JPWO2015159538A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
ビード部11およびサイドウォール部12とからなるサイド部19の少なくとも一部におけるインナーライナー17の厚みは、1.5mm以上である。なお、インナーライナー17の厚みとは、インナーライナー17の最薄部位における厚みをいう。なお、本実施形態においては、幅方向断面における全域においてインナーライナー17の厚みは、1.5mm以上となっている。また、図1において、インナーライナー17(後述する第1のインナーライナーゴム20および第2のインナーライナーゴム21)の厚みは、明瞭化のために実際よりやや強調してやや厚く描かれている。
傾斜ベルト16は、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる傾斜ベルト層18、22を有する。傾斜ベルト層18、22の内、少なくとも1層の傾斜ベルト層18のコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度が、図2に示すように、35°以上である。
インナーライナー17を肉厚化することにより、断面1次の振動モードによるタイヤの振動の減衰効果が向上してゆく。そこで、上記の通り、1.5mm以上の厚みのインナーライナー17を配設することにより、タイヤの騒音の大きな要因である断面1次の振動モードによる振動が抑制され、空気入りタイヤ10の騒音を低減可能である。また、タイヤの構成要素の中で、肉厚化させるのは、カーカス15の内側に配設されるインナーライナー17なので、カーカスラインに影響を与えることを防止可能である。また、インナーライナーは既存のタイヤの部材であるため、部材数を増やすこと無く、騒音を低減することができる。
ところで、現在のタイヤ製品開発においては、要求される空気透過性を満たす範囲内で、インナーライナーに発生するロスを抑制し転がり抵抗を向上すべく、インナーライナーの薄肉化が一般的に求められている。
本発明の検討過程においても、インナーライナーの肉厚化による転がり抵抗の増加が予想された。しかし、本発明の構成においては、タイヤ周方向に対して35°以上傾斜したコード構造と組合わせることによりタイヤ幅方向の収縮が抑制され、トレッド部13の接地時におけるタイヤ幅方向の変形(ワイピング変形)が抑制される。したがって、インナーライナーを肉厚化しながらも、インナーライナーのロスの増大に伴う転がり抵抗の増大が抑制される。
上記の通り、2.8mm以下の厚みのインナーライナー17を用いることにより、インナーライナー17の重量に上限が設けられ、転がり抵抗の増大を確実に抑制可能である。
なお、上記と同様の観点から、インナーライナー17の厚みは、より好ましくは、1.6mm以上2.4mm以下、更に好ましくは、1.8mm以上2.2mm以下である。
このような構成によれば、インナーライナー17の、断面1次の振動モードによるタイヤの振動の抑制に大きく寄与する部分の厚みのみを、さらに肉厚化するので、インナーライナー17の重量の増加を抑制しながらも、騒音をいっそう低減化可能である。
このような構成においては、以下に説明するように、騒音をいっそう低減化可能である。上述のように、インナーライナー17の肉厚化により、主に80Hzから100Hzの低周波域の断面1次の振動モードによる振動が抑制されるが、最広幅の傾斜ベルト層18のコードのタイヤ周方向に対する傾斜が35°以上であることにより400Hzから600Hzの高周波域の断面2次などの振動モードによる振動が増大され得る。そこで、上述の傾斜角度およびタイヤ幅方向幅を有する最狭幅の傾斜ベルト層22を備えることにより、タイヤ赤道面CL付近におけるタイヤ周方向の面外曲げ剛性が適度に保持されるので、上記の振動モードによる、トレッド面の振動を抑制可能である。したがって、最狭幅の傾斜ベルト層22を有する、上述の構成によれば、低周波域のみならず高周波域の騒音も低減化可能である。
また、周方向ベルト23は、タイヤ赤道面CLを含む領域である中央領域CAの単位幅あたりのタイヤ周方向剛性が、他の領域の単位幅あたりのタイヤ周方向剛性より高くなっている。中央領域CAの幅W4は、タイヤ赤道面CLを中心として、周方向ベルト23、すなわち最広幅の周方向ベルト層24の幅W3の0.2倍以上0.6倍以下である、すなわち、0.2×W3≦W4≦0.6×W3を満足している。
例えば、周方向ベルト23において、タイヤ径方向幅の異なる最広幅の周方向ベルト層24および最狭幅の周方向ベルト層25を、タイヤ赤道面CLを含む中央領域CAにおいて重ねて配置することにより、中央領域CAの単位幅あたりのタイヤ周方向剛性を他の領域の単位幅あたりのタイヤ周方向剛性より高くすることができる。
また、例えば、図3に示すように、周方向ベルト230において、2層の周方向ベルト層260が中央領域CAのみにおいて互いに重なるように配置することにより、中央領域CAの単位幅あたりのタイヤ周方向剛性を他の領域の単位幅あたりのタイヤ周方向剛性より高くすることができる。
また、例えば、周方向ベルト23において、周方向ベルト層25を構成するコードの中央領域CAにおける剛性を、例えば打ち込み本数や撚り数を局所的に増加させることにより、中央領域CAの単位幅あたりのタイヤ周方向剛性を他の領域の単位幅あたりのタイヤ周方向剛性より高くすることができる。
本実施形態の空気入りタイヤ10の断面幅SWおよび外径ODが、上記関係を有する、狭幅大径のタイヤなので、トレッド部13の接地時におけるタイヤ幅方向の変形が抑制され、また偏心変形が抑制される。このため、通常のサイズのタイヤに比べて、断面幅SWおよび外径ODが上記の関係を有する、狭幅大径のサイズのタイヤでは、インナーライナーを肉厚化しながらも転がり抵抗の増大がさらに抑制される。
また、本実施形態では、インナーライナー17を構成するゴム組成物の−40℃における動的貯蔵弾性率E´が、500MPa以上8000MPa以下である。このような構成によれば、低温におけるインナーライナー17の割れを防止しながら十分なタイヤの成型性を得ることが可能である。
また、本実施形態では、インナーライナー17を構成するゴム組成物の損失正接(tanδ)は0.1以上0.3以下である。このような構成によれば、弾性率の維持および損失増大を抑制可能である。
また、本実施形態では、インナーライナー17の厚みが全体で均一であってもよい。また、本実施形態では、最狭幅の傾斜ベルト層17は、最広幅の傾斜ベルト層18の外周側に配設されている。
また、このような構成においては、周方向ベルト23の周方向の剛性が大きいので、トレッド部13の接地時におけるタイヤ周方向の変形、および、それに伴うタイヤ幅方向の変形(ワイピング変形)が抑制される。したがって、タイヤの変形に起因する転がり抵抗の増大が抑制される。
ウェット性能を向上させるには、溝量を増やすのが一般的な考え方であるが、図5(b)に、図5(a)との対比で示すように、狭幅大径サイズである本実施形態の空気入りタイヤ10の場合には、接地面の幅Wが狭くなるため、水がタイヤ幅方向に排出されやすくなる。このため、溝量を減らしてもウェット性能は維持され、かつ陸部剛性の向上によりコーナリングパワーなど他性能も向上させることができるのである。
なお、溝体積率は、例えば、傾斜ベルト16を構成する傾斜ベルト層のうちタイヤ幅方向に最大幅を有する、最大幅傾斜ベルト層の幅方向両端部よりタイヤ幅方向内側にあり、且つ、タイヤ幅方向中央位置における、タイヤ径方向最外側の補強部材(図1の例では、最狭幅の周方向ベルト層25)よりタイヤ径方向外側にあるトレッドゴムの体積をV1とし、トレッド踏面に形成した溝の合計体積をV2とするとき、比V2/V1と定義される。
これは、本実施形態の空気入りタイヤ10は、接地幅が狭く、また、特に高内圧(例えば250kPa以上)使用下において高接地圧となるため、周方向せん断剛性を増加させることによりウェット路面上での接地性が向上するためと考えられる。
図6の例のように、リブ状陸部33、34を主体とするトレッドパターンでは、タイヤ赤道面CLを中心とするトレッド幅TWの80%のタイヤ幅方向領域においてリブ状陸部のみからなる(すなわち、幅方向溝を有しない)トレッドパターンとすることができる。このタイヤ幅方向領域における排水性能が特にウェット性能への寄与が大きいためである。
「タイヤを装着する車両毎に規定される内圧」とは、上記産業規格に定められ、あるいは、将来的に定められる最大負荷荷重に対応する空気圧をいい、上記産業規格に記載のないサイズの場合は、最大乗員数を想定した時に、4輪の中で最も荷重のかかるタイヤへの負荷荷重に対応する空気圧をいうものとする。
「トレッド幅TW」とは、トレッド端TE間のタイヤ幅方向の距離をいうものとする。
特にウェット性能を向上させる観点からは、サイプ30は、その両端部のうち一方の端が溝に開口し他方の端が陸部内で終端する、片側開口サイプ30であることがましい。片側開口サイプ30によって接地面内の水膜を除去しつつ、両端開口サイプの場合との対比で周方向せん断剛性を増大させることができるため、周方向せん断剛性向上によるウェット性能向上の効果を得ることができるためである。同様の理由により、図6に示すように、片側開口サイプ30をリブ状陸部33、34主体のパターンと組み合わせて用いることが好ましい。
本実施形態のように、狭幅大径サイズの空気入りタイヤの場合には、車両装着外側では圧縮応力を受け、車両装着内側では引張応力を受けることとなり、これらの応力により、トレッドゴムが変形し、ベルトが変形して、接地面が浮き上がってしまう。
ここで、トレッド端TE側の周方向溝32からタイヤ幅方向に延びてリブ状陸部33内に留まる一端開口溝42を有するため、リブ状陸部33内の車両装着外側においては、圧縮応力により一端開口溝42が閉じる構造となるため、一端開口溝42を設けない場合や、一端開口溝42が車両装着外側まで延びていない場合と比べて、圧縮応力によるトレッドやベルトの変形が抑制される。
さらに、一端開口溝42がリブ状陸部33内に留まるため、車両装着内側まで一端開口溝42が延在している場合と比較して、車両装着内側での引張応力に対する剛性が高くなり、これによりトレッドやベルトの変形が抑制される。
高弾性ゴムとは、具体的には30℃における動的貯蔵弾性率E’が、6.0〜12.0MPaであることが好ましい。この範囲を満たすことにより、空気入りタイヤ10においてウェット性能をさらに向上させることができる。さらにトレッドゴムの60℃における損失正接tanδが、0.05〜0.15であることが好ましい。この範囲を満たすことにより、転がり抵抗をさらに低減することができる。
本実施形態の空気入りタイヤ10においては、図2、図3及び図10に示すような周方向ベルト層24、25、260、73は、高剛性であることが好ましく、より具体的にはタイヤ周方向に延びるコードのゴム引き層からなり、コードのヤング率をY(GPa)、打ち込み数をn(本/50mm)とし、周方向ベルト層24、25、260、73をm層として、X=Y×n×mと定義するとき、1500≧X≧750であることが好ましい。狭幅大径サイズである本実施形態の空気入りタイヤ10においては、路面からの旋回時における入力に対しタイヤ周方向において局所的な変形を起こし、接地面は略三角形状、すなわち、タイヤ幅方向の位置によって周方向の接地長が大きく変化する形状となりやすい。これに対し、高剛性の周方向ベルト層24、25、260、73とすることにより、タイヤのリング剛性が向上して、タイヤ周方向の変形が抑制されることとなるため、ゴムの非圧縮性により、タイヤ幅方向の変形も抑制され、接地形状が変化しにくくなる。さらには、リング剛性が向上することにより偏心変形が促進され、転がり抵抗も同時に向上する。この転がり抵抗の向上効果は、本実施形態の空気入りタイヤ10において、特に向上効果の幅が大きくなる。
なお、ゲージTsはゴム、カーカス15、インナーライナー17などすべての部材の厚みの合計となる。また、ビードコア14がカーカス15によって複数の小ビードコアに分割されている構造の場合には、全小ビードコアのうち幅方向最内側端部と最外側端部の距離をTbとする。
具体的な簡素化手法としては少なくとも以下の(i)〜(iii)のいずれか一つの条件を満たすことにより可能となる。
(i)図11に示すように、カーカス15のカーカス折り返し部の折り返し端15aが、タイヤ10のタイヤ径方向でのタイヤ最大幅位置よりもタイヤ径方向内側に位置する。
(ii)タイヤ10をリムに組み込み、所定の内圧を充填し、無負荷とした、基準状態の際のタイヤ幅方向断面における、サイド補強ゴム81のタイヤ径方向最大長さをH1とし、ビードフィラ82のタイヤ径方向最外点とビードコア14のタイヤ径方向最外点とを結んだ線分の長さをH2とするとき、1.8≦H1/H2≦3.5、を満たす。ここで、図11の例のように、ビードフィラ82のタイヤ径方向最外点とビードコア14のタイヤ径方向最外点とを結んだ線分の長さH2が複数存在する場合は、そのうち最大のものを、該長さH2として用いる。
(iii)関係式、10(mm)≦(SW/OD)×H1≦20(mm)を満たす。
具体的には、タイヤをリムに組み込み、所定の内圧を充填し、無負荷とした、基準状態の際のタイヤ幅方向断面における、傾斜ベルト16を構成する1層以上のベルト層のうちタイヤ幅方向の幅が最大のベルト層のタイヤ幅方向の半幅をWBとし、タイヤ幅方向の幅が最大のベルト層のタイヤ幅方向端部から1本以上の周方向溝31、32のうちタイヤ幅方向最外側の周方向溝32のタイヤ幅方向中心位置までのタイヤ幅方向距離をWGとするとき、関係式、0.5≦WG/WB≦0.8を満たすことが好ましい。
比較例1から3および実施例1から7のタイヤをリムサイズ5.5J−19のリムに組付け、また、比較例4から6のタイヤをリムサイズ6.5J−15のリムに組付け、それぞれ内圧300kPaを付与した後、走行試験用ドラム上で荷重4.28kNを与えて、時速40km、60km、80km、100kmで回転させて車内でノイズ(騒音)レベルを低周波域(80Hz以上100Hz)および高周波域(400Hz以上800Hz以下)別に測定し、これら測定値の平均を算出した。結果を表1に、比較例1を基準とした騒音の変化量(dB)で示した。いずれも値が小さいほど良好である。
比較例1から3および実施例1から7のタイヤをリムサイズ5.5J−19のリムに組付け、また、比較例4から6のタイヤをリムサイズ6.5J−15のリムに組付け、それぞれ内圧300kPaを付与した後、直径1.7mの鉄板表面を持つドラム試験機(速度:80km/h)を用いて、車軸の転がり抵抗力を求めた。この転がり抵抗の測定はISO18164に準拠し、スムースドラム、フォース式にて実施したものである。結果を表1に、比較例1の値を100とする指数にて示した。いずれも値が小さいほど良好である。
また、実施例6では、実施例1に比べて高周波域における騒音性能が良好である。したがって、上術の、周方向に対する傾斜角度およびタイヤ幅方向幅を有する最狭幅の傾斜ベルト層を備えることにより、高周波域における騒音性能も向上可能であることが分かる。また、実施例7では、実施例1に比べて高周波域における騒音性能が良好である。したがって、中央領域において他の領域より周方向剛性の大きな周方向ベルトを備えることにより、高周波域における騒音性能も向上可能であることが分かる。
11 ビード部
12 サイドウォール部
13 トレッド部
14 ビードコア
15 カーカス
15a カーカスの折り返し部の折り返し端
16 傾斜ベルト
17 インナーライナー
18 最広幅の傾斜ベルト層
19 サイド部
20 第1のインナーライナーゴム
21 第2のインナーライナーゴム
22 最狭幅の傾斜ベルト層
23、230 周方向ベルト
24 最広幅の周方向ベルト層
25 最狭幅の周方向ベルト層
30 サイプ
31、32 周方向溝
33、34 リブ状陸部
35 ***
36 周方向サイプ
37 幅方向溝
42 一端開口溝
43 浅溝
71、72 傾斜ベルト層
73 周方向ベルト層
81 サイド補強ゴム
82 ビードフィラ
260 周方向ベルト層
CA 中央領域
CL タイヤ赤道面
TE トレッド端
Claims (5)
- 1対のビード部間に跨るカーカスと、前記カーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に配置されるとともにタイヤ周方向に対して傾斜して延びるコードを有する傾斜ベルト層からなる傾斜ベルトと、前記カーカスの内側に配設されインナーライナーと、を備える空気入りタイヤであって、
前記タイヤのサイド部の少なくとも一部における前前記インナーライナーの厚みが1.5mm以上であり、
前記傾斜ベルト層の内、少なくとも1層の傾斜ベルト層のコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度が35°以上である、ことを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記インナーライナーの厚みが2.8mm以下である、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
- 前記サイド部の少なくとも一部における、前記インナーライナーの厚みは、他の部分の厚みより大きい、請求項1または2に記載の空気入りタイヤ。
- 前記傾斜ベルトは、タイヤ幅方向幅の異なる2層の前記傾斜ベルト層を少なくとも有し、最広幅の傾斜ベルト層をなすコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度θ1と、最狭幅の傾斜ベルト層をなすコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度θ2とが、
35°≦θ1≦85°、及び、
10°≦θ2≦30°
を満たし、
且つ、前記最広幅の傾斜ベルト層のタイヤ幅方向幅W1と前記最狭幅の傾斜ベルト層のタイヤ幅方向幅W2とが、
W2≦0.6×W1
を満たす、請求項1から3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。 - 前記カーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に配置されるとともにタイヤ周方向に沿って延びるコードを有する少なくとも1層の周方向ベルト層からなる周方向ベルトを、更に備え、
前記周方向ベルトは、タイヤ赤道を含む領域である中央領域の単位幅あたりのタイヤ周方向剛性が、他の領域の単位幅あたりのタイヤ周方向剛性より大きい、請求項1から4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
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