JP5778916B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、耐偏摩耗性能を維持しつつ、操縦安定性を向上しうる空気入りタイヤに関する。
トレッド部に配されたトレッドゴムに、モジュラスの異なるゴム材を用いた空気入りタイヤが提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。この種の空気入りタイヤは、旋回時において、接地圧が高くなりやすいショルダー領域に相対的にモジュラスの大きいゴム材が、またクラウン領域にはモジュラスの小さいゴム材がそれぞれ配される。このような空気入りタイヤは、トレッドゴムの耐偏摩耗性能の向上が期待されている。
特開2008−155722号公報
しかしながら、上記のような空気入りタイヤでは、クラウン領域とショルダー領域とでゴムモジュラスが大きく変わる。このため、例えば、旋回中、トレッド部の接地中心がクラウン領域からショルダー領域に移行したときなど、発生する横力等の変化が急激(非線形)となりやすい。このため、上述の空気入りタイヤでは、車両の挙動変化が安定せず、操縦安定性が低下するという傾向があった。
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、トレッドゴムに、モジュラスが大きいゴム材からなる高モジュラス部と、この高モジュラス部にトレッド幅方向で隣接しかつ前記高モジュラス部よりもモジュラスが小さいゴム材からなる低モジュラス部とを含ませる一方、バンド層には、高モジュラス部のタイヤ半径方向内側に配されかつバンドコードの配列密度が小さい低密度部と、低モジュラス部のタイヤ半径方向内側に配されかつバンドコードの配列密度が低密度部よりも大きい高密度部とを含ませることを基本として、耐偏摩耗性能を維持しつつ、操縦安定性を向上しうる空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。
本発明のうち請求項1記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内方に配されたベルト層と、このベルト層のタイヤ半径方向外側に配されかつタイヤ周方向に対して5度以下の角度で配列されたバンドコードを有するバンド層と、前記バンド層の外側に配されかつ路面と接地するトレッドゴムとを具えた空気入りタイヤであって、前記トレッドゴムは、少なくとも一方のショルダー領域に配されかつモジュラスが大きいゴム材からなる高モジュラス部と、この高モジュラス部にトレッド幅方向で隣接しかつ前記高モジュラス部よりもモジュラスが小さいゴム材からなる低モジュラス部とを含み、前記バンド層は、前記高モジュラス部のタイヤ半径方向内側に配されかつバンドコードの配列密度が小さい低密度部と、前記低モジュラス部のタイヤ半径方向内側に配されかつバンドコードの配列密度が前記低密度部よりも大きい高密度部とを含み、前記高密度部のバンドコードの配列密度Baと、前記低密度部のバンドコードの配列密度Bbとの比Ba/Bbであるバンドコード密度比Rbが1.50以上1.81以下であり、前記高モジュラス部のモジュラスMaと、前記低モジュラス部のモジュラスMbとの比Ma/Mbであるモジュラス比Rmが1.15以上1.5以下であることを特徴とする。
また請求項2記載の発明は、前記高モジュラス部は、両側のショルダー領域に配されるとともに、前記低モジュラス部は、ショルダー領域の間かつタイヤ赤道を含むクラウン領域に配される請求項1記載の空気入りタイヤである。
また請求項3記載の発明は、車両への装着の向きが指定されるとともに、前記高モジュラス部は車両外側に配される一方、前記低モジュラス部は車両内側に配される請求項1記載の空気入りタイヤである。
また請求項4記載の発明は、記高モジュラス部のタイヤ軸方向の幅が、トレッド接地幅の20%以上である請求項1乃至3のいずれかに記載の空気入りタイヤである。
また請求項5記載の発明は、前記モジュラス比Rmと前記バンドコード密度比Rbとの比Rm/Rbが0.78以上1.19以下である請求項4記載の空気入りタイヤである。
また請求項6記載の発明は、前記高密度部の配列密度Baは、5〜30(本/cm)である請求項1乃至5のいずれかに記載の空気入りタイヤである。
ここで、前記トレッド接地幅は、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷である正規状態のタイヤに、正規荷重を負荷してキャンバー角0度で平面に接地させたときのトレッド部の最外側の接地端間のタイヤ軸方向の距離とする。また、タイヤの各部の寸法等は、特に断りがない場合、前記正規状態での値とする。
また、前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばJATMAであれば "標準リム" 、TRAであれば "Design Rim" 、ETRTOであれば "Measuring Rim" とする。
さらに「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば "最高空気圧" 、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" とする。
また、本明細書において、「正規荷重」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、JATMAであれば最大負荷能力、TRAであれば表"TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES"に記載の最大値、ETRTOであれば"LOAD CAPACITY"とする。なお、いずれの規格も存在しない場合、タイヤメーカの推奨値が適用される。
また、本明細書において、「モジュラス」は、「JIS−K6394」の規格に準拠して、以下に示される条件で(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを用いて測定した複素弾性率E*とする。
初期歪:10%
振幅:±1%
周波数:10Hz
変形モード:引張
測定温度:70°C
本発明の空気入りタイヤは、トレッドゴムとして、少なくとも一方のショルダー領域に配されかつモジュラスが大きいゴム材からなる高モジュラス部と、この高モジュラス部よりもタイヤ赤道側に配されかつかつ前記高モジュラス部よりもモジュラスが小さいゴム材からなる低モジュラス部とを含む。このようなトレッドゴムは、接地圧の高いショルダー領域の摩耗を抑えて、トレッド部の摩耗の均一化を図り、耐偏磨耗性を向上しうる。
また、バンド層には、高モジュラス部のタイヤ半径方向内側に配されかつバンドコードの配列密度が小さい低密度部と、低モジュラス部のタイヤ半径方向内側に配されかつバンドコードの配列密度が低密度部よりも大きい高密度部とが含まれる。このような空気入りタイヤでは、低モジュラス部の剛性を高密度部が高めることにより、ベルト層のタイヤ半径方向外側部分(トレッドゴムとバンド層との複合体)の剛性が、トレッド幅方向で均一に近づく。従って、旋回中の発生する横力等の変化を線形に近づけ、車両の挙動変化を安定させることにより、操縦安定性の向上を図ることができる。
本実施形態の空気入りタイヤを示す断面図である。 (a)、(b)は、バンド層の高密度部と低密度部とを説明するトレッド部の部分断面図である。 本発明の他の実施形態の空気入りタイヤを示す断面図である。
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図1に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ(以下、単に「タイヤ」ということがある)1は、トレッド部2からサイドウォール部3をへてビード部4のビードコア5に至るカーカス6と、このカーカス6のタイヤ半径方向外側かつトレッド部2の内部に配されたベルト層7と、このベルト層7のタイヤ半径方向外側に配されるバンド層9と、このバンド層9の外側に配されかつ路面と接地するトレッドゴム2Gとを具えた乗用車用のラジアルタイヤとして構成されている。
前記カーカス6は、少なくとも1枚以上、本実施形態では1枚のカーカスプライ6Aにより構成される。このカーカスプライ6Aは、トレッド部2からサイドウォール部3を経てビード部4のビードコア5に至る本体部6aと、この本体部6aからのびてビードコア5の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部6bとを含む。また、本体部6aと折返し部6bとの間には、ビードコア5からタイヤ半径方向外側にのびかつ硬質ゴムからなるビードエーペックス8が配され、ビード部4が適宜補強される。
また、カーカスプライ6Aは、タイヤ赤道Cに対して例えば80〜90度の角度で配列されたカーカスコードを有する。このカーカスコードとしては、例えば、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、アラミドなどの有機繊維コードが好適に採用される。
前記ベルト層7は、ベルトコードをタイヤ赤道Cに対して例えば10〜40度の小角度で傾けて配列した少なくとも2枚、本実施形態ではタイヤ半径方向に内、外2枚のベルトプライ7A、7Bを、ベルトコードが互いに交差する向きに重ね合わせて構成される。本実施形態のベルトコードには、スチールコードが採用されるが、アラミド、レーヨン等の高弾性の有機繊維コードも必要に応じて用いることができる。
前記トレッドゴム2Gは、モジュラスが大きいゴム材からなる高モジュラス部10Hと、この高モジュラス部10Hにトレッド幅方向で隣接しかつ高モジュラス部10Hよりもモジュラスが小さいゴム材からなる低モジュラス部10Lとを含んで構成される。
本実施形態において、高モジュラス部10Hは、両側のショルダー領域Shに配されている。他方、低モジュラス部10Lは、ショルダー領域Shの間かつタイヤ赤道Cを含むクラウン領域Crに配されている。このようなトレッドゴム2Gは、旋回時に接地圧が大きく摩耗エネルギーが大きくなりやすいショルダー領域Shに、高モジュラス部10Hが配されるため、ショルダー領域Shがクラウン領域Crに比して早期に摩耗するショルダー摩耗といった偏摩耗を抑制できる。しかも、比較的摩耗エネルギーが小さいクラウン領域Crには、低モジュラス部10Lが配されるので、ショルダー領域Shと摩耗をバランスさせるとともに、乗り心地を高めることができる。
前記バンド層9は、バンドコード12(図2に示す)をタイヤ周方向に対して5度以下の角度で配列したバンドプライ9Aによって構成される。このバンドプライ9Aは、例えば、ベルト層7の全巾を覆うフルバンドプライで形成される。バンドコード12としては、例えば、ナイロン、アラミド又はPEN等の有機繊維コードが好適に用いられる。
また、本実施形態のバンド層9は、バンドコード12の配列密度が小さい低密度部11Lと、該低密度部11Lよりもバンドコード12の配列密度が大きい高密度部11Hとから形成される。そして、低密度部11Lは、前記高モジュラス部10Hのタイヤ半径方向内側に配されるとともに、高密度部11Hは、前記低モジュラス部10Lのタイヤ半径方向内側に配される。
以上のようなバンド層9及びトレッドゴム2Gの組合せは、低モジュラス部10Lの剛性を高密度部11Hが高めることにより、ベルト層7のタイヤ半径方向外側部分をなすトレッドゴム2Gとバンド層9との複合体15の剛性が、トレッド幅方向で均一化される。即ち、高密度部11H及び低モジュラス部10Lからなる第1の複合体15Aの剛性と、高モジュラス部10H及び低密度部11Lからなる第2の複合体15Bとの剛性差を小さくできる。従って、旋回中に発生する横力等の変化を線形に近づけ、車両の挙動変化を安定させる。これにより、本実施形態のタイヤ1は、操縦安定性が向上する。
また、本実施形態では、バンド層9の高密度部11H及び低密度部11Lの各バンドコード12には、同一のタイヤコード(撚り構造、材料及び繊度がともに同一)が用いられている。従って、本実施形態のタイヤ1は、バンドコード12の配列密度を変えるだけで、トレッド幅方向の剛性の均一化を図ることができるため、生産性や製造コストを悪化させることもない。
本実施形態のバンド層9は、図2(a)に示されるように、例えば平行に引き揃えられた複数本(例えば2〜10本程度)のバンドコード12をトッピングゴム13中に埋設した小巾の帯状プライ14がタイヤ周方向に螺旋巻きされることにより形成されたジョイントレスプライとして形成される。なお、帯状プライ14は、1本のバンドコード12をトッピングゴム13で被覆したものでも良い。なお、図2(b)に示されるように、タイヤ軸方向で隣り合う帯状プライ14は、その側縁14t、14tが離間して配されても良い。
前記ジョイントレスプライは、タイヤ軸方向で隣り合う帯状プライ14の同一の側縁14t、14t間の距離である螺旋ピッチPを変えることにより、容易に配列密度を調節することができる。即ち、帯状プライ14が小さい螺旋ピッチPで螺旋巻きにされることにより、ジョイントレスプライのバンドコード12の配列密度を大きくできる。逆に、帯状プライ14が大きい螺旋ピッチPで螺旋巻きにされることにより、ジョイントレスプライのバンドコード12の配列密度を小さくできる。
従って、図2(a)、(b)に示されるように、本実施形態では、高密度部11Hは、低密度部11Lの螺旋ピッチP2よりも相対的に小さい螺旋ピッチP1で帯状プライ14が螺旋巻きされることにより形成できる。このように、バンド層9は、帯状プライ14の螺旋ピッチP1、P2を変えるだけで、高密度部11H及び低密度部11Lを形成できる。しかも、本実施形態では、一方のトレッド端2t側から他方のトレッド端2t側へ帯状プライ14を連続して巻き付ける過程において、低密度部11L及び高密度部11Hを形成できる。従って、本実施形態の空気入りタイヤは、小さい製造コストで生産される。
ここで、前記トレッドゴム2Gのモジュラスを一定範囲に規制することが望ましい。即ち、高モジュラス部10HのモジュラスMaと、低モジュラス部10LのモジュラスMbとの比Ma/Mbであるモジュラス比Rmは、好ましくは1.1以上、さらに好ましくは1.15以上が望ましく、また、好ましくは2.0以下、さらに好ましくは1.5以下が望ましい。このモジュラス比Rmが1.1未満では、高モジュラス部10Hと低モジュラス部10Lとのモジュラス差が小さくなり、トレッド部2の均一な摩耗が得られないおそれがあり、逆に2.0を超えると、逆に低モジュラス部10Lに摩耗が集中するおそれがある。
また、高モジュラス部10Hのゴム材のモジュラスMaの値については、特に限定されるものではないものの、小さすぎると、ショルダー領域Shの摩耗を抑制する効果が低下しやすく、逆に大きすぎると、高モジュラス部10Hの剛性が過度に高まり、操縦安定性や乗り心地が悪化するおそれがある。このような観点より、高モジュラス部10HのモジュラスMaは、好ましくは3.5MPa以上、さらに好ましくは4.0MPa以上が望ましく、また、好ましくは13MPa以下、さらに好ましくは10MPa以下が望ましい。
また、前記低モジュラス部10LのモジュラスMbの値についても特に限定されるものではないが、小さすぎると、クラウン領域Crの偏摩耗が早期に発生するおそれがあるし、逆に、大きすぎると、高モジュラス部10HのモジュラスMaに近づき、ショルダー領域Shに摩耗が集中するおそれがある。このような観点より、低モジュラス部10Lのゴム材のモジュラスMbは、好ましくは2.5MPa以上、さらに好ましくは3.0MPa以上が望ましく、また、好ましくは12MPa以下、さらに好ましくは9.0MPa以下が望ましい。
また、バンド層9においても、高密度部11H及び低密度部11Lの配列密度などを一定範囲に規制することが望ましい。即ち、発明者らの種々の実験の結果、前記トレッドゴムのモジュラス比Rmの範囲を前提とした場合、ベルト層7の外側の前記複合体15の剛性をトレッド幅方向で均一化させるためには、バンド層9の高密度部11Hの配列密度Baと、低密度部11Lの配列密度Bbとの比Ba/Bbであるバンドコード密度比Rbが、好ましくは1.50以上が望ましく、また、好ましくは1.81以下であるのが有効であることが判明している。
ここで、高密度部11H及び低密度部11Lの配列密度Ba、Bbは、それぞれ、バンドプライに沿って測定される幅1cm当たりに含まれるバンドコード本数で表されるものとする。
また、高密度部11Hのバンドコード12の配列密度Baの値については、特に限定されるものではないものの、小さすぎると、低モジュラス部10Lの補強効果が低下し、前記複合体15の剛性をトレッド幅方向で均一化できないおそれがあるし、逆に、大きすぎても、第1の複合体15Aの剛性が過度に高められてしまうおそれがある。このような観点より、高密度部11Hの配列密度Baは、好ましくは5.0(本/cm)以上、さらに好ましくは5.6(本/cm)以上が望ましく、また、好ましくは30(本/cm)以下、さらに好ましくは25(本/cm)以下が望ましい。
同様の観点より、低密度部11Lのバンドコード12の配列密度Bbについては、好ましくは3.9(本/cm)以上、さらに好ましくは4.5(本/cm)以上が望ましく、また、好ましくは36(本/cm)以下、さらに好ましくは28.5(本/cm)以下が望ましい。
また、トレッドゴム2Gの前記モジュラス比Rmと、バンド層9の前記バンドコード密度比Rbとの比Rm/Rb、即ち、(高モジュラス部10HのモジュラスMa×低密度部11Lの配列密度Bb)/(低モジュラス部10LのモジュラスMb×高密度部11Hの配列密度Ba)についても、適宜設定できるが、小さすぎると、第2の複合体15Bの剛性が過度に低下し、偏摩耗が生じるおそれがある。逆に、比Rm/Rbが大きすぎると、前記第2の複合体15Bの剛性が過度に高まり、操縦安定性が低下するおそれがある。このような観点より、前記モジュラス比Rmと前記バンドコード密度比Rbとの比Rm/Rbは、好ましくは0.78以上、さらに好ましくは0.83以上が望ましく、また、好ましくは1.19以下、さらに好ましくは1.14以下が望ましい。
また、本実施形態のように、トレッドゴム2Gがクラウン領域Crの低モジュラス部10Lと、その両側に配された一対の高モジュラス部10Hとで構成される場合、高モジュラス部10Hのタイヤ軸方向の幅W2は、好ましくはトレッド接地幅TWの20%以上、より好ましくは25%以上が望ましい。前記幅W2が小さすぎると、ショルダー領域Shの偏摩耗を十分抑制できないおそれがある。他方、高モジュラス部10Hの前記幅W2が大きすぎると、クラウン領域Crの剛性まで高めてしまい、乗り心地の著しい悪化を招く他、トレッド部2の摩耗の均一化を図ることができないおそれがある。このような観点より、前記幅W2は、好ましくはトレッド接地幅TWの40%以下、さらに好ましくは35%以下が望ましい。なお、低モジュラス部10Lのタイヤ軸方向の幅W3については、高モジュラス部10Hの残余の領域とされる。
図3には、本発明の他の実施形態のタイヤ1が示される。
このタイヤ1は、車両への装着の向きが指定されたトレッドパターン(図示省略)を有し、装着の向きはタイヤ1のサイドウォール部3などに表示されている。本実施形態のトレッド部2は、タイヤ赤道Cよりも車両外側の領域に、高モジュラス部10Hが配置される一方、タイヤ赤道Cよりも車両内側の領域に、低モジュラス部10Lが配置されている。即ち、モジュラスが異なるゴムの境界がタイヤ赤道C上にある。このようなタイヤ1は、旋回中の接地圧が比較的大きい車両外側に、高モジュラス部10Hが十分に広い領域で配されるとともに、相対的に接地圧が小さい車両内側に、低モジュラス部10Lが配されるため、トレッド部2の摩耗の均一化をより効果的に図ることができる。
この実施形態では、タイヤ赤道Cに高モジュラス部10H及び低モジュラス部10Lの境界が位置しているが、これに限定されるわけではない。例えば、ネガティブキャンバーのサスペンションを有する自動車に装着される場合等、トレッド部2の接地位置に応じ、高モジュラス部10Hは、タイヤ赤道Cよりも車両内側まで延在してもよい。
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。例えば、バンド層9は、帯状プライ14を螺旋状に巻き重ねることにより形成されたジョイントレスプライを示したが、このような態様に限定されるものではなく、幅広のプライをスプライスしたものでも良いのは言うまでもない。
表1の仕様としたトレッドゴム及びバンド層を有する空気入りタイヤが製造され、それらの性能がテストされた。なお、共通仕様は以下のとおりである。
タイヤサイズ:225/45R17
リムサイズ:17×7.5J
トレッド接地幅TW:180mm
帯状プライの幅W1:10.5mm
バンドコードのコード材料:ナイロン
バンドコードの構造:1400dtex/2
テストの方法は次の通りである。
<耐偏摩耗性能>
各試供タイヤを上記リムにリム組みし、内圧210kPaを充填して、排気量2000ccの国産FR車の全輪に装着し、乾燥アスファルト路面のサーキットコースを合計24km旋回走行(限界走行)した後に、トレッド部の偏摩耗の有無を目視によって観察した。評価は、比較例1を100とする指数であり、数値が大きいほど良好である。
<操縦安定性能>
上記車両にて、サーキットコースを旋回したときの挙動等をドライバーのフィーリングにより評価された。評価は、比較例1を100とする指数であり、数値が大きいほど良好である。
<限界走行性能>
上記車両にて、サーキットコースを旋回走行(限界走行)したときのグリップの安定性や駆動力の伝わり方をドライバーの官能により評価した。評価は、比較例1を100とする指数で表示した。数値が大きいほど良好である。
テストの結果を表1に示す。
Figure 0005778916
Figure 0005778916
Figure 0005778916
テストの結果、実施例の空気入りタイヤは、耐偏摩耗性能を維持しつつ、操縦安定性を向上しうることが確認できた。
1 空気入りタイヤ
2 トレッド部
2G トレッドゴム
3 サイドウォール部
4 ビード部
5 ビードコア
6 カーカス
7 ベルト層
9 バンド層
10H 高モジュラス部
10L 低モジュラス部
11H 高密度部
11L 低密度部
12 バンドコード

Claims (6)

  1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、
    このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内方に配されたベルト層と、
    このベルト層のタイヤ半径方向外側に配されかつタイヤ周方向に対して5度以下の角度で配列されたバンドコードを有するバンド層と、
    前記バンド層の外側に配されかつ路面と接地するトレッドゴムとを具えた空気入りタイヤであって、
    前記トレッドゴムは、少なくとも一方のショルダー領域に配されかつモジュラスが大きいゴム材からなる高モジュラス部と、
    この高モジュラス部にトレッド幅方向で隣接しかつ前記高モジュラス部よりもモジュラスが小さいゴム材からなる低モジュラス部とを含み、
    前記バンド層は、前記高モジュラス部のタイヤ半径方向内側に配されかつバンドコードの配列密度が小さい低密度部と、
    前記低モジュラス部のタイヤ半径方向内側に配されかつバンドコードの配列密度が前記低密度部よりも大きい高密度部とを含み、
    前記高密度部のバンドコードの配列密度Baと、前記低密度部のバンドコードの配列密度Bbとの比Ba/Bbであるバンドコード密度比Rbが1.50以上1.81以下であり、
    前記高モジュラス部のモジュラスMaと、前記低モジュラス部のモジュラスMbとの比Ma/Mbであるモジュラス比Rmが1.15以上1.5以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記高モジュラス部は、両側のショルダー領域に配されるとともに、前記低モジュラス部は、ショルダー領域の間かつタイヤ赤道を含むクラウン領域に配される請求項1記載の空気入りタイヤ。
  3. 車両への装着の向きが指定されるとともに、前記高モジュラス部は車両外側に配される一方、前記低モジュラス部は車両内側に配される請求項1記載の空気入りタイヤ。
  4. 記高モジュラス部のタイヤ軸方向の幅が、トレッド接地幅の20%以上である請求項1乃至3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記モジュラス比Rmと前記バンドコード密度比Rbとの比Rm/Rbが0.78以上1.19以下である請求項4記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記高密度部の配列密度Baは、5〜30(本/cm)である請求項1乃至5のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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