JP5572572B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド部のカーカス層の外周側に、複数のベルトプライを積層してなるベルト層が配設され、トレッド部の表面に、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝と、その主溝により区画される陸部とが設けられた空気入りタイヤに関する。

通常、空気入りタイヤのトレッド部の表面には、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝と、その主溝により区画された陸部とが設けられる。本発明者が研究を重ねたところ、タイヤを接地させた状態では、接地面内に面内収縮力と呼ばれる力が作用し、それに起因して、コーナリング走行などで横力を受けた際に主溝がバックリング変形を起こしやすいことが判明した。バックリング変形を起こすと、主溝が溝底を浮き上がらせて横方向に曲がるため、タイヤの接地性が阻害され、操縦安定性能が悪化する傾向にある。

このような主溝のバックリング変形を抑制するには、ベルト層を構成するベルトプライにおいて、コードをハイアングル化、即ちタイヤ周方向に対するコードの傾斜角度を大きくすることが有効である。但し、ベルトプライのコードをハイアングル化すると、タイヤの径成長が大きくなり、単位面積当たりのベルト強度が低下するという問題がある。したがって、ベルト強度を維持しながらも、主溝のバックリング変形を抑制して操縦安定性能を向上しうる手法が強く望まれる。

下記特許文献１には、偏摩耗の発生を防止するべく、トレッド部に補強層（キャップレイヤー）を埋設した空気入りタイヤが記載されている。しかし、当該タイヤでは、陸部であるリブの内方域に補強層が配設され、その補強層に含まれるコードがタイヤ周方向に近い角度で一様に延びるため、主溝のバックリング変形を十分に抑制できないと考えられる。また、ベルトプライ（トレッドプライ）とは別個に補強層を設ける必要があるので、タイヤ重量の増加が避けられず、転がり抵抗の悪化を招来する恐れがある。

下記特許文献２では、ショルダー部の径成長を抑制しつつグルーブクラックの発生を抑制することを目的として、外側主溝の内方域でのみベルトプライのコードをハイアングル化した構造が提案されている。しかし、当該タイヤでは、外側主溝以外の主溝でバックリング変形が抑制されず、操縦安定性能を十分に向上することができない。更に、ベルトプライに含まれるコードが不連続に延びるため、ハイアングル化したコードの端部に曲げ応力が集中しやすく、ベルト強度を維持するうえで都合が悪い。

実開平３−１２３７０２号公報 特開２００６−２０５８１７号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベルト強度を維持しながらも、主溝のバックリング変形を抑制して操縦安定性能を向上できる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部のカーカス層の外周側に、複数のベルトプライを積層してなるベルト層が配設され、前記トレッド部の表面に、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝と、前記主溝により区画される陸部とが設けられた空気入りタイヤにおいて、前記ベルトプライに含まれるコードは、タイヤ周方向に対する傾斜角度が２０〜４５°の範囲内にあり、且つ、前記ベルトプライの幅方向の一端から他端まで連続して延びていて、前記主溝の各々の内方域における前記コードの傾斜角度が、その主溝に隣接した前記陸部の内方域における前記コードの傾斜角度よりも大きく設定されているものである。

このタイヤでは、ベルトプライのコードの傾斜角度を上記の如く設定しているため、各々の主溝における横方向の曲げを妨げて、横力による主溝のバックリング変形を抑制できる。また、コードの傾斜角度を局所的に大きくしつつ、その傾斜角度の範囲を２０〜４５°とし、ベルトプライの幅方向の一端から他端までコードを連続させていることから、ベルト強度を良好に維持できる。この結果、本発明によれば、ベルト強度を維持しながらも、主溝のバックリング変形を抑制して操縦安定性能を向上できる。

本発明では、タイヤ幅方向最外側に設けられた主溝の内方域における前記コードの傾斜角度が、その主溝よりもタイヤ幅方向内側に位置し且つタイヤ赤道に最も近い主溝の内方域における前記コードの傾斜角度よりも大きく設定されているものが好ましい。トレッド部におけるタイヤ幅方向の外側部分は、中央側部分に比べて表面の曲率半径が小さく、接地時に横方向の変形が大きくなる傾向にある。本発明の上記構成によれば、その変形が大きくなりがちな主溝においてバックリング変形を効果的に抑制できるため、操縦安定性能を向上するうえで有益である。

本発明では、前記主溝の溝幅Ｗと、その主溝の内方域における前記コードの傾斜角度が大となる領域の幅Ｗｂとが、０．８Ｗ≦Ｗｂ≦１．２Ｗの関係を満たすものが好ましい。かかる構成によれば、ベルトプライのコードの傾斜角度が大となる領域が適度なサイズで設定されるため、ベルト強度を良好に維持しつつ、バックリング変形を的確に抑制することができる。

本発明では、タイヤ赤道を基準として車両装着時の車両内側となるイン側領域では、車両装着時の車両外側となるアウト側領域に比べて、前記主溝の内方域における前記コードの傾斜角度が大きく設定されているものが好ましい。本発明の上記構成によれば、ネガティブキャンバーの設定に伴い、操縦安定性能に対する寄与がアウト側領域よりも高くなりがちなイン側領域において、主溝のバックリング変形を効果的に抑制できるため、操縦安定性能を向上するうえで有益である。

本発明に係る空気入りタイヤのトレッド部の一例を示すタイヤ子午線断面図 ベルト層の平面図 主溝とその内方域におけるコードを示す図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１に示した空気入りラジアルタイヤＴでは、そのトレッド部１のカーカス層２の外周側に、複数の（本実施形態では二枚の）ベルトプライ７，８を積層してなるベルト層３が配設されている。カーカス層２は、タイヤ周方向に対して略直角に延びるコードを含んだトロイダル形状のカーカスプライにより構成され、図示しない一対のビード部からサイドウォール部４を経てトレッド部１に至り、タイヤの骨格を構成している。

ベルト層３は、カーカス層２の外周に積層され、たが効果によってカーカス層２を補強している。ベルト層３の外周側にはトレッドゴム５が設けられており、そのトレッドゴム５の外周面、即ちトレッド部１の表面には、タイヤ周方向に沿って延びる複数の（本実施形態では四本の）主溝６ａ〜６ｄと、その主溝６ａ〜６ｄにより区画される陸部１０ａ〜１０ｅとが設けられている。陸部は、例えば、タイヤ周方向に連続して延びるリブや、横溝で分断された複数のブロックにより構成される。

ベルト層３を構成するベルトプライ７，８は、それぞれ簾状に平行配列した複数本のコードを含み、それらをゴム被覆して形成されている。図２に示すように、ベルトプライ７，８は、それぞれタイヤ周方向ＣＤ（図２における上下方向）に対して傾斜して延びるコードＣ７，Ｃ８を含んでいて、そのコードＣ７，Ｃ８が互いに逆向きに交差するように配置されている。尚、図２では、コードＣ７，Ｃ８が概念的に記載されており、実際の配列ピッチはもっと密になる。

コードＣ８は、タイヤ周方向に対する傾斜角度が２０〜４５°の範囲内にある。後述するように、このタイヤＴでは、主溝の内方域と陸部の内方域とでコードＣ８の傾斜角度を異ならせているが、その何れの角度も上記範囲内に設定される。当該コードの傾斜角度を４５°以下にすることで、タイヤの径成長が過度に大きくなることを防ぎ、ベルト強度を有効に維持できる。また、傾斜角度を２０°以上にすることで、横方向の曲げ変形を適切に抑えられる。この機能を高めるうえで、傾斜角度が２０°を超えることが好ましい。

コードＣ８は、ベルトプライ８の幅方向の一端から他端まで連続して延びている。後述するように、このタイヤＴでは、主溝の内方域と陸部の内方域とでコードＣ８の傾斜角度を異ならせているが、その傾斜角度が変化する箇所では、コードＣ８が途切れずに屈曲または湾曲して延びている。これによって、主溝６ａ〜６ｄの周辺にコードＣ８の端部が配されることなく、曲げ応力がコードＣ８の端部に集中することを防いで、ベルト強度を良好に維持できる。

図２，３に示すように、このタイヤＴでは、主溝６ａ〜６ｄの各々の内方域におけるコードＣ８の傾斜角度θ８１が、その主溝６ａ〜６ｄに隣接した陸部１０ａ〜１０ｅの内方域におけるコードＣ８の傾斜角度θ８２よりも大きく設定されている。したがって、主溝６ａの内方域における傾斜角度θ８１は、その主溝６ａに隣接した陸部１０ａ，１０ｂの内方域における傾斜角度θ８２よりも大きい。図２，３では、コードＣ８の傾斜角度が相対的に大となる領域と小となる領域の境界を一点鎖線で示している。

このような傾斜角度θ８１，θ８２の設定に基づき、各々の主溝６ａ〜６ｄにおける横方向の曲げを妨げて、横力による主溝６ａ〜６ｄのバックリング変形を抑制できる。また、コードＣ８の傾斜角度を局所的に大きくしつつ、その傾斜角度θ８１，θ８２の範囲を２０〜４５°とし、ベルトプライ８の幅方向の一端から他端までコードＣ８を連続させていることから、ベルト強度を良好に維持できる。この結果、ベルト強度を維持しながらも、主溝６ａ〜６ｄのバックリング変形を抑制して操縦安定性能を向上できる。

主溝の内方域における傾斜角度θ８１と、その主溝に隣接した陸部の内方域における傾斜角度θ８２との角度差は、２°以上であることが好ましい。これにより、主溝の内方域ではコードＣ８をハイアングル化してバックリング変形を抑制しつつ、陸部の内方域では相対的にローアングル化してベルト強度の維持に資することができる。また、この角度差は、４°以下であることが好ましく、それによりコードＣ８の傾斜角度の急激な変化を抑えて、ベルト強度を良好に維持できる。

本実施形態では、ベルトプライ７に含まれるコードＣ７について、コードＣ８とは逆向きの傾斜としながら、コードＣ８と同様に傾斜角度を設定している。即ち、コードＣ７は、タイヤ周方向ＣＤに対する傾斜角度が２０〜４５°の範囲内にあり、ベルトプライ７の幅方向の一端から他端まで連続して延びていて、主溝６ａ〜６ｄの各々の内方域におけるコードＣ７の傾斜角度θ７１が、その主溝６ａ〜６ｄに隣接した陸部１０ａ〜１０ｅの内方域におけるコードＣ７の傾斜角度θ７２よりも大きく設定されている。

上述したコードの傾斜角度の設定は、少なくともベルトプライ８を対象とすることが好ましい。ベルトプライ８は、ベルトプライ７の外周に積層され、ベルト層３を構成するベルトプライの中で最も主溝６ａ〜６ｄに近いため、横力による主溝６ａ〜６ｄのバックリング変形の抑制に対する寄与が大きいためである。但し、バックリング変形の抑制効果を更に高めるうえでは、本実施形態のようにベルト層３を構成する全てのベルトプライ７，８を対象とすることが有効である。

ベルトプライ７，８に含まれるコードＣ７，Ｃ８には、カーカス層２に対する補強効果を高める観点から、更には主溝６ａ〜６ｄのバックリング変形の抑制効果を高める観点から、スチールコードが好適に採用される。但し、これに限られず、スチール相当の強度を持つ他の材料からなるコードであってもよいし、或いは、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミド等の有機系繊維等からなるコードでもよい。

ベルトプライ８は、タイヤ幅方向最外側に設けられた陸部１０ａの内方域から陸部１０ｅの内方域まで連続して延在し、トレッド部１に設けられた全ての主溝６ａ〜６ｄの配設範囲を包含する範囲に配設されている。ベルトプライ８の幅は、好ましくは接地幅の８０〜１２０％、より好ましくは接地幅の９０〜１０５％に設定される。ベルトプライ７は、ベルトプライ８よりも幅広に形成されている。

ベルト層３の外周には、高速耐久力を向上するために、実質的にタイヤ周方向に延びるコードを含んだベルト補強層を積層しても構わない。当該ベルト補強層は、ゴム被覆した一本又は複数本のコードを螺旋状に巻回することにより形成できる。但し、本発明では、ベルト補強層が必須の構成ではなく、本実施形態のように省略することが可能である。このようにベルト補強層を省略し、ベルト層３にトレッドゴム５を直に積層する構造であれば、ベルト補強層によるタイヤ重量の増加が無くなり、転がり抵抗を低減して燃費性能の悪化を回避できる。

トレッド部１の表面で測定される主溝６ａ〜６ｄの溝幅Ｗと、その主溝６ａ〜６ｄの内方域におけるコードＣ８（及びコードＣ７）の傾斜角度が大となる領域の幅Ｗｂとは、０．８Ｗ≦Ｗｂ≦１．２Ｗの関係を満たすことが好ましく、それによって傾斜角度が大となる領域のサイズを相応に確保できる。したがって、本実施形態では、溝幅Ｗと幅Ｗｂを略同等に設定しているが、これらを相違させて幅Ｗｂを溝幅Ｗよりも大きく或いは小さく設定してもよい。

本実施形態では、主溝の内方域と陸部の内方域とで二種の傾斜角度を使い分けており、四本の主溝６ａ〜６ｄの各々の内方域におけるコードの傾斜角度が互いに同じである例を示す。但し、本発明は、これに限られるものではなく、主溝６ａ〜６ｄの各々の内方域におけるコードの傾斜角度を互いに異ならせても構わない。

例えば、タイヤ幅方向最外側に設けられた主溝の内方域におけるコードの傾斜角度を、その主溝よりもタイヤ幅方向内側に位置し且つタイヤ赤道Ｃに最も近い主溝の内方域におけるコードの傾斜角度よりも大きく設定することが考えられる。上記のタイヤＴであれば、主溝６ａの内方域における傾斜角度θ８１が主溝６ｂの其れよりも大きく、主溝６ｄの内方域における傾斜角度θ８１が主溝６ｃの其れよりも大きく設定される。これにより、変形が大きくなりがちな外側の主溝６ａ，６ｄでバックリング変形を効果的に抑制し、操縦安定性能を向上できる。

上記において、最外側の主溝６ａとタイヤ赤道Ｃ近傍の主溝６ｂとの間に、別の主溝が設けられる場合には、その主溝の内方域における傾斜角度θ８１を、主溝６ａ又は主溝６ｂと同じに設定してもよい。但し、バックリング変形を抑制するには、タイヤ赤道Ｃから離れるほど傾斜角度θ８１を大きくすることが有益であり、主溝６ａと主溝６ｂとの間にある主溝の内方域における傾斜角度θ８１を、主溝６ａの其れよりも小さく且つ主溝６ｂの其れよりも大きく設定することが好ましい。トレッド部１に設けられる主溝の本数としては、二〜六本が例示される。

また、例えば、タイヤ赤道Ｃを基準として車両装着時の車両内側となるイン側領域では、車両装着時の車両外側となるアウト側領域に比べて、主溝の内方域におけるコードの傾斜角度を大きく設定することが考えられる。図１，２においてタイヤ赤道Ｃの右側がイン側領域、左側がアウト側領域となる場合には、主溝６ｃ，６ｄの内方域における傾斜角度θ８１が主溝６ａ，６ｂの其れよりも大きく設定される。これにより、ネガティブキャンバーの設定に伴い、操縦安定性能に対する寄与が高くなりがちなイン側領域において、主溝６ｃ，６ｄのバックリング変形を効果的に抑制し、操縦安定性能を向上できる。

かかる手法は、最外側の主溝と中央側の主溝とで傾斜角度を相違させる前述の手法との併用が可能である。また、主溝の内方域におけるコードの傾斜角度に関して、イン側領域で最小となる角度が、アウト側領域で最大となる角度よりも大きくなることが好ましく、それによりイン側領域における主溝のバックリング変形の抑制効果を高められる。但し、それに限られるものではなく、主溝毎に測定される、その内方域におけるコードの傾斜角度の平均値において、イン側領域がアウト側領域よりも大きくなればよい。

上記の如くイン側領域とアウト側領域とが観念されるタイヤは、車両への装着の際にアウト側領域を車両の外側に向けるように指定された、装着方向指定型のタイヤであり、タイヤ赤道Ｃを基準として左右非対称なトレッドパターンが形成されている。車両に対する装着方向の指定は、例えばタイヤのサイドウォール部に車両内側または車両外側となる旨の表示を付すことにより行われる。

本発明の空気入りタイヤは、ベルトプライを上記の如く構成する程度の改変で、その他は従来のタイヤ製造工程と同様にして製造を行うことができる。上記のようなベルトプライからなるベルト層は、例えば、本出願人による特開２００２−１２７７１１号公報に記載の製造装置を利用して、コードを１本ずつ又は数本ずつ順次に且つコードの角度を変えながら配置することにより作製できる。

本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

（１）ベルト強度（プランジャー強度）
ＪＩＳＤ４２３０に基づき、内圧を１８０ｋＰａとしたタイヤのトレッド部に、５０．０±２．５ｍｍ／分の速度で直径φ１９ｍｍのプランジャーを押し付けて、破壊エネルギーを測定した。表１では比較例１の結果を、表２では比較例６の結果を１００とした場合の指数で評価し、数値が大きいほどベルト強度に優れていることを示す。

（２）直進性能（表２のみ）
二名のドライバーによる官能試験により、直進性能（耐片流れ性能）を評価した。試験では、十点満点法で採点を行って二名のドライバーの平均値を算出した。比較例６の結果を１００とした場合の指数で評価し、数値が大きいほど性能に優れていることを示す。

（３）操縦安定性能
二名のドライバーによる官能試験により、操縦安定性能を評価した。試験では、１０点満点法で採点を行って二名のドライバーの平均値を算出した。表１では比較例１の結果を、表２では比較例６の結果を１００とした場合の指数で評価し、数値が大きいほど性能に優れていることを示す。

比較例１〜５、実施例１〜５
図１，２に示した構造を有するタイヤ（サイズ２２５／４０Ｒ１８）において、主溝６ａ〜６ｄ及び陸部１０ａ〜１０ｅの内方域におけるベルトプライ７，８のコードの傾斜角度を表１のように設定し、比較例１〜５及び実施例１〜５とした。評価結果を表１に示す。

比較例６〜９、実施例６〜９
図１，２に示した構造を有するタイヤ（サイズ２２５／４０Ｒ１８）において、左右非対称なトレッドパターンを採用し、主溝６ａ〜６ｄ及び陸部１０ａ〜１０ｅの内方域におけるベルトプライ７，８のコードの傾斜角度を表２のように設定して、比較例６〜９及び実施例６〜９とした。尚、主溝６ａ，６ｂを設けた側をアウト側領域、反対側をイン側領域とし、−１°のネガティブキャンバーを設定して車両に装着した。評価結果を表２に示す。

表１において、実施例１〜５では、ベルト強度を維持しながら、比較例１〜５よりも操縦安定性能を向上できていることが分かる。また、表２において、実施例６〜９では、ベルト強度及び直進性能を維持しながら、比較例６〜９よりも操縦安定性能を向上できていることが分かる。

１ トレッド部
２ カーカス層
３ ベルト層
６ａ 主溝
６ｂ 主溝
６ｃ 主溝
６ｄ 主溝
７ ベルトプライ
８ ベルトプライ
１０ａ 陸部
１０ｂ 陸部
１０ｃ 陸部
１０ｄ 陸部
１０ｅ 陸部
Ｃ タイヤ赤道
Ｃ７ コード
Ｃ８ コード

Claims (4)

1. トレッド部のカーカス層の外周側に、複数のベルトプライを積層してなるベルト層が配設され、前記トレッド部の表面に、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝と、前記主溝により区画される陸部とが設けられた空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルトプライに含まれるコードは、タイヤ周方向に対する傾斜角度が２０〜４５°の範囲内にあり、且つ、前記ベルトプライの幅方向の一端から他端まで連続して延びていて、前記主溝の各々の内方域における前記コードの傾斜角度が、その主溝に隣接した前記陸部の内方域における前記コードの傾斜角度よりも大きく設定されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. タイヤ幅方向最外側に設けられた主溝の内方域における前記コードの傾斜角度が、その主溝よりもタイヤ幅方向内側に位置し且つタイヤ赤道に最も近い主溝の内方域における前記コードの傾斜角度よりも大きく設定されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記主溝の溝幅Ｗと、その主溝の内方域における前記コードの傾斜角度が大となる領域の幅Ｗｂとが、０．８Ｗ≦Ｗｂ≦１．２Ｗの関係を満たす請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. タイヤ赤道を基準として車両装着時の車両内側となるイン側領域では、車両装着時の車両外側となるアウト側領域に比べて、前記主溝の内方域における前記コードの傾斜角度が大きく設定されている請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
   

Images