(57)【要約】【課題】転がり抵抗を低減することができる空気入りタイヤを提供する。【解決手段】カーカス１１の外周にベルト層が積層され、該ベルト層の外周にトレッドゴムからなるトレッド部が配置された空気入りタイヤにおいて、ベルト層は、スチールコードを具備したスチールベルトが３層積層されることで構成されており、内周層とされる第１ベルト２１及び中間層とされる第２ベルト２２は、第１ベルト２１のスチールコード２１Ａの向きと第２ベルト２２のスチールコード２２Ａの向きとが、互いに交差するとともにタイヤ幅方向Ｗに対して傾斜するように配置され、外周層とされる第３ベルト２３は、第３ベルト２３のスチールコード２３Ａの向きがタイヤ幅方向Ｗに沿うように配置されたことを特徴とする【選択図】図２
2007253848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーカスの外周にベルト層が積層され、該ベルト層の外周にトレッドゴムからなるトレッド部が配置された空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト層は、スチールコードを具備したスチールベルトが３層積層されることで構成されており、
内周層とされる第１ベルト及び中間層とされる第２ベルトは、前記第１ベルトの前記スチールコードの向きと前記第２ベルトの前記スチールコードの向きとが、互いに交差するとともにタイヤ幅方向に対して傾斜するように配置され、
外周層とされる前記第３ベルトは、前記第３ベルトの前記スチールコードの向きが前記タイヤ幅方向に沿うように配置されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記第３ベルトの前記スチールコードの向きと前記タイヤ幅方向とがなす角度が、０〜２°の範囲内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】
前記第１ベルトの前記スチールコードの向きと前記タイヤ幅方向とがなす角度α及び前記第２ベルトの前記スチールコードの向きと前記タイヤ幅方向とがなす角度βが、それぞれ６０°〜７５°の範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記第１ベルトの幅Ｌ１と、前記第２ベルトの幅Ｌ２と、前記第３ベルトの幅Ｌ３とが、Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ３とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記トレッド部のショルダー側部分におけるトレッドゴム厚さが、前記トレッド部のタイヤ幅中心部におけるトレッドゴム厚さの９０％以下とされていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記第３ベルトの外周に、有機繊維からなるベルト補助層が積層されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記第１ベルトの前記スチールコード及び前記第２ベルトの前記スチールコードが、モノフィラメントまたは単線を屈曲したウェーブ状とされていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項８】
前記第３ベルトの前記スチールコードが、２本以上のスチール単線を撚った撚線であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項９】
前記第３ベルトにおける幅５０ｍｍ当たりの前記スチールコードの打ち込み本数が、１５本以上２０本以下とされていることを特徴とする請求項８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、車両などに装着して用いられる空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車等に使用される空気入りタイヤとしては、骨格となるカーカスの外周に、該カーカスを補強するためのベルト層が配置されたものが提供されている。（特許文献１参照）。通常、ベルト層は、スチールコードを備えた２層のスチールベルトとベルト補助層とで構成され、これら２層のスチールベルトは、そのスチールコードが互いに交差するように配置され、その上に、例えば、ベルト層の幅の１０％〜１５％程度の幅のベルト補助層がベルト層の両端部近傍に配置したものや、ベルト補助層をベルト層の全幅に亙って配置したもの等が提供されている。
【０００３】
近年、環境対策の一環として自動車の省燃費化による排気ガスの低減が求められており、空気入りタイヤにおいては、タイヤの転がり抵抗の低減が重要視されている。
車両走行時におけるタイヤの転がり抵抗については、タイヤの最外層に配置されて直接路面と接触するトレッド部及びタイヤの補強部材であるベルト層が大きく寄与することが知られている。
【特許文献１】特開２００４−９０８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の転がり抵抗の低減方法として、トレッド部を構成するトレッドゴムの厚さ（以下、トレッドゴムゲージと称す）を薄くしてトレッドゴム量を削減し、トレッドゴムの発熱量を低減してエネルギーロスを低減することが考えられるが、トレッドゴムを薄くするためにタイヤの寿命が短くなってしまうといった問題があった。
【０００５】
また、図４は、空気入りタイヤに荷重を負荷した際の形状変化の様子を示したものである。空気入りタイヤは、周方向及び幅方向の２重の曲率を有しており、空気入りタイヤに荷重が負荷されて変形した場合には、図４に示すように、タイヤ接地面においてタイヤ幅方向の曲率が大きくなり、トレッド部の両端部分であるショルダー部に大きなせん断力ＳＦが発生することになる。従来の２層のスチールベルトのスチールコードが互いに交差するように配置されたタイヤでは、前記ショルダー部に発生するせん断力ＳＦをこれらのスチールコードで受けることができず、トレッドゴムがせん断変形して歪んでしまい、この歪みエネルギーによって転がり抵抗が大きくなってしまうといった問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、転がり抵抗を低減することができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、カーカスの外周にベルト層が積層され、該ベルト層の外周にトレッドゴムからなるトレッド部が配置された空気入りタイヤにおいて、前記ベルト層は、スチールコードを具備したスチールベルトが３層積層されることで構成されており、内周層とされる第１ベルト及び中間層とされる第２ベルトは、前記第１ベルトの前記スチールコードの向きと前記第２ベルトの前記スチールコードの向きとが、互いに交差するとともにタイヤ幅方向に対して傾斜するように配置され、外周層とされる前記第３ベルトは、前記第３ベルトの前記スチールコードの向きが前記タイヤ幅方向に沿うように配置されたことを特徴としている。
【０００８】
この発明では、互いのスチールコードを交差するように配置した第１ベルト及び第２ベルトの上に、スチールコードの向きをタイヤの幅方向に沿うようにして第３ベルトが配置されているので、タイヤ接地面の前記ショルダー部に発生するせん断力を第３ベルトのコードが受けることになり、前記ショルダー部の歪み変形を抑えることができ、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することができる。
【０００９】
また、前記ショルダー部のせん断変形が抑えられるので、ショルダー部が路面と強く接触することを防止でき、ショルダー部のトレッドゴムの偏摩耗を抑制できる。また、第３ベルトを配置することにより、タイヤ幅方向中央部での拘束力が高くなるので、タイヤに空気を注入した際のタイヤ幅方向中央部における径方向変化量とショルダー部における径方向変化量との差が小さくなり、タイヤ接地時の径差による引きずり摩耗を抑制でき、この空気入りタイヤの寿命向上を図ることができる。
【００１０】
また、このようにトレッドゴムの摩耗を抑えることができるので、前記トレッドゴムゲージを薄くしても従来と同等の寿命を達成することができる。よって、トレッドゴムゲージを薄くすることにより、トレッドゴムの発熱量を低減してさらなる転がり抵抗の低減を図ることができる。
【００１１】
ここで、前記第３ベルトのスチールコードの向きと前記タイヤ幅方向とがなす角度を、０〜２°の範囲内とすることにより、上述した第３ベルトによるタイヤ接地時のショルダー部の歪み変形抑制効果を確実に奏功せしめることができる。
【００１２】
また、前記第１ベルトのスチールコードの向きと前記タイヤ幅方向とがなす角度α及び前記第２ベルトのスチールコードの向きと前記タイヤ幅方向とがなす角度βを、６０°〜７５°の範囲内とすることにより、タイヤ接地面の曲げに対する方向性が少なくなり、空気入りタイヤの曲げ剛性を向上させることができる。
【００１３】
また、前記第１ベルトの幅Ｌ１と、前記第２ベルトの幅Ｌ２と、前記第３ベルトの幅Ｌ３とを、Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ３とすることにより、外周層となる第３ベルトを第１ベルト及び第２ベルトを覆うようにして配置でき、空気入りタイヤを確実に補強することができる。また、第２ベルトの幅が最も小さくされているので、タイヤ両端部において第３ベルトをショルダー部の形状に沿って配置することができる。
【００１４】
また、前記トレッド部のショルダー側部分におけるトレッドゴム厚さを、前記トレッド部のタイヤ幅中心部におけるトレッドゴム厚さの９０％以下とすることにより、タイヤ幅方向において摩耗を均一に発生させることができ、トレッドゴム量をさらに低減して大幅な転がり抵抗の低減を図ることができる。
【００１５】
また、前記第３ベルトの外周に、有機繊維からなるベルト補助層を積層することにより、ベルト端部での歪みを抑制して、空気入りタイヤの耐久性を向上させることができる。
【００１６】
なお、前記第１ベルトの前記スチールコード及び前記第２ベルトの前記スチールコードを、モノフィラメントまたは単線を屈曲させたウェーブ形状としても、上述した効果を得ることができる。
【００１７】
また、前記第３ベルトの前記スチールコードを、２本以上のスチール単線を撚った撚線とすることにより、タイヤ接地時やタイヤに横力が作用した際のタイヤ変形によって大きな圧縮力が作用する第３ベルトの剛性を向上させることができる。
【００１８】
さらに、前記第３ベルトにおける幅５０ｍｍ当たりの前記スチールコードの打ち込み本数は、前記打ち込み本数が１５本より少ない場合には強度不足となりタイヤの磨耗性向上効果が小さくなり、前記打ち込み本数を２０本より多くしてもタイヤの磨耗性が大きく向上することがないので、１５本以上２０本以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、前記ベルト層を３層構造とし、ベルト層の外周層となる第３ベルトのスチールコードの向きを前記タイヤ幅方向に沿うように配置しているので、タイヤ接地面のショルダー部の歪み変形を抑えることができ、タイヤの転がり抵抗の低減を図ることができる空気入りタイヤを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施形態である空気入りタイヤについて説明する。
図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤ１０の部分断面図であり、この空気入りタイヤ１０は、骨格となるカーカス１１と、タイヤ１０の最外層に配置されて路面と接触するトレッド部１２と、これらカーカス１１とトレッド部１２との間に配置され、カーカス１１を補強するためのベルト層２０とを備えている。
【００２１】
図２は、タイヤ１０を構成するカーカス１１及びベルト層２０の積層状態を平面上に示したものである。このカーカス１１は、図２に示すように、ポリエステルコード１１Ａがタイヤ１０の径方向に沿うように、かつ、タイヤ１０の幅方向Ｗに沿うように配列することにより構成されており、この空気入りタイヤ１０は、いわゆるラジアル構造とされている。
【００２２】
このカーカス１１を補強するためのベルト層２０は、内周層とされる第１ベルト２１と、中間層とされる第２ベルト２２と、外周層とされる第３ベルト２３とからなる３層構造とされており、これら第１ベルト２１、第２ベルト２２、第３ベルト２３は、スチールコードを備えたスチールベルトとされている。
【００２３】
ここで、第１ベルト２１及び第２ベルト２２は、第１ベルト２１のスチールコード２１Ａの向きと第２ベルト２２のスチールコード２２Ａの向きとが、互いに交差するとともにタイヤ幅方向Ｗに対して傾斜するように配置されている。具体的には、図２に示すように、第１ベルト２１のスチールコード２１Ａの向きとタイヤ幅方向Ｗとがなす角度αは６０°〜７５°の範囲内とされ、第２ベルト２２のスチールコード２２Ａの向きとタイヤ幅方向Ｗとがなす角度βも６０°〜７５°の範囲内とされており、これら第１ベルト２１のスチールコード２１Ａと第２ベルト２２のスチールコード２２Ａとの交差角が３０°から６０°の範囲内となるように配置されている。
【００２４】
そして、ベルト層２０の外周層とされる第３ベルト２３は、図２に示すように、そのスチールコード２３Ａの向きがタイヤ幅方向Ｗに沿うように、より具体的には、前記スチールコード２３Ａの向きとタイヤ幅方向Ｗとがなす角度が０〜２°の範囲内となるようにして配置されている。
第３ベルト２３のスチールコード２３Ａは、２本以上のスチール単線を撚った撚線であり、このスチールコード２３Ａの５０ｍｍ当たりの打ち込み本数は、１５本以上２０本以下とされている。
【００２５】
これら第１ベルト２１の幅Ｌ１、第２ベルト２２の幅Ｌ２、第３ベルト２３の幅Ｌ３は、図１に示すように、Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ３となるように構成されている。
また、第３ベルト２３の外側には、例えばアラミド繊維などの有機繊維からなるベルト補助層２４が積層されている。
【００２６】
このように３層のベルトとベルト補助層２４とからなるベルト層２０の外側には、トレッドゴムによって構成されて実際に路面と接触するトレッド部１２が配置されている。このトレッド部１２には、図１に示すように、排水溝１３によって画成されたブロック１４が複数形成されている。
本実施形態では、トレッドゴムの厚さであるトレッドゴムゲージが、トレッド部１２のセンター部分でＴ１、トレッド部１２のショルダー部分（両端部分）でＴ２とされ、Ｔ２／Ｔ１＝０．９以下となるように構成されているのである。
【００２７】
このような構成とされた本実施形態に係る空気入りタイヤ１０によれば、ベルト層２０が３層構造とされ、第１ベルト２１及び第２ベルト２２の外側に、第３ベルト２３が、そのスチールコード２３Ａの向きをタイヤ幅方向Ｗに沿うようにして、具体的には、前記スチールコード２３Ａの向きとタイヤ幅方向Ｗとがなす角度が０〜２°の範囲内となるようにして配置されているので、タイヤ接地面のショルダー部に発生するせん断力をこの第３ベルト２３のスチールコード２３Ａで受けることになり、前記ショルダー部の歪み変形を抑えることができ、この空気入りタイヤ１０の転がり抵抗を低減することができる。
【００２８】
また、前記ショルダー部の変形が抑えられるので、このショルダー部が偏摩耗することを抑制できる。また、上述のように第３ベルト２３を配置しているので、タイヤ幅方向Ｗ中央部での拘束力が高くなる。すると、タイヤ１０に空気を注入した際の径方向変化量が、タイヤ幅方向Ｗ中央部とショルダー部とで大きく異なることがなくなり、タイヤ接地時の径差による引きずり摩耗を抑制でき、空気入りタイヤ１０の寿命向上を図ることができる。
【００２９】
第１ベルト２１のスチールコード２１Ａの向きとタイヤ幅方向Ｗとがなす角度及び第２ベルト２２のスチールコード２２Ａの向きとタイヤ幅方向Ｗとがなす角度が６０°〜７５°となり、これら第１ベルト２１のスチールコード２１Ａと第２ベルト２２のスチールコード２２Ａとの交差角が３０°から６０°の範囲内となるように配置されているので、タイヤ接地面の曲げに対する方向性が少なくなり、この空気入りタイヤ１０の曲げ剛性を向上させることができる。
【００３０】
また、第１ベルト２１の幅Ｌ１と、第２ベルト２２の幅Ｌ２と、第３ベルト２３の幅Ｌ３とが、Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ３となるように構成されているので、外周層となる第３ベルト２３を第１ベルト２１及び第２ベルト２２を覆うようにして配置でき、この空気入りタイヤ１０の剛性向上を図ることができる。また、第３ベルト２３の内側に位置する第２ベルト２２の幅Ｌ２が最も小さくされているので、タイヤ１０の両端部において第３ベルト２３をショルダー部の形状に沿って変形するように配置することができる。
【００３１】
また、第３ベルト２３の外周に、アラミド繊維等の有機繊維からなるベルト補助層２４が積層されているので、ベルト層２０の両端部での歪みを抑制でき、この空気入りタイヤ１０の耐久性を向上させることができる。
【００３２】
また、第３ベルト２３のスチールコード２３Ａを、２本以上のスチール単線を撚った撚線としているので、タイヤ接地時やタイヤ１０に横力が作用した際の変形により大きな圧縮力が働く第３ベルト２３の剛性を向上させることができる。
また、第３ベルト２３のスチールコード２３Ａの５０ｍｍ当たりの打ち込み本数が１５本以上２０本以下とされているので、この空気入りタイヤ１０の磨耗性向上効果を確実に奏功せしめることができる。
【００３３】
また、トレッド部１２のショルダー側のトップゴムゲージＴ２と、トレッド部１２のセンター部分のトップゴムゲージＴ１とが、Ｔ２／Ｔ１＝０．９以下となるように構成されているので、タイヤ幅方向Ｗにおいてこのトレッド部１２の摩耗を均一に発生させることができる。よって、トレッドゴム量を削減することによりトレッドゴムの発熱量を抑えることができ、さらなる転がり抵抗の低減を図ることができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態である空気入りタイヤについて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、第１ベルト、第２ベルトとして単線のスチールコードを具備したもので説明したが、これに限定されることはなく、スチールコードは、モノフィラメントまたは単線を屈曲させたウェーブ状としてものであってもよい。
【００３５】
同様に、第３ベルトとして撚線のスチールコードを具備したもので説明したが、これに限定されることはなく、例えば、図３に示すように、スチールコードをウェーブ状としたものであってもよい。この場合、ウェーブ状のスチールコードの延びる方向がタイヤ幅方向に沿うように配置されていればよい。
また、第３ベルトの外側に、有機繊維からなるベルト補助層を配置したもので説明したが、これに限定されることはなく、ベルト補助層を具備しないものであってもよい。
【実施例１】
【００３６】
本発明の効果を確認するために評価試験を行った。以下に、評価試験の結果について説明する。
タイヤのサイズは２０５／５５Ｒ１６とし、リムサイズが７Ｊ×１６のリムに取り付け、荷重を４．９０ｋＮとし、タイヤの空気圧を２１０ｋＰａに設定した。
このタイヤを装着した車両をテストコースにて３０００ｋｍ走行させた後に、タイヤの排水溝の溝深さを測定して、トレッドゴムの摩耗状態を確認した。
また、転がり抵抗試験として、上記タイヤを装着した車両により室内ドラム試験機にて速度４０、６０、８０、１００ｋｍ／ｈの４水準によって転がり抵抗値を測定した。
【００３７】
比較試験結果を表１に示す。なお、摩耗性能については、従来例によるショルダー側部分及びセンター部分での溝深さを１００として、指数評価した。この指数が大きいほど走行後の溝深さが深く、摩耗性能に優れていることになる。
また、転がり抵抗値も、従来例による値を１００として、指数評価した。この指数が大きいほど転がり抵抗が小さくことを示している。
【００３８】
【表１】
2007253848.tif 000003
【００３９】
この表１において、トレッドゴムゲージ及びトレッドゴム量は、従来例を１００として指数表示したものである。
第３ベルトを有していない従来例と比較して、トレッドゴム量を低下させて第３ベルトを配置した本発明例１では、摩耗性能が向上するとともに転がり抵抗が低減している。
【００４０】
一方、トレッドゴム量を大きく低下させた本発明例２では、摩耗性能の向上は認められないものの転がり抵抗が大きく低減されることが確認された。また、トレッドゴム量を従来例と同等とした本発明例３では、転がり抵抗の低減効果は小さいが摩耗性能を大きく向上させることができることが確認された。
このように摩耗特性と転がり抵抗については、トレッドゴム量によって相反するように変動するため、空気入りタイヤの使用目的に合わせて、トレッドゴム量を適宜設定することが好ましい。
【実施例２】
【００４１】
次に、第３ベルトの打ち込み本数（５０ｍｍ当たり）を変化させた場合の摩耗性能及び乗り心地について比較評価した。
タイヤのサイズは２０５／５５Ｒ１６とし、リムサイズが７Ｊ×１６のリムに取り付け、荷重を４．９０ｋＮとし、タイヤの空気圧を２１０ｋＰａに設定した。
このタイヤを装着した車両によって速度４０〜１００ｋｍ／ｈでの乗り心地を、官能フィーリング評価試験によって評価した。なお、摩耗性能については、上記実施例２と同様に評価した。
【００４２】
比較試験結果を表２に示す。
【００４３】
【表２】
2007253848.tif 000004
【００４４】
第３ベルトのスチールコードの打ち込み数を３６本とした本発明例４及び前記打ち込み本数を２５本とした本発明例８では、摩耗性能は従来例と比較して向上しているが、乗り心地は大きく低下する。また、前記打ち込み数を１０本とした本発明例５では、摩耗性能は従来例から大きく向上しないことが確認された。
【００４５】
これに対して、前記打ち込み本数が１５本とされた本発明例６及び前記打ち込み本数が２０本とされた本発明例７では、摩耗特性に優れるとともに、乗り心地についても一定レベル以上とすることができることが確認された。
このように摩耗特性と乗り心地については、スチールコードの打ち込み数によって相反するように変動するため、空気入りタイヤの使用目的に合わせて、スチールコードの打ち込み数を適宜設定することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの部分断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る空気入りタイヤのカーカス、ベルト層の積層状態を平面的に示した説明図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る空気入りタイヤのカーカス、ベルト層の積層状態を平面的に示した説明図である。
【図４】空気入りタイヤにおいて、無負荷時及び荷重負荷時におけるトレッド部の変形状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  空気入りタイヤ
１１  カーカス
１２  トレッド部
２０  ベルト層
２１  第１ベルト
２２  第２ベルト
２３  第３ベルト
２４  ベルト補助層  
【図１】
2007253848.tif 000005
【図２】
2007253848.tif 000006
【図３】
2007253848.tif 000007
【図４】
2007253848.tif 000008