JP2012020618A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの破壊強度を損なうことなしに軽量化を図ることができる、新規な空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】本発明の空気入りタイヤは、本発明の空気入りタイヤは、トロイダル状に延在する少なくとも１枚のカーカスプライ５ａからなるカーカス層５と、カーカス層５の外側に配置されるベルト層６を備えた空気入りタイヤにおいて、ベルト層６は、タイヤの赤道Ｓに対する角度が１５°〜７５°となる第１のコード７ａを有する第１のベルト７と、タイヤの赤道Ｓと平行に延びる第２のコード８ａを有する第２のベルト８とを備え、第２のコード８ａは、トレッド部３を幅方向中央に位置するセンター域３ａとセンター域３ａの両外側に位置するショルダー域３ｂとに分けた場合に、ショルダー域３ｂのコードがセンター域３ａのコードよりも広いコード間隔を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗用車等の一般車両に装着して好適な、軽量でかつ耐久性の優れた空気入りタイヤに関するものである。

従来より、タイヤの軽量化を図るために、スチール等の密度の大きい材料を配列したベルトの数を削減する検討が行われており、この点に関する先行技術としては、タイヤの赤道に対し一定角度で傾いて延びるコードを配置して構成された第１のベルトと、タイヤの赤道とほぼ平行に延びるスパイラル状のコードを配置して構成された第２のベルトとを備えた空気入りタイヤが知られている(例えば特許文献１)。

特開平４−７８６０２号公報

上記のような構成となるタイヤにおいて、さらなる軽量化を進めるためには、例えばベルトに配置したコードを重量の軽いものに変更するか、コードの打ち込み数を減らすことが必要であるところ、一般にはベルトの引張り強度が減少してタイヤの破壊強度を確保することが困難であり、かかる要求に対応した空気入りタイヤはいまだ存在していないのが現状であった。

本発明の課題は、タイヤの破壊強度を損なうことなしに軽量化を図ることができる、新規な空気入りタイヤを提供することにある。

本発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部までトロイダル状に延在するカーカス層と、該カーカス層の外側に配置されるベルト層を備えた空気入りタイヤにおいて、
前記カーカス層は、少なくとも１枚のカーカスプライからなり、
前記ベルト層は、タイヤの赤道に対する角度を１５°〜７５°の範囲で傾斜させた第１のコードを配置した第１のベルトと、タイヤの赤道と平行に延びる第２のコードを配置した第２のベルトとを備え、
前記第２のコードは、前記トレッド部を幅方向中央に位置するセンター域と該センター域の両外側に位置するショルダー域とに分けた場合に、ショルダー域に位置するコードがセンター域に位置するコードよりも広いコード間隔を有することを特徴とする空気入りタイヤである。

前記第２のコードは、前記センター域に位置するコードの間隔をＤｃとし前記ショルダー域に位置するコードの間隔をＤｓとする際に、１．２＜Ｄｓ／Ｄｃ＜３．０の関係を満たすことが好ましい。

前記第２のコードは、タイヤの赤道から幅方向外側に向けてコードの間隔が漸増するコード配列を有することが好ましい。

ベルト層に、タイヤの赤道に対する角度を１５°〜７５°の範囲で傾斜させた第１のコードを配置した第１のベルトと、タイヤの赤道と平行に延びる第２のコードを配置した第２のベルトとを配設し、第２のコードを、タイヤの周方向に加わる張力が高くなるセンター域ではコード間隔が狭く、センター域より張力が弱まるショルダー域ではコード間隔が広くなるようにしたので、タイヤのさらなる軽量化を図りつつ、破壊強度も確保することができる。

センター域に位置するコードの間隔をＤｃとしショルダー域に位置するコードの間隔をＤｓとする際に、第２のコードは１．２＜Ｄｓ／Ｄｃ＜３．０の関係を満たすようにしたので、より有利にタイヤの軽量化を図ることができる。

第２のコードのコード配列を、タイヤの赤道から幅方向外側に向けてコードの間隔が漸増するようにしたので、タイヤの中央において最も高く、幅方向外側に向かって徐々に減少するタイヤの周方向張力に対し、最適な分布でコードを配置することが可能となり、より一層タイヤの軽量化を図ることができる。

本発明にしたがう空気入りタイヤの実施の形態につき、タイヤの軸を含む断面（タイヤ子午線断面）をタイヤの半部について示した図である。 図１のＸ−Ｘ矢視図であって、一部を破断させてタイヤ内部の構造を示した図（重なり部８ｂは省略している）である。 ベルト層に作用するタイヤの周方向の張力につき、幅方向の分布を示した図である。 本発明にしたがう空気入りタイヤの他の実施の形態につき、タイヤの軸を含む断面（タイヤ子午線断面）をタイヤの半部について示した図である。

以下、図面を参照して、本発明をより具体的に説明する。
図１は、本発明にしたがう空気入りタイヤの実施の形態につき、タイヤの回転軸であるタイヤの軸を含む断面を、タイヤの半部について示した図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ矢視図であって、一部を破断させてタイヤ内部の構造を示した図である。なお図２につき、後述する重なり部８ｂは省略して図示している。

図１における１は、タイヤの幅方向外側にそれぞれ位置する一対のビード部であり、２は、これらビード部１からそれぞれタイヤのほぼ径方向外側に向かって延びる一対のサイドウォール部であり、３は、これらサイドウォール部２の延伸端に跨って繋がり、トロイダル形状をなすトレッド部である。

４は、ビード部１に配設した一対のビードコアであり、このビードコア４はタイヤの周方向に延びてリング形状をなしている。

５は、一対のビードコア４に跨ってトロイダル形状をなすカーカス層であり、このカーカス層５は、それぞれのビードコア４の周りにその端部を内側から外側に向かって巻き返している。カーカス層５は、少なくとも１枚のカーカスプライにて構成されるものであって、図１の例示においては１枚のカーカスプライ５ａからなるものとして示している。カーカスプライ５ａは、タイヤの赤道Ｓに対して直交するコード５ａ_１を配設している。ここで赤道Ｓに対して直交するとは、具体的にはタイヤの赤道Ｓに対する角度が８５°〜９５°の範囲であることを意味するものであって、製造上の誤差を考慮したものである。またコード５ａ_１は各種選択可能であり、例えばアラミド、ポリエチレン、ナイロン等の有機繊維、ガラス繊維、スチール等から採用される。

６は、カーカス層５に対しタイヤの径方向外側に配置される、ベルト層である。図示の例でこのベルト層６は、第１のベルト７と、この第１のベルト７に対しタイヤの径方向外側に配置される第２のベルト８を備えているが、第１のベルト７が第２のベルト８の径方向外側に配置されるようにしても良い。

第１のベルト７は、図２に示す如く、タイヤの赤道Ｓに対して角度ｙだけ傾斜させた、第１のコード７ａを配設している。ここで本発明では、第１のコード７ａの角度ｙの範囲を１５°〜７５°としたが、その理由はタイヤの赤道Ｓに対する角度が１５°未満では第１のコード７ａと後述する第２のコード８ａが平行に近づいて、タイヤ径方向の柔軟性を確保するために必要なパンタグラフ効果が得られにくくなるからであり、同様にタイヤの赤道Ｓに対する角度が７５°を超えると、第１のコード７ａとコード５ａ_１が平行に近づいて、パンタグラフ効果が得られにくくなるからである。

第１のコード７ａは、アラミド、ポリエチレン、ナイロン等の有機繊維、ガラス繊維、スチール等各種材料から選択することができる。

第２のベルト８は、タイヤの赤道Ｓと平行に延びる第２のコード８ａを配設している。ここでタイヤの赤道Ｓと平行に延びるとは、具体的にはタイヤの赤道Ｓに対して０°〜５°の範囲で延びていることを意味するものであって、これは製造上の誤差を考慮したものである。

第２のコード８ａは、アラミド、ポリエチレン、ナイロン等の有機繊維、ガラス繊維、スチール等各種材料から選択することができる。第２のベルト８は、この第２のコード８ａをタイヤの赤道Ｓと平行に複数配置して構成しても良いし、螺旋状に巻き回したスパイラルコードとして構成しても良い。

第２のコード８ａを備える幅狭のゴムを、タイヤの周方向に沿う向きにスパイラル状に巻き回して第２のベルト８とする場合には、図１に示すように幅方向の両外側に重なり部８ｂを設けても良い。これにより第２のコード８ａの巻き始め端、又は巻き終わり端を基点とするセパレーションの発生が防止される。

ここでトレッド部３は、図１に示すタイヤの軸を含む断面において、タイヤの幅方向中央に位置するセンター域３ａと、センター部３ａの両外側に位置するショルダー域３ｂからなる。センター域３ａは、第２のベルト８の幅を１００％とする際に、タイヤの赤道Ｓを中心として左右均等配分となるように、トレッド部３の１０％〜９５％の範囲を占める領域であり、このときショルダー域３ｂは、トレッド部３の残りの部位となる、それぞれ４５％〜２．５％の範囲を占める領域である。タイヤの諸性能を満足する為に、センター域３ａの範囲は６０％程度であることが好ましい。なお図中Ｗｔとは、第２のベルト８の幅であって、この第２のベルト８の幅方向両外側に位置する第２のコード８ａの中心間距離であり、重なり部８ｂを有する場合には、この重なり部８ｂを除いて最も外側に位置するコードの中心間距離を指しているものとし、Ｗｃは、センター域３ａの幅方向両外側に位置する第２のコード８ａの中心間距離を指しているものとする。

本発明において第２のベルト８は、ショルダー域３ｂに位置する第２のコード８ａの間隔Ｄｓが、センター域３ａに位置する第２のコード８ａの間隔Ｄｃよりも広くなっている。ここで間隔Ｄｓとは、第２のコード８ａを、重なり部８ｂを除いて最も外側に位置するコード８ａから所定本数選択し、このコードの間隔を平均したものであり、間隔Ｄｃとは、第２のコード８ａを、タイヤの赤道Ｓを挟んで対称となるようにして前記所定本数と同数選択し、このコード間隔を平均したものである。

一般的なタイヤの場合、内圧を充填した際のベルト層に作用する周方向の張力は、図３に示すようにタイヤの赤道で大きく、ベルト端で小さくなる。タイヤの軽量化のためにベルトのコードを減らしていくと、周方向の張力に耐えることができずにタイヤの破壊につながる懸念があるが、ベルト層に作用する周方向の張力が小さくなるショルダー域３ｂでは、第２のコード８ａの間隔Ｄｓを広くしてコードの密度を下げても破壊に対する安全率を十分に確保することができ、タイヤの破壊強度を損なうことなく軽量化を図ることができる。

第２のコード８ａは、センター域３ａに位置するコードの間隔をＤｃとし、ショルダー域３ｂに位置するコードの間隔をＤｓとする際に、１．２＜Ｄｓ／Ｄｃ＜３．０の関係を満たすことが好ましい。Ｄｓ／Ｄｃが１．２以下の場合は、タイヤの軽量化の効果が少なく、Ｄｓ／Ｄｃが３以上の場合は、ショルダー域３ｂでのコードの密度が疎になり過ぎてショルダー域３ｂを基点とするタイヤの破壊につながる懸念があるが、上記の範囲であればタイヤの破壊強度を確保したまま、より有利にタイヤの軽量化を図ることができる。

第２のコード８ａは、タイヤの赤道Ｓから幅方向外側に向けてコードの間隔が漸増するコード配列を有することが好ましい。内圧を充填した際のベルト層に作用する周方向の張力は、図３に示すようにタイヤの赤道Ｓで最も大きく、幅方向外側に向かって漸減する傾向がある。この周方向の張力の変化に対応して、第２のコード８ａの間隔をタイヤの赤道から幅方向外側に向けて漸増させれば、最適な分布でコードを配置することが可能となり、必要となるタイヤの破壊強度の安全率は確保したままさらにタイヤの軽量化を図ることができる。製造のしやすさを考慮して、図４に示すように、タイヤの赤道Ｓから幅方向外側に向けて第２のコード８ａの間隔を一定の割合で漸増するようにしても、十分にタイヤを軽量化することができる。

表１に示す第２のコードを備えた、図１の如き構造になる、サイズ２２５／４５Ｒ１７のタイヤ（カーカス層は２枚のカーカスプライを使用し、カーカスプライのコードはともにポリエチレンの撚り線を使用し、第１のベルトはタイヤの赤道に対する角度ｙが３０度であるスチールコードを使用し、第２のベルトはタイヤの赤道に対して平行に延びるスチール製のスパイラルコードを使用した。）を製造し、各タイヤにつき、タイヤの質量と破壊強度について調査を行った。その結果を表１に併せて示す。

第２のベルトのコードの間隔は、コードが延びる方向に垂直にタイヤを切断し、センター域においては、タイヤの幅方向中央から最も近い４本を選択してコード中心間の距離を測定し、これを平均したものをコードの間隔Ｄｃとした。またショルダー域においては、両側とも重なり部を除いて最も外側に位置するコードから４本選択してコード中心間の距離を測定し、これを平均化したものをコードの間隔Ｄｓとした。

タイヤの質量は、従来使用されている第２ベルトのコードの間隔が、センター域とショルダー域とで等間隔となるタイヤを基準タイヤとし、この基準タイヤの質量を１００としてそれぞれのタイヤの質量を表１に指数表示した。数字が小さいほど軽いことを示す。

タイヤの破壊強度は、それぞれのタイヤをＪＡＴＭＡ（ＴＨＥ Ｊａｐａｎ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｔｙｒｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ， Ｉｎｃ．）に規定する７．５Ｊ×１７サイズのリムにリム組みし、タイヤ内に水を注入して水に圧力をかけ、タイヤが破壊されるまで圧力を増加させ、タイヤが破壊されたときの圧力により比較を行った。基準タイヤは破壊強度を満足するタイヤであり、この基準タイヤの破壊強度を１００としてそれぞれのタイヤの破壊強度を表１に指数表示した。数字が大きいほど安全率が高いことを示す。

その結果、第２のコードの間隔をセンター域とショルダー域とで区分することなく、同一間隔のまま第２のベルトに配設したタイヤ（比較タイヤ１、２）は、基準タイヤに対して軽量化を図ることができるものの、破壊強度を満足させることができない。一方、ショルダー域の第２のコードの間隔をセンター域のコードの間隔よりも広くしたタイヤ（適合タイヤ１〜８）は、タイヤの軽量化と破壊強度の確保をともに満足させることができ、Ｄｓ／Ｄｃが、１．２＜Ｄｓ／Ｄｃ＜３．０の関係を満す場合（適合タイヤ２〜６、８）は、破壊強度を確保したままより有利にタイヤの軽量化を図ることができることが確認された。Ｄｓ／Ｄｃが一定のタイヤで比較した場合、特に第２のコードの間隔を一定の割合で漸増するようにしたタイヤ（適合タイヤ５）は、センター域とショルダー域とでコードの間隔がそれぞれ一定でかつショルダー域の方がセンター域よりもコードの間隔が広いタイヤ（適合タイヤ８）よりタイヤの軽量化に優れていることが確認された。なお適合タイヤ８の第２のベルトの幅の比は、Ｗｃ／Ｗｔ＝０．６７であった。

本発明によれば、タイヤの破壊強度を損なうことなしに軽量化を図ることができる、新規な空気入りタイヤを安定的に供給できる。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
３ａ センター域
３ｂ ショルダー域
４ ビードコア
５ カーカス層
５ａ カーカスプライ
６ ベルト層
７ 第１のベルト
７ａ 第１のコード
８ 第２のベルト
８ａ 第２のコード
８ｂ 重なり部
Ｄｃ センター域３ａに位置する第２のコード８ａの間隔
Ｄｓ ショルダー域３ｂに位置する第２のコード８ａの間隔
Ｓ タイヤの赤道

Claims (3)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部までトロイダル状に延在するカーカス層と、該カーカス層の外側に配置されるベルト層を備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記カーカス層は、少なくとも１枚のカーカスプライからなり、
   前記ベルト層は、タイヤの赤道に対する角度を１５°〜７５°の範囲で傾斜させた第１のコードを配置した第１のベルトと、タイヤの赤道と平行に延びる第２のコードを配置した第２のベルトとを備え、
   前記第２のコードは、前記トレッド部を幅方向中央に位置するセンター域と該センター域の両外側に位置するショルダー域とに分けた場合に、ショルダー域に位置するコードがセンター域に位置するコードよりも広いコード間隔を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記第２のコードは、前記センター域に位置するコードの間隔をＤｃとし前記ショルダー域に位置するコードの間隔をＤｓとする際に、１．２＜Ｄｓ／Ｄｃ＜３．０の関係を満たす請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記第２のコードは、タイヤの赤道から幅方向外側に向けてコードの間隔が漸増するコード配列を有する請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。

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