JP4537561B2

JP4537561B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4537561B2
Application number: JP2000297181A
Authority: JP
Inventors: 健司齋藤
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: JP2002103923A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイドウォール部の耐カット性を向上しうる空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、ステーションワゴンやＳＵＶ（Sports Utility Viechle）などと称される多目的自動車が普及しつつある。この種の自動車は、一般乗用車に比べると車体重量が大でありかつ一般道だけではなく非舗装路といったラフロードの走行性もある程度必要であるため、比較的大型で扁平率の大きなタイヤ（例えば扁平率が６０％程度）が装着される傾向がある。そしてこのようなタイヤでは、サイドウォール部の領域が比較的大きくなるため、ラフロード走行時、サイドウォール部にカット傷などを受けやすい。
【０００３】
従来、サイドウォール部の耐カット性を高めるために、タイヤの骨格をなすカーカスを２枚のカーカスプライで構成することや、サイドウォール部にカーカスとは別のコード補強層を前記カーカスに沿って配することが行われていた。
【０００４】
しかしながら、これらの方法では、サイドウォール部の曲げ剛性も同時に向上されてしまうため、乗り心地が悪化するという問題があり、特に前者の方法では、タイヤ重量の著しい増加を招き、車両の燃費性能にも悪影響を与えるという問題がある。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、サイドウォール部に配されるコード補強層の構成又はその配置場所等を限定することを基本として、乗り心地を損ねることなくサイドウォール部の耐カット性を向上しうる空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されたベルト層と、前記カーカスの外側のサイドウォールゴムに配されたコード補強層とを具える空気入りタイヤであって、前記サイドウォールゴムは、タイヤ軸方向外側に配されかつゴム硬さが大の外側サイドウォールゴムと、その内側に配されかつ前記外側サイドウォールゴムよりもゴム硬さが小の内側サイドウォールゴムとを含むとともに、前記コード補強層を前記外側サイドウォールゴムに配したことを特徴としている。
【０００７】
また請求項２記載の発明は、前記外側サイドウォールゴムのＪＩＳデュロメータＡ硬さＨＳ１と、前記内側サイドウォールゴムのＪＩＳデュロメータＡ硬さＨＳ２との差（ＨＳ１−ＨＳ２）が５〜２０度であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤである。
【０００８】
また請求項３記載の発明は、前記コード補強層は、タイヤ回転軸を含むタイヤ断面において、屈曲を繰り返す波状をなす波状部を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤである。
【０００９】
また請求項４記載の発明は、前記コード補強層は、前記ベルト層のタイヤ軸方向外端を通るタイヤ軸方向線からタイヤ半径方向内外に１０mmを隔てる境界線内に位置する外端と、タイヤ断面最大巾位置よりもタイヤ半径方向内側の内端とを有し、かつ前記波状部の波ピッチが４〜２０mmでしかも波の振幅が１．５〜３．０mmであることを特徴とする請求項３記載の空気入りタイヤである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下参考例の実施形態を図面に基づき説明する。
図１には参考例に係る空気入りタイヤ１の実施形態を示すタイヤ軸を含むタイヤ右半分断面図を示している。図において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されたベルト層７と、前記カーカス６の外側のサイドウォールゴム３Ｇに配されたコード補強層９とを具えている。
【００１１】
前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して７５゜〜９０゜の角度で配列したラジアル構造の１枚以上、本例では軽量化を図るべく１枚のカーカスプライ６Ａから構成されている。前記カーカスコードは、本例ではポリエステルコードが採用されるが、これ以外にもナイロン、レーヨンなどの有機繊維コード、さらにはアラミドコードやスチールコードをも採用しうる。また前記カーカス６は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至る本体部６ａと、この本体部６ａからのびて前記ビードコア５の廻りで折り返される折返し部６ｂとを一体に具えている。
【００１２】
そしてこれらの本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側にのびかつ硬質ゴムからなるビードエーペックス８が配され、ビード部４を効果的に補強している。また折返し部６ｂは、本例ではその端部をタイヤ軸を含むタイヤ断面最大巾位置Ｍよりもタイヤ半径方向内側に位置させたいわゆるローターンアップ構造として軽量化を図りかつ乗り心地を高めたものが例示される。ただし、特にこの構造に限定されるわけではない。
【００１３】
また前記ベルト層７は、コードをタイヤ赤道に対して例えば１５〜４５°の小角度で傾けて配列した少なくとも２枚、本例ではタイヤ半径方向内側のベルトプライ７Ａと、その外側に配されたベルトプライ７Ｂとの２枚のベルトプライからなり、前記コードを互いに交差する向きに重ね合わせて構成されている。なお内側のベルトプライ７Ａは、本例では外側のベルトプライ７Ｂよりもタイヤ軸方向の巾を大とし、その端部でベルト層７の外端７ｅを形成する。また前記ベルトプライ７Ａ、７Ｂに配列されるコードは、本例ではスチールコードを採用しているが、アラミド、レーヨン等の高弾性の有機繊維コードも必要に応じて用いることができる。
【００１４】
前記コード補強層９は、本例では前記サイドウォール部３の前記カーカス６の外側に配されたサイドウォールゴム３Ｇに埋設されている。このようなコード補強層９は、サイドウォール部３に異物等が衝突ないし接触した際に生じるカット傷などが、前記カーカス６に達するのを阻止し、タイヤの耐久性を向上するのに役立つ。
【００１５】
そして本実施形態のコード補強層９は、タイヤ回転軸を含むタイヤ断面において、屈曲を繰り返す波状をなす波状部１０を含むことを特徴事項の一つとしており、本例ではコード補強層９の略全域をこのような波状部１０で構成したものを例示する。前記の如く、サイドウォールゴム３Ｇにコード補強層９を配して耐カット性を向上する場合、通常、コード補強層９はカーカス６の外面と略平行をなすものである。しかしながら、このようなコード補強層では、サイドウォール部３の曲げ剛性も同時に向上されてしまい乗り心地を損ねやすい。本実施形態では、コード補強層９に前記波状部１０を含ませることにより、コード補強層９に屈曲の起点を多数与え、その結果、撓み性を確保してサイドウォール部３の曲げ剛性を過度に上昇させることなく耐カット性を向上しうる。
【００１６】
ここで、図２に略示する如く、前記コード補強層９は、前記波状部１０の波ピッチＰが４〜２０mmでしかも波の振幅Ａが１．５〜３．０mmであることが望ましい。なお波ピッチＰ、波の振幅Ａは、タイヤを正規リムにリム組みして正規内圧を充填した無負荷の状態で図２の如く測定する。ここで、正規リムとは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めているリムであり、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"となる。また、正規内圧とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" であるが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ＫＰａとする。
【００１７】
前記波ピッチＰが、４mm未満であると、このようなコード補強層９の製造が困難になる他、サイドウォール部３の屈曲変形に伴なって耐久性の低下が懸念される。逆に前記波ピッチＰが２０mmを超えると、サイドウォール部３の曲げ剛性の増加を抑制する効果が小さくなり、乗り心地を損ないやすい。このような観点より、前記波ピッチＰは、より好ましくは４〜１０mm、さらに好ましくは６〜８mmとすることが特に望ましい。なお波ピッチＰが複数ある場合には、前記範囲の波ピッチＰを主体的に含むことが望ましい。また前記波の振幅Ａが１．５mm未満であると、サイドウォール部３の曲げ剛性の増加を抑制する効果が小さくなり、乗り心地を損ないやすく、逆に３．０mmを超えると、サイドウォール部３の厚さが大となり、タイヤ重量の軽量化を阻害する傾向がある。より好ましくは、前記波の振幅Ａは、１．５〜２．５mm、さらに好ましくは１．８〜２．３mmとすることが望ましい。
【００１８】
なお本実施形態では、コード補強層の外端９ａに近づくほど、波状部１０の波ピッチＰ及び／又は波の振幅Ａが徐々に大きくなるように変化しているものを例示している。このような形態では、損傷を受けやすいバットレス部において効果的に耐カット性を向上しうる他、バットレス部からタイヤ半径方向内側へ向かうサイドウォール部領域では、カーカス外側のゴム厚さが減少するのに応じて振幅Ａを小にでき、かつピッチＰを小さくすることにより、極端な曲げ剛性の変化を抑制することが可能となる点で好ましい。
【００１９】
また前記コード補強層９は、軽量化のために例えばナイロン、ポリエステル、レーヨン、アラミドといった有機繊維コードから形成することが望ましいが、必要によりスチールコードを採用することもできる。またコード補強層９は、前記コードを平行に配列しかつその両側をトッピングゴムで被覆したコードプライが用いられるとともに、例えばプレス、或いは軸芯位置を上下に異ならせかつコードプライの幅方向に配した複数の段差ローラ群を通過させること等により波状にくせ付けされて形成しうる。また、このようなコード補強層９は、押出機から押出しされるサイドウォールゴム材料と所定形状のダイプレートの手前で合流されることにより、図３に示す如く、予め生サイドウォールゴムＧと一体化された生サイドウォールゴム体３ＧＬとしてタイヤ成形に用いられる。
【００２０】
また前記コード補強層９のコード角度は、特に限定されないが、例えばタイヤ周方向に対して１０〜８０゜、より好ましくは３０〜６０゜、さらに好ましくは４０〜５０゜の角度で傾けて配列することが望ましい。前記角度が１０゜未満になると、波状部１０の形成が困難な傾向があり、逆に８０゜を超えると、サイドウォール部３の曲げ剛性を高めがちとなる。なおコード補強層９は、本例では１枚のコードプライにより形成したものを例示するが、必要によりコードプライを２枚以上用いて形成することでも良い。また本例ではコード補強層９の全てを波状部１０としたが、部分的に波状部１０を設けるときには、コード補強層９の３０％以上の長さを確保するのが望ましい。
【００２１】
またコード補強層９は、図１の如く、タイヤ半径方向の外端９ａと内端９ｂとを有し、これらの間をタイヤ半径方向にのびている。前記コード補強層９の外端９ａは、前記ベルト層７のタイヤ軸方向外端７ｅを通るタイヤ軸方向線Ｎからタイヤ半径方向内外に１０mmを隔てる境界線Ｎａ、Ｎｂ内に位置することが望ましい。前記コード補強層９の外端９ａが、外側の境界線Ｎａよりも外側にあると、該外端９ａがタイヤ表面に近接するため、タイヤの耐久性が低下しやすく、逆に前記外端９ａが、内側の境界線Ｎｂよりも内側にあると、カット傷が最も生じやすいサイドウォール部３のタイヤ半径方向外端側の領域であるバットレス部を効果的に補強できず、本発明の効果が低下しやすい。特に好ましくは、タイヤ軸方向線Ｎからタイヤ半径方向内外に５mmを隔てる境界線内に位置することが望ましい。
【００２２】
他方、コード補強層９の内端９ｂは、本例ではタイヤ断面最大巾位置Ｍよりもタイヤ半径方向内側に位置しており、従ってサイドウォール部３の広範囲で耐カット性を向上するのに役立つ。またコード補強層９の内端９ｂが、屈曲が比較的激しいサイドウォール部のタイヤ断面最大巾位置Ｍと揃うことがないため、コード補強層９の内端９ｂでのゴム剥離などを防止でき、耐久性の低下をも抑制しうる。なお本実施形態では、前記コード補強層の内端９ｂは、前記カーカスプライ６Ａの折返し部６ｂの外端６ｂｅと、タイヤ半径方向の小距離Ｄを隔てる位置に設けられ、この小距離Ｄは、５mm以上、より好ましくはタイヤ断面高さＨの例えば０．０４〜０．０８倍、より好ましくは０．０５〜０．０７倍としている。これにより、前記コード補強層９の内端９ｂとカーカスプライの折返し部６ｂとが近接ないしオーバーラップすることを防止し、サイドウォール部３の曲げ剛性の過度の上昇と耐久性の低下を効果的に防止しうる。
【００２３】
また空気入りタイヤ１の耐久性の低下を防止するためには、前記コード補強層９とカーカス６の各コード間距離（即ち、ゴム厚さ）を少なくとも０．５mm、より好ましくは１．０mm以上確保することが望ましい。これにより、カーカスコードとの間のせん断力を介在するゴムによって緩和でき、耐久性をより向上しうる。同様に、コード補強層９のコードとサイドウォール部３の外面との間のゴム厚さを少なくとも１．０mm、より好ましくは１．５mm以上とすることが望ましい。
【００２４】
次に本発明の実施形態について図４に基づき説明する。本実施形態の空気入りタイヤ１は、カーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側に配された前記ベルト層７と、前記カーカス６の外側のサイドウォールゴム３Ｇに配されたコード補強層１９とを具えている。前記カーカス６、ベルト層７については、前記参考例と同一のものを用いているためここでの説明は省略する。
【００２５】
本実施形態では、前記サイドウォールゴム３Ｇは、タイヤ軸方向外側に配されかつゴム硬さが大の外側サイドウォールゴム１２と、その内側に配されかつ前記外側サイドウォールゴム１２よりもゴム硬さが小の内側サイドウォールゴム１３とを含み、本例ではサイドウォールゴム３Ｇは、前記外側サイドウォールゴム１２と前記内側サイドウォールゴム１３とからなる２層のものが例示される。
【００２６】
前記外側サイドウォールゴム１２のゴム硬さ、本例ではＪＩＳデュロメータＡ硬さＨＳ１は、例えば５５〜７５゜、より好ましくは６０〜７５゜程度に設定される。また前記内側サイドウォールゴム１３のＪＩＳデュロメータＡ硬さＨＳ２は、前記外側サイドウォールゴム１２のＪＩＳデュロメータＡ硬さＨＳ１よりも小かつ４０〜６０゜、より好ましくは４５〜５５゜に設定される。より好ましくは前記ＪＩＳデュロメータＡ硬さＨＳ１、ＨＳ２の差（ＨＳ１−ＨＳ２）を５〜２０゜、さらに好ましくは１０〜１８゜とする。
【００２７】
このように、外傷を受けやすいサイドウォール部３の表面側に硬質の外側サイドウォールゴム１２を配することにより、ゴム硬さに基づく耐カット性を与えることができる。他方、サイドウォールゴム３Ｇの内層には、ゴム硬さが小の内側サイドウォールゴム１３を配しているため、サイドウォールゴム全体の曲げ剛性が過度に上昇するのを防止でき、乗り心地の著しい悪化を抑制しうる。
【００２８】
また本実施形態では、コード補強層１９を前記ゴム硬さが大の外側サイドウォールゴム１２に配したことを特徴事項の一つとしている。耐カット性能を考慮した場合、コード補強層１９は、タイヤ軸方向の外側、すなわち図５に略示する如く、サイドウォール部３の表面付近に寄せて配することが内部損傷を防止する上で効果的となる。しかしながら、コード補強層９をサイドウォールゴム３Ｇの表面付近に設けた場合、該コード補強層９はサイドウォールゴムの曲げ中立線Ｙからタイヤ軸方向外側に離れた曲げ応力が大きく働く位置に配されてしまうこととなり、結果としてサイドウォールゴム３Ｇの曲げ剛性を大幅に上昇させてしまう。
【００２９】
そこで、本実施形態では、外側サイドウォールゴム１２のゴム硬さを大としてサイドウォールゴム３Ｇの曲げ中立線Ｙをタイヤ軸方向外側（外側サイドウォールゴム側）に移行させるとともに、この外側サイドウォールゴム１２にコード補強層９を配することで、前記曲げ中立線Ｙとコード補強層９との距離を減じ、全体的なサイドウォールゴム３Ｇの曲げ剛性の上昇を抑制している。
【００３０】
なお本実施形態では、コード補強層９は、カーカス６に沿って滑らかに湾曲するものを例示しているが、前記参考例の如く、屈曲を繰り返す波状部１０を含んでいても良い。また本実施形態のコード補強層９においても、そのコード角度や、コード材料、外端、内端の位置などは前記参考例と同様の規定が採用できる。
【００３１】
【実施例】
次に本発明のより具体的な実施例について説明する。
タイヤサイズが２７５／７０Ｒ１６でありかつ表１、表２に示す仕様にて空気入りラジアルタイヤを試作するとともに、耐カット性、乗り心地、タイヤ重量についてテストを行い、性能を比較した。なおタイヤの共通仕様として、カーカスは、ポリエステルコードをタイヤ赤道に対して８８゜で傾けてなり、その外側にスチールコードをタイヤ赤道に対して１５゜で傾く２層の交差ベルトプライを用いた。なお従来例のタイヤは、２枚のカーカスプライでカーカスを構成しているが、その他のタイヤはいずれも１枚のカーカスプライでカーカスを構成している。またコード補強層はいずれも１枚（従来例を除く）とし、そのコードにはナイロンを用いた。
【００３２】
また耐カット性は、テストコースにコントロールされた悪路を設けるとともに、この悪路を１００km走破したのち、サイドウォール部における破傷（長さ×深さ）の合計を従来例を１００とする指数で表示している（耐ロードハザード性）。数値が大きいほど耐カット性が高く良好である。
【００３３】
また乗り心地については、前記リム組みタイヤを排気量２０００ｃｃの国産ＳＵＶ車に装着し、ドライアスファルト路面の段差路、ベルジャソ路（石畳の路面）、ビッツマン路（小石を敷き詰めた路面）等において、ゴツゴツ感、突き上げ、ダンピングに関して官能評価を行い、従来例を６とする１０点法により評価した。数値が大きい方が良好である。
【００３４】
またタイヤ重量については、タイヤ１本当たりの重量を測定し、従来例を１００とする指数で表示している。数値が小さいほど軽量であることを示す。
テストの結果を表１、表２に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
【表２】

【００３７】
テストの結果、実施例のものは、従来例と同程度の耐カット性を具えつつ比較例に比べて乗り心地を大幅に向上していることが確認できる。
【００３８】
【発明の効果】
上述したように、請求項１記載の発明では、前記サイドウォールゴムは、タイヤ軸方向外側に配されかつゴム硬さが大の外側サイドウォールゴムと、その内側に配されかつ前記外側サイドウォールゴムよりもゴム硬さが小の内側サイドウォールゴムとを含むとともに、前記コード補強層を前記外側サイドウォールゴムに配したことにより、外側サイドウォールゴムのゴム硬さとコード補強層とで耐カット性を向上できる。
【００３９】
また請求項２記載の発明の如く、前記外側サイドウォールゴムのＪＩＳデュロメータＡ硬さＨＳ１と、前記内側サイドウォールゴムのＪＩＳデュロメータＡ硬さＨＳ２との差（ＨＳ１−ＨＳ２）を一定範囲に規制したときには、より効果的に耐カット性を高めかつ乗り心地の悪化を防止できる。
【００４０】
また請求項３記載の発明では、サイドウォールゴムに配されたコード補強層が、タイヤ回転軸を含むタイヤ断面において、屈曲を繰り返す波状をなす波状部を含むことにより、コード補強層に多数の屈曲の起点を与え、その結果、サイドウォール部の曲げ剛性を過度に上昇させることなく撓ませることができるから乗り心地を損ねることなく耐カット性を向上しうる。
【００４１】
また請求項４記載の発明の如く、前記コード補強層の外端、内端の位置を限定するとともに、前記波状部の波ピッチ、波の振幅を限定したときには、より確実に乗り心地を損ねることなく耐カット性をさらに向上しうる。
【００４２】
また請求項４記載の発明の如く、前記外側サイドウォールゴムのＪＩＳデュロメータＡ硬さＨＳ１と、前記内側サイドウォールゴムのＪＩＳデュロメータＡ硬さＨＳ２との差（ＨＳ１−ＨＳ２）を一定範囲に規制したときには、より効果的に耐カット性を高めかつ乗り心地の悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例の実施形態を示す空気入りタイヤの右半分断面図である。
【図２】コード補強層の略図である。
【図３】生サイドウォールゴム体の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す空気入りタイヤの右半分断面図である。
【図５】サイドウォールゴムの部分断面図である。
【符号の説明】
１空気入りタイヤ
２トレッド部
３サイドウォール部
４ビード部
５ビードコア
６カーカス
７ベルト層
９コード補強層
９ａコード補強層の外端
９ｂコード補強層の内端
１０波状部
Ａ波の振幅
Ｐ波ピッチ

Claims

トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されたベルト層と、前記カーカスの外側のサイドウォールゴムに配されたコード補強層とを具える空気入りタイヤであって、
前記サイドウォールゴムは、タイヤ軸方向外側に配されかつゴム硬さが大の外側サイドウォールゴムと、その内側に配されかつ前記外側サイドウォールゴムよりもゴム硬さが小の内側サイドウォールゴムとを含むとともに、
前記コード補強層を前記外側サイドウォールゴムに配したことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記外側サイドウォールゴムのＪＩＳデュロメータＡ硬さＨＳ１と、前記内側サイドウォールゴムのＪＩＳデュロメータＡ硬さＨＳ２との差（ＨＳ１−ＨＳ２）が５〜２０度であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記コード補強層は、タイヤ回転軸を含むタイヤ断面において、屈曲を繰り返す波状をなす波状部を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
前記コード補強層は、前記ベルト層のタイヤ軸方向外端を通るタイヤ軸方向線からタイヤ半径方向内外に１０mmを隔てる境界線内に位置する外端と、
タイヤ断面最大巾位置よりもタイヤ半径方向内側の内端とを有し、
かつ前記波状部の波ピッチが４〜２０mmでしかも波の振幅が１．５〜３．０mmであることを特徴とする請求項３記載の空気入りタイヤ。