(57)【要約】【課題】スパイラル補強層を具える空気入りタイヤにおいて、操縦安定性能を高く維持しながら、最内層ベルト層の端部付近で、ベルト層コードに作用する圧縮力を有効に軽減して、ベルト層コードの疲労耐久性の低下を有効に防止した空気入りタイヤを提供する。【解決手段】一層以上のスパイラル補強層とを具える空気入りタイヤにおいて、タイヤ幅方向断面内で、ベルトの、少なくとも一方の端部分を包んで折り返されて、一端部分がカーカスと、最内層のベルト層との間に、他端部分が最外層のベルト層と、最内層のスパイラル補強層との間にそれぞれ位置する、相互に平行に延びる、複数本の有機繊維コードからなる補強部材を設け、この補強部材の、カーカスと最内層のベルト層との間に位置する部分のコードを、最内層のベルト層のコードと交差する方向に延在させる。【選択図】図１
2010274780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対をなすビードコア間に、トロイド状に延びる、少なくとも一枚のカーカスと、そのカーカスのタイヤ半径方向外側に配置した、少なくとも二層のベルト層からなり、それぞれのベルト層コードを相互に交差する方向に延在させてなるベルトと、ベルトのタイヤ半径方向外側で、一本もしくは複数本のコードを、タイヤ周方向に向けて延在させて、タイヤ幅方向に螺旋状に巻回してなる一層以上のスパイラル補強層とを具える空気入りタイヤであって、
タイヤ幅方向断面内で、ベルトの、少なくとも一方の端部分を包んで折り返されて、一端部分がカーカスと、最内層のベルト層との間に、他端部分が最外層のベルト層と、最内層のスパイラル補強層との間にそれぞれ位置する、相互に平行に延びる、複数本の有機繊維コードからなる補強部材を設け、
この補強部材の、カーカスと最内層のベルト層との間に位置する部分のコードを、最内層のベルト層のコードと交差する方向に延在させることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
カーカスと最内層のベルト層との間の補強部材の一端部分を、タイヤ幅方向断面内で、最内層のベルト層の端部から、タイヤ赤道面に向かって３０ｍｍ以上の位置まで配置してなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気入りタイヤ、なかでも、タイヤの回転速度が高速となる高性能乗用車に用いて好適な空気入りタイヤに関するものであり、特に、その操縦安定性能及び、高速走行時のタイヤの耐久性能を高く維持しつつ、タイヤの負荷転動時にベルト層端部分のコードに発生する圧縮力を有効に低減してそのベルト層の疲労耐久性の悪化を防止する技術を提案するものである。
【背景技術】
【０００２】
乗用車用空気入りタイヤでは、特許文献１及び２に開示されているように、ベルトのタイヤ半径方向外側に、有機繊維コード等をほぼタイヤ周方向に延在させて、タイヤ幅方向に螺旋状に巻き付けてなる一層以上のスパイラル補強層をベルトの全幅にわたって、及び／又は、ベルトの側部に重ねて配設することが近年広く行われている。
【０００３】
これは、走行時にタイヤの回転速度が高速となる空気入りタイヤにおいては、トレッド部に大きな遠心力が作用し、それによってトレッド部がタイヤ半径方向外側に膨出変形することで、操縦安定性能や、タイヤの高速耐久性能が低滅されるのを防止するためであり、スパイラル補強層の、いわゆる「たが効果」によりトレッド部を押さえつけて、タイヤが高速で回動する場合の、トレッド部の迫出し変形等を抑制し、安定した高速走行を可能にするとともに走行時の耐久性能を高めるためである。
【０００４】
ここで、タイヤ周方向に螺旋状に巻き付ける補強コードとしては、ナイロンコードや芳香族ポリアミドコード、スチールコード等が用いられており、なかでも芳香族ポリアミドコードやスチールコードは、高温になっても伸張しないことから、トレッド部の膨出変形を抑制する効果が高く、特に、芳香族ポリアミドコードは、スチールコードに比べて軽量であるため、タイヤ重量を低減でき、タイヤの転がり抵抗を低減できる利点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２８６３０４号
【特許文献２】特開２００７−１６１０５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、層間でコードが相互に交差する、二層以上のベルト層からなるベルトを具える空気入りタイヤにあって、ベルト外周側に上述したようなスパイラル補強層を適用して、ベルトの円周方向の伸張変形を拘束した場合は、タイヤの回転方向との関係で、タイヤ赤道面に対して特定方向に傾斜するベルト層コードからなる最内層ベルト層のいずれかの端部分に、ベルト層コードを圧縮する方向の力が発生し、これによってベルト端部付近でのベルト層コードの耐疲労性が悪化するおそれがあった。
【０００７】
これはすなわち、タイヤ赤道面付近のトレッド表面は、トレッドショルダー部付近のトレッド表面に比べて、タイヤ外径が大きいことにより、タイヤ負荷転動時の時路面に対する接地圧が大きくなって、タイヤの転動方向の路面摩擦力がトレッドショルダー部に比して大きくなるのに対し、トレッドショルダー部は、その外径が小さいことにより、転動方向の路面摩擦力がタイヤ赤道面付近ほどには高くならず、これがため、相対的にみれば、タイヤ赤道面付近には、対し、トレッドショルダー部付近に径差に起因する引摺り方向の力が作用することになる。
【０００８】
このような現象の発生下で、コードを、タイヤ赤道面と略平行に螺旋巻回してなるスパイラル補強層を、ベルト端部を覆う形態で、そのベルトの、タイヤ幅方向外側まで配設するときは、スパイラル補強層により、ベルトのタイヤ周方向の伸縮が強く拘束されるので、トレッド表面に作用する、先の引摺り方向の力はベルト層内で緩和されることなく最内層ベルト層に伝達されることになる。
【０００９】
そして、相対的に逆向きとなる、タイヤの転動方向の力と引摺り方向の力とによって、最内層ベルト層の端部分では、図５に、補強層コードの延在態様を部分展開図で例示するように、トレッド表面の、力の平行四辺形に基く、図の仮想線位置から実線位置への変形に伴って、ベルト層のコードに圧縮力が生じることによって、その最内層ベルト層の端部分のコード、ひいては、ベルトの耐疲労性が悪化することになる。
【００１０】
なお、最内層ベルト層の他方の端部分では、そのベルト層のコードが、変形後の平行四辺形の、対角線が長くなる向きに延在することになって、それらのベルト層のコードには、引張方向の力が作用することになるので、そこには、耐疲労性の問題が生じることはない。
【００１１】
そして、ベルト層コードへの圧縮力の作用に起因する、上述のようなコードの疲労耐久性の低下は、ことに、車両の高速化が進み、タイヤへの、遠心力等の入力が大きくなってきている近年においては、特に重要な問題である。
【００１２】
そこで、本発明は、スパイラル補強層を具える空気入りタイヤにおいて、操縦安定性能を高く維持しながら、最内層ベルト層の端部付近で、ベルト層コードに作用する圧縮力を有効に軽減して、ベルト層コードの疲労耐久性の低下を有効に防止した空気入りタイヤを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この出願の請求項１に記載の発明は、対をなすビードコア間に、トロイド状に延びる少なくとも一枚のカーカスと、そのカーカスのタイヤ半径方向外側に配置した、少なくとも二層のベルト層からなり、それぞれのベルト層コードを相互に交差する方向に延在させてなるベルトと、ベルトのタイヤ半径方向外側で、一本もしくは複数本のコードを、タイヤ周方向に向けて延在させて、タイヤ幅方向に螺旋状に巻回してなる一層以上のスパイラル補強層とを具える空気入りタイヤであって、タイヤ幅方向断面内で、ベルトの、少なくとも一方の端部分を包んで折り返されて、一端部分がカーカスと、最内層のベルト層との間に、他端部分が最外層のベルト層と、最内層のスパイラル補強層との間にそれぞれ位置する、相互に平行に延びる、複数本の有機繊維コードからなる補強部材を設け、この補強部材の、カーカスと最内層のベルト層との間に位置する部分のコードを、最内層のベルト層のコードと交差する方向に延在させることを特徴とするものである。
【００１４】
また、この出願の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、カーカスと最内層のベルト層との間の補強部材の一端部分を、タイヤ幅方向断面内で、最内層のベルト層の端縁から、タイヤ赤道面に向かって３０ｍｍ以上の位置まで配置してなるものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、タイヤ負荷転動時にトレッド表面の、例えばトレッドショルダー部付近に径差に起因する相対的な引摺り方向の力が作用し、それがスパイラル補強層を介してベルトに伝達され、この結果として、最内層ベルト層の端部分の、上記の力の平行四辺形に基く変形に伴って、その部分のベルト層コードに圧縮力が作用する場合、ベルト端部を包んで折り返される補強部材の、カーカスと最内層ベルト層との間に位置する部分のコードが、最内層ベルト層のコードと交差する方向に延在していることによって、補強部材コードの耐張力をもって、最内層ベルト層の端部分のコードに生じる、力の平行四辺形に基く圧縮力に対抗することになるため、最内層ベルト層の端部分のコードに発生する圧縮力を有効に低減することができるので、タイヤの操縦安定性能及び高速耐久性能を確保しつつ、ベルト層コードの耐疲労性の悪化を防止することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、補強部材の、カーカスと最内層のベルト層との間の一端部分を、タイヤ幅方向断面内で、最内層のベルト層の端縁からタイヤ赤道面に向かって３０ｍｍ以上の位置まで配置することによって、最内層ベルト層の端部分の、ベルト層コードに圧縮力が作用する範囲を十分にカバーして、コード圧縮力をより有効に軽減することができるので、ベルト層の耐疲労性を一層向上させることができる。
【００１７】
すなわち、ベルト層コードに発生する圧縮力は、タイヤの径差により、トレッドショルダー部付近のトレッド表面に、タイヤ赤道面に対して相対的な引摺り方向の力が作用し、これが最内層ベルト層に転化されることによって生じるため、補強部材の、カーカスと最内層のベルト層との間の一端部分を、トレッドショルダー部に対応する領域に広範囲にわたって配設することで、ベルト層コードに発生する圧縮力を有効に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の一の実施形態をタイヤ半部について示す幅方向断面図である。
【図２】図１に示す空気入りタイヤの補強層コードの延在態様を示す部分展開平面図である。
【図３】ベルトコードに作用する力の平行四辺形を例示する図である。
【図４】図に示すタイヤの、ベルト層のコードの傾斜態様を例示する部分展開平面図である。
【図５】従来技術の空気入りタイヤの、補強層コードの延在態様を示す展開平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照しながら、この発明の実施の形態を説明する。
図１は、この発明の実施形態をタイヤの半部について示す幅方向断面図であり、この空気入りタイヤ１は、対をなすビードコア２間にトロイド状に延びるカーカス３と、そのカーカス３のタイヤ半径方向外側に配置した、二層以上のベルト層からなるベルト４と、ベルト４のさらに半径方向外側に配置したトレッドゴム５とを具える。
【００２０】
ここで、カーカス３は、例えば、有機繊維コードをラジアル方向に延在させてなる一枚以上のカーカスプライからなるものとすることができ、図では一枚のカーカスプライで形成してなるこのラジアルカーカス３は、トレッド部６からサイド部７を経てビード部８までトロイダル状に延在し、それぞれの端部分を、対をなすビードコア２の周りでタイヤ幅方向外側に折り返してなる。
【００２１】
本実施形態では、ベルト４を、タイヤ半径方向内側のベルト層９と、タイヤ半径方向外側のベルト層１０との二層構造になるものとしているが、ベルト４は、三層以上のベルト層の積層構造とすることもできる。
そしてここでは、最内層ベルト層９のコード９ａ及び最外層ベルト層１０のコード１０ａを、図２に示すように、相互に交差する方向に、例えば、タイヤ赤道面Ｃに対して相互に逆方向に延在させる。
【００２２】
さらに、図示のこの空気入りタイヤ１は、ベルト４のタイヤ半径方向外側で、一本もしくは複数本のゴム被覆コードをほぼタイヤ周方向に延在させて、タイヤ幅方向に螺旋状に巻き付けてなる一層のスパイラル補強層１１を具える。
ここにおけるスパイラル補強層１１は、トレッド部６の、タイヤ半径方向外側への膨出変形を十分に抑制するため、ベルト４をその全幅にわたって覆う形態で配設してなる。
【００２３】
このような構成とすることで、タイヤ１が高速で回転して、トレッド部６に大きな遠心力が作用しても、スパイラル補強層１１によってその遠心力に対抗することができるので、トレッド部６の迫出し変形等が抑制され、高速走行時のタイヤ１の、操縦安定性能及び耐久性能が向上されることになる。
【００２４】
なお、本実施形態では、スパイラル補強層１１を、タイヤ赤道面Ｃからトレッド端まで、ベルト４の全体を覆う一層のキャップ層としているが、同様のキャップ層を複数層設けることができる他、そのスパイラル補強層を、ベルト端の部分的な補強を目的として、ベルト端部分のタイヤ半径方向外側のみに配置する狭幅のレイヤー層とすることもでき、また、キャップ層とレイヤー層との組合せ構造とすることも可能である。
【００２５】
さらにまた、この発明においては、図１及び２に示すように、複数本の引き揃えコード１２ａからなる、例えば一層の補強部材１２を、ベルト４の端部を包んで折り返して、その一端部分をカーカス３とベルト層９との間に、そして他端部分をベルト層１０とスパイラル補強層１１との間に配置して、この補強部材１２の、カーカス３とベルト層９との間に位置する部分のコード１２ａを、ベルト層９のコード９ａと交差する方向、より好ましくは直交するに方向に延在させる。
【００２６】
ところで、ベルト層のコード９ａ、１０ａとしては、有機繊維コード、特に芳香族ポリアミドコードを用いることが強度及び軽量化の面で好ましい。
【００２７】
また、補強部材１２のコード１２ａには、ベルト層コードと同様に、スチールコードよりも軽量な有機繊維コード、特に、高強度を有する芳香族ポリアミドコードを用いることが好ましい他、同様に高い強度を有するカーボン繊維コード又はガラス繊維コード、もしくは熱収縮性を有するポリケトンコードを用いることもできる。
【００２８】
次に、図３を用いて、この発明の作用・効果を説明する。
タイヤ赤道面Ｃ付近は、トレッドショルダー部１３に比べて、タイヤの外径が大きいため、車両重量の多くを受けもつこととなり、走行時の路面に対する、車両進行方向の摩擦力が大きくなる。一方、タイヤの外径は、タイヤ赤道面Ｃからトレッドショルダー部１３に向かうにつれて次第に小さくなることから、車両進行方向の摩擦力もタイヤ赤道面Ｃからトレッドショルダー部１３に向かうにつれて小さくなり、これがため、タイヤ幅方向のこの径差により、先で述べたように、トレッド表面では、タイヤ赤道面Ｃ付近に対し、トレッドショルダー部１３に引摺り方向の力が作用することとなる。
【００２９】
このように、タイヤ赤道面Ｃ付近とトレッドショルダー部１３とで、トレッド表面に互いに逆方向の力が作用し、この力が、スパイラル補強層１１の「たが効果」により、低減されることなく最内層ベルト層９に転化され、そのベルト層９の端部分に、力の平行四辺形に基く変形が生じる場合、補強部材１２を配設しないときは、図５に関連して前述したように、変形後の平行四辺形の、対角線が短くなる向きに傾斜する、最内層ベルト層９のコード９ａに圧縮方向の力が発生することに起因して、ベルト層９の端部のベルト層コード９ａの疲労耐久性が悪化することになるのに対し、補強部材１２を配設したこの発明に係るタイヤ１では、図３に示すように、ベルト層９端部分が、力の平行四辺形に基いて、仮想線位置から実線位置へ変形しようとすると、コード９ａに交差して延びる補強部材コード１２ａが自身の耐張力をもってその変形に抵抗して、その変形を抑制することになるので、ベルト層９のコード９ａに作用する圧縮力が低減されることになり、それ故に、タイヤ１の、操縦安定性能及び、高速走行時の耐久性能を損なうことなしに、ベルト層コード９ａの耐疲労性の悪化を防止することが可能となる。
【００３０】
ここで、補強部材１２を、ベルト４の端部を包んで折り返して配置するのは、ベルト層９のコード９ａに発生する圧縮力を有効に緩和して、ベルト層９の疲労耐久性の悪化をより有効防止するためである。
【００３１】
すなわち、補強部材を、その端部を折り返すことなく、カーカス３とベルト層９との間に配置した場合は、その補強部材が最内層のベルト層として機能して、補強部材コードの、タイヤ赤道面Ｃに対する傾斜方向により、補強部材の端部分（図１及び２で図示しないタイヤの左半部側）で、そのコードに圧縮力が発生してそのコード１２ａの耐疲労性が悪化するという問題が発生することになり、また、その補強部材の端縁によって補強部材とゴム部材とのセパレーションが生じるという問題も生じることになる。
【００３２】
したがって、このような補強部材１２は、タイヤの回転方向との関連の下で、ベルト４の、少なくともいずれか一方の端部分を包んで配置されていればよいことになる。これは、タイヤ１の回転方向と、ベルト層９のコード９ａのタイヤ赤道面Ｃに対する傾斜方向との関係から、トレッド幅方向のいずれか一方の端部分でだけベルト層９のコード９ａに圧縮力が作用することになるからである。
【００３３】
すなわち、図２に示すように、図の下方から上方に向かってタイヤ１が回転する場合、ベルト層９のトレッドショルダー部１３の付近には、図の下方に向かう引摺り方向の力が作用することになって、タイヤ赤道面Ｃに対し、図４で左上がりに傾斜するベルト層９のコード９ａは、図１及び２に示すタイヤ半部で圧縮力が発生することになるが、図示しないタイヤ半部の、ベルト層９の他端部分側ではコード９ａに引張力が作用することになるので、コード９ａの耐疲労性の低下について問題が生じることはない。
【００３４】
したがって、この場合は、図１及び２に示す側のベルト層９の端部分だけ補強部材１２で包むことで、その端部分のコード９ａに生じる圧縮力を緩和することができ、コード９ａの耐疲労性能の悪化を防止できる。
【００３５】
以上のようなタイヤにおいてより好ましくは、補強部材１２の、カーカス３とベルト層９との間に位置する一方の端部分を、タイヤ幅方向断面内で、ベルト層９の端縁からタイヤ赤道面Ｃ側に向かって３０ｍｍ以上の位置まで配置する。
【００３６】
ベルト層コード９ａに生じる圧縮力は、タイヤ赤道面Ｃ側とトレッドショルダー部１３側との径差に起因して、ベルト層９の端部分付近の一定範囲にわたって生じることになるところ、補強部材１２を上記構成とすることにより、ベルト層コード９ａに圧縮力が発生することのある範囲の全体にわたって、コード９ａの圧縮力を軽減することができるので、コード９ａの耐疲労性能の悪化を一層有利に防止することができる。
【００３７】
なおこの一方で、補強部材１２を配設することに代えて、ベルト層９、１０のコード９ａ、１０ａの、タイヤ赤道面に対する傾斜角度を大きくすることによって、ベルト層コード９ａに生じる圧縮力を低減との提案もあるが、このことによれば、タイヤの操縦安定性能が低下するため、ベルト層コードの傾斜角度の変更によっては、この発明が所期する効果十分に達成することはできない。
【００３８】
ところで、最外層のベルト層１０の、図に示すところとは反対側の端部についてみると、そのコード１０ａへの圧縮力は、スパイラル補強層１１をもって有効に防止されることになる。
これは、トレッド表面から、相対的に互いに逆方向の力が入力されたとしても、そのベルト層１０のタイヤ半径方向外側に隣接して配設されるスパイラル補強層１１のコードによって、ベルト層１０の端部分での、力の平行四辺形に基く変形が抑制されることによる。
【実施例１】
【００３９】
次に、本発明に係る空気入りタイヤを試作し、その性能を評価したので、以下に説明する。
【００４０】
供試タイヤのサイズは、実施例タイヤ、比較例タイヤ及び、従来例タイヤともに２４５／４５Ｒ１８とした。
【００４１】
実施例タイヤは、図１に示す構造を有するものであって、二枚のベルト層９、１０のコード９ａ、１０ａは、直径０．９ｍｍの撚った芳香族ポリアミドコードからなり、それらのコードのそれぞれを、タイヤ赤道面Ｃに対し、相互に逆方向に４０°傾斜させて延在させた。
そして、これらのベルト層コードの打ち込み数は、タイヤ赤道面位置で３５本／５０ｍｍとした。
また、それぞれのベルト層９、１０の幅は、トレッド幅２４５ｍｍに対して、それぞれの幅は２４０ｍｍ、２２０ｍｍである。
【００４２】
補強部材１２は、カーカス３とベルト層９との間に位置するその一端部分を、ベルト層９の端縁からタイヤ赤道面Ｃに向けて４５ｍｍ延在させ、ベルト層７とスパイラル補強層１１との間に位置する他端部分を、ベルト層９の端縁からタイヤ赤道面Ｃに向けて５０ｍｍ延在させてなり、その傾斜角度は、図４中、タイヤ赤道面Ｃに対して、左上がりに４０°とした。
補強部材１２のコード１２ａには、直径０．５ｍｍの撚った芳香族ポリアミドコードを用いた。この芳香族ポリアミドコードの打ち込み数は、タイヤ赤道面位置で６０本／５０ｍｍとした。
【００４３】
従来例タイヤは、補強部材１２を有しないことを除いて、実施例タイヤと同様の構造を有するものとした。
【００４４】
比較例タイヤは、相互に交差する二枚のベルト層の傾斜角度をそれぞれ、図４中、タイヤ赤道面Ｃに対して、相互に逆方向に６０°としたことを除いて、従来例タイヤと同様の構成したものである。
【００４５】
（評価方法）
まず、これらの各供試タイヤについて、有限要素法（ＦＥＭ）を用いた数値解析を行い、最内層ベルト層の端部分での、ベルト層コードに発生する圧縮力による、コード延在方向の圧縮歪を算出した。その結果を表１に、指数値をもって示す。
【００４６】
内圧２２０ｋＰａ（相対圧）、荷重５５００Ｎ、前後力２０００Ｎ、キャンバー角−１度、スリップアングル０度とし、左輪の、タイヤ装着時内側の最内層ベルト層のコードが圧縮力を受ける状況の下で、最内層ベルト層の端縁から、タイヤ赤道面に向かって６０ｍｍの範囲のベルト層コードに発生する圧縮歪を求め、従来例タイヤをコントロールとする指数値で評価した。
なお、圧縮歪は、数値が小さいほどコード圧縮量が小さいことを表している。
【００４７】
【表１】
2010274780.tif 000003
【００４８】
表１の結果から明らかなように、補強部材１２を配置した実施例タイヤは、いずれも従来例タイヤに比して、その最内層ベルト層９の端部分のコードに生じる圧縮歪が低減されており、この結果として、補強部材１２を配置することにより、最内層ベルト層９の疲労耐久性の悪化を防止することができる。
【実施例２】
【００４９】
次に、各供試タイヤの操縦安定性能を評価するため、それぞれの供試タイヤを装着した実車を用いてについてテストコース走行を実施した。
その結果を表２に示す。
【００５０】
なお、この試験では、後輪駆動のスポーツタイプの乗用車両の４輪すべてに、従来例タイヤを装着した場合、実施例タイヤを装着した場合、及び比較例タイヤを装着した場合について、最高速度が２００ｋｍ／ｈに達する程度の、熟練ドライバーによるスポーツ走行を行い、操縦安定性能及び乗り心地性能を１０点満点で評価した。
【００５１】
【表２】
2010274780.tif 000004
【符号の説明】
【００５２】
１：空気入りタイヤ
２：ビードコア
３：カーカス
４：ベルト
５：トレッドゴム
６：トレッド部
７：サイド部
８：ビード部
９、１０：ベルト層
９ａ、１０ａ：ベルト層コード
１１：スパイラル補強層
１２：補強部材
１２ａ：補強部材コード
１３：トレッドショルダー部
【図１】
2010274780.tif 000005
【図２】
2010274780.tif 000006
【図３】
2010274780.tif 000007
【図４】
2010274780.tif 000008
【図５】
2010274780.tif 000009