JP4711740B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

この発明は、カーカス層の半径方向外側にベルト層、ベルト強化層が配置された空気入りタイヤに関する。

従来の空気入りタイヤとしては、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。
特開昭５８−１５６４０４号公報

このものは、対をなすビードコア間をトロイダル状に延びるカーカス層と、カーカス層の半径方向外側に配置され、タイヤ赤道Ｓに対して逆方向に傾斜しているスチールコードが内部に埋設された２枚のベルトプライからなるベルト層と、前記ベルト層の半径方向外側に配置され、内部に実質上周方向に延びる有機繊維から構成された補強コードが埋設されているベルト強化層と、２枚のベルトプライ間に幅狭ベルトプライの幅方向両端を跨ぐよう配置され、内部に実質上周方向に延びる有機繊維から構成された補強コードが埋設されている帯状補強層と、前記ベルト層、ベルト強化層、帯状補強層の半径方向外側に配置されたトレッドとを備えたものである。

そして、このものは、高いたが効果を有するベルト強化層によって、内圧充填時および高速走行時におけるトレッド部の径成長を強力に抑制して操縦安定性を向上させるとともに、高いたが効果を有する帯状補強層によって、逆方向に傾斜したベルトプライ内のスチールコードの接地時におけるタイヤ赤道側への変形によりベルトプライ間に発生するせん断変形を抑制し、これにより、ベルト端における亀裂およびセパレーションの発生を抑制するようにしている。

しかしながら、近年、乗用車の高性能化に伴い、さらなる高速耐久性が求められるようになってきたが、前述のような従来の空気入りタイヤでは、高速耐久性が充分なものではなかった。

この発明は、高速走行時のベルト端における亀裂、セパレーションを効果的に抑制することができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

このような目的は、対をなすビードコア間をトロイダル状に延びるカーカス層と、カーカス層の半径方向外側に配置され、タイヤ赤道Ｓに対して逆方向に傾斜しているスチールコードが内部に埋設された少なくとも２枚のベルトプライからなるベルト層と、前記ベルト層と重なり合うよう配置され、内部にタイヤ赤道Ｓに実質上平行に延びる有機繊維から構成された補強コードが埋設されたベルト強化層と、前記ベルト層、ベルト強化層の半径方向外側に配置されたトレッドとを備え、前記ベルト層の幅方向両端部を包み込み、内部にタイヤ赤道Ｓに対して傾斜した有機繊維からなる補強コードが埋設されている一対のホールド補強層を設ける一方、前記ホールド補強層のうち、ベルト層より半径方向内側に位置する内側部の幅方向内端を、最内側ベルトプライの幅方向外端より 5〜30mmだけ幅方向内側に位置させるとともに、ベルト層より半径方向外側に位置する外側部の幅方向内端を、最外側ベルトプライの幅方向外端より 5〜30mmだけ幅方向内側に位置させ、かつ、前記ホールド補強層の内側部に埋設されている補強コードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜方向を、最内側ベルトプライに埋設されているスチールコードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜方向と同一方向とするとともに、外側部に埋設されている補強コードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜方向を、最外側ベルトプライに埋設されているスチールコードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜方向と同一方向とした空気入りタイヤにおいて、前記ホールド補強層の内側部に埋設されている補強コードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜角Ｂを、最内側ベルトプライに埋設されているスチールコードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜角Ａと同一とするとともに、外側部に埋設されている補強コードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜角Ｂを、最外側ベルトプライに埋設されているスチールコードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜角Ａと同一とすることにより、達成することができる。

この発明においては、内部にタイヤ赤道に対して傾斜した有機繊維からなる補強コードが埋設されている一対のホールド補強層によってベルト層の幅方向両端部を包み込むようにしたので、接地時にトレッド部が平坦となるよう変形することで、逆方向に傾斜したベルトプライ内のスチールコードがタイヤ赤道Ｓ側に変形しようとしても、このような変形はベルト層の幅方向両端部を包み込んでいるホールド補強層により拘束され、この結果、ベルトプライ間に発生するせん断変形が抑制されてベルト端における亀裂、セパレーションが効果的に抑制されるのである。

また、振動乗り心地性を低下させることなくベルト端における亀裂、セパレーションを充分に抑制することができるとともに、傾斜方向が逆方向である場合に比較し、ベルトプライ間に発生するせん断変形を強力に抑制することができ、さらに、最内側および最外側ベルトプライの幅方向外端同士が連続しているのと同様となり、ベルトプライ間に発生するせん断変形をさらに強力に抑制することができる。

以下、この発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１、２において、11は高速走行が可能な乗用車用空気入りラジアルタイヤであり、この空気入りタイヤ11は対をなす、ここでは一対のビードコア12がそれぞれ埋設されたビード部13と、これらビード部13から略半径方向外側に向かってそれぞれ延びるサイドウォール部14と、これらサイドウォール部14の半径方向外端同士を連結する略円筒状のトレッド部15とを備えている。なお、この発明は航空機用あるいはトラック・バス用の空気入りタイヤに適用してもよい。

そして、この空気入りタイヤ11は前記ビードコア12間をトロイダル状に延びてサイドウォール部14、トレッド部15を補強するカーカス層18を有し、このカーカス層18の幅方向両端部は前記ビードコア12の回りを折り返されている。前記カーカス層18は少なくとも１枚、ここでは２枚のカーカスプライ19から構成され、これらのカーカスプライ19内にはタイヤ赤道Ｓに対して70〜90度のコード角で交差する、即ちラジアル方向（子午線方向）に延びるナイロン、芳香族ポリアミド、スチール等（ここでは、ナイロン）から構成された多数本の互いに平行な補強コード20がそれぞれ埋設されている。

23はカーカス層18の半径方向外側に配置され、その幅がトレッド幅Ｔとほぼ同一であるベルト層であり、このベルト層23は少なくとも２枚のベルトプライ、ここでは２枚のベルトプライ24、25を半径方向外側に向かってこの順序で積層することにより構成している。ここで、各ベルトプライ24、25の内部には多数本の互いに平行なスチールコード26、27がそれぞれ埋設され、これらのスチールコード26、27はスチールの撚り線あるいはモノフィラメントから構成されるとともに、少なくとも２枚のベルトプライにおいてタイヤ赤道Ｓに対し逆方向に傾斜して互いに交差している。このようにベルトプライ24、25内にスチールコード26、27を埋設するようにすれば、ベルト層23、即ち、空気入りタイヤ11の曲げ剛性が向上し、コーナリング時に発生する横力が増大する。

ここで、前記ベルトプライ24、25内のスチールコード26、27は、タイヤ赤道Ｓに対して同一傾斜角Ａで傾斜しているが、この傾斜角Ａは45度以上で75度未満とすることが好ましい。その理由は、トレッド部15の外表面には、通常、周方向に延びる主溝40が形成されているが、この主溝40の溝底部分はゲージが薄いため、コーナリング等で大きな横力を受けると、半径方向外側に向かって弧状に変形して操縦安定性が低下することがあるが、前述のように傾斜角Ａを45度以上とすると、スチールコード26、27が突っ張りとして機能し、前述した弧状変形が抑制されて操縦安定性が向上するからである。

しかも、前述のように傾斜角Ａを45度以上とすると、ベルト層23の面外曲げ剛性が低下するため、空気入りタイヤ11の縦ばね定数を低い値に抑えることができ、これにより、振動乗り心地性を向上させることもできるからである。一方、前記傾斜角Ａが75度以上であると、接地時にベルトプライ24、25間には大きなせん断変形は発生せず、ベルト端に亀裂が発生することはあまりないため、前記傾斜角Ａが75度未満であるときが対象となる。

35は前記ベルト層23とカーカス層18との間のトレッド部15に該ベルト層23と重なり合うよう配置されたベルト強化層であり、このベルト強化層35は少なくとも１枚（ここでは１枚）の強化プライ36から構成され、各強化プライ36の内部にはタイヤ赤道Ｓと実質上平行に延びるナイロン、芳香族ポリアミド等の有機繊維から構成された補強コード37が埋設されている。このようにトレッド部15に、タイヤ赤道Ｓと実質上平行に延びる補強コード37が内部に埋設されることで、高いたが効果を有するベルト強化層35を設ければ、高速走行時における遠心力によってトレッド部15が半径方向外側に大きく径成長するのが抑制され、これにより、ベルト端の亀裂発生、トレッド端部における発熱が抑制され、タイヤの操縦安定性、高速耐久性を向上させることができる。

そして、前記ベルト強化層35内の補強コード37は芳香族ポリアミドから構成することが好ましい。その理由は、このようにすれば、軽量化を図りながら、高速走行によりトレッド部15が高温となっても、該トレッド部15の径成長を強力に抑制することができるからである。また、前述したベルト強化層35の幅はいずれのベルトプライ24、25の幅よりも大とすることが好ましい。その理由は、このようにすれば、ベルト端でのせん断変形、亀裂を強力に抑制することができるとともに、トレッド部15の大部分または全域の内圧充填、高速走行に基づく径成長を強力に抑制することができ、これにより、空気入りタイヤ11の耐久性を効果的に向上させることができるからである。

また、前述のベルト強化層35は、例えば、補強コード37を１本または数本並べてゴム被覆した一定幅のストリップをカーカス層18の外側に螺旋状に巻き付けることで成形することができる。このようにしてベルト強化層35を成形するようにすれば、ベルト強化層35を高能率かつ高精度で成形することができる。39は前記ベルト層23、ベルト強化層35の半径方向外側に配置されたゴムからなるトレッドであり、このトレッド39の外表面（踏面）には、排水性能を向上させるため、幅広で周方向に連続して延びる複数本、ここでは４本の主溝40が形成されている。また、前記トレッド39の外表面には幅方向や斜め方向に延びる多数本の横溝が形成されることもある。

そして、このような空気入りタイヤ11を走行させると、接地時にトレッド部15が円弧状から平坦形状に変形するため、逆方向に傾斜したベルトプライ24、25内のスチールコード26、27は接地する毎にタイヤ赤道Ｓ側に向かって傾斜するよう変形し、この結果、隣接するベルトプライ24、25間にベルト端に接近するに従い増大するせん断変形が繰り返し発生し、ベルト端に亀裂およびセパレーションが発生することがある。なお、前述のようなスチールコード26、27の傾斜変形は、空気入りタイヤ11に対し内圧充填を行ったときも発生する。

このため、この実施形態においては、ベルト層23、即ち全てのベルトプライ24、25の幅方向両端部を包み込み、少なくとも１枚、ここでは１枚のホールドプライ43から構成された一対のホールド補強層42を配置するとともに、これらホールド補強層42（ホールドプライ43）の内部にタイヤ赤道Ｓに対して傾斜するとともに、ナイロン、芳香族ポリアミド等の有機繊維から構成された互いに平行な多数本の補強コード44を埋設したのである。

この結果、前述のように接地時にトレッド部15が平坦となるよう変形することで、逆方向に傾斜したスチールコード26、27がタイヤ赤道Ｓ側に変形しようとしても、このような変形はベルト層23の幅方向両端部を包み込んでいるホールド補強層42により拘束され、この結果、ベルトプライ24、25間に発生するせん断変形が抑制されてベルト端における亀裂、セパレーションを効果的に抑制されるのである。しかも、ベルト端に亀裂が発生しても、これらベルト端を包み込むホールド補強層42によって亀裂の進展を阻害することもできる。

ここで、各ホールド補強層42は、ベルト強化層35、カーカス層18の半径方向外側に帯状部材を円筒状に貼付けた後、帯状部材間のカーカス層18および帯状部材の幅方向内側部の半径方向外側にベルト層23を貼付け、その後、ベルト層23の幅方向両外端から若干幅方向外側に離れた折り返し部45を中心として、該折り返し部45より幅方向外側の前記帯状部材を幅方向内側に折り返し、ベルト層23の半径方向外側に重なり合わせることで、略コの字形に形成している。

この結果、これらのホールド補強層42はベルト層23より半径方向内側に位置する内側部47と、前記内側部47およびベルト層23より半径方向外側に位置する外側部48と、これら内側部47、外側部48の幅方向外端同士を連続する折り返し部45とから構成されることになる。なお、この実施形態ではホールド補強層42によってベルト層23の幅方向両端部のみを包み込むようにしたが、ベルト層23の半径方向外側あるいは半径方向内側にベルト強化層35を配置、あるいは、ベルトプライ24、25間にベルト強化層35を配置し、これらベルト層23、ベルト強化層35双方の幅方向両端部をホールド補強層42によって包み込むようにしてもよい。

そして、前述のようにホールド補強層42内の補強コード44をスチールではなく有機繊維から構成したので、該ホールド補強層42を折り返し部45においてほぼ 180度折り返しコの字状とする際、折り返し作業が容易となるとともに、折り返し部45における剛性の急激な増加を抑制することもできる。

ここで、前記ホールド補強層42の内側部47の幅方向内端47ａを、該内側部47に密着する最内側のベルトプライ24の幅方向外端24ａより 5〜30mmだけ幅方向内側に位置させるとともに、前記外側部48の幅方向内端48ａを、該外側部48に密着する最外側のベルトプライ25の幅方向外端25ａより 5〜30mmだけ幅方向内側に位置させている。

その理由は、前記幅方向内端47ａと幅方向外端24ａとの間の距離Ｌまたは幅方向内端48ａと幅方向外端25ａとの間の距離Ｍが、 5mm未満であると、ホールド補強層42とベルトプライ24、25との重なり合い量が少なくてベルト端における亀裂、セパレーションを充分に抑制することができず、一方、前記距離ＬまたはＭが30mmを超えると、傾斜補強コードが埋設されたプライを４枚積層した部分の幅が広くなってトレッド部15の曲げ剛性が高くなり、振動乗り心地性が低下するおそれがあるが、前述のような範囲内とすれば、振動乗り心地性を低下させることなく、ベルト端における亀裂、セパレーションを充分に抑制することができるからである。

また、前記ホールド補強層42内に埋設されている補強コード44のタイヤ赤道Ｓに対する傾斜角Ｂは 5〜30度の範囲内とすることが好ましい。これは、前記傾斜角Ｂが 5度未満であると、タイヤ赤道Ｓにほぼ並行に延びる補強コードが埋設されているプライがトレッド端部に３層積層されることになり、この結果、トレッド部15の曲げ剛性が高くなって振動乗り心地性が低下するおそれがあるが、 5度以上とすると、振動乗り心地性が低下することはないからである。

また、前記傾斜角Ｂが30度を超えると、ホールド補強層42の周方向剛性が低くなるため、ホールド補強層42が負担できる張力が少なくなって空気入りタイヤ11の高速耐久性をあまり向上させることができず、しかも、ホールド補強層42を前述のように折り返す際、大きな力が必要となって製作精度が低下するおそれがあるが、30度未満であると、ホールド補強層42の内側、外側部47、48内の補強コード44が小角度で交差して周方向剛性が高くなるため、負担できる張力が大きくなって空気入りタイヤ11の高速耐久性が向上するとともに、折り返し作業が容易となって製作精度が向上するからである。

さらに、前記ホールド補強層42の内側部47に埋設されている補強コード44のタイヤ赤道Ｓに対する傾斜方向を、該内側部47に密着する最内側のベルトプライ24に埋設されているスチールコード26のタイヤ赤道Ｓに対する傾斜方向と同一方向とするとともに、外側部48に埋設されている補強コード44のタイヤ赤道Ｓに対する傾斜方向を、該外側部48に密着する最外側のベルトプライ25に埋設されているスチールコード27のタイヤ赤道Ｓに対する傾斜方向と同一方向としている。その理由は、このようにすれば、これらコードの傾斜方向が逆方向である場合に比較し、ベルトプライ24、25間に発生するせん断変形を強力に抑制することができるからである。

そして、前述のようにコードの傾斜方向が同一方向であるとき、内側部47における補強コード44のタイヤ赤道Ｓに対する傾斜角Ｂをスチールコード26のタイヤ赤道Ｓに対する傾斜角Ａと同一とするとともに、外側部48における補強コード44のタイヤ赤道Ｓに対する傾斜角Ｂをスチールコード27のタイヤ赤道Ｓに対する傾斜角Ａと同一とすると、隣接する２枚のベルトプライ24、25の幅方向外端同士が連続しているのと同様となり、これらベルトプライ24、25間に発生するせん断変形をさらに強力に抑制することができる。

また、前記ホールド補強層42の外側部48と内側部47との境界に位置する折り返し部45を、最広幅であるベルトプライ24の幅方向外端24ａから幅方向外側に 3〜30mmだけ離して設けることが好ましい。その理由は、前記折り返し部45とベルトプライ24の幅方向外端24ａとの間の距離Ｎが 3mm未満であると、ホールド補強層42の折り返しにより最広幅であるベルトプライ24のプライ端が変形されるおそれがあり、一方、30mmを超えると、ホールド補強層42が大きくサイドウォール部14に侵入してサイドウォール部14の曲げ剛性が高くなり、この結果、振動乗り心地性が低下するおそれがあるが、前述のような範囲内とすると、振動乗り心地性を低下させることなく、ホールド補強層42によるベルト端の変形を防止することができる。

ここで、空気入りタイヤ11の振動乗り心地性を向上させるため、ベルト層23の幅をトレッド幅Ｔ未満とすることがあるが、このようにすると、トレッド端部にスチールコード26、27の存在しない領域が発生し、これにより、トレッド端部での接地長が長くなって発熱故障が生じたり、操縦安定性が低下するおそれがある。しかしながら、このようなとき、前述したホールド補強層42の折り返し部45をトレッド端50より幅方向外側に位置させれば、ベルト端より幅方向外側のスチールコード26、27が存在しない領域に、補強コード44が互いに交差しているホールド補強層42（内側、外側部47、48）が配置されることとなって、該領域がホールド補強層42により補強され、発熱故障を抑制することができるとともに、操縦安定性を向上させることができる。

この発明は、空気入りタイヤの産業分野に適用できる。

この発明の実施形態１を示す子午線断面図である。 そのトレッド部の一部破断展開平面図である。

11…空気入りタイヤ 12…ビードコア
18…カーカス層 23…ベルト層
24、25…ベルトプライ 24ａ、25ａ…幅方向外端
26、27…スチールコード 35…ベルト強化層
37…補強コード 39…トレッド
42…ホールド補強層 44…補強コード
47…内側部 47ａ…幅方向内端
48…外側部 48ａ…幅方向内端

Claims (1)

1. 対をなすビードコア間をトロイダル状に延びるカーカス層と、カーカス層の半径方向外側に配置され、タイヤ赤道Ｓに対して逆方向に傾斜しているスチールコードが内部に埋設された少なくとも２枚のベルトプライからなるベルト層と、前記ベルト層と重なり合うよう配置され、内部にタイヤ赤道Ｓに実質上平行に延びる有機繊維から構成された補強コードが埋設されたベルト強化層と、前記ベルト層、ベルト強化層の半径方向外側に配置されたトレッドとを備え、前記ベルト層の幅方向両端部を包み込み、内部にタイヤ赤道Ｓに対して傾斜した有機繊維からなる補強コードが埋設されている一対のホールド補強層を設ける一方、前記ホールド補強層のうち、ベルト層より半径方向内側に位置する内側部の幅方向内端を、最内側ベルトプライの幅方向外端より 5〜30mmだけ幅方向内側に位置させるとともに、ベルト層より半径方向外側に位置する外側部の幅方向内端を、最外側ベルトプライの幅方向外端より 5〜30mmだけ幅方向内側に位置させ、かつ、前記ホールド補強層の内側部に埋設されている補強コードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜方向を、最内側ベルトプライに埋設されているスチールコードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜方向と同一方向とするとともに、外側部に埋設されている補強コードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜方向を、最外側ベルトプライに埋設されているスチールコードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜方向と同一方向とした空気入りタイヤにおいて、前記ホールド補強層の内側部に埋設されている補強コードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜角Ｂを、最内側ベルトプライに埋設されているスチールコードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜角Ａと同一とするとともに、外側部に埋設されている補強コードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜角Ｂを、最外側ベルトプライに埋設されているスチールコードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜角Ａと同一としたことを特徴とする空気入りタイヤ。

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