JP4728304B2 - 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。詳しくは乗用車及び自動二輪車などの乗り物に装着される空気入りタイヤであって、乗り心地と操縦安定性を兼ね備えたタイヤに関する。

空気入りタイヤは、ビードを備えている。ビードは、コアとエイペックスを備えている。エイペックスはビードを補強し耐久性を高めている。このエイペックスはタイヤの横剛性を高める。横剛性が高いタイヤは操縦安定性に優れる。一般に横剛性の高いタイヤは縦剛性も高い。縦剛性の高いタイヤは乗り心地に劣る。従来の空気入りタイヤでは、操縦安定性と乗り心地とのバランスが考慮されて、エイペックスの高さと硬度とが設定されていた。車両の高出力化、高性能化に伴いエイペックスの高さは増加する傾向にある。

エイペックスからタイヤ半径方向外側に延設されたゴム補強層を設けたタイヤが、特開平１１−２０４２４号公報に開示されている。このタイヤでは、ゴム補強層によりエイペックスの高さの増加が抑制されている。このタイヤは、ゴム補強層の硬度及びその上端位置を調整して乗り心地と操縦安定性とのバランスが確保されている。このタイヤはエイペックスの高さの増加を抑制して、生産性の低下を抑制している。
特開平１１−２０４２４号公報

このタイヤでは、乗り心地の著しい低下が懸念されるため、ゴム補強層の硬度が９５以下とされている。更に高出力化、高性能化した車両において、操縦安定性の向上が要望されている。ゴム補強層の硬度を高くすることで、車両の操縦安定性は向上する。しかし、ゴム補強層の硬度を高くしたタイヤでは乗り心地が低下する。高出力化、高性能化された車両において、操縦安定性に優れて、かつ、乗り心地に優れたタイヤが望まれていた。

本発明の目的は、高いレベルで乗り心地と操縦安定性を兼ね備えたタイヤの提供にある。

本発明に係る空気入りタイヤは、外面がトレッド面をなすトレッドと、このトレッドの端から半径方向略内向きに延びる一対のサイドウォールと、このサイドウォールよりも半径方向略内側に位置する一対のビードと、トレッドの内側に沿って両ビードの間に架け渡されたカーカスと、サイドウォールの内側であってカーカスの内周側に位置させられた補強層とを備えている。カーカスは、ラジアル構造を有している。ビードは、コアと、コアから半径方向外向きに延びるエイペックスとを備えている。このコアの断面積Ｓｃに対するエイペックスの断面積Ｓａの比（Ｓａ／Ｓｃ）は、０．５以上１．５以下である。補強層の硬度は、８５以上９５以下である。補強層の厚さは、１ｍｍ以上４ｍｍ以下である。タイヤの高さＨｔに対する補強層の高さＨ１の比（Ｈ１／Ｈｔ）は、０．５以上０．８以下である。

好ましくは、このタイヤの上記補強層の厚みは２ｍｍ以上である。好ましくは、この補強層の半径方向内側の端からビードトウ先端までの半径方向距離は１０ｍｍ以上である。

このタイヤでは、エイペックスの断面積Ｓａは従来のタイヤに比べて小さい。このタイヤのカーカスは補強層の外側に位置させられて両ビード間に架け渡される。カーカスは補強層が内側に位置させられているため、その長さが長くなっている。このタイヤでは、従来のタイヤに比べてエイペックスの断面積が小さくされ、カーカスの長さが長くされている。このエイペックスとカーカスの構造により、硬度の高い補強層を備えていながら、乗り心地が損なわれていない。このタイヤは、硬度の高い補強層を備えることで、サイド部の高い前後剛性が確保されている。このタイヤは乗り心地と操縦安定性が高いレベルで両立されている。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤ２の一部が示された断面図である。この図１において、上下方向が半径方向であり、左右方向が軸方向であり、紙面との垂直方向が周方向である。このタイヤ２は、図１中の一点鎖線ＣＬを中心としたほぼ左右対称の形状を呈する。この一点鎖線ＣＬは、タイヤ２の赤道面を表す。実線ＢＢＬは、ビートベースラインを表す。このタイヤ２は、トレッド４、サイドウォール６、ビード８、カーカス１０、ベルト１２、バンド１４、インナーライナー１６、チェーファー１８及び補強層２０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、乗用車に装着される。

トレッド４は、耐摩耗性に優れた架橋ゴムからなる。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、トレッド面２２を備えている。このトレッド面２２は、路面と接地する。トレッド面２２には、溝２４が刻まれている。この溝２４により、トレッドパターンが形成されている。トレッド４に溝２４が刻まれなくてもよい。

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は、架橋ゴムからなる。サイドウォール６は、撓みによって路面からの衝撃を吸収する。さらにサイドウォール６は、カーカス１０の外傷を防止する。

ビード８は、サイドウォール６よりも半径方向略内側に位置している。ビード８は、コア２６と、このコア２６から半径方向外向きに延びるエイペックス２８とを備えている。コア２６は、複数本の非伸縮性ワイヤー（典型的にはスチール製ワイヤー）を含む。エイペックス２８は、半径方向外向きに先細りである。このタイヤ２では、エイペックス２８の断面形状は略三角形である。エイペックス２８は、高硬度な架橋ゴムからなる。

図１において、コア２６の断面積Ｓｃに対するエイペックス２８の断面積Ｓａの比（Ｓａ／Ｓｃ）は、０．５以上１．５以下である。この比（Ｓａ／Ｓｃ）が０．５以上なので、製造時にコア２６とカーカス１０との間に空気が残り難くい。この比（Ｓａ／Ｓｃ）が１．５以下なので、横剛性が小さくなり乗り心地が向上する。この比（Ｓａ／Ｓｃ）は好ましくは１．０以下であり、更に好ましくは０．８以下である。この断面積Ｓｃ、Ｓａは、図１に示された断面のようにタイヤ２が切断されて得られるサンプルにおいて測定される。

カーカス１０は、両側のビード８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の内側に沿っている。カーカス１０は、コア２６の周りを、軸方向内側から外側に向かって折り返されている。このカーカス１０は、本体３０と、この本体３０の両端から連続する一対の折り返し部３２とを有する。折り返し部３２は、半径方向外向きに延びている。本体３０はエイペックス２８とコア２６との内側に沿って積層されている。折り返し部３２はエイペックス２８とコア２６との外側に沿って積層されている。本体３０と折り返し部３２とはエイペックス２８の半径方向外向き先端で張り合わされている。

図示されていないが、カーカス１０は、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。各コードが赤道面に対してなす角度の絶対値は、通常は７０°から９０°である。換言すれば、このカーカス１０はラジアル構造を有する。コードは、通常は有機繊維からなる。好ましい有機繊維としては、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。

ベルト１２は、カーカス１０の半径方向外側に位置している。ベルト１２は、カーカス１０と積層されている。ベルト１２は、カーカス１０を補強する。ベルト１２は、第一ベルトプライ３４及び第二ベルトプライ３６からなる。図示されていないが、第一ベルトプライ３４及び第二ベルトプライ３６は、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。各コードは、赤道面に対して傾斜している。傾斜角度の絶対値は、１０°以上３５°以下である。第一ベルトプライ３４のコードの傾斜方向は、第二ベルトプライ３６のコードの傾斜方向とは逆である。コードの材質は、スチール又は有機繊維である。コードの好ましい材質は、スチールである。コードに、有機繊維が用いられてもよい。

バンド１４は、ベルト１２の外周に位置している。バンド１４は、一対の第一バンドプライ３８及び第二バンドプライ４０からなる。一対の第一バンドプライ３８は、一点鎖線ＣＬに対称に第二ベルトプライ３６の軸方向両端に位置している。図示されていないが、第一バンドプライ３８及び第二バンドプライ４０は、コードとトッピングゴムとからなる。コードは実質的に周方向に延びており、螺旋状に巻かれている。バンド１４は、いわゆるジョイントレス構造を有する。このコードによりベルト１２が拘束されるので、ベルト１２のリフティングが抑制される。コードは、通常は有機繊維からなる。好ましい有機繊維としては、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。

インナーライナー１６は、カーカス１０の内周面に位置させられている。インナーライナー１６は、架橋ゴムからなる。インナーライナー１６には、空気遮蔽性に優れたゴムが用いられている。インナーライナー１６は、タイヤ２の内圧を保持する役割を果たす。チェーファー１８は、ビード８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１８がリムと当接する。この当接により、ビード８の近傍が保護される。チェーファー１８は、通常は布とこの布に含浸したゴムとからなる。ゴム単体からなるチェーファー１８が用いられてもよい。

補強層２０は、サイドウォール６の軸方向内側で、カーカス１０とインナーライナー１６との間に位置させられている。補強層２０は架橋ゴムからなる。点Ｑは、補強層２０の半径方向外側の端である。点Ｓは、補強層２０の半径方向内側の端である。図１の両矢印Ｈｔは、タイヤの高さを表す。このタイヤの高さＨｔは、図１の断面において、実線ＢＢＬからトレッド面２２の最も離れた点Ｐまでの半径方向の距離である。図１の両矢印Ｈ１は、補強層２０の高さを表す。この補強層２０の高さは、実線ＢＢＬから補強層２０の半径方向外側の端の点Ｑまでの半径方向の距離である。図１の点Ｒは、ビードトウ先端を表す。図１の両矢印Ｈ２は、ビードトウ先端の点Ｒから補強層２０の端の点Ｓまでの補強層２０の半径方向距離である。このＨｔ、Ｈ１、Ｈ２は、図１に示された断面のようにタイヤ２が切断されて得られるサンプルにおいて測定される。

補強層２０により、比（Ｓａ／Ｓｃ）が小さいにも関わらず、タイヤ２の大きな前後剛性が達成される。この補強層２０の硬度は８５以上９５以下である。補強層２０の硬度が８５以上にされることにより、タイヤ２の前後剛性が向上する。この前後剛性の向上により、タイヤ２の操縦安定性が向上する。この観点から補強層２０の硬度は８５以上である。補強層２０の硬度が９５以下にされることにより、タイヤ２の横剛性が抑制される。横剛性を抑制することにより、タイヤ２の乗り心地が損なわれない。この補強層２０の硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度である。補強層２０の硬度は、「ＪＩＳ−Ｋ ６２５３」の規定に準拠して、２３°ＣにてタイプＡのデュロメータが補強層２０に押しつけられて測定される。

補強層２０の厚みは、１ｍｍ以上４ｍｍ以下である。補強層２０の厚みが厚くされることにより、タイヤ２の前後剛性が向上する。この観点から、補強層２０の厚みは好ましくは２ｍｍ以上である。補強層２０の厚みを薄くすることにより、横剛性が抑制される。この観点から補強層２０の厚みは、好ましくは３ｍｍ以下である。この補強層２０の厚みは、図１に示された断面のようにタイヤ２が切断されて得られるサンプルにおいて測定される。

このタイヤ２のタイヤ高さに対する補強層２０の高さの比（Ｈ１／Ｈｔ）は０．５以上０．８以下である。この比（Ｈ１／Ｈｔ）が大きくされることにより、タイヤ２の前後剛性が向上する。この観点からこの比（Ｈ１／Ｈｔ）は好ましくは０．６以上である。この比（Ｈ１／Ｈｔ）が小さくされることにより、タイヤ２の横剛性が抑制される。この観点からこの比（Ｈ１／Ｈｔ）は、好ましくは０．８以下である。

このタイヤ２のビードトウ先端の点Ｒから補強層２０の端の点Ｓまでの補強層２０の半径方向距離は、１０ｍｍ以上である。これにより、このタイヤ２のリム組みダメージ及びビード耐久性能が、従来のタイヤと同レベルに維持されている。この観点から、点Ｒから点Ｓまでの半径方向距離は、より好ましくは２５ｍｍ以上である。点Ｒから点Ｓまでの半径方向距離は、図１に示された断面のようにタイヤ２が切断されて得られるサンプルにおいて測定される。

補強層２０の端の点Ｓは、コア２６のタイヤ半径方向外側面よりも半径方向外側に位置させられている。補強層２０の端の点Ｓの半径方向の位置は、エイペックス２８の半径方向の最も内側の位置と最も外側の位置との間である。補強層２０とエイペックス２８のタイヤ半径方向の連続性が失われず、タイヤの操縦安定性に寄与する。補強層２０は、カーカス１０の本体３０の一方の側に積層されている。このカーカス１０の本体３０の他方の側にコア２６及びエイペックス２８は積層されている。

本発明では、特に言及がない限り、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。測定時には、タイヤには荷重がかけられない。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に示した基本構成を備え、表１に示した仕様の乗用車ラジアルタイヤを得た。このタイヤサイズは、１９５／６５Ｒ１５である。比（Ｓａ／Ｓｃ）は０．７５であり、エイペックスの硬度は８０である。このタイヤの補強層の硬度は９０であり、厚さは２ｍｍとした。タイヤ高さに対する補強層の高さの比（Ｈ１／Ｈｔ）は０．８とした。硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度である。エイペックス及び補強層の硬度は、常温にてタイプＡのデュロメータが押しつけられて測定された。

［比較例１］
補強層を備えていない市販の乗用車用ラジアルタイヤを比較例１として準備した。この比較例１ののタイヤは、補強層を備えていないことと表１に特に示されたこととの他は実施例１のタイヤと同様であった。

［実施例２から４及び比較例２から３］
表１に示した仕様の他は実施例１と同様にして、実施例２から４及び比較例２から３の自動車用ラジアルタイヤを得た。

［実施例５から８及び比較例４から５］
表２に示した仕様の他は実施例１と同様にして、実施例５から８及び比較例４から５の自動車用ラジアルタイヤを得た。

［比較例６から８］
サイドウォールの内側であってカーカスの外周側に位置する補強層を備えた他は実施例１のラジアルタイヤと同じ構造のタイヤを準備した。表２に示した仕様の比較例６から８の自動車用ラジアルタイヤを得た。

［横剛性及び前後剛性評価］
表１及び表２に示されたタイヤの横剛性が測定された。横剛性は、許容付加荷重の７０％の過剰を付加して測定される。このタイヤでは、縦荷重４．２ｋＮを付加して測定された。横剛性は、平坦路面を横方向に相対移動させたときの横力Ｆｙと横変位Ｙとの比から求められた。リムサイズ１５×６Ｊ、空気圧２３０ｋＰａのタイヤに横力０．４９ｋＮを加えて測定された。この比（Ｆｙ／Ｙ）がタイヤ一周に亘る複数の測定位置で測定され、その平均値が横剛性として得られた。

横剛性評価に用いられたタイヤの前後剛性が測定された。前後剛性は、このタイヤに横剛性評価と同様に縦荷重４．２ｋＮを付加して測定された。前後剛性は平坦路面を前後方向に相対移動させたときの前後力Ｆｘと前後変位Ｘとの比から求められた。前後剛性は、前後方向の相対速度１．３ｍｍ／ｓｅｃで測定された。この比（Ｆｘ／Ｘ）がタイヤ一周に亘る複数の測定位置で測定され、その平均値が前後剛性として得られた。

比較例１のタイヤの横剛性及び前後剛性を１００として、実施例１から８及び比較例２から８のタイヤの横剛性及び前後剛性が表１及び表２に表されている。この数値が大きい程、剛性が大きい。

［走行評価］
排気量が２０００ｃｃである自動車に、表１及び表２に示された市販タイヤ及び試作タイヤが順次装着された。リムは１５×６Ｊであり、タイヤ空気圧は２３０ｋＰａとした。この自動車をテストコースで走行させ、操縦安定性及び乗り心地をドライバーに官能評価をさせた。この数値が大きいほど、良好であることが示される。その結果が表１及び表２に示されている。

表１及び表２に示されるように、実施例のタイヤは、比較例のタイヤに比べて操縦安定性と乗り心地との評価が共に高いレベルにある。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明は、種々の乗り物のタイヤに適用されうる。

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤの部分断面図である。

符号の説明

２・・・タイヤ
４・・・トレッド
６・・・サイドウォール
８・・・ビード
１０・・・カーカス
１２・・・ベルト
１４・・・バンド
１６・・・インナーライナー
１８・・・チェーファー
２０・・・補強層
２２・・・トレッド面
２４・・・溝
２６・・・コア
２８・・・エイペックス
３０・・・本体
３２・・・折り返し部
３４・・・第一ベルトプライ
３６・・・第二ベルトプライ
３８・・・第一バンドプライ
４０・・・第二バンドプライ

Claims (3)

1. その外面がトレッド面をなすトレッドと、このトレッドの端から半径方向略内向きに延びる一対のサイドウォールと、このサイドウォールよりも半径方向略内側に位置する一対のビードと、トレッドの内側に沿って両ビードの間に架け渡されたカーカスと、サイドウォールの内側であってカーカスの内周側に位置させられた補強層とを備えており、
   カーカスが、ラジアル構造を有しており、
   ビードが、コアと、コアから半径方向外向きに延びるエイペックスとを備えており、
   このコアの断面積Ｓｃに対するエイペックスの断面積Ｓａの比（Ｓａ／Ｓｃ）が、０．５以上１．５以下であり、
   補強層の硬度が、８５以上９５以下であり、
   補強層の厚さが、１ｍｍ以上４ｍｍ以下であり、
   タイヤの高さＨｔに対する補強層の高さＨ１の比（Ｈ１／Ｈｔ）が、０．５以上０．８以下である空気入りタイヤ。
2. 上記補強層の厚みが、２ｍｍ以上である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 上記補強層の半径方向内側の端からビードトウ先端までの半径方向距離が１０ｍｍ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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