JP6077736B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド部のカーカス層の外周側に、複数のベルトプライを積層してなるベルト層を配設した空気入りタイヤに関する。

タイヤを接地させた状態では、接地面内に面内収縮力と呼ばれる力が作用し、タイヤ幅方向の最外側に位置するショルダー主溝の溝底に局所的な歪みを生じて、転がり抵抗を増大させる原因となる。また、その面内収縮力に起因して、コーナリング時にはショルダー主溝が幅方向のバックリング（座屈による変形）を起こしやすく、それによって溝形状が潰れると、排水性の悪化を引き起こすことになる。

また、近年においては、経済性や取扱い易さなどの理由から、いわゆるコンパクトカーと呼ばれる小型乗用車の需要が高まっている。コンパクトカーは、車幅が小さい割に車高が高いため、コーナリング時に高速旋回すると、転覆を起こして車両が横転する恐れがあり、装着される空気入りタイヤに対しても耐転覆性の向上が求められる。

特許文献１には、操縦性や耐摩耗性、耐久性を確保しつつ、転がり抵抗を低減することを目的として、外側のベルトプライの中央領域と端部領域、並びに、内側のベルトプライに対し、それぞれのタイヤ周方向に対するコードの傾斜角度が所定の大小関係となるように設定した空気入りタイヤが記載されている。

上記のタイヤは、トレッド部のセンター領域において、タイヤ周方向へのせん断変形による歪みエネルギーロスを減少させ、トレッド部のショルダー領域において、タイヤ幅方向へのせん断変形による歪みエネルギーロスを減少させることで、転がり抵抗の低減を図るものであり、ショルダー主溝の溝底に発生する局所的な歪みによる転がり抵抗の悪化を抑制しうるものではない。

また、特許文献１の図２に記載のベルト層では、内側のベルトプライのコードが一律に配列されているため、後述するような排水性や耐転覆性の向上効果は十分に得られない。同じく図９に記載のベルト層では、双方のベルトプライのコードの傾斜角度が端部領域で大きくなっているものの、内側のベルトプライは図８の如くタイヤ最大幅位置まで延びており、トレッド部では内側のベルトプライのコードが一律に配列されているため、やはり排水性や耐転覆性の向上効果は十分でない。

特開２００６−３４１６３３号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ショルダー主溝の溝底に発生する局所的な歪みによる転がり抵抗の増大を抑制しつつ、そのショルダー主溝のバックリングに伴う排水性の悪化を防いで、しかも耐転覆性を高めることができる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部のカーカス層の外周側に、第１ベルトプライと第２ベルトプライとを含む複数のベルトプライを積層してなり、最も幅広となるベルトプライの幅が接地幅の８０〜１２０％であるベルト層が配設され、前記トレッド部の表面に、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝が設けられた空気入りタイヤにおいて、前記第１ベルトプライでは、タイヤ周方向に対するコードの傾斜角度が、タイヤ幅方向における中央領域よりも端部領域で大きく、その中央領域と端部領域との境界が、タイヤ幅方向の最外側に位置するショルダー主溝の溝底よりもタイヤ幅方向外側に設定され、前記第２ベルトプライでは、タイヤ周方向に対するコードの傾斜角度が、タイヤ幅方向における中央領域よりも端部領域で大きく、その中央領域と端部領域との境界が、前記ショルダー主溝の溝底よりもタイヤ幅方向内側に設定され、前記第１ベルトプライにおける中央領域と端部領域との境界が、前記ショルダー主溝の溝底の端縁からタイヤ幅方向外側に向かって、前記ショルダー主溝の溝底幅の１０〜３０％の範囲内に位置し、前記第２ベルトプライにおける中央領域と端部領域との境界が、前記ショルダー主溝の溝底の端縁からタイヤ幅方向内側に向かって、前記ショルダー主溝の溝底幅の１０〜３０％の範囲内に位置するものである。

かかる構成によれば、コードの傾斜角度が変化する中央領域と端部領域との境界が、ショルダー主溝の溝底を避けて設定され、しかも第１ベルトプライにおける境界が溝底よりもタイヤ幅方向外側に位置し、第２ベルトプライにおける境界が溝底よりもタイヤ幅方向内側に位置するため、面内収縮力によりショルダー主溝の溝底に発生する局所的な歪みを分散して、その歪みによる転がり抵抗の増大を抑制することができる。

また、本発明に係る空気入りタイヤでは、第１及び第２ベルトプライにおけるコードの傾斜角度が端部領域で大きいことから、トレッド部のショルダー領域の幅方向剛性が高くなる。その結果、コーナリング時においてショルダー主溝が幅方向のバックリングを起こしにくくなり、溝形状の潰れを抑えて排水性の悪化を防ぐことができる。

更に、本発明によれば、第１及び第２ベルトプライにおけるコードの傾斜角度が端部領域で大きいため、トレッド部のショルダー領域では、周方向面外曲げ剛性が低下して接地性が向上し、低荷重条件下でのコーナリングフォースが増大する。高荷重条件下においても、ショルダー領域の接地性が向上するが、周方向面外曲げ剛性の低下により周方向のバックリングが起こりやすくなるため、コーナリングフォースは小さくなる。この結果、荷重によるコーナリングフォースの差が小さくなり、耐転覆性が高められる。

本発明では、前記第１ベルトプライにおける中央領域と端部領域との境界が、前記ショルダー主溝の溝底の端縁からタイヤ幅方向外側に向かって、前記ショルダー主溝の溝底幅の１０〜３０％の範囲内に位置し、前記第２ベルトプライにおける中央領域と端部領域との境界が、前記ショルダー主溝の溝底の端縁からタイヤ幅方向内側に向かって、前記ショルダー主溝の溝底幅の１０〜３０％の範囲内に位置するものが好ましい。

これによって、第１及び第２ベルトプライにおける中央領域と端部領域との境界が適切な位置に設定され、上述のようにして転がり抵抗の増大や排水性の悪化を良好に抑制できるとともに、荷重によるコーナリングフォースの差を小さくして耐転覆性を高めることができる。

本発明では、前記第１ベルトプライ及び前記第２ベルトプライは、タイヤ周方向に対するコードの傾斜角度が中央領域よりも端部領域で８〜１５°大きいものが好ましい。このようにコードの角度差を８°以上にすることで、上述した排水性や耐転覆性の改善効果が得られやすくなる。また、コードの角度差を１５°以下にすることにより、接地形状が極端な蝶々型になることを防いで、転がり抵抗や耐摩耗性、操縦安定性などの性能悪化を阻むことができる。

本発明では、前記ショルダー主溝の踏面の端縁から接地端までのタイヤ幅方向距離ＤＷの接地幅ＣＷに対する比ＤＷ／ＣＷが、０．１〜０．３５であるものが好ましい。この比が０．１以上であることにより、低荷重条件下でトレッド部のショルダー領域が適切に接地でき、上述した排水性や耐転覆性の改善効果が得られやすくなる。また、この比が０．３５以下であることにより、接地形状が極端な蝶々型になることを防いで、転がり抵抗や耐摩耗性、操縦安定性などの性能悪化を阻むことができる。

本発明に係る空気入りタイヤのトレッド部の一例を示すタイヤ子午線断面図 ベルト層の平面図 ショルダー主溝とその内方域におけるコードを示す図 別実施形態におけるショルダー主溝を示す図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１に示した空気入りタイヤＴは、そのトレッド部１のカーカス層２の外周側に、複数の（本実施形態では二枚の）ベルトプライ７，８を積層してなるベルト層３が配設されている。カーカス層２は、タイヤ周方向に対して略直角に延びるコードを含んだトロイダル形状のカーカスプライにより構成され、図示しない一対のビード部からサイドウォール部４を経てトレッド部１に至り、タイヤの骨格を構成している。

ベルト層３は、カーカス層２の外周に積層され、たが効果によってカーカス層２を補強している。ベルト層３の外周側にはトレッドゴム５が設けられており、そのトレッドゴム５の外周面、即ちトレッド部１の表面には、タイヤ周方向に沿って延びる複数の（本実施形態では四本の）主溝６ａ〜６ｄが設けられている。このうちタイヤ幅方向の最外側に位置するショルダー主溝６ａ，６ｄは、面内収縮力の影響を受けやすく、またコーナリング時に幅方向のバックリングを起こしやすい。

ベルト層３を構成するベルトプライ７，８は、それぞれ簾状に平行配列した複数本のコードＣ７，Ｃ８を含み、それらをゴム被覆して形成されている。図２に示すように、ベルトプライ７，８は、それぞれタイヤ周方向ＣＤ（図２における上下方向）に対して傾斜して延びるコードＣ７，Ｃ８を含んでいて、そのコードＣ７，Ｃ８が互いに逆向きに交差するように積層されている。図２は、コードＣ７，Ｃ８を概念的に記載しており、実際の配列ピッチはもっと密であってよい。

カーカス層２に対する補強効果を高める観点から、ベルトプライ７，８に含まれるコードＣ７，Ｃ８には、スチールコードが好適に採用される。但し、これに限られず、スチール相当の強度を持つ他の材料からなるコードであってもよいし、或いは、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミド等の有機系繊維等からなるコードでもよい。

コードＣ７，Ｃ８は、タイヤ周方向ＣＤに対する傾斜角度が２０〜４５°の範囲内にある。後述するように、ベルトプライ７，８は、その中央領域と端部領域とでコードの傾斜角度を異ならせているが、その何れの角度も上記範囲内に設定される。当該コードの傾斜角度を４５°以下にすることで、タイヤの径成長が過度に大きくなることを防ぎ、ベルト強度を有効に維持できる。また、傾斜角度を２０°以上にすることで、ベルト層３の幅方向の曲げ変形を適切に抑えられる。

コードＣ７，Ｃ８は、それぞれベルトプライ７，８の幅方向の一端から他端まで連続して延びている。後述するように、ベルトプライ７，８は、その中央領域と端部領域とでコードの傾斜角度を異ならせているが、その傾斜角度が変化する中央領域と端部領域との境界でもコードが途切れずに連続している。これによって、ショルダー主溝６ａ，６ｄの周辺にコードＣ７，Ｃ８の端部が配されることなく、曲げ応力がコードの端部に集中することを防いで、ベルト強度を良好に維持できる。

図３に示すように、第１ベルトプライに相当するベルトプライ７では、タイヤ周方向ＣＤに対するコードＣ７の傾斜角度が、タイヤ幅方向における中央領域７１よりも端部領域７２で大きい。換言すると、ベルトプライ７は、角度θ７１でコードＣ７が延びる中央領域７１と、角度θ７１よりも大きい角度θ７２でコードＣ７が延びる端部領域７２とで構成されている。中央領域７１と端部領域７２との境界ＢＬ７は、ショルダー主溝６ｄの溝底よりもタイヤ幅方向外側に設定されている。

第２ベルトプライに相当するベルトプライ８では、タイヤ周方向ＣＤに対するコードＣ８の傾斜角度が、タイヤ幅方向における中央領域８１よりも端部領域８２で大きい。換言すると、ベルトプライ８は、角度θ８１でコードＣ８が延びる中央領域８１と、角度θ８１よりも大きい角度θ８２でコードＣ８が延びる端部領域８２とで構成されている。中央領域８１と端部領域８２との境界ＢＬ８は、ショルダー主溝６ｄの溝底よりもタイヤ幅方向内側に設定されている。

図３では、ショルダー主溝６ｄの溝底の端縁６１，６２の位置を一点鎖線で示し、境界ＢＬ７及び境界ＢＬ８を二点鎖線で示している。境界ＢＬ７は、ショルダー主溝６ｄの溝底の端縁６１よりもタイヤ幅方向外側に設定され、境界ＢＬ８は、ショルダー主溝６ｄの溝底の端縁６２よりもタイヤ幅方向内側に設定される。この溝底の端縁６１，６２は、溝壁面の延長線と溝底面の延長線とが交差する箇所として定められる。図示していないショルダー主溝６ａについても、境界ＢＬ７，ＢＬ８の位置が同様に設定されている。

このように、コードＣ７，Ｃ８の傾斜角度が変化する境界ＢＬ７，ＢＬ８が、ショルダー主溝６ａ，６ｄの溝底の内方域を避けて設定され、しかも境界ＢＬ７が溝底よりもタイヤ幅方向外側に位置し、境界ＢＬ８が溝底よりもタイヤ幅方向内側に位置することから、面内収縮力によりショルダー主溝６ａ，６ｄの溝底に発生する局所的な歪みを分散して、その歪みによる転がり抵抗の増大を抑制することができる。

また、コードＣ７，Ｃ８の傾斜角度が端部領域７２，８２で大きくなっているため、トレッド部１のショルダー領域、特にショルダー主溝６ａ，６ｄよりもタイヤ幅方向外側となる領域の幅方向剛性が高くなる。その結果、コーナリング時にショルダー主溝６ａ，６ｄが幅方向のバックリングを起こしにくくなり、溝形状の潰れを抑えて排水性の悪化を防ぐことができる。

更に、コードＣ７，Ｃ８の傾斜角度が端部領域７２，８２で大きいことから、トレッド部１のショルダー領域、特にショルダー主溝６ａ，６ｄよりもタイヤ幅方向外側となる領域では、周方向面外曲げ剛性が低下して接地性が向上し、低荷重条件下でのコーナリングフォースが増大する。それでいて、高荷重条件下では、周方向面外曲げ剛性の低下により周方向のバックリングが起こりやすくなるため、コーナリングフォースは小さくなる。この結果、荷重によるコーナリングフォースの差が小さくなり、耐転覆性が高められる。

境界ＢＬ７は、ショルダー主溝６ｄの溝底の端縁６１からタイヤ幅方向外側に向かって、そのショルダー主溝の溝底幅Ｗ６ｄの１０〜３０％の範囲内に位置することが好ましい。即ち、端縁６１から境界ＢＬ７までの距離Ｄ１は、溝底幅Ｗ６ｄの１０〜３０％が好ましい。これが１０％を下回ると、ショルダー主溝６ｄの溝底に生じる局所的な歪みを分散する効果が小さくなり、３０％を上回ると、排水性や耐転覆性の改善効果が小さくなる傾向にある。溝底幅Ｗ６ｄは、溝底の端縁６１，６２間の距離として測定される。

境界ＢＬ８は、ショルダー主溝６ｄの溝底の端縁６２からタイヤ幅方向内側に向かって、そのショルダー主溝の溝底幅Ｗ６ｄの１０〜３０％の範囲内に位置することが好ましい。即ち、端縁６２から境界ＢＬ８までの距離Ｄ２は、溝底幅Ｗ６ｄの１０〜３０％が好ましい。これが１０％を下回ると、ショルダー主溝６ｄの溝底に生じる局所的な歪みを分散する効果が小さくなり、３０％を上回ると、排水性や耐転覆性の改善効果が小さくなる傾向にある。

ベルトプライ７は、コードＣ７の傾斜角度が中央領域７１よりも端部領域７２で８〜１５°大きく、つまりは角度θ７２が角度θ７１よりも８〜１５°大きいことが好ましい。同じく、ベルトプライ８は、コードＣ８の傾斜角度が中央領域８１よりも端部領域８２で８〜１５°大きく、つまりは角度θ８２が角度θ８１よりも８〜１５°大きいことが好ましい。中央領域における角度θ７１，θ８１は、例えば２０〜２８°に設定される。

トレッド部１の表面におけるショルダー主溝６ａ，６ｄの端縁から接地端ＣＥまでのタイヤ幅方向距離ＤＷの接地幅ＣＷに対する比ＤＷ／ＣＷは、好ましくは０．１〜０．３５であり、より好ましくは０．１２５〜０．２５である。これによって、排水性や耐転覆性の改善効果が得られやすくなるとともに、接地形状が極端な蝶々型になることを防いで、転がり抵抗の悪化を阻むことができる。

ベルト層３を構成するベルトプライのうち、最も幅広となるベルトプライ７の幅Ｗ７は、好ましくは接地幅ＣＷの８０〜１２０％であり、より好ましくは接地幅ＣＷの９０〜１０５％である。接地端ＣＥは、ＪＡＳＯ−Ｃ６０７に基づくタイヤ空気圧と負荷を与えたときの、接地面のタイヤ軸方向における最外位置であり、その接地端ＣＥ間のタイヤ軸方向距離が接地幅ＣＷとなる。

ベルト層３の外周には、高速耐久力を向上するために、実質的にタイヤ周方向に延びるコードを含んだベルト補強層を積層しても構わない。当該ベルト補強層は、ゴム被覆した一本又は複数本のコードを螺旋状に巻回することにより形成できる。但し、本発明では、ベルト補強層が必須の構成ではなく、本実施形態のように省略することが可能である。このようにベルト補強層を省略し、ベルト層３にトレッドゴム５を直に積層する構造であれば、ベルト補強層による重量増加がないために転がり抵抗を低減できる。

本実施形態では、内側に配設されたベルトプライ７における境界ＢＬ７をタイヤ幅方向外側に設定し、外側に配設されたベルトプライ８における境界ＢＬ８をタイヤ幅方向内側に設定しているが、これらの関係が逆であっても構わない。その場合、ベルトプライ７が第２ベルトプライに相当し、ベルトプライ８が第１ベルトプライに相当することになる。

本実施形態では、一対のショルダー主溝６ａ，６ｄの両方において、ベルトプライにおける中央領域と端部領域との境界を上記の如く設定しているが、片方のみで設定してもよく、少なくとも車両外側となるショルダー主溝において設定することが好ましい。車両外側が観念されるタイヤは、車両に対する装着方向が指定されたタイヤであり、そのような装着方向の指定は、例えばタイヤのサイドウォール部に車両内側または車両外側となる旨の表示を付すことにより行われる。

本発明のタイヤが備えるベルト層は、三枚以上のベルトプライを含んでいても構わない。その場合、上記の如きコードの傾斜角度の設定は、全てのベルトプライに採用しても構わないが、少なくともワーキングベルトとして機能するベルトプライに採用することが好ましい。例えばトラックやバスなどの重荷重車両に用いられる空気入りタイヤにおいて、４枚のベルトプライを積層してなるベルトを備える場合には、ワーキングベルトとして機能する２枚目と３枚目のベルトプライに採用することが好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、ベルトプライを上記の如く構成する程度の改変で、その他は従来のタイヤ製造工程と同様にして製造を行うことができる。上記のようなベルトプライからなるベルト層は、例えば、本出願人による特開２００２−１２７７１１号公報に記載の製造装置を利用して、コードを１本ずつ又は数本ずつ順次に且つコードの角度を変えながら配置することにより作製できる。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であり、トレッド部の表面に形成されるトレッドパターンなどは使用する用途や条件に応じて適宜に変更できる。例えば、主溝の本数は四本に限られず、トレッド部に設けられる主溝の本数としては二〜六本が例示される。また、ショルダー主溝の寸法としては、トレッド部の表面で測定される溝幅が５〜２０ｍｍ、溝底幅が５〜２０ｍｍが例示される。

図４は、ショルダー主溝６ｄの変形例である。図３の例では、トレッド部１の表面上の法線に対する溝壁面の角度が両側ともθ１であったが、図４の例では、タイヤ幅方向外側の溝壁面の角度をθ１よりも大きいθ２としている。これによりトレッド部１のショルダー領域の陸部の剛性が高められ、幅方向のバックリングに対してショルダー主溝６ｄが潰れにくくなるため、排水性を向上できる。角度θ１としては０〜１２°、角度θ２としては１５〜３０°が例示される。

本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。各評価項目については、次のようにして測定を行った。

（１）転がり抵抗
室温２３℃、ドラム径１．７ｍ、キャンバー角０°、空気圧２３０ｋＰａ、走行速度８０ｋｍ／ｈ、荷重４５００Ｎという条件において、ドラム走行試験により転がり抵抗を測定した。比較例１の結果を１００として指数で表し、指数が小さいほど転がり抵抗が低減されていることを示す。

（２）耐転覆性
空気圧２３０ｋＰａ、走行速度８０ｋｍ／ｈ、荷重２４５０Ｎ（小荷重条件）及び５３９０Ｎ（大荷重条件）という条件において、フラットベルト・コーナリング試験機を使用し、蛇角を徐々に大きくしていったときのコーナリングフォースの最大値（ＣＦｍａｘ）を測定して、大荷重条件時のＣＦｍａｘと小荷重条件時のＣＦｍａｘとの差の絶対値を算出した。比較例１の結果を１００として指数で表し、指数が小さいほど耐転覆性に優れていることを示す。

（３）排水性
実車に装着した状態で水深が数ミリの濡れた路面を走行し、ハイドロプレーニング現象が発生するときの速度を測定した。比較例１の結果を１００として指数で表し、数値が大きいほどハイドロプレーニングが生じるときの速度が大きい、即ち排水性に優れていることを示す。

図１に示した構造を有するタイヤ（サイズ１９５／６５Ｒ１５）において、ベルトプライ７，８における境界ＢＬ７，ＢＬ８を、ショルダー主溝６ａ，６ｄの溝底幅の中央に設定したものを比較例１とした。第１ベルトプライのコードを一律に配列したこと以外は、比較例１と同じものを比較例２とした。また、境界ＢＬ７，ＢＬ８を図２，３に示した如く設定したこと以外は、比較例１と同じものを実施例１とした。更に、比ＤＷ／ＣＷ以外は実施例１と同じものを実施例２とした。評価結果を表１に示す。

表１より、実施例１，２では、何れも比較例１，２よりも転がり抵抗が低減されており、境界ＢＬ７，ＢＬ８を所定の位置に設定したことによって、ショルダー主溝の溝底に発生する局所的な歪みによる転がり抵抗の増大を抑制できていると考えられる。また、実施例１，２では、排水性の悪化を防止できているとともに、実施例２では、実施例１に比べて耐転覆性が向上している。

１ トレッド部
２ カーカス層
３ ベルト層
６ａ ショルダー主溝
６ｄ ショルダー主溝
７ 第１ベルトプライ
８ 第２ベルトプライ
７１ 第１ベルトプライの中央領域
７２ 第１ベルトプライの端部領域
８１ 第２ベルトプライの中央領域
８２ 第２ベルトプライの端部領域
ＢＬ７ 境界
ＢＬ８ 境界
Ｃ７ コード
Ｃ８ コード

Claims (3)

1. トレッド部のカーカス層の外周側に、第１ベルトプライと第２ベルトプライとを含む複数のベルトプライを積層してなり、最も幅広となるベルトプライの幅が接地幅の８０〜１２０％であるベルト層が配設され、前記トレッド部の表面に、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝が設けられた空気入りタイヤにおいて、
   前記第１ベルトプライでは、タイヤ周方向に対するコードの傾斜角度が、タイヤ幅方向における中央領域よりも端部領域で大きく、その中央領域と端部領域との境界が、タイヤ幅方向の最外側に位置するショルダー主溝の溝底よりもタイヤ幅方向外側に設定され、
   前記第２ベルトプライでは、タイヤ周方向に対するコードの傾斜角度が、タイヤ幅方向における中央領域よりも端部領域で大きく、その中央領域と端部領域との境界が、前記ショルダー主溝の溝底よりもタイヤ幅方向内側に設定され、
   前記第１ベルトプライにおける中央領域と端部領域との境界が、前記ショルダー主溝の溝底の端縁からタイヤ幅方向外側に向かって、前記ショルダー主溝の溝底幅の１０〜３０％の範囲内に位置し、
   前記第２ベルトプライにおける中央領域と端部領域との境界が、前記ショルダー主溝の溝底の端縁からタイヤ幅方向内側に向かって、前記ショルダー主溝の溝底幅の１０〜３０％の範囲内に位置することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記第１ベルトプライ及び前記第２ベルトプライは、タイヤ周方向に対するコードの傾斜角度が中央領域よりも端部領域で８〜１５°大きい請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ショルダー主溝の踏面の端縁から接地端までのタイヤ幅方向距離ＤＷの接地幅ＣＷに対する比ＤＷ／ＣＷが、０．１〜０．３５である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
   

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