JP6092061B2

JP6092061B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6092061B2
Application number: JP2013195692A
Authority: JP
Inventors: 正也三宅
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2033-09-20
Also published as: JP2015058901A

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

一般的な空気入りタイヤは、ベルト層の上にベルト補強層を備える。ベルト補強層は、コードが埋め込まれた長尺ゴム部材がベルト層の上に螺旋状に巻き付けられることによって形成される。

タイヤの操縦安定性を高めるためには、この長尺ゴム部材の巻き付けのテンションを高め、ベルト補強層の剛性を高めることが有効である。しかし、そのようにすると、路面の凹凸に対するタイヤの感度が高くなるため、車両の乗り心地が悪化する。

そこで、特許文献１に記載のように、操縦安定性への影響の小さいタイヤセンター部でのベルト補強層の巻き付けテンションが小さくなるようにすることも考えられる。しかし、それだけでは車両の乗り心地が十分に良くならない。

特開２００７−１３７１９９

本発明が解決しようとする課題は、操縦安定性が高く、またこれを装着した車両の乗り心地が良い空気入りタイヤを提供することである。

実施形態の空気入りタイヤは、ベルト層の上にコードがタイヤ周方向に対して角度を持って巻き付けられることによりベルト補強層が形成された空気入りタイヤであって、タイヤ幅方向のセンター領域における前記角度が、前記センター領域の両側にあるショルダー領域における前記角度よりも大きく、前記コードのショルダー領域における巻き付けのテンションが、センター領域における巻き付けのテンションよりも大きいことを特徴とする。

実施形態の空気入りタイヤは操縦安定性が高く、またこれを装着した車両の乗り心地が良い。

実施形態のタイヤの断面図。実施形態のタイヤのトレッドパターンを示す図。実施形態の長尺ゴム部材の斜視図。ベルト補強層用の長尺ゴム部材の巻き付け角度を説明する図。

本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

（１）実施形態の空気入りタイヤ１の構造
実施形態の空気入りタイヤ１は、図１に示すように、ビードコア２０及びビードフィラー２１を含むビード部２と、ビード部２を包む形でタイヤ幅方向内側から外側に折り返されたカーカス３を備える。カーカス３のタイヤ径方向外側には、ベルト層４、ベルト補強層５、トレッド６が、この順に積層されている。トレッド６のトレッドパターンは限定されないが、例えば図２に示すような４本のストレート主溝６０を有するもの等がある。また、カーカス３の内側にはインナーライナー３０が、軸方向外側の部分にはサイドウォール７が、それぞれ配されている。

空気入りタイヤ１は、幅方向に内側から順に、内側のショルダー領域ＩＳと、内側のセンター領域ＩＣと、外側のセンター領域ＯＣと、外側のショルダー領域ＯＳとに分割される。ここで、内側とは、タイヤ１を車両に装着した時に車両側になる方で、外側とは、車両の外側になる方である。また、ショルダー領域とは、トレッドに直線状の主溝が３本以上ある場合は、タイヤ幅方向の一番外側の主溝より外側の領域である。タイヤ幅方向の一番外側の主溝は一定幅を有しており、その幅内のいずれの位置より外側がショルダー領域であるかは、タイヤ毎に定められる。例えば、タイヤ幅方向の一番外側の主溝内の一番外側の位置であっても良いし、該主溝内の幅方向センターであっても良い。また直線状の主溝が２本以下の場合や直線状の主溝が無い場合は、タイヤ１の接地端から、接地幅の１０〜２０％の長さだけ内側の位置までの領域で、タイヤ毎に定められる領域である。特に、タイヤ１の接地端から、接地幅の１５％の長さだけ内側の位置までの領域であることが望ましい。ここで接地端とは、トレッド面のうちタイヤに標準荷重（ＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の７５％の荷重）を負荷したときに路面と接する部分の、タイヤ幅方向端部のことである。また接地幅とは、トレッド面のうちタイヤに標準荷重を負荷したときに路面と接する部分の幅のことである。センター領域とは、内側と外側のショルダー領域に挟まれた領域である。また、センター領域の内側と外側の境界は、接地幅のセンターラインＣＬである。

ベルト補強層５は長尺ゴム部材５０が螺旋状に巻き付けられて形成されている。長尺ゴム部材５０は、図３に示すように、平行に並べられた所定本数のコード５１にゴム５２が被覆されたものである。コード５１には、スチール製のものや有機繊維を撚ったもの等があり、何れのものが用いられても良い。長尺ゴム部材５０とコード５１の延長方向は同じである。

図４に示すように、長尺ゴム部材５０のタイヤ周方向に対する角度（コード５１のタイヤ周方向に対する角度でもある）は、ショルダー領域とセンター領域とで異なる。センター領域の前記角度は、ショルダー領域の前記角度よりも大きい。角度の具体的な値は限定されないが、例えば、センター領域の前記角度は２°以上５°以下の範囲内で、ショルダー領域の前記角度は０°を越えて３°以下の範囲内である。センター領域とショルダー領域の前記角度の差は０．５°以上であることが望ましく、１°以上であることがより望ましい。なお、図４は簡略化された図であり、長尺ゴム部材５０の巻き付け数は、図４に記載されている数と必ずしも一致しない。

長尺ゴム部材５０には、センター領域用の長尺ゴム部材５０ａと、ショルダー領域用の長尺ゴム部材５０ｂがある。センター領域用の長尺ゴム部材５０ａは、ショルダー領域用の長尺ゴム部材５０ｂよりも太い。これにより、センター領域用の長尺ゴム部材５０ａがショルダー領域用の長尺ゴム部材５０ｂよりもタイヤ周方向に対して大きな角度で巻き付けられても、タイヤ軸方向に隣接する長尺ゴム部材５０ａ同士の間に隙間が生じないようになっている。

１本の長尺ゴム部材５０に埋め込まれているコード５１の本数は限定されない。ただし、コード５１の長尺ゴム部材５０幅方向の密度は、センター領域用の長尺ゴム部材５０ａとショルダー領域用の長尺ゴム部材５０ｂとで同じであり、その結果として、センター領域用の太い長尺ゴム部材５０ａにはショルダー領域用の細い長尺ゴム部材５０ｂよりも多くのコード５１が埋め込まれていることが望ましい。そして、センター領域用の長尺ゴム部材５０ａとショルダー領域用の長尺ゴム部材５０ｂがタイヤ幅方向に隣接して巻き付けられた場合に、エンド数（ベルト補強層５の幅１インチ（２５．４ｍｍ）あたりのコード５１の本数とする）が内側から外側にかけてタイヤ幅方向に一定となるように、コード５１の本数が決められていることが望ましい。その場合、ベルト補強層５のエンド数が内側から外側にかけてタイヤ幅方向に一定となる。

また、タイヤ幅方向のショルダー領域におけるコード５１の巻き付け方向（延長方向）のテンションが、センター領域における同テンションよりも大きい。タイヤ幅方向における前記テンションの大きい部分と小さい部分との境界は、厳密には、センター領域とショルダー領域の境界と同じ位置、又は該境界よりもタイヤセンター側の位置である。特に、タイヤ幅方向両側にあるセンター領域とショルダー領域の境界よりも、センター領域の幅の１０〜２５％の距離だけ、それぞれセンター側の位置であることが望ましい。コード５１のテンションの値は限定されないが、例えばセンター側で５〜１０Ｎ／ｍｍ^２、ショルダー側で１０〜３０Ｎ／ｍｍ^２程度である。

（２）実施形態の空気入りタイヤ１の製造方法
以上の構造の空気入りタイヤ１の製造方法の一例を説明する。まず、ビードコア２０やベルト補強層５用の長尺ゴム部材５０等、タイヤ１を構成する部材がそれぞれ周知の方法で製造される。

次にそれらの部材が組み合わされて、グリーンタイヤが製造される。具体的には、まず、カーカス３やインナーライナー３０等のタイヤ内側の構成部材が、ドラム上に貼り付けられて積層され、円筒状に成形される。この円筒状成形体にビード部２がセットされてターンアップされ、サイドウォールが貼り付けられて、所謂グリーンケースが完成する。

一方、別のドラム上で、ベルト層４、ベルト補強層５、トレッド６が、この順に積層される。

ここで、ベルト補強層５は、次のように形成される。まず、ベルト層４が貼り付けられたドラムが、その周方向に回転される。次に、ドラムと共に回転するベルト層４に対して、周知の構造の供給装置を通してベルト補強層５用の長尺ゴム部材５０が供給されて貼り付けられる。その際、ドラムが、周方向に回転しながら軸方向（タイヤ幅方向）に連続的に送られるため、ベルト補強層５用の長尺ゴム部材５０がベルト層４上に螺旋状に巻きつけられていく。

詳細には、ドラムが回転し始めると共に、ショルダー領域用の長尺ゴム部材５０ｂが供給装置から供給され、内側のショルダー領域ＩＳとなる部分に巻き付けられる。この巻き付けが終わると、ドラムの回転及びショルダー領域用の長尺ゴム部材５０ｂの供給が停止される。そして、供給装置の長尺ゴム部材５０が、センター領域用の長尺ゴム部材５０ａに交換される。その後再びドラムが回転し始めると、センター領域用の長尺ゴム部材５０ａが供給装置から供給され、センター領域ＩＣ、ＯＣとなる部分に巻き付けられる。この巻き付けの際のドラムの軸方向への送りの速さは、内側のショルダー領域ＩＳへの長尺ゴム部材５０ｂの巻き付けの際のドラムの軸方向への送りの速さよりも、速い。この巻き付けが終わると、ドラムの回転及びセンター領域用の長尺ゴム部材５０ａの供給が停止される。そして、供給装置の長尺ゴム部材５０が、ショルダー領域用の長尺ゴム部材５０ｂに交換される。その後再びドラムが回転し始めると、ショルダー領域用の長尺ゴム部材５０ｂが供給装置から供給され、外側のショルダー領域ＯＳとなる部分に巻き付けられる。この巻き付けの際のドラムの軸方向への送りの速さは、内側のショルダー領域ＩＳへの長尺ゴム部材５０ｂの巻き付けの際のドラムの軸方向への送りの速さと同じである。内側から外側までの巻き付けが終了すると、ベルト補強層５の形成が完了する。以上の巻き付けの際に、コード５１に必要なテンションをかける。

なお、ショルダー領域用の長尺ゴム部材５０ｂの供給装置が２つと、センター領域用の長尺ゴム部材５０ａの供給装置が１つ用意され、内側のショルダー領域ＩＳ、センター領域ＩＣ、ＯＣ、外側のショルダー領域ＯＳに、同時に巻き付けが行われても良い。

また、ショルダー領域用の長尺ゴム部材５０ｂの供給装置が２つと、センター領域用の長尺ゴム部材５０ａの供給装置が１つ用意され、内側のショルダー領域ＩＳ、センター領域ＩＣ、ＯＣ、外側のショルダー領域ＯＳの順に、巻き付けが行われても良い。

ベルト層４、ベルト補強層５、トレッド６の円環状の積層体が完成すると、該積層体がグリーンケースの外周側に取り付けられて、所謂グリーンタイヤが完成する。最後にグリーンタイヤが加硫されて、空気入りタイヤ１が完成する。

（３）効果
この実施形態のタイヤ１は、ショルダー側における長尺ゴム部材５０ｂのコード５１の巻き付けのテンションが大きいため、操縦安定性が高い。詳細に説明すると、タイヤ１の操縦安定性には、ベルト補強層５のタイヤ周方向の剛性が影響するが、特にタイヤ幅方向のショルダー側における剛性が、センター側における剛性よりも、大きく影響する。そして、剛性が大きい方が、操縦安定性が高い。実施形態のタイヤ１の場合、ショルダー側における長尺ゴム部材５０ｂのコード５１の巻き付けのテンションが大きいため、ショルダー側におけるベルト補強層５のタイヤ周方向の剛性が大きい。従って操縦安定性が高い。

また、ショルダー領域における長尺ゴム部材５０ｂのコード５１の巻き付けのタイヤ周方向に対する角度が小さいため、巻き付けのテンションのタイヤ周方向のベクトルの大きさが大きい。そのぶん、ショルダー領域のベルト補強層５のタイヤ周方向の剛性が大きくなり、操縦安定性が高くなる。

長尺ゴム部材５０ｂのコード５１の巻き付けのテンションが大きく、かつタイヤ周方向に対する角度が小さい領域では、巻き付けのテンションのタイヤ周方向のベクトルの大きさが特に大きくなるため、ベルト補強層５のタイヤ周方向の剛性が特に大きくなる。そのためタイヤ１の操縦安定性が非常に高くなる。

一方、センター側においては長尺ゴム部材５０ａのコード５１の巻き付けのテンションが小さいため、タイヤ１を装着した車両の乗り心地が良い。詳細に説明すると、タイヤ１を装着した車両の乗り心地には、該タイヤ１のベルト補強層５のタイヤ周方向の剛性が影響するが、特にタイヤ幅方向のセンター側における剛性が、ショルダー側における剛性よりも、大きく影響する。そして、剛性が小さい方が、エンベロープ特性が良いため、乗り心地が良い。実施形態のタイヤ１の場合、センター側において長尺ゴム部材５０ａのコード５１の巻き付けのテンションが小さいため、センター側のベルト補強層５のタイヤ周方向の剛性が小さい。従って乗り心地が良い。

また、センター領域における長尺ゴム部材５０ａのコード５１の巻き付けのタイヤ周方向に対する角度が大きいため、巻き付けのテンションのタイヤ周方向のベクトルの大きさが小さい。そのぶん、センター領域のベルト補強層５のタイヤ周方向の剛性が小さくなり、乗り心地が良くなる。

長尺ゴム部材５０ａのコード５１の巻き付けのテンションが小さく、かつタイヤ周方向に対する角度が大きい領域では、巻き付けのテンションのタイヤ周方向のベクトルの大きさが特に小さくなるため、ベルト補強層５のタイヤ周方向の剛性が特に小さくなる。そのためタイヤ１を装着した車両の乗り心地が非常に良くなる。

長尺ゴム部材のコード５１の巻き付けのテンションが変化する位置が、センター領域とショルダー領域の境界よりも、一定幅だけセンター側にある場合、操縦安定性と乗り心地の両方の向上に寄与する。詳細に説明すると、センター領域とショルダー領域の境界よりもセンター側の一定幅の部分の剛性は、操縦安定性と乗り心地の両方に影響する。そのため、この部分の剛性は、極端に大きかったり小さかったりしないことが望ましい。長尺ゴム部材のコード５１の巻き付けのテンションが変化する位置が、センター領域とショルダー領域の境界よりも一定幅だけセンター側にある場合、長尺ゴム部材５０ａのコード５１の巻き付けのタイヤ周方向に対する角度が大きい一方、巻き付けのタイヤ周方向のテンションが大きい部分が形成される。するとその部分のタイヤ周方向の剛性が適度な大きさになるため、操縦安定性と乗り心地の両方が良くなる。特に、センター領域とショルダー領域の境界から、センター領域の幅の１０〜２５％の距離だけセンター側の位置までは、操縦安定性と乗り心地の両方に影響し易い。そのため、長尺ゴム部材のコード５１の巻き付けのテンションが変化する位置が、センター領域とショルダー領域の境界よりも、センター領域の幅の１０〜２５％の距離だけ、センター側にあると、操縦安定性と乗り心地の両方が良くなる。

また、ベルト補強層５のエンド数がタイヤ幅方向に一定であれば、タイヤ１の直進安定性やユニフォミティーが良くなる。

（４）実施例
長尺ゴム部材５０のコード５１の巻き付け角度と巻き付け方向のテンションを変化させて、操縦安定性と乗り心地を比較した。試験に用いたタイヤは、サイズが１９５／６５Ｒ１５で、主溝が４本である。

操縦安定性の指標としてコーナリングフォースを求めた。コーナリングフォースを求める試験は、直径２５００ｍｍのドラム試験機を用いて実施した。スリップ角２°におけるコーナリングフォースを求めた。表１のコーナリングフォースの欄の値は、比較例１のコーナリングフォースを１００とした場合の指数である。指数が大きいほどコーナリングフォースが大きい。

乗り心地の評価は官能試験により行った。具体的には、評価者が実車に乗って６０ｋｍ／ｈで幅２０ｍｍ、高さ１０ｍｍの突起を乗り越え、その時の乗り心地を官能評価した。表１の乗り心地の欄の値は、比較例１の乗り心地を１００とした場合の指数である。指数が大きいほど乗り心地が良い。

試験結果を表１に示す。長尺ゴム部材５０のコード５１の巻き付け角度と巻き付け方向のテンションをタイヤ幅方向に上記の実施形態のように変化させた場合（実施例１及び２の場合）は、これらを変化させない場合（比較例１の場合）と比較して、コーナリングフォースの指数が大きい。このことから、操縦安定性が高いことが確認できた。また、乗り心地の指数は、実施例１及び２と、比較例１とで、同等である。このことから、ショルダー側におけるベルト補強層５のタイヤ周方向の剛性が大きくても、センター側における該剛性が小さければ、乗り心地が良くなることが確認できた。

また、テンション変化点が角度変化点よりセンター側の場合（実施例２の場合）、テンション変化点が角度変化点と同じ場合（実施例１の場合）と比較して、コーナリングフォースの指数が大きい。このことから、操縦安定性が高いことが確認できた。

１…空気入りタイヤ、２…ビード、２０…ビードコア、２１…ビードフィラー、３…カーカス、３０…インナーライナー、４…ベルト層、５…ベルト補強層、５０…長尺ゴム部材、５０ａ…センター領域用の長尺ゴム部材、５０ｂ…ショルダー領域用の長尺ゴム部材、６…トレッド、５１…コード、５２…ゴム、６０…主溝、７…サイドウォール、ＣＬ…センターライン、ＩＣ…内側のセンター領域、ＩＳ…内側のショルダー領域、ＯＣ…外側のセンター領域、ＯＳ…外側のショルダー領域

Claims

ベルト層の上にコードがタイヤ周方向に対して角度を持って巻き付けられることによりベルト補強層が形成された空気入りタイヤであって、
タイヤ幅方向のセンター領域における前記角度が、前記センター領域の両側にあるショルダー領域における前記角度よりも大きく、
前記コードのショルダー領域における巻き付けのテンションが、センター領域における巻き付けのテンションよりも大きい、空気入りタイヤ。
前記コードの巻き付けのテンションが変化する位置が、巻き付けの角度が変化する位置よりも、前記センター領域の幅の１０〜２５％の距離だけ、それぞれセンター側にある、請求項１の空気入りタイヤ。
前記ベルト補強層のエンド数がタイヤ幅方向に一定である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。