JP4963342B2 - ラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ラジアルタイヤに関し、詳しくは、スチールベルト層の改良により接地圧分布および接地形状の適正化を図り、コーナリング限界点近傍でのタイヤの挙動が安定し、旋回性能に優れたラジアルタイヤに関する。

一般的に、優れた旋回性能が要求されるような種類の高性能ラジアルタイヤは、カーカス層のタイヤ半径方向外方に、スチールコードが互いに交錯して配置され、実質上トレッド全幅に配置された２層のベルト層と、その半径方向外方に有機繊維からなるコードを実質上タイヤ周方向に平行に配置した追加層とを備え、高速耐久性の向上が図られている。ここで、追加層としては、例えば、ベルト層全幅に亘って配置され、いわゆるキャップ層と称される追加補強層や、ベルト層の両側区域を強化するために配置され、いわゆるレイヤーと称される追加補助層等が知られており、これらが高性能ラジアルタイヤの一般的なベルト構造である。

ベルト層にスチールコードを用いた上記のような従来のラジアルタイヤは、大きな負荷のかかる高速走行ハンドリングまたはコーナリング限界点近傍において、いわゆるバックリング現象が発生し、タイヤの接地圧分布が不均一になるという問題があった。特に、コーナリング限界点近傍ではベルト層に面内方向への曲げが発生し、横力の入り側での接地圧抜け発生の問題があった。

かかるバックリング現象の発生を抑制するために、本出願人は先に特許文献１において、特定の引っ張り初期弾性率を有するテキスタイルコードをベルト層として適用することを提案している。

また、本出願人は特許文献２において、２層スチールベルト層の１層目のスチールベルト層の曲げ剛性より２層目のスチールベルト層の曲げ剛性を低くすることにより操縦安定性を確保することも提案している。
特開平７−２５７１１０号公報 特開平８−１６４７０４号公報

しかしながら、これまでに提案されたラジアルタイヤは今日では必ずしも十分に満足できるものではなくなってきており、改良の余地が出てきた。即ち、特許文献１記載のラジアルタイヤでは、必要なベルト剛性を十分に確保できず、レスポンス等の操縦安定性の面で満足できるものではなくなってきた。

また、特許文献２記載の実施例１および実施例２のような、１層目のスチールベルト層と２層目のスチールベルト層のスチール量（＝スチールコードの打込み数×スチールコード断面積）およびボリュームフラクション（＝スチールコードの断面積／スチールコードとゴムとの全体の断面積）を変更するベルト層を具備するラジアルタイヤでは、ベルト層の非対称性が増加し、直進安定性能等の操縦安定性を良好に確保するのは困難であるという問題があった。

そこで本発明の目的は、従来の高性能ラジアルタイヤが有する上記のような欠点を改善し、接地圧分布および接地形状の適正化を図り、コーナリング限界点近傍でのタイヤの挙動を安定させ、旋回性能に優れたラジアルタイヤを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のラジアルタイヤは、１枚以上のカーカスプライからなるラジアルカーカスと、該ラジアルカーカスのクラウン部の外周側に配設され互いに交錯する２層のスチールベルト層からなるベルトとを備えるラジアルタイヤにおいて、前記２層のスチールベルト層を、タイヤ半径方向内側から順次、１層目および２層目のスチールベルト層としたとき、１層目のスチールベルト層と２層目のスチールベルト層との単位幅当たりのスチールコード量（スチールコードの打込み数×スチールコード断面積）の比が１００：８５〜８５：１００で、かつ、１層目のスチールベルト層と２層目のスチールベルト層とのスチールコードのボリュームフラクション（スチールコードの断面積／スチールコードと被覆ゴムとの全体の断面積）の比が１００：８５〜８５：１００であり、前記１層目のスチールベルト層の曲げ剛性が前記２層目のスチールベルト層の曲げ剛性よりも低くなっており、該１層目のスチールベルト層の曲げ剛性と該２層目のスチールベルト層の曲げ剛性との比が２０〜５０：１００であることを特徴とするものである。
また、本発明の他のラジアルタイヤは、１枚以上のカーカスプライからなるラジアルカーカスと、該ラジアルカーカスのクラウン部の外周側に配設され互いに交錯する２層のスチールベルト層からなるベルトとを備えるラジアルタイヤにおいて、前記２層のスチールベルト層を、タイヤ半径方向内側から順次、１層目および２層目のスチールベルト層としたとき、１層目のスチールベルト層と２層目のスチールベルト層との単位幅当たりのスチールコード量（スチールコードの打込み数×スチールコード断面積）の比が１００：８５〜８５：１００で、かつ、１層目のスチールベルト層と２層目のスチールベルト層とのスチールコードのボリュームフラクション（スチールコードの断面積／スチールコードと被覆ゴムとの全体の断面積）の比が１００：８５〜８５：１００であり、前記２層目のスチールベルト層の曲げ剛性が前記１層目のスチールベルト層の曲げ剛性よりも低くなっており、該２層目のスチールベルト層の曲げ剛性と該１層目のスチールベルト層の曲げ剛性との比が２０〜５０：１００であることを特徴とするものである。

２層のスチールベルト層からなるベルトを備える高性能ラジアルタイヤでは、コーナリング限界点近傍で当該２層のスチールベルト層が大きな面内方向への曲げ変形を受けることになる。この変形により、曲げ変形内側ではベルト層は大きな圧縮変形を受け、従来のラジアルタイヤではバックリングの発生を招くこととなるが、本発明ではトータル的に２層スチールベルト層の曲げ剛性を低下させることにより、圧縮変形に伴う面外変形圧力が低下し、タイヤ内部圧力によりバックリング変形を抑えることが可能となる。これにより、接地圧力の抜けが抑制され、接地圧が均一になる。また、コードの曲げバネ定数や反発弾性率が小さいことから高速条件下であってもスムーズな挙動が得られる。

本発明によれば、従来の高性能ラジアルタイヤが有する上記欠点が解消され、接地圧分布および接地形状の適正化が図られ、コーナリング限界点近傍でのタイヤの挙動が安定し、旋回性能に優れた効果を奏する。

本発明の実施形態を図面に基づき具体的に説明する。
図１に、本発明の一実施の形態に係るラジアルタイヤを示す。
図示するラジアルタイヤは、トレッド部１と、このトレッド部１の両側部に連続してタイヤ半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部２と、各サイドウォール部２の内周側に連続するビード部３とを備えている。

トレッド部１、サイドウォール部２およびビード部３は、一方のビード部３から他方のビード部３にわたってトロイダル状に延びる一枚のカーカスプライからなるラジアルカーカス４により補強されている。また、トレッド部１は、以下で詳述する、ラジアルカーカス４のクラウン部の外周側に配設した２層のスチールベルト層５ａ、５ｂとにより補強されている。

ここで、ラジアルカーカス４のカーカスプライは複数枚としてもよく、タイヤ周方向に対してほぼ直交する方向、例えば７０〜９０°の角度で延びる有機繊維コードを好適に用いることができる。

ラジアルカーカス４側のベルト層であるスチールベルト層５ａ、５ｂは、そのコード打込み角度をタイヤ周方向に対して、好ましくは１０°〜３０°とし、かつ、ベルト層５ａ，５ｂを互いに交錯させる。

本発明においては、１層目のスチールベルト層５ａと２層目のスチールベルト層５ｂとの単位幅当たりの前記スチールコード量の比と、前記ボリュームフラクションの比をともに１００：８５〜８５：１００とし、即ち、これらの比をスチールベルト層５ａとスチールベルト層５ｂとで実質的に同等とし、かつ、いずれか一方のスチールベルト層の曲げ剛性が他方のスチールベルト層の曲げ剛性よりも低くなっていることが肝要である。これにより、２層のスチールベルト層の非対称性を増すことなく、接地圧分布および接地形状の適正化を図ることが可能となる。その結果、直進安定性能等の操縦安定性とともに、コーナリング限界点近傍でのタイヤの挙動が安定し、優れた旋回性能が発揮されることになる。

本発明のラジアルタイヤにおいては、１層目のスチールベルト層５ａと２層目のスチールベルト層５ｂのスチールコード量およびボリュームフラクションが同等である限り、１層目のスチールベルト層５ａの曲げ剛性が２層目のスチールベルト層５ｂの曲げ剛性よりも低くなっていても、あるいは２層目のスチールベルト層５ｂの曲げ剛性が１層目のスチールベルト層５ａの曲げ剛性よりも低くなっていてもよく、いずれの場合も本発明の所期の目的を達成することができる。

スチールベルト層５ａの曲げ剛性がスチールベルト層５ｂの曲げ剛性よりも低くなっている場合、スチールベルト層５ａの曲げ剛性とスチールベルト層５ｂの曲げ剛性との比は、好ましくは１０〜９０：１００、より好ましくは２０〜５０：１００である。また、スチールベルト層５ｂの曲げ剛性がスチールベルト層５ａの曲げ剛性よりも低くなっている場合には、スチールベルト層５ｂの曲げ剛性とスチールベルト層５ａの曲げ剛性との比は、好ましくは１０〜９０：１００、より好ましくは２０〜５０：１００である。スチールベルト層５ａの曲げ剛性とスチールベルト層５ｂの曲げ剛性との比が上記好適範囲内のとき、バックリング変形を良好に抑えることが可能となる。

また、スチールベルト層５ａの曲げ剛性がスチールベルト層５ｂの曲げ剛性よりも低くなっている場合、あるいはスチールベルト層５ｂの曲げ剛性がスチールベルト層５ａの曲げ剛性よりも低くなっている場合、ともにベルトの総曲げ剛性は、好ましくは１．７６〜１０．５８Ｎ／ｍｍ（１８０〜１０８０ｇ／ｍｍ）である。この値が、１．７６Ｎ／ｍｍ未満であると、ベルト５全体の剛性が低下し、ベルト全体が折れやすくなり、一方、１０．５８Ｎ／ｍｍを超えると操縦安定性が悪くなり、いずれも好ましくない。

スチールベルト層５ａ、５ｂに適用し得るスチール繊維からなるコードとしては、例えば、タイヤおよびベルト部材等の補強用に通常用いられるスチールコードを挙げることができ、特に制限されるべきものではないが、特に高い抗張力を得るためには、少なくとも０．７質量％、好ましくは少なくとも０．８質量％の炭素を含有する鋼材繊維コードが望ましい。

本発明のラジアルタイヤはベルト構造の改良に係るものであり、その他の構造および材質は特に制限されるべきものではなく、既知の構造および材料を採用することができる。

以下、本発明を実施例、比較例および従来例に基づき以下に説明する。
下記の表１に示す第１スチールベルト層（１Ｂ）および第２スチールベルト層（２Ｂ）（図１中のベルト層５ａ、５ｂに対応）のコード構造、打込み数、スチールベルト層（トリート）曲げ剛性、ベルト総曲げ剛性、スチールコード量（スチールコードの打込み数×スチールコード断面積）およびボリュームフラクション（スチールコードの断面積／スチールコードと被覆ゴムとの全体の断面積）を有するサイズ１８５／７０Ｒ１４の各ラジアルタイヤを試作した。２層の交錯スチールベルト層５ａ、５ｂはいずれもタイヤ周方向に対して、右２２°および左２２°で積層されている。

トリート曲げ剛性は、以下のように測定した。まず、図２（ａ）に示すように、３点プーリー（プーリー径１０ｍｍφ、プーリー間距離５０ｍｍ）間にタイヤから取り出したゴム付きコードを掛け、矢印の方向に真中のプーリーを移動させると、図２（ｂ）に示すようＳ−Ｓ曲線が描ける。そして、移動距離が１０ｍｍになったところでもとの方向に戻す。次に、また矢印の方向に真中のプーリーを移動させてグラフを描く。このようにして求めた傾きθが求める曲げ剛性であり、トリートの曲げ剛性＝θ×打込み本数（５０ｍｍ当り）で表される。評価は、比較例１のタイヤを１００として指数表示した。数値が大なる程、曲げ剛性が高いことを示す。

試作タイヤをリム５．５Ｊに装着し、空気圧２３０ｋＰａにて室内ドラム試験を実施し、スリップアングルを徐々に高めていったときのコーナリングフォースの最大値（ＣＦｍａｘ）を測定した。この値は、高速走行ハンドリング操作時にドライバーが感ずる操縦安定性の代用値である。評価は、比較例１のタイヤを１００として指数表示した。数値が大なる程、結果が良好であることを示す。また、同試験タイヤを実車に装着し、荷重３８００Ｎにて実車走行試験を実施し、ドライバーのフィーリングによりレスポンスおよびコーナリング限界的近傍でのタイヤの挙動（限界挙動）を評価した。得られた結果を下記の表１に示す。

１）１２ＣＣは１×１２のコンパクト撚り構造を意味する。

表１に示す結果から、本発明に従う実施例のタイヤは、従来のタイヤである比較例１に比べ、室内テスト結果である操縦安定性、および実車によるフィーリングテスト結果であるレスポンスおよび限界挙動のいずれにおいても優れていることが分かる。

本発明のラジアルタイヤでは、ベルト層の曲げ剛性を従来対比軟らかくしてあるため、ベルト層圧縮に伴う面外変形圧力が小さく、バックリング現象が抑制されている。また、たとえバックリング現象が発生しても、ベルトコードの曲げバネ定数や反発弾性率が小さいことから、高速走行条件下であっても穏やかな、またスムーズな挙動となる。その結果、高速走行ハンドリング操作時にドライバーが感じる操縦安定フィーリングでは顕著な差となって現れている。

本発明の一実施の形態に係るラジアルタイヤの部分断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、スチールベルト層の曲げ剛性の測定方法を示す説明図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ ラジアルカーカス
５ ベルト
５ａ １層目のスチールベルト層
５ｂ ２層目のスチールベルト層

Claims (4)

1. １枚以上のカーカスプライからなるラジアルカーカスと、該ラジアルカーカスのクラウン部の外周側に配設され互いに交錯する２層のスチールベルト層からなるベルトとを備えるラジアルタイヤにおいて、
   前記２層のスチールベルト層を、タイヤ半径方向内側から順次、１層目および２層目のスチールベルト層としたとき、１層目のスチールベルト層と２層目のスチールベルト層との単位幅当たりのスチールコード量（スチールコードの打込み数×スチールコード断面積）の比が１００：８５〜８５：１００で、かつ、１層目のスチールベルト層と２層目のスチールベルト層とのスチールコードのボリュームフラクション（スチールコードの断面積／スチールコードと被覆ゴムとの全体の断面積）の比が１００：８５〜８５：１００であり、
   前記１層目のスチールベルト層の曲げ剛性が前記２層目のスチールベルト層の曲げ剛性よりも低くなっており、該１層目のスチールベルト層の曲げ剛性と該２層目のスチールベルト層の曲げ剛性との比が２０〜５０：１００であることを特徴とするラジアルタイヤ。
2. １枚以上のカーカスプライからなるラジアルカーカスと、該ラジアルカーカスのクラウン部の外周側に配設され互いに交錯する２層のスチールベルト層からなるベルトとを備えるラジアルタイヤにおいて、
   前記２層のスチールベルト層を、タイヤ半径方向内側から順次、１層目および２層目のスチールベルト層としたとき、１層目のスチールベルト層と２層目のスチールベルト層との単位幅当たりのスチールコード量（スチールコードの打込み数×スチールコード断面積）の比が１００：８５〜８５：１００で、かつ、１層目のスチールベルト層と２層目のスチールベルト層とのスチールコードのボリュームフラクション（スチールコードの断面積／スチールコードと被覆ゴムとの全体の断面積）の比が１００：８５〜８５：１００であり、
   前記２層目のスチールベルト層の曲げ剛性が前記１層目のスチールベルト層の曲げ剛性よりも低くなっており、該２層目のスチールベルト層の曲げ剛性と該１層目のスチールベルト層の曲げ剛性との比が２０〜５０：１００であることを特徴とするラジアルタイヤ。
3. ベルトの総曲げ剛性が１．７６〜１０．５８Ｎ／ｍｍである請求項１記載のラジアルタイヤ。
4. ベルトの総曲げ剛性が１．７６〜１０．５８Ｎ／ｍｍである請求項２記載のラジアルタイヤ。

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