(57)【要約】【課題】転がり抵抗の効果的な低減を可能にした空気入りタイヤを提供する。【解決手段】一対のビード部３，３間にカーカス層４を装架し、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側に少なくとも２層のベルト層７を配置し、これらベルト層７の外周側に少なくとも１本の繊維コードを含むストリップ材Ｓをタイヤ周方向に螺旋状に巻回してなるベルト補強層８を配置した空気入りタイヤにおいて、ベルト補強層８がベルト層７のセンター部を補強するセンター部補強層８ａとベルト層７の各エッジ部を補強するエッジ部補強層８ｂとからなり、センター部補強層８ａとエッジ部補強層８ｂとが互いに離れており、センター部補強層８ａの幅Ｗａが最小幅を有するベルト層７の幅Ｗの５％〜２５％であり、エッジ部補強層８ｂの幅Ｗｂが最小幅を有するベルト層７の幅Ｗの１０％〜３５％である。【選択図】図１
2011051445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のビード部間にカーカス層を装架し、トレッド部におけるカーカス層の外周側に少なくとも２層のベルト層を配置し、これらベルト層の外周側に少なくとも１本の繊維コードを含むストリップ材をタイヤ周方向に螺旋状に巻回してなるベルト補強層を配置した空気入りタイヤにおいて、前記ベルト補強層は前記ベルト層のセンター部を補強するセンター部補強層と前記ベルト層の各エッジ部を補強するエッジ部補強層とからなり、前記センター部補強層と前記エッジ部補強層とが互いに離れており、前記センター部補強層の幅が最小幅を有するベルト層の幅の５％〜２５％であり、前記エッジ部補強層の幅が最小幅を有するベルト層の幅の１０％〜３５％であることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記ストリップ材の幅が１ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記ストリップ材の巻回方向が前記センター部補強層と前記エッジ部補強層とで同一方向であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記センター部補強層及び前記エッジ部補強層の繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率がそれぞれ０％〜３％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記センター部補強層の繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率が前記エッジ部補強層の繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記センター部補強層の繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率と前記エッジ部補強層の繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率との差が１％以下であることを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記センター部補強層を構成する繊維コードとしてナイロン繊維コードを用いる一方で、前記エッジ部補強層を構成する繊維コードとして前記ナイロン繊維コードよりもが弾性率が高い有機繊維コードを用いたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項８】
前記エッジ部補強層を構成する繊維コードの弾性率が１００ｃＮ／ｄｔｅｘ〜２００ｃＮ／ｄｔｅｘであることを特徴とする請求項７に記載の空気入りタイヤ。
【請求項９】
前記エッジ部補強層を構成する繊維コードの弾性率と単位幅当たりの打ち込み本数との積が前記センター部補強層を構成する繊維コードの弾性率と単位幅当たりの打ち込み本数との積よりも２５％以上大きいことを特徴とする請求項７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、トレッド部におけるベルト層の外周側に少なくとも１本の繊維コードを含むストリップ材をタイヤ周方向に螺旋状に巻回してなるベルト補強層を配置した空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、転がり抵抗を効果的に低減することを可能にした空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気入りタイヤにおいて、トレッド部におけるベルト層の外周側にナイロン繊維コード等の有機繊維コードを含むストリップ材をタイヤ周方向に螺旋状に巻回してなるベルト補強層を配置することが行われている。このようなベルト補強層をベルト層の外周側に設けることにより、高速走行時の遠心力によるベルト層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）。
【０００３】
ところで、近年では、環境問題への意識の高まりから、タイヤの転がり抵抗の低減が求められている。転がり抵抗については、タイヤ走行時の変形によるヒステリシスロスの影響が大きいことが分かっている。ヒステリシスロスは、タイヤの各部を細分化し、各部の歪エネルギー密度と体積とエネルギー損失率との積を求め、その積をタイヤ全体において足し合わせたものとして考えられる。従って、一般的には、タイヤの歪が大きいほど転がり抵抗は大きくなり、タイヤの体積が大きいほど転がり抵抗は大きくなる。
【０００４】
タイヤ走行時の歪は接地に伴う変形の影響が大きいが、高速回転での遠心力の増大に伴うベルト層のせり上がりに起因する歪の影響もある。実際に、転がり抵抗は速度上昇と共に増加する傾向がある。従って、ベルト層のせり上がりによる変形を抑えることにより、転がり抵抗を低減することができる。しかしながら、ベルト層のせり上がりを抑制するためにベルト補強層の配置面積や積層枚数を単に増やした場合、タイヤの体積が増加してしまうため、ベルト層のせり上がりが抑制されたとしても必ずしも転がり抵抗の低減に繋がる訳ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２４２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、トレッド部におけるベルト層の外周側に繊維コードを含むストリップ材をタイヤ周方向に螺旋状に巻回してなるベルト補強層を配置した構造において、転がり抵抗を効果的に低減することを可能にした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】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部間にカーカス層を装架し、トレッド部におけるカーカス層の外周側に少なくとも２層のベルト層を配置し、これらベルト層の外周側に少なくとも１本の繊維コードを含むストリップ材をタイヤ周方向に螺旋状に巻回してなるベルト補強層を配置した空気入りタイヤにおいて、前記ベルト補強層は前記ベルト層のセンター部を補強するセンター部補強層と前記ベルト層の各エッジ部を補強するエッジ部補強層とからなり、前記センター部補強層と前記エッジ部補強層とが互いに離れており、前記センター部補強層の幅が最小幅を有するベルト層の幅の５％〜２５％であり、前記エッジ部補強層の幅が最小幅を有するベルト層の幅の１０％〜３５％であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、ベルト補強層を互いに離間したセンター部補強層とエッジ部補強層とから構成することにより、ベルト補強層の材料増加を極力抑えながらベルト層のせり上がりを抑制するので、転がり抵抗を効果的に低減することができる。つまり、従来のベルト補強層はベルト層の全域又はエッジ部に対応する領域のみに配置するのが一般的であるが、ベルト層の全域に配置した場合はベルト補強層の材料増加が大きくなり、ベルト層のエッジ部に対応する領域のみに配置した場合はベルト層のセンター部のせり上がりを抑制することができず、いずれの場合も転がり抵抗の低減効果が低い。これに対して、本発明のようにベルト補強層を構成するセンター部補強層とエッジ部補強層とを互いに離間するように配置した場合、ベルト補強層に起因するタイヤの体積の増加が少なくなり、かつタイヤの変形が小さくなるので、転がり抵抗の低減効果が高いのである。
【０００９】
ストリップ材の幅は１ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。ストリップ材の幅が大きくなると、ストリップ材をタイヤ周方向に螺旋状に巻回した際に、その繊維コードにタイヤ周方向に対する角度が付き、ベルト層のせり上がりに伴ってストリップ材に捩じれ変形を生じ易くなり、その結果として、歪みが増大して転がり抵抗の悪化要因となるが、ストリップ材の幅を上記範囲に設定することにより、ストリップ材の捩じれ変形を抑制することができる。また、ストリップ材の捩じれ変形を抑制するために、ストリップ材の巻回方向はセンター部補強層とエッジ部補強層とで同一方向であることが好ましい。
【００１０】
センター部補強層及びエッジ部補強層の繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率はそれぞれ０％〜３％であることが好ましい。つまり、センター部補強層及びエッジ部補強層の繊維コードはタイヤ中で若干の張力が掛かった状態にあることが好ましい。特に、センター部補強層の繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率がエッジ部補強層の繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率よりも大きいことが好ましく、センター部補強層の繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率とエッジ部補強層の繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率との差が１％以下であることが好ましい。これにより、ベルト補強層によるタガ効果をベルト層のセンター部及びエッジ部において最大限に発揮することが可能になるので、回転に伴うタイヤの変形を効果的に抑制することができる。
【００１１】
センター部補強層を構成する繊維コードとしてナイロン繊維コードを用いる一方で、エッジ部補強層を構成する繊維コードとしてナイロン繊維コードよりも弾性率が高い有機繊維コードを用いることが好ましい。より具体的には、エッジ部補強層を構成する繊維コードの弾性率は１００ｃＮ／ｄｔｅｘ〜２００ｃＮ／ｄｔｅｘであることが好ましい。更に、エッジ部補強層を構成する繊維コードの弾性率と単位幅当たりの打ち込み本数との積はセンター部補強層を構成する繊維コードの弾性率と単位幅当たりの打ち込み本数との積よりも２５％以上大きいことが好ましい。これにより、回転に伴うタイヤの変形を効果的に抑制することができる。
【００１２】
本発明において、繊維コードの弾性率は、ＪＩＳ  Ｌ１０１７に規定される初期引張抵抗度の測定条件に準拠して測定されたものである。また、繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率とは、収縮率をε（％）とし、繊維コードのタイヤ中の長さをＬ０（ｍｍ）とし、その繊維コードのタイヤから取り出したときの長さをＬ１としたとき、ε＝（Ｌ０−Ｌ１）／Ｌ０×１００％にて求められるものである。なお、収縮率の測定に際しては、繊維コードの測定対象を３００ｍｍ（即ち、Ｌ０＝３００ｍｍ）とすることが望ましい。また、長さＬ１の測定時には、繊維コードに対して表示繊度の１／２０ｇ／ｄｔｅｘの荷重を負荷するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の構成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は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。図１において、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。左右一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。ビードコア５上にはビードフィラー６が配置され、そのビードフィラー６がカーカス層４の本体部分と折り返し部分との間に挟み込まれている。
【００１５】
トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層７が埋設されている。これらベルト層７はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７のタイヤ周方向に対するコード角度は１０°〜４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用されるが、アラミド繊維コード等の有機繊維コードを用いることも可能である。
【００１６】
ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、タイヤ周方向に配向する繊維コードを含むベルト補強層８が配置されている。このベルト補強層８は少なくとも１本の繊維コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材Ｓをタイヤ周方向に螺旋状に巻回したジョイントレス構造を有している。ベルト補強層８のタイヤ周方向に対するコード角度は５°以下、より好ましくは、３°以下である。
【００１７】
ベルト補強層８は、ベルト層７のセンター部を補強するセンター部補強層８ａと、ベルト層７の両エッジ部をそれぞれ補強するエッジ部補強層８ｂ，８ｂとから構成され、これらセンター部補強層８ａとエッジ部補強層８ｂとが互いに離間するように配置されている。ここで、センター部補強層８ａの幅Ｗａは最小幅を有するベルト層７の幅Ｗの５％〜２５％の範囲、より好ましくは、５％〜２０％の範囲に設定され、エッジ部補強層８ｂの幅Ｗｂは最小幅を有するベルト層７の幅Ｗの１０％〜３５％の範囲、より好ましくは、１０％〜３０％の範囲に設定されている。
【００１８】
このようにベルト補強層８を互いに離間したセンター部補強層８ａとエッジ部補強層８ｂとから構成し、ベルト層７をタイヤ幅方向に離れた３箇所で抑え込むことにより、ベルト補強層８の材料増加を極力抑えながらベルト層７のせり上がりを抑制することができる。従って、ベルト補強層８に起因するタイヤの体積の増加が少なくなり、かつタイヤの変形が小さくなるので、転がり抵抗を効果的に低減することができる。
【００１９】
センター部補強層８ａの幅Ｗａは上記範囲に設定することが必要であるが、この幅Ｗａが小さ過ぎるとベルト層７のセンター部のせり上がりを抑えることが困難になり、逆に大き過ぎると材料増加により転動抵抗の低減効果が損なわれる。センター部補強層８ａの幅Ｗａは、実数値として、１５ｍｍ〜４０ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００２０】
エッジ部補強層８ｂの幅Ｗｂは上記範囲に設定することが必要であるが、この幅Ｗｂが小さ過ぎるとベルト層７のエッジ部のせり上がりを抑えることが困難になり、逆に大き過ぎると材料増加により転動抵抗の低減効果が損なわれる。エッジ部補強層８ｂの幅Ｗｂは、実数値として、２０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００２１】
上記空気入りタイヤにおいて、ストリップ材Ｓの幅は１ｍｍ〜５ｍｍの範囲に設定されている。これにより、ストリップ材Ｓの捩じれ変形を抑制し、転がり抵抗を低減することができる。ストリップ材Ｓの幅が５ｍｍ超であると、ストリップ材Ｓをタイヤ周方向に螺旋状に巻回した際に、その繊維コードにタイヤ周方向に対する角度が付き、ベルト層７のせり上がりに伴ってストリップ材Ｓに捩じれ変形を生じ易くなるので、タイヤの歪みが増大して転がり抵抗の悪化要因となる。また、ストリップ材Ｓの幅を１ｍｍ未満とすることは事実上困難である。
【００２２】
ベルト補強層８を構成するセンター部補強層８ａ及びエッジ部補強層８ｂは互いに離間しているので、ストリップ材Ｓの巻回方向は各層について適宜選択することができる。しかしながら、ストリップ材Ｓの巻回方向がセンター部補強層８ａとエッジ部補強層８ｂとで異なる場合、ストリップ材Ｓに捩じれ変形を生じ易くなる。そのため、ストリップ材Ｓの捩じれ変形を抑制するために、ストリップ材Ｓの巻回方向はセンター部補強層８ａとエッジ部補強層８ｂとで同一方向にすると良い。
【００２３】
上記空気入りタイヤにおいて、センター部補強層８ａ及びエッジ部補強層８ｂの繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率はそれぞれ０％〜３％の範囲に設定されている。従来の空気入りタイヤにおいては、ベルト補強層のセンター部とエッジ部とで上記収縮率が大きく異なっており、特にエッジ部では上記収縮率がマイナス値になっている場合がある。これはドラム軸方向に沿って外径が一定である成形ドラムを用いてベルト層及びベルト補強層が成形されるのに対して、製品タイヤにおいてはベルト層のエッジ部付近の外径がセンター部付近の外径よりも小さいため、成形工程においてベルト補強層の周長を縮めるような力が作用するからである。
【００２４】
これに対して、本発明の空気入りタイヤでは、例えば、ベルト層７及びベルト補強層８を成形するにあたって、ドラム軸方向の中央部から両外側に向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を外周面に有する成形ドラムを用いることにより、センター部補強層８ａ及びエッジ部補強層８ｂの繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率をそれぞれ０％〜３％の範囲に設定するのである。これにより、ベルト補強層８によるタガ効果をベルト層７のセンター部及びエッジ部において最大限に発揮することが可能になるので、回転に伴うタイヤの変形を効果的に抑制することができる。上記収縮率が０％〜３％の範囲から外れるとタイヤ変形を抑制する効果が低下する。
【００２５】
なお、上記のような曲率を有する成形ドラム上にベルト補強層８を形成する際に、幅が広いストリップ材Ｓを用いると繊維コードの張力を均一化することが難しくなる。つまり、曲率を有する成形ドラムの外周面に幅広のストリップ材Ｓを巻き付けると、外周面の曲率に起因してストリップ材Ｓの幅方向の一部の繊維コードだけに大きな張力が掛かり、残りの繊維コードには殆ど張力が掛からない状態になる。この点からも、ストリップ材Ｓの幅を５ｍｍ以下とし、繊維コードに掛かる張力を均一化することが望ましい。
【００２６】
センター部補強層８ａの繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率はエッジ部補強層８ｂの繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率よりも大きくすると良い。また、センター部補強層８ａの繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率とエッジ部補強層８ｂの繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率との差は１％以下であると良い。これにより、ベルト補強層８によるタガ効果をベルト層７のセンター部及びエッジ部において最大限に発揮することが可能になるので、回転に伴うタイヤの変形を更に効果的に抑制することができる。
【００２７】
ベルト補強層８に使用する繊維コードは、特に限定されるものではなく、種々の有機繊維コードを使用することが可能である。特に、センター部補強層８ａを構成する繊維コードとしてナイロン繊維コードを用いる一方で、エッジ部補強層８ｂを構成する繊維コードとしてナイロン繊維コードよりも弾性率が高い有機繊維コードを用いると良い。つまり、センター部補強層８ａを構成する繊維コードとしては、タイヤ成形時の膨張に追従するためにナイロン繊維コードが好適である。その一方で、エッジ部補強層８ｂを構成する繊維コードとしては、タイヤ変形を効果的に抑制するためにナイロン繊維コードよりも弾性率が高い有機繊維コードが好適である。エッジ部補強層８ｂを構成する繊維コードの弾性率は１００ｃＮ／ｄｔｅｘ〜２００ｃＮ／ｄｔｅｘであると良い。
【００２８】
このような有機繊維コードとしては、アラミド繊維コード、ポリエチレンナフタレート繊維コード（ＰＥＮ）、ポリオレフィンケトン繊維コード（ＰＯＫ）、リヨセル繊維コード、ポリエチレンテレフタレート繊維コード（ＰＥＴ）等を挙げることができる。また、例えば、アラミド繊維とナイロン繊維とのハイブリッドコード等を用いても良い。
【００２９】
更に、エッジ部補強層８ｂを構成する繊維コードの弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）と単位幅当たりの打ち込み本数（本／５０ｍｍ）との積はセンター部補強層を構成する繊維コードの弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）と単位幅当たりの打ち込み本数（本／５０ｍｍ）との積よりも２５％以上大きくすると良い。つまり、エッジ部補強層８ｂによるタガ効果を相対的に高めることが望ましい。これにより、回転に伴うタイヤの変形を効果的に抑制することができる。
【実施例】
【００３０】
タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５で、一対のビード部間にカーカス層を装架し、トレッド部におけるカーカス層の外周側に２層のベルト層を配置し、これらベルト層の外周側に少なくとも１本の繊維コードを含むストリップ材をタイヤ周方向に螺旋状に巻回してなるベルト補強層を配置した空気入りタイヤにおいて、ベルト補強層をセンター部補強層とエッジ部補強層とから構成し、センター部補強層及びエッジ部補強層の幅、センター部補強層及びエッジ部補強層の繊維コードをタイヤから取り出したときの収縮率、センター部補強層及びエッジ部補強層の繊維コードの材質、ストリップ材の幅、ストリップ材の巻回方向を表１及び表２のように設定した比較例１〜３及び実施例１〜９のタイヤを製作した。
【００３１】
表１及び表２において、センター部補強層及びエッジ部補強層の幅については最小幅ベルト層の幅（１６５ｍｍ）に対する比率を併記する。繊維コードの材質について、「Ｎ６６」はナイロン繊維コード（９４０ｄｔｅｘ／２）を意味し、「Ｎ６６＋Ａ」はナイロン繊維とアラミド繊維とのハイブリッドコード（Ａ１６７０ｄｔｅｘ×２＋Ｎ１４００ｄｔｅｘ×１）を意味する。
【００３２】
これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、転がり抵抗を評価し、その結果を表１及び表２に併せて示した。
【００３３】
転がり抵抗：
各試験タイヤをリムサイズ１５×６Ｊのホイールに組み付けてドラム式タイヤ転動抵抗試験機に取り付け、空気圧２００ｋＰａ、荷重４．５ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件下で走行させたときの転がり抵抗を測定した。評価結果は、比較例１を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど転がり抵抗が小さいことを意味する。
【００３４】
【表１】
2011051445.tif 000003
【００３５】
【表２】
2011051445.tif 000004
【００３６】
表１及び表２から明らかなように、実施例１〜９のタイヤは、比較例１との対比において、転がり抵抗が低減されていた。一方、比較例２，３のタイヤは、ベルト補強層を互いに離間したセンター部補強層とエッジ部補強層とから構成しているものの、それらの寸法が適切ではないため転がり抵抗の低減効果が得られなかった。
【符号の説明】
【００３７】
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
５  ビードコア
６  ビードフィラー
７  ベルト層
８  ベルト補強層
８ａ  センター部補強層
８ｂ  エッジ部補強層
【図１】
2011051445.tif 000005