JP2012179944A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ質量の増加や耐久性の低下を抑制しつつ、横方向剛性を向上して、操縦安定性の向上を図った空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】サイドウォール部１２の、カーカスの本体部２Ａと折返し部２Ｂとの間に、カーカスの本体部２Ａのタイヤ幅方向外側に隣接する有機繊維補強層３と、カーカスの折返し部２Ｂのタイヤ幅方向内側に隣接する金属補強層４とを備える。有機繊維補強層のタイヤ半径方向外側端部３ａが、タイヤ最大幅位置Ｐよりタイヤ半径方向外側であって、タイヤ断面高さＳＨの５０〜８０％の高さに存在し、金属補強層のタイヤ半径方向外側端部４ａが、タイヤ最大幅位置Ｐよりタイヤ半径方向内側に存在し、有機繊維補強層および金属補強層が、タイヤ半径方向において互いに接するか、または、オーバーラップ部を有するよう配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は空気入りラジアルタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、サイドウォール部の改良に係る空気入りラジアルタイヤに関する。

空気入りラジアルタイヤにおいて、操縦安定性能を向上するためには、横方向剛性を高める必要がある。そのため従来、高強度のスチール補強層２１をサイドウォール部からビード部周辺まで配置して、スチール量を増加させることで、横方向剛性を確保していた（図３（ａ），（ｂ）参照）。また、繊維からなる補強層２２をビードコア１の周りに折返して配置して、繊維量を増加させることにより横方向剛性を制御する技術も知られている（図３（ｃ）参照）。

また、タイヤのサイドウォール部の改良に係る技術として、例えば、特許文献１には、サイド部に、第１サイド補強層と、トレッド幅方向における空気入りタイヤの最大幅部分の少なくとも一部において第１サイド補強層と重なり合うオーバーラップ領域を有し、第１サイド補強層よりもトレッド幅方向外側に設けられる第２サイド補強層と、を備える空気入りタイヤが開示されている。

再表２００６−００３７４２号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、従来の、スチール補強層の配置により横方向剛性を制御する技術の場合、スチール量の増加によりタイヤ質量が増加したり、タイヤ耐久性が悪化してしまうという問題があった。また、繊維補強層により横剛性を制御する技術についても、同様に、繊維量の増加によってタイヤ質量が大幅に増加するという問題があり、また、タイヤ剛性を十分に確保できないという問題もあった。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、タイヤ質量の増加や耐久性の低下を抑制しつつ、横方向剛性を向上して、操縦安定性の向上を図った空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、カーカスをトレッド部まで折り返された構造として、サイドウォール部の、カーカスの本体部と折返し部との間の所定の位置に、有機繊維補強層と金属補強層とを組み合わせて配置することで、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、トレッド部と、該トレッド部のタイヤ幅方向両端に連なる一対のサイドウォール部およびビード部とを有し、該一対のビード部にそれぞれ埋設された一対のビードコア間にトロイド状に延在する本体部と、該ビードコアの周りで折り返された折返し部とからなる１枚以上のカーカスプライよりなるカーカスを骨格とする空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記サイドウォール部の、前記カーカスの本体部と折返し部との間に、該カーカスの本体部のタイヤ幅方向外側に隣接する有機繊維補強層と、該カーカスの折返し部のタイヤ幅方向内側に隣接する金属補強層とを備え、該有機繊維補強層のタイヤ半径方向外側端部が、タイヤ最大幅位置よりタイヤ半径方向外側であって、タイヤ断面高さの５０〜８０％の高さに存在し、該金属補強層のタイヤ半径方向外側端部が、タイヤ最大幅位置よりタイヤ半径方向内側に存在し、かつ、該有機繊維補強層および該金属補強層が、タイヤ半径方向において互いに接するか、または、オーバーラップ部を有するよう配置されていることを特徴とするものである。

本発明においては、前記オーバーラップ部において、前記有機繊維補強層と前記金属補強層とがタイヤ幅方向に離間していることが好ましい。また、前記オーバーラップ部の長さｘは、好適には２５ｍｍ以下とする。さらに、本発明においては、前記オーバーラップ部において、前記有機繊維補強層と前記金属補強層との間に、該有機繊維補強層および前記金属補強層のコーティングゴムより硬い硬質ゴムが配置されていることが好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことにより、タイヤ質量の増加や耐久性の低下を抑制しつつ、横方向剛性を向上して、操縦安定性、高速耐久性および軽量性を両立させた空気入りラジアルタイヤを実現することが可能となった。

本発明の空気入りラジアルタイヤの一例を示す幅方向片側断面図である。 本発明の空気入りラジアルタイヤの他の例を示す幅方向片側断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、従来の空気入りラジアルタイヤの一例を示す幅方向片側断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の空気入りラジアルタイヤの一例を示す幅方向片側断面図である。図示するように、本発明の空気入りラジアルタイヤは、トレッド部１１と、そのタイヤ幅方向両端に連なる一対のサイドウォール部１２およびビード部１３とを有している。また、本発明のタイヤは、一対のビード部１３にそれぞれ埋設された一対のビードコア１間にトロイド状に延在する本体部２Ａと、ビードコア１の周りで折り返された折返し部２Ｂとからなる１枚以上のカーカスプライ２よりなるカーカスを骨格とする。

本発明のタイヤは、サイドウォール部１２の、カーカスの本体部２Ａと折返し部２Ｂとの間に、カーカスの本体部２Ａのタイヤ幅方向外側に隣接する有機繊維補強層３と、カーカスの折返し部２Ｂのタイヤ幅方向内側に隣接する金属補強層４と、を備えている。このうち有機繊維補強層３は、そのタイヤ半径方向外側端部３ａが、タイヤ最大幅位置Ｐよりタイヤ半径方向外側であって、タイヤ断面高さＳＨの５０〜８０％の高さに存在するよう配置され、また、金属補強層４は、そのタイヤ半径方向外側端部４ａが、タイヤ最大幅位置Ｐよりタイヤ半径方向内側に存在するよう配置されている。また、本発明においては、これら有機繊維補強層３および金属補強層４が、タイヤ半径方向において互いに接するか、または、オーバーラップ部を有するよう配置されている点が重要である。

従来のように、変形量の大きいタイヤ断面高さＳＨの５０％以上の箇所にスチール補強層を配置すると（図３（ｂ））、スチール補強層の上端によるカーカス材への突付き作用により、耐久性が著しく低下するという問題があったが、本発明においては、金属補強層４を、タイヤ最大幅位置Ｐよりタイヤ半径方向外側には配置せず、タイヤ半径方向内側にのみ配置しているので、このような問題を生じない。一方で、本発明においては、タイヤ最大幅位置Ｐよりタイヤ半径方向内側の領域に金属補強層４が配置されているので、従来の繊維補強層のみの配置（図３（ｃ））では得られなかった高い横方向剛性を得ることができ、これにより、操縦安定性を高めることが可能となった。また、本発明においては、タイヤ最大幅位置Ｐよりタイヤ半径方向外側の領域に、金属補強層４に代えて有機繊維補強層３を設けているので、従来のスチール補強層または繊維補強層を単独で配置した場合よりも、補強材の使用量を実質的に減少させることができる。よって、本発明によれば、かかる有機繊維補強層３および金属補強層４の組み合わせにより、耐久性を維持しつつ、操縦安定性および軽量性を向上して、これら各性能を高度に両立させることが可能となったものである。なお、本発明において、タイヤ断面高さＳＨとは、タイヤの外径とリム径の差の１／２を意味する。また、本発明において、有機繊維補強層３および金属補強層４の高さの基準は、ビードコア１の中心からタイヤ半径方向内方を基準としてタイヤ幅方向外側に角度４５°をなす直線を引いたとき、この直線とタイヤ外郭線との交わる点Ｑの、タイヤ半径方向位置とする。

ここで、本発明において、有機繊維補強層３および金属補強層４がタイヤ半径方向において互いに接するよう配置されているとは、タイヤ半径方向において見た際に、有機繊維補強層３および金属補強層４が、層間に間隙が生じないよう連続して配置されていることを意味する。また、有機繊維補強層３および金属補強層４がオーバーラップ部を有するよう配置されている場合の、オーバーラップ部の長さｘは、好適には２５ｍｍ以下とする。ｘ＝０ｍｍの場合は、有機繊維補強層３および金属補強層４がタイヤ半径方向において互いに接するよう配置されている場合に相当するので、本発明において、有機繊維補強層３および金属補強層４のオーバーラップ部の長さｘは、０ｍｍ以上とすることが必要であり、好適には２５ｍｍ以下、より具体的には０ｍｍを超え２５ｍｍ以下、特に好適には１５〜２０ｍｍである。有機繊維補強層３および金属補強層４のオーバーラップ部の長さｘが０ｍｍ未満であり、すなわち、有機繊維補強層３と金属補強層４とがタイヤ半径方向において離間して配置されていると、補強層間で剛性段差が生じることで、耐久性が低下するため、本発明の所期の効果が得られない。

本発明において、有機繊維補強層３のタイヤ半径方向内側端部３ｂは、好適には、タイヤ断面高さＳＨの２０〜５０％の高さに存在するものとする。有機繊維補強層３のタイヤ半径方向内側端部３ｂの位置が、高すぎると金属補強層４とのオーバーラップ量がゼロ未満となって、耐久性が悪化し、低すぎると縦方向剛性が上がり過ぎて乗心地性能が悪化するため、いずれにしても好ましくない。

また、本発明において、金属補強層４のタイヤ半径方向外側端部４ａは、好適には、タイヤ断面高さＳＨの５０％以下、特には２０〜５０％の高さに存在するものとする。金属補強層４のタイヤ半径方向外側端部４ａの位置が低すぎると、横方向剛性の向上効果が低下するため、好ましくない。さらに、金属補強層４のタイヤ半径方向内側端部４ｂは、例えば、ビードコア１近傍まで配置することができ、好適には、タイヤ断面高さＳＨの５〜１０％の高さに存在するものとする。金属補強層４のタイヤ半径方向内側端部４ｂの位置が、高すぎると横方向剛性の向上効果が低下し、低すぎるとビードコアとの接触が要因で耐久性が悪化するため、いずれにしても好ましくない。

また、本発明においては、図示するように、上記オーバーラップ部において、有機繊維補強層３と金属補強層４とが、タイヤ幅方向に離間していることが好ましい。この場合の有機繊維補強層３と金属補強層４との間のコード間の間隔ｙは、好適には、層の厚み方向において、０．５〜１．５ｍｍの範囲とする（図２参照）。有機繊維補強層３と金属補強層４とをタイヤ幅方向に離間させることで、これら補強層間で発生する部材の変形に起因する、ゴムの亀裂やコードの破断の発生を抑制することができる。ここで、有機繊維補強層３と金属補強層４とが離間している場合とは、有機繊維補強層３と金属補強層４との間にスティフナー等の他部材を挟んでいる形態、および、挟んでいなくても有機繊維補強層３と金属補強層４との距離が広がっている形態の双方を含む。

この場合、上記オーバーラップ部において、有機繊維補強層３と金属補強層４との間には、これら各層のコーティングゴムより硬い硬質ゴムが配置されていることが好ましい。これにより、上記ゴムの亀裂やコードの破断の発生をより効果的に抑制することができ、耐久性をより高めることができる。かかる硬質ゴムとしては、３０℃における動的貯蔵弾性率Ｅ’が５０〜３０００ＭＰａであるものを好適に用いることができる。かかる動的貯蔵弾性率Ｅ’は、例えば、東洋精機（株）製のスペクトロメータを用いて、厚さ２．０ｍｍ、幅５．０ｍｍ、長さ２０ｍｍのサンプルに、静的に初期荷重１５０ｇを与え、平均歪振幅１％、周波数３２Ｈｚの条件の下で、試験温度３０℃にて測定することにより求めることができる。具体的には、本発明においては、ビードコア１のタイヤ半径方向外側に配置されたビードフィラー５のタイヤ半径方向外側端部が、金属補強層４のタイヤ半径方向外側端部４ａよりタイヤ半径方向外側まで配設されている場合には、硬質ゴムとしてビードフィラー５を用いることができる（図２参照）。また、ビードフィラー５のタイヤ半径方向外側端部が、金属補強層４のタイヤ半径方向外側端部４ａよりタイヤ半径方向内側に位置する場合には、有機繊維補強層３と金属補強層４との間に、さらに、硬質ゴムとして、硬質ゴムシート６を適宜配置すればよい（図１参照）。この場合の硬質ゴムシート６の配置条件については、特に制限はない。

本発明において、有機繊維補強層３は、有機繊維コードのゴム引き層からなるものとすることができ、かかる有機繊維としては、例えば、ナイロン、アラミド繊維、ポリエステル等を挙げることができる。有機繊維コードのコード構造は、例えば、９００ｄｔｅｘ／１以上とする。また、有機繊維補強層３における有機繊維コードの打込み数は、例えば、３０〜４５本／５０ｍｍとすることができる。さらに、有機繊維補強層３のコード角度は、好適には、タイヤ周方向に対し３０〜６０°とする。

また、金属補強層４は、スチール等からなる金属コードのゴム引き層からなるものとすることができ、そのコード径は、例えば、０．６ｍｍ以上とする。また、金属補強層４における金属コードの打込み数は、例えば、２５〜３５本／５０ｍｍとすることができる。さらに、金属補強層４のコード角度は、好適には、タイヤ周方向に対し３０〜６０°とする。なお、本発明において、有機繊維補強層３と金属補強層４とのコード角度は、互いに交錯する方向とする。

本発明においては、上記有機繊維補強層３および金属補強層４を所定配置にて設けた点のみが重要であり、それ以外のタイヤ構造の詳細については、常法に従い適宜決定することができ、特に制限されるものではない。

例えば、カーカスを構成するカーカスプライ２については、少なくとも１枚が、図示するように本体部２Ａと折返し部２Ｂとからなる構造を有することが必要であるが、２枚以上としてもよく、また、その材質についても、特に制限されるものではない。また、図示するように、カーカスのクラウン部タイヤ半径方向外側には、少なくとも１枚、好適には２枚以上のベルト層７を配置することができる。ベルト層７は、通常、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びるコードのゴム引き層、好ましくは、スチールコードのゴム引き層からなり、２枚のベルトは、各ベルトを構成するコードが互いにタイヤ赤道面を挟んで交差するように積層されて、ベルト層７を構成する。カーカスプライ２の折返し部２Ｂは、通常は、図示するように、ベルト層７のタイヤ半径方向内側に配置することができる。

さらに、図示はしないが、ベルト層７のタイヤ半径方向外側には、ベルト補強層として、ベルト層７の全体を覆う１枚以上のキャップ層と、ベルト層７の両端部のみを覆う一対以上のレイヤー層とを配置することもできる。かかるベルト補強層は、通常、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列したコードのゴム引き層からなり、いずれか一方を単独で配置しても、双方を組み合わせて配置してもよく、各層の配置枚数についても、特に制限はない。本発明においては、ベルト補強層の配設は必須ではなく、他の構造および層数のベルト補強層を配設することもできる。

さらにまた、図示するタイヤは、サイドウォール部１２からビード部１３にわたる領域のカーカス２の折返し部２Ｂのタイヤ幅方向外側に、断面略三角形状のリムガード８を備えているが、本発明においては、リムガード８の配設も必須ではなく、他の形状のリムガードを配設することもできる。なお、本発明において、タイヤ最大幅位置とは、リムガード８がない場合のタイヤの最大幅位置を意味する。

さらにまた、本発明のタイヤにおいて、トレッド部１１の表面には適宜トレッドパターンが形成されており、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。さらにまた、図示する本発明のタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常の又は酸素分圧を変えた空気、もしくは窒素等の不活性ガスを用いることができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜従来例１＞
タイヤサイズ３０５／３０ＺＲ２０にて、トレッド部と、そのタイヤ幅方向両端に連なる一対のサイドウォール部およびビード部とを有し、一対のビードコア間にトロイド状に延在する本体部と、ビードコアの周りで折り返された折返し部とからなる１枚のカーカスプライ（材質：レーヨン）よりなるカーカスを骨格とする空気入りラジアルタイヤを作製した。また、カーカスのクラウン部タイヤ半径方向外側には、タイヤ赤道面に対し±３０°の角度で互いに交錯する２枚のベルト（材質：スチール）からなるベルト層を配置した。なお、タイヤ最大幅位置は、ビードコアの下端からタイヤ断面高さの２２％の高さであった。

サイドウォール部の、カーカスの本体部と折返し部との間には、図３（ａ）に示すように、下記表中に示す条件に従い、カーカスの折返し部のタイヤ幅方向内側に隣接する金属補強層（コード径：１．１２ｍｍ，打込み数：３２．５本／５０ｍｍ，コード角度：タイヤ周方向に対し４５°）を配置した。

＜従来例２＞
図３（ｂ）および下記表中に示すように、金属補強層の配置領域を変えた以外は従来例１と同様にして、空気入りラジアルタイヤを作製した。

＜従来例３＞
サイドウォール部の、カーカスの本体部と折返し部との間に、図３（ｃ）および下記表中に示すように、金属補強層に代えて、下記表中に示す条件に従い繊維からなる補強層（アラミド繊維コード，打込み数：３５．７本／５０ｍｍ，コード角度：タイヤ周方向に対し４５°）をビードコア周りに折返して配置した以外は従来例１と同様にして、空気入りラジアルタイヤを作製した。

＜実施例１＞
図１および下記表中に示すように、サイドウォール部の、カーカスの本体部と折返し部との間に、カーカスの本体部のタイヤ幅方向外側に隣接する有機繊維補強層（アラミド繊維コード，打込み数：３５．７本／５０ｍｍ，コード角度：タイヤ周方向に対し＋４５°）と、カーカスの折返し部のタイヤ幅方向内側に隣接する金属補強層（コード径：１．１２ｍｍ，打込み数：３２．５本／５０ｍｍ，コード角度：タイヤ周方向に対し−４５°（有機繊維補強層と交錯する方向））とを配置した以外は従来例１と同様にして、空気入りラジアルタイヤを作製した。

＜実施例２＞
下記表中に示すように、各補強層の配置領域を変えた以外は実施例１と同様にして、空気入りラジアルタイヤを作製した。

＜実施例３，比較例１＞
下記表中に示すように、内側補強層の配置領域を変えることによりオーバーラップ部の長さｘを変えた以外は実施例２と同様にして、空気入りラジアルタイヤを作製した。

＜実施例４，５＞
下記表中に示すように、補強層間の間隔ｙを変えた以外は実施例２と同様にして、空気入りラジアルタイヤを作製した。

＜タイヤ質量＞
得られた各供試タイヤの質量を測定して、従来例１の供試タイヤを１００とする指数にて示した。数値が大なるほど結果が良好である。

＜操縦安定性能＞
得られた各供試タイヤをリムサイズ２０×１１Ｊのリムに組み、内圧２５０ｋＰａを充填して、実車（車種：ＰＯＲＳＣＨＥ ９９７）に装着し、テストドライバーによる官能評価を行った。結果は、従来例１の供試タイヤを１００とする指数にて示した。数値が大なるほど結果が良好である。

＜横方向剛性＞
得られた各供試タイヤをリムサイズ２０×１１Ｊのリムに組み、内圧２５０ｋＰａを充填して、荷重６ｋＮを負荷した条件にて、室内評価を行った。結果は、従来例１の供試タイヤを１００とする指数にて示した。数値が大なるほど結果が良好である。

＜耐久性＞
得られた各供試タイヤをリムサイズ２０×１１Ｊのリムに組み、内圧２５０ｋＰａを充填して、荷重６ｋＮを負荷した条件にて、室内評価を行った。結果は、従来例１の供試タイヤを１００とする指数にて示した。数値が大なるほど結果が良好である。
これらの結果を、下記の表中に併せて示す。

＊１）内側補強層のタイヤ半径方向外側端部の高さである。
＊２）内側補強層のタイヤ半径方向内側端部の高さである。
＊３）外側補強層のタイヤ半径方向外側端部の高さである。
＊４）外側補強層のタイヤ半径方向内側端部の高さである。

上記表中に示すように、サイドウォール部の、カーカスの本体部と折返し部との間に、有機繊維補強層および金属補強層を所定の条件にて配置した各実施例の供試タイヤにおいては、タイヤ質量の増加や耐久性の低下を抑制しつつ、横方向剛性が向上され、操縦安定性が向上されていることが明らかである。

１ ビードコア
２ カーカスプライ
２Ａ 本体部
２Ｂ 折返し部
３ 有機繊維補強層
４ 金属補強層
５ ビードフィラー
６ 硬質ゴムシート
７ ベルト層
８ リムガード
１１ トレッド部
１２ サイドウォール部
１３ ビード部
２１ スチール補強層
２２ 繊維補強層

Claims (4)

1. トレッド部と、該トレッド部のタイヤ幅方向両端に連なる一対のサイドウォール部およびビード部とを有し、該一対のビード部にそれぞれ埋設された一対のビードコア間にトロイド状に延在する本体部と、該ビードコアの周りで折り返された折返し部とからなる１枚以上のカーカスプライよりなるカーカスを骨格とする空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記サイドウォール部の、前記カーカスの本体部と折返し部との間に、該カーカスの本体部のタイヤ幅方向外側に隣接する有機繊維補強層と、該カーカスの折返し部のタイヤ幅方向内側に隣接する金属補強層とを備え、該有機繊維補強層のタイヤ半径方向外側端部が、タイヤ最大幅位置よりタイヤ半径方向外側であって、タイヤ断面高さの５０〜８０％の高さに存在し、該金属補強層のタイヤ半径方向外側端部が、タイヤ最大幅位置よりタイヤ半径方向内側に存在し、かつ、該有機繊維補強層および該金属補強層が、タイヤ半径方向において互いに接するか、または、オーバーラップ部を有するよう配置されていることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記オーバーラップ部において、前記有機繊維補強層と前記金属補強層とがタイヤ幅方向に離間している請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記オーバーラップ部の長さｘが、２５ｍｍ以下である請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記オーバーラップ部において、前記有機繊維補強層と前記金属補強層との間に、該有機繊維補強層および前記金属補強層のコーティングゴムより硬い硬質ゴムが配置されている請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。

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