JP6715081B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、カーカスのタイヤ径方向外側にベルトを配置した空気入りタイヤに関する。

自動車に装着する空気入りタイヤとしては、カーカスのタイヤ径方向外側にタイヤ周方向に対して傾斜したコードを含んで構成された２枚以上の傾斜ベルトプライと、傾斜ベルトプライのタイヤ径方向外側に配置された補強層等を備えた複数層からなるベルト層を備えた構造が一般的である（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１３−２４４９３０号公報 特開２０１３−２２０７４１号公報

近年では、空気入りタイヤの軽量化等のニーズが高まっており、それに対応した空気入りタイヤが要望されている。

本発明は上記事実を考慮し、操縦安定性を確保しつつ、軽量化を図った空気入りタイヤの提供を目的とする。

請求項１に記載の空気入りタイヤは、一方のビード部から他方のビード部に跨る少なくとも１枚のカーカスプライを含んで構成されるカーカスと、前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置され、タイヤ周方向に対して１０°以下で傾斜してタイヤ周方向に沿ってタイヤ１周に渡って配置された複数本のコードが２００〜５００ＭＰａの引張弾性率を有する熱可塑性樹脂により被覆された１枚のベルトプライから構成され、前記ベルトプライにおける全ての前記コードの長手方向一端部が前記ベルトプライの幅方向一端側に位置し前記コードの長手方向他端部が前記ベルトプライの幅方向他端側に位置するベルトと、前記ベルトのタイヤ径方向外側に配置されるトレッドと、を有する。

請求項１に記載のタイヤでは、カーカスのタイヤ径方向外側部分を補強するベルトが、１枚のベルトプライから構成されているため、２枚以上のベルトプライから構成されたベルトに比較して軽量化となる。

また、ベルトプライは、コードがタイヤ周方向に対して１０°以下で傾斜しているので、ベルトのタガ効果を得るための周方向の引張剛性が確保される。

ベルトプライは、コードを被覆している熱可塑性樹脂の引張弾性率が２００〜５００ＭＰａとされているので、ベルトを構成するベルトプライが１枚であっても、ベルト層の面内せん断剛性を十分に確保することができる。ここでの引張弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７１１３：１９９５に規定されるものである。

ベルト層の面内せん断剛性が確保されることで、タイヤにスリップ角を付与した場合の横力が十分に発生し、操縦安定性を確保することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気入りタイヤにおいて、前記ベルトプライの厚みは、タイヤ最大幅部の厚みの１０〜５０％の範囲内に設定されている。

ベルトプライの厚み（平均値）を、タイヤ最大幅部の厚みの１０〜５０％の範囲内とすることで、ベルトの面内剪断剛性を確実に確保することができる。
ベルトプライの厚みがタイヤ最大幅部の厚みの１０％を下回ると、ベルトの面内剪断剛性を確保することが困難となる。一方、ベルトプライの厚みがタイヤ最大幅部の厚みの５０％を超えると、ベルトプライの重量増となり、軽量化が困難となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の空気入りタイヤにおいて、タイヤ周方向に対する前記コードの傾斜角度は、３〜８°の範囲内である。

請求項３に記載の空気入りタイヤでは、コードの傾斜角度を８°以下とすることで、ベルトプライの周方向の引張剛性を向上させることが出来る。
ところで、このベルトプライは、例えば、複数本のコードを平行に並べて熱可塑性樹脂で被覆した長尺状の帯状部材を製造し、この長尺状の帯状の部材をコードの長手方向に対して斜めに切断して平面視で平行四辺形の帯状部材を得て、この帯状部材をカーカスのタイヤ周方向外側部分であるクラウン部に巻き付け、周方向の一方の端部のコードと他方の端部のコードとが隣接するように周方向の一方の端部と他方の端部とを付き合わせて接合することで形成することができる。

このようにしてベルトプライを形成する場合、コードの傾斜角度が小さくなり過ぎると、カーカスのクラウン部を覆うための菱形の帯状部材が長くなり過ぎてしまい、カーカスのクラウン部を覆う際に菱形の帯状部材を巻回する回数が多くなり、ベルトプライを貼り付け難くなる。したがって、コードの傾斜角度の下限を３°とすることが好ましい。

以上説明したように本発明のタイヤによれば、操縦安定性を確保しつつ、軽量化を図ることができる、という優れた効果を有する。

比較例に係る空気入りタイヤを示すタイヤ回転軸に沿った断面図である。 （Ａ）はベルトプライを示す平面図であり、（Ｂ）はベルトプライを示す断面図（図２（Ａ）の２（Ｂ）−２（Ｂ）線断面図）である。

［比較例］
図１、及び図２を用いて、比較例に係る空気入りタイヤ１０について説明する。
図１に示すように、本比較例の空気入りタイヤ１０は、例えば、乗用車に用いられる所謂ラジアルタイヤであり、一対のビードコア１２を備え、一方のビードコア１２と他方のビードコア１２との間に、１枚のカーカスプライ１４からなるカーカス１６が跨っている。なお、図１は、空気入りタイヤ１０の空気充填前の自然状態の形状を示している。

カーカスプライ１４は、空気入りタイヤ１０のラジアル方向に延びる複数本のコードをコーティングゴムで被覆して形成されている。即ち、本比較例の空気入りタイヤ１０は、所謂ラジアルタイヤである。

カーカスプライ１４のコードの材料は、例えば、ＰＥＴであるが、従来公知の他の材料であっても良い。

カーカスプライ１４は、タイヤ幅方向の端部分がビードコア１２をタイヤ径方向外側に折り返されている。カーカスプライ１４は、一方のビードコア１２から他方のビードコア１２に跨る部分が本体部１４Ａと呼ばれ、ビードコア１２から折り返されている部分が折り返し部１４Ｂと呼ばれる。

カーカスプライ１４の本体部１４Ａと折返し部１４Ｂとの間には、ビードコア１２からタイヤ径方向外側に向けて厚さが漸減するビードフィラー１８が配置されている。
なお、空気入りタイヤ１０において、ビードフィラー１８のタイヤ径方向外側端１８Ａからタイヤ径方向内側の部分がビード部１９とされる。

カーカス１６のタイヤ内側にはゴムからなるインナーライナー２０が配置されており、カーカス１６のタイヤ幅方向外側には、ゴムからなるサイドゴム層２１が配置されている。

カーカス１６のタイヤ径方向外側には、１枚のベルトプライ２２から構成されるベルト２４が設けられている。

図２（Ａ）は、カーカス１６に貼り付ける前の未加硫のベルトプライ２２の平面図であり、未加硫のベルトプライ２２は、プライ長手方向（図２（Ａ）において矢印Ｓ方向。タイヤにおいてはタイヤ周方向。）に対して一方向に一定の角度θで傾斜し、プライ長手方向に沿って一定の間隙を開けて、重なることなく並べられた複数本のコード２６を有している。

図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、本比較例では、これら複数本のコード２６がコーティングゴム２８で被覆されている。

未加硫のベルトプライ２２は、長手方向一端部２２Ａ、及び長手方向他端部２２Ｂが長手方向に対して傾斜したコード２６と平行とされており、平面視形状が平行四辺形を呈している。

未加硫のベルトプライ２２は、例えば、互いに平行に引き揃えた複数本のコード２６をコーティングゴム２８で被覆して帯状部材を形成した後、この帯状部材をコード２６と平行に、言い換えれば長手方向に対して傾斜する方向に切断することで形成される。

空気入りタイヤ１０の製造過程においては、タイヤ成形ドラム（図示せず）の外周に環状に形成されたカーカス１６の外周部分であるクラウン部に、図２（Ａ）に示す未加硫のベルトプライ２２を巻回し、帯状部材のコード２６と平行とされた切断端である長手方向一端部２２Ａと長手方向他端部２２Ｂとを互いに付き合わせて接合する。

これにより、空気入りタイヤ１０におけるベルトプライ２２は、複数本のコード２６が、タイヤ周方向（矢印Ｓ方向）に対して一方向に傾斜し、タイヤ周方向に沿ってタイヤ１周に渡って一定の間隙を開けて、タイヤ径方向に重なることなく並べられたものとなる。また、全てのコード２６において、コード２６の一方の端部（切断端）はベルトプライ２２の幅方向一方側の縁部に、コード２６の他方の端部（切断端）はベルトプライ２２の幅方向他方側の縁部に位置する。なお、加硫後の空気入りタイヤ１０においては、長手方向一端部２２Ａと長手方向他端部２２Ｂとの接合部分においては、長手方向一端部２２Ａのコーティングゴム２８と長手方向他端部２２Ｂのコーティングゴム２８との境界が分からないように一体的に接合される。

なお、図１に示すように、空気充填前の自然状態の空気入りタイヤ１０において、カーカス１６のタイヤ径方向の外周部分であるクラウン部は、タイヤ径方向外側へ凸となる略円弧形状を呈しており、ベルトプライ２２も同様にタイヤ径方向外側へ凸となる略円弧形状を呈している。

本比較例のベルトプライ２２のコード２６はスチールコードであるが、場合によっては有機繊維コードであってもよい。

ベルトプライ２２のコード２６は、カーカスプライ１４のコードよりも太く、かつ、強力が大きいものが使用されている。

ベルトプライ２２のコード２６の構造は、例えば、“１×５”スチールコードであり、各スチールワイヤの直径は、０．２２５ｍｍであるが、従来公知の他の構造であっても良い。

ベルトプライ２２におけるコード２６の単位幅当たりの打ち込み本数は、１０〜２０本／ｉｎｃｈとすることが好ましい。

ベルトプライ２２の長手方向（タイヤ周方向）に対するコード２６の傾斜角度θは、１０°以下とする必要があり、３°〜８°の範囲内とすることが好ましい。

本比較例のベルトプライ２２において、コーティングゴム２８の引張弾性率（ＪＩＳ Ｋ７１１３：１９９５に規定される）は、５０ＭＰａ以上とする必要がある。また、コーティングゴム２８の引張弾性率の上限は、１０００ＭＰａ以下とすることが好ましい。なお、コーティングゴム２８の引張弾性率は、２００〜５００ＭＰａの範囲内が特に好ましい。

図１、及び図２（Ｂ）に示すように、本比較例のベルトプライ２２の厚さｔは一定であり、ベルトプライ２２の厚さｔは、空気入りタイヤ１０のタイヤ最大幅部Ｐの厚さＴの１０〜５０％の範囲内に設定することが好ましい。空気入りタイヤ１０が乗用車用の場合、実際のベルトプライ２２の厚さ（コーティングゴム２８の厚さ）ｔは、０.５〜５.０ｍｍの範囲内とすることが好ましい。

上記ベルト２４のタイヤ径方向外側には、ゴムからなるトレッド３０が配置されている。トレッド３０には、排水用の溝３２が形成されている。トレッド３０に用いるゴムは、従来一般のものが用いられる。また、トレッド３０のパターンも従来一般のものが用いられる。

ベルトプライ２２の幅Ｗは、トレッド３０の接地幅ＴＷに対して６０〜１００％の範囲内とすることが好ましく、７０〜９５％の範囲内とすることが好ましい。
ここで、トレッド３０の接地幅ＴＷとは、空気入りタイヤ１０をＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（２０１６年度版、日本自動車タイヤ協会規格）に規定されている標準リムに装着し、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力（内圧−負荷能力対応表の太字荷重）に対応する空気圧（最大空気圧）の１００％の内圧を充填し、静止した状態で水平な平板に対して回転軸が平行となるように配置し、最大の負荷能力に対応する質量を加えたときのものである。なお、使用地又は製造地において、ＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は各々の規格に従う。

（作用、効果）
次に、本比較例の空気入りタイヤ１０の作用、効果を説明する。
本比較例の空気入りタイヤ１０では、カーカス１６のタイヤ径方向外側部分であるクラウン部を補強するベルト２４が１枚のベルトプライ２２から構成されているため、従来タイヤの２枚以上のベルトプライから構成されたベルトに比較して軽量となり、製造も簡単になる。

本比較例のベルトプライ２２は、コード２６を被覆しているコーティングゴム２８の引張弾性率が５０ＭＰａ以上とされているので、ベルト２４を構成するベルトプライ２２が１枚であっても、ベルト２４の面内せん断剛性を十分に確保することができる。
ベルト２４の面内せん断剛性が確保されることで、空気入りタイヤ１０にスリップ角を付与した場合の横力が十分に発生し、操縦安定性を確保することができる。

本比較例の空気入りタイヤ１０では、ベルト２４が１枚のベルトプライ２２で構成されているため、従来の２枚以上のベルトプライで構成した場合に比較して、ベルト２４の厚みを薄くでき、その分トレッド３０の厚みを厚くすることができ、かつ溝３２の深さを深くすることができる。これにより、空気入りタイヤ１０の寿命を延ばすことも可能となる。

空気入りタイヤ１０におけるベルトプライ２２では、周上でコード２６がタイヤ径方向に重なる部分が無く、タイヤ周方向に厚さが均一となっているので、空気入りタイヤ１０はユニフォミティーに優れたものとなる。

本比較例のベルトプライ２２は、一定の間隙を開けて、重なることなく並べられた複数本のコード２６をコーティングゴム２８で被覆した、一般的なプライ構造であるため、１乃至複数本のコードを螺旋条に巻回して形成するスパイラルベルトに比較して、部材の準備とタイヤ成形時の効率が良い。

本比較例の空気入りタイヤ１０では、ベルトプライ２２のコード２６の傾斜角度θが１０°以下、コード２６の一本当たりの強力が６００〜１５００Ｎ、コード２６の単位幅当たりの打ち込み本数が１０〜１５本／ｉｎｃｈとされているので、ベルトプライ２２が１枚であっても、ベルト２４のタガ効果を得るための周方向の引張剛性を十分に確保することができる。

なお、コード２６の傾斜角度θを８°以下とすることで、ベルト２４のタガ効果を得るための周方向の引張剛性を向上させることができる。一方、コード２６の傾斜角度θが３°を下回ると、ベルト２４のタイヤ周方向の曲げ剛性が高くなるため、突起乗り越え時のエンベロープ性が低下し、乗り心地が低下する。さらに、カーカス１６に貼り付ける前の平行四辺形状とされた未加硫のベルトプライ２２が、細長くなり過ぎ、カーカス１６に巻き付け難くなる。また、ベルトプライ２２を製造する際に、コード２６が切断し難くなる。

なお、ベルトプライ２２のコーティングゴム２８の引張弾性率が高すぎると、コーティングゴム２８が硬すぎて走行時の衝撃や、段差乗り越えによってコーティングゴム２８に割れが生じる懸念がある。このため、コーティングゴム２８の引張弾性率の上限値を１０００ＭＰａ以下とすることが好ましい。

ベルトプライ２２のコーティングゴム２８の厚みをｔ、タイヤ最大幅部Ｐの総厚みをＴとしたときに、０.０１５＜ｔ／Ｔ＜０.４００とすることが好ましく、０.１５＜ｔ／Ｔ＜０.２５とすることが更に好ましい。なお、ｔ／Ｔが０.０１５以下になると、ベルト２４の面内せん断剛性が不足する。一方、ｔ／Ｔが０.４００以上になるとベルトプライ２２の重量増となり、空気入りタイヤ１０の軽量化が困難となる。

また、ベルトプライ２２の幅Ｗがトレッド３０の接地幅ＴＷに対して６０％未満となると、ベルト２４のタガ効果が不十分となる。一方、ベルトプライ２２の幅Ｗがトレッド３０の接地幅ＴＷに対して１００％を超えると、タガ効果としては頭打ち状態となり、ベルトプライ２２が必要以上となり、空気入りタイヤ１０の重量増加を招く。

［実施形態］

比較例の空気入りタイヤ１０は、ベルトプライ２２のコード２６がコーティングゴム２８で被覆されていたが、実施形態の空気入りタイヤのコード２６は、熱可塑性樹脂で被覆されている。

コード２６が熱可塑性樹脂で被覆されたベルトプライ２２の製造方法としては、例えば、互いに平行に並べられた複数本のコードをゴムの代わりに溶融した熱可塑性樹脂で被覆して帯状部材を形成し、冷却後に、コードと平行に帯状部材を長手方向に対して傾斜した方向に切断して平面視で平行四辺形状の樹脂コーティングプライを製造する。

そして、この樹脂コーティングプライをタイヤ成形ドラムに形成した環状のカーカス１６のクラウン部に巻き付け、樹脂コーティングプライの周方向の一端部と他端部とを互いに溶着する。これにより、樹脂コーティングプライは無端の環状となる。

コード２６の被覆に用いる熱可塑性樹脂は、一例として以下の材料を用いることができるが、他の材料を用いることもできる。なお、被覆に用いる熱可塑性樹脂の引張弾性率は、被覆に用いたゴムの場合と同一に設定することが好ましい。

熱可塑性樹脂としては、具体的には、ポリアミド系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、オレフィン系熱可塑性樹脂、ポリウレタン系熱可塑性樹脂、塩化ビニル系熱可塑性樹脂、ポリスチレン系熱可塑性樹脂等を例示することができる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、熱可塑性樹脂としては、ポリアミド系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、及びオレフィン系熱可塑性樹脂から選ばれる少なくとも１種が好ましい。また、熱可塑性樹脂としては、タイヤの耐熱性等の観点から、ポリアミド系熱可塑性樹脂及びポリエステル系熱可塑性樹脂から選ばれる少なくとも１種が更に好ましい。

なお、図示は省略するが、場合によっては、ベルトプライ２２の端部を覆うように、有機繊維等のコードを含んで構成される帯状のレイヤー層を設けても良い。但し、軽量化の観点から、レイヤー層はタイヤ赤道面ＣＬを跨ってベルトプライ２２全体を覆うように設けない方がよい。
また、カーカスプライ１４は、場合によっては２枚以上設けられていても良い。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

（試験例）
ベルトプライのコーティングゴムの引張弾性率を変えた複数のタイヤを試作し、コーナリングパワー（ＣＰ）の比較試験を行った。試験に用いたタイヤ１〜５は、前述した実施形態の空気入りタイヤ（図１）と同一構造であり、コーティングゴムの引張弾性率が種々変更されている。また、参考までに、ベルトプライが２枚とされた従来構造のタイヤについても同様の試験を行った。
（１） タイヤ１〜８の諸元は、以下の通りである。
タイヤサイズ：２２５／４０Ｒ１８
（２）コーナリングパワーの試験方法
タイヤをドラム試験機に装着し、スリップアングル１°の時の横力からスリップアングル０°のときの横力を引いた値を算出し、算出した値を従来構造のタイヤを１００とした指数で表示した。指数の数値が大きいほど、コーナリングパワーに優れていることを表している。

試験の結果から、コーティングゴムのモジュラスが５０ＭＰａ以上であれば、従来構造のタイヤと同等以上のコーナリングパワーが得られることが分かる。
また、ベルトプライを１枚としたタイヤは、ベルトプライを２枚とした従来構造のタイヤに比較して１１％軽量化された。

１０…空気入りタイヤ、１４…カーカスプライ、１６…カーカス、１９…ビード部、２２…ベルトプライ、２４…ベルト、２６…コード、２８…コーティングゴム（弾性体）、３０…トレッド

Claims (3)

1. 一方のビード部から他方のビード部に跨る少なくとも１枚のカーカスプライを含んで構成されるカーカスと、
   前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置され、タイヤ周方向に対して１０°以下で傾斜してタイヤ周方向に沿ってタイヤ１周に渡って配置された複数本のコードが２００〜５００ＭＰａの引張弾性率を有する熱可塑性樹脂により被覆された１枚のベルトプライから構成され、前記ベルトプライにおける全ての前記コードの長手方向一端部が前記ベルトプライの幅方向一端側に位置し前記コードの長手方向他端部が前記ベルトプライの幅方向他端側に位置するベルトと、
   前記ベルトのタイヤ径方向外側に配置されるトレッドと、
   を有する空気入りタイヤ。
2. 前記ベルトプライの厚みは、タイヤ最大幅部の厚みの１０〜５０％の範囲内に設定されている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. タイヤ周方向に対する前記コードの傾斜角度は、３〜８°の範囲内である、請求項１または請求項２に記載の空気入りタイヤ。

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