JP5563225B2

JP5563225B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5563225B2
Application number: JP2009008901A
Authority: JP
Inventors: 亮治花田; 秀樹瀬戸
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2029-01-19
Also published as: JP2010149831A

Description

本発明は、乗用車などに使用される空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、転がり抵抗を改善するようにした空気入りタイヤに関する。

従来、ベルト層の外周側にナイロンコードなどの有機繊維コードをタイヤ周方向に０度に近い角度で螺旋状に巻回したベルト補強層を配置するようにした空気入りタイヤが知られている。このようなベルト補強層を設けることにより、高速走行時の遠心力によるベルト層端部のせり上がりを抑制し、高速耐久性を向上できることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、近年、環境や燃料コストなどの問題により、車両の燃費向上が強く求められている。そのため、空気入りタイヤにおいてもその対策即ち、燃費に大きく影響する転がり抵抗の改善が強く求められている。

特開平６−２４２０８号公報

本発明の目的は、ベルト補強層を有する空気入りタイヤにおいて、転がり抵抗を改善することが可能な空気入りタイヤを提供することにある。

本発明の空気入りタイヤは、左右のビード部間にカーカス層を延設し、トレッド部のカーカス層外周側に２層のベルト層を配置し、該ベルト層の外周側にベルト層全体を覆うようにして引っ張り試験での切断時の強さが５０Ｎ〜３５０Ｎ、弾性率が１〜２０ＧＰａであるナイロンコード、ビニロンコード、ポリエステルコード、ポリオレフィンケトンコードの中から選ばれる有機繊維コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回したベルト補強層を配設した空気入りタイヤにおいて、前記有機繊維コードを埋設した幅２〜１０ｍｍのコード入りゴムストリップをタイヤ軸方向に送りながらタイヤ周方向に螺旋状に巻回してベルト補強層を形成し、該ベルト補強層を、タイヤ赤道面から左右両側にそれぞれ、２層のベルト層の内の幅が広い方のベルト層の幅Ｗの０．１〜０．４倍離れた位置間の領域Ｚ１に配置した第１ベルト補強部と該第１ベルト補強部の両側に配置した第２ベルト補強部とから構成し、前記第1ベルト補強部のコード入りゴムストリップの送りピッチ幅を前記第２ベルト補強部のコード入りゴムストリップの送りピッチ幅の０．４〜０．６倍にすることで、前記第１ベルト補強部の有機繊維コードの巻回密度を第２ベルト補強部の有機繊維コードの巻回密度より高くし、かつ第１ベルト補強部の有機繊維コードの初期歪をタイヤ赤道面から左右両側にそれぞれ広い方のベルト層の幅Ｗの少なくとも０．１倍離れた位置間の領域で−１．５〜１．５％にしたことを特徴とする。

上述した本発明の空気入りタイヤによれば、を上記領域Ｚ１に配置された第１ベルト補強部の有機繊維コードの初期歪を−１．５〜１．５％と従来より高くすることで、転がり抵抗に大きく影響するトレッド部センター部のせり上がりを効果的に抑制することができるため、転がり抵抗を低減することができ、転がり抵抗の改善が可能になる。

その結果、ベルト補強層により高速走行時の遠心力によるベルト層端部のせり上がりを抑制して高速耐久性を向上したタイヤにおいて、更にそのベルト補強層により転がり抵抗を改善することができる。

本発明の空気入りタイヤの基礎となる参考タイヤを示すタイヤ子午線断面図である。本発明の空気入りタイヤの実施形態を示すタイヤ子午線断面図である。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の基礎となる参考タイヤの一形態を示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。

左右のビード部３間にタイヤ径方向に延在する補強コードをタイヤ周方向に所定の間隔で配列してゴム層に埋設したカーカス層４が延設され、その両端部がビード部３に埋設したビードコア５の周りにビードフィラー６を挟み込むようにしてタイヤ軸方向内側から外側に折り返されている。

トレッド部１のカーカス層４の外周側には、タイヤ周方向に傾斜して配列した補強コードをタイヤ周方向に対する傾斜方向を逆向きにして交差するように配置した２層のベルト層７が設けられている。２層のベルト層７は、内周側に配置した第１ベルト層７Ｘと、第１ベルト層７Ｘの外周側に配置した第２ベルト層７Ｙから構成され、第１ベルト層７Ｘの幅Ｗが第２ベルト層７Ｙの幅より広くなっている。

２層のベルト層７の外周側には、引っ張り試験での切断時の強さを５０〜３５０Ｎ、弾性率を１〜２０ＧＰａにした有機繊維コードをタイヤ周方向に０度に近い角度（５度以下）でタイヤ周方向に連続的に螺旋状に巻回した１層のベルト補強層８が配設されている。なお、ここで言う引っ張り強度と弾性率は、ＪＩＳＬ１０１７に記述された測定方法に従って測定した値である。

このような引っ張り試験での切断時の強さ及び弾性率を有する有機繊維コードとし、ナイロンコード、ビニロンコード、ポリエステルコード、ポリオレフィンケトンコードを用いる。ベルト補強層８は、このような有機繊維コードを埋設した幅２〜１０ｍｍの１本のコード入りゴムストリップをタイヤ軸方向に送りながらタイヤ周方向に０度に近い角度（５度以下）で連続して螺旋状に巻回することにより構成する。

この参考タイヤでは、上記ベルト補強層８は、タイヤ赤道面ＴＥからタイヤ軸方向に沿って左右両側にそれぞれ、幅が広い方の第１ベルト層７Ｘの幅Ｗの０．１〜０．４倍離れた位置間の領域Ｚ１にのみ配置され、その有機繊維コードの初期歪を−１．５〜１．５％の範囲にしている。初期歪を−１．５〜１．５％の範囲にする領域は、領域Ｚ１全体であってもよいが、効果の点から、タイヤ赤道面ＴＥからタイヤ軸方向に沿って左右両側にそれぞれ第１ベルト層７Ｘの幅Ｗの少なくとも０．１倍離れた位置間の領域Ｚ２で−１．５〜１．５％の範囲にすればよい。

なお、本発明で言う有機繊維コードの初期歪とは、初期歪をε（％）、タイヤ中のコード長さをＬ０（ｍｍ）、タイヤ（ベルト補強層）から取り出したときのコード長さをＬ１（ｍｍ）とすると、ε＝１００（Ｌ０−Ｌ１）／Ｌ０で表されるものである。測定する際には、測定対象を３００ｍｍ（即ち、Ｌ０＝３００ｍｍ）とし、それに対する初期歪を求めるものとする。

本発明者は、転がり抵抗の改善について鋭意検討し実験を繰り返し行った結果、以下のことを知見した。即ち、転がり抵抗は速度依存性があり、速度が高くなるほど転がり抵抗が増加する。他方、速度が高くなるほど、タイヤは遠心力によりトレッド部がタイヤ径方向外側に大きくせり上がる。そこで、せり上がりが発生するトレッド部（トレッド面）の断面形状に着目した。

トレッド部の断面形状を調べてみると、接地域と非接地域では断面形状が異なり、また速度が高くなるほど、接地域と非接地域の断面形状差が大きく、それに起因するエネルギーロスが増大する。そのため転がり抵抗が増加し、接地域と非接地域の断面形状差が転がり抵抗に大きく影響することがわかった。

そこで、接地域と非接地域の断面形状差を小さくすることが転がり抵抗の低減には重要であるが、２層のベルト層を配置した空気入りタイヤでは、通常、トレッド部のショルダー部よりセンター部が非接地域で遠心力によりタイヤ径方向外側に大きくせり上がる。そのため、このセンター部でのせり上がりを抑制することができれば、接地域と非接地域の断面形状差を効果的に小さくでき、転がり抵抗を低減することができるのである。そこで、本発明では、上記の領域Ｚ１にベルト補強層８を配置する一方、その有機繊維コードの初期歪を上記ように規定したのである。

領域Ｚ１が幅Ｗの０．１倍より狭くなると、トレッド部１のセンター部のせり上がり抑制効果が不十分になり、転がり抵抗を低減することが難しくなる。逆に０．４倍を超えると、ショルダー部でのせり上がりも抑制する結果、センター部とショルダー部とのせり上がり差が減少し、転がり抵抗に悪影響を与える。

ベルト補強層８の有機繊維コードの初期歪が−１．５％より小さいと、トレッド部１のセンター部のせり上がり抑制効果が不十分になり、転がり抵抗を改善することが難しくなる。空気入りタイヤは、加硫工程を経て製造されるため、ベルト補強層の有機繊維コードには、通常、加硫後に歪みが残る。この初期歪みが大きいコードは撚り戻りの作用が小さく、コードが持つ剛性を活用することによりベルト補強層の剛性を高め、タガ効果を発揮させることができる。しかし、初期歪が大きすぎると、タガ効果が大きくなり過ぎて断面形状が歪み、転がり抵抗に悪影響を与える。そこで、ベルト補強層８の有機繊維コードの初期歪の上限を１．５％にしている。

ベルト補強層８の有機繊維コードの初期歪を上記のようにした空気入りタイヤは、グリーンタイヤをタイヤ金型にセットした際に、トレッド面の径が対応するタイヤ金型内面の径に対して０．５〜１．５％程度小さくなるようにグリーンタイヤを成形（グリーンタイヤのトレッド面を従来より大きい径にしてタイヤ金型の内面に近づけた形状に成形）し、それをタイヤ金型内でブラダーにより内側からインフレートして加硫することにより得ることができる。

上記参考タイヤにおいて、好ましくは、ベルト補強層８をタイヤ赤道面ＴＥからタイヤ軸方向に沿って左右両側にそれぞれ第１ベルト層７Ｘの幅Ｗの０．１５〜０．３倍離れた位置間の領域にのみ配置するのが、より効果を高める上でよい。即ち、領域Ｚ１をタイヤ赤道面ＴＥからタイヤ軸方向に沿って左右両側にそれぞれ第１ベルト層７Ｘの幅Ｗの０．１５〜０．３倍離れた位置間にするのである。この場合も、ベルト補強層８の有機繊維コードの初期歪を−１．５〜１．５％の範囲にする領域は、領域Ｚ１全体であってもよいが、効果の点から、タイヤ赤道面ＴＥからタイヤ軸方向に沿って左右両側にそれぞれ第１ベルト層７Ｘの幅Ｗの少なくとも０．１５倍離れた位置間の領域で−１．５〜１．５％の範囲にすればよい。

図２は本発明の空気入りタイヤの実施形態を示す。この空気入りタイヤは、ベルト補強層８が、ベルト層７全体を覆うように配置されており、タイヤ赤道面ＴＥからタイヤ軸方向に沿って左右両側にそれぞれ、幅が広い方の第１ベルト層７Ｘの幅Ｗの０．１〜０．４倍離れた位置間の領域Ｚ１に配置した第１ベルト補強部９と、この第１ベルト補強部９の両側に配置した第２ベルト補強部１０とから構成されている。

第１ベルト補強部９の有機繊維コードの巻回密度（単位幅当たりの巻回本数）が、第２ベルト補強部１０の有機繊維コードの巻回密度より高くなっている。このようにする構成としては、例えば、第１ベルト補強部９を２層構造、第２ベルト補強部１０を１層構造にすることができる。

第１ベルト補強部９の有機繊維コードの初期歪が−１．５〜１．５％の範囲になっている。初期歪を−１．５〜１．５％の範囲にする領域は、上記と同様に領域Ｚ１全体であってもよいが、効果の点から、タイヤ赤道面ＴＥからタイヤ軸方向に沿って左右両側にそれぞれ第１ベルト層７Ｘの幅Ｗの少なくとも０．１倍離れた位置間の領域Ｚ２で−１．５〜１．５％の範囲にすればよい。他の構成は図１の実施形態と同じであり、同じ構成要素には同じ参照番号を付し、説明は省略する。

この図２の実施形態では、ベルト補強層８により、高速走行時の遠心力によるベルト層７端部のせり上がりを抑制して高速耐久性の向上を図りながら、トレッド部１のセンター部でのせり上がりを抑えて転がり抵抗を低減することができ、従来の高速耐久性を向上するようにベルト補強層を配置した空気入りタイヤにおいて、更にそのベルト補強層により転がり抵抗を改善するようにしたものである。

図２の実施形態のベルト補強層８も、有機繊維コードを埋設した幅２〜１０ｍｍの１本のコード入りゴムストリップをタイヤ軸方向に送りながらタイヤ周方向に０度に近い角度（５度以下）で連続して螺旋状に巻回することにより構成されるが、その場合、第１ベルト補強部９のコード入りゴムストリップの送りピッチ幅（巻回時の送り長さ）が第２ベルト補強部１０のコード入りゴムストリップの送りピッチ幅（巻回時の送り長さ）の０．４〜０．６倍となるように、第１ベルト補強部９の有機繊維コードの巻回密度を高くする。通常、第２ベルト補強部１０はコード入りゴムストリップがエッジ同士を接触するようにして巻回されるので、例えば、１０ｍｍのコード入りゴムストリップであれば、第２ベルト補強部１０におけるコード入りゴムストリップの送りピッチ幅が１０ｍｍ、第１ベルト補強部９におけるコード入りゴムストリップの送りピッチ幅が４〜６ｍｍとなる。

第１ベルト補強部９のコード入りゴムストリップの送りピッチ幅が０．６倍を超えると、トレッド部１のセンター部のせり上がり抑制効果が不十分になり、転がり抵抗を改善することが難しくなる。逆に０．４倍より小さいと、タガ効果が大きくなり過ぎて断面形状が歪み、転がり抵抗に悪影響を与える。

コード入りゴムストリップの送りピッチ幅は、第１ベルト補強部９及び第２ベルト補強部１０においてそれぞれ一定であるが、可変にしてもよい。可変にする場合、タイヤ赤道面ＴＥからタイヤ軸方向に沿って左右両側にそれぞれ第１ベルト層７Ｘの幅Ｗの０．１倍離れた位置間の領域Ｚ２において最も小さくし、その領域Ｚ２からタイヤ幅方向外側に向けて次第に大きくするのが、偏摩耗抑制の点からよい。

第１ベルト補強部９が位置する領域Ｚ１は、上記と同様に、タイヤ赤道面ＴＥからタイヤ軸方向に沿って左右両側にそれぞれ第１ベルト層７Ｘの幅Ｗの０．１５〜０．３倍離れた位置間に位置するのがより効果を高める上で好ましい。この場合も、第１ベルト補強部９の有機繊維コードの初期歪を−１．５〜１．５％の範囲にする領域は、領域Ｚ１全体であってもよいが、効果の点から、タイヤ赤道面ＴＥからタイヤ軸方向に沿って左右両側にそれぞれ第１ベルト層７Ｘの幅Ｗの少なくとも０．１５倍離れた位置間の領域で−１．５〜１．５％の範囲にすればよい。

本発明は、特に乗用車用の空気入りタイヤに好ましく用いることができるが、それに限定されない。

タイヤサイズを１９５／６５Ｒ１５で共通にし、ベルト補強層を配置した領域Ｚ１（赤道面左右を合計した全体を表示）とベルト補強層の有機繊維コードの初期歪（領域Ｚ２で測定）を表１のようにした図１の構造を有する参考タイヤと比較タイヤ１〜４、第１ベルト補強部の領域Ｚ１（全体を表示）と第１ベルト補強部の有機繊維コードの初期歪（領域Ｚ２で測定）を表１のようにした図２の構造を有する本発明タイヤ、及びベルト補強層がない他は参考タイヤと同じ構成を有する基準タイヤをそれぞれ試験タイヤとして作製した。

各試験タイヤ共に、ベルト層の補強コードにはスチールコード、ベルト補強層の有機繊維コードにはナイロンコード（引っ張り試験での切断時の強さ１５０Ｎ、弾性率２．１ＧＰａ）を使用した。また、各試験タイヤのベルト補強層には、幅１０ｍｍのコード入りゴムストリップを用い、本発明タイヤ６では、第１ベルト補強部のコード入りゴムストリップの送りピッチ幅を第２ベルト補強部のコード入りゴムストリップの送りピッチ幅の０．５倍とした。

これら各試験タイヤをリムサイズ１５×６ＪＪのリムに装着し、以下に示す方法により転がり抵抗の評価試験を行ったところ、表１に示す結果を得た。

転がり抵抗
各試験タイヤを空気圧２００ｋＰａにしてドラム式タイヤ転動抵抗試験機に取り付け、荷重４．５ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件下で走行させた時の転がり抵抗を測定した。その評価結果を基準タイヤを１００とする指数値で示す。この値が小さいほど、転がり抵抗が低いことを意味する。

表１から、本発明タイヤは、転がり抵抗を改善できることがわかる。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス層
７ベルト層
８ベルト補強層
９第１ベルト補強部
１０第２ベルト補強部
ＴＥタイヤ赤道面
Ｗ幅
Ｚ１，Ｚ２領域

Claims

左右のビード部間にカーカス層を延設し、トレッド部のカーカス層外周側に２層のベルト層を配置し、該ベルト層の外周側にベルト層全体を覆うようにして引っ張り試験での切断時の強さが５０Ｎ〜３５０Ｎ、弾性率が１〜２０ＧＰａであるナイロンコード、ビニロンコード、ポリエステルコード、ポリオレフィンケトンコードの中から選ばれる有機繊維コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回したベルト補強層を配設した空気入りタイヤにおいて、
前記有機繊維コードを埋設した幅２〜１０ｍｍのコード入りゴムストリップをタイヤ軸方向に送りながらタイヤ周方向に螺旋状に巻回してベルト補強層を形成し、該ベルト補強層を、タイヤ赤道面から左右両側にそれぞれ、２層のベルト層の内の幅が広い方のベルト層の幅Ｗの０．１〜０．４倍離れた位置間の領域Ｚ１に配置した第１ベルト補強部と該第１ベルト補強部の両側に配置した第２ベルト補強部とから構成し、前記第1ベルト補強部のコード入りゴムストリップの送りピッチ幅を前記第２ベルト補強部のコード入りゴムストリップの送りピッチ幅の０．４〜０．６倍にすることで、前記第１ベルト補強部の有機繊維コードの巻回密度を前記第２ベルト補強部の有機繊維コードの巻回密度より高くし、かつ第１ベルト補強部の有機繊維コードの初期歪をタイヤ赤道面から左右両側にそれぞれ広い方のベルト層の幅Ｗの少なくとも０．１倍離れた位置間の領域で−１．５〜１．５％にした空気入りタイヤ。
前記コード入りゴムストリップの送りピッチ幅を、タイヤ赤道面から左右両側にそれぞれ広い方のベルト層の幅Ｗの０．１倍離れた位置間の領域において最も小さくし、該領域からタイヤ幅方向外側に向けて次第に大きくした請求項１に記載の空気入りタイヤ。
領域Ｚ１がタイヤ赤道面から左右両側にそれぞれ広い方のベルト層の幅Ｗの０．１５〜０．３倍離れた位置間に位置し、第１ベルト補強部の有機繊維コードの初期歪がタイヤ赤道面から左右両側にそれぞれ広い方のベルト層の幅Ｗの少なくとも０．１５倍離れた位置間の領域で−１．５〜１．５％である請求項1又は２に記載の空気入りタイヤ。