としたベルト層を備えたものを適用し、右輪に装着する空気入りタイヤとしては、第１ベルトのコードが左上がりで、かつ、第２ベルトのコードが右上がりのコード配列としたベルト層を備えたものを適用することにより、トラクションによるせん断変形の影響を大きく受けるタイヤの車両内側においても、第１コードには圧縮歪の影響が及ばず、コード強力の低下を抑制してタイヤの耐久性を高めることができる。

ベルト層は、第１ベルトの折返し部の内側に第２ベルトの幅端部を包含させたフォールド構造とするとともに、該折返し部の外側にベルト保護層をそれぞれ備えることとしたため、タイヤにトラクションが作用した際のベルトのせん断変形が小さくなり、コード強力の低下をさらに抑制して、タイヤの耐久性を高めることが可能となる。

本発明にしたがう２つで一組とする空気入りタイヤ対の実施の形態につき、１つのタイヤの子午線断面をタイヤの半部について示した図である。 本発明にしたがう２つで一組とする空気入りタイヤ対の実施の形態につき、１つのタイヤのベルト層の断面を示した図である。 本発明にしたがう２つで一組とする空気入りタイヤ対の実施の形態につき、一方のタイヤのベルトのコード配列を、トレッド部側から見たタイヤの展開姿勢で示した図である。 本発明にしたがう２つで一組とする空気入りタイヤ対の実施の形態につき、もう一方のタイヤのベルトのコード配列を、トレッド部側から見たタイヤの展開姿勢で示した図である。 トラクションが作用してタイヤが変形する際の車両内側部分Ａ及び車両外側部分Ｂにおける各コードにかかる力を示す図であり、トラクションが作用する前の状態を示した図である。 トラクションが作用してタイヤが変形する際の車両内側部分Ａ及び車両外側部分Ｂにおける各コードにかかる力を示す図であり、トラクションが作用した状態を示した図である。 本発明にしたがう２つで一組とする空気入りタイヤ対の他の実施の形態につき、１つのタイヤのベルト層の断面を示した図である。 本発明にしたがう２つで一組とする空気入りタイヤ対の他の実施の形態につき、１つのタイヤのベルトのコード配列を示した図である。 第１ベルトのコード強力の低下率について、各タイヤ対の関係を示す図である。 第２ベルトのコード強力の低下率について、各タイヤ対の関係を示す図である。 横力について、各タイヤ対の関係を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明をより具体的に説明する。なお本発明にしたがう、２つで一組とする空気入りタイヤ対は、それぞれのタイヤの基本構造が共通し、ベルトのコード配列のみが異なるものである。

図１における１は、タイヤの周方向につながる一対のビード部であり、２は、これらビード部１からそれぞれタイヤのほぼ半径方向外側に向かって延びる一対のサイドウォール部であり、３は、これらサイドウォール部２の延伸端に跨って繋がり、トロイダル形状をなすトレッド部である。

４は、ビード部１に配設した一対のビードコアであり、このビードコア４はタイヤの周方向に延びてリング形状をなしている。

５は、前記一対のビードコア４に跨って繋がる少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカス層であり、このカーカス層５は、それぞれのビードコア４の周りにその端部を内側から外側に向かって巻き返している。前記カーカスプライには、補強用のコードが配列されており、このコードはタイヤの赤道Ｅに対してどのような角度で延伸するものであってもよいが、一般にはタイヤに必要な各種性能を満足させるためにタイヤの赤道Ｅとほぼ直交する方向に配列されている。ここでほぼ直交とは、具体的にはタイヤの赤道Ｅに対する角度が８５°〜９５°の範囲であることを意味するものであって、製造上の誤差を考慮したものである。またこのコードは各種選択可能であり、例えばアラミド、ポリエチレン、ナイロン等の有機繊維、ガラス繊維、スチール等から採用される。

６は、前記カーカス層５に対しタイヤの半径方向外側に配置される、ベルト層である。このベルト層６は、図２に示すように、前記カーカス層５の直上に位置する第１ベルト７と、この第１ベルト７の本体部７ｂのタイヤ半径方向外側に配置され、該第１ベルト７の折返し部７ａの内側に幅端部８ａを包含させた第２ベルト８を備えた、フォールド構造となっている。これにより、前記折返し部７ａで前記幅端部８ａを押さえ込んで、前記第２ベルト８の半径方向外側への変形を抑制し、タイヤの耐久性を向上させることができる。

前記第１ベルト７及び前記第２ベルト８は、それぞれ補強用のコードである、第１ベルトのコード７ｃ及び第２ベルトのコード８ｂを備えており、その材質は各種選択可能であって、例えばアラミド、ポリエチレン、ナイロン等の有機繊維、ガラス繊維、スチール等から採用されるものである。また前記第１ベルト７及び前記第２ベルト８は、前記コード７ｃと８ｂが、互いに交差してタイヤの赤道Ｅと傾斜するように配置されている。車両の駆動側左右輪に装着するタイヤのうち、左輪に装着するタイヤについては、図３に示すようにトレッド部側から見たタイヤの展開姿勢において、前記第１ベルトのコード７ｃが右上がりで、かつ、前記第２ベルトのコード８ｂが左上がりのコード配列であり、右輪に装着するタイヤについては、図４に示すように前記第１ベルトのコード７ｃが左上がりで、かつ、前記第２ベルトのコード８ｂが右上がりのコード配列となっている。

ここで、ベルトに埋設したコードは、圧縮歪が加わるとほつれやすくなり、コードを被覆するゴムから剥がれたり、ほつれたコードの内部に生じた空隙を核として亀裂が発生したりして、コード強力の低下につながることがある。仮に、第１ベルトのコード７ｃが左上がりで、かつ、前記第２ベルトのコード８ｂが右上がりのタイヤを車両の駆動側左輪に装着し、トラクションがかかったと想定すると、タイヤは図５の状態から図６に示すように変形（図６は実際の変形量よりも大きく表示している）し、前記タイヤの車両内側部分Ａでは前記第１ベルトのコード７ｃに、車両外側Ｂでは前記第２ベルトのコード８ｂに、圧縮力が加わることとなる。この際、前記第１ベルト７は両幅端部を折返しており、前記タイヤが変形した際でも前記第１ベルト７の本体部７ｂはほとんどずれることがないため、幅端部を折返していない前記第２ベルト８に比べて、タイヤにトラクションがかかった際のコードにかかる力が大きくなる。また一般的に車両に装着する際は、タイヤにネガティブキャンバーが付加されるため、特に車両内側においてタイヤの変形量が大きくなる。このため、車両内側において前記第１ベルトのコード７ｃに圧縮歪が生じる場合は、コード強力の低下が起こりやすくなる。

図３に示すコード配列となる、前記第１ベルトのコード７ｃが右上がりで、かつ、前記第２ベルトのコード８ｂが左上がりのコード配列となるタイヤを車両の左輪に装着し、図４に示すコード配列となる、前記第１ベルトのコード７ｃが左上がりで、かつ、前記第２ベルトのコード８ｂが右上がりのコード配列となるタイヤを車両の右輪に装着した際には、タイヤの車両内側において前記第１ベルトのコード７ｃに引張りの力が加わることとなるため、圧縮歪の影響を受けることがなくコード強力の低下を低減させることが可能となる。なお上記組み合わせでは前記第１ベルト７の折返し部７ａに圧縮歪がかかることになるが、該折返し部７ａは幅が狭く、また前記端部７ｄは折返されておらずコード７ｃが変位しやすいため、圧縮歪の影響はほとんどない。

前記第１ベルトのコード７ｃの傾斜角度θ_１は、前記タイヤの赤道Ｅに対して１０°〜３０°程度とすることが好ましく、前記第２ベルトのコード８ｂの傾斜角度θ_２は、前記タイヤの赤道Ｅに対して２５°〜５５°程度とすることが好ましい。

図７、図８は、本発明にしたがう２つで一組とする空気入りタイヤ対の他の実施の形態につき、その１つのタイヤについて示した図であり、前記ベルト層６は、前記折返し部７ａのタイヤ半径方向外側に、ベルト保護層９をそれぞれ備えており、このベルト保護層９は前記折り返し部７ａの端部７ｄを覆って配置することが好ましい。また前記ベルト保護層９は、例えばアラミド、ポリエチレン、ナイロン等の有機繊維、ガラス繊維、スチール等から採用されるコードで補強することが好ましく、このコードを前記タイヤの赤道Ｅと平行に配列することが好ましい。これにより、タイヤに遠心力が作用した際のタイヤのせり出し変形が小さくなり、接地圧の不均衡からの偏磨耗や過剰な発熱の防止が可能となる。なお図７は、前記第１ベルトのコード７ｃが右上がりで、かつ、前記第２ベルトのコード８ｂが左上がりのコード配列となるタイヤについて示したものであるが、コード配列の向きが逆となるタイヤについても、同様に前記ベルト保護層９を備えることが好ましい。

なお、交差したコードを配設したベルトを有するタイヤは、車両に取り付けて転動させた際のトラクションにより、路面との接地部分においてベルト層が伸縮し、コードの向きに沿うせん断変形が生じるため、この変形がトレッド部に伝わってプライステアが発生するが、本発明においては、車両の駆動側左右輪に装着する前記タイヤの前記第１ベルトのコード７ｃと前記第２ベルトのコード８ｂの向きがそれぞれ対称であるため、プライステアも対称に働くこととなり、車両の操縦性が安定化される。

また、図３に示すコード配列となる、前記第１ベルトのコード７ｃが右上がりで、かつ、前記第２ベルトのコード８ｂが左上がりのコード配列となるタイヤを車両の右輪に装着し、図４に示すコード配列となる、前記第１ベルトのコード７ｃが左上がりで、かつ、前記第２ベルトのコード８ｂが右上がりのコード配列となるタイヤを車両の左輪に装着する場合には、車両内側において前記第１ベルトのコード７ｃに圧縮歪がかかりコード強力は低下するが、それぞれのタイヤで発生するプライステアが、車両の外側に向かって働いてタイヤに発生する横力を高めることが可能となる。このため、タイヤの横力をより重視する場合には、上記組み合わせで車両に装着しても良い。

表１に示すベルトのコードの傾斜角度となる、サイズ２１５／４５Ｒ１７のタイヤを製造し、サイズ７Ｊのリムに組み付け、内圧は２００ｋＰａとして、第１ベルトのコードが右上がりで、かつ、第２ベルトのコードが左上がりのコード配列となるタイヤを車両の左輪に装着し、第１ベルト及び第２ベルトのコード配列が前記タイヤと左右対称となるタイヤを車両の右側に装着するタイヤ対（適合タイヤ対）と、第１ベルトのコードが左上がりで、かつ、第２ベルトのコードが右上がりのコード配列となるタイヤを車両の左右輪に装着するタイヤ対（比較タイヤ対）と、につき、コード強力低下率および、及び横力について確認をおこなった。確認は各タイヤ対の左輪についてフラットベルト試験機による室内試験で判定した。なおコードの材質は、第１ベルトのコード及び第２ベルトのコードともアラミドを使用した。その結果を図９〜図１１に示す。

コード強力低下率は、トラクション入力実験により確認を行った。具体的には、フラットベルト試験機で、荷重５ｋＮ、トラクション５ｋＮ、スリップ角０°、キャンバー角０°、内圧２００ｋＰａの条件下で試験をおこなった。第１ベルトのコード強力の低下率の結果を図９に示し、第２ベルトのコード強力の低下率の結果を図１０に示した。数字が小さいほど性能が良いことを示す。

横力は、フラットベルト試験機で、スリップ角を−１０°〜＋１０°の範囲でスイープさせ、荷重を１．５ｋＮ、３．０ｋＮ、５．０ｋＮ、７．０ｋＮに設定し、キャンバー角０．５°、内圧２００ｋＰａの条件下で最大横力を測定した。結果は、比較タイヤ対を基準（１００％）として、適合タイヤ対をパーセントで図１１に示した。数字が大きいほど性能が良いことを示す。

その結果、適合タイヤ対は、横力については図１１について示すように比較タイヤ対の方が５〜８％程度優れているが、第１ベルトのコード強力の低下は、図９に示すように比較タイヤ対に対し４０％程度改善するとともに、第２ベルトのコード強力の低下は、図１０に示すようにほとんど変わらず、タイヤの耐久性の大幅な向上を得ることが可能となり、横力よりもタイヤの耐久性を重視する場合には上記コード配列とすることが非常に効果的であることが確認された。

本発明によれば、車両の駆動側左右輪にそれぞれ装着される、２つで一組とするタイヤ対について、タイヤのコード配列の方向の最適化を図ることで、タイヤの耐久性を向上させることが可能となり、新規な空気入りタイヤ対を安定的に供給できる。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ ビードコア
５ カーカス層
６ ベルト層
７ 第１ベルト
７ａ 折返し部
７ｂ 本体部
７ｃ 第１ベルトのコード
８ 第２ベルト
８ａ 幅端部
８ｂ 第２ベルトのコード
９ ベルト保護層
Ｅ タイヤの赤道

Claims (4)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部までトロイダル状に延在させたカーカス層と、このカーカス層のタイヤ半径方向外側にベルト層を配置して補強した空気入りタイヤにつき、この空気入りタイヤを、車両の駆動側左右輪にそれぞれ装着する２つで一組とするタイヤ対であって、
   前記ベルト層は、前記カーカス層の直上に位置する第１ベルトと、この第１ベルトの本体部のタイヤ半径方向外側に配置され、該第１ベルトの折返し部の内側に幅端部を包含させた第２ベルトを備え、
   前記車両の駆動側左右輪に装着する空気入りタイヤのうち、駆動側左輪に装着する空気入りタイヤについては、第１ベルトのコードがタイヤの回転する方向に対して右上がりに傾斜し、かつ、第２ベルトのコードが左上がりに傾斜したコード配列であり、
   駆動輪右側に装着する空気入りタイヤについては、第１ベルトのコードが左上がりに傾斜し、かつ、第２ベルトのコードが右上がりに傾斜したコード配列であって、
   各空気入りタイヤの前記第１ベルトのコードの傾斜角度θ１は、タイヤの赤道に対して１０°〜３０°の範囲であり、前記第２ベルトのコードの傾斜角度θ２は、タイヤの赤道に対して２５°〜５５°の範囲であり、かつθ１＜θ２である、ことを特徴とする空気入りタイヤ対。
2. 前記ベルト層は、前記折返し部のタイヤ半径方向外側に、ベルト保護層をそれぞれ備えることを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ対。
3. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部までトロイダル状に延在させたカーカス層と、このカーカス層のタイヤ半径方向外側にベルト層を配置して補強した空気入りタイヤにつき、この空気入りタイヤを、車両の駆動側左右輪にそれぞれ装着するに当り、
   前記カーカス層の直上に位置する第１ベルトと、この第１ベルトの本体部のタイヤ半径方向外側に配置され、該第１ベルトの折返し部の内側に幅端部を包含させた第２ベルトとを有し、第１ベルトのコードがタイヤの回転する方向に対して右上がりに傾斜し、かつ、第２ベルトのコードが左上がりに傾斜したコード配列となるベルト層を備えた空気入りタイヤと、第１ベルトのコードが左上がりに傾斜し、かつ、第２ベルトのコードが右上がりに傾斜するコード配列となるベルト層を備えた空気入りタイヤとを、各空気入りタイヤの前記第１ベルトのコードの傾斜角度θ１が、タイヤの赤道に対して１０°〜３０°の範囲であり、前記第２ベルトのコードの傾斜角度θ２が、タイヤの赤道に対して２５°〜５５°の範囲であり、かつθ１＜θ２となるようにしてそれぞれ用意し、
   第１ベルトのコードがタイヤの回転する方向に対して右上がりに傾斜し、かつ、第２ベルトのコードが左上がりに傾斜したコード配列となるベルト層を備えた空気入りタイヤを車両の駆動側左輪に取り付け、第１ベルトのコードが左上がりに傾斜し、かつ、第２ベルトのコードが右上がりに傾斜するコード配列となるベルト層を備えた空気入りタイヤを車両の駆動側右輪に取り付けたことを特徴とする、空気入りタイヤの装着方法。
4. 前記ベルト層は、前記折返し部のタイヤ半径方向外側に、ベルト保護層をそれぞれ備えることを特徴とする、請求項３に記載の空気入りタイヤの装着方法。

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