JP2008055968A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】重量の増加を来すことなく高速耐久性の向上を図ることのできる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】タイヤ幅方向中央側に配置される第１のベルト層５のタイヤ幅方向両側に、補強コード１３ａがタイヤ周方向に対して傾斜をなさずにタイヤ周方向の延びる第２のベルト層６をそれぞれ設けたので、各第２のベルト層６によってタイヤ幅方向両側のせり上がりを防止することができる。この場合、補強用のカバー層を別途設ける必要がないので、重量の増加を来すことがない。また、各第２のベルト層６の補強コード１３ａをタイヤ幅方向に長い断面形状を有するように形成したので、タイヤ幅方向に対する断面二次モーメントを大きくすることができ、補強コード１３ａの外径を大きくせずに第２のベルト層６のタイヤ幅方向の剛性を高めることができ、横荷重に対するベルト端部の剪断変形を効果的に抑制することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば乗用車、トラック、バス等に用いられる空気入りタイヤに関するものである。

従来、この種の空気入りタイヤとして、トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を設け、ベルト層の補強コードをタイヤ周方向に対して傾斜するように配置したものが一般的である。この構造では、高速走行時の遠心力によりタイヤ幅方向両端側の補強コードの端部がせり上がり、ベルト層のエッジにセパレーション故障を発生させるおそれがある。そこで、ベルト層のタイヤ幅方向両端側にタイヤ周方向に延びる補強コードを巻き付けたカバー層を設けることにより、カバー層で補強コードの端部のせり上がりを防止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−２４２０８号公報

しかしながら、前述のようにベルト層の外側にカバー層を設けた場合、カバー層によって重量が増加し、車両の燃費や操舵性を悪化させるという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、重量の増加を来すことなく高速耐久性の向上を図ることのできる空気入りタイヤを提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、トレッド部におけるカーカス層の外周側に、補強コードを有するベルト層を設けてなる空気入りタイヤにおいて、前記ベルト層のタイヤ幅方向中央側に設けられ、補強コードがタイヤ周方向に対して所定角度で傾斜するように形成された第１のベルト層と、第１のベルト層のタイヤ幅方向両側にそれぞれ設けられ、補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜をなさずにタイヤ周方向に延びるように形成された一対の第２のベルト層とを備え、各第２のベルト層の補強コードをタイヤ幅方向の長さがタイヤ径方向よりも長い断面形状をなすように形成している。

これにより、第１のベルト層のタイヤ幅方向両側にそれぞれ配置された各第２のベルト層の各補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜をなさずにタイヤ周方向に延びるように配置されていることから、各第２のベルト層によって高速走行時のせり上がりが抑制される。また、補強コードがタイヤ幅方向に長い断面形状を有しているため、タイヤ幅方向に対する断面二次モーメントが大きくなる。

本発明によれば、各第２のベルト層によって高速走行時のタイヤ幅方向両側のせり上がりを防止することができるので、高速耐久性の向上を図ることができる。この場合、補強用のカバー層を別途設ける必要がないので、重量の増加を来すことがなく、軽量化による車両の燃費の向上及び操舵性の向上を図ることができる。また、各第２のベルト層の補強コードのタイヤ幅方向に対する断面二次モーメントを大きくすることができるので、補強コードの外径を大きくせずに第２のベルト層のタイヤ幅方向の剛性を高めることができ、横荷重に対するベルト端部の剪断変形を効果的に抑制することができる。

図１乃至図３は本発明の第１の実施形態を示すもので、図１は空気入りタイヤの部分正面断面図、図２はベルト層の部分平面図、図３はその要部断面図である。

この空気入りタイヤは、タイヤ外周面側に形成されるトレッド部１と、タイヤ幅方向両側に形成されるサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に形成されるビード部３とを備え、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、タイヤ幅方向中央側に配置される第１のベルト層５と、タイヤ幅方向両端側にそれぞれ配置される一対の第２のベルト層６が設けられている。即ち、この空気入りタイヤは、シート状のインナーライナ１０と、複数のカーカス部材１１と、第１のベルト層５を形成する第１のベルト１２と、各第２のベルト層６を形成する第２のベルト１３とを成形ドラム上で円筒状に成形した後、カーカス部材１１が左右一対のビード部材１４間に跨るようにトロイダル状に成形するとともに、カーカス部材１１のタイヤ幅方向両端側をビード部材１４の周りからタイヤ幅方向外側に巻き上げてサイドウォール部２側に折り返し、カーカス部材１１の外周面にトレッド部材１５及びサイドウォール部材１６を貼付けることによって形成される。

インナーライナ１０は気密性を有するシート状のゴムからなり、カーカス部材１１の内周面側に配置される。

カーカス部材１１は、複数本の補強コードがタイヤの周方向に配列されたシート状のゴムからなり、そのタイヤ周方向一端部及び他端部をスプライスして円筒状に形成される。

第１のベルト１２は、スチールコード、高強度繊維等からなる複数本の補強コード１２ａをシート状のゴムで被覆してなり、タイヤ径方向に二枚重ねに配置されている。各第１のベルト１２は、それぞれ補強コード１２ａがタイヤ周方向に対して所定角度（例えば３０゜）で傾斜するように形成され、互いに補強コード１２ａがタイヤ周方向に対して反対方向に傾斜するように配置されている。

各第２のベルト１３は、スチールコード、高強度繊維等からなる複数本の補強コード１３ａをシート状のゴムで被覆してなり、それぞれ第１のベルト１２のタイヤ幅方向両端側に配置されている。この場合、第１のベルト層５及び各第２のベルト層６の全体の幅を接地幅の９０％以上１００％以下とすると、第２のベルト層６は、一つの幅Ｗ1 が第１のベルト層５及び各第２のベルト層６の全体の幅の半分の幅Ｗ2 に対して５％以上４０％以下になるように形成されている。また、各第２のベルト１３は、補強コード１３ａがタイヤ周方向に対して傾斜をなさずにタイヤ周方向に延びるように形成されており（例えばタイヤ周方向に対して５゜以下のような僅かな傾斜を含む。）、各補強コード１３ａはタイヤ幅方向の長さＡ1 がタイヤ径方向の長さＢ1 よりも長い断面形状を有するように形成されている。この場合、各補強コード１３ａはそれぞれ４本のフィラメント１３ｂの撚り構造からなり、一本のフィラメント１３ｂの断面のタイヤ幅方向の長さＡ2 でタイヤ径方向の長さＢ2 を除した値が０．１以上０．７以下になるように形成されている。

ビード部材１４は、金属線等のワイヤを束ねてなるビードコア１４ａと、断面略三角形状のゴムからなるビードフィラー１４ｂとからなり、ビードフィラー１４ｂはビードコア１４ａの外周に配置されている。

トレッド部材１５は押出成形によって形成されるゴムからなり、カーカス部材１１の幅方向中央側に配置されている。また、トレッド部材１５の外周面には、所定のトレッドパターンをなす溝１５ａが加硫成型時に形成される。

サイドウォール部材１６は押出成形によって形成されるゴムからなり、カーカス部材１１のタイヤ幅方向両端側を覆うように配置されている。

以上の構成においては、第１のベルト層５のタイヤ幅方向両側にそれぞれ配置された各第２のベルト層６の各補強コード１３ａがタイヤ周方向に対して傾斜をなさずにタイヤ周方向に延びるように配置されていることから、各第２のベルト層６によって高速走行時のせり上がりが抑制される。また、補強コード１３ａがタイヤ幅方向に長い断面形状を有しているため、タイヤ幅方向に対する断面二次モーメントが大きくなる。この場合、一本のフィラメント１３ｂの断面におけるＢ2 ／Ａ2 の値が０．１よりも小さいと、扁平状になりすぎて折損し易くなり、０．７よりも大きくなると断面二次モーメントによる剛性向上効果が十分に得られなくなるため、この値は０．１以上０．７以下が好ましく、０．４以上０．６以下であれば最適である。また、第２のベルト層６の幅Ｗ1 が第１及び第２のベルト層５，６の全体の幅の半分の幅Ｗ2 に対して５％よりも小さいと、せり上がりの抑制効果が十分に得られなくなるとともに、横荷重に対するベルト端部の剪断変形を抑制することができなくなり、４０％よりも大きいと、タイヤ径方向の剛性が高くなりすぎて乗り心地の低下や加硫成型不良を生じ易くなるため、幅Ｗ1 は幅Ｗ2 に対して５％以上４０％以下が好ましく、１５％以上３０％以下であれば最適である。

図４は本発明の第２の実施形態を示すベルト層の要部断面図であり、前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。

本実施形態の第２のベルト層６は、タイヤ周方向に延びる第１の補強コード１３ｃと第２の補強コード１３ｄをそれぞれタイヤ周方向に対して傾斜させずに配置してなる第２のベルト１３からなり、第１のベルト層５のタイヤ幅方向両側にそれぞれ設けられている。この場合、第１の補強コード１３ｃはタイヤ幅方向中央側に配置され、前記第１の実施形態の補強コード１３ａと同様、断面のタイヤ幅方向の長さがタイヤ径方向の長さよりも長い断面形状を有する４本のフィラメント１３ｅの撚り構造からなり、一本のフィラメント１３ｅの断面のタイヤ幅方向の長さでタイヤ径方向の長さを除した値が０．１以上０．７以下になるように形成されている。第２の補強コード１３ｄはタイヤ幅方向外側に配置され、断面のタイヤ幅方向の長さＡ3 がタイヤ径方向の長さＢ3 よりも長い断面形状を有するように形成されている。この場合、第２の補強コード１３ｄはそれぞれ４本のフィラメント１３ｆの撚り構造からなり、一本のフィラメント１３ｆの断面のタイヤ幅方向の長さＡ4 でタイヤ径方向の長さＢ4 を除した値が０．１以上０．７以下になるように形成されている。また、第２の補強コード１３ｄの各フィラメント１３ｆには第１の補強コード１３ｃの各フィラメント１３ｅよりも細径のものが用いられ、第２の補強コード１３ｄの断面積が第１の補強コード１３ｃの断面積に対して小さくなるように形成されている。この場合、第２の補強コード１３ｄの断面積を第１の補強コード１３ｃの断面積で除した値が０．１以上０．９以下になるように形成されている。

本実施形態では、第２のベルト層６のタイヤ幅方向外側に配置される第２の補強コード１３ｄの断面積がタイヤ幅方向中央側に配置される第１の補強コード１３ｃの断面積に対して小さいことから、第２のベルト層６とサイドウォール部２側の部材との剛性差が小さくなり、これらの部材間における応力集中が緩和される。この場合、第２の補強コード１３ｄの断面積を第１の補強コード１３ｃの断面積で除した値が０．１よりも小さいと、第２の補強コード１３ｄの強度が低くなりすぎて第２のベルト層６の剛性が不十分になるおそれがあり、０．９よりも大きいと、応力緩和効果が十分に得られなくなるため、この値は０．１以上０．９以下が好ましく、０．２以上０．７以下であれば最適である。尚、その他の構成及び作用は第１の実施形態と同様である。

ここで、図５に示すように、本発明の実施例について、高速耐久性の評価試験を行ったところ、以下の結果が得られた。この試験では、タイヤサイズが２０５／６０Ｒ１６のものを標準リムに装着して行い、ドラム径が１７０７ｍｍのドラム試験機により、ＪＩＳ４２３０に基づく高速耐久試験を行った。この場合、タイヤ空気圧３００ｋＰａ、最大荷重の８０％、周囲温度３８℃±３℃の条件で行い、タイヤ故障が発生する最終ステップ速度が高い方を優位性ありとして判定した。

比較例には、カーカス層が二層に設けられ、タイヤ幅方向両側にカバー層を有しないものを用いた。本発明の実施例１は、前記第１の実施形態の構成において、Ｂ2 ／Ａ2 の値が０．５のものである。実施例２は、前記第２の実施形態の構成において、Ｂ4 ／Ａ4 の値が０．５のものである。尚、各実施例１及び２には、何れもベルト層全体の半分の幅に対して第２のベルト層の幅が２０％のものを用いた。

前記試験の結果、比較例の最終ステップ速度に対し、本発明の各実施例１及び２は何れも最終ステップ速度が高く、良好な結果が得られた。

このように、第１及び第２の実施形態によれば、タイヤ幅方向中央側に配置される第１のベルト層５のタイヤ幅方向両側に、補強コード１３ａ（１３ｃ，１３ｄ）がタイヤ周方向に対して傾斜をなさずにタイヤ周方向の延びる第２のベルト層６をそれぞれ設けたので、各第２のベルト層６によってタイヤ幅方向両側のせり上がりを防止することができ、高速耐久性の向上を図ることができる。この場合、補強用のカバー層を別途設ける必要がないので、重量の増加を来すことがなく、軽量化による車両の燃費の向上及び操舵性の向上を図ることができる。また、各第２のベルト層６の補強コード１３ａ（１３ｃ，１３ｄ）をタイヤ幅方向に長い断面形状を有するように形成したので、タイヤ幅方向に対する断面二次モーメントを大きくすることができる。これにより、補強コード１３ａ（１３ｃ，１３ｄ）の外径を大きくせずに第２のベルト層６のタイヤ幅方向の剛性を高めることができ、横荷重に対するベルト端部の剪断変形を効果的に抑制することができる。

また、第１及び第２の実施形態によれば、第２のベルト層６の一つの幅Ｗ1 が第１及び第２のベルト層５，６の全体の半分の幅Ｗ2 に対して５％以上４０％以下になるように形成したので、タイヤ径方向の剛性が高くなりすぎることなくせり上がりの抑制効果を十分に得ることができ、実用化に際して極めて有利である。

更に、第１及び第２の実施形態によれば、第２のベルト層６の補強コード１３ａ（１３ｃ，１３ｄ）を、タイヤ径方向に長い断面形状を有する複数本のフィラメント１３ｂ（１３ｅ，１３ｆ）の撚り構造によって形成したので、単線で形成した場合よりも補強コード１３ａ（１３ｃ，１３ｄ）の断面における応力をタイヤ径方向に分散させることができ、補強コード１３ａ（１３ｃ，１３ｄ）の耐久性を向上させることができる。

また、第１及び第２の実施形態によれば、一本の撚りコード１３ｂ，１３ｅ，１３ｆの断面形状をＢ2 ／Ａ2 、Ｂ4 ／Ａ4 の値がそれぞれ０．１以上０．７以下になるように形成したので、折損を生ずることなく剛性向上効果を十分に得ることができ、実用化に際して極めて有利である。

更に、第２の実施形態によれば、第２のベルト層６を、タイヤ幅方向外側に配置される第２の補強コード１３ｄの断面積がタイヤ幅方向中央側に配置される第１の補強コード１３ｃの断面積に対して小さくなるように形成したので、第２のベルト層６とサイドウォール部２側の部材との剛性差を小さくして応力集中を緩和することができ、耐久性の向上に極めて有利である。

この場合、第２のベルト層６を、第２の補強コード１３ｄの断面積を第１の補強コード１３ｃの断面積で除した値が０．１以上０．９以下になるように形成したので、第２のベルト層６の剛性を不足させることなく応力緩和効果を十分に得ることができ、実用化に際して極めて有利である。

尚、前記各実施形態では、補強コード１３ａ，１３ｃ，１３ｄにそれぞれ撚り構造を用いたものを示したが、単線のフィラメントからなる補強コードによって形成するようにしてもよい。

本発明の第１の実施形態を示す空気入りタイヤの部分正面断面図 ベルト層の部分平面図 ベルト層の要部断面図 本発明の第２の実施形態を示すベルト層の要部断面図 評価試験の結果を示す図

符号の説明

１…トレッド部、４…カーカス層、５…第１のベルト層、６…第２のベルト層、１２…第１のベルト、１２ａ…補強コード、１３…第２のベルト、１３ａ…補強コード、１３ｂ…フィラメント、１３ｃ…第１の補強コード，１３ｄ…第２の補強コード、１３ｅ，１３ｆ…フィラメント。

Claims (6)

1. トレッド部におけるカーカス層の外周側に、補強コードを有するベルト層を設けてなる空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルト層のタイヤ幅方向中央側に設けられ、補強コードがタイヤ周方向に対して所定角度で傾斜するように形成された第１のベルト層と、
   第１のベルト層のタイヤ幅方向両側にそれぞれ設けられ、補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜をなさずにタイヤ周方向に延びるように形成された一対の第２のベルト層とを備え、
   各第２のベルト層の補強コードをタイヤ幅方向の長さがタイヤ径方向よりも長い断面形状をなすように形成した
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記各第２のベルト層を、その一つの幅が第１のベルト層及び各第２のベルト層の全体の幅の半分に対して５％以上４０％以下になるように形成した
   ことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記第２のベルト層の補強コードを、タイヤ幅方向の長さがタイヤ径方向よりも長い断面形状を有する複数本のフィラメントの撚り構造によって形成した
   ことを特徴とする請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記補強コードのフィラメントを、その断面のタイヤ径方向の長さをタイヤ幅方向の長さで除した値が０．１以上０．７以下になるように形成した
   ことを特徴とする請求項３記載の空気入りタイヤ。
5. 前記第２のベルト層を、タイヤ幅方向外側に配置される補強コードの断面積がタイヤ幅方向中央側に配置される補強コードの断面積に対して小さくなるように形成した
   ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の空気入りタイヤ。
6. 前記第２のベルト層の補強コードを、その最小断面積を最大断面積で除した値が０．１以上０．９以下になるように形成した
   ことを特徴とする請求項５記載の空気入りタイヤ。

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