JP6457735B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。詳細には、本発明は、ベルトを備える空気入りタイヤに関する。

近年、燃費性能に優れたタイヤに対するニーズが高まっている。走行中のタイヤは、回転に伴って繰り返し変形を生じる。この変形の繰り返しにより、タイヤにはエネルギーロスが生じ、タイヤの燃費性能が悪化する。低燃費化のためには、タイヤの転がり抵抗を低減する必要がある。

転がり抵抗の低減のために、従来、低発熱性ゴムが採用されているが、これだけでは不十分である。また、トレッドの接地面積の縮小、トレッドの肉厚（トレッドゲージ）の減少等による軽量化も有効である。しかしながら、トレッドの調整だけでは転がり抵抗を十分に低減することは難しい。しかも、トレッドの接地幅の減少及びトレッドゲージの減少は、ロードノイズの増大を招くおそれがある。転がり抵抗の低減及びロードノイズの低減に関しては、以下に例示するように、ベルトの構成も影響しうる。

タイヤの転がり抵抗の低減を目的とした技術は、例えば、特開２００１−３３４８１０号公報に提案されている。このタイヤでは、モノフィラメントからなるコードを用いたベルトが採用されている。

特開２００４−１８２１１４号公報には、タイヤの乗り心地性及び接地性を損なうことなくロードノイズを低減することを目的とした技術が提案されている。このタイヤでは、互いに減衰率が異なる複数層のベルトが用いられている。

また、特開２００１−３０７１０号公報には、タイヤのプランジャー強度を維持しつつ軽量化を図った技術が提案されている。このタイヤでは、モノフィラメントコードとマルチフィラメントコードとを組み合わせて持つベルト層が用いられている。

特開２００１−３３４８１０公報 特開２００４−１８２１１４公報 特開２００１−３０７１０公報

本発明の目的は、耐ロードノイズ性能を悪化させることなく、転がり抵抗の低減が実現されうる空気入りタイヤの提供にある。

本発明に係る空気入りタイヤは、
トレッドと、一対のサイドウォールと、一対のビードと、カーカスと、ベルトとを備えており、
各サイドウォールが、上記トレッドの端から半径方向略内向きに延びており、
各ビードが、上記サイドウォールよりも半径方向内側に位置しており、
上記カーカスが、上記トレッド及び上記サイドウォールの内側に沿って一方のビードと他方のビードとの間に架け渡されており、
上記ベルトが、上記トレッドの半径方向内側において上記カーカスと積層されており、
このタイヤの接地幅に対する上記ベルトの幅の比が、１．１５以上であり、
上記ベルトが、並列された多数のコードを含んでおり、
このベルトにおけるコードの密度とこのコードの断面積との積が、２．８０ｍｍ^２ ・エンズ／５ｃｍ以上５．００ｍｍ^２ ・エンズ／５ｃｍ以下である、空気入りタイヤ。

好ましくは、この空気入りタイヤでは、上記コードが、複数本のフィラメントを撚り合わせたものからなり、
各フィラメントの直径が、０．２５ｍｍ以下とされている。

好ましくは、この空気入りタイヤでは、上記コードの密度が、４４エンズ／５ｃｍ以上とされている。

本発明に係る空気入りタイヤでは、耐ロードノイズ性能を悪化させることなく、転がり抵抗の低減が実現されうる。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの一部を示す断面図である。 図２は、図１のタイヤにおけるベルトの内側層及び外側層並びにバンドの積層状態を概略的に説明する図である。 図３は、図１のタイヤにおけるベルトのコードの横断面図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１には、空気入りタイヤ２が示されている。図１において、上下方向がタイヤ２の半径方向であり、左右方向がタイヤ２の軸方向であり、紙面に垂直な方向がタイヤ２の周方向である。図１において、一点鎖線ＣＬはタイヤ２の赤道面を表わす。このタイヤ２の形状は、トレッドパターンを除き、赤道面ＣＬに対して対称である。

このタイヤ２は、トレッド４、一対のサイドウォール６、一対のウィング８、一対のクリンチ１０、一対のビード１２、カーカス１４、ベルト１６、バンド１８、インナーライナー２０及び一対のチェーファー２２を備えている。このタイヤ２は、チューブレスタイプである。このタイヤ２は、乗用車に装着されうる。

トレッド４は、半径方向外向きに凸な形状を呈している。トレッド４は、路面と接地するトレッド面２４を形成する。トレッド４には、溝２６が刻まれている。この溝２６により、トレッドパターンが形成されている。トレッド４は、耐摩耗性、耐熱性及びグリップ性に優れた架橋ゴムからなる。

各サイドウォール６は、トレッド４の端から半径方向略内向きに延びている。このサイドウォール６の半径方向外側端は、トレッド４と接合されている。このサイドウォール６の半径方向内側端は、クリンチ１０と接合されている。このサイドウォール６は、耐カット性及び耐候性に優れた架橋ゴムからなる。このサイドウォール６は、カーカス１４の損傷を防止する。

ウィング８は、トレッド４とサイドウォール６との間に位置している。ウィング８は、トレッド４及びサイドウォール６のそれぞれと接合している。ウィング８は、接着性に優れた架橋ゴムからなる。

各クリンチ１０は、サイドウォール６の半径方向略内側に位置している。クリンチ１０は、ビード１２及びカーカス１４よりも軸方向外側に位置している。クリンチ１０は、耐摩耗性に優れた架橋ゴムからなる。クリンチ１０は、図示しないリムのフランジと当接する。

各ビード１２は、クリンチ１０の軸方向内側に位置している。ビード１２は、コア２８と、このコア２８から半径方向外向きに延びるエイペックス３０とを有している。コア２８はリング状であり、巻回された非伸縮性ワイヤーを含む。ワイヤーの典型的な材質は、スチールである。エイペックス３０は、半径方向外向きに先細りである。エイペックス３０は、高硬度な架橋ゴムからなる。

カーカス１４は、カーカスプライ３２からなる。カーカスプライ３２は、両側のビード１２の間に架け渡されており、トレッド４及びサイドウォール６に沿っている。カーカスプライ３２は、コア２８の周りにて、軸方向内側から外側に向かって折り返されている。この折り返しにより、カーカスプライ３２には、主部３４と折り返し部３６とが形成されている。

カーカスプライ３２は、図示しないが、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。各コードが赤道面ＣＬに対してなす角度の絶対値は、７５°から９０°である。換言すれば、このカーカス１４はラジアル構造を有する。コードは、有機繊維からなる。好ましい有機繊維として、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、ポリエチレンナフタレート繊維及びアラミド繊維が例示される。カーカス１４が、２枚のプライから形成されてもよい。

ベルト１６は、トレッド４の半径方向内側に位置している。ベルト１６は、カーカス１４と積層されている。ベルト１６は、カーカス１４を補強する。ベルト１６は、内側層３８及び外側層４０からなる。図１及び図２から明らかなように、軸方向において、内側層３８の幅は外側層４０の幅よりも若干大きい。内側層３８及び外側層４０のそれぞれは、並列された多数のコード４２とトッピングゴム４４とからなる。図２には、コード４２の延在方向と、トッピングゴム４４とが、概略的に示されている。図２に示されるように、各コード４２は、赤道面ＣＬに対して傾斜している。傾斜角度の一般的な絶対値は、１０°以上３５°以下である。内側層３８のコード４２の赤道面ＣＬに対する傾斜方向は、外側層４０のコード４２の赤道面ＣＬに対する傾斜方向とは逆である。コード４２の好ましい材質は、スチールである。コード４２に、有機繊維が用いられてもよい。ベルト１６が、３以上の層を備えてもよい。

図１及び図２から明らかなように、バンド１８は、ベルト１６の半径方向外側に位置している。軸方向において、バンド１８の幅はベルト１６の幅よりも大きい。図２に概略的に示されるように、このバンド１８は、コード４６とトッピングゴム４８とからなる。コード４６は、螺旋状に巻かれている。このバンド１８は、いわゆるジョイントレス構造を有する。図２に概略的に示されているように、コード４６は、実質的に周方向に延びている。周方向に対するコード４６の角度は、５°以下、さらには２°以下である。このコード４６によりベルト１６が拘束されるので、ベルト１６のリフティングが抑制される。コード４６は、有機繊維からなる。好ましい有機繊維として、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、レーヨン繊維、ポリエチレンナフタレート繊維及びアラミド繊維が例示される。

ベルト１６及びバンド１８は、補強層を構成している。ベルト１６のみから、補強層が構成されてもよい。

インナーライナー２０は、カーカス１４の内側に位置している。インナーライナー２０は、カーカス１４の内面に接合されている。インナーライナー２０は、空気遮蔽性に優れた架橋ゴムからなる。インナーライナー２０の典型的な基材ゴムは、ブチルゴム又はハロゲン化ブチルゴムである。インナーライナー２０は、タイヤ２の内圧を保持する。

各チェーファー２２は、ビード１２の近傍に位置している。タイヤ２がリムに組み込まれると、このチェーファー２２がリムと当接する。この当接により、ビード１２の近傍が保護される。この実施形態では、チェーファー２２は、クリンチ１０と一体である。従って、チェーファー２２の材質はクリンチ１０の材質と同じである。チェーファー２２が、布とこの布に含浸したゴムとからなってもよい。

以上説明されたタイヤ２は、転がり抵抗（ＲＲ）を低減しうる構成を備えている。さらに、このタイヤ２の構成には、低転がり抵抗化に伴って生じうるロードノイズ（Ｒ／Ｎ）の増大、及び、ベルトエッジルース（ＢＥＬ）の発生を抑制しうるような配慮がなされている。以下、説明される。

転がり抵抗の低減のためには、図１に示すトレッド面２４における軸方向接地幅ＲＷを小さくするのが好ましい。接地幅ＲＷの減少によって接地面積が減少し、トレッドにおける路面から変形を受ける領域が少なくなるからである。この接地幅ＲＷの縮小は、設計の効率化の観点から、タイヤサイズ毎に設定されるのが好ましい。このタイヤ２では、その呼び幅ＮＷに対する接地幅ＲＷの比（ＲＷ／ＮＷ）が、０．６５以上０．７２以下とされるのが好ましい。この比（ＲＷ／ＮＷ）が０．７２を超えると、転がり抵抗が増大するおそれがある。一方、この比（ＲＷ／ＮＷ）が０．６５を下回ると、トレッド面２４の接地面積が小さくなりすぎ、耐摩耗性能及びブレーキ性能が悪化するおそれがある。ここでいうトレッド面２４の接地幅ＲＷとは、「荷重が、ＪＡＴＭＡ規格のロードインデックス９１の最大荷重（６．０３ｋＮ）の８０％」、「内圧が２３０ｋＰａ」及び「キャンバー角が０°」という条件下で測定された、タイヤ２の接地面の軸方向長さをいう。

転がり抵抗の低減のために接地幅ＲＷを小さくした上で、ベルト１６の軸方向幅ＢＷを大きくすることにより、ロードノイズ（Ｒ／Ｎ）が抑制されうる。耐ロードノイズ性能の低下が抑制されうる。ベルト１６によるトレッド領域の拘束範囲が拡大することにより、振動吸収能力が向上するからである。このために、このタイヤ２では、上記軸方向接地幅ＲＷに対するベルト１６の軸方向幅ＢＷの比（ＢＷ／ＲＷ）が、１．１５以上とされている。ここでいうベルト幅ＢＷは、図１に示されるように、幅の広い方の内側層３８の軸方向幅である。符号ＢＥは、内側層３８の軸方向端を示す。

接地幅ＲＷの縮小及びベルト幅ＢＷの拡大により、換言すれば、上記比（ＢＷ／ＲＷ）を１．１５以上とすることにより、転がり抵抗及びロードノイズの低下が期待できる。トレッドにおける路面からの変形領域が少なくなるからである。しかし、ベルト幅ＢＷを拡大しすぎると、ベルトエッジルース（ＢＥＬ）の発生が懸念される。ベルトエッジがタイヤ２の表面に近くなりすぎるからである。そこで、ＢＥＬを抑制するために、ベルト幅ＢＷの拡大に制限を加えるのが好ましい。かかる観点から、上記比（ＢＷ／ＲＷ）は、１．２０以下とされるのが好ましい。

転がり抵抗を低減するためには、トレッド４の肉厚（トレッドゲージ）を薄くするのが有効である。トレッド４のボリュームが減少し、走行時のトレッドゴム内のエネルギーロスが減少するからである。かかる観点から、トレッドゲージは、１０．０ｍｍ以下であるのが好ましい。しかし、トレッドゲージが薄すぎると、溝２６の底から割れが生じるおそれがある。かかる観点から、トレッドゲージは、７．０ｍｍ以上であるのが好ましい。

トレッドゲージを薄くしたこと、及び、これに伴って溝２６の深さが浅くなったことにより、耐ロードノイズ性能の低下が懸念される。しかし、前述のとおり、ベルト幅ＢＷの拡大により、耐ロードノイズ性能の低下が抑制されうる。

ベルトコード４２の好ましい材質は、スチールである。コード４２として、複数本のスチール製フィラメントを撚り合わせたものが採用されうる。図３に示されるように、本実施形態では、撚り構成が１×２の単撚りのコード４２が用いられている。

図３に示されるコード４２を構成するフィラメント５０の直径ｄは、０．２５ｍｍ以下であるのが好ましい。フィラメント径ｄを０．２５ｍｍ以下とすることにより、ベルト１６のボリュームが減少する。トレッド領域の全肉厚（トータルゲージ）が縮小し、軽量化がなされる。この構成のコード４２により、ベルト１６の面外剛性が低下し、走行時のゴムの接地面内歪みが縮小し、転がり抵抗が低減する。また、この低剛性のコード４２により、ベルトエッジルース（ＢＥＬ）の発生が抑制され、耐久性が維持されうる。ベルト１６が、そのエッジＢＥ近傍においてトレッドゴムの動きに追随し易くなるからである。

低剛性のコード４２の使用により、タイヤ製造時において、トレッドのステッチダウンが容易となる。ステッチダウンとは、タイヤ製造時において、ベルト素材の上にトレッド素材を載せた後、このトレッド素材の両端部をベルト素材に押し付けて接着する動作である。一方、ベルト１６の強度の低下を防止するため、ひいては耐久性の低下を防止するために、フィラメント径ｄは、０．２０ｍｍ以上であるのが好ましく、０．２３ｍｍ以上であるのがより好ましい。

フィラメント径ｄの細径化によるコード４２の径の細径化は、コード４２の配設間隔の拡大を招く。これは、タイヤのプランジャー強度（プランジャーテストによって測定される強度）の低下の懸念を生じる。プランジャー強度の低下は、タイヤの耐久性の低下を招来する。このコード間隔の拡大を抑制してプランジャー強度の低下を防止するために、コード４２の密度は、４４エンズ／５ｃｍ以上とされるのが好ましい。４４エンズ／５ｃｍ以上とすれば、さらに、ブレーカーパッケージ（ベルト１６とカーカス１４とのセット）の面内剛性の低下が抑制されるので、旋回時のコーナリングパワーが維持される。加えて、ロードノイズの低減にも効果を奏する。

一方、コード４２の密度は、６０エンズ／５ｃｍ以下とされるのが好ましい。これにより、コード間に十分にトッピングゴム４４が進入してコード４２同士の擦れが防止されうる。さらに、質量増大に伴う転がり抵抗の増大が防止されうる。かかる観点から、コード４２の密度は、５０エンズ／５ｃｍ以下とされるのがより好ましい。

コード４２の強度を確保するために、フィラメント５０の材料として、引っ張り強度が３０００ＭＰａ以上の、高張力鋼（ハイテンサイル、スーパーハイテンサイル）、超高張力鋼（ウルトラテンサイル）を用いることが好ましい。このコード４２を用いることにより、他の性能に悪影響を及ぼすことなく、タイヤ２のプランジャー強度が一層向上しうる。

ベルト１６のトッピングゴム４４の複素弾性率Ｅ＊は、６．０ＭＰａ以上であるのが好ましい。トッピングゴム４４にこのゴムを用いることにより、トッピングゴム４４とコード４２との剛性差が縮小し、耐ＢＥＬ性能の向上が期待できる。

以上のとおり、転がり抵抗の低減、ロードノイズの低減、ＢＥＬの抑制等にとって、好ましいフィラメント径ｄの範囲及び好ましいコード密度の範囲が説明された。本実施形態では、これらの好ましい範囲を考慮して、ベルト１６のコード４２の断面積（ｍｍ^２ ）とコード４２の密度（エンズ／５ｃｍ）との積が、２．８０（ｍｍ^２ ・エンズ／５ｃｍ）以上となるように構成されている。コード４２の断面積Ａは、Ａ ＝ ２×πｄ^２ ／４ なる式によって算出される。この積が２．８０（ｍｍ^２ ・エンズ／５ｃｍ）以上であることにより、ベルト１６の強度の低下が抑制され、タイヤ２のプランジャー強度の低下が抑制される。その結果、タイヤの耐久性の低下が防止されうる。さらに、ロードノイズの低減にも効果を奏する。かかる観点から、この積は、３．６０（ｍｍ^２ ・エンズ／５ｃｍ）以上であるのが好ましい。

また、本実施形態では、コード４２の断面積と密度との積が、５．００（ｍｍ^２ ・エンズ／５ｃｍ）以下となるように構成されている。かかる構成によれば、転がり抵抗の増大が抑制されるとともに、ＢＥＬが抑制される。かかる観点から、この積は、４．９０（ｍｍ^２ ・エンズ／５ｃｍ）以下であるのが好ましい。

このタイヤ２の製造においては、複数のゴム部材がアッセンブリーされて、ローカバー（未加硫タイヤ）が得られる。このローカバーが、図示しないモールドに投入される。ローカバーの外面は、モールドのキャビティ面と当接する。ローカバーの内面は、ブラダー又は中子に当接する。ローカバーは、モールド内で加圧及び加熱される。加圧及び加熱により、ローカバーのゴム組成物が流動する。加熱によりゴムが架橋反応を起こし、タイヤ２が得られる。そのキャビティ面に凸凹模様を有するモールドが用いられることにより、タイヤ２に凹凸模様が形成される。

本発明では、タイヤの各部材の寸法及び角度は、タイヤが正規リムに組み込まれ、正規内圧となるようにタイヤに空気が充填された状態で測定される。本明細書において正規リムとは、タイヤが依拠する規格において定められたリムを意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「標準リム」、ＴＲＡ規格における「Design Rim」、及びＥＴＲＴＯ規格における「Measuring Rim」は、正規リムである。本明細書において正規内圧とは、タイヤが依拠する規格において定められた内圧を意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「最高空気圧」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「INFLATION PRESSURE」は、正規内圧である。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
図１から３に示されたタイヤを製作した。このタイヤのサイズは、１９５／６５Ｒ１５である。このタイヤの諸元、このタイヤのベルトコードの諸元は、ともに表１に示される通りである。この実施例１のタイヤに対し、後述する質量の測定、転がり抵抗値の測定、プランジャーテスト、ロードノイズの測定及びＢＥＬに関する耐久性能試験が実施された。その結果は、表１に示されるとおりである。

［実施例２、３、及び、比較例１−４］
接地幅ＲＷに対するベルト幅ＢＷの比（ＢＷ／ＲＷ）及びベルトコードの諸元を、表１に示される通りとした他は実施例１と同様にして、実施例２、３、及び、比較例１から４の各タイヤを得た。上記各測定の要領及び条件は、実施例１に対するのと同じである。

［タイヤの質量の測定］
タイヤの質量の測定が実施された。タイヤの質量は、比較例１を１００とした指数値（質量指数）によって示されている。この質量指数が大きいほど、タイヤの質量が大きいことを表している。

［転がり抵抗値の測定］
転がり抵抗試験機を用い、下記の測定条件下で転がり抵抗値（ＲＲＣ）が測定された。
使用リム：１５×６ＪＪ
内圧：２３０ｋＰａ
荷重：４．２４ｋＮ
速度：８０ｋｍ／ｈ
この結果が、比較例１を基準値１００とした指数により、表１に示されている。数値が小さいほど好ましい。

［プランジャーテスト］
「ＪＩＳ Ｄ４２３０」の規格に準拠したプランジャー破壊試験が行われ、破壊エネルギーが測定された。この結果が、比較例１を基準値１００とした指数により、表１に示されている。数値が大きいほど好ましい。

［耐ロードノイズ性能試験（静粛性）］
タイヤが１５×６ＪＪのリムに組み込まれ、このタイヤに内圧が２３０ｋＰａとなるように空気が充填された。このタイヤが、排気量１８００ｃｃのエンジン及び電動モータによって前輪駆動されるハイブリッドの乗用車の全輪に装着された。ドライバーに、この乗用車でスムース路面を５０ｋｍ／ｈの速度で走行させた。運転席右耳許位置にて、１／３オクターブの２５０Ｈｚバンドの騒音レベル（ｄＢ）が計測された。この結果が、比較例１を１００とした指数値により、表１に示されている。数値が大きいほどロードノイズが小さく、良好である。

［耐ＢＥＬ性能試験（耐久性）］
タイヤが正規リムに組み込まれ、このタイヤに空気を充填して内圧を２５０ｋＰａとした。このタイヤをドラム式走行試験機に装着し、８．１５ｋＮの縦荷重をタイヤに負荷した。このタイヤを、１００ｋｍ／ｈの速度で、ドラムの上を２００００ｋｍ走行させた。走行後のＢＥＬの発生状況が確認され、記録された。この結果が、比較例１を基準１００とした指数により、表１に示されている。数値が大きいほど、好ましい。

表１に示されるように、実施例の空気入りタイヤは、比較例の空気入りタイヤに比べて評価が高い。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

以上説明された空気入りタイヤは、種々の車両に装着されうる。

２・・・タイヤ
４・・・トレッド
６・・・サイドウォール
８・・・ウィング
１０・・・クリンチ
１２・・・ビード
１４・・・カーカス
１６・・・ベルト
１８・・・バンド
２０・・・インナーライナー
２２・・・チェーファー
２４・・・トレッド面
２６・・・溝
２８・・・コア
３０・・・エイペックス
３２・・・カーカスプライ
３４・・・主部
３６・・・折り返し部
３８・・・内側層
４０・・・外側層
４２・・・（ベルトの）コード
４４・・・（ベルトの）トッピングゴム
４６・・・（バンドの）コード
４８・・・（バンドの）トッピングゴム
５０・・・フィラメント
ＢＷ・・・ベルト幅
ＲＷ・・・接地幅

Claims (3)

1. 半径方向外向きに凸な形状を呈するトレッドと、一対のサイドウォールと、一対のビードと、カーカスと、ベルトとを備えており、
   各サイドウォールが、上記トレッドの端から半径方向略内向きに延びており、
   各ビードが、上記サイドウォールよりも半径方向内側に位置しており、
   上記カーカスが、上記トレッド及び上記サイドウォールの内側に沿って一方のビードと他方のビードとの間に架け渡されており、
   上記ベルトが、上記トレッドの半径方向内側において上記カーカスと積層されており、
   このタイヤの接地幅に対する上記ベルトの幅の比が１．１５以上であり、
   上記ベルトが、並列された多数のコードを含んでおり、
   このベルトにおけるコードの密度とこのコードの断面積との積が、２．８０ｍｍ^２ ・エンズ／５ｃｍ以上３．６５６ｍｍ^２ ・エンズ／５ｃｍ以下であり、
   上記コードが、複数本のフィラメントを撚り合わせたものからなり、
   各フィラメントの直径が０．２０ｍｍ以上である、空気入りタイヤ。
2. 上記フィラメントの直径が、０．２５ｍｍ以下である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 上記コードの密度が、４４エンズ／５ｃｍ以上である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
   

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