JP7406081B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ベルト層の外周側に複数本の補強コードを含むストリップ材をタイヤ周方向に沿って複数周巻回してなるベルトカバー層が配置された空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、ベルトカバー層のストリップ材を間隔を空けて配置することで軽量化を図りつつ、エア溜りの発生を抑制し、耐久性を改善することを可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層が配置され、該ベルト層の外周側に複数本の補強コードを含むストリップ材をタイヤ周方向に沿って複数周巻回してなるベルトカバー層が配置されている（例えば、特許文献１参照）。このようなベルトカバー層をベルト層の外周側に配置することにより、高速耐久性に代表されるタイヤ特性を改善することができる。

近年、空気入りタイヤの軽量化が厳しく求められており、空気入りタイヤを構成する各部材についても質量減の要求が高まっている。ベルトカバー層においても例外ではなく、例えば、ストリップ材を間隔を空けて配置することで軽量化を図ることが提案されている例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、ベルト層の外周側においてストリップ材を間隔を空けて配置した場合、ストリップ材の互いに離間した周回部分の相互間にエア溜りが発生し易いという欠点がある。そして、トレッド部においてエア溜りが生じると、空気入りタイヤの耐久性が悪化することになる。

特開２０１１－１５６８８７号公報 特開２０１７－７３７６号公報

本発明の目的は、ベルトカバー層のストリップ材を間隔を空けて配置することで軽量化を図りつつ、エア溜りの発生を抑制し、耐久性を改善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複数層のベルト層が配置され、該ベルト層の外周側に複数本の補強コードを含むストリップ材をタイヤ周方向に沿って複数周巻回してなるベルトカバー層が配置された空気入りタイヤにおいて、前記ベルト層の幅方向中心位置から両外側へそれぞれ前記ベルト層の幅の２５％の位置までの領域をセンター部としたとき、該センター部では前記ストリップ材の周回部分が互いに離間するように配置され、前記センター部において前記ストリップ材のストリップ高さＨｃ及びストリップ間隔Ｗｐが２．０≦（２×Ｈｃ＋２×Ｗｐ）／（Ｈｃ×Ｗｐ）≦５．５の関係を満足すると共に、
前記ベルト層の幅方向最外側の両端部から幅方向中心側へそれぞれ前記ベルト層の幅の１５％の位置までの領域をショルダー部としたとき、該ショルダー部において前記ストリップ材のストリップ幅Ｗｃ及びストリップ間隔Ｗｐが０≦Ｗｐ／Ｗｃ≦０．５の関係を満足することを特徴とするものである。

本発明では、ベルト層の外周側に複数本の補強コードを含むストリップ材をタイヤ周方向に沿って複数周巻回してなるベルトカバー層が配置された空気入りタイヤにおいて、センター部ではストリップ材の周回部分が互いに離間するように配置され、ストリップ材のストリップ高さＨｃ及びストリップ間隔Ｗｐが２．０≦（２×Ｈｃ＋２×Ｗｐ）／（Ｈｃ×Ｗｐ）≦５．５の関係を満足することにより、ストリップ材の使用量を削減して軽量化を図りつつ、エア溜りの発生を抑制し、空気入りタイヤの耐久性を改善することができる。

本発明において、ベルト層の幅方向最外側の両端部から幅方向中心側へそれぞれベルト層の幅の１５％の位置までの領域をショルダー部としたとき、該ショルダー部においてストリップ材のストリップ幅Ｗｃ及びストリップ間隔Ｗｐが０≦Ｗｐ／Ｗｃ≦０．５の関係を満足することが好ましい。センター部において軽量化とエア溜り抑制効果を両立させる一方で、ショルダー部において０≦Ｗｐ／Ｗｃ≦０．５の関係を満足することにより、空気入りタイヤの補強効果を十分に確保することができる。

本発明において、トレッド部がキャップトレッドゴム層とアンダートレッドゴム層とを有し、該アンダートレッドゴム層は、ゴム１００重量部に対して、窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡが３３ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇであるカーボンブラックが４０重量部～６０重量部配合されたゴム組成物からなり、該ゴム組成物の加硫物性として、ＪＩＳ硬度が５０以上であり、１００％伸長時のモジュラスが１．５ＭＰａ以上であり、３００％伸長時のモジュラスが６．０ＭＰａ以上であることが好ましい。これにより、アンダートレッドゴム層の加硫時のゴム流れが良好になり、エア溜りの発生を効果的に抑制することが可能になる。その結果として、ストリップ材の互いに離間した周回部分の相互間にはアンダートレッドゴム層が充填された状態となる。

ベルト層の外周側には複数本のブリーダーヤーンが配置されていることが好ましい。これにより、ブリーダーヤーンによるエア排出効果を確保し、エア溜りの発生を効果的に抑制することができる。また、ストリップ材は補強コードと交差する複数本の緯糸を含み、ストリップ材において緯糸の打ち込み密度が０．５本／ｍ以上となるように緯糸が配置されていることが好ましい。これにより、緯糸によるエア排出効果を確保し、エア溜りの発生を効果的に抑制することができる。

本発明において、カーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡは、ＪＩＳ－Ｋ６２１７に準拠して測定されるものである。ＪＩＳ硬度は、ＪＩＳ－Ｋ６２５３に準拠して、Ａタイプのデュロメータを用いて温度２０℃の条件にて測定されるデュロメータ硬さである。１００％伸長時及び３００％伸長時のモジュラスは、ＪＩＳ－Ｋ６２５１に準拠して、ダンベル状試験片を用いて温度２０℃の条件にて測定される所定伸びにおける引張応力である。

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。 図１の空気入りタイヤのベルト層及びベルトカバー層を抽出して示す断面図である。 図１の空気入りタイヤのベルトカバー層を構成するストリップ材を一部切り欠いて示す平面図である。

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は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、図２及び図３はその要部を示すものである。

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、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と、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とを備えている。

一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本のカーカスコードを含むカーカス層４が装架されている。カーカス層４を構成するカーカスコードとしては、ナイロンや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。各ビード部３には環状のビードコア５が埋設されており、そのビードコア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。ベルト層７は、タイヤ径方向内側に位置する内周側ベルト層７Ａと、タイヤ径方向外側に位置する外周側ベルト層７Ｂとを含んでいる。内周側ベルト層７Ａは外周側ベルト層７Ｂよりも広幅である。これらベルト層７はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本のベルトコードを含み、かつ層間でベルト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の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。

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５°以下の角度で配列してなるベルトカバー層８が配置されている。ベルトカバー層８は、図２及び図３に示すように、複数本の補強コード８１を引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材８０をタイヤ周方向に沿って連続的に複数周巻回したジョイントレス構造を有している。ベルトカバー層８を構成するストリップ材８０は、ベルト層７の幅方向の全域にわたって配置されているが、後述するように、その配置形態がベルト層７の幅方向の位置に応じて適正化されている。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、タイヤ外表面に露出するキャップトレッドゴム層１Ａと、キャップトレッドゴム層１Ａとベルトカバー層８との間に位置するアンダートレッドゴム層１Ｂとが配置されている。

上記空気入りタイヤにおいて、図２に示すように、ベルト層７の幅方向中心位置から両外側へそれぞれベルト層７の幅ＷＢの２５％の位置までの領域をセンター部ＣＥとする。ここで、ベルト層７の幅方向中心位置はタイヤ中心線ＣＬと一致している。また、ベルト層７の幅ＷＢは最も広い内周側ベルト層７Ａの幅である。このようにセンター部Ｃｅを規定したとき、センター部Ｃｅではストリップ材８０の周回部分が互いに離間するように配置され、センター部Ｃｅにおいてストリップ材８０のストリップ高さＨｃ及びストリップ間隔Ｗｐが２．０≦（２×Ｈｃ＋２×Ｗｐ）／（Ｈｃ×Ｗｐ）≦５．５の関係を満足している。ストリップ高さＨｃはストリップ材８０の厚さである。

上記空気入りタイヤでは、ベルト層７の外周側に複数本の補強コード８１を含むストリップ材８０をタイヤ周方向に沿って複数周巻回してなるベルトカバー層８を配置するにあたって、センター部Ｃｅではストリップ材８０の周回部分が互いに離間するように配置され、ストリップ材８０のストリップ高さＨｃ及びストリップ間隔Ｗｐが上述の関係を満足することにより、ストリップ材８０の互いに離間した周回部分の相互間にアンダートレッドゴム層１Ｂが円滑に流れ込むので、ストリップ材８０の使用量を削減して軽量化を図りつつ、エア溜りの発生を抑制し、空気入りタイヤの耐久性を改善することができる。

ここで、（２×Ｈｃ＋２×Ｗｐ）はストリップ材８０の周回部分の相互間に形成される空隙部分の断面外周長に相当し、（Ｈｃ×Ｗｐ）はストリップ材８０の周回部分の相互間に形成される空隙部分の断面積に相当するが、両者の比を上記の如く設定することにより、軽量化とエア溜り抑制効果とを両立することができる。（２×Ｈｃ＋２×Ｗｐ）／（Ｈｃ×Ｗｐ）の値が２．０よりも小さいとエア溜りが発生し易くなるため耐久性が低下し、逆に５．５よりも大きいとタイヤ質量を削減する効果を得ることが困難になる。特に、２．０≦（２×Ｈｃ＋２×Ｗｐ）／（Ｈｃ×Ｗｐ）≦４．５であることが望ましい。また、軽量化とエア溜り抑制効果を確保する観点から、ストリップ材８０のストリップ高さＨｃは０．５ｍｍ～１．０ｍｍの範囲にあることが望ましい。

上記空気入りタイヤにおいて、ベルト層７の幅方向最外側の両端部から幅方向中心側へそれぞれベルト層７の幅ＷＢの１５％の位置までの領域をショルダー部Ｓｈとしたとき、ショルダー部Ｓｈにおいてストリップ材８０のストリップ幅Ｗｃ及びストリップ間隔Ｗｐが０≦Ｗｐ／Ｗｃ≦０．５の関係を満足していると良い。上述のようにセンター部Ｃｅにおいて軽量化とエア溜り抑制効果を両立させる一方で、ショルダー部Ｓｈにおいて０≦Ｗｐ／Ｗｃ≦０．５の関係を満足することにより、空気入りタイヤの補強効果を十分に確保することができる。ここで、Ｗｐ／Ｗｃの値が０．５よりも大きいと空気入りタイヤの補強効果が不十分になる。なお、センター部Ｃｅでは、０．２＜Ｗｐ／Ｗｃ≦１．０の関係を満足していると良い。

上記空気入りタイヤにおいて、トレッド部１がキャップトレッドゴム層１Ａとアンダートレッドゴム層１Ｂとを有する場合に、アンダートレッドゴム層１Ｂは、ゴム１００重量部に対して、窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡが３３ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇであるカーボンブラックが４０重量部～６０重量部配合されたゴム組成物から構成されることが好ましい。そして、アンダートレッドゴム層１Ｂを構成するゴム組成物は、加硫物性として、ＪＩＳ硬度が５０以上（好ましくは、５０～８０）であり、１００％伸長時のモジュラスが１．５ＭＰａ以上（好ましくは、１．５ＭＰａ～５．５ＭＰａ）であり、３００％伸長時のモジュラスが６．０ＭＰａ以上（好ましくは、６．０ＭＰａ～２０．０ＭＰａ）であると良い。これにより、アンダートレッドゴム層１Ｂの加硫時のゴム流れが良好になり、ストリップ材８０の互いに離間した周回部分の相互間にはアンダートレッドゴム層１Ｂが充填された状態となり、エア溜りの発生を効果的に抑制することができる。

ここで、アンダートレッドゴム層１Ｂに配合されるカーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡが３３ｍ²／ｇより小さいとゴム組成物に対する補強性が低下し、逆に１５０ｍ²／ｇよりも大きいとゴム組成物の流動性が低下する。また、ゴム１００重量部に対するカーボンブラックの配合量が４０重量部より少ないとゴム組成物に対する補強性が低下し、逆に６０重量部よりも多いとゴム組成物の流動性が低下する。更に、アンダートレッドゴム層１Ｂを構成するゴム組成物のＪＩＳ硬度が５０未満、１００％伸長時のモジュラスが１．５ＭＰａ未満、又は、３００％伸長時のモジュラスが６．０ＭＰａ未満であると、アンダートレッドゴム層１Ｂとしての機能が低下することになる。

上記空気入りタイヤのベルト層７における外側ベルト層７Ｂについて、ストリップ材８０と接する面にブリーダーヤーン９０が配置されている。つまり、外側ベルト層７Ｂとストリップ材８０との間にはブリーダーヤーン９０が配置されている（図３参照）。ブリーダーヤーン９０はベルト層７Ｂに含まれるベルトコードに沿った角度で配置されていても、ストリップ材８０と直交する角度で配置されていても良い。これにより、ブリーダーヤーン９０によるエア排出効果を確保し、エア溜りの発生を効果的に抑制することができる。ブリーダーヤーン９０には綿やポリエステル等の紡績糸が好ましく使用される。

上記空気入りタイヤにおいて、図３に示すように、ベルトカバー層８に使用されるストリップ材８０は、引き揃えられた複数本の補強コード８１と、これら補強コード８１に対して交差する複数本の緯糸８２を含んでいるが、このようなストリップ材８０において緯糸８２の打ち込み密度が０．５本／ｍ以上となるように緯糸８２が配置されているのが良い。つまり、ストリップ材８０の長手方向における緯糸８２の配置間隔は２ｍ以下であると良い。これにより、緯糸８２によるエア排出効果を確保し、エア溜りの発生を効果的に抑制することができる。緯糸８２の打ち込み密度が０．５本／ｍよりも小さいと、緯糸８２によるエア排出効果が不十分になる。特に、緯糸８２の打ち込み密度は１．０本／ｍ～２．０本／ｍであることが望ましい。

タイヤサイズ２１５／６０Ｒ１６で、トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層が配置され、該ベルト層の外周側に複数本の補強コードを含むストリップ材をタイヤ周方向に沿って複数周巻回してなるベルトカバー層が配置された空気入りタイヤにおいて、ベルトカバー層の構造を種々異ならせた基準例１～２、実施例１～６及び比較例１～３のタイヤを製作した。

基準例１～２、実施例１～６及び比較例１～３において、センター部及びショルダー部におけるストリップ材のストリップ幅Ｗｃ、ストリップ間隔Ｗｐ、ストリップ高さＨｃ、Ｗｐ／Ｗｃ、空隙部分の断面積（Ｈｃ×Ｗｐ）、空隙部分の断面外周長（２×Ｈｃ＋２×Ｗｐ）、（２×Ｈｃ＋２×Ｗｐ）／（Ｈｃ×Ｗｐ）、アンダートレッドゴム層を構成するゴム組成物におけるカーボンブラック（窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡ：４２ｍ²／ｇ）の配合量、アンダートレッドゴム層を構成するゴム組成物のＪＩＳ硬度、１００％伸長時のモジュラス、３００％伸長時のモジュラスを表１のように設定した。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、タイヤ質量、エア溜り発生量、耐久性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

タイヤ質量：
各試験タイヤの質量を測定した。評価結果は、基準例１を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど軽量であることを意味する。

エア溜り発生量：
各試験タイヤを加硫後に分解し、エア溜りの発生量を測定した。評価結果は、基準例１を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほどエア溜り発生量が少ないことを意味する。

耐久性：
各試験タイヤをリムサイズ１６×６ 1/2ＪＪのホイールに組み付けてドラム耐久試験機に装着し、空気圧：２２０ｋＰａ、荷重：ＪＡＴＭＡ最大負荷能力の８８％、初期速度：１２０ｋｍ／ｈの条件にて走行試験を開始し、２０分毎に速度を１０ｋｍ／ｈずつ増加させ、トレッド部に故障が発生するまでの走行距離を計測した。評価結果は、基準例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐久性が優れていることを意味する。

表１から判るように、基準例１のタイヤは、ベルトカバー層のストリップ材が間隔を空けて配置されているため、基準例２に比べて軽量であるが、エア溜りの発生量が増大し、耐久性が低下していた。これに対して、実施例１～６のタイヤは、軽量化の効果を享受しながら、基準例１との対比において、エア溜りの発生を抑制し、耐久性を改善することができた。

一方、比較例１のタイヤは、センター部における（２×Ｈｃ＋２×Ｗｐ）／（Ｈｃ×Ｗｐ）の値が大き過ぎるため、タイヤ質量を軽減する効果が不十分であった。比較例２，３のタイヤは、センター部における（２×Ｈｃ＋２×Ｗｐ）／（Ｈｃ×Ｗｐ）の値が小さ過ぎるため、エア溜りの発生量が増大し、耐久性も低下していた。

１ トレッド部
１Ａ キャップトレッドゴム層
１Ｂ アンダートレッドゴム層
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
７Ａ 内周側ベルト層
７Ｂ 外周側ベルト層
８ ベルトカバー層
８０ ストリップ材
８１ 補強コード
８２ 緯糸
９０ ブリーダーヤーン

Claims (5)

1. トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層が配置され、該ベルト層の外周側に複数本の補強コードを含むストリップ材をタイヤ周方向に沿って複数周巻回してなるベルトカバー層が配置された空気入りタイヤにおいて、前記ベルト層の幅方向中心位置から両外側へそれぞれ前記ベルト層の幅の２５％の位置までの領域をセンター部としたとき、該センター部では前記ストリップ材の周回部分が互いに離間するように配置され、前記センター部において前記ストリップ材のストリップ高さＨｃ及びストリップ間隔Ｗｐが２．０≦（２×Ｈｃ＋２×Ｗｐ）／（Ｈｃ×Ｗｐ）≦５．５の関係を満足すると共に、
   前記ベルト層の幅方向最外側の両端部から幅方向中心側へそれぞれ前記ベルト層の幅の１５％の位置までの領域をショルダー部としたとき、該ショルダー部において前記ストリップ材のストリップ幅Ｗｃ及びストリップ間隔Ｗｐが０≦Ｗｐ／Ｗｃ≦０．５の関係を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記トレッド部がキャップトレッドゴム層とアンダートレッドゴム層とを有し、該アンダートレッドゴム層は、ゴム１００重量部に対して、窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡが３３ｍ²／ｇ～１５０ｍ²／ｇであるカーボンブラックが４０重量部～６０重量部配合されたゴム組成物からなり、該ゴム組成物の加硫物性として、ＪＩＳ硬度が５０以上であり、１００％伸長時のモジュラスが１．５ＭＰａ以上であり、３００％伸長時のモジュラスが６．０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ストリップ材の互いに離間した周回部分の相互間に前記アンダートレッドゴム層が充填された状態にあることを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ベルト層の外周側に複数本のブリーダーヤーンが配置されてい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。
5. 前記ストリップ材が前記補強コードと交差する複数本の緯糸を含み、前記ストリップ材において前記緯糸の打ち込み密度が０．５本／ｍ以上となるように前記緯糸が配置されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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