(57)【要約】      （修正有）【課題】耐摩耗性能と低転がり抵抗性能の両立が可能なタイヤを提供する。【解決手段】カーカス２のクラウン部の径方向外側に、タイヤ６の赤道面Ｏに対して傾斜した向きに延びるコードをゴムで被覆した２層の傾斜ベルト層３ａ、３ｂ、該傾斜ベルト層３ａ、３ｂの径方向外側にタイヤ周方向に延びるコードをゴム被覆した、少なくとも１層の周方向ベルト層４とを順に配置して成るベルトを有し、該ベルトの径方向外側にトレッドを配置した空気入りタイヤ６であって、該タイヤの幅方向断面において、前記傾斜ベルト層３ａ、３ｂの最外側層の幅BWに対する、当該最外側層の幅方向中心部と幅方向端部との径差BDの比BD／BWが0.01以上0.04以下であるタイヤにおいて、トレッド部５のセンター域ＣＲにおける該周方向ベルト層４の残留張力が、トレッド部５のショルダー域ＳＲにおける該周方向ベルト層４の残留張力よりも大きい空気入りタイヤ。【選択図】図１
2010274801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカスを骨格として、該カーカスのクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面Ｏに対して傾斜した向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも２層の傾斜ベルト層、該傾斜ベルト層の径方向外側にタイヤ周方向に延びるコードをゴム被覆した、少なくとも１層の周方向ベルト層とを順に配置して成るベルトを有し、該ベルトの径方向外側にトレッドを配置した空気入りタイヤであって、該タイヤの幅方向断面において、前記傾斜ベルト層の最外側層の幅BWに対する、当該最外側層の幅方向中心部と幅方向端部との径差BDの比BD／BWが0.01以上0.04以下であるタイヤにおいて、
トレッド部のセンター域における該周方向ベルト層の残留張力が、トレッド部のショルダー域における該周方向ベルト層の残留張力よりも大きいことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記トレッド部のセンター域における該周方向ベルト層の残留張力は、トレッド部のショルダー域における該周方向ベルト層の残留張力の１．５〜５．０倍の範囲にある、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記トレッド部のセンター域における該周方向ベルト層の残留張力は１５０〜４００Ｎ／ｃｍの範囲にあり、トレッド部のショルダー域における該周方向ベルト層の残留張力は５０〜２００Ｎ／ｃｍの範囲にある、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記トレッド部のセンター域における該周方向ベルト層を構成するコードの剛性が、前記トレッド部のショルダー域における該周方向ベルト層を構成するコードの剛性よりも大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記トレッド部のセンター域における該周方向ベルト層を構成するコードの熱収縮率が、前記トレッド部のショルダー域における該周方向ベルト層を構成するコードの熱収縮率よりも大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
タイヤ製造時の成形ドラムへの周方向ベルト層を構成するコードの巻きつけの際に、前記トレッド部のセンター域に配される周方向ベルト層部分のコードの巻きつけの張力が、前記トレッド部のショルダー域に配される周方向ベルト層部分のコードの巻きつけの張力よりも大きくして製造してなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記トレッド部のセンター域における周方向ベルト層の幅CWに対する、前記傾斜ベルト層の最外側層の幅BWの比CW／BWが、0.5以上0.9以下である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐偏摩耗性能に優れかつ転がり抵抗の低い空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、より環境負荷の小さい製品の開発が活発に行われている。この原因は、地球温暖化をはじめとする環境問題にあり、タイヤについても例外ではない。このタイヤに関し、前記環境問題に対応するためには、自動車の低燃費化に寄与する性能の確保が大切になる。これを達成する一つの手段として、タイヤの転がり抵抗を減らすことが挙げられ、従来、様々な技術開発が行われている。
以下に、従来の改良方法をいくつか紹介する。
【０００３】
まず、タイヤの転がり抵抗は、トレッド部のゴム内にて多く発生することが知られている。直接的な改良方法として、このトレッド部に使用されるゴムを損失正接が小さいものに変更することが有効である。しかしながら、この方法では、タイヤの、例えば耐摩耗性能をはじめとする他の性能が犠牲になることも知られている。一方、転がり抵抗を増す発生源であるゴムを減らすために、トレッド厚さを薄くする方法も容易に考えられるが、この場合はタイヤの摩耗寿命を確保できないことが問題になる。
【０００４】
上記問題を解決する手段として、特許文献１では、タイヤの断面形状を工夫して転がり抵抗を低減することが提案されている。この提案によって、転がり抵抗の低減が確かに図られている。また、特許文献２では、タイヤの断面形状を工夫して、転がり抵抗のみならず、更には、他性能、とりわけ優れた耐摩耗性との両立を図った空気入りタイヤが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2006−327502号公報
【特許文献２】特願2007−325279号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２に記載の空気入りタイヤは、製造時にブラダーの膨張に追随してタイヤの形状が変形することから、実際にベルト層を所期した配置としたタイヤを得ることが困難であった。そこで、本発明の目的は、耐摩耗性能に優れかつ転がり抵抗の少ないタイヤを提供するための、タイヤ形状の詳細について提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、タイヤの形状を詳細に規制することによって、所期した性能の改良が可能であること、特に形状設計という場合、タイヤの外表面の形状のみならず、タイヤの骨格となる補強構造の形状もタイヤ性能への影響が大きいため、個別に規制することが有効であるとの知見を得た。すなわち、タイヤ幅方向断面内のせん断変形を、特に幅方向外側のトレッド内において抑制することが、この変形によるエネルギーロスの結果である転がり抵抗の低減と、この変形の結果生じるせん断力とすべりにて記述されることが多い摩耗を同時に改良できること、また、ベルト構造の適正化を図り、ベルト層を所期した配置とし得ることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００８】
本発明の要旨構成は、次のとおりである。
【０００９】
（１）一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカスを骨格として、該カーカスのクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面Ｏに対して傾斜した向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも２層の傾斜ベルト層、該傾斜ベルト層の径方向外側にタイヤ周方向に延びるコードをゴム被覆した、少なくとも１層の周方向ベルト層とを順に配置して成るベルトを有し、該ベルトの径方向外側にトレッドを配置した空気入りタイヤであって、該タイヤの幅方向断面において、前記傾斜ベルト層の最外側層の幅BWに対する、当該最外側層の幅方向中心部と幅方向端部との径差BDの比BD／BWが0.01以上0.04以下であるタイヤにおいて、
トレッド部のセンター域における該周方向ベルト層の残留張力が、トレッド部のショルダー域における該周方向ベルト層の残留張力よりも大きいことを特徴とする空気入りタイヤ。また、ここでいう「残留張力」とは、コード１本当りの残留張力（Ｆ）に、コードの打ち込み本数（ｎ）とスパイラル総数とを乗じた数値のことをいうものとする（残留張力＝Ｆ×ｎ×スパイラル総数（Ｎ／ｃｍ））。コード１本当たりの残留張力（Ｆ）は次のように測定した。未走行新品タイヤのショルダー部のゴムを、ベルト層コードの辺りに達するまで剥がし取る。試験に供するタイヤは周上カットしていない丸タイヤとする。残留応力が変化するため、カットされたタイヤまたはタイヤセクションは使用できない。また、正確な測定をするために、剥がし取る際は、できる限りベルト層コード上にゴムが残らないようにすると同時に、コードを傷めないように最新の注意を払うことが大事である。計１０本のコードに対して、タイヤ上で３００ｍｍの長さを正確に測定し、その部分にマーキングする。そのマーキング地点より外側に各々２００ｍｍ以上離れた地点でコードをカットする。その後、このコードを１本ずつ取り出して残留応力を測定する。この場合、取り出されたコードはすぐに残留応力の開放により縮むことから、更に、そのまま放置すると、空気中の湿度の影響により一層コードが収縮してしまうことから、コード採取後直ちに（例えば、５分以内に）、コードサンプルを、タイヤより採取直後のサンプルをセットした状態で島津製作所製のオートグラフ（Ｓ−５００）のチャック間隔４５０ｍｍのチャックにセットし、１０ｍｍ／分の速度で、収縮しているコードサンプルのマーク地点が元の３００ｍｍになるまで引っ張って、その時の張力を測定し、その１０本の平均値をコード１本当たりの残留張力（Ｆ）とする。
【００１０】
（２）記トレッド部のセンター域における該周方向ベルト層の残留張力は、トレッド部のショルダー域における該周方向ベルト層の残留張力の１．５〜５．０倍の範囲にあることを特徴とする前記（１）に記載の空気入りタイヤ。
【００１１】
（３）前記トレッド部のセンター域における該周方向ベルト層の残留張力は１５０〜４００Ｎ／ｃｍの範囲にあり、トレッド部のショルダー域における該周方向ベルト層の残留張力は５０〜２００Ｎ／ｃｍの範囲にあることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の空気入りタイヤ。
【００１２】
（４）前記トレッド部のセンター域における該周方向ベルト層を構成するコードの剛性が、前記トレッド部のショルダー域における該周方向ベルト層を構成するコードの剛性よりも大きいことを特徴とする前記（１）、（２）または（３）に記載の空気入りタイヤ。
【００１３】
（５）前記トレッド部のセンター域における該周方向ベルト層を構成するコードの熱収縮率が、前記トレッド部のショルダー域における該周方向ベルト層を構成するコードの熱収縮率よりも大きいことを特徴とする前記（１）、（２）または（３）に記載の空気入りタイヤ。
【００１４】
（６）タイヤ製造時の成形ドラムへの周方向ベルト層を構成するコードの巻きつけの際に、前記トレッド部のセンター域に配される周方向ベルト層部分のコードの巻きつけの張力が、前記トレッド部のショルダー域に配される周方向ベルト層部分のコードの巻きつけの張力よりも大きくして製造してなることを特徴とする前記（１）、（２）または（３）に記載の空気入りタイヤ。
【００１５】
（７）前記トレッド部のセンター域における周方向ベルト層の幅CWに対する、前記傾斜ベルト層の最外側層の幅BWの比CW／BWが0.5以上0.9以下であることを特徴とする前記（１）ないし（６）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、耐摩耗性能に優れかつ転がり抵抗の少ないタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】BD/BW及びCW/BWが転がり抵抗に与える影響を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明を具体的に説明する。
図１に、本発明に従うタイヤについて、その幅方向断面を示す。同図において、符号１は一対のビードコアであり、これらビードコア１間にトロイダル状に跨る、コードのラジアル配列プライからなるカーカス２を骨格として、該カーカス２のクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面Ｏに対して傾斜した向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも２層、図示例で２層の傾斜ベルト層３ａおよび３ｂを配置し、さらに傾斜ベルト層３ａの径方向外側に、タイヤの赤道面Ｏに沿って延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも１層、図示例で１層の周方向ベルト層４を配置し、これらベルトの径方向外側にトレッド部５を配置してなる。かようなタイヤ６は、適用リムに装着されて使用に供される。ここで、該タイヤ６のタイヤ幅方向断面において、図１に示すように、前記傾斜ベルト層の最外側層３ａの幅BWに対する、当該最外側層３ａの幅方向中心部（赤道面Ｏ）と幅方向端部との径差BDの比BD／BWが0.01以上0.04以下であることが肝要である。また、トレッド部５のセンター域CRにおける周方向ベルト層４の残留張力が、トレッド部５のショルダー域SRにおける周方向ベルト層４の残留張力よりも大きいことが肝要である。
【００１９】
この規定は、傾斜ベルト層３について、その幅方向における径差が少ないことを意味する。つまり、ベルトがフラットに近い状態であることを示す。すなわち、転がり抵抗は、前述したように、タイヤトレッド部のゴム中で発生するエネルギーロスが支配的であり、その変形の一つである幅方向断面内のせん断変形を抑えることが、転がり抵抗の低減に有効とある。このせん断変形が起こる原因は、接地時に湾曲したベルトが平らに伸ばされる変形である。さらに、通常のラジアルタイヤでは、タイヤセンター対比ショルダーの半径が小さく径差を持っているため、ショルダー付近のベルトはタイヤ周方向に伸ばされる。すると、コードが交差して配置された傾斜ベルト層はパンタグラフ状に変形して周方向に伸びる結果として幅方向に縮むことになるため、上記せん断変形を助長することになる。この変形を、タイヤの形状面から最も簡便に抑制するには、ベルトをなるべく平坦にする必要がある。しかしながら、実際のタイヤ設計では、サイド部の変形に伴った変形成分や、偏摩耗を起こさないための接地形状並びに接地圧分布を考慮しなければいけないことから、完全に平坦にすることなく適正な範囲に設定することが肝要である。この適正な範囲は、上記した比BD／BWが0.01以上0.04以下である。さらに望ましくは、0.02以上0.035以下である。特に、トレッドの形状から上記のせん断変形を抑制する改良を行った場合、接地面内のせん断力やすべり分布も縮小される方向に変化するため、耐摩耗性能を同時に改良することができる。
【００２０】
また、トレッド部５のセンター域CRにおける周方向ベルト層４の残留張力を、トレッド部５のショルダー域SRにおける周方向ベルト層４の残留張力よりも大きくすることにより、かかるタイヤ６を製造する際に、加硫成形の過程を経たとしても、比BD／BWが0.01以上0.04以下となるような、所期したベルト層の配置を達成することが可能となり、転がり抵抗が有効に低減したタイヤ６を得ることができる。
【００２１】
また、上記したような所期した性能を具えたタイヤ６を得るためには、トレッド部５のセンター域CRにおける周方向ベルト層４の幅CWに対する、傾斜ベルト層３a及び３ｂの最外側層の幅BWの比CW／BWが0.5以上0.9以下であることが肝要である。
【００２２】
以上の知見を得るに到った実験結果について、以下に詳しく説明する。
すなわち、サイズ245／40  Ｒ18のラジアルタイヤを用いて、トレッド部５のセンター域CRにおける周方向ベルト層４の残留張力を、トレッド部５のショルダー域SRにおける周方向ベルト層４の残留張力よりも大きくしつつも、比BD／BW及びCW／BWを種々に変化させた条件の下、転がり抵抗の試験を行った。なお、転がり抵抗は、指数に換算して（図中のＲＲindex）評価し、その数値が小さいほど転がり抵抗が低減していることを示している（図２参照）。
【００２３】
その実験の結果、図２に示すように、比CW／BWが0.5以上0.9以下の範囲において、転がり抵抗が有意に向上していることが認められた。なお、CW／BWが小さ過ぎる場合、BD／BWを小さくできるが、センター域CRにおけるベルト層のみを局所的におさえることになるため、センター域CRにおけるベルト層のみが凹んだ形状となってしまう。そのような凹んだ形状となると、トレッドゴムにおける歪エネルギーロスの発生が増大し、転がり抵抗が悪化することとなることから、CW／BWが0.5以上であることが好ましい。
【００２４】
また、加硫成形を経た際に所期したベルト層配置とするためには、トレッド部５のセンター域CRにおける周方向ベルト層４の残留張力は、トレッド部５のショルダー域SRにおける周方向ベルト層４の残留張力の１．５〜５．０倍の範囲にあることが好ましく、具体的には、トレッド部５のセンター域CRにおける周方向ベルト層４の残留張力は１５０〜４００Ｎ／ｃｍの範囲にあり、トレッド部５のショルダー域SRにおける周方向ベルト層４の残留張力は５０〜２００Ｎ／ｃｍの範囲にあることが好ましい。
【００２５】
上述したような、トレッド部５のセンター域CRにおける周方向ベルト層４の残留張力を、トレッド部５のショルダー域SRにおける周方向ベルト層４の残留張力よりも大きくすることを達成する手段としては、種々の方法が想定され、例えば、以下に示す方法が挙げられる。例えば、トレッド部５のセンター域CRにおける周方向ベルト層４を構成するコード７aの剛性を、トレッド部５のショルダー域SRにおける周方向ベルト層４を構成するコード７ｂの剛性よりも大きくすることにより達成される。あるいは、トレッド部５のセンター域CRにおける周方向ベルト層４を構成するコード７aの熱収縮率を、トレッド部５のショルダー域SRにおける周方向ベルト層４を構成するコード７ｂの熱収縮率よりも大きくすることにより達成される。更には、タイヤ製造時の成形ドラムへの周方向ベルト層を構成するためのコードの巻きつけの際に、トレッド部４のセンター域CRに配される周方向ベルト層部分のコード７aの巻きつけの張力を、トレッド部４のショルダー域SRに配される周方向ベルト層部分のコード７ｂの巻きつけの張力よりも大きくして製造することにより達成される。
【００２６】
なお、上述したところはこの発明の実施形態の一部を示したに過ぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を交互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。
【実施例】
【００２７】
サイズ245／40  Ｒ18のラジアルタイヤを、表１に示す仕様の下に作製し、ＪＡＴＭＡに規定される標準サイズの8.0Ｊの適用リムに装着し、転がり抵抗の試験を行った。なお、タイヤの基本構造は同じであり、ビードコアが埋設された一対のビード部、これらビード部から径方向外側に向かって延びるサイドウォール部、及び、これらサイドウォール部の径方向外側端同士を連結する略円筒状のトレッド部を具えている。また、前記ビードコア間をトロイド状に延びる２層のカーカスプライからなるカーカスを具える。かかるカーカスプライは、赤道方向に対し９０°傾斜した方向に延びるポリエチレンコードを撚り合せて構成されている。カーカスプライの径方向外側には、傾斜ベルト層を２層、かかる傾斜ベルト層の径方向外側には周方向ベルト層を少なくとも一層具える。
【００２８】
転がり抵抗は、直径１．７ｍの鉄板表面を有するドラム試験機を用いて、内圧：２３０ｋＰａ、負荷荷重：４．８０ｋＮ、タイヤの回転速度：８０ｋｍ／ｈｒ相当の条件下にて、車軸の転がり抵抗力を求め、従来例の結果を１００に換算して指数化し、その他のタイヤの結果と比較することにより評価した。得られた数値が小さいほど、転がり抵抗が低減していることを示している。誤差を除き、かつ、５％以上の改善を有意差とみなし、特には１０％以上の改善が見られる場合に大きな効果が得られたものとした。
【００２９】
その評価結果を、表１に併記するように、本発明に従うタイヤは、適正なベルト配置が達成され、転がり抵抗について、従来例及び比較例に対する有意差が認められ、実施例１〜１２が転がり抵抗に優れることがわかった。
【００３０】
【表１】
2010274801.tif 000003
【符号の説明】
【００３１】
１  ビードコア
２  カーカス
３ａ  傾斜ベルト層（最外側層）
３ｂ  傾斜ベルト層
４  周方向ベルト層
５  トレッド部
６  タイヤ
７ａ  （センター領域にある周方向ベルト層を構成する）コード
７ｂ  （ショルダー領域にある周方向ベルト層を構成する）コード
【図１】
2010274801.tif 000004
【図２】
2010274801.tif 000005