JP6848319B2

JP6848319B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6848319B2
Application number: JP2016198225A
Authority: JP
Inventors: 雅之藤城
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2036-10-06
Also published as: JP2018058515A

Description

本発明は、引き揃えられた複数本の単線スチールワイヤを含むベルト層を備えた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、転がり抵抗の低減を図ると共に、ベルト折れに対する耐久性を良好に維持することを可能にした空気入りタイヤに関する。

近年、自動車の燃費を向上させるために、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することが強く求められている。このような要求に応えるために、空気入りタイヤの補強部材であるベルト層に使用される補強コードの構造について検討がなされている。

空気入りタイヤのベルト層の補強コードとして、複数本のフィラメントを撚り合わせてなるスチールコードが一般的に使用されている。このような複数本のフィラメントを撚り合わせてなるスチールコードは、素線間の擦れによるエネルギーロスが影響し、空気入りタイヤの転がり抵抗を増大させる要因となる。

これに対して、ベルト層の補強コードとして撚りが加えられていない単線スチールワイヤを使用することが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。このような単線スチールワイヤを用いた場合、ベルト層のコートゴムを減らして空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することが可能になる。しかしながら、撚りが加えられていない単線スチールワイヤはトレッド部が座屈した際に折損し易いため、そのような折損がベルト層の幅方向に伝播してベルト折れを生じ易いという欠点を有している。そのため、撚りが加えられていない単線スチールワイヤをベルト層に用いた場合、ベルト折れに対する耐久性が低下するという問題がある。

一方、トレッド部における溝下ゴム厚さを小さくすることにより、トレッドゴム容量を減らし、転がり抵抗を低減することが可能である。しかしながら、撚りが加えられていない単線スチールワイヤをベルト層に用いるにあたって、トレッド部における溝下ゴム厚さを小さくした場合、ベルト折れに対する耐久性が更に悪化することになる。

特開平４−９５５０６号公報特開２００６−２１８９８８号公報特開２０１０−８９７２７号公報

本発明の目的は、引き揃えられた複数本の単線スチールワイヤを含むベルト層を設けるにあたって、転がり抵抗の低減を図ると共に、ベルト折れに対する耐久性を良好に維持することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、トレッド部におけるカーカス層の外周側に、引き揃えられた複数本の単線スチールワイヤを含むベルト層が埋設された空気入りタイヤにおいて、前記ベルト層の外周側に補強コードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層が配置され、前記単線スチールワイヤが扁平断面形状を有すると共に、各単線スチールワイヤの断面積が０．１０ｍｍ ² 〜０．１５ｍｍ ² であり、前記ベルト層の幅５０ｍｍ当たりの前記単線スチールワイヤの打ち込み本数が３０本／５０ｍｍ〜６０本／５０ｍｍであり、前記ベルト層の幅５０ｍｍ当たりのワイヤ量が５．３０ｍｍ ² ／５０ｍｍ〜７．５０ｍｍ ² ／５０ｍｍであり、前記トレッド部における溝下ゴム厚さが１．０ｍｍ〜２．０ｍｍであることを特徴とするものである。

本発明では、引き揃えられた複数本の単線スチールワイヤを含むベルト層を設けるにあたって、トレッド部における溝下ゴム厚さを１．０ｍｍ〜２．０ｍｍという比較的小さい値に設定することにより、トレッドゴム容量を減らし、転がり抵抗を低減することができる。しかも、扁平断面形状を有する単線スチールワイヤをベルト層に用いることにより、単線スチールワイヤに折損を生じ難くすることができる。その結果、転がり抵抗の低減を図ると共に、ベルト折れに対する耐久性を良好に維持することが可能になる。

本発明において、単線スチールワイヤは短径がベルト層の厚さ方向と一致するように配置されていることが好ましい。これにより、単線スチールワイヤの折損をより効果的に抑制することができる。

単線スチールワイヤの短径は０．２ｍｍ〜０．３ｍｍであることが好ましい。また、単線スチールワイヤの扁平比が１．５〜３．０であることが好ましい。これにより、単線スチールワイヤの折損をより効果的に抑制することができる。

本発明において、溝下ゴム厚さとは、トレッド部に形成された最も深い溝（例えば、タイヤ周方向に延在する主溝）の溝底とトレッド部に埋設された最外側の補強層の補強コードとの間に存在するゴム部分の厚さである。ここで言う補強層とは、ベルト層又はベルト層よりもタイヤ径方向外側に配置されるベルトカバー層を意味する。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。本発明の空気入りタイヤにおけるトレッド部の要部を示す断面図である。本発明の空気入りタイヤのベルト層に使用される単線スチールワイヤを示す断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１及び図２は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、図３はそのベルト層に使用される単線スチールワイヤを示すものである。図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２，２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３，３とを備えている。

一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。カーカス層４の補強コードとしては、ポリエステル等の有機繊維コードが好ましく使用されるが、スチールコードを使用しても良い。ビードコア５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層７が埋設されている。これらベルト層７はタイヤ周方向に対して傾斜するように引き揃えられた複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。

ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層８が配置されている。このベルトカバー層８は少なくとも１本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。また、ベルトカバー層８は図示のようにベルト層７の幅方向の全域を覆うように配置しても良く、或いは、ベルト層７の幅方向外側のエッジ部のみを覆うように配置しても良い。ベルトカバー層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

また、トレッド部１には、タイヤ周方向に延びる複数本の主溝１１が形成されている。ここでは主溝１１だけが描写されているが、トレッド部１にはタイヤ周方向に延びるラグ溝を含む各種の溝を必要に応じて形成することが可能である。いずれにしても、図１においては、主溝１１が最も深い溝である。

上記空気入りタイヤにおいて、ベルト層７を構成する補強コードとして、図２及び図３に示すように、扁平断面形状を有する単線スチールワイヤＣ１が使用されている。扁平断面形状とは、楕円形や長円形、トラック形状を包含する形状である。各単線スチールワイヤＣ１は長径Ｄａと短径Ｄｂを有し、その短径Ｄｂがベルト層７の厚さ方向と一致するように配置されている。また、トレッド部１に形成された主溝１１とベルトカバー層８の補強コードＣ２との間の溝下ゴム厚さｔは１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内に設定されている。

上記空気入りタイヤでは、引き揃えられた複数本の単線スチールワイヤＣ１を含むベルト層７を設けるにあたって、トレッド部１における溝下ゴム厚さｔを１．０ｍｍ〜２．０ｍｍという比較的小さい値に設定しているので、トレッド部１を構成するトレッドゴム容量を減らし、転がり抵抗を低減することができる。しかも、扁平断面形状を有する単線スチールワイヤＣ１をベルト層７に使用しているので、単線スチールワイヤＣ１の断面積を大きくした場合であっても、単線スチールワイヤＣ１が屈曲した際に生じる歪を小さくすることができ、その結果、単線スチールワイヤＣ１に折損が生じ難くなる。これにより、転がり抵抗の低減を図りつつ、ベルト折れに対する耐久性を良好に維持することが可能になる。

上記空気入りタイヤにおいて、単線スチールワイヤＣ１は短径Ｄｂがベルト層７の厚さ方向と一致するように配置されていると良い。これにより、ベルと層７を構成する単線スチールワイヤＣ１が屈曲する際の歪を最小限に抑えて単線スチールワイヤＣ１の折損をより効果的に抑制することができる。

単線スチールワイヤＣ１の短径Ｄｂは０．２ｍｍ〜０．３ｍｍであると良い。これにより、単線スチールワイヤＣ１の折損をより効果的に抑制することができる。単線スチールワイヤＣ１の短径Ｄｂが０．２ｍｍよりも小さいとベルト層７に要求される機能を十分に発現することが難しくなり、逆に０．３ｍｍよりも大きいとベルト折れに対する耐久性の改善効果が低下する。

また、単線スチールワイヤＣ１の扁平比（Ｄａ／Ｄｂ）は１．５〜３．０であると良い。これにより、単線スチールワイヤＣ１の折損をより効果的に抑制することができる。単線スチールワイヤＣ１の扁平比（Ｄａ／Ｄｂ）が１．５よりも小さいとベルト折れに対する耐久性の改善効果が低下する。また、単線スチールワイヤＣ１の扁平比（Ｄａ／Ｄｂ）を３．０よりも大きくすることは製造上困難である。

更に、各単線スチールワイヤＣ１の断面積は０．１０ｍｍ²〜０．１５ｍｍ²であると良い。これにより、単線スチールワイヤＣ１の折損をより効果的に抑制することができる。単線スチールワイヤＣ１の断面積が０．０６ｍｍ²よりも小さいと単位幅当たりにワイヤを十分量打ち込むことができず、ベルト層７に要求される機能を十分に発現することが難しくなる。更に、補強効果が不十分となり、ベルト折れに対する耐久性が低下する。逆に０．２０ｍｍ²よりも大きいとベルト層７が厚くなりすぎ、路面追従性が悪くなり、ベルト折れに対する耐久性の改善効果が低下する。

上記空気入りタイヤにおいて、ベルト層７の幅５０ｍｍ当たりの単線スチールワイヤＣ１の打ち込み本数は３０本／５０ｍｍ〜６０本／５０ｍｍであると良い。また、ベルト層７の幅５０ｍｍ当たりのワイヤ量（即ち、各単線スチールワイヤＣ１の断面積とベルト層７の幅５０ｍｍ当たりの単線スチールワイヤＣ１の打ち込み本数との積）は５．３０ｍｍ²／５０ｍｍ〜７．５０ｍｍ²／５０ｍｍであると良い。これにより、ベルト層７に要求される機能を十分に発現することができる。なお、ここで言うベルト層７の幅５０ｍｍ当たりとは、単線スチールワイヤＣの延長方向に対して直交する方向に測定されるベルト層７の幅５０ｍｍ当たりを意味するものである。

タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５で、トレッド部におけるカーカス層の外周側に、引き揃えられた複数本の単線スチールワイヤを含む２層のベルト層と、これらベルト層の外周側に配置されていてジョイントレス構造を有するベルトカバー層（フルカバー＋エッジカバー）を備えた空気入りタイヤにおいて、ベルト層を構成する単線スチールワイヤの断面形状、長径Ｄａ、短径Ｄｂ、扁平比Ｄａ／Ｄｂ、ワイヤ断面積、ベルト層の幅５０ｍｍ当たりの単線スチールワイヤの打ち込み本数（本／５０ｍｍ）、ベルト層の幅５０ｍｍ当たりのワイヤ量（ｍｍ²／５０ｍｍ）を表１のように設定した従来例１、比較例１〜３及び実施例１〜４のタイヤを製作した。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、転がり抵抗、荷重耐久性（ベルト折れ）を評価し、その結果を表１に併せて示した。

転がり抵抗：
表面が平滑であって直径が１７０７ｍｍである鋼製のドラムを備えたドラム試験機を用い、各試験タイヤをリムサイズ１５×６ＪＪのホイールに組み付けて空気圧２００ｋＰａに設定し、ＪＡＴＭＡイヤーブックに規定される当該空気圧での負荷能力の８５％に相当する荷重を負荷してドラムに押し付けた状態で、速度８０ｋｍ／ｈで走行させたときの転がり抵抗を測定した。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど転がり抵抗が小さいことを意味する。

荷重耐久性（ベルト折れ）：
表面が平滑であって直径が１７０７ｍｍである鋼製のドラムを備えたドラム試験機を用い、周辺温度を３８℃±３℃に制御し、各試験タイヤをリムサイズ１５×６ＪＪのホイールに組み付けて空気圧を１８０ｋＰａに設定し、走行速度３０ｋｍ／ｈ、スリップ角を０°±４°とし、荷重をＪＡＴＭＡ最大負荷能力の６５％±４０％とする変動条件下で、荷重とスリップ角を０．０８３Ｈｚの矩形波で変動させながら１０時間にわたって３００ｋｍ走行させた。走行後、タイヤ周上の４箇所でタイヤ周方向の長さ２０ｃｍの範囲でトレッド部を切開してベルト層を露出させ、単線スチールワイヤの折損によるベルト破断部（ベルト折れ）の長さの総和を求めた。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど耐久性が優れていることを意味する。なお、この荷重耐久性試験はベルト破断部を意図的に生じさせるために設定された過酷な条件に基づくものである。

表１から明らかなように、実施例１〜４のタイヤは、いずれも、ベルト層に円形断面形状を有する単線スチールワイヤを用いた従来例１との対比において、転がり抵抗が低減されており、しかも、ベルト折れに対する耐久性が良好に維持されていた。

これに対して、比較例１のタイヤは、ベルト層に円形断面形状を有する単線スチールワイヤを使用しつつ溝下ゴム厚さを小さくしているため、転がり抵抗が低減される一方で荷重耐久性が大幅に悪化していた。比較例２のタイヤは、ベルト層に扁平断面形状を有する単線スチールワイヤを使用しつつ溝下ゴム厚さを過度に小さくしているため、荷重耐久性が悪化していた。また、比較例３のタイヤは、ベルト層に扁平断面形状を有する単線スチールワイヤを使用しつつ溝下ゴム厚さを過度に大きくしているため、転がり抵抗が悪化していた。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス層
５ビードコア
６ビードフィラー
７ベルト層
８ベルトカバー層
９主溝
Ｃ１単線スチールワイヤ

Claims

トレッド部におけるカーカス層の外周側に、引き揃えられた複数本の単線スチールワイヤを含むベルト層が埋設された空気入りタイヤにおいて、前記ベルト層の外周側に補強コードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層が配置され、前記単線スチールワイヤが扁平断面形状を有すると共に、各単線スチールワイヤの断面積が０．１０ｍｍ ² 〜０．１５ｍｍ ² であり、前記ベルト層の幅５０ｍｍ当たりの前記単線スチールワイヤの打ち込み本数が３０本／５０ｍｍ〜６０本／５０ｍｍであり、前記ベルト層の幅５０ｍｍ当たりのワイヤ量が５．３０ｍｍ ² ／５０ｍｍ〜７．５０ｍｍ ² ／５０ｍｍであり、前記トレッド部における溝下ゴム厚さが１．０ｍｍ〜２．０ｍｍであることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記単線スチールワイヤは短径が前記ベルト層の厚さ方向と一致するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記単線スチールワイヤの短径が０．２ｍｍ〜０．３ｍｍであ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。
前記単線スチールワイヤの扁平比が１．５〜３．０であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。