JP6258798B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤ、特にベルト構造に特徴を有する空気入りタイヤに関するものである。

従来、空気入りタイヤとして、３枚のベルト層を備え、そのうちの２枚のコードがタイヤ赤道面を挟んで交差する交差ベルト層となっているものが公知である（例えば、特許文献１参照）。

また他の空気入りタイヤとして、タイヤショルダー部に隣接する周方向溝のタイヤ径方向内側に、タイヤの赤道面に沿って延びる補強素子による周方向ベルト層の少なくとも１層を配置するとともに、タイヤの赤道面に対して傾斜して延びる有機繊維コードによる補助ベルト層の少なくとも１層を配置してなるものが公知である（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、前記いずれの空気入りタイヤであっても、タイヤが路面に接地することにより、変形した際、そこに形成された主溝を構成する陸部に偏摩耗が発生しやすいという問題がある。また、変形により、そこに形成された主溝の溝底にグルーブクラックが発生しやすいという問題もある。

特開２００４−３５９０３０号公報 特開２００１−２１３１１５号公報

本発明は、タイヤが路面に接地して変形することによる偏摩耗の発生と、主溝の溝底でのグルーブクラックの発生とを抑制することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
タイヤ周方向に延び、複数本の線材を有するベルトを内蔵し、
前記ベルトは、タイヤ径方向の最内径側から順に、第１ベルト、第２ベルト及び第３ベルトの３枚で構成され、
前記第３ベルトは、前記線材で２次元的に繰り返し形成された複数の四角形又は六角形の多角形部からなる基材を備え、
前記多角形部は、間隔を空けて特定方向に延びるように配置された複数の線材により確定される捩合部と単線部とからなり、
前記各捩合部は、前記線材のうち、隣接して配置された線材同士を２回以上捩り合わせることにより形成され、
前記各単線部は、前記捩合部を構成する線材の一方であることを特徴とする空気入りタイヤを提供する。

この構成により、タイヤが路面に接触して変形する場合、複数の多角形部からなる第３ベルトが、タイヤ周方向や幅方向等、いずれの方向であってもその変形を抑制するように作用する。したがって、変形部分での摩耗及び偏摩耗の発生や、主溝の溝底でのグルーブクラックの発生を効果的に防止することができる。また、線材を２回以上捩り合わせて形成した捩合部で、線材同士の擦れを効果的に防止できる。したがって、線材同士が擦れて摩耗により破断する恐れを大幅に低減できる。また多角形部で多方向の剛性を高めることができる。さらに多角形部は同一平面上に連続的に形成されただけであるので多層化する必要がなく、軽量化が可能となる。つまり、補強層の耐久性を維持しつつ軽量化が可能となる。

前記第１ベルトと前記第２ベルトの線材の直径を同一とし、
前記第３ベルトの線材の直径を、前記第１ベルト及び前記第２ベルトの線材の直径よりも小さくすることができる。

前記第２ベルトは、前記第１ベルトの９０〜９５％の幅寸法を有し、
前記第３ベルトは、最外側主溝の中心から、接地幅寸法の２５〜５０％の範囲で外側に延在するのが好ましい。

この構成により、最も変形しやすいショルダー部での偏摩耗と、その位置に形成された主溝でのグルーブクラックの発生とを効果的に防止することができる。

前記第３ベルトは、タイヤ幅方向の剛性がタイヤ周方向の剛性よりも大きいのが好ましい。

この構成により、補強層の軽量化を実現しつつ、所望の耐久性及び乗心地を得ることが可能となる。

前記第３ベルトは、前記基材が帯状であり、両側部が長手方向に延びる縦線材でそれぞれ構成されているのが好ましい。

この構成により、基材の両側部の縦線材で、補強層を安定した形状に維持しやすくなり、剛性バランスを優れたものとすることができる。

前記第３ベルトは、前記基材が、前記縦線材を３本以上備え、前記各縦線材の間の各分割領域にそれぞれ複数の多角形部を形成されるのが好ましい。

この構成により、補強層にとって適切なものとなるように、各分割領域での剛性を変更することができる。

前記第３ベルトは、前記基材を構成する各多角形部の形状を変更可能であるのが好ましい。

この構成により、必要とされる剛性に方向性がある場合であっても、それに応じて多角形部の形状を変更することにより対応することができる。例えば、剛性が必要とされる方向には短く、必要とされない方向には長くなるように形成すればよい。

前記第３ベルトは、前記各分割領域間で形状の相違する多角形部をそれぞれ配置されるのが好ましい。

この構成により、各分割領域での剛性の高低を補強層に適した値に設定することができる。

前記第３ベルトは、前記多角形部の形状が捩合部ピッチを変更することにより調整可能であればよい。

前記第３ベルトは、前記捩合部ピッチが、線材同士の捩合回数、捩合部から延びる単線材の傾斜角度、又は、隣接する線材の間隔を変更することにより調整可能であればよい。

前記第３ベルトは、前記基材の全体をコーティングする被覆部をさらに備えるようにすればよい。

本発明によれば、第３ベルトを複数の多角形部で構成したので、種々の方向に作用する力に対して十分な剛性を発揮させることができる。したがって、タイヤの接地部分での変形を抑え、摩耗及び偏摩耗の発生と、主溝の溝底でのグルーブクラックの発生とを効果的に防止することができる。

本実施形態に係る空気入りタイヤの子午面に於ける半断面図である。 図１の第３ベルトの斜視図である。 図２の基材を示す平面図である。 図３に示す１つの多角形部の拡大図である。 図３の基材の変形例を示す平面図である。 図３の基材の変形例を示す平面図である。 図３の基材の変形例を示す平面図である。 図３の基材の変形例を示す平面図である。 図３の基材の変形例を示す平面図である。 図３の基材の変形例を示す平面図である。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。

図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤの子午線に於ける半断面図を示す。この空気入りタイヤでは、外部構造は、トレッド部１、ショルダー部２、サイド部３及びビード部４で構成されている。トレッド部１には、タイヤ周方向に延びる主溝５が４列（図１では、半分の２列のみ図示）形成されている。主溝５は、両側に位置する外側主溝５ａと、内側に位置する内側主溝５ｂとからなる。トレッド部１には、主溝５によって複数の陸部６が形成されている。陸部６は、外側主溝５ａよりも外側の両側陸部６ａ、外側主溝５ａと内側主溝５ｂの間の中間陸部６ｂ、及び、内側陸部５ｂの間の中央陸部６ｃからなる。

内部構造は、図１に示すように、トレッド部１からショルダー部２にかけてタイヤ周方向に巻き付けられるベルト１３を備える。ベルト１３は、タイヤ径方向の最内径側から順に、第１ベルト１３ａ、第２ベルト１３ｂ及び第３ベルト１３ｃの３枚で構成されている。

第１ベルト１３ａ及び第２ベルト１３ｂは、図示しないが、従来同様、線材を所定間隔で平行に配置した基材の表面を被覆部で覆ってシート状としたものである。第１ベルト１３ａは、トレッド部１からショルダー部２の中央部分に至る範囲に対応する幅寸法を有する。第２ベルト１３ｂは、第１ベルト１３ａの幅寸法に対して９０〜９５％の幅寸法を有する。つまり、第２ベルト１３ｂは、両側でそれぞれ第１ベルト１３ａの幅寸法の２．５〜５％分だけ内側に位置する。そして、第１ベルト１３ａと第２ベルト１３ｂとは、各線材が交差し、トレッド面を平面視して格子状となるように配置されている。ここでは、線材同士の傾斜角度は略直角とされている。

第３ベルト１３ｃは、図２に示すように、基材１９の表面を被覆部２０で覆ってシート状としたものである。第３ベルト１３ｃは、第２ベルト１３ｂよりもさらに内側に配置されているが、その両側縁の位置は、外側主溝５ａの中心から接地幅寸法の２５〜５０％の寸法だけ外側に延びた範囲とされている。ここに、接地幅とは、タイヤが路面に接触（接地）した部分の最大幅寸法を意味し、トレッド部１の外表面（トレッド面）のみならず、ショルダー部２の外表面の一部も含まれる。したがって、第３ベルト１３ｃは、外側主溝５ａの中心位置から外側（タイヤを車両に装着した状態での車両外側）に向かって十分な寸法を有し、外側主溝５ａの溝底部を含む広い範囲を補強する。

基材１９は、複数本の線材２１を所定位置で捩り合わせて複数の多角形部２２を形成してシート状としたものである。

線材２１には、スチール等の金属材料、ポリエステル、アラミド、レーヨン、ナイロン等の有機繊維からなる樹脂材料等を使用することができる。各線材２１は、１本で構成してもよいが、より細い複数本を束ねてあるいは撚り合わせて１本とした構成とすることもできる。

基材１９は、図２及び図３に示すように、１本の線材２１を、上下方向（縦方向）に複数本並設し、隣り合う線材同士を上下方向に所定ピッチで捩り合わせたものである。すなわち、隣り合う線材同士が捩り合わされた捩合部２３と、この捩合部２３から延びる一方の線材２１からなる単線部２４とで囲まれた多角形部２２が形成される。ここでは、多角形部２２は正六角形で構成されている。また捩合部２３は、線材同士を２回以上捩り合わせることにより形成する。ここでは、線材同士を２回半捩り合わせることで捩合部２３を形成している（図２等では、捩合部２３の中心位置に円形の空間部が示されているが、これは捩合状態をわかりやすくするためのものであって、実際には空間部は形成されない。）。両側部の線材２１（縦線材２５）は上下方向に真っ直ぐ延びたままで使用する。多角形部２２は、縦線材２５の間で同一平面上に連続的に形成され、ハニカム形態を構成する。

図４に示すように、１つの多角形部２２に着目してより詳細に説明する。この多角形部２２は、隣接する２本の線材２１を捩り合わせた捩合部２３から分岐してそれぞれ延びる第１線材２１Ａからなる第１単線部２４Ａと、第２線材２１Ｂからなる第２単線部２４Ｂとを有する。また、第１線材２１Ａと、この第１線材２１Ａに対して第２線材２１Ｂとは反対側に隣接する第３線材２１Ｃとを捩り合わせた第１捩合部２３Ａを有する。さらに、第２線材２１Ｂと、この第２線材２１Ｂに対して第１線材２１Ａとは反対側に隣接する第４線材２１Ｄとを捩り合わせた第２捩合部２３Ｂを有する。さらにまた、第１捩合部２３Ａから分岐した第３線材２１Ｃからなる第３単線部２４Ｃと、第２捩合部２３Ｂから分岐した第４線材２１Ｄからなる第４単線部２４Ｄとを有する。第３単線部２４Ｃと第４単線部２４Ｄとは捩り合わされて捩合部２３となる。

多角形部２２の形状は捩合部ピッチすなわちハニカム密度を変更することにより、縦長あるいは横長の形状に変更することができる。ここに、捩合部ピッチとは、図３に示すように、縦方向の捩合部２３の間隔（ここでは中心位置の間隔を使用）である縦ピッチＰ１と、横方向の捩合部２３の間隔である横ピッチＰ２とを意味する。

縦ピッチＰ１の調整は、捩合部２３の捩合回数の増減、あるいは、単線部２４の傾斜角度の調整により行うことができる。

捩合部２３の捩合回数は増やせば増やすほど、線材同士が擦れにくい構成とすることができるが、前述の通り使用時の線材同士の擦れを十分に防止できる２回以上であればよい。捩合回数を調整することで、捩合部２３の長さを変更して縦ピッチＰ１を調整することができる。例えば、図７に示すように、捩合回数を増やすことで、各正六角形を縦長の形状とすることができるし、捩合回数を減少させることで、図示しないが横長の形状とすることもできる。

また捩合部２３から延びる単線部２４の傾斜角度（図４の上下方向（縦方向）に対する単線部２４の傾斜角度θ）を変更することによっても縦ピッチＰ１を調整することができる。図５では、捩合部２３に対する傾斜角度、すなわち縦方向に対する傾斜角度θを大きくして横長形状としている。図６では、捩合部２３に対する傾斜角度、すなわち縦方向に対する傾斜角度θを小さくして縦長形状としている。

横ピッチＰ２の調整は、線材２１の間隔を調整することにより行うことができる。すなわち、線材２１の間隔を広くすることにより多角形部２２を横長とすることができ、狭くすることにより縦長とすることができる。

このように、捩合部２３の捩合回数の増減又は単線部２４の傾斜角度θの調整により正六角形を縦長又は横長のいずれの形状にも調整することができる。縦長形状とすることにより、横方向に比べて縦方向の剛性を小さくすることができる。一方、横長形状とすることにより、縦方向に比べて横方向の剛性を小さくすることができる。

また基材１９の多角形部２２の形状は六角形（正六角形のほか、縦長又は横長の六角形を含む）に限らず、図８に示す四角形としてもよい。すなわち、捩合部２３に対して単線部２４の長さを十分に大きくすることにより四角形とすることができる。図８では多角形部２２は菱形形状となっている。

また、前記実施形態では、横方向に並設した複数本の線材２１を、隣接する線材同士で縦方向の所定位置で捩り合わせることにより基材１９を形成するようにしたが、互いに交差する斜め方向に延びる線材同士を互いに捩り合わせることによって基材１９を形成するようにしてもよい。

また、図９に示すように、縦線材２５を３本設けることにより２箇所の分割領域（第１分割領域２６及び第２分割領域２７）を有する構成とし、各分割領域２６、２７で多角形部２２の形状やサイズを変更する等により、密度や剛性を相違させるようにしてもよい。

また、図１０に示すように、縦線材２５を４本設けることにより３箇所の分割領域（第１分割領域２６、第２分割領域２７及び第３分割領域２８）を有する構成とし、前記同様にして各分割領域２６、２７、２８で多角形部２２の密度や剛性を相違させるようにしてもよい。

さらに、分割領域はこれら例示の数に限らず、用途に応じて分割数を自由に変更することも可能である。

さらにまた、各分割領域の多角形部２２は、全て六角形で構成したが、図８と同様に、四角形等の他の多角形で構成してもよい。また各分割領域で、多角形の形状を相違させてもよい。例えば、多角形部２２を、第１分割領域２６では六角形、第２分割領域２７では四角形としてもよい。また、境界部分の縦線材２５に形成される捩合部２３の長さは同じでなくてもよく、位置も縦方向にずれていてもよい。これは、多角形部２２がいずれの形状のものであっても同じである。

前記構成からなる基材１９は、図示しない薄いゴム（トッピングゴム）で被覆したり、フィルム状の合成樹脂を熱溶着させてコーティングしたりして被覆部２０を形成することにより第３ベルト１３ｃとなる。

前記構成からなる第３ベルト１３ｃでは、従来では調整が困難であった縦剛性と横剛性のバランスを自由に設定することができる。また線材同士の捩合部２３は、２回以上の捩合回数で捩り合わせるようにしているので、使用（タイヤによる走行）状態で線材同士が擦れることがない。したがって、線材２１が摩耗により損傷して切断に至る心配がない。

図１に戻って、ベルト１３の外周側には補強プライ（中抜きキャッププライ）１４が設けられている。補強プライ１４は、外側主溝５ａの溝底部内側から第１ベルト１３ａの両側に僅かにはみ出した位置まで配置されている。

またベルト１３の内周側にはカーカスプライ１６が設けられている。カーカスプライ１６はトレッド部１からビード部４に向かい、そこに内蔵されるビードコア１７で折り返して外面側でビードフィラー１８を超えてショルダー部２の下端領域に至る。
なお、図１では、以上説明した部材以外の他の部材については省略している。

次のような比較例と実施例の間で、以下のようにしてタイヤの各性能について比較実験を行った。
比較例１：第３ベルト１３ｃには、両側縁が外側主溝５ａよりも内側に位置し、線材２１の傾斜方向が第２ベルト１３ｂと同方向としたものを使用した。線材２１の直径は、全ベルト１３で同一とした。補強プライ１４には、従来同様、ベルト１３の全体を覆うものを使用した。
比較例２：第３ベルト１３ｃには、比較例１と同様のものを使用した。但し、補強プライ１４には、前述の中抜きキャッププライを使用した。
実施例１：第３ベルト１３ｃには、前記実施形態と同様に、複数の多角形部２２を有し、両側縁が外側主溝５ａよりも外側に延在するものを使用した。線材２１の直径は、全ベルト１３で同一とした。補強プライ１４には、前述の中抜きキャッププライを使用した。
実施例２：第３ベルト１３ｃ及び補強プライ１４には、実施例１と同じものを使用した。但し、線材２１の直径は、第３ベルト１３ｃに第１ベルト１３ａ及び第２ベルト１３ｂに使用する線材２１よりも細いもの、具体的には５０−８０％の直径を有するものを使用した。

テストタイヤ（タイヤサイズ：LT265/70R17 121R）を使用し、テストコースにて実車した後、耐摩耗性、耐偏摩耗性、及び、ハンドル流れについて評価を行った。耐摩耗性については、実際に発生している摩耗量を、基準値（比較例１、２）を１００として指数にて評価した。耐偏摩耗性については、中央陸部６ｃと、両側陸部６ａとで摩耗量の差を比較した。基準値（比較例１、２）を１として評価した。値が１に近い程、均一に摩耗していることを示し、値がマイナスの場合には両側陸部６ａの摩耗量が大きいことを示す。ハンドル流れについては、ハンドルを操舵することなく一定距離（ここでは、１００ｍ）だけ走行を続け、その結果、直進方向からどれだけ左右にずれた（流れた）のかを測定した。値が０に近い程、直進してハンドル流れがなかったことを示し、値がプラスで左流れ、マイナスで右流れを示す。

表１から明らかなように、線材２１の直径の違いに拘わらず、本発明に係る構成の第３ベルト１３ｃを使用することにより、耐摩耗性、耐偏摩耗性及びハンドル流れのいずれの性能についても向上させることができた。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、第１ベルト１３ａと第２ベルト１３ｂの線材の間隔と、第３ベルト１３ｃの捩合部同士あるいは単線部同士の間隔との関係については言及しなかったが、両者の間隔は相違させるのが好ましい。この場合、後者の間隔を前者の間隔よりも小さく、すなわち多角形部２２を密に形成するのがより一層好ましい。

１…トレッド部
２…ショルダー部
３…サイド部
４…ビード部
５…主溝
５ａ…外側主溝
５ｂ…内側主溝
６…陸部
６ａ…外側陸部
６ｂ…中間陸部
６ｃ…内側陸部
１３…ベルト
１３ａ…第１ベルト
１３ｂ…第２ベルト
１３ｃ…第３ベルト
１４…補強プライ
１５…補強層
１６…カーカスプライ
１７…ビードコア
１８…ビードフィラー
１９…基材
２０…被覆部
２１…線材
２２…多角形部
２３…捩合部
２４…単線部
２５…縦線材
２６…第１分割領域
２７…第２分割領域
２８…第３分割領域

Claims (11)

1. タイヤ周方向に延び、複数本の線材を有するベルトを内蔵し、
   前記ベルトは、タイヤ径方向の最内径側から順に、第１ベルト、第２ベルト及び第３ベルトの３枚で構成され、
   前記第３ベルトは、前記線材で２次元的に繰り返し形成された複数の四角形又は六角形の多角形部からなる基材を備え、
   前記多角形部は、間隔を空けて特定方向に延びるように配置された複数の線材により確定される捩合部と単線部とからなり、
   前記各捩合部は、前記線材のうち、隣接して配置された線材同士を２回以上捩り合わせることにより形成され、
   前記各単線部は、前記捩合部を構成する線材の一方であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記第１ベルトと前記第２ベルトの線材の直径を同一とし、
   前記第３ベルトの線材の直径を、前記第１ベルト及び前記第２ベルトの線材の直径よりも小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記第２ベルトは、前記第１ベルトの９０〜９５％の幅寸法を有し、
   前記第３ベルトは、最外側主溝の中心から、接地幅寸法の２５〜５０％の範囲で外側に延在することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記第３ベルトは、タイヤ幅方向の剛性がタイヤ周方向の剛性よりも大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記第３ベルトは、前記基材が帯状であり、両側部が長手方向に延びる縦線材でそれぞれ構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記第３ベルトは、前記基材が、前記縦線材を３本以上備え、前記各縦線材の間の各分割領域にそれぞれ複数の多角形部を形成されることを特徴とする請求項５に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記第３ベルトは、前記基材を構成する各多角形部の形状を変更可能であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
8. 前記第３ベルトは、前記各分割領域間で形状の相違する多角形部をそれぞれ配置されることを特徴とする請求項７に記載の空気入りタイヤ。
9. 前記第３ベルトは、前記多角形部の形状が捩合部ピッチを変更することにより調整可能であることを特徴とする請求項７又は８に記載の空気入りタイヤ。
10. 前記第３ベルトは、前記捩合部ピッチが、線材同士の捩合回数、捩合部から延びる単線材の傾斜角度、又は、隣接する線材の間隔を変更することにより調整可能であることを特徴とする請求項９に記載の空気入りタイヤ。
11. 前記第３ベルトは、前記基材の全体をコーティングする被覆部をさらに備えたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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