(57)【要約】      （修正有）【課題】転がり抵抗をさらに低減した重荷重用空気入りタイヤを提供する。【解決手段】１対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスのタイヤ径方向外側に、少なくとも３層のゴム被覆コードのベルト層からなるベルトおよびトレッドを具える重荷重用空気入りタイヤにおいて、前記ベルトは、互いに隣接する２層によるコード交差層４ａ、４ｂと、タイヤ径方向最外側に位置する最外ベルト層４ｃと、を有し、前記最外ベルト層のコード４ｃｃと、前記最外ベルト層に隣接するベルト層のコード４ｂｃとのなす角度は１０°以上９０°以下であり、前記最外ベルト層のコード４ｃｃの、タイヤ赤道面に対する傾斜角度は３０°以上４４°以下である。【選択図】図２
2010120530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスのタイヤ径方向外側に、少なくとも３層のゴム被覆コードのベルト層からなるベルトおよびトレッドを具える重荷重用空気入りタイヤにおいて、
前記ベルトは、互いに隣接する２層によるコード交差層と、タイヤ径方向最外側に位置する最外ベルト層と、を有し、
前記最外ベルト層のコードと、前記最外ベルト層に隣接するベルト層のコードとのなす角度は１０°以上９０°以下であり、
前記最外ベルト層のコードの、タイヤ赤道面に対する傾斜角度は３０°以上４４°以下である、
ことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記最外ベルト層のコードは、前記最外ベルト層に隣接するベルト層のコードとタイヤ赤道面に対して同じ向きに傾斜することを特徴とする請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
【請求項３】
少なくともトレッド表面のゴムのｔａｎδが、６０℃、１％歪において０．１５以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記ベルトを４層のベルト層から構成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記ベルトを構成するベルト層のうち、タイヤ径方向最内側に位置する最内ベルト層のコードと、前記最外ベルト層のコードは、タイヤ赤道面に対して互いに逆向きに交差する方向に延在することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記ベルトを構成するベルト層のうち、タイヤ径方向最内側に位置する最内ベルト層のコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度と、前記最外ベルト層のコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度との差は、５°以内であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり抵抗を低減した重荷重用空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤが負荷転動する際には、トレッド接地面やタイヤ自体の変形に起因して転がり抵抗が発生し、主に熱エネルギーの形でのエネルギー損失を招く。この転がり抵抗は車両の燃費に深刻な影響を及ぼすことから、転がり抵抗を低減する様々な提案がなされている。例えば、トレッド部に損失正接（ｔａｎδ）の小さいゴムを使用すること、トレッド部の厚さを薄くすることが知られているが、損失正接の小さいゴムを使用した場合には、ゴムの物性によってウェット性能や操縦性の低下を伴うおそれがあり、また、トレッド部の厚さを薄くした場合には、耐摩耗性や乗心地性の低下を伴うおそれがあった。
【０００３】
また、特許文献１に記載された空気入りタイヤでは、タイヤの断面形状を扁平化した上で、トレッド部の踏面におけるタイヤ幅方向の中心位置の高さに対するトレッド部の接地端の肩下がり量を大きくし、かつ交差ベルトの交差幅をトレッド部の接地幅よりも短くすることにより、トレッド部の接地端付近での撓みを大きくしている。これにより、トレッド部のセンター付近の偏心変形を増大させ、トレッド部のセンター付近におけるタイヤ周方向のせん断変形を抑制している。また、交差ベルトの交差幅をトレッド部の接地幅よりも短く、換言すれば、トレッド部の接地端付近のタイヤ径方向内側に交差ベルトを位置させないことにより、交差ベルトのタイヤ幅方向の縮みに起因した、トレッド部の接地端付近におけるタイヤ幅方向のせん断変形を抑制している。これにより、トレッドゴムの歪エネルギーロスを少なくして、転がり抵抗の低減を図っている。
【特許文献１】特開２００６−１３６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した特許文献１に記載の空気入りタイヤでは、トレッド部のゴムの歪エネルギーロスを低減することはできるが、ベルト部のゴムの歪エネルギーロスの低減は不十分であり、さらなる転がり抵抗低減の余地があることが分かった。
それゆえ、本発明の目的は、ベルト部のゴムの歪エネルギーロスを低減することにより、さらなる転がり抵抗の低減を達成した重荷重用空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）１対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスのタイヤ径方向外側に、少なくとも３層のゴム被覆コードのベルト層からなるベルトおよびトレッドを具える重荷重用空気入りタイヤにおいて、
前記ベルトは、互いに隣接する２層によるコード交差層と、タイヤ径方向最外側に位置する最外ベルト層と、を有し、
前記最外ベルト層のコードと、前記最外ベルト層に隣接するベルト層のコードとのなす角度は１０°以上９０°以下であり、
前記最外ベルト層のコードの、タイヤ赤道面に対する傾斜角度は３０°以上４４°以下である、
ことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
【０００６】
ここで、コード交差層とは、隣接する２層間でコード相互がタイヤ赤道面を挟み異なる方向に配列され、互いに交差するコード配列を有する傾斜ベルト層を意味する。
また、最外ベルト層のコードと、前記最外ベルト層に隣接するベルト層のコードとのなす角度とは、鋭角と鈍角のうち、鋭角を意味する。
【０００７】
（２）前記最外ベルト層のコードは、前記最外ベルト層に隣接するベルト層のコードとタイヤ赤道面に対して同じ向きに傾斜することを特徴とする上記（１）に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
【０００８】
ここで、同じ向きに傾斜するとは、タイヤ幅方向をｘ軸、タイヤ周方向をｙ軸とした座標系において、両コードが、０座標を通るように平行移動させた場合、両コードが同一象限内に存在することを意味する。
【０００９】
（３）少なくともトレッド表面のゴムのｔａｎδが、６０℃、１％歪において０．１５以下であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
【００１０】
（４）前記ベルトを４層のベルト層から構成することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。
【００１１】
（５）前記ベルトを構成するベルト層のうち、タイヤ径方向最内側に位置する最内ベルト層のコードと、前記最外ベルト層のコードは、タイヤ赤道面に対して互いに逆向きに交差する方向に延在することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。
【００１２】
（６）前記ベルトを構成するベルト層のうち、タイヤ径方向最内側に位置する最内ベルト層のコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度と、前記最外ベルト層のコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度との差は、５°以内であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、転がり抵抗をさらに低減した重荷重用空気入りタイヤを提供することができ、昨今の省エネルギーの要請に対して偉効を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の重荷重用空気入りタイヤ（以下、タイヤと称する）の実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
図１において、タイヤ１は、１対のビードコア２間でトロイド状に延びるカーカス３を骨格とし、このカーカス３のタイヤ径方向外側に、少なくとも３層、図示例では３層のゴム被覆コードのベルト層４ａ、４ｂ、４ｃからなるベルト４およびトレッド５を具える。
【００１５】
図２は、図１に示すタイヤのトレッドゴムを切り取り、ステップダウンカットを施したベルト展開図であり、図２を用いて、各ベルト層のコード配列について説明する。
３層のベルト層４ａ、４ｂ、４ｃは、この順に、タイヤ径方向内側から配置されている。ベルト層４ａのコード４ａｃのタイヤ赤道面ＣＬに対する傾斜角度αは、ベルト層４ｂのコード４ｂｃのタイヤ赤道面ＣＬに対する傾斜角度βと同一であり、ベルト層４ａのコード４ａｃはベルト層４ｂのコード４ｂｃとタイヤ赤道面ＣＬを挟んで交差する方向に延在する。このように、ベルト層４ａ、４ｂは、互いに隣接する２層のコード交差層４ａ、４ｂを形成する。
なお、コード交差層とは、隣接する２層間でコード相互がタイヤ赤道面ＣＬを挟み異なる方向、すなわち、図２の紙面上、右上がり方向（以下Ｒ方向という）と左上がり方向（以下Ｌ方向という）に配列され、互いに交差するコード配列を有する傾斜ベルト層を意味する。
さらに、タイヤ径方向最外側に位置する最外ベルト層であるベルト層４ｃのコード４ｃｃと、ベルト層４ｃに隣接するベルト層４ｂのコード４ｂｃとのなす角度、すなわち、傾斜角度の差｜β−γ｜は１０°以上９０°以下であり、かつ、ベルト層４ｃのコード４ｃｃのタイヤ赤道面ＣＬに対する傾斜角度γは３０°以上４４°以下である。
【００１６】
図３は、本発明の好適実施形態に係るタイヤのベルト展開図である。４層のベルト層４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、この順に、タイヤ径方向内側から配置されている。ベルト層４ｂのコード４ｂｃのタイヤ赤道面ＣＬに対する傾斜角度βは、ベルト層４ｃのコード４ｃｃのタイヤ赤道面ＣＬに対する傾斜角度γと同一であり、ベルト層４ｂのコード４ｂｃはベルト層４ｃのコード４ｃｃとタイヤ赤道面ＣＬを挟んで交差する方向に延在し、ベルト層４ｂ、４ｃはコード交差層を形成する。
また、上述した３層のベルト層の場合と同様に、タイヤ径方向最外側に位置する最外ベルト層であるベルト層４ｄのコード４ｄｃと、ベルト層４ｄに隣接するベルト層４ｃのコード４ｃｃとのなす角度、すなわち、傾斜角度の差｜δ−γ｜は１０°以上９０°以下であり、かつ、ベルト層４ｄのコード４ｄｃのタイヤ赤道面ＣＬに対する傾斜角度γは３０°以上４４°以下であることが肝要である。以下、この理由を説明する。
【００１７】
転がり抵抗を低減するためには、タイヤの転動時に偏心変形させる必要がある。まず、この偏心変形について、図４を用いて説明する。タイヤの転動時には、図４（ａ）に示す偏心変形と図４（ｂ）に示すリング変形という２つの変形が複合している。図中、点線は変形前のタイヤの外形、実線は転動時のタイヤの外形を表す。図４（ａ）に示す偏心変形の場合、回転中心が偏るため、トレッド部の変形は少なくなり、エネルギーロスが小さい。一方、図４（ｂ）に示すリング変形の場合、トレッド部の変形が大きいためエネルギーロスが大きい。このように、トレッド部の変形量を小さくして、ゴムのエネルギーロスを低減するために、タイヤの転動時に偏心変形させる必要がある。
【００１８】
そこで、本発明者らが、タイヤの転動時に偏心変形を大きくするために扁平化した従来例タイヤを、有限要素法（ＦＥＭ）を用いて詳細に解析すると、この従来例タイヤでは、最外ベルト層からトレッド表面までのトレッドゴム部では転がり抵抗に対応する歪エネルギーロスが小さくなっているが、ベルト層間のゴムの歪エネルギーロスは小さくならないことが分かった。それゆえ、ベルトのゴムの歪エネルギーロスを低減することにより、さらなる転がり抵抗の低減が達成可能であると考え、本発明の目的とした。
この原因を解析するために、図５に示すような、４層のベルト層からなるベルトを有するタイヤにおいて、各ベルトのコード角度を検討した。図５は、タイヤ１を横から見たときのベルト４およびトレッド５を示し、矢印がタイヤの進行方向を表す。無負荷時には曲率を持っていたベルト層４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、図５に示す負荷転動時には平坦な路面１０に押し付けられて曲げ変形をする。このとき曲げの中立面（図中点線で示す）はコード交差層４ｂ、４ｃの間にあるため、このコード交差層４ｂ、４ｃのタイヤ径方向内側にあるベルト層４ａはタイヤ周方向に引張され、タイヤ径方向外側にあるベルト層４ｄはタイヤ周方向に圧縮される。表１に示す、従来のタイヤの各ベルトのコード傾斜角度を参照すると、ベルト層４ｃ、４ｄのコード傾斜角度は同一であり、タイヤ径方向最外側に位置する最外ベルト層であるベルト層４ｄのコード傾斜角度がタイヤ周方向に近いため、曲げ変形により荷重時に周方向圧縮を受けてもコードの剛性が高く圧縮されない。このため、ベルト層４ｃ、４ｄ間で大きなせん断が発生し、これが歪エネルギーのロスを発生させていることが分かった。
これを改良するためには、ベルト層４ｄを周方向に圧縮されやくすれば良く、このためには周方向（タイヤ赤道面）に対するベルト層４ｄのコードの傾斜角度を大きくすることで、コードの剛性に影響されにくくすればよいことに想到した。一例として、本発明に従うタイヤの各ベルトのコード傾斜角度を表１に併せて示す。
【００１９】
【表１】
2010120530.tif 000003
【００２０】
次に、タイヤ（サイズ：１１Ｒ２２．５）に内圧７００ｋＰａ、荷重２．４５ｋＮを与えて、リム（サイズ：７．５０）に組み付けてタイヤ車輪として、転がり抵抗をＦＥＭ解析した結果を図６、７に示す。
図６において、横軸は、ベルト層４ｃのコード４ｃｃのタイヤ赤道面ＣＬに対する傾斜角度γと、ベルト層４ｄのコード４ｄｃのタイヤ赤道面ＣＬに対する傾斜角度δとの角度差（δ−γ）であり、縦軸は、この角度差を−２０°〜１２０°まで変化させたときの転がり抵抗を指数で表したものである。すなわち、この角度差がマイナスになるときは、γ＞δのときである。指数は、ベルト層４ｃのコード４ｃｃの傾斜角度γとベルト層４ｄのコード４ｄｄの傾斜角度δが等しいとき（γ＝δ）の転がり抵抗を１００として指数で表し、数値が小さいほうが転がり抵抗が小さいことを表す。
【００２１】
図６より、角度差が１０°の場合は転がり抵抗は２％低減しており、角度差が１０°〜９８°の範囲では効果的に転がり抵抗を低減できていることが分かる。特に、角度差が２０°〜９５°の範囲では、実タイヤでの転がり抵抗の計測ばらつき２％を大きく超えて改良されており、効果が大きいことが分かる。なお、角度差が９０°超の場合、転がり抵抗低減の観点からは好ましいが、ベルト層４ｃと４ｄとの間で荷重時のせん断歪が増加し、ベルト層間のセパレーションが発生しやすくなるという不具合が生じるおそれがあるため、本発明において、角度差を１０°〜９０°の範囲に規定した。
【００２２】
図７において、横軸は、ベルト層４ｄのコード４ｄｃのタイヤ赤道面ＣＬに対する傾斜角度δであり、縦軸は、この傾斜角度δを変化させたときの転がり抵抗を指数で表したものである。指数は、従来タイヤの傾斜角度である１８°を１００として指数で表し、数値が小さいほうが転がり抵抗が小さいことを表す。
図７より、傾斜角度δが３０°の場合は転がり抵抗は３％低減しており、傾斜角度δが３０°〜４４°の範囲では、実タイヤでの転がり抵抗の計測ばらつき２％を超えて、効果的に転がり抵抗を低減できていることが分かる。なお、最も好ましい傾斜角度は４０°である。
【００２３】
なお、上述の説明では、図３に示すような４層のベルト構成であって、ベルト層４ｂ、４ｃがコード交差層を構成する例を参照してきたが、図８に示すような４層のベルト構造であって、ベルト層４ａ、４ｂがコード交差層を構成する場合も同様である。
さらに、４層のベルト構成の場合だけでなく、図１、２に示すような３層のベルト層４ａ、４ｂ、４ｃからなるベルト構成の場合も同様に、タイヤ径方向最外側に位置する最外ベルト層であるベルト層４ｃが周方向に圧縮されにくく、ベルト層４ｂ、４ｃ間で大きなせん断歪を発生し、歪エネルギーロスが大きくなる。よって、ベルト層４ｃを周方向に圧縮されやすいようにベルト層４ｃのコードの傾斜角度を大きくすることが有効である。
【００２４】
以下、本発明のタイヤのさらなる好適実施形態について説明する。
ベルト４を構成するベルト層４ａ、４ｂ、４ｃのうち、タイヤ径方向最外側に位置する最外ベルト層４ｃのコード４ｃｃは、最外ベルト層４ｃに隣接するベルト層４ｂのコード４ｂｃとタイヤ赤道面ＣＬに対して同じ向きに傾斜することがベルト耐久性向上のために好適である。
なお、同じ向きに傾くとは、タイヤ幅方向をｘ軸、タイヤ周方向をｙ軸とした座標系において、両コードが、０座標を通るように平行移動させた場合、両コードが同一象限内に存在することを意味する。
【００２５】
少なくともトレッド表面のゴム（いわゆるキャップゴム）のｔａｎδが、６０℃、１％歪において０．１５以下であることが好適である。上述したとおり、ベルト部のゴムのエネルギーを低減した上で、トレッド部の表面にｔａｎδの低いゴムを使うことにより、さらなる転がり抵抗の低減が達成できる。なお、上記の範囲に規定したのは、ｔａｎδが０．１５超の場合、エネルギーロスの低減の効果が低いおそれがあるためである。
【００２６】
ベルトを構成するベルト層のうち、タイヤ径方向最内側に位置する最内ベルト層のコードと、タイヤ径方向最外側に位置する最外ベルト層のコードは、タイヤ赤道面に対して互いに逆向きに交差する方向に延在することが好適である。
図２を参照して説明すると、最内ベルト層４ａのコード４ａｃと、最外ベルト層４ｃのコード４ｃｃは、タイヤ赤道面ＣＬに対して互いに逆向きに交差する方向に延在している。また、図３、８を参照して説明すると、最内ベルト層４ａのコード４ａｃと、最外ベルト層４ｄのコード４ｄｃは、タイヤ赤道面ＣＬに対して互いに逆向きに交差する方向に延在している。この構成により、ベルト層４ａが４ｂを、ベルト層４ｄが４ｃを効果的に変形抑制することで、ベルト層４ｂと４ｃとの間のせん断歪を低減でき、ベルト耐久性を向上させることができる。
【００２７】
また、最内ベルト層のコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度と、最外ベルト層のコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度との差は、５°以内であることが好適である。
図２を参照して説明すると、最内ベルト層４ａのコード４ａｃのタイヤ赤道面ＣＬに対する傾斜角度αと、最外ベルト層４ｃのコード４ｃｃのタイヤ赤道面ＣＬに対する傾斜角度γとの差｜α−γ｜≦５°であり、また、図３、８を参照して説明すると、最内ベルト層４ａのコード４ａｃのタイヤ赤道面ＣＬに対する傾斜角度αと、最外ベルト層４ｄのコード４ｄｃのタイヤ赤道面ＣＬに対する傾斜角度δとの差｜α−δ｜≦５°である。この構成により、ベルト層４ａと４ｄの部材準備が容易になり、製造コストを下げることができる。
【実施例】
【００２８】
本発明のタイヤおよび従来のタイヤを、後述する仕様のもとに試作し、転がり抵抗指数を測定したので以下に説明する。
各供試タイヤは、いずれも、図３に示すように４層のベルト層４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを有し、この順にタイヤ径方向内側から配置されている。各供試タイヤの各ベルト層のコード傾斜角度は表２に示す通りである。
また、各供試タイヤのトレッド表面（キャップ）のゴム材料について、表２中、「従来」とあるのはゴムのｔａｎδが、６０℃、１％歪において０．２０であることを意味し、「低ロス」とあるのはゴムのｔａｎδが、６０℃、１％歪において０．１２であることを意味している。
【００２９】
各供試タイヤ（サイズ：１１Ｒ２２．５）をリム（サイズ：７．５０）に組み付けてタイヤ車輪とし、タイヤ内圧を７００ｋＰａに調整した後、新品時の断面幅を計測すると、いずれも２８３ｍｍであった。上記タイヤを荷重２．４５ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈにてドラム試験機（外径：１．７ｍ、スムーススチール）にて転がり抵抗計測を実施した。この転がり抵抗計測は、ＩＳＯ１８１６４に準拠している。測定結果は、従来例タイヤ１での転がり抵抗力を１００として指数化した。この指数が小さいほど、転がり抵抗が小さいことを示している。
【００３０】
【表２】
2010120530.tif 000004
【００３１】
表２より分かるように、発明例タイヤ１、３は従来例タイヤ１に比較して、転がり抵抗指数が減少していることが分かる。また、ｔａｎδの小さいゴムをトレッド表面に用いた場合、発明例タイヤ２は、従来例タイヤ２に比較して、転がり抵抗指数が減少していることが分かる。
【００３２】
よって、ベルト層のコードの傾斜角度を規定することにより、転がり抵抗の低減が達成でき、さらに、ｔａｎδの小さいゴムをトレッド表面に用いることで、よりこの効果を高めたタイヤを提供可能であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に従うタイヤの幅方向断面を示す図である。
【図２】図１に示すタイヤのベルト展開図である。
【図３】本発明の好適実施形態に係るタイヤのベルト展開図である。
【図４】偏心変形とリング変形を説明するための図である。
【図５】負荷転動時のベルト変形を説明するための図である。
【図６】ベルト層のコードの角度差（δ−γ）に対する転がり抵抗指数を表すグラフである。
【図７】最外ベルト層のコードの傾斜角度に対する転がり抵抗指数を表すグラフである。
【図８】本発明のその他の好適実施形態に係るタイヤのベルト展開図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    タイヤ
２    ビードコア
３    カーカス
４    ベルト
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ    ベルト層
４ａｃ、４ｂｃ、４ｃｃ、４ｄｃ    ベルト層のコード
１０  路面
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010120530.tif 000007
【図４】
2010120530.tif 000008
【図５】
2010120530.tif 000009
【図６】
2010120530.tif 000010
【図７】
2010120530.tif 000011
【図８】
2010120530.tif 000012