JP4901144B2

JP4901144B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4901144B2
Application number: JP2005189301A
Authority: JP
Inventors: 章浩 ▲高▼橋
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: JP2007008250A

Description

この発明は、トレッド部にベルト層を補強する広幅、狭幅補強層を配置した空気入りタイヤに関する。

従来の空気入りタイヤとしては、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。
特開平９−６６７０５号公報

このものは、トレッド部に、タイヤ赤道Ｓに対して逆方向に傾斜する非伸張性の補強コードが埋設された２枚のベルトプライからなるベルト層と、ベルト層の半径方向外側に該ベルト層の全幅を覆うよう配置された１枚の広幅補強プライからなる広幅補強層と、広幅補強層の半径方向外側に前記ベルト層の幅方向両端部と重なり合うよう配置され、１枚の狭幅補強プライからなる一対の狭幅補強層とを備えた空気入りタイヤである。

そして、この空気入りタイヤにおいては、前記広幅補強プライおよび狭幅補強プライの双方を、有機繊維コードからなる補強素子を数本並べてゴムコーティングしたストリップを側端同士を接触させながら螺旋状に巻回することで構成しており、これにより、高速耐久性、操縦安定性を充分満足させながら、ロードノイズ（走行中の空気入りタイヤが路面の凹凸を拾い、その振動が伝達されて車室内の空気を振動させることに基づいて発生するノイズ）を大幅に低減させている。

ここで、近年、乗用車の高性能化に伴って車室内でのさらなる快適居住性が求められるようになり、前記ロードノイズの他にタイヤ内室での気柱共鳴に対しても注意が向けられるようになってきた。しかしながら、前述した特許文献１に記載の空気入りタイヤでは、前述したようなタイヤ内室での気柱共鳴に対して殆ど低減効果を期待することができなかった。ここで、タイヤ内室での気柱共鳴とは、路面から空気入りタイヤに伝わるランダムな振動が、リムと空気入りタイヤとの間に形成されるタイヤ内室の空気を振動させ、その結果、タイヤ内室の気柱共鳴周波数付近で大きな共鳴音が発生することである。

このため、本発明者は、空気入りタイヤの構造、性能を殆ど変化、低下させることなく前述した気柱共鳴を抑制することができないかと鋭意研究を重ね、トレッド中央部における面外曲げ剛性がトレッド端部における面外曲げ剛性よりかなり小さくて、負荷転動時に接地領域内においてトレッド中央部がトレッド端部に比較してかなり大きく面外変形する場合には、前述の気柱共鳴を効果的に抑制することができることを知見した。

この発明は、前述のような知見に基づきなされたもので、トレッド部に、タイヤ赤道Ｓに対して逆方向に傾斜する非伸張性の補強コードが埋設された少なくとも２枚のベルトプライからなるベルト層と、ベルト層の半径方向外側に該ベルト層を全幅で覆うよう配置され、少なくとも１枚の広幅補強プライからなる広幅補強層と、広幅補強層の半径方向外側に前記ベルト層の幅方向両端部と重なり合うよう配置され、少なくとも１枚の狭幅補強プライからなる一対の狭幅補強層とを備え、前記広幅補強プライを、ナイロン繊維コードからなる補強素子を数本並べてゴムコーティングしたストリップを間に所定の間隙Ｋを設けながら螺旋状に均一に巻回することで構成するとともに、少なくとも１枚の狭幅補強プライを、有機繊維コードからなる補強素子を数本並べてゴムコーティングしたストリップを側端同士を接触させながら螺旋状に巻回することで構成した空気入りタイヤにおいて、前記一対の狭幅補強層をそれぞれ２枚の狭幅補強プライから構成するとともに、半径方向内側に配置されている狭幅補強プライを、前記広幅補強プライを構成するストリップと同一のストリップを間に、広幅補強プライを構成するストリップ間の間隙Ｋと同一幅の間隙Ｍを設けながら螺旋状に均一に巻回することで構成し、一方、半径方向外側に配置されている狭幅補強プライを、ナイロン繊維コードのストリップを側端同士を接触させながら螺旋状に巻回することで構成するようにしたものである。

この発明においては、ベルト層を全幅で覆う広幅補強プライを、補強素子を数本並べてゴムコーティングしたストリップを間に所定の間隙Ｋを設けながら螺旋状に均一に巻回することで構成したので、従来のようにストリップを側端同士を接触させながら巻回することで構成した広幅補強プライより巻きが粗となり、しかも、内部に埋設されている補強素子をヤング率が比較的低い（低弾性率の）ナイロン繊維コードから構成したので、広幅補強層は全範囲で面外曲げ剛性が低下する。

一方、前記広幅補強層の半径方向外側にベルト層の幅方向両端部と重なり合うよう配置された狭幅補強プライのうち、少なくとも１枚の狭幅補強プライを、有機繊維コードからなる補強素子を数本並べてゴムコーティングしたストリップを側端同士を接触させながら螺旋状に巻回することで構成するようにしたので、巻きが広幅補強プライより密となり、狭幅補強層の面外曲げ剛性は広幅補強層より高い値となる。この結果、前記狭幅補強層が配置されている領域（広幅、狭幅補強層が重なり合っている領域でトレッド両端部に位置する）の面外曲げ剛性は両補強層の合成値となって、狭幅補強層間の広幅補強層のみが配置されている領域（トレッド中央部）の面外曲げ剛性よりかなり高い値となる。

これにより、空気入りタイヤを負荷転動させたとき、接地領域内においてトレッド中央部がトレッド両端部に比較してかなり大きく面外変形し、この結果、空気入りタイヤの変形モードが従来の空気入りタイヤと異なる形態となって前述の気柱共鳴が効果的に抑制されるのである。しかも、このとき、狭幅補強層は前述のように構成されているので、周方向剛性は高い値に維持され、これにより、空気入りタイヤの高速走行時におけるトレッド端部の径成長を強力に抑制することができ、高速耐久性、操縦安定性を高い値に保持することができる。さらに、広幅補強プライと半径方向内側に配置されている狭幅補強プライとを、同一ストリップによって巻きピッチを変更することなく一括成形することができるため、成形作業が容易となり、作業能率も向上する。

以下、トレッド部にベルト層を補強する広幅、狭幅補強層を配置した空気入りタイヤの一例を図面に基づいて説明する。
図１、２において、11は空気入りラジアルタイヤであり、この空気入りタイヤ11はビードコア12がそれぞれ埋設された一対のビード部13と、これらビード部13から略半径方向外側に向かってそれぞれ延びるサイドウォール部14と、これらサイドウォール部14の半径方向外端同士を連結する略円筒状のトレッド部15とを備えている。一方、16は乗用車に装着されたリムであり、このリム16には前記空気入りタイヤ11がそのビード部13がビードシート部17に着座された状態で装着され、これにより、リム16と空気入りタイヤ11との間には内圧が充填される密閉されたタイヤ内室18が形成される。前述した空気入りタイヤ11、リム16は全体としてタイヤ組立体19を構成する。

そして、この空気入りタイヤ11は前記ビードコア12間をトロイダル状に延びてサイドウォール部14、トレッド部15を補強するカーカス層20を有し、このカーカス層20の幅方向両端部は前記ビードコア12の回りを軸方向内側から軸方向外側に向かって折り返されている。前記カーカス層20は少なくとも１枚、ここでは１枚のカーカスプライ21から構成され、このカーカスプライ21内には実質上ラジアル方向（子午線方向）に延びる芳香族ポリアミド等の有機繊維、スチールから構成された多数本の互いに平行な補強コード22が埋設されている。

23はカーカス層20の半径方向外側に配置されたベルト層であり、このベルト層23は少なくとも２枚のベルトプライ、ここでは２枚のベルトプライ24、25を半径方向外側に向かってこの順序で積層することで構成している。ここで、各ベルトプライ24、25内には多数本の互いに平行な非伸張性の補強コード26、27が埋設され、これらの補強コード26、27はスチール、芳香族ポリアミド等の撚り線あるいはモノフィラメントから構成されている。そして、これらベルトプライ24、25内の補強コード26、27はタイヤ赤道Ｓに対して10〜30度の範囲内で傾斜するとともに、少なくとも２枚のベルトプライにおいてタイヤ赤道Ｓに対し逆方向に傾斜して互いに交差している。

31は前記カーカス層20、ベルト層23の半径方向外側に配置されたゴムからなるトレッドであり、このトレッド31の外表面（踏面）には、排水性能を向上させるため、周方向に連続して延びる複数本、ここでは４本の主溝32が形成されている。また、前記トレッド31の外表面には幅方向や斜め方向に延びる多数本の横溝が形成されることもある。

35は前記ベルト層23の半径方向外側に該ベルト層23を全幅で覆うよう隣接配置された、ここではベルト層23より若干幅広であって幅方向両端部がベルト層23から幅方向外側に突出した、通常キャップ層と呼ばれる広幅補強層であり、この広幅補強層35は少なくとも１枚（ここでは１枚）の広幅補強プライ36から構成されている。ここで、前記広幅補強プライ36は、ナイロン繊維コード、例えばナイロン６６繊維コード、ナイロン４６繊維コードからなる補強素子37を数本並べてゴムコーティングした一定幅のストリップ38を、間に所定の間隙Ｋを設けながら螺旋状に均一に巻回することで構成している。

そして、前述のように補強素子37が埋設されたストリップ38を間隙Ｋを設けながら螺旋状に均一に巻回することで広幅補強プライ36を構成するようにすると、該広幅補強プライ36の内部にはタイヤ赤道Ｓと実質上平行に延びる補強素子37が埋設されることになり、この結果、高速走行時における遠心力によってトレッド部15が半径方向外側に大きく径成長するのが抑制され、これにより、タイヤの操縦安定性、高速耐久性を維持することができる。但し、隣接するストリップ38間に間隙Ｋを設けたので、ストリップ38を側端同士を接触させながら巻回した場合より巻きが粗となり、しかも、内部に埋設されている補強素子37はヤング率が比較的低い（低弾性率の）ナイロン繊維コードであるため、従来のキャップ層に比較し広幅補強層35の面外曲げ剛性は全範囲で低下する。

また、前記広幅補強層35の半径方向外側には一対の、通常レイヤー層と呼ばれる狭幅補強層41が設けられ、これら狭幅補強層41はベルト層23の幅方向両端部と重なり合うよう、ここではベルト層23の幅方向外側端を跨ぐとともに、広幅補強層35の幅方向外側端に幅方向外側端がほぼ重なり合うよう配置されている。ここで、前記狭幅補強層41は少なくとも１枚（ここでは１枚）の狭幅補強プライ42から構成されているが、該狭幅補強プライ42のうちの少なくとも１枚、ここでは、狭幅補強層41が１枚の狭幅補強プライ42から構成されているので、該狭幅補強プライ42は有機繊維コードからなる補強素子43を数本並べてゴムコーティングしたストリップ44をその側端44ａ同士を接触させながら螺旋状に巻回することで構成している。これにより、狭幅補強プライ42は巻きが広幅補強プライ36より密となって、狭幅補強層41の面外曲げ剛性は広幅補強層35より高い値となる。

この結果、前記狭幅補強層41が配置されている領域（広幅、狭幅補強層35、41が重なり合っている領域でトレッド両端部に位置する）の面外曲げ剛性は両補強層35、41の合成値となって、狭幅補強層41間の広幅補強層35のみが配置されている領域（トレッド中央部）の面外曲げ剛性よりかなり高い値となる。これにより、空気入りタイヤ11を負荷転動させたとき、接地領域内においてトレッド中央部がトレッド両端部に比較してかなり大きく面外変形し、この結果、空気入りタイヤ11の変形モードが従来の空気入りタイヤと異なる形態となって前述の気柱共鳴が効果的に抑制されるのである。しかも、このとき、狭幅補強層41は前述のように構成されているので、周方向剛性は高い値に維持され、これにより、空気入りタイヤ11の高速走行時におけるトレッド端部の径成長を強力に抑制することができ、高速耐久性、操縦安定性を高い値に保持することができる。

ここで、前記広幅補強層35における所定の間隙Ｋは、ストリップ38の幅をＷとしたとき、該幅Ｗの 1/3倍〜１倍の範囲内とすることが好ましい。その理由は、間隙Ｋが幅Ｗの 1/3倍未満であると、広幅補強層35の面外曲げ剛性が充分に低減せず、この結果、トレッド両端部とトレッド中央部との面外曲げ剛性に充分な差を設けることができないからであり、一方、１倍を超えると、広幅補強層35の基本的な機能であるたが効果を充分に発揮することができないからである。

また、前記ストリップ44を側端44ａ同士を接触させながら螺旋状に巻回することで構成した狭幅補強プライ42内の補強素子43のヤング率（モジュラス）は、広幅補強プライ36内の補強素子37のヤング率より大とすることが好ましい。その理由は、このようにすれば、狭幅補強層41を１枚の狭幅補強プライ42で構成しても、トレッド両端部とトレッド中央部との面外曲げ剛性に充分な差を設けることができ、これにより、気柱共鳴が効果的に抑制することができるからである。

ここで、ナイロン繊維コードからなる補強素子37よりヤング率が大である補強素子43としては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ポリエチレン−２，６−ナフタレート）繊維コード、あるいは、芳香族ポリアミド繊維コードとナイロン繊維コードとを同時に紡ぐことで撚り合わせた複合有機繊維コードを挙げることができる。そして、補強素子43として前述のような有機繊維コードを用いれば、加硫時に補強素子43がある程度長手方向に伸張するため、加硫成形作業を容易とすることができる。

図３はこの発明の実施形態１を示す図である。この実施形態においては、一対の狭幅補強層48をそれぞれ半径方向に積層された２枚の狭幅補強プライ49、50から構成するとともに、いずれの狭幅補強プライ49、50においても補強素子51、52をナイロン繊維コードから構成するようにしている。このようにすれば、トレッド両端部での面外曲げ剛性を強力に高めることができるとともに、同一ストリップ38、53で広幅、狭幅補強層35、48の双方を成形することができるため、成形作業が容易となり、作業能率も向上する。

ここで、半径方向内側に配置されている狭幅補強プライ49を、ナイロン繊維コードのストリップ53を間に、広幅補強プライ36を構成するストリップ38間の間隙Ｋと同一幅の間隙Ｍを設けながら螺旋状に均一に巻回することで構成し、一方、半径方向外側に配置されている狭幅補強プライ50を、ナイロン繊維コードのストリップ53を側端53ａ同士を接触させながら螺旋状に巻回することで構成している。

このようにすれば、広幅補強プライ36と半径方向内側に配置されている狭幅補強プライ49とを、同一ストリップ38、53によって巻きピッチを変更することなく一括成形することができるため、成形作業が容易となり、作業能率も向上する。

次に、試験例について説明する。この試験に当たっては、ナイロン繊維コードのストリップを側端同士を接触させながら螺旋状に巻回することで共に構成した１枚の広幅、狭幅補強プライからなる広幅、狭幅補強層を備えた従来タイヤ１と、ナイロン繊維コードのストリップを間に該ストリップ幅Ｗの 1/3の間隙Ｋを設けながら螺旋状に均一に巻回することで共に構成した１枚の広幅、狭幅補強プライからなる広幅、狭幅補強層を備えた比較タイヤ１と、ナイロン繊維コードのストリップを間に該ストリップ幅Ｗの 1/3の間隙Ｋを設けながら螺旋状に均一に巻回することで構成した１枚の広幅補強プライからなる広幅補強層、および、ナイロン繊維コードのストリップを間に該ストリップ幅Ｗの 1/3の間隙Ｍを設けながら螺旋状に均一に巻回することで構成した内側狭幅補強プライと、ナイロン繊維コードのストリップを側端同士を接触させながら螺旋状に巻回することで構成した外側狭幅補強プライとの２枚の狭幅補強プライからなる狭幅補強層を備えた実施タイヤ１とを準備した。

ここで、各タイヤのサイズはいずれも235/50Ｒ18であり、また、いずれのタイヤにおいてもベルト層の幅は 200mm、広幅補強プライの幅は 215mm、広幅、狭幅補強プライを構成するストリップの幅は共に 6mmであった。また、従来タイヤ１においては、狭幅補強プライの幅は40mm、比較タイヤ１における狭幅補強プライおよび実施タイヤ１における内側狭幅補強プライの幅は共に40mm、実施タイヤ１における外側狭幅補強プライの幅は30mmであった。さらに、従来タイヤ１、比較タイヤ１、実施タイヤ１においては、（内側）狭幅補強プライの幅方向外側端は広幅補強プライの幅方向外側端から 5mmだけ幅方向外側に突出し、また、実施タイヤ１においては、外側狭幅補強プライの幅方向外側端は内側狭幅補強プライの幅方向外側端から 0mmだけ幅方向外側に突出していた。

次に、前述の各タイヤのタイヤ内室に 230ｋPaの内圧を充填した後、国産乗用車に装着してロードノイズ評価路のテストコースを時速60ｋｍで走行し、運転席の背もたれ部分の中央部に集音マイクを取付けて、前記タイヤの気柱共鳴周波数 200〜 250Ｈｚにおける全音圧（デシベル）を測定した。その結果を従来タイヤ１を 100として指数表示すると、比較タイヤ１では変化が無く 100であったが、実施タイヤ１では90まで気柱共鳴音が低下していた。

また、前記各タイヤに 155ｋPaの内圧を充填した後、 9.4ｋＮの荷重を負荷しながらドラム上を時速 230ｋｍから故障が発生するまで30分毎に10ｋｍのステップで速度を増加し、故障発生時の時速を測定した。その結果を従来タイヤ１を 100として指数表示すると、実施タイヤ１では指数 105まで高速耐久性が向上していたが、比較タイヤ１では95まで低下していた。

この発明は、トレッド部にベルト層を補強する広幅、狭幅補強層を配置した空気入りタイヤの産業分野に適用できる。

空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。そのトレッド部の一部破断平面図である。この発明の実施形態１を示す狭幅補強層近傍の一部破断平面図である。

11…空気入りタイヤ 15…トレッド部
23…ベルト層 24、25…ベルトプライ
26、27…補強コード 35…広幅補強層
36…広幅補強プライ 37…補強素子
38…ストリップ 41…狭幅補強層
42…狭幅補強プライ 44ａ…側端
43…補強素子 44…ストリップ

Claims

トレッド部に、タイヤ赤道Ｓに対して逆方向に傾斜する非伸張性の補強コードが埋設された少なくとも２枚のベルトプライからなるベルト層と、ベルト層の半径方向外側に該ベルト層を全幅で覆うよう配置され、少なくとも１枚の広幅補強プライからなる広幅補強層と、広幅補強層の半径方向外側に前記ベルト層の幅方向両端部と重なり合うよう配置され、少なくとも１枚の狭幅補強プライからなる一対の狭幅補強層とを備え、前記広幅補強プライを、ナイロン繊維コードからなる補強素子を数本並べてゴムコーティングしたストリップを間に所定の間隙Ｋを設けながら螺旋状に均一に巻回することで構成するとともに、少なくとも１枚の狭幅補強プライを、有機繊維コードからなる補強素子を数本並べてゴムコーティングしたストリップを側端同士を接触させながら螺旋状に巻回することで構成した空気入りタイヤにおいて、前記一対の狭幅補強層をそれぞれ２枚の狭幅補強プライから構成するとともに、半径方向内側に配置されている狭幅補強プライを、前記広幅補強プライを構成するストリップと同一のストリップを間に、広幅補強プライを構成するストリップ間の間隙Ｋと同一幅の間隙Ｍを設けながら螺旋状に均一に巻回することで構成し、一方、半径方向外側に配置されている狭幅補強プライを、ナイロン繊維コードのストリップを側端同士を接触させながら螺旋状に巻回することで構成するようにしたことを特徴とする空気入りタイヤ。