(57)【要約】【課題】  操縦安定性、発熱、耐磨耗性及び重量に関して高次元での調和が可能な空気入りタイヤを得る。【解決手段】  べルト層１８の上側のトレッド１６内に、べルト層１８の車両装着アウト側の端部から赤道面ＣＬ側に向かって広がるようなリング状の補強層３０及び、べルト層１８の車両装着イン側の端部から赤道面ＣＬ側に向かって広がるようなリング状の補強層３２が、タイヤ周方向に沿って設置される。車両装着イン側の補強層３２は、ナイロン繊維だけでなくアラミド繊維を含む複数のフィラメントからなる撚りコードが、タイヤ周方向に対して２５度以下の角度で延びる形に並んで、配列された構造になっている。【選択図】  図１
2005125981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッド内にべルト層が配置された空気入りタイヤであって、
アラミド繊維を含む複数のフィラメントからなる撚りコードを、タイヤ周方向に対して２５度以下の角度で延びる形に並んで配列した補強層が、べルト層の車両装着イン側の端部から赤道面側に向かって広がるようにトレッド内に設置されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
補強層のタイヤ周方向の引っ張り側のヤング係数が、７００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上とされたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
補強層を構成する撚りコードの延びる方向が、実質的にタイヤ周方向とされたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
補強層を構成する撚りコードが、螺旋状に巻かれる構造とされたことを特徴とする請求項１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、操縦安定性、発熱性、耐磨耗性及び重量に関して高次元での調和が可能な空気入りタイヤに関し、特に空気入りラジアルタイヤに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、通常の空気入りラジアルタイヤには、ベルトを構成するコードの向きが交錯する形で、複数のベルトが補強の為に配置されている。このようなタイヤが路面に接地する際には、ベルトが交錯して配置されているので、接地時に発生するタイヤ周方向に沿ったベルトの伸びのポアソン効果によって、タイヤ幅方向に沿ってベルトに圧縮される形で変形が生じる。
【０００３】
そして、このベルトがタイヤ幅方向に沿って圧縮される形で変形するに伴い、踏面内におけるトレッドの両端に、タイヤ幅方向に相互に逆向きの剪断変形が発生するが、この剪断変形は、タイヤの車両装着イン側において発熱や磨耗の性能に重要な役割をなしている。
【０００４】
つまり、車両のコーナリング時における状況を考えると、コーナーの外輪側のタイヤは、外側からコーナリングフォースを受ける。この結果として、このタイヤの車両装着アウト側では、剪断変形が打ち消しあう関係になる為、発熱及び磨耗に関しての問題は発生しないものの、このタイヤの車両装着イン側では、踏面内の剪断変形が増加し、発熱及び磨耗の発生が懸念される。
【特許文献１】特開２００１−７１７１０号公報
【特許文献２】特開２０００−３４３９０８号公報
【特許文献３】特開平１１−３２１２３１号公報
【特許文献４】特開平５−２４６２１１号公報
【特許文献５】特開平３−９６４０６号公報
【特許文献６】特開昭６４−５６２０３号公報
【特許文献７】特開平６−２７８４０９号公報
【特許文献８】特開平５−１６６１４号公報
【特許文献９】特開２００２−１９２９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これに対して、補強層をトレッドに配置して補強する構造が考えられるが、トレッド全域にタイヤ周方向の補強層を有する構造では、発熱及び磨耗の問題が生じない車両装着アウト側についても変形を抑えてしまうので効率が悪く、さらにタイヤの重量の増加にも結びついてしまう欠点を有している。また、タイヤの車両装着アウト側の補強は、コーナーの内輪側のタイヤに関してコーナリングフォースによる剪断変形までも小さくしてしまい、操縦安定性が低下してしまうという背反する要素をもっている。
本発明は上記事実を考慮し、操縦安定性、発熱、耐磨耗性及び重量に関して高次元での調和が可能な空気入りタイヤを提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る空気入りタイヤは、トレッド内にべルト層が配置された空気入りタイヤであって、
アラミド繊維を含む複数のフィラメントからなる撚りコードを、タイヤ周方向に対して２５度以下の角度で延びる形に並んで配列した補強層が、べルト層の車両装着イン側の端部から赤道面側に向かって広がるようにトレッド内に設置されたことを特徴とする。
【０００７】
請求項１に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。
本請求項に係る空気入りタイヤでは、べルト層が内部に配置されたトレッド内に、べルト層の車両装着イン側の端部から赤道面側に向かって補強層が広がるように、さらに設置されている。そして、この補強層は、アラミド繊維（芳香族ポリアミド）を含む複数のフィラメントからなる撚りコードを、タイヤ周方向に対して２５度以下の角度で延びる形に並んで配列した構造になっている。
【０００８】
他方、例えばコードの向きが交錯したベルト層をトレッドに設けてあるタイヤが接地することにより、タイヤ周方向に沿ってこのベルト層に伸び変形が発生する。この変形のポアソン効果により、タイヤ幅方向に沿ってこのベルト層が圧縮される形で変形されてベルト層が縮むのに伴い、トレッドゴムにタイヤ幅方向の剪断変形が生じる。
【０００９】
車両に装着されるタイヤの内のコーナリング時においてより重要な役割を果たす外輪側のタイヤに関して、コーナリング時における状況を考えた場合、タイヤの車両装着イン側では、コーナリング時のコーナリングフォースにより発生する剪断変形と同方向でこれを助長する方向にこのポアソン効果による剪断変形が生じ、結果として操縦安定性は高まるものの、剪断変形量が大きくなり過ぎたときには、発熱及び磨耗の問題が生じてしまう。この一方、タイヤの車両装着アウト側では、逆にコーナリング時のコーナリングフォースにより発生する剪断変形を打ち消し合う方向に、このポアソン効果による剪断変形が生じることになる。
【００１０】
そこで、タイヤが接地することで発生するこの剪断変形を効果的にコントロールするには、タイヤ周方向の補強を図るために上記のような軽量で高強度なアラミド繊維を含んだ補強層を車両装着イン側に配置することが考えられる。すなわち、この補強層を上記のように車両装着イン側に配置することで、交錯したベルト層のタイヤ周方向の伸びを抑え、結果的にポアソン効果で発生するタイヤ幅方向の剪断変形を抑制することができるので、発熱及び磨耗の問題を解決できる。
【００１１】
さらに、この補強層を車両装着イン側に配置した構造は、トレッドの部分的な補強となる為、トレッド全域を補強する構造と比較すると、タイヤの重量の増加が最小限に抑えられて、操縦安定性を保持することができる。
【００１２】
つまり、タイヤが接地することで発生する剪断変形について、上記のように車両装着イン側と車両装着アウト側で分離し考え、アラミド繊維を含んだ補強層を車両装着イン側にのみ配置することにより、タイヤの重量増加を防ぎつつ、発熱性、耐磨耗性及び操縦安定性を高次元で調和できるようになる。以上より、本請求項に係る空気入りタイヤによれば、操縦安定性、発熱、耐磨耗性及び重量に関して、高次元での調和が可能となる。
【００１３】
請求項２に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、補強層のタイヤ周方向の引っ張り側のヤング係数が、７００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上とされたという構成を有している。つまり、補強層がアラミド繊維を含んだことで、軽量化を図りつつ、補強層のタイヤ周方向の引っ張り側のヤング係数を７００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上とすることができ、請求項１の作用効果をより確実に奏することができるようになる。
【００１４】
請求項３に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、補強層を構成する撚りコードの延びる方向が、実質的にタイヤ周方向とされたという構成を有している。つまり、タイヤ周方向に対する撚りコードの角度が小さくなって、実質的に撚りコードの延びる方向がタイヤ周方向となることで、アラミド繊維による補強層の強度の向上の効果が顕著になり、請求項１の作用効果をより確実に奏することができるようになる。
【００１５】
請求項４に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、補強層を構成する撚りコードが、螺旋状に巻かれる構造とされたという構成を有している。つまり、アラミド繊維を含んだ撚りコードがつなぎ目が無いような螺旋状に巻かれて補強層が形成されることで、補強層の引っ張り強度がより高まって、請求項１の作用効果をより確実に奏することができるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明の上記構成によれば、操縦安定性、発熱、耐磨耗性及び重量に関して高次元での調和が可能な空気入りタイヤを提供できるという優れた効果を有し、特に空気入りラジアルタイヤで優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤを図１に基づき説明する。
図１は、本実施の形態に係る空気入りタイヤ１０の例としてラジアル構造の車両用タイヤを示しており、この空気入りタイヤ１０の外周側を円弧状であるクラウン形状に形成されたクラウン部１２が構成している。
【００１８】
本実施の形態では、図１に示すように、このクラウン部１２を貫通するように空気入りタイヤ１０の骨格を構成するカーカス１４がクラウン部１２内に埋設されており、このカーカス１４は、この空気入りタイヤ１０の赤道面ＣＬに対して直交方向にナイロンコードを配列した形に形成されている。
【００１９】
そして、このクラウン部１２には、ゴム材により形成されて路面と接する外皮であるトレッド１６が配置されており、クラウン部１２におけるカーカス１４とトレッド１６との間の部分には、それぞれスチール製のベルトコードが多数の束ねられて形成された２枚のベルト１８Ａからなるベルト層１８が、補強の為にトレッド１６の一対のショルダー部１６Ａ間を繋ぐ形で配置されている。これら２枚のベルト１８Ａを構成するコードの向きは、それぞれタイヤ周方向（図１において紙面に垂直な方向）に対して斜めとなっているが、強度を均一にするべく２枚のベルト１８Ａ相互間ではコードの向きが交錯する形となっている。
【００２０】
一方、この空気入りタイヤ１０の両端の下部には、それぞれリング状にスチールワイヤーが巻かれて束ねられた一対のビードコア２２が配置されている。これら一対のビードコア２２にそれぞれカーカス１４の両端寄り部分が巻き付けられるように折り返されており、このビードコア２２の上部のカーカス１４間の隙間には、硬質ゴム製で先細り形状に形成されたビードフィラー２４がそれぞれ埋設されている。
【００２１】
べルト層１８の図１における上側のトレッド１６内には、べルト層１８の車両装着アウト側（図１においてＯＵＴで示す左側）の端部から赤道面ＣＬ側に向かって広がるようなリング状の補強層３０及び、べルト層１８の車両装着イン側（図１においてインで示す右側）の端部から赤道面ＣＬ側に向かって広がるようなリング状の補強層３２が、それぞれタイヤ周方向に沿って設置されている。
【００２２】
この車両装着アウト側の補強層３０は、ナイロン繊維の複数のフィラメントからなる撚りコードが、並んで配列された構造になっている。但し、車両装着イン側の補強層３２は、ナイロン繊維だけでなくアラミド繊維を含む複数のフィラメントからなる撚りコードが、タイヤ周方向に対して２５度以下の角度で延びる形に並んで、配列された構造になっている。
【００２３】
従って、この車両装着イン側の補強層３２は、アラミド繊維を含んだことで撚りコードの強度が高まって、補強層３２のタイヤ周方向の引っ張り側のヤング係数が、７００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上とされている。そして、この補強層３２を構成する撚りコードが螺旋状に巻かれる構造とされて、補強層３２を構成する撚りコードの延びる方向が、実質的にタイヤ周方向とされることで、タイヤ周方向に対して２５度以下の角度で延びる形に、撚りコードが並んで配列された構造になっている。
【００２４】
他方、図１に示すように、トレッド１６には、例えばその周方向にほぼ沿って延びる複数本（本実施の形態では４本）の周方向溝２６が配置されている。そして、これら周方向溝２６により区画されて、このトレッド１６の外表面が複数本の陸部２８に分割されるようなトレッドパターンを本実施の形態の空気入りタイヤ１０は有している。
【００２５】
次に、本実施の形態に係る空気入りタイヤ１０の作用を以下に説明する。
本実施の形態に係る空気入りタイヤ１０では、べルト層１８が内部に配置されたトレッド１６内に、アラミド繊維を含む複数のフィラメントからなる撚りコードを並んで配列した補強層３２が、べルト層１８の車両装着イン側の端部から赤道面ＣＬ側に向かって広がるように、さらに設置されている。この際、補強層３２を構成する撚りコードが螺旋状に巻かれる構造とされて、撚りコードの延びる方向が実質的にタイヤ周方向とされていることで、この撚りコードがタイヤ周方向に対して２５度以下の角度で延びる形に並んで配列されている。
【００２６】
従って、コードの向きが交錯したベルト層１８をトレッド１６に設けてあるタイヤが接地することにより、タイヤ周方向に沿ってこのベルト層１８に伸び変形が発生する。この変形のポアソン効果により、タイヤ幅方向（図１において矢印Ｘで示す方向）に沿ってこのベルト層１８が圧縮される形で変形されてベルト層１８が縮むのに伴い、トレッド１６を構成するトレッドゴムにタイヤ幅方向の剪断変形が生じる。
【００２７】
これに対して、タイヤ周方向の補強を図るために、上記のような高強度なアラミド繊維を含んだ補強層３２が車両装着イン側に配置されたことで、交錯したベルト層１８のタイヤ周方向の伸びを抑えて、結果的にポアソン効果で発生するタイヤ幅方向の剪断変形を抑制することができるので、剪断変形量が大きくなり過ぎたときに生じる発熱及び磨耗の問題を解決できる。
【００２８】
さらに、この補強層３２を車両装着イン側に配置した構造は、トレッド１６の部分的な補強となる為、トレッド１６全域を補強する構造と比較すると、タイヤの重量の増加が最小限に抑えられて、操縦安定性を保持することができる。
【００２９】
つまり、タイヤが接地することで発生する剪断変形について、車両装着イン側と車両装着アウト側で分離し考え、アラミド繊維を含んだ補強層３２を車両装着イン側にのみ配置することにより、タイヤの重量増加を防ぎつつ、発熱性、耐磨耗性及び操縦安定性を高次元で調和できるようになる。以上より、本実施の形態に係る空気入りタイヤ１０によれば、操縦安定性、発熱、耐磨耗性及び重量に関して、高次元での調和が可能となる。
【００３０】
一方、本実施の形態では、車両装着イン側の補強層３２のタイヤ周方向の引っ張り側のヤング係数が、７００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上とされている。つまり、車両装着イン側の補強層３２がアラミド繊維を含んだことで、軽量化を図りつつ、補強層３２のタイヤ周方向の引っ張り側のヤング係数を７００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上にでき、これに伴い、補強層３２の引張側の伸び変形量に対して補強層３２の圧縮側の縮み変形量が最適となる。この結果として、上記の操縦安定性、発熱、耐磨耗性及び重量に関しての高次元での調和が、より一層確実にできるようになる。
【００３１】
さらに、本実施の形態では、車両装着イン側の補強層３２を構成する撚りコードが、螺旋状に巻かれる構造とされて、この撚りコードの延びる方向が実質的にタイヤ周方向と同一方向になっている。
【００３２】
従って、アラミド繊維を含んだ撚りコードが、つなぎ目が無いような螺旋状に巻かれて補強層３２が形成されることで、補強層３２の引っ張り強度がより高まるようになった。これに伴い、タイヤ周方向に対する撚りコードの角度が小さくなって、実質的に撚りコードの延びる方向がタイヤ周方向となることで、アラミド繊維による補強層３２の強度の向上の効果が顕著になった。つまり、この構造によっても、上記の操縦安定性、発熱、耐磨耗性及び重量に関しての高次元での調和が、より一層確実にできるようになる。
【００３３】
ここで、補強層３２を構成する撚りコードの延びる方向の角度に関する試験結果を図２のグラフに基づき説明する。この図２のグラフの横軸は補強層角度とされ、また縦軸は歪エネルギロスとされるが、この歪エネルギロスは、値が小さいほど発熱が少ないことを表す発熱のメジャーとなる指数である。
【００３４】
この図２のグラフより、補強層角度で表す補強層３２を構成する撚りコードの延びる方向のタイヤ周方向に対する角度が２５°以下であれば、歪エネルギロスの値はほぼ一定となるが、この角度が２５°を越えると、歪エネルギロスの変化が極端に大きくなると共にこの歪エネルギロスが増大する。従って、このタイヤ周方向に対して撚りコードの延びる方向の角度を２５°以下とした点が適正とされることが、この図２のグラフにより確認された。
【００３５】
また、補強層３２のタイヤ周方向の引っ張り側のヤング係数に関する試験結果を図３のグラフに基づき説明する。この図３のグラフの横軸は補強層ヤング率とされ、また縦軸は歪エネルギロスとされている。
【００３６】
この図３のグラフより、補強層ヤング率で表す補強層３２のタイヤ周方向の引っ張り側のヤング係数が、７００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上であれば、歪エネルギロスの値はほぼ一定となるが、このヤング係数が７００ｋｇｆ／ｍｍ2 未満になると、歪エネルギロスの変化が極端に大きくなると共にこの歪エネルギロスが増大する。従って、この補強層３２のタイヤ周方向の引っ張り側のヤング係数を７００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上とした点が適正とされることが、この図３のグラフにより確認された。
【００３７】
次に、本発明の有効性を検証する為、それぞれ空気入りタイヤである従来例、比較例及び実施例について試験した結果を図４及び表１に基づき、以下に説明する。
先ず試験に用いた図４に示す試料について説明する。一対のショルダー部１６Ａの周辺のみに一般的なナイロンによる補強層３０をそれぞれ設けてタイヤ周方向の補強を図った空気入りタイヤを従来例とした。この従来例と同様の位置に補強層が配置されるものの、一対の補強層をアラミド繊維を含んだ補強層３２にそれぞれ変更したものを比較例１とした。
【００３８】
従来例と同様の位置に補強層が配置されるものの、一対の補強層の内の車両装着イン側のみをアラミド繊維を含んだ補強層３２に変更したものを実施例１とした。従来例と同様の位置に補強層が配置されるものの、一対の補強層の内の車両装着イン側のみをアラミド繊維を含んだ補強層３２に変更し、さらに幅寸法を赤道面ＣＬ側に３０ｍｍ増加したものを実施例２とした。従来例と同様の位置に補強層が配置されるものの、一対の補強層の内の車両装着イン側のみをアラミド繊維を含んだ補強層３２に変更し、さらに幅寸法を赤道面ＣＬ側に６０ｍｍ増加して赤道面ＣＬをまたぐ位置まで、広げたものを実施例３とした。
【００３９】
アラミド繊維を含んだ補強層３２をトレッド１６全域に配置したものを比較例２とした。実施例３における車両装着イン側のアラミド繊維を含んだ補強層３２をペンによる補強層３４に変更したものを比較例３とした。実施例３における車両装着イン側のアラミド繊維を含んだ補強層３２をレイヨンによる補強層３６に変更したものを比較例４とした。実施例３における車両装着イン側のアラミド繊維を含んだ補強層３２をナイロンによる補強層３０に変更し、さらに車両装着イン側のショルダー部１６Ａの周辺のみにナイロンの補強層３０を一枚追加して設けたものを比較例５とした。
【００４０】
つまり、実施例１〜３が本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤとされ、また、これら従来例、比較例及び実施例のタイヤサイズはそれぞれ２４５／４０Ｒ１８とした。そして、以下の表１に表す評価項目としては、発熱性、耐磨耗性、重量及び操縦安定性が挙げられる。
【００４１】
【表１】
2005125981.tif 000003
【００４２】
尚、これら評価項目の内の発熱性、耐磨耗性及び重量の評価結果に関しては、従来例を１．００とした指数で表した。また、評価の目安として、発熱性は数値が小さい程、発熱が少なく良好なことを示している。耐磨耗性は数値が小さい程、磨耗量が少なく良好なことを示している。重量は数値が大きい程、重量の増加が大きいことを示している。
【００４３】
この一方、操縦安定性では、相対評価した結果を１０点満点で示していて、この評価点が高い程、操縦安定性が優れていることを表している。尚、従来例の５点は非常に一般的な空気入りタイヤのレベルを示している。但し、１点の違いは非常に小さく、訓練されたドライバーにしか違いを見出すことは出来ないレベルの差であり、また、３点の差は、一般的なドライバーでも分かる違いを示している。
【００４４】
この表１の結果より、発熱性及び耐磨耗性に関しては、実施例３のように高強度のアラミド繊維を補強層に用い、かつベルト層１８の端部から赤道面ＣＬ付近まで補強層３２を入れなければ、効果が少ないことが分かる。また、重量に関して、実施例１〜３では重量の増加が僅かであるものの、比較例２のようにトレッド１６全域にアラミド繊維を含んだ補強層３２を設けたものでは、重量の増加が非常に大きくなってしまうことが理解でき、比較例２では重量に関して劣っていることが分かる。さらに、操縦安定性の評価結果によれば、実施例１〜３の何れもが従来例より優れていることが、理解できる。
【００４５】
尚、上記の実施の形態では、車両装着イン側のみにアラミド繊維を含んだ補強層３２を配置したが、例えば車両装着アウト側にもアラミド繊維等の補強用の材料を若干入れて、重量が大きく増加しない範囲で車両装着アウト側の補強を図っても良く、また、補強層３２の幅寸法は上記の実施の形態と異なる長さとしても良い。さらに、本実施の形態に係る空気入りタイヤは、主として乗用車に使用されるものであるが、他の車両等のタイヤに適用することにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤを示す断面図である。
【図２】補強層を構成する撚りコードの延びる方向の角度に関する試験結果を表すグラフを示す図である。
【図３】補強層のタイヤ周方向の引っ張り側のヤング係数に関する試験結果を表すグラフを示す図である。
【図４】試験に用いた従来例、比較例及び実施例に係る各空気入りタイヤを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０      空気入りタイヤ
１２      トレッド
１８      ベルト層
３２      補強層
ＣＬ      赤道面
【図１】
2005125981.tif 000004
【図２】
2005125981.tif 000005
【図３】
2005125981.tif 000006
【図４】
2005125981.tif 000007