JP5213160B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、フリッパまたはインサート補強層が配設された空気入りラジアルタイヤの改良に関する。

近年、空気入りラジアルタイヤにおいては、操縦安定性の向上を目的として、タイヤビード部からサイドウォール部の剛性を高めることが一般的である。従来は、例えば、ビード部からサイドウォール部にかけて、ビードコアおよびビードフィラーを内包する補強材、いわゆるフリッパを配設する構成や、ビード部からサイドウォール部にかけて、いわゆるインサートを配設する構成等が広く採用されている。

例えば、特許文献１には、ビード部内に、ラジアル線分に対して７０〜１１０°の範囲の角度で延在させたコードよりなるコード補強層を配設し、このコードのコード素線の材料を特定することで、すぐれた振動乗心地および低い車室内騒音を確保しつつ、操縦安定性を向上させた空気入りタイヤが開示されている。また、特許文献２には、半径方向内端をビードコアの近傍に位置させ、半径方向外端をビードフィラの半径方向外端より外方に位置させたコード補強層を具える空気入りラジアルタイヤに係る改良技術が開示されている。
特開２００１−１８７５２１号公報（特許請求の範囲等） 特開２００１−１３０２２９号公報（特許請求の範囲等）

上記従来技術により、ビード部からサイドウォール部にかけての部分を、フリッパまたはインサート等の補強層で補強してタイヤ剛性を高めることで、操縦安定性を向上することは可能である。しかしながら、この場合、タイヤの上下方向の剛性も高まることから、振動乗り心地性能が悪化するという別の問題が生じていた。

これは、凹凸や段差のある路面を走行する場合に特に重大であり、これら補強層を付加すると、段差乗り越し時の当たりの大きさ（ショック）およびその収まり（ダンピング）を大きく悪化させてしまうこととなっていた。したがって、段差乗り心地の悪化を生ずることなく、操縦安定性を向上できる技術の確立が望まれていた。

そこで本発明の目的は、従来の高性能ラジアルタイヤが有する上記のような欠点を改良して、操縦安定性と乗り心地性との双方に優れた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下のようなことを見出した。すなわち、前述したように、フリッパやインサート補強層を有することで最も悪化する乗り心地性能は、段差乗り越し時の当たりの大きさ（ショック）およびその収まり（ダンピング）である。以下、これら当たりの強さと収まりとを総合して、「段差乗り心地性」と称する。

ここで、段差乗り心地性を確保するために、ベルト層を構成するスチールコードに必要な重要特性は、コードの曲げ剛性が低いこと、および、コード方向の引っ張り剛性が高いことである。これは、以下の２つの理由による。（１）ベルト層を構成するスチールコードは段差乗り越し時に曲げ変形を受けるので、曲げ剛性が小さいスチールコードのほうが当たりを低下することができる。（２）段差乗り越し時の当たりによって発生するスチールコードの微小振動は、コード方向の引張張力が高いほど減衰が速く、収まりが向上する。そのため、スチールコードは高い引張剛性を有する必要がある。

段差乗り越し時に発生するショックおよびダンピングには、スチールコードの微小振動および減衰特性が大きく影響する反面、ベルト層全体の振動の影響は小さく、ベルト層の配置、例えば、２層ベルト層の間の中間ゴム層の厚さや、ベルト角度の影響は小さい。なお、本発明者は実際に、中間ゴム層の厚さを０．１ｍｍから２．０ｍｍまで変更して段差乗り心地性評価を実施したが、乗り心地の改善は確認されなかった。また、ベルト層の角度を４５度から７５度まで変更した場合についても段差乗り心地性能評価を実施したが、乗り心地の改善は確認されなかった。

かかる観点から、本発明者はさらに検討した結果、フリッパまたはインサート補強層を有する空気入りタイヤにおけるベルト層のスチールコードとして、特定の物性を満足するコードを用いることにより、上記段差乗り心地性の改善効果が得られることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の空気入りタイヤは、左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部間に連なるトレッド部とを有し、該ビード部間にトロイド状に延在して、これら各部を補強する少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、該カーカスのクラウン部タイヤ半径方向外側に配置され、スチールコードを補強材として用いた少なくとも２層の交錯ベルト層とを備える空気入りタイヤにおいて、
前記ビード部から前記サイドウォール部を経て前記トレッド部のショルダー部までの領域のうち少なくとも一部に、少なくとも１層のフリッパまたはインサート補強層が配設され、かつ、前記交錯ベルト層の単位幅あたりのスチールコードの剛性が、下記式で表される関係を満足することを特徴とするものである。
（Ａ−８００）／Ｂ≧２０
Ａ：１％引張時の応力で定義されるコード引張剛性（ｋｇ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）
Ｂ：コード３点曲げ試験で得られる、応力−曲げ変位曲線の２〜６ｍｍ押し込み変形時の傾きで定義されるコード曲げ剛性（ｇ／ｍｍ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）

本発明によれば、上記構成としたことにより、フリッパまたはインサート補強層を有する空気入りタイヤにおいて、車両の振動乗り心地性能を向上することが可能となった。

以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の一好適例に係る空気入りタイヤの幅方向片側断面図を示す。図示するように、本発明の空気入りタイヤは、左右一対のビード部１１およびサイドウォール部１２と、両サイドウォール部１２間に連なるトレッド部１３とを有している。

また、両ビード部１１間にトロイド状に延在する少なくとも１枚、図示例では１枚のカーカスプライからなるカーカス２は、各ビード部１１内にそれぞれ埋設されたビードコア１の周りにタイヤ内側から外側に折返して係止され、これら各部１１〜１３を補強している。さらに、このカーカス２のクラウン部タイヤ半径方向外側には、スチールコードを補強材として用いた少なくとも２層、図示例では２層の交錯ベルト層３が配置されている。

本発明のタイヤにおいては、ビード部１１からサイドウォール部１２を経てトレッド部１３のショルダー部までの領域のうち少なくとも一部に、少なくとも１層のフリッパまたはインサート補強層、図示例ではインサート補強層４が配設されている。ここで、フリッパとは、カーカス２の本体部２Ａと折り返し部２Ｂとの間に配設され、ビードコア１およびそのタイヤ半径方向外側に配置されるビードフィラー（図示せず）の少なくとも一部を内包する補強材である。フリッパは、通常、ケブラー等の有機繊維コードにより構成される。また、インサート補強層とは、タイヤ周方向に配置される補強材であり、通常、スチールコードにより構成される。本発明においては、これらフリッパおよびインサート補強層のコード構造や打ち込み数、配設角度、配設範囲等については、特に制限されるものではない。例えば、インサート補強層４については、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、また、フリッパ５については、図３（ａ）、（ｂ）に示すように配置することができる。

また、本発明のタイヤにおいては、交錯ベルト層３の単位幅あたりのスチールコードの剛性が、下記式、
（Ａ−８００）／Ｂ≧２０
で表される関係を満足するものである。ここで、ＡおよびＢは以下のように定義される。
Ａ：１％引張時の応力で定義されるコード引張剛性（ｋｇ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）
Ｂ：コード３点曲げ試験で得られる、応力−曲げ変位曲線の２〜６ｍｍ押し込み変形時の傾きで定義されるコード曲げ剛性（ｇ／ｍｍ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）

スチールコードの曲げ剛性（曲げ抵抗）と引張剛性との関係が上記式を満足するものとすることで、ショックとダンピングとの両者を総合して評価される段差乗り心地性を、明確に向上することが可能となる。一方、（Ａ−８００）／Ｂの値が２０未満であると、ショックとダンピングとの両立ができなくなり、段差乗り心地性が悪化してしまう。より好ましくは、下記式、
２５≦（Ａ−８００）／Ｂ≦１１０
の関係を満足するスチールコードを用いる。

交錯ベルト層３に用いるスチールコードとしては、上記関係式を満足するものであれば、いかなる撚り構造やフィラメント径（素線径）を有するものを用いてもよく、これにより、段差乗り心地性を改善することができる。例えば、撚り構造としては、単撚り、層撚り、複撚り、無撚り、偏平断面等のいかなるものであってもよい。

また、本発明においては、素線径が小さいコードを多い打込み本数で用いるほど、本発明の効果を有利に利用することができるが、層内で隣接するスチールコード間の距離は、好適には０．３ｍｍ以上とする。層内で隣接するスチールコード間の距離が０．３ｍｍ未満であると、スチールコード端部で発生した微細なクラックが、隣接するスチールコード相互間にまたがって成長し、その後、ベルトの積層相互間にもつながって急拡大し、ベルトセパレーションに至る亀裂進展速度が格段に速くなってしまう。層内で隣接するスチールコード間の距離は、より好適には０．４ｍｍ以上であり、例えば、０．５〜１．５ｍｍの範囲内である。

さらに、本発明においては、スチールコードの断面形状を偏平として、かかる偏平コードを、その長径方向がベルト層の面内方向に沿うように配列させることが好ましい。これにより、より低い面外曲げ剛性を得ることができ、また、操縦安定性に必要な面内剛性も向上することができる。さらに、ゴムペネ性（ゴムペネトレーション性）の確保に対しても有効である。

断面形状が偏平なスチールコード構造としては、素線の螺旋形状が一方向に押しつぶされた単撚り構造や、互いに撚り合わされずに並列した２本の素線をコアとし、このコアの外周に沿ってシース素線を巻きつけた構造等を挙げることができる。中でも特に、２並列＋４〜７構造等の、互いに撚り合わされずに並列した２本の素線をコアとし、コアの周囲に残りの素線を、少なくとも１組の隣接素線間にゴム侵入可能な隙間を有するよう撚り合わせた構造のスチールコードを適用することが好ましく、これにより、より高い面内曲げ剛性、より低い面外曲げ剛性および良好なゴムペネ性を得ることができる。

本発明においては、交錯ベルト層に用いるスチールコードについて上記条件を満足するものであればよく、それ以外のタイヤ構造の詳細や各部材の材質等については、特に制限されるものではなく、従来公知のもののうちから適宜選択して構成することができる。例えば、本発明のタイヤにおいて、交錯ベルト層の層数は少なくとも２層、好適には１〜４層であって、そのタイヤ周方向に対する角度は、例えば、タイヤ周方向に対し０°〜７０°とすることができる。また、カーカス２の配設枚数は１〜４枚とすることができる。さらに、図示はしないが、ビードコア１のタイヤ半径方向外側にはビードフィラーが配置されており、トレッド部の表面には適宜トレッドパターンが形成され、タイヤの最内層にはインナーライナーが配置される。また、本発明のタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、または窒素等の不活性ガスを用いることが可能である。

以下、本発明を、実施例を用いてより具体的に説明する。
以下に示す条件にしたがって、図１に示すような、インサート補強層４を有するタイヤサイズ２２５／４５Ｒ１７の供試タイヤを作製した。インサート補強層４は、１×３×０．３０ｍｍのコードを用いた打込数３０本／５０ｍｍ幅のトリートを、幅５０ｍｍ、ラジル方向に対するコード角度４５°で適用して形成した。交錯ベルト層は２層とし、下記の表中に示すコード構造のスチールコードをそれぞれ適用した。交錯ベルト層のタイヤ周方向に対する角度は±６２°であった。

得られた各供試タイヤについて、以下の試験を実施した。その結果を、下記の表中に併せて示す。

＜乗り心地性能試験＞
各供試タイヤに内圧２．１ｋｇｆ／ｃｍ^２を充填し、ＪＡＴＭＡ規格に定める標準リムに装着して、タイヤ実車テストを行った。テストは、各供試タイヤをセダンタイプの自動車に４輪とも装着し、２名が乗車して、乗り心地性評価テストコースを走行させることにより実施した。具体的には、速度６０ｋｍ／時で、路面幅×高さ２センチメートル×長さ３センチメートルの突起段差を乗り越した際の突き上げ感の、（１）大きさ（ショック）および（２）収まり（ダンピング）について、それぞれ１〜５点の評点をつけ、各項目を平均して、段差乗り心地性の評点とした。なお、評価は専門のドライバー２名で行い、２名の評点の平均を求めた。段差乗り心地性の総合評価が３点以上であれば問題なく、３点未満であると、ドライバーは明確に不快に感じる。

＊１）Ｂ：コード３点曲げ試験で得られる、応力−曲げ変位曲線の２〜６ｍｍ押し込み変形時の傾きで定義されるコード曲げ剛性（ｇ／ｍｍ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）
＊２）Ａ：１％引張時の応力で定義されるコード引張剛性（ｋｇ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）

上記表中に示すように、本発明の条件を満足する交錯ベルト層を用いた実施例の供試タイヤにおいては、本発明の条件を満足しない比較例の供試タイヤに比し、良好な段差乗り心地性が得られることが確かめられた。

本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤの幅方向片側断面図である。 インサート補強層の配置位置のバリエーションを示す部分断面図である。 フリッパの配置位置のバリエーションを示す部分断面図である。

符号の説明

１ ビードコア
２ カーカス
３ 交錯ベルト層
４ インサート補強層
５ フリッパ
１１ ビード部
１２ サイドウォール部
１３ トレッド部

Claims (1)

1. 左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部間に連なるトレッド部とを有し、該ビード部間にトロイド状に延在して、これら各部を補強する少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、該カーカスのクラウン部タイヤ半径方向外側に配置され、スチールコードを補強材として用いた少なくとも２層の交錯ベルト層とを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記ビード部から前記サイドウォール部を経て前記トレッド部のショルダー部までの領域のうち少なくとも一部に、少なくとも１層のフリッパまたはインサート補強層が配設され、かつ、前記交錯ベルト層の単位幅あたりのスチールコードの剛性が、下記式で表される関係を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
   （Ａ−８００）／Ｂ≧２０
   Ａ：１％引張時の応力で定義されるコード引張剛性（ｋｇ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）
   Ｂ：コード３点曲げ試験で得られる、応力−曲げ変位曲線の２〜６ｍｍ押し込み変形時の傾きで定義されるコード曲げ剛性（ｇ／ｍｍ）×打込み本数（本／５０ｍｍ）
   

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