JP7777965B2 - タイヤ - Google Patents

Description

本開示は、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って延びる補強コードを被覆した補強ベルトを備えるタイヤに関する。

従来、路面と接するトレッドのタイヤ径方向内側にコードが交錯する一対の交錯ベルトを備える空気入りタイヤ（以下、タイヤと適宜省略する）において、タイヤ周方向に延びるコードを有するスパイラルベルト（ベルト強化層）と、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って延びるコードを有するベルト（保護層）とを備える構造がされている（特許文献１参照）。

このような補強ベルトを備えるタイヤによれば、保護層によってベルト強化層のコードの引張歪が抑制されるため、特に、タイヤの摩耗末期における車両の操縦安定性の維持と、タイヤの耐久性の向上とを両立できる。

特許第5084834号公報

一方、上述したような補強ベルトを備えるタイヤは、製造不良が起き易い問題がある。具体的には、加硫前の生タイヤをタイヤ径方向に拡張する際、トレッドがタイヤ幅方向に圧縮されるため、補強ベルトのコードが座屈或いは蛇行し易く、製造不良の原因となる。

そこで、以下の開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って延びるコードを用いた補強ベルトを用いつつ、製造不良を抑制できるタイヤの提供を目的とする。

本開示の一態様は、タイヤ骨格を形成するカーカス（カーカス40）と、前記カーカスのタイヤ径方向外側に設けられ、コード（ベルトコード51a, ベルトコード52a）が交錯する一対の交錯ベルト（交錯ベルト51, 交錯ベルト52）とを備えるタイヤ（空気入りタイヤ10）であって、前記交錯ベルトよりもタイヤ径方向外側に設けられ、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って延び、所定の距離を隔てて配置された複数の補強コード（補強コード54a）を被覆した補強ベルト（補強ベルト54）を備え、前記補強コードは、所定の金属材料を用いて形成され、トレッド面視において、タイヤ周方向における位置が、タイヤ方向に沿った直線（直線L1）を基準として、タイヤ周方向における一方側と、タイヤ周方向における他方側に繰り返し変化するように設けられる。

上述したタイヤによれば、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って延びるコードを用いた補強ベルトを用いつつ、製造不良を抑制できる。

図１は、空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面図である。 図２は、空気入りタイヤ10の一部拡大断面図である。 図３は、カーカス40及びベルト層50の一部分解平面図である。 図４は、補強ベルト54の一部拡大平面図である。 図５は、変更例１に係る補強ベルト55の一部拡大平面図である。 図６は、変更例２に係る補強ベルト56の一部拡大平面図である。 図７は、変更例３に係る補強ベルト57の一部拡大平面図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

（１）タイヤの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤ10の断面図である。具体的には、図１は、空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面図である。なお、図１では、断面ハッチングの図示は省略されている（以下同）。タイヤ赤道線CLは、タイヤ幅方向及びタイヤ周方向における空気入りタイヤ10の中心を示す。

空気入りタイヤ10は、主に乗用自動車などの四輪自動車（車両）に用いられる。四輪自動車には、軽自動車やSUV（Sport Utility Vehicle）なども含まれてよく、また、スポーツドライビングに好適なスポーツカーが含まれてもよい。

図１に示すように、空気入りタイヤ10は、トレッド20、タイヤサイド部30、カーカス40、ベルト層50及びビード部60を備える。

トレッド20は、路面と接する部分である。トレッド20には、空気入りタイヤ10の使用環境や装着される車両の種別に応じたパターン（不図示）が形成される。トレッド20には、少なくともウェット路面での排水性を確保するため、タイヤ周方向に延びる周方向溝21が形成されてよい。

タイヤサイド部30は、トレッド20に連なり、トレッド20のタイヤ径方向内側に位置する。タイヤサイド部30は、トレッド20のタイヤ幅方向外側端からビード部60の上端までの領域である。タイヤサイド部30は、サイドウォールなどと呼ばれてもよい。

カーカス40は、空気入りタイヤ10の骨格（タイヤ骨格）を形成する。カーカス40は、ベルト層50のタイヤ径方向内側に設けられる。実施形態では、カーカス40は、２枚構成である。

カーカス40は、タイヤ径方向に沿って放射状に配置されたカーカスコード40a（図１において不図示、図３参照）がゴム材料によって被覆されたラジアル構造である。但し、ラジアル構造に限定されず、カーカスコード40aがタイヤ径方向に交錯するように配置されたバイアス構造でも構わない。

ベルト層50は、トレッド20のタイヤ径方向内側に設けられる。ベルト層50は、複数のベルトによって構成されてよい。具体的には、ベルト層50は、一対の交錯ベルト、具体的には、交錯ベルト51と、交錯ベルト52とを含む。

交錯ベルト51及び交錯ベルト52は、カーカス40のタイヤ径方向外側に設けられる。交錯ベルト52は、交錯ベルト51のタイヤ径方向外側に設けられる。なお、交錯ベルト51の幅は、交錯ベルト52の幅よりも広くてもよいし、短くてもよい。

交錯ベルト51及び交錯ベルト52は、ベルトコードを有する。具体的には、トレッド面視において、交錯ベルト51のベルトコード51a（図１において不図示、図３参照）は、交錯ベルト52のベルトコード52a（図３参照）と交錯する。

ベルト層50は、交錯ベルト51及び交錯ベルト52に加え、空気入りタイヤ10の構造を補強する補強ベルトを含んでよい。本実施形態では、ベルト層50は、キャップベルト53及び補強ベルト54を含む。

キャップベルト53は、交錯ベルト52と補強ベルト54との間に設けられる。キャップベルト53は、タイヤ周方向に延びる周方向コード53a（図１おいて不図示、図３参照）を有する。

キャップベルト53は、図１に示すように、交錯ベルト51及び交錯ベルト52のタイヤ幅方向外側端を覆うレイヤー部53bを有することが好ましい。

本実施形態では、レイヤー部53bは、キャップベルト53と別体として構成されているが、キャップベルト53を折り返すことによって、レイヤー部が形成されてもよい。また、キャップベルト53（及びレイヤー部53b）は、必ずしも設けられていなくても構わない。

補強ベルト54は、交錯ベルト51及び交錯ベルト52よりもタイヤ径方向外側に設けられる。本実施形態では、補強ベルト54は、キャップベルト53のタイヤ幅方向外側に設けられる。

ビード部60は、タイヤサイド部30に連なり、タイヤサイド部30のタイヤ径方向内側に位置する。ビード部60は、リムホイール（不図示）に係止される。

（２）ベルト層50の構成
図２は、空気入りタイヤ10の一部拡大断面図である。具体的には、図２は、タイヤ赤道線CLを基準とした一方側の空気入りタイヤ10の断面を示す。図３は、カーカス40及びベルト層50の一部分解平面図である。

図２及び図３に示すように、カーカス40は、本体部41及び折り返し部42を有する。本体部41は、トレッド20、タイヤサイド部30及びビード部60に亘って設けられ、ビード部60において折り返されるまでの部分である。

折り返し部42は、本体部41に連なり、ビード部60を介してタイヤ幅方向外側に折り返された部分である。本実施形態では、折り返し部42のタイヤ幅方向外側端である折り返し端42eは、交錯ベルト51と接するように設けられる。このようなカーカス40の構造は、エンベロープ構造などと呼ばれてもよい。なお、折り返し端42eは、必ずしも交錯ベルト51の位置まで延びていなくてもよく、タイヤサイド部30のタイヤ径方向における中央部分で終端する構造（ハイターンナップ構造）でもよい。

カーカス40は、カーカスコード40aをゴム材料で被覆するによって構成される。カーカスコード40aの材料は、特に限定されないが、例えば、カーカスコード40aは、有機繊維またはスチールを用いて形成できる。

交錯ベルト51は、ベルトコード51aを有する。ベルトコード51aは、タイヤ幅方向（及びタイヤ周方向）に対して傾斜して設けられる。本実施形態では、ベルトコード51aがタイヤ幅方向と成す角度α（鋭角側）、具体的には、角度α１は、約４５度である。

交錯ベルト52は、ベルトコード52aを有する。ベルトコード52aは、タイヤ幅方向（及びタイヤ周方向）に対して傾斜して設けられる。本実施形態では、ベルトコード52aがタイヤ幅方向と成す角度α（鋭角側）、具体的には、角度α２は、約４５度である。

本実施形態では、ベルトコード51a及びベルトコード52aは、スチールを用いて形成される。このように、ベルトコード51aとベルトコード52aとは、トレッド面視において互いに交錯するように設けられる。交錯ベルト51（交錯ベルト52）は、ベルトコード51a（ベルトコード52a）をゴム材料によって被覆することによって構成される。

キャップベルト53は、タイヤ幅方向におけるトレッド20の端部を覆う。キャップベルト53キャップベルトは、一対の交錯ベルト51及び交錯ベルト52のタイヤ径方向外側に設けられる。具体的には、キャップベルト53は、交錯ベルト52と補強ベルト54との間に設けられる。

キャップベルト53は、タイヤ周方向に沿って巻き回された周方向コード53aを有する。周方向コード53aは、タイヤ周方向に沿って延びる。つまり、周方向コード53aは、タイヤ周方向とほぼ平行となる、言い換えれば、タイヤ幅方向と直交するように設けられる。具体的には、周方向コード53aがタイヤ幅方向と成す角度βは、約９０度である。

キャップベルト53は、周方向コード53aをゴム材料によって被覆したストリップ状の部材をタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻き付けることによって構成できる。キャップベルト53は、スパイラルベルトと呼ばれてもよい。

周方向コード53aは、所定値以上の強度を有する有機繊維を用いて形成されることが好ましい。具体的には、周方向コード53aは、ポリアミド系合成繊維（具体的には、ナイロン）またはアラミド繊維（具体的には、ケブラー）、或いは両繊維のハイブリッドでもよい。

本実施形態では、キャップベルト53のタイヤ幅方向外側端は、キャップベルト53と別体のレイヤー部53bが設けられる。具体的には、レイヤー部53bは、交錯ベルト51及び交錯ベルト52のタイヤ幅方向外側端を覆うように設けられる。なお、レイヤー部53bは、カーカス40の折り返し端42eを覆うように設けられてもよい。

補強ベルト54は、複数の補強コード54aを有する。補強コード54aは、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って延び、所定の距離を隔てて複数配置される。補強ベルト54は、複数の補強コード54aをゴム材料によって被覆することによって構成される。

補強コード54aの延在方向は、タイヤ幅方向とほぼ平行である。補強コード54aは、所定の金属材料を用いて形成される。具体的には、補強コード54aは、スチールを用いて形成できる。但し、必ずしもスチールに限定されず、他の金属を含有する金属製のコードが用いられてもよい。なお、補強コード54aは、複数のフィラメントが撚られた構造としてよいが、フィラメントのサイズ、撚り構造などは、空気入りタイヤ10の用途などに応じて選択でき、特に限定されない。

補強コード54aは、トレッド面視において、非直線状に設けられてよい。本実施形態では、複数の補強コード54aは、全て波形を繰り返すように設けられる。

補強ベルト54のタイヤ幅方向外側には、レイヤー部53bが位置する。キャップベルト53のタイヤ幅方向外側端部、つまり、レイヤー部53bのタイヤ径方向における位置は、補強ベルト54のタイヤ径方向における位置と一致することが好ましい。具体的には、レイヤー部53bのタイヤ径方向外側の表面と、補強ベルト54のタイヤ径方向外側の表面とは、段差ができないように面一になっていることが好ましい。

なお、タイヤ径方向において、キャップベルト53と補強ベルト54との間、及び２枚構成のカーカス40のプライ間などには、図示しないカバーゴムなどのゴム層が設けられてもよい。

また、キャップベルト53と補強ベルト54との間には、タイヤ幅方向において所定の空隙Gが設けられてよい。

（３）補強ベルトの構成
図４は、補強ベルト54の一部拡大平面図である。具体的には、図４は、タイヤ幅方向及びタイヤ周方向に沿った補強ベルト54（つまり、トレッド面視）の一部を拡大して示す。

図４に示すように、補強コード54aは、タイヤ周方向において、概ね等間隔で設けられる。補強コード54aは、トレッド面視において、タイヤ周方向における位置が、タイヤ方向に沿った直線L1を基準として、タイヤ周方向における一方側と、タイヤ周方向における他方側に繰り返し変化するように設けられる。

本実施形態では、補強コード54aは、トレッド面視において、波形を繰り返すように設けられる。つまり、補強コード54aは、直線L1を基準としてタイヤ周方向において蛇行している。言い換えると、補強コード54aは、連続してタイヤ周方向に交互に突出するように設けられる。

補強コード54aのタイヤ周方向における振幅Wは、10mm以下であることが好ましい。補強コード54aの間隔は、特に限定されないが、タイヤ周方向における振幅との関係において、隣接する補強コード54aと適当な間隔が確保されるように設定されればよい。補強コード54aとして適用されるスチールコードの構成、及び空気入りタイヤ10の用途並びに空気入りタイヤ10のサイズなどを考慮すると、振幅Wは、2～3mm程度であることが望ましい。

また、補強コード54aのタイヤ周方向における振幅は、加硫前の生タイヤをタイヤ径方向に拡張する際、トレッド20がタイヤ幅方向に圧縮されることによる補強コード54aの座屈或いは蛇行を防止できるようなタイヤ幅方向の圧縮許容度が付与できる程度に設定されればよい。

（４）補強ベルトの変形例
次に、補強ベルトの変形例について説明する。具体的には、図５～７を参照して、補強ベルトの変形例１～３について説明する。以下、補強ベルト54と異なる部分について主に説明する。

（４．１）変更例１
図５は、変更例１に係る補強ベルト55の一部拡大平面図である。図５に示すように、補強ベルト55は、複数の補強コード55aを有する。補強コード55aは、補強コード54aと同様に、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って延び、所定の距離を隔てて複数配置される。

補強コード55aは、トレッド面視において、矩形の形状を繰り返すように設けられる。補強コード55aは、補強コード54aと同様に、トレッド面視において、タイヤ周方向における位置が、タイヤ方向に沿った直線L1を基準として、タイヤ周方向における一方側と、タイヤ周方向における他方側に繰り返し変化するように設けられる。

また、トレッド面視において矩形状に設けられる補強コード55aの振幅Wは、補強コード54aの振幅Wと同様でもよいし、多少小さくまたは大きくてもよい。

（４．２）変更例２
図６は、変更例２に係る補強ベルト56の一部拡大平面図である。図６に示すように、補強ベルト56は、複数の補強コード56aを有する。補強コード56aは、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って延び、所定の距離を隔てて複数配置される。

補強コード56aは、補強コード54aと同様に、トレッド面視において、波形を繰り返すように設けられる。但し、補強コード56aは、補強コード54aと比較すると、より緩やかに蛇行しており、タイヤ幅方向における振幅Wの繰り返し数が少ない。

補強コード56aも、補強コード54aと同様に、トレッド面視において、タイヤ周方向における位置が、タイヤ方向に沿った直線L1を基準として、タイヤ周方向における一方側と、タイヤ周方向における他方側に繰り返し変化するように設けられる。

また、より緩やかに蛇行する補強コード56aの振幅Wは、補強コード54aの振幅Wと同様でもよいし、多少小さくまたは大きくてもよい。

（４．３）変更例３
図７は、変更例３に係る補強ベルト57の一部拡大平面図である。図７に示すように、補強ベルト57は、複数の補強コード57aを有する。補強コード57aは、補強コード54aと同様に、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って延び、所定の距離を隔てて複数配置される。

補強コード57aは、トレッド面視において、三角形の形状を繰り返すように設けられる。補強コード57aは、補強コード54aと同様に、トレッド面視において、タイヤ周方向における位置が、タイヤ方向に沿った直線L1を基準として、タイヤ周方向における一方側と、タイヤ周方向における他方側に繰り返し変化するように設けられる。

また、トレッド面視において矩形状に設けられる補強コード57aの振幅Wは、補強コード54aの振幅Wと同様でもよいし、多少小さくまたは大きくてもよい。

（５）作用・効果
上述した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。具体的には、空気入りタイヤ10には、交錯ベルト51及び交錯ベルト52よりもタイヤ径方向外側に設けられ、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って延び、所定の距離を隔てて複数配置された複数の補強コード54aを被覆した補強ベルト54が備えられる。

また、補強コード54aは、所定の金属材料（スチール）を用いて形成され、トレッド面視において、タイヤ周方向における位置が、タイヤ方向に沿った直線L1を基準として、タイヤ周方向における一方側と、タイヤ周方向における他方側に繰り返し変化するように設けられる。

このような空気入りタイヤ10によれば、補強ベルト54がキャップベルト53（スパイラルベルト）の引張歪が抑制できるため、操縦安定性、特に限界領域での操縦性に関する性能、及び耐久性の向上を図り得る。また、補強ベルト54は、トレッド20側（入力側）から、交錯ベルト51及び交錯ベルト52、カーカス40への緩衝層としても機能するため、ワイピングの低減に効果があり、特に、車両装着時内側の滑り発生による摩耗を効果的に低減し得る。

また、補強コード54aがタイヤ周方向における一方側と、タイヤ周方向における他方側に繰り返し変化するように設けられるため、加硫前の生タイヤをタイヤ径方向に拡張する際、トレッドがタイヤ幅方向に圧縮されても、タイヤ周方向における変形の許容度が高く、当該圧縮による補強コード54aが座屈或いは蛇行が生じ難い。具体的には、生タイヤをタイヤ径方向に拡張すると、ベルト層50の周長が伸びる。これにより、交錯ベルト51及び交錯ベルト52は、ポアソン比に近くまでに伸び、交錯ベルト幅が縮むため、キャップベルト53の幅も圧縮され易い。このため、補強コード54aが座屈或いは蛇行が生じ難い。

空気入りタイヤ10によれば、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って延びるコードを用いた補強ベルト54を用いつつ、製造不良を抑制できる。なお、このような効果は、程度の差はあるものの、変形例に係る補強ベルト55、補強ベルト56及び補強ベルト57でも同様である。

また、補強コード54aを予め非直線状に設けることによって、スチールなどの金属製の部材を用いつつ、有機繊維では難しい高い圧縮剛性によるキャップベルト53のタイヤ幅方向における圧縮を抑制しつつ、上述したような製造不良も抑制し得る。

特に、補強コード54aは、トレッド面視において、波形を繰り返すように設けられる。このため、補強コード54aのタイヤ幅方向における十分な圧縮許容度の確保と、製造容易性とを両立し得る。

本実施形態では、補強コード54aのタイヤ周方向における振幅は、10mm以下であることが好ましく、空気入りタイヤ10の種別（乗用自動車用）を考慮すると、2～3mm程度であることが望ましい。これにより、補強ベルト54の所期性能を発揮させつつ、上述したような製造不良を抑制し得る。

本実施形態では、キャップベルト53と補強ベルト54との間には、空隙Gが設けられる。このため、キャップベルト53と補強ベルト54とが接触することによるトレッド20の接地面への悪影響を排除できる。

また、変形例１に係る補強ベルト55では、補強コード55aは、トレッド面視において、矩形の形状を繰り返すように設けられる。このため、補強ベルト55のタイヤ幅方向における十分な圧縮許容度を確保しつつ、予め矩形状とすることによって、補強コード55aの座屈及び蛇行を効果的に防止し得る。また、このような効果は、変更例３に係る補強ベルト57も同様である。

さらに、変更例２に係る補強ベルト56では、補強コード56aが、補強コード54aと比較して、より緩やかに蛇行し、タイヤ幅方向における振幅Wの繰り返し数が少ない。このため、補強ベルト54よりも製造がさらに容易であり、かつ、補強コード56aのタイヤ幅方向における十分な圧縮許容度も確保し得る。

（６）その他の実施形態
以上、実施形態について説明したが、当該実施形態の記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

例えば、空気入りタイヤ10は、キャップベルト53（スパイラルベルト）を備えていたが、キャップベルト53は必須ではない。或いは、キャップベルト53に代えて、補強コードの配置角度が異なる補強ベルトを備えてもよい。

また、キャップベルト53のタイヤ幅方向外側端は、タイヤ径方向外側に折り返されていてもよい。或いは、レイヤー部53bは、設けられていなくても構わない。

以上、本開示について詳細に説明したが、当業者にとっては、本開示が本開示中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本開示は、請求の範囲の記載により定まる本開示の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本開示の記載は、例示説明を目的とするものであり、本開示に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

10 空気入りタイヤ
20 トレッド
21 周方向溝
30 タイヤサイド部
40 カーカス
40a カーカスコード
41 本体部
42 折り返し部
42e 折り返し端
50 ベルト層
51 交錯ベルト
51a ベルトコード
52 交錯ベルト
52a ベルトコード
53 キャップベルト
53a周方向コード
53bレイヤー部
54. 55, 56,57 補強ベルト
54a, 55a, 56a, 57a 補強コード
60 ビード部

Claims (4)

1. タイヤ骨格を形成するカーカスと、
   前記カーカスのタイヤ径方向外側に設けられ、コードが交錯する一対の交錯ベルトと、
   タイヤ幅方向におけるトレッド端部を覆うキャップベルトと、
   を備えるタイヤであって、
   前記交錯ベルトよりもタイヤ径方向外側に設けられ、タイヤ幅方向及びタイヤ周方向に沿って延び、所定の距離を隔てて配置された複数の補強コードを被覆し補強ベルトを備え、
   前記補強コードは、
   所定の金属材料を用いて形成され、
   トレッド面視において、タイヤ周方向における位置が、タイヤ幅方向に沿った直線を基準として、タイヤ周方向における一方側と、タイヤ周方向における他方側に繰り返し変化するように設けられ、
   前記キャップベルトは、前記交錯ベルトのタイヤ径方向外側に設けられ、
   前記キャップベルトと前記補強ベルトとの間には、タイヤ幅方向において所定の空隙が設けられ、
   前記カーカスは、タイヤ幅方向外側に折り返された折り返し部が形成されており、
   前記折り返し部のタイヤ幅方向外側端である折り返し端は、前記キャップベルトに覆われ、かつ、前記空隙よりも車幅方向外側に位置するタイヤ。
2. 前記補強コードは、トレッド面視において、波形を繰り返すように設けられる請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記補強コードは、トレッド面視において、矩形の形状を繰り返すように設けられる請求項１に記載のタイヤ。
4. 前記補強コードのタイヤ周方向における振幅は、10mm以下である請求項１乃至３の何れか一項に記載のタイヤ。