(57)【要約】【課題】トレッド部周方向の引張り剛性の増加を有効に抑制しつつ、トレッド部の幅方向における面外曲げ剛性の増加をもたらすことで、耐摩耗性を大きく向上させることができる空気入りラジアルタイヤを提供する。【解決手段】トレッド部、一対のサイドウォール部および、ビード部を具えるとともに、一対のビード部間にトロイダルに延びるカーカスと、このカーカスのクラウン域の外周側に配設した三層のスチールコードベルト層６、７、８からなるベルト９とを具えるものであって、最内層ベルト層６と中間層ベルト層７との二層のベルト層６、７のそれぞれのスチールコード６ａ、７ａを、タイヤ赤道面Ｅに対して２０〜４５°の範囲の角度で相互に逆方向に傾けて延在させるとともに、最外層のベルト層８のスチールコード８ａを、タイヤ赤道面Ｅに対して４５〜９０°の範囲の角度で傾けて延在させてなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッド部、トレッド部の側部に連なる一対のサイドウォール部および、各サイドウォール部の内周側に連続するビード部を具えるとともに、一対のビード部間にトロイダルに延びるカーカスと、このカーカスのクラウン域の外周側に配設されてトレッド部を補強する、三層のスチールコードベルト層からなるベルトとを具える空気入りラジアルタイヤであって、
最内層ベルト層と中間層ベルト層との二層のベルト層のそれぞれのスチールコードを、タイヤ赤道面に対して２０〜４５°の範囲の角度で相互に逆方向に傾けて延在させるとともに、最外層のベルト層のスチールコードを、タイヤ赤道面に対して４５〜９０°の範囲の角度で傾けて延在させてなる空気入りラジアルタイヤ。
【請求項２】
三層のそれぞれのスチールコードベルト層の、三〜八本のフィラメントからなるスチールコードの打込み数を、５０ｍｍ当り１０〜４０本の範囲としてなる請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項３】
ベルトの周方向引張り剛性を、５００〜３０００ｋＰａの範囲としてなる請求項１もしくは２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、乗用車用タイヤとして用いて好適な空気入りラジアルタイヤに関するものであり、とくに、トレッド部の周方向張り剛性の増加を抑制しつつ、トレッド部の幅方向における面外曲げ剛性を高める技術を提案するものである。
【背景技術】
【０００２】
スチールコードベルト層を具える従来のこの種の空気入りラジアルタイヤとしては、トレッド部に対するたが効果を高めることを目的に、二層のベルト層のそれぞれのスチールコードの、タイヤ赤道面に対する傾き角度を、たとえば１５〜３５°程度の小さい角度に設定するとともに、それらのスチールコードをタイヤ赤道面に対して、層間で相互に逆方向に延在させたものがある。
【０００３】
しかるに、このようなラジアルタイヤでは、二層のスチールコードベルト層をもって、トレッド部幅方向での面外曲げ剛性、たとえば、タイヤの負荷運動に当って、トレッド部接地面に、タイヤ幅方向断面内でみて、半径方向内向きに作用する押込み力に対する剛性の増加をもたらすことが困難であるため、タイヤの接地時のトレッド部接地面の押込み変形に伴って、同断面内で、トレッドショルダ部に曲率半径の小さい曲げ変形が発生することになり、これが、トレッドショルダ部分への接地圧の集中をもたらすことになって、そのトレッドショルダ部分への局部的な早期摩耗を発生させることになるという問題があった。
【０００４】
トレッド部のこのような早期摩耗に対処するためには、トレッド部の幅方向における面外曲げ剛性を高めることによって、トレッドショルダ部分への、曲率半径の小さい曲げ変形の発生を抑制することが有効であり、これがためには、トレッド部に対するたが効果の確保のために機能する二層のスチールコードベルト層のさらに外周側に、タイヤの子午線方向に近い角度配置としたスチールコードよりなる第３のベルト層を配設することが考えられる。
【０００５】
この第３のベルト層のスチールコードは、タイヤ幅方向の断面内でみて、トレッド部が半径方向内方への押込み変形を受けるに当り、トレッド部接地面に近接して位置して、曲げの中立軸より圧縮側に存在することになるので、それらの延在方向との関連の下で高い圧縮剛性を発揮して、トレッド部の幅方向断面図での面外曲げ剛性を高めるべく機能することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかるに、従来の二層構造のスチールコードベルト層に、単純に三層目のスチールコードベルト層を付加しただけでは、タイヤの子午線方向に近い角度で延在する、三層目のベルト層のスチールコードが、周方向への引張りに対するポアソン変形を抑制して周方向引張り剛性を高め、たが効果を強めることから、トレッド部中央域の接地長さが短くなる一方で、トレッドショルダ部分の接地長さが相対的に長くなり、この効果として、トレッドショルダ部分が迫出した状態となって、そのショルダ部分に偏摩耗が発生するという問題があった。
【０００７】
この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、トレッド部周方向の引張り剛性の増加を有効に抑制しつつ、第三層目のスチールコードベルト層をもって、トレッド部の幅方向における面外曲げ剛性の増加をもたらすことで、トレッドショルダ部分への偏摩耗の発生なしに耐摩耗性を大きく向上させることができる空気入りラジアルタイヤを提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る空気入りラジアルタイヤは、トレッド部と、このトレッド部のそれぞれの側部に連なる一対のサイドウォール部と、各サイドウォール部の内周側に連続するビード部とを具えるとともに、一対のビード部間にトロイダルに延びるカーカスと、このカーカスのクラウン域の外周側に配設されてトレッド部を補強する、三層のスチールコードベルト層からなるベルトとを具え、また、このベルトのさらに外周側に、いわゆるキャップ、レイヤー等のベルト補助層を配設することを可とするものであり、最内層ベルト層と中間層ベルト層との二層のベルト層のそれぞれのスチールコードを、タイヤ赤道面に対して２０〜４５°の範囲の角度で相互に逆方向に傾けて、たとえば、赤道線に対して対称に延在させるとともに、最外層のベルト層のスチールコードを、タイヤ赤道面に対して４５〜９０°の範囲の角度で傾けて延在させてなるものである。
【０００９】
このようなタイヤにおいてより好ましくは、三層のそれぞれのスチールコードベルト層の各々で、三〜八本のフィラメントからなるスチールコードの打込み数を、５０ｍｍ当り１０〜４０本の範囲とし、また好ましくは、このことに代えて、もしくは加えて、三層のベルト層からなるベルト全体の周方向引張り剛性を、５００ｋＰａ〜３０００ｋＰａの範囲とする。
【００１０】
ここで、「ベルトの周方向引張り剛性」は、タイヤのトレッド部から、厚さ３ｍｍ、幅３０ｍｍでベルト部材を切出し（この場合、３ｍｍの厚み中には、三層のそれぞれのベルト層の全てのスチールコードが含まれる。）、周方向に１％の歪を発生させたときの応力をいうものとし、ここでは、タイヤ内でのベルト剛性を再現するべく、引張り時にベルト部材に面外変形が生じないように面外から拘束しながら測定を行ったときの値をいうものとする。
【発明の効果】
【００１１】
タイヤの接地時のトレッド部接地面の押込み変形に起因する、従来タイヤの、トレッドショルダ部の局部的な早期摩耗は、トレッド部の、幅方向断面内での面外曲げ剛性が低く、そのショルダ部が小さな曲率半径で変形することに由来して発生するものであり、このような、トレッドショルダ部の局部的な変形の発生を抑制するためには、前述したように、トレッド部の幅方向断面内での面外曲げ剛性を高めることが有効である。
【００１２】
すなわち、トレッド部の幅方向断面内で、半径方向外側に凸曲線状をなすトレッド部接地面は、タイヤの負荷転動に伴う接地時に、半径方向内向きの面外押込み変形を受けて平坦面とされるので、このような面外曲げ変形に対して高い剛性を発揮させることが、耐摩耗性の向上のために効果的である。
【００１３】
そこで、この発明に係るタイヤでは、トレッド部のかかる面外曲げ変形に対して、曲げの中立軸より圧縮側に位置することとなるトレッド部接地面の近傍に、タイヤ赤道面に対して、スチールコードが４５〜９０°の範囲の大きな角度で延在する最外層のベルト層を配設して、それらのスチールコードに高い圧縮抗力を発揮させることで、上記面外曲げ剛性の有効なる増加を担保している。
【００１４】
ところで、トレッド部に十分なたが効果をもたらす、最内層および中間層のそれぞれのスチールコードベルト層に、最外層のこのスチールコードベルト層を単純に付加した場合には、前述したように、ベルトの周方向引張り剛性が高くなりすぎることによるポアソン変形の抑制に起因する矩形率の上昇によって、トレッドショルダ部分に偏摩耗が発生するおよれがあるので、この発明においては、三層のスチールコードベルト層からなるベルトの周方向引張り剛性を、従来の、二層のスチールコードベルト層からなるベルトのそれと同等とするべく、最内層および中間層のそれぞれのベルト層のスチールコードの、タイヤ赤道面に対する傾き角度を、従来技術のそれより大きい２０〜４５°とすることで、ベルトの周方向引張り剛性の増加を抑制している。
【００１５】
そして、この空気入りラジアルタイヤにおける、ベルトの、周方向引っ張り剛性は、上述したところに加えて、三層のスチールコードベルト層の各々につき、三〜八本のフィラメントからなるスチールコードの打込み数を、５０ｍｍ当り、１０〜４０本の範囲とすることで、より効果的に抑制することができる。
【００１６】
ちなみに、サイズが２０５／５５  Ｒ１６の空気入りラジアルタイヤでは、二層のスチールコードベルト層でベルトを構成するとともに、スチールコードの撚構造を１×５×０．２３とし、各スチールコードのタイヤ赤道面に対する傾き角度を２５°、各ベルト層の、スチールコードの打込み数を３６本／５０ｍｍとした従来構造に対し、最内層および中間層のベルト層のスチールコードの、タイヤ赤道面に対する傾き角度を３３°、最外層ベルト層のスチールコードのタイヤ赤道面に対する傾き角度を９０°とするとともに、三層のそれぞれのベルト層のスチールコードの打込み数をともに１８本／５０ｍｍとしたときは、同一の撚構造をもつスチールコードの適用下で、ベルトの周方向引張り剛性をほぼ同等とすることができる。
【００１７】
以上、サイズが２０５／５５  Ｒ１６のタイヤを例にとって説明したが、他のサイズのタイヤに対しては、従来は、二層のベルト層になるベルト構造の、スチールコードの傾き角度が、多くは、１６〜３４°の範囲で変更されることになるところ、この発明に係る、三層のベルトになるベルト構造では最内層および中間層のそれぞれのベルト層のコード傾き角度を２０〜４５°の範囲で調整することで、ベルトの周方向引張り剛性の増加に有効に対処することができる。
【００１８】
ところで、この発明に係る、三層のベルト層からなるベルト構造の下で、スチールコードの打込み数を増やすときは、最内層および中間層のそれぞれのベルト層のコード傾き角度をより大きくすることで、従来技術と同等の周方向引張り剛性を容易に実現することができ、逆にスチールコードの打込み数を減らすときは、ベルト層コードの、タイヤ赤道面に対する傾き角度を小さくすることで対処することができる。そして、これらのいずれの場合にも、スチールコードの撚構造の変更をもって対処することも可能である。
【００１９】
また、これらのいずれの場合にあっても、三層のベルト層からなるベルトの周方向引張り剛性を５００〜３０００ｋＰａの範囲とした場合には、トレッドショルダ部分の迫り出し変形を抑制して、すぐれた耐摩耗性および偏摩耗性の発揮を担保することができる。
これに対し、上記剛性が３０００ｋＰａを越えると、トレッドショルダ部分の迫り出し変形が大きくなって、そのショルダ部分に偏摩耗が発生することになる。この一方で、５００ｋＰａ未満では、タイヤ形状を保持できなくなって、耐摩耗性の悪化のみならず、耐久性能の低下をも惹起することになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、この発明の実施の形態を示す、空気入りラジアルタイヤの幅方向断面図であり、図中１はトレッド部を、２は、トレッド部１のそれぞれの側部に連続して半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部を、そして３は、各サイドウォール部の内周側に連続するビード部をそれぞれ示す。
【００２１】
また図中４は、それぞれのビード部３に埋設配置したビードコアを示し、５は、両ビードコア間にトロイダルに延在させた一枚以上のカーカスプライからなってタイヤの骨格をなすラジアル構造のカーカスを示し、このカーカス５のそれぞれの側部部分は、それぞれのビードコア４の周りに巻き返して固定してなる。
【００２２】
ここで、カーカス５のクラウン域の外周側には、三層のスチールコードベルト層６、７、８からなって、トレッド部の補強に寄与するベルト９を配設し、このようなベルト９の両側部分を、ベルト補助層としての一層以上、図では二層のレイヤー１０によって外周側からカバーする。
【００２３】
また、図に示すところでは、それぞれのベルト層６、７、８の幅を、半径方向外側に向けて順次に狭幅とし、そして、図２に要部を部分展開平面図で例示するように、最内層ベルト層６と中間層ベルト層７とのそれぞれのスチールコード６ａ、７ａを、タイヤ赤道面に対して２０〜４５°の範囲の角度で、相互に逆方向に傾けて、たとえば、図２中の線分Ｅに対して対称に延在させるとともに、最外層ベルト層８のスチールコード８ａを、タイヤ赤道面Ｅに対して４５〜９０°の範囲の角度で傾けて延在させる。
【００２４】
三層のスチールコードベルト層６、７、８からなるベルト９において、とくに、最外層ベルト層８のスチールコード８ａの、タイヤ赤道面Ｅに対する傾き角度をこのような大きな角度とすることにより、タイヤの負荷転動に当って、トレッド部接地面が、図３に幅方向断面図で例示するように、路面反力Ｆの作用下で、仮想線で示すような平坦形状に、半径方向内方へ押込み変形されるに当り、トレッド部１の接地面に最も近接して位置して、トレッド部１の曲がりの中立軸より圧縮側に位置することとなる最外層ベルト層８、ひいては、それのスチールコード８ａが十分大きな圧縮抗力をもたらすことになるので、トレッド部１の、それの幅方向での面外曲げ剛性が有効に高められることになり、この結果として、トレッドショルダ部分への、曲率半径の小さい局部的な曲げ変形の発生に起因する早期の摩耗が効果的に防止されることになる。
【００２５】
しかもここでは、最内層および中間層のそれぞれのベルト６、７のスチールコード６ａ、７ａのタイヤ赤道面Ｅに対する傾き角度を２０〜４５°の大きな角度とすることで、三層のベルト層６，７，８になるベルト構造としてなお、ベルト９、ひいては、トレッド部１の周方向引張り剛性の、従来技術に対する増加を有効に抑制して、トレッド部１のショルダー部分１１への偏摩耗の発生をもまた有効に防止することができる。
【００２６】
そして、このようなタイヤにおいてより好ましくは、三層のそれぞれのスチールコードベルト層６、７、８の、三〜八本のフィラメントからなるスチールコード６ａ、７ａ、８ａの打込み数を、５０ｍｍ当り１０〜４０本の範囲とする。
また好ましくは、このことに代えて、もしくは加えて、ベルト９の周方向引張り剛性を、５００〜３０００ｋＰａの範囲とする。
【実施例】
【００２７】
サイズが２０５／５５  Ｒ１６で、表１に示す緒元を有する空気入りラジアルタイヤを試作して各種の性能を評価した。表１中にはその評価効果も併せて示す。
なお用いたスチールコードの撚構造は全て１×５×０．２３とした。
【００２８】
また、表中の１ベルト、２ベルトおよび３ベルトはそれぞれ、ベルト層を内層側から順に数えたものである。
【００２９】
表中の「トレッド部幅方向面外曲げ剛性」は、トレッド部で周方向に３ｃｍの長さで切り出したカットサンプルを、半径方向内方に向けて１０ｍｍの面外曲げ変形を行わせたときの荷重を示し、従来タイヤをコントロールとした指数で表示している。
【００３０】
また、「ベルト周方向引張り剛性」は、ベルト部材を厚さ３ｍｍ、幅３０ｍｍで切り出して、周方向に１％歪ませたときの応力値（ｋＰａ）を示す。
【００３１】
そして、「タイヤ外径」は、２３０ｋＰａの空気圧充填時のタイヤ外径を示し、「矩形率」は、２３０ｋＰａの内圧状態で、３．９２ｋＮの荷重を作用させたときの、フットプリントからの測定値を示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１によれば、スチールコードベルト層を三層とした実施例タイヤおよび比較例タイヤ１、２ではトレッド部幅方向面外曲げ剛性が大きく増加しており、この一方で、１、２ベルトコードの傾き角度の変化は、その剛性に大きな影響を及ぼさないことが解かる。
【００３４】
また、１、２ベルトコード傾き角度を１８°と小さくした比較例タイヤ１では、ベルト周方向引張り剛性が極端に増加して、タイヤ赤道線上の径成長（タイヤ外径）が抑制され、矩形率が１０９％となって、トレッド部ショルダー部分が迫出した状態となるのに対し、１、２ベルトコード傾き角度を４７°と大きくした比較例タイヤ２では周方向引張り剛性が極端に低下してベルトのたが効果が低下しているため、タイヤの径成長量が大きく増加していることが解かる。
【００３５】
しかるに、１、２ベルトコード傾き角度を３３°とした実施例タイヤでは、ベルト周方向引張り剛性が、二層のベルト層になるベルト構造とした従来タイヤと同等となるため、径成長をも従来タイヤと同等とすることができ、また、矩形率から、トレッド部ショルダー部分の迫出しが有効に抑制されていることが解かる。
【００３６】
以上のような試作タイヤのうち、従来タイヤ、実施例タイヤおよび比較例タイヤ１のそれぞれにつき、耐摩耗性、実車操安性および高速耐久性を評価したところ表２に示す結果を得た。
【００３７】
ここで「耐摩耗性」は、タイヤを、ＪＡＴＭＡ規格で定める標準リムに装着後、最大負荷能力に対応する最高空気圧を充填して乗用車に装着し、舗装路を１００００ｋｍ走行後の摩耗量の逆数を従来タイヤを１００としたときの指数値で示し、
「実車操安性」は、タイヤを、ＪＡＴＭＡ規格で定める標準リムに装着後、最大負荷能力に対応する最高空気圧を充填し、そのタイヤを四輪に装着された車両によって乾燥路を走行した際のドライバーのフィーリングによって、操縦安定性を指数化したものであり、
そして、「高速耐久性」は、タイヤを、ＪＡＴＭＡ規格で定める標準リムに装着後、タイヤ内圧が３００ｋＰａ、負荷荷重が５．３ｋＮの条件の下、ドラム上で負荷転動させ、２０分ごとにドラムの回転速度を１０ｋｍ／ｈずつ上昇させ、故障が生ずるまでの時間を測定して指数化したものである。
【００３８】
なお、表中の指数値は、従来タイヤをコントロールとし、大きいほどすぐれた結果を示すものとした。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
表２によれば、スチールコードベルト層を三層とした実施例タイヤおよび比較例タイヤ１では、トレッドショルダ部分の局部的な曲げ変形が抑制される結果として耐摩耗性が向上し、このことは、ベルト周方向引張り剛性を従来タイヤと同等として、トレッド部ショルダー部分の迫出しを防止した実施例タイヤにおいて顕著である。
【００４１】
また、実施例タイヤでは、トレッドショルダ部分の、曲率半径の小さい局部的な曲げ変形の抑制効果によって実車操安性が向上することになり、併せて、ショルダ部分の迫り出し変形に起因するトレッド部の発熱の抑制によって、高速耐久性をもまた向上させることができる。
【００４２】
以上要するに、実施例タイヤでは、接地圧の均一化に基いて耐摩耗性を大きく向上させることができ、また、実車操安性および高速耐久性をも有効に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の実施の形態を示す幅方向断面図である。
【図２】それぞれのスチールコードベルト層のコード配置を例示する部分展開平面図である。
【図３】ベルトの作用を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  トレッド部
２  サイドウォール部
３  ビード部
５  カーカス
６，７，８  スチールコードベルト層
６ａ、７ａ、８ａ  スチールコード
９  ベルト
１０  レイヤー
１１  ショルダー部分
Ｅ  タイヤ赤道面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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