JP2017202821A - デュアル補強ベルト構造を有する空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】高速走行におけるトレッド部の変形、特にタイヤショルダー部の変形を最小限にとどめ、スタンディングウェーブ現象を抑えて走行安定性を向上させる空気入りタイヤの提供。【解決手段】複数のベルト層１６が積層設置され、ベルト層の最上部には補強ベルト１００が設置される空気入りタイヤ１で、補強ベルトは互いに異なる素材のベルトが配列された二元化(デュアル)補強ベルトとなっており、高速走行時にタイヤトレッドのショルダー部の成長及びスタンディングウェーブを抑えてタイヤのコーナリング性能を高めて走行安定性を向上させ、タイヤの寸法成長に伴うベルト部の反復変形と運動量が増加し、ベルト層間で剥離が促される潜在的な問題を防ぐ効果を奏する空気入りタイヤ。二元化補強ベルトが、一層のフルカバー補強ベルトと他の層のフルカバー補強ベルトによって形成されている、デュアル補強ベルト構造を有する空気入りタイヤ。【選択図】図１

Description

本発明は、デュアル補強ベルト構造を有する空気入りタイヤ（Pneumatic Tire having Structure of Dual Reinforcement Belt Layer）に関するものであって、より詳しくは高速走行でのタイヤトレッド部の変形、特にタイヤショルダー部の変形を最小限にとどめてスタンディングウェーブ現象を抑え、走行の安定性を向上させるデュアル補強ベルト構造を有する空気入りタイヤに関する。
通常、空気入りタイヤは、タイヤの内周を構成するインナーライナー、路面に接してベルト層を備えたトレッド部と、タイヤ内部のコード層で荷重を保持して衝撃に耐えるタイヤの骨格にあたるカーカス、タイヤの側面でカーカスを保護して屈伸運動を行うサイドウォール部、及びコード紙の端部を巻き込んでタイヤをリム(Rim)に取り付けるビード部からなっている。
一方、タイヤのベルト部は外力への衝撃を吸収または遮断させるタイヤの補強層であって、かかるベルトは金属材質のコード上下にゴム層をトッピングさせて形成され、このように形成されたベルトをカーカスとトレッド部との間に複数枚積層設置してベルト部を構成する。
ベルト部の最上部には補強ベルトが設けられる。補強ベルトは、ベルト両端部をカバーするエッジカバー(edge cover)補強ベルトと、ベルト全体幅をカバーするフルカバー(full cover)補強ベルトに分けられる。フルカバー補強ベルトは、高速走行時に遠心力によってベルト部全体がつり上がる現象を抑えて耐久性を保持する目的で用いられ、エッジカバー補強ベルトは高速走行時にベルトの末端部がつり上がる現象を抑えて高速耐久性を高める目的で用いられる。
高速走行時に回転するタイヤは、遠心力によって円周方向のタイヤの諸元(Dimension)が変化するが、このようなタイヤ諸元の変化要因は低速走行より高速走行においてタイヤの変形が増加し、走行に不安定な要素として働く。通常、耐久性能は応力集中(変形エネルギーの増加)との相関性が大きいと知られている。特に、高速走行時にスタンディングウェーブ(standing wave)の発生によるタイヤサイドウォール部の急激な温度上昇がみられる。よって、高速走行時に熱の発生を低減するためには、タイヤの変形エネルギーを分散させる技術が求められる。
高速走行時に路面に接触するトレッド部とハンドリング性能に影響を及ぼすサイドウォール部の変化、すなわちタイヤの諸元(寸法)の変化は、主に回転する外側(円周方向であるトレッド部)で最も大きくなる。これらの現象は、走行中にタイヤの揺れ現象及び異常摩耗が生じるなど、走行安定性を低下させる問題を引き起こす。言い換えれば、路面に接触するトレッド部の場合、遠心力の作用によって円周方向のタイヤ寸法が変化する。特に、寸法の変化がタイヤの重量差によってタイヤの中心線を基準に左側/右側が互いに偏向して変化する場合、走行中のタイヤの揺れ現象は勿論、傾き(Pulling)現象が生じることになり、制動時に車が偏流され、又は震動によるタイヤの早期摩耗または片摩耗が生じてしまう。これは、いくら小さい値の寸法変化であっても、遠心力は速度の2乗に比例して増加するため、高速走行時にタイヤは遠心力の上昇に伴って成長が増幅して大きな力として働くようになり、走行安定性が低下するという問題とタイヤの寸法成長によるベルト部の反復変形と運動量が増加し、ベルト層間で剥離(Separation)が促されるなどの潜在的な問題を抱えている。
日本公開特許第2012-066798号(公開日:2012年4月5日) 韓国公開特許第2012-0063085号(公開日:2012年6月15日) 韓国公開特許第2015-0138894号(公開日:2015年12月11日)
本発明は、前述した問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、高速走行時にタイヤトレッドのショルダー部の成長及びスタンディングウェーブを抑えてタイヤのコーナリング性能を高め、走行安定性を向上させるデュアル補強ベルト構造を有する空気入りタイヤを提供することにある。
本発明の他の目的は、タイヤの寸法成長によるベルト部の反復変形と運動量が増加し、ベルト層間で剥離(Separation)が促される潜在的な問題を防ぐデュアル補強ベルト構造を有する空気入りタイヤを提供することにある。
前記の目的を達成するための、本発明によるデュアル補強ベルト構造を有する空気入りタイヤは、トレッド部とサイドウォール部及びビード部とを含み、ビード部にカーカスがターンアップ設置され、カーカスとトレッド部との間に複数のベルト層が積層設置され、ベルト層の最上部には補強ベルトが設置される空気入りタイヤにおいて、補強ベルトは互いに異なる素材のベルトが配列された二元化(デュアル)補強ベルトとなっている。
二元化補強ベルトは、一層(第一層)のフルカバー補強ベルトと他の層(第二層)のフルカバー補強ベルトによって形成されることができる。一層はナイロン材のベルトによって、他の層は高強力素材のベルトによって形成されることができる。一層はナイロン材のベルトによって、他の層はナイロン材と高強力素材とが互いに異なる区間に分けられているベルトによって形成されることができる。
二元化補強ベルトは、一層のフルカバー補強ベルトと他の層のエッジカバー補強ベルトによって形成されることができる。一層のフルカバー補強ベルトはナイロン材のベルトによって、他の層のエッジカバー補強ベルトは高強力素材のベルトによって形成されることができる。
二元化補強ベルトは、一層のフルカバー補強ベルトによって形成されることができる。一層のフルカバー補強ベルトは、ナイロン材と高強力素材とが互いに異なる区間に分けられているベルトによって形成されることができる。
本発明によるデュアル補強ベルト構造を有する空気入りタイヤによれば、高速走行時にタイヤトレッドのショルダー部の成長及びスタンディングウェーブを抑え、タイヤのコーナリング性能を高めて走行安定性を向上させ、タイヤの寸法成長によるベルト部の反復変形と運動量が増加し、ベルト層間で剥離(Separation)が促される潜在的な問題を防ぐ効果を奏する。
図1は、本発明が適用された空気入りタイヤを表す断面図である。 図2の(a)ないし(d)は、本発明の第1実施例によるデュアル補強ベルト構造を表す構成図である。 図3の(a)及び(b)は、本発明の第2実施例によるデュアル補強ベルト構造を表す構成図である。 図4の(a)及び(b)は、本発明の第3実施例によるデュアル補強ベルト構造を表す構成図である。 図5の(a)及び(b)は、従来例の補強ベルト構造と本発明例のデュアル補強ベルト構造によるタイヤトレッドショルダー部の成長を比較して表すグラフである。 図6は、従来例の補強ベルト構造と本発明例のデュアル補強ベルト構造によるスタンディングウェーブを比較して表したグラフである。 図7は、従来例の補強ベルト構造と本発明例のデュアル補強ベルト構造によるコーナリング性能を比較して表したグラフである。 図8は、従来例の補強ベルト構造と本発明例のデュアル補強ベルト構造によるタイヤ性能全般を比較するために実車評価を行って表した評価グラフである。
以下、添付された図を参考とし、本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。このとき、添付された図において同じ構成要素は可能な限り、同じ符号で示している点に留意する。また、本発明の要旨を曖昧にさせる公知の機能及び構成に関する詳述は省略する。同じ理由により、添付の図において一部の構成要素は誇張又は省略され、或いは概略的に図示されている。
図1は、本発明が適用された空気入りタイヤを表す断面図である。図に示したように、空気入りタイヤ1はトレッド部11とサイドウォール部12及びビード部14とを含み、ビード部14にカーカス15がターンアップ設置され、カーカス15とトレッド部11との間には複数のベルト層16が積層設置され、ベルト層16の最上部には補強ベルト100が設置される。ビード部14は、ビードフィラー部14aとビードコア部14bからなる。
補強ベルト100は、互いに異なる素材のベルトが配列された二元化(デュアル、dual)補強ベルトでなっている。空気入りタイヤ1において、補強ベルト100を除く余りの構成は、一般的な構成なので、詳述を省略する。
図2の(a)ないし(d)は、本発明の第1実施例によるデュアル補強ベルト構造を表す構成図である。第1実施例によるデュアル補強ベルト110、210、310、410は、一層(第一層)のフルカバー補強ベルトと他の層(第二層)のフルカバー補強ベルトによって形成される。
図2の(a)のデュアル補強ベルト110は、一層(下層となる第一層)のフルカバー補強ベルトはナイロン材(Nylon材)のベルト111でなり、他の層(上層となる第二層)のフルカバー補強ベルトは高強力素材(Hybrid材またはArimid材)のベルト112でなる実施例を表す。
図2の(b)のデュアル補強ベルト210は、一層(下層となる第一層)のフルカバー補強ベルトは高強力素材(Hybrid材またはArimid材)のベルト211でなり、他の層(上層となる第二層)のフルカバー補強ベルトはナイロン材(Nylon材)のベルト212でなる実施例を表す。
図2の(c)のデュアル補強ベルト310は、一層(下層となる第一層)のフルカバー補強ベルトはナイロン材(Nylon材)のベルト311でなり、他の層(上層となる第二層)のフルカバー補強ベルトはナイロン材(Nylon材)と高強力素材(Hybrid材またはArimid材)とが互いに異なる区間に分けられているベルト312でなる実施例を表す。ベルト312は、中間部がナイロン材で、両端部が高強力素材となっている。
図2の(d)のデュアル補強ベルト410は、一層(下層となる第一層)のフルカバー補強ベルトはナイロン材(Nylon材)と高強力素材(Hybrid材またはArimid材)とが互いに異なる区間に分けられているベルト411でなり、他の層(上層となる第二層)のフルカバー補強ベルトはナイロン材(Nylon材)のベルト412でなる実施例を表す。ベルト411は、中間部がナイロン材で、両端部が高強力素材でなっている。
図3の(a)及び(b)は、本発明の第2実施例によるデュアル補強ベルト構造を表す構成図である。第2実施例によるデュアル補強ベルト120、220は、一層(第一層)のフルカバー補強ベルトと、他の層(第二層)のエッジカバー補強ベルトによって形成される。
図3の(a)のデュアル補強ベルト120は、一層(下層となる第一層)のフルカバー補強ベルトはナイロン材(Nylon材)のベルト121でなり、他の層(上層となる第二層)のエッジカバー補強ベルトは高強力素材(Hybrid材またはArimid材)のベルト122でなる実施例を表す。
図3の(b)のデュアル補強ベルト220は、一層(下層となる第一層)のエッジカバー補強ベルトは高強力素材(Hybrid材またはArimid材)のベルト221でなり、他の層(上層となる第二層)のフルカバー補強ベルトはナイロン材(Nylon材)のベルト222でなる実施例を表す。
図4の(a)及び(b)は、本発明の第3実施例によるデュアル補強ベルト構造を表す構成図である。第3実施例によるデュアル補強ベルト130、230は、一層のフルカバー補強ベルトによって形成される。
図4の(a)のデュアル補強バルブ130は、一層のフルカバー補強ベルトがナイロン材(Nylon材)と高強力素材(Hybrid材またはArimid材)とが互いに異なる区間に分けられているベルト131であって、ベルト131は中間部がナイロン材でなり、両端部が高強力素材でなる実施例を表す。
図4の(b)のデュアル補強バルブ230は、一層のフルカバー補強ベルトはナイロン材(Nylon材)と高強力素材(Hybrid材またはArimid材)とが互いに異なる区間に分けられているベルト231であって、ベルト231は中間部が高強力素材でなり、両端部がナイロン材でなっている。
図2ないし図4において、高強力素材はハイブリッド材(Hybrid材)であって、EPI(End/inch)が19.0〜35.0であり、コード径(mm)が0.3~1.0であり、TOP.GA(mm)が0.60〜1.25であり、強さ(kgf)が最低12であるのが好ましい。
以下では、このように構成された本発明の実施例によるデュアル補強ベルト構造を有する空気入りタイヤと従来の補強ベルト構造を有する空気入りタイヤとを比較し、トレッドショルダー部の成長とスタンディングウェーブとコーナリング性能試験を行なった試験例及び実車性能の評価を行なった評価例について説明する。
試験に用いられたタイヤは、図3の(a)に示したように、第一層はフルカバー補強ベルトとし、第二層はエッジカバー補強ベルトとした補強ベルト構造である。従来例においては、フルカバー補強ベルトとエッジカバー補強ベルトいずれもナイロン材の補強ベルトとするタイヤを用いた。本発明例においては、第一層のフルカバー補強ベルトはナイロン材とし、第二層のエッジカバー補強ベルトはハイブリッド(Hybrid)材の高強力素材とするタイヤを用いた。トレッドショルダー部の成長とスタンディングウェーブとコーナリング性能試験の試験例に用いられたタイヤの規格は235/40ZR18(ハンコックタイヤ規格)と同一の規格であり、実車性能の評価を行なった評価例に用いられたタイヤの規格は260/660R18F200(ハンコックタイヤ規格)と同等の規格である。ハイブリッド材の高強力素材はEPI(End/inch)が30.2で、コード径(mm)が0.61であり、TOP.GA(mm)が0.85で、強さ(kgf)は最低14を用いた。
図5の(a)及び(b)は、従来例における補強ベルト構造と本発明例におけるデュアル補強ベルト構造によるタイヤトレッドのショルダー部の成長を比較して表したグラフである。図5には、走行速度に応じたトレッドショルダー部の成長量を変形(Tread Vairiation)としてmm単位で示し、4段階の走行速度に分けて測定が行われた。Step0は、5km/hの走行速度でトレッド幅に対する成長量を示すグラフであり、Step1は100km/hの走行速度でトレッド幅に対する成長量を示すグラフであり、Step2は200km/hの走行速度でトレッド幅に対する成長量を示すグラフであり、Step3は300km/hの走行速度でトレッド幅に対する成長量を示すグラフである。グラフで示したように、本発明の例が適用されたタイヤは、従来例に比べて高速走行で遠心力によるタイヤトレッドのショルダー部の成長を抑える効果があることがわかる。
図6は、従来例における補強ベルト構造と本発明例におけるデュアル補強ベルト構造によるスタンディングウェーブとを比較して示したグラフである。図6には、280km/hの走行速度でスタンディングウェーブ(Standing wave)現象を示した。グラフで示したように、本発明例が適用されたタイヤは、従来例に比べて高速走行(280km/h)でスタンディングウェーブが約30%減少したことがわかる。
図7は、従来例における補強ベルト構造と本発明例におけるデュアル補強ベルト構造によるコーナリング性能を比較して示したグラフである。コーナリング性能(タイヤのグリップ性能)の試験は、ハンコックタイヤが保有しているFlat Trac-3試験機を用いて車の走行速度120km/hでタイヤ空気圧2.1barにしてスリップアングル(Slip Angle)による各コーナリング力(Cornering Force)の値を測定した。グラフで示したように、本発明の例が適用されたタイヤは、従来の例に比べて高いコーナリング力(Cornering Force)の値を示したことがわかる。
図8は、従来例における補強ベルト構造と本発明例におけるデュアル補強ベルト構造によるタイヤの性能全般を比較するために実車評価を行って示した評価グラフである。グラフでは、タイヤの実車評価に用いられる各要素を8段層に区分して評価を行なった。評価グラフに示したように、本発明例が適用されたタイヤは、従来例に比べてステアリング反応(Steering Response)及び高荷重・低荷重のコーナリングでのグリップ力が向上し、特にコーナリング時にタイヤショルダー部の剛性が強まり、タイヤの動きとロール(Roll)が著しく小さくなり、コーナーへの進入から脱出までのトラクション(Traction)性能が向上することがわかる。
一方、本明細書と図に開示された本発明の実施例は、本発明における技術の内容を詳述して本発明の理解を助けるために特定の例を示したものに過ぎず、本発明の範囲を限定しようとするものではない。ここに開示された実施例の他にも、本発明の技術的思想に基づく他の変形例が実施可能であることは、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者にとって自明である。
1:空気入りタイヤ
11:トレッド部
12:サイドウォール部
14:ビード部
15:カーカス
16:ベルト層
100:補強ベルト
110、210、310、410、120、220、130、230:デュアル補強ベルト

Claims (9)

  1. トレッド部とサイドウォール部及びビード部とを含み、前記ビード部にカーカスがターンアップ設置され、前記カーカスと前記トレッド部との間に複数のベルト層が積層設置され、前記ベルト層の最上部には補強ベルトが設置される空気入りタイヤにおいて、
    前記補強ベルトは互いに異なる素材のベルトが配列された二元化補強ベルトでなっていることを特徴とするデュアル補強ベルト構造を有する空気入りタイヤ。
  2. 前記二元化補強ベルトは、一層のフルカバー補強ベルトと他の層のフルカバー補強ベルトによって形成されることを特徴とするデュアル補強ベルト構造を有する請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記の一層はナイロン材のベルトによって、前記の他の層は高強力素材のベルトによって形成されることを特徴とするデュアル補強ベルト構造を有する請求項2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記の一層はナイロン材のベルトによって、前記の他の層はナイロン材と高強力素材とが互いに異なる区間に分けられているベルトによって形成されることを特徴とするデュアル補強ベルト構造を有する請求項2に記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記二元化補強ベルトは、一層のフルカバー補強ベルトと他の層のエッジカバー補強ベルトによって形成されることを特徴とするデュアル補強ベルト構造を有する請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記一層のフルカバー補強ベルトはナイロン材のベルトによって、前記の他の層のエッジカバー補強ベルトは高強力素材のベルトによって形成されることを特徴とするデュアル補強ベルト構造を有する請求項5に記載の空気入りタイヤ。
  7. 前記二元化補強ベルトは、一層のフルカバー補強ベルトによって形成されることを特徴とするデュアル補強ベルト構造を有する請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  8. 前記一層のフルカバー補強ベルトはナイロン材と高強力素材とが互いに異なる区間に分けられているベルトによって形成されることを特徴とするデュアル補強ベルト構造を有する請求項7に記載の空気入りタイヤ。
  9. 前記高強力素材はハイブリッド材(Hybrid材)であって、EPI(End/inch)が19.0〜35.0であり、コード径(mm)が0.3〜1.0であり、TOP.GA(mm)が0.60〜1.25であり、強さ(kgf)が最低12であることを特徴とするデュアル補強ベルト構造を有する請求項3、4、6、8のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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