JP6058316B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、アイス路面での制動性能及びドライ路面での操縦安定性能を適正化した空気入りタイヤに関する。

アイス路面を走行する際に使用されるタイヤは、当然ながらアイス路面での制動性能が求められると共に、ドライ路面での操縦安定性能も求められる。

ドライ路面での操縦安定性能を向上させるための一つの手段として、例えば特許文献１には、トレッド部に配置される第一ベルト層及び第二ベルト層と、第一ベルト層及び第二ベルト層の端部を覆う位置に配置されるベルト補強層とを備えたタイヤに対し、第一ベルト層の端部下方に有機繊維コードを有する繊維補強層を設けることが開示されている。このように繊維補強層を設けると、ショルダー部の剛性が高まり、ドライ路面での操縦安定性能を向上させることが可能となる。

特開２００３−４８４０９号公報

一般に、タイヤを接地させると、接地面にはショルダー側からタイヤ赤道側に向かう力が作用し（面内収縮とも呼ばれる）、トレッドゴムがタイヤ幅方向に沿って変形する（ワイピング変形とも呼ばれる）。ワイピング変形は、接地面全体で発生するが、特にショルダー部で最も大きく、接地面積を低減させ、アイス路面での制動性能が悪化してしまう。

ところが、上記特許文献１に記載の空気入りタイヤでは、ワイピング変形が最も大きいショルダー部に繊維補強層が配置されているものの、有機繊維コードがタイヤ周方向に沿っているため、タイヤ幅方向に沿ったワイピング変形に弱く、面内収縮を抑制するには至らない。そのため、ドライ路面での操縦安定性能とアイス路面での制動性能とを両立していない。

また、有機繊維コードは、ゴムとは異物であり、タイヤの撓みの大きい最大幅部位に近づくほど、すなわちタイヤ幅方向外側に近づくほど、部材のセパレーションを招来する可能性があるので、繊維補強層を適切な位置に配置することが求められる。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、部材のセパレーションを抑制すると共に、ワイピング変形を抑制して、接地形状を適正化し、アイス路面での制動性能を向上させた空気入りタイヤを提供することである。

本発明は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。すなわち、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部同士の間に設けられるカーカス層と、トレッド部における前記カーカス層のタイヤ径方向外側に設けられる第一ベルト層及び第二ベルト層と、前記第一ベルト層及び第二ベルト層の端部を覆う位置に配置されるベルト補強層とを備える空気入りタイヤであって、前記第一ベルト層と前記カーカス層との間であってタイヤ径方向から見て前記第一ベルト層の端部と重なる位置に、タイヤ周方向に対して傾斜する有機繊維コードを有する繊維補強層が設けられ、前記繊維補強層は、前記ベルト補強層の端部よりもタイヤ幅方向内側に配置されていることを特徴とする。

このように、タイヤ周方向に対して傾斜する有機繊維コードを有する繊維補強層が、タイヤ径方向から見て第一ベルト層の端部と重なる位置に設けられているので、このような繊維補強層がない場合に比してショルダー部のタイヤ幅方向に対する強度を増大させ、接地面内収縮を抑制でき、その結果、接地形状が適正化してアイス路面での制動性能を向上させることが可能となる。言い換えると、繊維補強層の有機繊維コードに角度を持たせることで、制動時に前後方向に発生する力に対し、タイヤ幅方向に発生する力に意図的に変え、接地面内収縮を抑制し、アイス路面での制動性能を向上させることが可能となる。
仮に、繊維補強層がベルト補強層の端部よりもタイヤ幅方向外側にあると、繊維補強層が接地端から外れてワイピング変形を抑制できない場合があると共に、撓みの大きい幅方向最大部位に近づき、部材のセパレーションを招来し得る。しかし、本発明では、繊維補強層がベルト補強層の端部よりもタイヤ幅方向内側にあるので、一般的なタイヤにおいて繊維補強層が接地面に掛かり、ワイピング変形を適切に抑制できると共に、ベルト補強層で繊維補強層が覆われるので、部材のセパレーションを抑制することが可能となる。それでいて、繊維補強層の無い場合に比してショルダー部の剛性が増大するので、ドライ路面での操縦安定性能も向上させることが可能となる。
したがって、部材のセパレーションを抑制すると共に、ドライ路面での操縦安定性能及びアイス路面での制動性能を向上させることが可能となる。

ユニフォミティを向上させるためには、前記繊維補強層は、タイヤ幅方向両側に対をなして配置されており、前記対をなす繊維補強層の有機繊維コードは、タイヤ周方向に対して対称となる向きで配置されていることが好ましい。

第一ベルト層及びベルト補強層とカーカス層との間に、ゴムパッドが設けられている場合に、仮に、ゴムパッドがベルト補強層の端部よりもタイヤ幅方向外側に配置されていると、必然的にゴムパッドのボリュームが増えて、ショルダー部の剛性が低下し、ドライ路面での操縦安定性能が低減してしまう。そこで、ドライ路面での操縦安定性能の悪化を抑制するためには、前記第一ベルト層及び前記ベルト補強層と前記カーカス層との間に、ゴムパッドが設けられており、前記ゴムパッドは、前記ベルト補強層の端部よりもタイヤ幅方向内側に配置されていることが望ましい。このように構成すれば、ゴムパッドのボリュームを抑えることができ、ショルダー部の剛性低下を回避して、ドライ路面での操縦安定性能の悪化を抑制することが可能となる。

部材のセパレーションをより一層抑制するためには、タイヤ幅方向において前記繊維補強層の幅は前記ゴムパッドの幅よりも小さく形成されていることが効果的である。このように構成すれば、繊維補強層をゴムパッドに的確に接着できるので、部材のセパレーションをより一層抑制できる。

仮に、ゴムパッドが分厚い場合には、ショルダー部の剛性が低減し、ドライ路面での操縦安定性能が低減してしまう。また、繊維補強層が分厚い場合には、部材端に作用する応力集中（ひずみ）が大きくなり、部材のセパレーションを招来しやすくなる。また、ゴムパッド及び繊維補強層が分厚くなると、ベルト補強層及びベルト層がせりあがり、ベルトの拘束力が低減し、ドライ路面での操縦安定性能が低減してしまう。そこで、部材のセパレーションを抑制すると共に、ドライ路面での操縦安定性能の悪化を抑制するためには、前記ゴムパッドと前記繊維補強層とを合わせた最大厚みが4.5mm以下に設定されていることが効果的である。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図。 ベルト層端部、ベルト補強層及び繊維補強層を模式的に示す断面図。 タイヤ幅方向両側に配置される対をなす繊維補強層の有機繊維コードを模式的に示す図。 本発明の他の実施形態に係るベルト層端部、ベルト補強層及び繊維補強層を模式的に示す断面図。

以下、本発明の一実施形態の空気入りタイヤについて、図面を参照して説明する。

図１に示すように、空気入りタイヤは、一対の環状のビード部１と、ビード部１からタイヤ径方向ＲＤの外側へ延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の外周側端に連なるトレッド部３と、その一対のビード部１の間に設けられるカーカス層４とを備えたラジアルタイヤである。カーカス層４は、トロイド状をなすカーカスプライからなり、その端部はビードコア１ａとビードフィラー１ｂを挟み込むようにして折り返されている。

トレッド部３におけるカーカス層４の外周には、たが効果によりカーカス層４を補強するベルト層５が配設されている。ベルト層５は、タイヤ周方向に対して２０〜３０°の角度で傾斜したコードを有する２枚の第一ベルト層５ａ，第二ベルト層５ｂを有し、各ベルト層はコードが互いに逆向きに交差するように積層されている。

トレッド部３におけるベルト層５の外周側には、接地面を構成するトレッドゴム７が設けられている。トレッドゴム７の外表面であるトレッド面ＴＲには、タイヤ周方向に沿って延びる主溝（不図示）が設けられている。このトレッドゴム７は、詳細を図示しないものの、主溝を有するキャップゴムの内周にベースゴムが積層されたキャップ・ベース構造を有する。

図１に示すように、タイヤ子午線断面で視た場合に、第一ベルト層５ａの端部５ａｔ及び第二ベルト層５ｂの端部５ｂｔを覆う位置にベルト補強層６が設けられている。ベルト補強層６は、タイヤ赤道ＣＬを挟んでタイヤ幅方向ＷＤ両側に配置されて対をなしている。各々のベルト補強層６は、互いにタイヤ幅方向ＷＤに離間している。

図２に示すように、第一ベルト層５ａとカーカス層４との間であってタイヤ径方向ＲＤから見て第一ベルト層５ａの端部５ａｔと重なる位置に、有機繊維コードＣを有する繊維補強層８が設けられている。図３に示すように、有機繊維コードＣは、タイヤ周方向ＣＤに対して傾斜しており、本実施形態では、その傾斜角度θが３０°に設定してある。繊維補強層８は、タイヤ幅方向ＷＤ両側に対をなして配置されており、これら対をなす繊維補強層８の有機繊維コードＣは、タイヤ周方向ＣＤに対して対称となる向きで配置されている。これにより、タイヤ幅方向ＷＤに有機繊維コードＣをバランスよく配置でき、ユニフォミティを向上させている。本実施形態では、有機繊維コードＣの傾斜角度θを３０°に設定しているが、これに限定されるものではない。有機繊維コードＣのタイヤ周方向ＣＤに対する角度は、１０°〜４５°（−１０°〜４５°）であればよく、その中でも特に２２°〜３２°（−２２°〜−３２°）にあることが接地面の面内収縮を抑制するうえで好ましい。有機繊維コードとしてナイロン製コードを用いているが、有機繊維コードであれば、ナイロン以外でもよい。

図２に示すように、第一ベルト層５ａ及びベルト補強層６とカーカス層４との間には、ゴムパッド９が設けられている。ゴムパッド９は、ベルト補強層６の端部６ａよりもタイヤ幅方向内側ＷＤ１に配置され、これにより、繊維補強層８及びゴムパッド９は、ベルト補強層６に覆われている。具体的には、カーカス層４のタイヤ径方向外側ＲＤ１にゴムパッド９が設けられ、ゴムパッド９のタイヤ径方向外側ＲＤ１に繊維補強層８が設けられている。本実施形態では、繊維補強層８のタイヤ径方向内側にゴムパッド９が配置されているが、ゴムパッドは繊維補強層のタイヤ径方向のいずれに配置してもよい。

また、図２に示すように、タイヤ幅方向ＷＤにおいて繊維補強層８の幅Ｗ１は、ゴムパッド９の幅Ｗ２よりも小さく形成されている。これにより、繊維補強層８をゴムパッド９に的確に接着可能にしている。また、ゴムパッド９と繊維補強層８とを合わせた最大厚みＤ１は4.5mm以下に設定されている。

以上のように本実施形態では、一対のビード部１同士の間に設けられるカーカス層４と、トレッド部３におけるカーカス層４のタイヤ径方向外側ＲＤ１に設けられる第一ベルト層５ａ及び第二ベルト層５ｂと、第一ベルト層５ａ及び第二ベルト層５ｂの端部５ａｔ・５ｂｔを覆う位置に配置されるベルト補強層６とを備える空気入りタイヤであって、
第一ベルト層５ａとカーカス層４との間であってタイヤ径方向ＲＤから見て第一ベルト層５ａの端部５ａｔと重なる位置に、タイヤ周方向ＣＤに対して傾斜する有機繊維コードＣを有する繊維補強層８が設けられ、繊維補強層８は、ベルト補強層６の端部６ａよりもタイヤ幅方向内側ＷＤ１に配置されている。

このように、タイヤ周方向ＣＤに対して傾斜する有機繊維コードＣを有する繊維補強層８が、タイヤ径方向ＲＤから見て第一ベルト層５ａの端部５ａｔと重なる位置に設けられているので、このような繊維補強層８がない場合に比してショルダー部のタイヤ幅方向ＷＤに対する強度を増大させ、接地面内収縮を抑制でき、その結果、接地形状が適正化してアイス路面での制動性能を向上させることが可能となる。言い換えると、繊維補強層８の有機繊維コードＣに角度を持たせることで、制動時に前後方向に発生する力に対し、タイヤ幅方向に発生する力に意図的に変え、接地面内収縮を抑制し、アイス路面での制動性能を向上させている。
仮に、繊維補強層８がベルト補強層６の端部６ａよりもタイヤ幅方向外側にあると、繊維補強層が接地端から外れてワイピング変形を抑制できない場合があると共に、撓みの大きい幅方向最大部位に近づき、部材のセパレーションを招来し得る。しかし、本実施形態では、繊維補強層８がベルト補強層６の端部６ａよりもタイヤ幅方向内側ＷＤ１にあるので、一般的なタイヤにおいて繊維補強層８が接地面に掛かり、ワイピング変形を適切に抑制できると共に、ベルト補強層６で繊維補強層８が覆われるので、部材のセパレーションを抑制することが可能となる。それでいて、繊維補強層８のない場合に比してショルダー部の剛性が増大するので、ドライ路面での操縦安定性能も向上させることが可能となる。
したがって、部材のセパレーションを抑制すると共に、ドライ路面での操縦安定性能及びアイス路面での制動性能を向上させることが可能となる。

さらに、本実施形態では、繊維補強層８は、タイヤ幅方向両側に対をなして配置されており、対をなす繊維補強層８の有機繊維コードＣは、タイヤ周方向ＣＤに対して対称となる向きで配置されているので、ユニフォミティを向上させることが可能となる。

第一ベルト層５ａ及びベルト補強層６とカーカス層４との間に、ゴムパッド９が設けられている場合に、仮に、ゴムパッド９がベルト補強層６の端部６ａよりもタイヤ幅方向外側に配置されていると、必然的にゴムパッド９のボリュームが増えて、ショルダー部の剛性が低下し、ドライ路面での操縦安定性能が低減してしまう。しかし、本実施形態では、ゴムパッド９は、ベルト補強層６の端部６ａよりもタイヤ幅方向内側ＷＤ１に配置されているので、ゴムパッド９のボリュームを抑えることができ、ショルダー部の剛性低下を回避して、ドライ路面での操縦安定性能の悪化を抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態では、タイヤ幅方向ＷＤにおいて繊維補強層８の幅Ｗ１はゴムパッド９の幅Ｗ２よりも小さく形成されているので、繊維補強層８をゴムパッド９に的確に接着できるので、部材のセパレーションをより一層抑制することが可能となる。

仮に、ゴムパッド９が分厚い場合には、ショルダー部の剛性が低減し、ドライ路面での操縦安定性能が低減してしまう。また、繊維補強層８が分厚い場合には、部材端に作用する応力集中（ひずみ）が大きくなり、部材のセパレーションを招来しやすくなる。また、ゴムパッド９及び繊維補強層８が分厚くなると、ベルト補強層６及びベルト層５がせりあがり、ベルトの拘束力が低減し、ドライ路面での操縦安定性能が低減してしまう。しかし、本実施形態では、ゴムパッド９と繊維補強層８とを合わせた最大厚みＤ１が4.5mm以下に設定されているので、部材のセパレーションを抑制できると共に、ドライ路面での操縦安定性能の悪化を抑制することが可能となる。
［他の実施形態］
（１）本実施形態では、タイヤ幅方向両側に配置される対をなす繊維補強層８の有機繊維コードＣは、互いにタイヤ周方向ＣＤに対して対称となる向きで配置されているが、対称となる向きでない実施形態も本発明に含まれる。有機繊維コードＣの傾斜向きはどちらに傾斜していてもよい。
（２）本実施形態では、ゴムパッド９を設けているが、ゴムパッド９を設けない実施形態も本発明に含まれる。
（３）また、図４に示すように、上記繊維補強層８を第一の繊維補強層とした場合に、第二ベルト層５ｂの端部５ｂｔの内方域に第二の繊維補強層８’を配置してもよい。第一の繊維補強層８は、ゴムパッド９のタイヤ径方向外側ＲＤ１にあり、第二の繊維補強層８’は、ゴムパッドのタイヤ径方向内側にあり、第一及び第二の繊維補強層８・８’でゴムパッドを挟み込む構造にしている。第一の繊維補強層８の有機繊維コードＣは、ナイロン製で、タイヤ周方向に対し３５°傾斜している。第二の繊維補強層８’の有機繊維コードＣは、ナイロン製で、タイヤ周方向に対し２５°傾斜している。

本発明の構成と効果を具体的に示すために、下記実施例について下記の評価を行った。

（１）アイス路面での制動性能
タイヤを実車（国産２０００ｃｃクラスＦＦ車）に装着し、１名乗車の加重条件にてアイス路面を走行させ、速度４０ｋｍ／ｈで制動力をかけてＡＢＳを作動させた際の制動距離を指数で評価した。数値が大きいほどアイス路面での制動性能が良好であることを示す。

（２）ドライ路面での操縦安定性能（ＷＥＴ操縦安定性能）
タイヤを実車（国産２０００ｃｃクラスＦＦ車）に装着し、ドライ路面を走行して官能評価により評価した。比較例１の結果を１００として指数で示し、数値が大きいほどドライ路面での操縦安定性能が良好であることを示す。

（３）セパレーション性能
ドラム走行し、セパレーション等の故障が発生するまでの走行距離を評価した。比較例１の結果を１００として指数で示し、数値が大きいほどセパレーションが抑制されていることを示す。

比較例１
トレッド部に第一ベルト層及び第二ベルト層を有し、第一ベルト層及び第二ベルト層の端部を覆う位置にベルト補強層を配置した、サイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを作製した。

比較例２
比較例１のタイヤに対し、第一ベルト層の端部の内方域に有機繊維コードを有する繊維補強層を設けた。有機繊維コードは、ナイロン製で、タイヤ周方向に沿って配置されている。繊維補強層は、ベルト補強層の端部よりもタイヤ幅方向内側に配置している。繊維補強層とカーカス層との間にゴムパッドを配置し、ゴムパッドと繊維補強層とを合わせた最大厚みを4.5mmとした。それ以外は、比較例１のタイヤと同じとした。

比較例３
比較例２のタイヤに対し、繊維補強層の有機繊維コードをタイヤ周方向に対して３０°傾斜させた。繊維補強層を、ベルト補強層の端部よりもタイヤ幅方向外側に配置した。それ以外は、比較例２と同じとした。

比較例４
比較例２のタイヤに対し、繊維補強層の有機繊維コードをタイヤ周方向に対して３０°傾斜させた。繊維補強層のナイロンコードを有機繊維コードではないスチールに変えた。それ以外は、比較例２のタイヤと同じとした。

比較例５
比較例２のタイヤに対し、繊維補強層の有機繊維コードをタイヤ周方向に対して３０°傾斜させた。ゴムパッドと繊維補強層とを合わせた最大厚みを5mmとした。それ以外は、比較例２と同じとした。

実施例１
比較例５のタイヤに対し、ゴムパッドと繊維補強層とを合わせた最大厚みを4.5mmとした。それ以外は、比較例５と同じとした。

実施例２
図４に示すように、第一ベルト層５ａの端部５ａｔの内方域に第一の繊維補強層８を配置し、第二ベルト層５ｂの端部５ｂｔの内方位置に第二の繊維補強層８’を配置した。第一の繊維補強層８は、ゴムパッド９のタイヤ径方向外側ＲＤ１にあり、第二の繊維補強層８’は、ゴムパッド９のタイヤ径方向内側になり、第一及び第二の繊維補強層でゴムパッドを挟み込む構造にした。第一の繊維補強層の有機繊維コードは、ナイロン製で、タイヤ周方向に対し３５°傾斜している。第二の繊維補強層の有機繊維コードは、ナイロン製で、タイヤ周方向に対し２５°傾斜している。ゴムパッドと繊維補強層とを合わせた最大厚みを4.5ｍｍとした。それ以外は、実施例１と同じとした。

表１より、実施例１〜２は比較例１〜５に対し、セパレーション性能の悪化を抑制しつつ、アイス路面での制動性能及びドライ路面での操縦安定性能が向上していることが分かる。具体的には、アイス路面での制動性能及びドライ路面での操縦安定性能について、比較例２は比較例１よりも向上している。これにより、繊維補強層を配置することによって両性能が向上することが理解できる。特に、実施例１は比較例２よりも両性能が向上していることから、コードを適切な角度に傾斜させることにより、両性能が向上することが理解できる。比較例５は実施例１よりもドライ路面での操縦安定性能が悪化していることから、繊維補強層とゴムパッドの最大厚みが4.5mmを超えると、剛性低下に起因して操縦安定性能等が悪化することが理解できる。

セパレーション性能について、比較例３が実施例１よりも悪化していることから、繊維補強層がベルト補強層の端部よりも外側にあれば、セパレーション性能が悪化することが理解できる。さらに、ワイピング変形の抑制が弱くなるために、アイス路面での制動性能及びドライ路面での操縦安定性能が悪化することが理解できる。

比較例４は実施例１よりもセパレーション性能が悪化していることから、スチールはセパレーション性能の観点から好ましくないことが理解できる。一方、比較例４は実施例１よりもアイス路面での制動性能及びドライ路面での操縦安定性能が飛躍的に向上している。これは、スチールの剛性により得られることが理解できる。

アイス路面での制動性能及びドライ路面での操縦安定性能について、実施例２は実施例１よりも向上しているので、第二の繊維補強層を設けることが好ましいのが理解できる。

１…ビード部
３…トレッド部
４…カーカス層
５ａ…第一ベルト層
５ａｔ…第一ベルト層の端部
５ｂ…第二ベルト層
５ｂｔ…第二ベルト層の端部
６…ベルト補強層
６ａ…ベルト補強層の端部
８…繊維補強層
９…ゴムパッド
Ｃ…有機繊維コード
ＣＤ…タイヤ周方向
ＲＤ…タイヤ径方向
ＲＤ１…タイヤ径方向外側
ＷＤ…タイヤ幅方向
ＷＤ１…タイヤ幅方向内側
Ｗ１…繊維補強層の幅
Ｗ２…ゴムパッドの幅
Ｄ１…最大厚み

Claims (5)

1. 一対のビード部同士の間に設けられるカーカス層と、トレッド部における前記カーカス層のタイヤ径方向外側に設けられる第一ベルト層及び第二ベルト層と、前記第一ベルト層及び第二ベルト層の端部を覆う位置に配置されるベルト補強層とを備える空気入りタイヤであって、
   前記第一ベルト層と前記カーカス層との間であってタイヤ径方向から見て前記第一ベルト層の端部と重なる位置に、タイヤ周方向に対して傾斜する有機繊維コードを有する繊維補強層が設けられ、前記繊維補強層は、前記ベルト補強層の端部よりもタイヤ幅方向内側に配置されており、
   前記第一ベルト層と前記カーカス層との間に、及び前記ベルト補強層と前記カーカス層との間に、ゴムパッドが設けられており、前記ゴムパッドは、前記ベルト補強層の端部よりもタイヤ幅方向内側に配置されており、
   前記ゴムパッドと前記繊維補強層とを合わせた最大厚みが4.5mm以下に設定されている、空気入りタイヤ。
2. 前記繊維補強層は、タイヤ幅方向両側に対をなして配置されており、前記対をなす繊維補強層の有機繊維コードは、タイヤ周方向に対して対称となる向きで配置されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. タイヤ幅方向において前記繊維補強層の幅は前記ゴムパッドの幅よりも小さく形成されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記第二ベルト層の端部の内方域に第二の繊維補強層が配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記第二の繊維補強層は、前記ゴムパッドのタイヤ径方向内側にあり、前記繊維補強層及び前記第二の繊維補強層で前記ゴムパッドを挟んでいる、請求項４に記載の空気入りタイヤ。

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