JP5312233B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド面に、タイヤ周方向に沿って延びる主溝と、その主溝により区画された陸部とが設けられた空気入りタイヤに関する。

近年の地球環境保護に関する意識が高まっている状況の中、タイヤの転がり抵抗は、車両の燃費性能に対する寄与が大きく、これを有効に低減する必要がある。従来、トレッドゴムの配合を変えて転がり抵抗を低減する手法が提案されているものの、タイヤの耐摩耗性能や運動性能に少なからず影響を及ぼすことから、ゴム配合とは無関係に転がり抵抗を低減できる方策が強く望まれている。

転がり抵抗を低減するには、タイヤ転動時のエネルギー損失を抑えることが重要であり、かかるエネルギー損失を支配する部位は、主としてトレッド部である。本発明者が、この問題について鋭意研究を重ねたところ、トレッド部におけるエネルギー損失には、ワイピング変形やタイヤ円環の変形によるトレッドゴムの歪みが大きく関与しており、これらの歪みの増大が転がり抵抗を悪化させることが判明した。

一般に、タイヤを接地させると、接地面内には中央部に向かう力（面内収縮力とも呼ばれる。）が作用し、トレッド面の陸部がタイヤ幅方向に沿って変形する。本明細書では、このような陸部の変形をワイピング変形と呼んでいる。ワイピング変形は、接地面の全体で発生するが、特に主溝の溝底周辺のゴムに大きな歪みが生じる。また、接地時には、図５に示すようにタイヤＴの下部が路面Ｇに押し付けられ、接地面の周端部２１，２２にて円環が急激に変形し、該周端部２１，２２のゴムに局所的な歪みが生じる。

下記特許文献１には、ベルト層の外周に補強層を配置した空気入りタイヤが記載されている。この補強層は、タイヤ周方向に対して５〜３０°の角度で傾斜した補強素子を含む補強プライを２枚積層して構成されている。また、下記特許文献２には、補強コードをタイヤ周方向に巻回してなるベルトカバー層を、ベルト層の外周に配置した空気入りタイヤが記載されている。このベルトカバー層は、ベルト層の外周に積層されたベルトフルカバー層と、その外周に積層された分割ベルトフルカバー層とからなる。

しかし、これらのタイヤは、補強素子や補強コードがタイヤ周方向に略沿って延びるため、陸部のタイヤ幅方向に沿った変形を大幅に許容すると共に、接地面の周端部での変形に関して剛性変化の影響が大きく、ワイピング変形やタイヤ円環の変形によるトレッドゴムの歪みの増大を防止する効果は殆ど無いと考えられる。そもそも、上記の補強層やベルトカバー層は、ベルト層の外周に積層されてベルト層を補強するものであり、転がり抵抗の低減という要請に十分に対応できるものではない。

特開２００６−１０３３９７号公報 特開２００７−１４０１号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワイピング変形やタイヤ円環の変形によるトレッドゴムの歪みの増大を防止して、タイヤの転がり抵抗を低減できる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部の間を補強するカーカス層と、前記カーカス層のトレッド部の外周に配設されたベルト層と、前記ベルト層の外周に積層され、タイヤ周方向に実質的に平行に延びた複数本の補強コードを有するベルト補強層と、前記ベルト補強層の外周側に設けられたトレッドゴムとを備え、前記トレッドゴムの外周面であるトレッド面に、タイヤ周方向に沿って延びる主溝と、前記主溝により区画された陸部とが設けられた空気入りタイヤにおいて、タイヤ周方向に対して７５〜９０°の角度で傾斜したコードを有し且つ前記ベルト補強層との間に間隔を設けて位置する補強材が、前記陸部の内方域に前記主溝の溝底高さ付近で埋設されたものである。

上記のようにコードがハイアングルで傾斜した補強材では、タイヤ内部に空気圧を充填した際に、コードに張力が発生してタイヤ幅方向の剛性が増大する。この空気入りタイヤでは、その補強材を陸部の内方域に主溝の溝底高さ付近で埋設しているため、陸部のタイヤ幅方向への変形を的確に抑えて、ワイピング変形によるトレッドゴムの歪みの増大を防止できる。そのうえ、補強材のコードがハイアングルで延びることから、接地面の周端部での変形に関して剛性変化の影響が小さく、その周端部での局所的な歪みの増大も防止できる。その結果、ワイピング変形やタイヤ円環の変形によるトレッドゴムの歪みの増大を防止して、タイヤの転がり抵抗を低減することができる。

本発明では、前記補強材が、前記陸部に対して同幅または幅狭に設けられていて、前記主溝の溝底の内方域を避けて配置されているものが好ましい。ワイピング変形によるトレッドゴムの歪みの増大を防止するには、陸部の内方域に補強材を配置すれば足り、主溝の溝底の内方域に補強材を配置しても、転がり抵抗の低減にはさほど寄与しない。また、タイヤ製造時において、トレッド面に主溝を形成する工程を支障なく実行するうえでは、上記の如き構成が有利となる。

本発明では、トレッドゴムが、前記主溝を有するキャップゴムの内周にベースゴムを積層したキャップ・ベース構造を有し、前記キャップゴムと前記ベースゴムとの間に前記補強材を介在させているものが好ましい。かかる構成によれば、トレッドゴム内の適度な高さ、即ち主溝の溝底高さ付近に、補強材を簡易に配置することができる。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図 図１のタイヤの要部を示す拡大図 図１のタイヤの要部の一部を破断させて示す斜視図 主溝の周辺を示す断面図 タイヤの接地状態を概略的に示す側面図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図である。図２は、その要部を示す拡大図である。図３は、その要部の一部を破断させて示す斜視図である。

この空気入りタイヤは、一対の環状のビード部１と、ビード部１からタイヤ径方向外側へ延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の外周側端に連なるトレッド部３と、その一対のビード部１の間を補強するカーカス層４とを備えたラジアルタイヤである。カーカス層４は、トロイダル形状をなすカーカスプライからなり、その端部はビードコア１ａとビードフィラー１ｂを挟み込むようにして折り返されている。

カーカス層４のトレッド部３の外周には、たが効果によりカーカス層４を補強するベルト層５が配設され、そのベルト層５の外周にはベルト補強層６が積層されている。ベルト層５は、タイヤ周方向に対して２０〜３０°の角度で傾斜したコードを有する２枚のベルトプライ５ａ，５ｂを有し、各プライはコードが互いに逆向きに交差するように積層されている。ベルト補強層６は、タイヤ周方向に実質的に平行に延びた複数本の補強コードを有する。

ベルト補強層６の外周側にはトレッドゴム７が設けられ、その外周面であるトレッド面Ｔｒには、タイヤ周方向に沿って延びる主溝８と、主溝８により区画された陸部９とが設けられている。陸部９は、タイヤ周方向に連続して延びるリブ、或いは複数のブロックにより構成される。後者の場合には、主溝８に交差する方向に延びた横溝により、陸部９がタイヤ周方向に分断される。このトレッドゴム７は、主溝８を有するキャップゴム７Ａの内周にベースゴム７Ｂが積層されたキャップ・ベース構造を有する。

本実施形態では、トレッド面Ｔｒに片側２本ずつ合計４本の主溝８が形成されており、陸部９が、タイヤ赤道ＣＬ近傍のセンター陸部９ｃと、最外側に位置する一対の主溝８よりもタイヤ幅方向外側に設けられたショルダー陸部９ｓと、それらの間に介在するメディエイト陸部９ｍとを含んでいる。主溝８の本数としては２〜５本が例示され、それに応じて陸部９の個数は３〜６個となり、陸部がセンター陸部とショルダー陸部とからなる場合もある。

陸部９の内方域では、主溝８の溝底高さＢＬ付近に補強材１０が埋設されている。補強材１０は、タイヤ周方向に対して７５〜９０°の角度で傾斜したコードＣを有し、簾状に平行配列した複数本のコードＣをゴムコーティングすることで形成されてある。コードＣの素材としては、ナイロンやアラミド、ポリエステル、レーヨン等の有機繊維が例示され、一般的なベルト補強層に含まれるコード材と同等の物性を有するものが採用できる。補強材１０は、帯状をなしてタイヤ周方向に延びており、本実施形態では陸部９の各々に対応して補強材１０が単独で配設されている。

溝底高さＢＬ付近に埋設された補強材１０は、ベルト補強層６との間に間隔を設けて位置し、陸部９の根元部分を補強している。溝底高さＢＬは、主溝８の最深端が位置する高さであり、トレッド部３のプロファイルに沿って延びる。キャップゴム７Ａとベースゴム７Ｂとの界面は、溝底高さＢＬと同等の高さに形成され、このことはキャップ・ベース構造を有する一般的なトレッドゴムでも同じである。本実施形態では、キャップゴム７Ａとベースゴム７Ｂとの間に補強材１０が介在し、ベースゴム７Ｂの厚みの分だけ補強材１０がベルト補強層６から離れている。

タイヤ内部に空気圧を充填すると、上記のようにハイアングルで傾斜したコードＣに張力が発生し、補強材１０のタイヤ幅方向の剛性が増大する。それにより、陸部９の内方域が溝底高さＢＬ付近で補強され、陸部９のタイヤ幅方向への変形を的確に抑えて、ワイピング変形によるトレッドゴム７の歪みの増大を防止できる。また、コードＣがハイアングルで延びることから、接地面の周端部での変形に関して剛性変化の影響が小さく、その周端部での局所的な歪みの増大も防止できる。その結果、ワイピング変形やタイヤ円環の変形によるトレッドゴム７の歪みの増大を防止して、タイヤの転がり抵抗を低減できる。

補強材１０は、本実施形態のように、陸部９に対して同幅または幅狭に設けられていて、主溝８の溝底の内方域を避けて配置されることが好ましい。本発明では、主溝８の溝底の内方側にも補強材１０を配置して構わないが、タイヤ製造時には、モールドに設けられた突起をトレッド面Ｔｒに押し当てて主溝８を形成する必要があり、かかる工程を支障なく実行するうえでは、主溝８の溝底の内方域にて補強材１０を欠如させていることが望ましい。

上記において、陸部９の幅Ｗ９は溝底高さＢＬにて測定される。溝底が円弧状に形成されている場合は、図４に示すように主溝８の溝壁の延長線ＥＬを用いて、同様に溝底高さＢＬにて測定される。陸部９を十分に補強する観点から、補強材１０の幅Ｗ１０は、それが対応する陸部９の幅Ｗ９の５０％以上が好ましく、７５％以上がより好ましい。同じ理由から、補強材１０の端部は、主溝８の溝壁から５ｍｍ以内の配置が好ましく、１ｍｍ以内の配置がより好ましい。但し、補強材１０の端部を溝壁に露出させないことが、耐久性を確保するうえでは有用である。

ショルダー陸部９ｓの幅については、接地端Ｅの位置を基準にして測定すればよい。接地端Ｅは、正規リムにリム組みし、正規内圧を充填した状態でタイヤを平坦な路面に垂直に置き、正規荷重を加えたときの路面に接地するタイヤ軸方向の最外位置を指す。正規荷重及び正規内圧とは、ＪＩＳＤ４２０２（自動車タイヤの諸元）等に規定されている最大荷重（乗用車用タイヤの場合は設計常用荷重）及びこれに見合った空気圧とし、正規リムとは、原則としてＪＩＳＤ４２０２等に定められている標準リムとする。

ワイピング変形時の陸部９の動きは主溝８の溝底が支点となるため、溝底高さＢＬ付近に配置した補強材１０によって、陸部９の変形を効果的に抑制できる。但し、補強材１０の配置は、溝底高さＢＬの直上に限られず、幾分かオフセットしても構わない。陸部９の変形を確実に抑制するうえで、補強材１０をタイヤ内面側にオフセットする場合には、溝底高さＢＬとの距離は１ｍｍ以下が好ましく、逆にトレッド面側にオフセットする場合には、補強材１０がＴＷＩ（トレッドウェアインジケータ、不図示）を超えないことが好ましい。ＴＷＩは、摩耗によるタイヤ交換時期を知らせるために、主溝８の溝底に設けた突起である。

本実施形態では、全ての陸部９に補強材１０を配設した例を示すが、補強材１０は少なくとも１つの陸部９に配設されてあればよく、少なくともショルダー陸部９ｓの内方域に配置されることが好ましい。ワイピング変形を引き起こす力（面内収縮力）は、接地面内にてタイヤ幅方向外側に向かうほど大きいため、比較的動きの大きいショルダー陸部９ｓに補強材１０を設けることで、転がり抵抗を効果的に低減できる。また、ショルダー陸部９ｓ、メディエイト陸部９ｍ、センター陸部９ｃの順に補強材１０のエンド数（単位長さあたりのコード本数）を大きくし、ショルダー陸部９ｓにおける補強効果を高めてもよい。

本発明の空気入りタイヤは、トレッド部に上記の如き補強材を設けること以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用することができる。

［他の実施形態］
（１）本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。したがって、トレッド面に形成されるトレッドパターンなどは、使用する用途や条件に応じて適宜に変更することができ、ストレート状の主溝に代えて、ジグザグ状の主溝を採用しても構わない。

（２）前述の実施形態では、トレッドゴムがキャップ・ベース構造を有する例を示したが、本発明はこれに限られず、例えば単層のトレッドゴムに対して上記の如き補強材を埋設することも可能である。その場合には、トレッドゴムを所謂リボン巻き工法によって作製し、その作製途中の段階で主溝の溝底高さ付近に補強材を配設すればよい。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

（１）転がり抵抗
サイズ１５×６．５ＪＪのリムに組み付けた後、内圧２１０ｋＰａを充填し、荷重４．４ｋＮとし、米国の自動車技術者協会試験法SAE J1269に準じて転がり抵抗を測定した。比較例１の結果を１００として指数化し、数値が大きいほど転がり抵抗が低いことを示す。

（２）操縦安定性
車両にテストタイヤを装着して旋回走行や制動などを実施し、ドライバーの官能試験により評価した。比較例１の結果を１００として指数化し、数値が大きいほど操縦安定性に優れていることを示す。

比較例１〜４及び実施例１〜４は、表１及び図１に示すタイヤ構造を有し、サイズは１９５／６５Ｒ１５ ８１Ｈである。比較例１では、主溝の溝底高さ付近に補強材を埋設しておらず、実施例３では、ショルダー陸部の内方域にのみ補強材を埋設している。また、実施例４では、補強材を主溝の溝底高さから僅かにオフセットしている。比較例４は、トレッドゴムにエネルギー損失の低いゴム配合を採用したこと以外は、比較例１と同じである。評価結果を表１に示す。

表１より、実施例１〜４では、比較例１〜３に比べて転がり抵抗を低減できていることが分かる。これに対し、補強材のコードの角度が低い比較例２，３では、転がり抵抗が悪化しており、陸部の変形を大幅に許容すると共に、接地面の周端部での変形に関して剛性変化の影響が大きいと考えられる。また、比較例４では、トレッドゴムの配合を変えたことによって、操縦安定性が低下している。

３ トレッド部
４ カーカス層
５ ベルト層
６ ベルト補強層
７ トレッドゴム
７Ａ キャップゴム
７Ｂ ベースゴム
８ 主溝
９ 陸部
１０ 補強材
ＢＬ 主溝の溝底高さ
Ｃ コード
Ｔｒ トレッド面

Claims (5)

1. 一対のビード部の間を補強するカーカス層と、前記カーカス層のトレッド部の外周に配設されたベルト層と、前記ベルト層の外周に積層され、タイヤ周方向に実質的に平行に延びた複数本の補強コードを有するベルト補強層と、前記ベルト補強層の外周側に設けられたトレッドゴムとを備え、
   前記トレッドゴムの外周面であるトレッド面に、タイヤ周方向に沿って延びる主溝と、前記主溝により区画された陸部とが設けられた空気入りタイヤにおいて、
   タイヤ周方向に対して７５〜９０°の角度で傾斜したコードを有し且つ前記ベルト補強層との間に間隔を設けて位置する補強材が、前記陸部の内方域に前記主溝の溝底高さ付近で埋設されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記補強材が、前記陸部に対して同幅または幅狭に設けられていて、前記主溝の溝底の内方域を避けて配置されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. トレッドゴムが、前記主溝を有するキャップゴムの内周にベースゴムを積層したキャップ・ベース構造を有し、前記キャップゴムと前記ベースゴムとの間に前記補強材を介在させていて、前記ベースゴムの厚みの分だけ前記補強材が前記ベルト補強層から離れている請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 最外側に位置する一対の主溝よりもタイヤ幅方向外側に設けられたショルダー陸部の内方域にのみ前記補強材を埋設している請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記陸部が、タイヤ赤道近傍のセンター陸部と、最外側に位置する一対の主溝よりもタイヤ幅方向外側に設けられたショルダー陸部と、それらの間に介在するメディエイト陸部とを含み、
   前記ショルダー陸部、前記メディエイト陸部、前記センター陸部の順に前記補強材のエンド数（単位長さあたりのコード本数）を大きくしている請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
   

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