JP5598234B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

この発明は、空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、カーカス層の巻き上げ端部がベルト層の下層まで延在する構造において、タイヤの高速耐久性能を向上できる空気入りタイヤに関する。

近年の空気入りタイヤでは、地球温暖化対策などの環境貢献の必要性から、レスプライ化（カーカス層の軽量化）によりタイヤ重量を軽減してタイヤの転がり抵抗を低減している。かかるレスプライ構造として、カーカス層が単層構造を有し、カーカス層の巻き上げ端部がベルト層のタイヤ幅方向外側の端部よりもタイヤ幅方向内側まで延在してベルト層の下層に配置される構造が採用されている。かかる構造を採用する従来の空気入りタイヤとして、特許文献１に記載される技術が知られている。

特開２００８−３０２７７５号公報

ここで、上記のレスプライ構造を有する空気入りタイヤでは、カーカス層の巻き上げ端部にてセパレーションが発生し易いという課題がある。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、カーカス層の巻き上げ端部がベルト層の下層まで延在する構造において、タイヤの高速耐久性能を向上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、カーカス層の少なくとも一方の巻き上げ端部がベルト層のタイヤ幅方向外側の端部よりもタイヤ幅方向内側まで延在してベルト層の下層に配置される空気入りタイヤであって、前記カーカス層の巻き上げ端部と前記ベルト層との間に配置されて前記カーカス層の巻き上げ端部をタイヤ径方向外側から覆うカーカス補強材を備え、タイヤ子午線方向の断面視にて、前記カーカス補強材のタイヤ幅方向外側の端部と前記ベルト層の構成部材の端部とが、タイヤ幅方向に相互に異なる位置にあり、且つ、前記カーカス補強材のタイヤ幅方向外側の端部が、ベルト層のタイヤ幅方向外側の端部よりもタイヤ幅方向内側にあることを特徴とする。

この空気入りタイヤでは、カーカス補強材がカーカス層の巻き上げ端部を保持するので、巻き上げ端部の剥離が効果的に防止される。これにより、タイヤの高速耐久性能が向上する利点がある。
また、この空気入りタイヤでは、部材の端部における応力集中が緩和されて、トレッドゴムのセパレーションが抑制される。これにより、タイヤの高速耐久性能がさらに向上する利点がある。

また、この発明にかかる空気入りタイヤは、前記カーカス補強材が有機繊維コードから成ると共に、前記カーカス補強材の繊維方向とタイヤ周方向とのなす角θが−１５［deg］≦θ≦１５［deg］の範囲内にある。

この空気入りタイヤでは、カーカス補強材の繊維方向がタイヤ周方向（０度方向）に略一致することにより、カーカス補強材によるカーカス層の端部の保持力（タガ効果）が適正に確保される。これにより、タイヤの高速耐久性能が適正に向上する利点がある。

また、この発明にかかる空気入りタイヤは、前記カーカス補強材の幅Ｈが前記カーカス層の巻き上げ端部と前記ベルト層とのラップ幅Ｗに対して１．０≦Ｈ／Ｗ≦４．０の範囲内にある。

この空気入りタイヤでは、カーカス補強材の幅Ｈとラップ幅Ｗとの比Ｈ／Ｗが適正化されることにより、カーカス補強材によるカーカス層の巻き上げ端部の保持力が適正に確保される。これにより、タイヤの高速耐久性能が適正に向上する利点がある。

また、この発明にかかる空気入りタイヤは、前記カーカス補強材の厚さｔが０．５［ｍｍ］≦ｔ≦１．５［ｍｍ］の範囲内にある。

この空気入りタイヤでは、カーカス補強材の幅Ｈが適正化されることにより、カーカス補強材によるカーカス層の巻き上げ端部の保持力が適正に確保される。これにより、タイヤの高速耐久性能が適正に向上する利点がある。

また、この発明にかかる空気入りタイヤは、扁平率４０以上のタイヤに適用される。

かかる扁平率４０以上のタイヤを適用対象とすることにより、タイヤの高速耐久性能の向上効果がより顕著に得られる利点がある。

この発明にかかる空気入りタイヤでは、カーカス補強材がカーカス層の巻き上げ端部を保持するので、巻き上げ端部の剥離が効果的に防止される。これにより、タイヤの高速耐久性能が向上する利点がある。

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要部を示す拡大断面図である。 図３は、カーカス補強層とベルト層との位置関係を示す説明図である。 図４は、カーカス補強層とベルト層との位置関係を示す説明図である。 図５は、カーカス補強層とベルト層との位置関係を示す説明図である。 図６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表である。

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］
この空気入りタイヤ１は、ビードコア２と、ビードフィラー３と、カーカス層４と、ベルト層５と、トレッドゴム６と、サイドウォールゴム７とを含んで構成される（図１参照）。ビードコア２は、環状構造を有し、左右一対を一組として構成される。ビードフィラー３は、ビードコア２のタイヤ径方向外周に配置されてタイヤのビード部を補強する。

カーカス層４は、有機繊維コードを配列した圧延材から成り、左右のビードコア２、２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４の両端部４２、４２は、ビードフィラー３を包み込むようにタイヤ幅方向外側に巻き上げられて、ベルト層５のタイヤ幅方向外側の端部よりもタイヤ幅方向内側まで延在する。また、カーカス層４の両端部４２、４２は、ベルト層５の下層（タイヤ径方向内側）に位置し、ベルト層５とカーカス層４の本体部４１との間に挟み込まれて係止される。この実施の形態では、かかるカーカス層４の端部４２を、巻き上げ端部と呼ぶ。

ベルト層５は、スチール繊維コードを配列したベルト材５１、５２から成り、カーカス層４のタイヤ径方向外周に配置される。このベルト層５は、一対のベルト材５１、５２がその繊維方向を相互に交差させつつ積層されて構成される（クロスプライ構造）。また、これらのベルト材５１、５２のタイヤ径方向外周には、ベルト材５１、５２を保護するためのベルトカバー層５３、５４が配置される。

トレッドゴム６は、カーカス層４およびベルト層５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。サイドウォールゴム７は、左右一対を一組として構成され、カーカス層４のタイヤ幅方向外側に配置されてタイヤのサイドウォール部を構成する。

［カーカス補強材］
また、この空気入りタイヤ１は、カーカス補強材８を有する（図１および図２参照）。カーカス補強材８は、カーカス層４の巻き上げ端部４２とベルト層５との間に配置されて、カーカス層４の巻き上げ端部４２をタイヤ径方向外側から覆う部材である。

例えば、この実施の形態では、カーカス補強材８がナイロンコード、アラミドなどの有機繊維コードから構成されている（図示省略）。例えば、９４０［dtex］のナイロンコード、あるいは、９４０［dtex］〜１１００［dtex］のアラミドが採用されている。ここで、カーカス補強材８は、有機繊維コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻き廻して形成されても良いし（ストリップワインディング法）、有機繊維コードを配列して成る圧延材から構成されても良い。このとき、カーカス補強材８の厚さｔ（図示省略）が、０．５［ｍｍ］≦ｔ≦１．５［ｍｍ］の範囲内に設定される。また、カーカス補強材８の幅Ｈがカーカス層４の巻き上げ端部４２とベルト層５とのラップ幅Ｗに対して１．０≦Ｈ／Ｗ≦４．０の範囲内にあることが好ましい（図３参照）。

また、カーカス補強材８の繊維方向がタイヤ周方向（０度方向）に略一致することが好ましい（図示省略）。具体的には、カーカス補強材８の繊維方向とタイヤ周方向とのなす角θが−１５［deg］≦θ≦１５［deg］の範囲内にあることが好ましく、−１０［deg］≦θ≦１０［deg］の範囲内にあることがより好ましい。これにより、カーカス補強材８によるカーカス層４の巻き上げ端部４２の保持力（タガ効果）が適正に確保される。

また、カーカス補強材８が単層構造を有することが好ましい（図１および図２参照）。かかる構成は、カーカス補強材によるタイヤ重量の増加が抑制される点で好ましい。しかし、これに限らず、カーカス補強材８が多層構造を有しても良い（図示省略）。例えば、カーカス補強材８が、有機繊維コードをタイヤ周方向に多重かつ螺旋状に巻き廻して形成されても良いし、有機繊維コードを配列して成る複数の圧延材を積層して構成されても良い。かかる構成は、カーカス補強材８によるカーカス層４の巻き上げ端部４２の保持力（タガ効果）が向上する点で好ましい。

また、カーカス層４の左右の巻き上げ端部４２がベルト層５の端部よりもタイヤ径方向内側に位置しており、これらの巻き上げ端部４２に対してカーカス補強材８がそれぞれ配置されることが好ましい。しかし、これに限らず、一方の巻き上げ端部４２のみがベルト層５の端部よりもタイヤ径方向内側に位置する構成では、この巻き上げ端部４２のみにカーカス補強材８が配置されれば足りる。

また、タイヤ子午線方向の断面視にて、カーカス補強材８の中心位置とカーカス層４の巻き上げ端部４２とがタイヤ幅方向に対して略同位置にあることが好ましい（図３〜図５参照）。すなわち、カーカス補強材８が、その中心位置にてカーカス層４の巻き上げ端部４２を保持する構成が好ましい。具体的には、カーカス補強材８の中心位置とカーカス層４の巻き上げ端部４２とのタイヤ幅方向の距離Ｄ（図示省略）が、カーカス補強材８の幅Ｈに対して０≦Ｄ／Ｈ＜０．４の範囲内にあることが好ましい。これにより、カーカス補強材８がカーカス層４の巻き上げ端部４２を適正に保持できる。

また、タイヤ子午線方向の断面視にて、カーカス補強材８のタイヤ幅方向外側の端部と、ベルト層５の構成部材（カーカス補強材８に隣接するベルト材５１あるいはベルトカバー層５３、５４）の端部とがタイヤ幅方向に相互に異なる位置にあることが好ましい（図３〜図５参照）。具体的には、カーカス補強材８の端部とベルト層５の構成部材の端部とがタイヤ幅方向に５［ｍｍ］以上の距離を隔てて配置されることが好ましい。これにより、部材の端部における応力集中が緩和されて、トレッドゴム６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では、カーカス層４の巻き上げ端部４２とベルト層５との間に配置されてカーカス層４の巻き上げ端部４２をタイヤ径方向外側から覆うカーカス補強材８を備える（図１および図２参照）。かかる構成では、カーカス補強材８がカーカス層４の巻き上げ端部４２を保持するので、巻き上げ端部４２の剥離が効果的に防止される。これにより、タイヤの高速耐久性能が向上する利点がある。

また、この空気入りタイヤ１では、カーカス補強材８が有機繊維コードから成ると共に、カーカス補強材８の繊維方向とタイヤ周方向とのなす角θが−１５［deg］≦θ≦１５［deg］の範囲内にある（図示省略）。かかる構成では、カーカス補強材８の繊維方向がタイヤ周方向（０度方向）に略一致することにより、カーカス補強材８によるカーカス層４の巻き上げ端部４２の保持力（タガ効果）が適正に確保される。これにより、タイヤの高速耐久性能が適正に向上する利点がある。

また、この空気入りタイヤ１では、カーカス補強材８の幅Ｈがカーカス層４の巻き上げ端部４２とベルト層５とのラップ幅Ｗに対して１．０≦Ｈ／Ｗ≦４．０の範囲内にある（図３参照）。かかる構成では、カーカス補強材８の幅Ｈとラップ幅Ｗとの比Ｈ／Ｗが適正化されることにより、カーカス補強材８によるカーカス層４の巻き上げ端部４２の保持力が適正に確保される。これにより、タイヤの高速耐久性能が適正に向上する利点がある。例えば、Ｈ／Ｗ＜１．０となると、カーカス補強材によるカーカス層の端部の保持力が低下して、高速耐久性能の向上効果が十分に得られないため、好ましくない。また、４．０＜Ｈ／Ｗとなると、カーカス補強材によりタイヤ重量が過大となるため、好ましくない。

また、この空気入りタイヤ１では、カーカス補強材８の厚さｔが０．５［ｍｍ］≦ｔ≦１．５［ｍｍ］の範囲内にある（図示省略）。かかる構成では、カーカス補強材８の幅Ｈが適正化されることにより、カーカス補強材８によるカーカス層４の巻き上げ端部４２の保持力が適正に確保される。これにより、タイヤの高速耐久性能が適正に向上する利点がある。例えば、ｔ＜０．５では、カーカス補強材によるカーカス層の端部の保持力が低下して、高速耐久性能の向上効果が十分に得られないため、好ましくない。また、１．５＜ｔとなると、カーカス補強材によりタイヤ重量が過大となるため、好ましくない。

また、この空気入りタイヤ１では、タイヤ子午線方向の断面視にて、カーカス補強材８のタイヤ幅方向外側の端部と、ベルト層５の構成部材（カーカス補強材８に隣接するベルト材５１あるいはベルトカバー層５３、５４）の端部とがタイヤ幅方向に相互に異なる位置にある（図３および図４参照）。かかる構成では、部材の端部における応力集中が緩和されて、トレッドゴム６のセパレーションが抑制される。これにより、タイヤの高速耐久性能がさらに向上する利点がある。

［適用対象］
また、この空気入りタイヤ１は、扁平率４０以上、好ましくは、扁平率６０以上のタイヤを適用対象とすることが好ましい。あるいは、外径６４０［ｍｍ］以上（例えば、ミニバン用途では１６インチ以上）のタイヤを適用対象とすることが好ましい。かかる扁平率のタイヤでは、カーカス層の巻き上げ端部における破損が発生し易い傾向にある。したがって、かかる扁平率のタイヤを適用対象とすることにより、タイヤの高速耐久性能の向上効果がより顕著に得られる利点がある。

［性能試験］
この実施の形態では、条件が異なる複数の空気入りタイヤについて、高速耐久性能に関する性能試験が行われた（図６参照）。この性能試験では、タイヤサイズ２２５／４５Ｒ１８の空気入りタイヤがＪＡＴＭＡ規定の適用リムに組み付けられ、この空気入りタイヤにＪＡＴＭＡ規定の正規内圧が付与される。

高速耐久性能に関する性能試験は、ドラム径１７０７ｍｍのドラム試験機を使用して、速度を８１ｋｍ／ｈ、負荷荷重をＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の８８％として２時間走行させ、その後３０分毎に１０ｋｍ／ｈずつ速度を増加させる。そして、タイヤが破壊（カーカス層の巻き上げ端部のセパレーションが発生）するまでの走行距離が測定され、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、その数値が大きいほど好ましい。

なお、タイヤ重量は、従来例を基準（１００）とした指数評価である。この評価は、数値が小さいほど好ましく、１０３以下であれば適正といえる。

従来例の空気入りタイヤでは、カーカス層が単層構造を有し、カーカス層の巻き上げ端部がベルト層のタイヤ幅方向外側の端部よりもタイヤ幅方向内側まで延在してベルト層の下層に配置されている（図示省略）。ただし、カーカス補強材が配置されていない。

比較例の空気入りタイヤでは、カーカス層が二層構造を有し、カーカス層の巻き上げ端部がビードフィラーのタイヤ径方向外側の端部に位置している（図示省略）。また、カーカス補強材が配置されていない。

実施例１〜７の空気入りタイヤ１では、カーカス層４が単層構造を有し、カーカス層４の巻き上げ端部４２がベルト層５のタイヤ幅方向外側の端部よりもタイヤ幅方向内側まで延在してベルト層５の下層に配置されている（図１および図２参照）。カーカス層４の巻き上げ端部４２とベルト層５との間に配置されてカーカス層４の巻き上げ端部４２をタイヤ径方向外側から覆うカーカス補強材８を備えている。タイヤ子午線方向の断面視にて、カーカス補強材８のタイヤ幅方向外側の端部と、ベルト層５の構成部材（カーカス補強材８に隣接するベルト材５１あるいはベルトカバー層５３、５４）の端部とがタイヤ幅方向に相互に異なる位置に配置されている（図３〜図５参照）。

試験結果に示すように、実施例１〜７では、タイヤの高速耐久性能が向上することが分かる（図６参照）。また、実施例１〜３を比較すると、カーカス補強材８の繊維方向とタイヤ周方向とのなす角θが適正化されることにより、タイヤの高速耐久性能が効果的に向上することが分かる。また、実施例１、４、５を比較すると、カーカス補強材８の幅Ｈとラップ幅Ｗとの比Ｈ／Ｗが適正化されることにより、タイヤ重量を維持しつつタイヤの高速耐久性能を向上させ得ることが分かる。また、実施例１、６、７を比較すると、カーカス補強材８の厚さｔが適正化されることにより、タイヤ重量を維持しつつタイヤの高速耐久性能を向上させ得ることが分かる。

以上のように、この発明にかかる空気入りタイヤは、カーカス層の巻き上げ端部がベルト層の下層まで延在する構造において、タイヤの高速耐久性能を向上できる点で有用である。

１ 空気入りタイヤ
２ ビードコア
３ ビードフィラー
４ カーカス層
５ ベルト層
６ トレッドゴム
７ サイドウォールゴム
８ カーカス補強材
４１ 本体部
４２ 巻き上げ端部
５１、５２ ベルト材
５３、５４ ベルトカバー層

Claims (5)

1. カーカス層の少なくとも一方の巻き上げ端部がベルト層のタイヤ幅方向外側の端部よりもタイヤ幅方向内側まで延在してベルト層の下層に配置される空気入りタイヤであって、
   前記カーカス層の巻き上げ端部と前記ベルト層との間に配置されて前記カーカス層の巻き上げ端部をタイヤ径方向外側から覆うカーカス補強材を備え、
   タイヤ子午線方向の断面視にて、前記カーカス補強材のタイヤ幅方向外側の端部と前記ベルト層の構成部材の端部とが、タイヤ幅方向に相互に異なる位置にあり、且つ、
   前記カーカス補強材のタイヤ幅方向外側の端部が、ベルト層のタイヤ幅方向外側の端部よりもタイヤ幅方向内側にあることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記カーカス補強材が有機繊維コードから成ると共に、前記カーカス補強材の繊維方向とタイヤ周方向とのなす角θが−１５［deg］≦θ≦１５［deg］の範囲内にある請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記カーカス補強材の幅Ｈが前記カーカス層の巻き上げ端部と前記ベルト層とのラップ幅Ｗに対して１．０≦Ｈ／Ｗ≦４．０の範囲内にある請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記カーカス補強材の厚さｔが０．５［ｍｍ］≦ｔ≦１．５［ｍｍ］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. 扁平率４０以上のタイヤに適用される請求項１〜４いずれか一つに記載の空気入りタイヤ。