WO1997028014A1 - Pneumatic radial tire - Google Patents

Description

明 糸田 書 空気入り ラ ジアルタイヤ

技 術 分 野

本発明は、 空気入り ラ ジアルタイヤに関し、 更に詳し く は、 従来と同 レベルのタイヤ性能を保ちながら、 製造 コス トを低減するよう にした空気入り ラジアルタイヤ、 特に乗用車用に適した空気入り ラ ジアルタイヤに関する, 背 景 技 術

一般に、 空気入り ラ ジアルタイヤは、 タイヤ内側に捕 強コー ドをタイヤ径方向に配列した少な く と も 1 層の力 —カス層がタイヤ骨格と して設けられ、 このカーカス層 によ り、 タイヤ内圧を保持するよ う に している。 ト レ ッ ド部のカーカス層外周側には、 タイヤ周方向に対する傾 斜方向を層間で互いに逆向きに して交差するよう に補強 コ一 ドを配列した少な く と も 2層のベル ト層が配設され ている。 これらのベル ト層は、 路面からの衝撃や外傷に 対して力一カス層を保護する と共に、 タイヤの周方向剛 性を保つ 「夕ガ」 と して作用するようになっている。

ところで、 近年、 タイヤ産業においても価格競争が年 々激し く なつてきている。 上述したような空気入り ラ ジ アルタイヤにおいても、 従来の性能を落とすこ とな く 、 よ り低コス トで生産するこ とが必要不可欠になってきて いる。 発 明 の 開 示

本発明の目的は、 タイヤ性能を従来と同 じレベルに維 持しながら、 低コス ト化を図る こ とか可能な空気入り ラ ジアルタイヤを提供する こ とにある。

上記目的を達成する本発明は、 補強コー ドを配列した 少な く と も 1 層のカーカス層の両端部を左右のビー ドコ ァの周 りにタイヤ内側から外側に折り返し、 ト レ ツ ド部 のカーカス層外周側にタイヤ周方向に対する傾斜方向を 層間で互いに逆向きにして交差するよう に補強コ ー ドを 配列した少な く と も 2層のベル ト層を設けた空気入り ラ ジアルタイヤにおいて、 下記式（1 )で定義される前記力一 カ ス層の力一カ ス強度係数 Kを、 2番目に幅が広いベル ト層のエツ ジから内側にそのベル ト幅の 1 0 %となる位 置 P よ り ト レ ッ ド部セ ン夕一側で 0 . 1 5 〜 0 . 3 5 N/ mm · kPa 、 前記位置 Pから ビー ド部にカヽけて 0 . 5 N/mm • kPa 以上に したこ とを特徴とする。

K ( N/mm - kPa) = 〔補強コー ド配列本数 （本/隨）〕 x 〔補強コー ド強力 （N ) 〕 X 〔カーカス層の層数〕 ÷ 〔最大空気圧（kPa) 〕 · ■ ■ · (1 )

本発明者等は、 最大空気圧を基準に強度設計されるラ ジアルタイヤ構造を鋭意検討した結果、 ト レ ッ ド部では ベル ト層が配置されているため、 タイヤ内圧がカ ーカ ス 層とベル ト層とによって分担保持されている こ とに注目 した。 そのため、 少な く と も ト レ ッ ド部の領域では力一 カ ス層の強度を低減し、 一部をベル ト層に分担させるこ とが可能である と判断した。

即ち、 従来の空気入り ラ ジアルタイヤではカーカス層 は、 サイ ドウ オール部においてもタイヤ内圧を保つ必要 があるため、 そのカーカス強度はサイ ドウ ォール部の補 強に必要な大きさに設計されている。 しかし、 ト レ ッ ド 部では、 ベル ト層がタイヤ内圧の一部を分担しているの で、 従来の空気入り ラ ジアルタイヤではカーカス強度が 必要以上に大き く なつている。

他方、 本発明は、 上記のような知見と共に、 タイヤの 種類が異なっても略同様の範囲となる式 ( 1 )で定義される カ ーカ ス強度係数 Kに注目 した。 そこで、 補強コー ドを 交差させて配置した 2層のベル ト層については、 その力 —カス強度係数 Kを算出してみる と、 0 . 3 5 N/ iMi · kP a に相当する強度を担う こ とができるこ とを知見した。 従って、 ベル ト層がタイヤ内圧の一部を担う ト レ ツ ド部 におけるカーカス層では、 カーカス強度係数 Kを従来の よう に 0 . 5 N/mm · kPa 以上にする必要がな く 、 補強コ ー ドの配列本数 （エ ン ド数） 等を減らすこ とによ り、 最 低 0 . 1 5 N/mm · kP a まで低下させてもタイヤ耐久性が 十分である こ とが判った。 また、 製造コ ス トを改善する 目的から、 カーカス強度係数 Kの上限を 0 . 3 5 N/mm · kP a にすべき こ と も判明した。 更に好ま し く は、 0 . 2 〜 0 . 3 N/mm · kP a の範囲にするのがよい。 従って、 本発明では、 ベル ト層によ り タイヤ内圧の一 部を分担する こ とができないサイ ドウ オール領域では、 カーカス強度係数 Kを従来と同じ 0 . 5 N/mm · kP a 以上 にする。 こ の力一カス強度係数 Kの上限と しては、 1 . 5 N/mm - kPa が好ま しい。 これ以上大き く しても、 一般 の乗用車用タイヤに関する限り、 過剰強度となるため意 味がな く 、 かつタイヤ重量を増加する結果になる。 但し、 ベル 卜層が占める全域においてカーカス強度係数 Kを 0 . 3 5 N/mm · kP a 以下にしてはな らず、 サイ ドウ ォ ール 部と同じカーカス強度係数 K = 0 . 5 N/mni ' kP a 以上の 大きさを、 2番目に幅が広いベル ト層のエツ ジから内側 に少な く と もベル ト幅の 1 0 % となる位置 P までは維持 するよう にしなければならなレ、。 一方、 上記のよう に 卜 レ ツ ド部において、 カーカス強度係数 Kを 0 . 1 5 〜 0 . 3 5 N/mm - kPa とする領域は、 ベル ト層に対応する領 域である必要はな く 、 上記位置 Pよ りタイヤセ ンター側 の領域であればよい。

このようにタイャ内圧の一部をベル ト層が担っている ト レ ッ ド部分のカーカス強度係数を従来よ り も小さ く す るので、 カーカス層の補強コー ドの配列本数や補強コ 一 ドの径、 カーカス層数等を減らすこ とができ る。 そのた め、 材料費が低減し、 低コス ト化と共にタイヤ軽量化も を図る こ とができる。

しかも、 上記のようにカーカス層の材料を低減しても、 ト レ ッ ド部において必要とするカーカス耐久性を確保す るこ とができるので、 夕ィャ性能の低下を招 く こ とがな い。

図面の簡単な説明

第 1 図は、 本発明の乗用車用の空気入り ラ ジアルタイ ャの一例を示すタイヤ子午線半断面図である。

第 2 図は、 本発明の乗用車用の空気入り ラ ジアルタイ ャの他の例を示すタイヤ子午線半断面図である。

発明を実施するための最良の形態 図 1 , 2 において、 1 は ト レ ッ ド部、 2 はビー ド部、

3 はサイ ドウ オール部である。 タイヤ内側に補強コー ド をタイヤ径方向に配列したカーカス層 4 が 1 層配置され ている。 左右のビー ド部 2 には、 環状のビー ドコア 5が 配設され、 そのビ一 ドコア 5 の外周に環状のビー ドフ ィ ラ一 7が連設されている。 力一カス層 4 の両端部 4 A側 がビー ドフ ィ ラ ー 7 を挟み込むようにして ビー ドコア 5 の周 りにタイヤ内側から外側に折り返されている。 ト レ ッ ド部 1 のカーカス層外周側には、 2層のベル ト層 6 が 埋設されている。 このベル ト層 6 は、 力一カス層 4 に隣 接して配置された内側の第 1 ベル ト層 6 Aと、 その外側 に配置された第 2ベル ト層 6 B とから構成されている。 第 2ベル ト層 6 Bは、 第 1 ベル ト層 6 Aよ り もベル ト幅 が小さ く なつている。 これら 2層のベル ト層 6 は、 従来 タイヤに設けられる ものと実質的に同じであり、 カー力 ス強度係数に換算して 0 . 3 5 N/mm · kPa に相当する強 度を担う ようになっている。 C Lはタ イヤ赤道面を通る タイヤセンタ一ライ ンである。

上記構成の空気入り タイヤにおいて、 ト レ ッ ド部 1 に おけるカーカス層 4 は、 前述した式（1)で定義されるカー カ ス強度係数 Kが、 2番ベル ト層 （ 2番目にベル ト幅が 広いベル ト層） 6 Bの両エツ ジ 6 bからそれぞれ内側に そのベル ト幅 Wの 1 0 % となる 卜 レ ツ ド部 1 の位置 P よ り もタイヤセンタ一側の ト レ ッ ド部の領域で 0. 1 5 〜 0 . 3 5 N/關 * kPa の範囲に設定されている。 他方、 そ の位置 Pからサイ ドウ オール部 3 に続く ビ一 ド部 2 にか けて配置したカーカス層 4 の力一カス強度係数は、 0 . 5 N/mm · kPa 以上に設定されている。

但し、 上記式 (1)におけるカーカス層の層数とは、 折り 返されて 2重になっている箇所は 2層とカウ ン トする。 また、 最大空気圧とは、 J A TMA (The Japan Automo bile Tire Manufacturers Associat ion. Inc. ) で ¾定さ れた最大負荷能力に対応する空気圧である。

上記のようにカーカス強度係数 Kをタイヤ径方向にお いて異ならせる手法と しては、 図 1 に示すように、 力一 カス層 4 の折り返し両端部 4 Aをそれぞれそのエツ ジ 4 aが位置 P となるように ト レ ツ ド部 1 まで延在させるこ とによ り、 達成する こ とができる。 即ち、 位置 Pからサ ィ ドウ オール部 3側がカーカス層 4 を折り返した 2重構 造に、 位置 Pよ りセ ンター側の ト レ ッ ド部 1 は単層構造 になる。 従って、 1 層配置された力一カス層 4 のカー力 ス強度係数 Kを 0 . 2 5 〜 0 . 3 5 N/mm · k Pa にする こ とで、 ト レ ッ ド部 1 の位置 Pからサイ ドウ オール部側の カ ーカス強度係数が 0 . 5 〜 0 . 7 N/mm · k P a になり、 上述した範囲を満足させる こ とができる。

また、 上述のよう にカーカス層 4 の折り返し両端部 4 Aを ト レ ッ ド部 1 まで延在させる構成に代えて、 図 2 に 示すよう に、 サイ ドウ オール部 3 のカーカス層 4 の外側 に補強コー ドをカーカス層 4 と同様にタイヤ径方向に配 列した少な く とも 1 層のカーカス補強層 8 を設けるよ う にしてもよい。 このカーカス補強層 8 は、 外周側端部 8 Aがそのエッ ジ 8 a を位置 P となるよう に ト レ ツ ド部 1 に延在する一方、 内周側端部 8 Bがビー ドコア 5 よ り も タイヤ径方向内側まで延びている。 このよ う にカーカス 補強層 8 を配置する こ とによ つても、 カーカス強度係数 Kを上記のように設定する こ とができる。

なお、 位置 Pからサイ ドウ オール部側におけるカー力 ス層 4 のカーカス強度係数 Kは、 カーカス層 4 の力一力 ス強度係数 Kとカ ーカス補強層 8 のカーカス強度係数 K との合計である。 カーカス補強層 8 のカーカス強度係数 Kは、 上記式（1 )におけるカーカス層の層数を力一カス補 強層の層数に代えて求めるこ とができる。

また、 本発明では、 図 1 と図 2 を組み合わせた構成、 即ち、 カ ーカ ス層 4 の折り返し両端部 4 Aを位置 P まで 延在させる構成に加えて、 上記力一カ ス補強層 8 を力一 カス層 4 の折り返し両端部 4 Aの外側に配置するよ う に してもよい。

このよ う に本発明では、 ベル 卜層 6 が設けられる ト レ ッ ド部 1 では、 ベル ト層 6 がタイヤ内圧の一部を分担保 持するため、 こ の領域での力一カス層 4 の強度を従来夕 ィャよ り低減してもタイャ耐久性が悪化する こ とはない。 この知見から、 ベル ト層に対応する領域のカーカス層 4 の力一カス強度係数 Kを、 最低の 0 . 1 5 N/mm · kPa の 大き さ まで従来タイヤよ り も小さ く 設定している。 それ によ って、 カーカス層 4 の補強コー ドの配列本数や層数 の低減、 或いは補強コー ドの直径を小さ く するこ と等が 可能になるため、 使用材料を大幅に削減され、 コス ト ダ ゥ ンを図る こ とができる。

また、 ベル ト層 6 が配置されていない領域、 更に正確 には、 位置 P と ビ一 ド部 2 との領域の力一カス層 4 は、 従来タイヤ同様 0 . 5 N/mm · kPa 以上にする。 その結果、 タイヤ耐久性を従来タイヤと同レベルに保つこ とができ、 従来タイヤと同等のタイヤ性能を維持するこ とができる。

本発明において、 上記位置 Pからサイ ドウ オール部側 のカーカス強度係数 Kを 0 . 5 N/隨 · kPa よ り小さ く す る と、 サイ ドウ オール部の剛性が低下し、 操縦安定性等 のタイヤ性能が悪化する。 上限値と しては、 従来用いら れている範囲であれば、 特に限定される ものではない力べ、 前述した理由から、 1 . 5 N/mm · k Pa を限度にするのが 好ま しい。

上記力一カス層 4 の補強コー ドと しては、 従来タイヤ に使用されている ものであれば特に限定されない。 例え ば、 ポ リ エステルコー ドやナイ ロ ンコー ド等の有機繊維 コー ドを好ま し く 用いるこ とができる。 また、 カーカス 補強層 8 の補強コー ドと しても、 上述したカーカス層 4 と同様のものを使用するこ とができる。

例えば、 補強コー ドにポ リ エステルコー ドを用いた時 の配列本数と しては、 最大空気圧が 2 3 0 kPa の場合、 位置 Pよ り も ト レ ッ ド部セ ン夕一側では 1 0 0 0 d/2 コ ー ドの場合 1 1 〜 2 6 (本 / 50隱） 、 1 5 0 0 d/2 コ ー ドの場合 8〜 1 9 (本 50mm ) 、 位置 Pからサイ ドウ ォ ール部側では 1 0 0 0 d/2 コー ドの場 3 7 (本/ 50匪） 以上、 1 5 0 0 d/ 2 コー ドの場合 2 7 (本 50mm ) 以上 にする こ とができる。

ナイ ロ ンコー ドを用いた際の配列本数と しては、 最大 空気圧が 2 3 0 kP a の場合、 位置 Pよ り も ト レ ツ ド部セ ン夕ー側では 8 4 0 d/2 コー ドの場合 1 2〜 2 7 (本/ 50mm ) 、 1 2 6 0 d/2 コー ドの場合 7 . 5〜 1 8 (本ノ 50mm) 、 位置 Pからサイ ドウ オール部側では 8 4 0 d/2 コー ドの場 3 9 (本/ 50mm ) 以上、 1 2 6 0 d/2 コー ド の場合 2 5 . 5 (本/ / 50匪） 以上にする こ とができる。 なお、 位置 Pからサイ ドゥ オール部側における配列本 数とは、 図 1 の場合では、 折り返し前のサイ ドウ ォ ール 部におけるカーカス層 4 の補強コー ド配列本数と、 折り 返し側におけるカーカス層 4 の補強コー ド配列本数とを 合計したものである。 図 2 のよう に力一カス補強層 8 を 配置した構成では、 カーカス層 4 の補強コ一ド配列本数 と、 カーカス補強層 8 の補強コー ド配列本数とを合計し たものである。

本発明では、 上述した実施の形態において、 カーカス 層 4 の両エッ ジ 4 a、 或いはカーカス補強層 8 の外周側 端部 8 Aのエッ ジ 8 a を位置 P まで延在するよ う に した 力 、 そのエッ ジ 4 a , 8 a は、 位置 Pを越えて、 タ イヤ セン夕一ライ ン C Lからタイヤ幅方向外側に、 2番ベル ト層 6 Bのベル ト幅 Wの 2 5 %となる位置 P ' を越えな いよう に延在させる こ とができ、 少な く と も 卜 レ ツ ド部 の位置 Pから ビー ド部にかけての領域におけるカーカス 層のカーカス強度係数 Kを 0 . 5 N/mm · kPa 以上にすれ ばよい。 好ま し く は左右対称となるよう に延在させるの がよいが、 左右非対称であってもよい。

また、 上記実施形態では、 カーカス層 4 を 1 層設けた 例を示したが、 それに限定されず、 複数層配置したもの であってもよい。

上記ベル ト層 6 も 2層に限定されず、 それ以上設けた ものであってもよ く 、 本発明は、 少な く と も 1 層の力一 カス層 4 と 2層のベル ト層 6 を設けた空気入り ラ ジアル タイヤ、 特に乗用車用の空気入り ラ ジアルタイヤにおい て、 好適に用いる こ とができる。

実施例

タイヤサイズを 1 6 5 S R 1 3 で共通に し、 表 1 に示 す構成の本発明タイヤ 1 〜 9 と比較タイヤ 1 〜 4 、 及び 従来タイヤとをそれぞれ作製した。

これら各試験タイヤを以下に示す測定条件によ り、 位 置 Pよ り もタイヤセンタ側の ト レ ッ ド部領域 （以下、 ベ ル ト部と言う） と位置 Pからサイ ドウ ォール部側の領域 (以下、 サイ ド部と言う） におけるカーカス層の耐久性 評価試験を行う と共に製造コス トを評価したとこ ろ、 表

1 に示す結果を得た。

力一カス耐久性

各試験タイヤを リ ムサイズ 1 3 x 4 1 /2 — Jの リ ムに 装着し、 空気圧を 2 3 0 kPa にして、 荷重 9 . 3 kN、 速 度 8 0 km/h、 室温 3 8 °Cの条件で室内 ドラム試験を行つ た。 5 0 0 0 km走行した後、 ベル ト部及びサイ ド部にお けるカーカス層 （カーカス補強層を配置したものではそ れも含む） の補強コー ドの破損の有無を測定した。 〇は 破損無し、 Xは破損発生を意味する。

製造コス ト

各試験タイヤに使用されたカーカス層、 カーカス補強 層の材料費を求め、 その結果を従来タイヤを 1 0 0 とす る指数値で評価した。 その値が小さい程、 製造コス トが 低いこ とを示す。

表 I

ϊί ) ①. 従来タイヤは、 図 2において力一カス ίί強 ¾を¾けていない 造である。

②. 図 2の空気入りラジアルタイヤにおいて、 ベルト部とサイ ド部における力- 'カス ¾の補強 ド配列本 3¾ (の相 は、 成型時の^ ί!による のである。

. エッジの位置とは、 カーカス展の^エッジまたはカーカス^強層の外周ェ ジの位 Sである。

表 1 から明らかなよ う に、 本発明タ イヤは、 ベル ト部 におけるカーカス強度係数を低下させる こ とによ り、 製 造コス トを低減するこ とができ、 かつ従来タイヤと同 レ ベルのカーカス耐久性を維持するこ とができるこ とが判 る。

以上のよう に本発明は、 カーカス強度係数を、 ベル ト 層がタイヤ内圧の一部を担う ト レ ッ ド部では、 0 . 3 5 N/mm ' kPa 以下と従来よ り も小さ く している。 そのため、 ト レ ツ ド部におけるカーカス層の補強コ ー ド配列本数や 補強コー ド径、 力一カス層数等を減らすこ とができるの で、 使用材料を削減する こ とが可能になる。 従って、 製 造コス トを低減するこ とができる。

また、 カーカス強度係数を、 ベル ト層によ り タイヤ内 圧を分担する こ とができない範囲である位置 Pからビー ド部にかけての領域では、 従来タイヤと同 じ 0 . 5 N/mm • kPa 以上に設定する一方、 ト レ ッ ド部でも 0 . 1 5 N/ mm - kPa 以上に設定しているので、 必要とされる力一力 ス耐久性の確保が可能になり、 タイャ性能が悪化する こ とがない。

産業上の利用可能性

上述した優れた効果を有する本発明は、 車両に装着さ れる空気入り ラ ジアルタイヤ、 特に乗用車用の空気入り ラ ジアルタイヤに極めて有効に利用する こ とができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 補強コー ドを配列した少な く と も 1 層のカーカス 層の両端部を左右のビー ドコアの周りにタイヤ内側から 外側に折り返し、 ト レ ッ ド部の力一カス層外周側にタ イ ャ周方向に対する傾斜方向を層間で互いに逆向きに して 交差するよう に補強コー ドを配列した少な く と も 2層の ベル ト層を設けた空気入り ラ ジアルタイヤにおいて、 下記式（1 )で定義される前記カ ーカス層のカーカス強度 係数 Kを、 2番目に幅が広いベル ト層の両エツ ジからそ れぞれ内側にそのベル ト幅の 1 0 %となる位置 Pよ り ト レ ッ ド部センタ一側で 0 . 1 5〜 0 . 3 5 N/mm · k Pa 、 前記位置 Pからビー ド部にかけて 0 . 5 N/mm · kPa 以上 にした空気入り ラ ジアルタイヤ。

K ( N/mm - kPa ) = 〔補強コー ド配列本数 （本/ mm)〕 〔補強コ ー ド強力 （ N ) 〕 X 〔カ ー カ ス層の層数〕 ÷

〔最大空気圧（kPa ) 〕 (1 )

2 . 前記カーカス層の折り返し両端部のエッ ジが少な く と も前記位置 P となるまで延在する請求の範囲第 1 項 記載の空気入り ラジアルタイヤ。

3 . 前記カーカス層の折り返し両端部のエッ ジが、 夕 ィャセンターライ ンからそれぞれタイヤ幅方向両外側に 前記 2番目に幅が広いベル ト層のベル ト幅の 2 5 %とな る位置 P ' と前記位置 P との間に延在する請求の範囲第 2項記載の空気入り ラ ジアルタイヤ。

4 · 両サイ ドウ オ ール部のカーカス層外側にそれぞれ 補強コー ドを配列したカーカス補強層を配置する と共に、 該カ一力ス補強層の外周側端部をビー ド部から少な く と も前記位置 P まで延在させ、 前記カーカス層と前記カー カス補強層の合計で計算される前記力一カ ス強度係数 K を 0 . 5 N/mm · kPa 以上に した請求の範囲第 1 項記載の 空気入り ラ ジアルタイヤ。

5 . 前記カーカス補強層の外周側端部が、 タイヤセ ン 夕一ライ ンからそれぞれタイヤ幅方向両外側に前記 2番 目に幅が広いベル ト層のベル ト幅の 2 5 %となる位置 P ' と前記位置 P との間に延在する請求の範囲第 4項記載の 空気入り ラ ジアルタイヤ。

6 . 前記カーカス層の折り返し両端部のエッ ジが少な く と も前記位置 P となる まで延在し、 かつ前記両サイ ド ウ ォール部の力一カス層外側にそれぞれ補強コ ー ドを配 列 したカーカス補強層を配置する と共に、 該カーカス補 強層の外周側間部を前記ビー ド部から少な く と も前記位 置 P まで延在させ、 前記カーカス層と前記カ ーカス補強 層の合計で計算される前記カーカス強度係数 Kを 0 . 5 N/mm - kPa 以上に した請求の範囲第 1 項記載の空気入り ラ ジアルタイヤ。

7 . 前記力一カス層の補強コー ドが、 ポリ エステルコ ー ド及びナイ ロ ンコー ドの群から選ばれた請求の範囲第 1 項または 4項記載の空気入り ラ ジアルタイヤ。

8 . 前記空気入り ラ ジアルタイヤが乗用車用空気入り ラ ジアルタイヤである請求の範囲第 1 〜 7項のいずれか 1 項記載の空気入り ラ ジアルタ イヤ。