JP5277928B2

JP5277928B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5277928B2
Application number: JP2008318472A
Authority: JP
Inventors: 勇岸添
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2028-12-15
Also published as: CN101746218A; US8800625B2; EP2196329B1; US20100147437A1; JP2010137812A; RU2413628C1; EP2196329A1; CN101746218B

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、操縦安定性を改善すると共に軽量化することができる空気入りタイヤに関する。

近年、環境対策の一環として、車両の燃費向上が強く求められている。その対策として、空気入りタイヤにおいては軽量化への強い要求がある。また、車両の高性能化に伴い、操縦安定性の向上が求められている。しかも、相反するタイヤ性能である乗り心地性を犠牲にすることなく操縦安定性を向上することが求められている。

従来、左右のビード部間に２層のカーカス層を設け、高い運動性能を発揮させるようにした空気入りタイヤが知られている（例えば、特許文献１参照）が、このような空気入りタイヤにおいても上述した軽量化と操縦安定性の向上が求められており、それを解決する技術の提案が望まれていた。
特開２００７−１９１０４４号公報

本発明の目的は、乗り心地性を犠牲にすることなく操縦安定性を改善しかつ軽量化することが可能な空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、車両装着方向が指定される一方で、左右のビード部にビードコアを埋設し、該ビードコアの外周側にＪＩＳ硬度が７０〜１００のゴムからなるビードフィラーを配置し、左右のビード部間にタイヤ径方向に延在する補強コードをタイヤ周方向に配列したカーカス層を延設し、トレッド部のカーカス層外周側に複数のベルト層を配置した空気入りタイヤにおいて、カーカス層を１層構造として各ビードコアの周りにビードフィラーを挟み込むようにしてタイヤ軸方向内側から外側に折り返し、その折り返し部をトレッド部のベルト層端部の内周側まで延在させる一方、左右のサイドウォール部のカーカス層の折り返し部のタイヤ軸方向外側に隣接して、ＪＩＳ硬度が７０〜１００のゴムのみからなりかつ平均厚さが０．５〜３．０ｍｍのゴム補強層をカーカス層最大幅位置Ｐｍを横断するようにして配置すると共に、車両装着内側に位置するゴム補強層を車両装着外側に位置するゴム補強層よりタイヤ径方向内側に配置したことを特徴とする。

上述した本発明によれば、カーカス層を従来の２層に代えて１層構造にすることにより、軽量化を図ることができる。また、カーカス層の折り返し部をトレッド部のベルト層端部の内周側まで延在させることで、サイドウォール部においてカーカス層を２層構造とすることができるため、１層のカーカス層により従来と同じレベルの操縦安定性を確保することができる一方、硬度が高いゴム補強層をサイドウォール部に配置することにより、サイドウォール部の剛性を高めることができるので、操縦安定性を改善することが可能になる。

また、ゴム補強層をビードフィラーと同レベルの硬度のゴムから構成することで、サイドウォール部からビード部までの剛性を従来より均一的な分布にすることができ、路面からの入力（振動）をサイドウォール部とビード部の全体で受けることができるので、乗り心地性が低下するのを抑制することができる。

また、カーカス層の折り返し部をトレッド部のベルト層端部の内周側まで延在させ、ゴム硬度が高いゴム補強層からカーカス層の折り返し部端を離間させるので、該折り返し部端に起因するゴム補強層への応力集中を回避し、高速走行時の耐久性の低下を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤの基礎となる構造を示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。

左右のビード部３にはそれぞれビードコア４が埋設されている。各ビードコア４の外周側には断面三角形状のビードフィラー５が配置されている。ビードフィラー５はゴムのみから構成され、そのＪＩＳ硬度は７０〜１００の範囲である。このビードフィラー５のゴムのＪＩＳ硬度が７０より小さいと、操縦安定性に寄与するビードフィラー５としての機能を発揮することができなくなる。逆に１００を超えると、乗り心地性の悪化につながる。

左右のビード部３間にはタイヤ径方向に延在する補強コードをタイヤ周方向に配列してゴム層に埋設したカーカス層６が延設されている。カーカス層６の補強コードのタイヤ周方向に対する角度は７５〜９０°の範囲になっている。角度が７５°より小さいと、耐久性の低下を招く。好ましくは、７５〜８６°にするのが、後述する折り返し部６Ｘとビードコア４間の本体部６Ａとの補強コードが交差し、タイヤの周剛性を確保する上でよい。

トレッド部１のカーカス層６の外周側には、タイヤ周方向に対して傾斜して延在するスチールコードなどの補強コードを層間で交差させた２層（複数）のベルト層７，８が配置してある。２層のベルト層７，８は、カーカス層６に隣接する１番ベルト層７と、その外周側に配置された２番ベルト層８から構成され、１番ベルト層７が２番ベルト層８よりベルト幅が広くなっている。

ベルト層７，８の外周側には、有機繊維コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回した１層のベルトフルカバー層９と１層のベルトエッジカバー層１０が設けられている。カバー層９，１０の外周側には、トレッドゴム層１１が配設されている。トレッドゴム層１１は、内周側に配置したアンダートレッドゴム層１２と、その外周側に配置したキャップトレッドゴム層１３と、キャップトレッドゴム層１３の両側に配置したウィングチップゴム層１４から構成されている。

カーカス層６は１層のみ配置された一層構造であり、各ビードコア４の周りにビードフィラー５を挟み込むようにしてタイヤ軸方向内側から外側に折り返されている。折り返された各折り返し部６Ｘは、サイドウォール部２を経てトレッド部１の１番ベルト層７の端部７Ａの内周側まで延在している。

左右のサイドウォール部２のカーカス層６の折り返し部６Ｘのタイヤ軸方向外側に隣接して、ゴムのみからなる１層のゴム補強層１５がタイヤ周方向に環状に設けられている。ゴム補強層１５はビードフィラー５と同様の硬度を有し、ＪＩＳ硬度が７０〜１００の範囲になっている。ゴム補強層１５は、平均厚さが０．５〜３．０ｍｍであり、カーカス層最大幅位置（ビード部３間に延在するカーカス層本体部６ａの最大幅位置）Ｐｍを横断するようにして折り返し部６Ｘに沿って配置されている。

各サイドウォール部３には、ゴム補強層１５のタイヤ軸方向外側にサイドゴム層１６が配置されている。サイドゴム層１６は、ゴム補強層１５よりタイヤ径方向に長く延在し、その外周端部１６Ａがベルト層７，８の端部の内周側に配置され、内周端部１６Ｂが側面視でビードフィラー５の外周端部５Ａとオーバーラップする位置まで延在している。

リムクッションゴム層１７が、カーカス層６の折り返し部６Ｘのタイヤ軸方向外側でビード部３からサイドゴム層１６まで延在している。リムクッションゴム層１７の外周端部１７Ａは、タイヤ側面視でサイドゴム層１６の内周端部１６Ｂ及びゴム補強層１５の内周端部１５Ｂとオーバーラップしている。

サイドゴム層１６のゴムのＪＩＳ硬度がリムクッションゴム層１７のゴムのＪＩＳ硬度より低く、リムクッションゴム層１７のゴムのＪＩＳ硬度は、ビードフィラー５及びゴム補強層１５のゴムのＪＩＳ硬度より低くなっている。

上述した構造では、従来の２層に代えて、カーカス層６を１層構造にすることで、軽量化を図ることができる。また、カーカス層６の折り返し部６Ｘをトレッド部１のベルト層７の端部７Ａの内周側まで延在させることにより、サイドウォール部２においてカーカス層６を２層構造とすることができるので、カーカス層６により従来と同じレベルの操縦安定性を確保することができる一方、硬度が高いゴム補強層１５をサイドウォール部２に配置することで、サイドウォール部２の剛性を高めることができるので、操縦安定性を向上することが可能になる。

しかも、ゴム補強層１５をビードフィラー５と同レベルの硬度のゴムから構成することにより、サイドウォール部２からビード部３までの剛性を従来より均一化することができ、路面からの入力（振動）をサイドウォール部２とビード部３の全体で受けることが可能になるため、乗り心地性が低下するのを抑制することができる。

また、カーカス層６の折り返し部６Ｘをトレッド部１のベルト層７の端部７Ａの内周側まで延在させ、ゴム硬度が高いゴム補強層１５からカーカス層６の折り返し部６Ｘ端を離間させるので、折り返し部６Ｘ端に起因するゴム補強層１５への応力集中を回避し、高速走行時の耐久性の低下を防ぐことができる。

更に、カーカス層端がベルト層７の端部７Ａの内周側に配置されるので、その動きがベルト層７の端部７Ａにより拘束される結果、カーカス層６のエッジセパレーションの抑制効果も得ることができる。

ゴム補強層１５の平均厚さが０．５ｍｍ未満であっても、ゴムのＪＩＳ硬度が７０未満であっても、操縦安定性を効果的に改善することが難しくなる。逆にゴム補強層１５の平均厚さが３．０ｍｍを超えると、またゴムのＪＩＳ硬度が１００を超えると、乗り心地性の低下が顕著となる。

ゴム補強層１５の外周端１５ｘと最も近い第１ベルト層７のエッジ7ｘとのタイヤ径方向の距離Ｌｂとしては、タイヤ断面高さＳＨの５〜２５％の範囲にするのがよい。距離Ｌｂがタイヤ断面高さＳＨの５％より短いと、近接した両エッジに応力が集中してエッジセパレーションを招き易くなるので好ましくない。距離Ｌｂがタイヤ断面高さＳＨの２５％より離れると、操縦安定性を改善することが難しくなる。

ゴム補強層１５の外周端１５ｘとキャップトレッドゴム層１３のエッジ１３ｅとの間のタイヤ径方向の距離Ｌｃとしては、タイヤ断面高さＳＨの１０〜３０％の範囲にするのが、上記と同様の理由によりよい。

ゴム補強層１５の内周端部１５Ｂとそれに隣接するリムクッションゴム層１７の外周端部１７Ａとのラップ量ＬＡとしては、タイヤ径方向において５〜１５ｍｍの範囲にするのがよい。ラップ量ＬＡが５ｍｍより少ないと、エッジが近接するため、エッジセパレーションを招き易くなる。ラップ量ＬＡが１５ｍｍより大きいと、サイドウォール部３の剛性が不均一になり、乗り心地性が悪化する。

サイドゴム層１６のゴムのＪＩＳ硬度としては４０〜６０、リムクッションゴム層１７のゴムのＪＩＳ硬度としては６０〜８０の範囲にすることができる。サイドゴム層１６のゴムのＪＩＳ硬度が４０より低いと、操縦安定性の低下を招く。逆にサイドゴム層１６のゴムのＪＩＳ硬度が６０より高いと、乗り心地性が悪化する。リムクッションゴム層１７のゴムのＪＩＳ硬度が６０より低いと、操縦安定性の低下を招く。逆にリムクッションゴム層１７のゴムのＪＩＳ硬度が８０より高いと、乗り心地性が悪化する。

上述した空気入りタイヤは、車両装着方向が指定されていないため、左右のゴム補強層１５は同じ平均厚さと幅を有しているが、本発明の空気入りタイヤは車両装着方向が指定されているので、車両装着内側に位置するゴム補強層１５の平均厚さが車両装着外側に位置するゴム補強層１５の平均厚さより薄くなるようにするのがよい。

近年の車両では、車輪をネガティブキャンバーにして車両に取り付け、高速走行時の走行安定性を確保するようにしている。このような車両では、左右のタイヤがハ字状になるため、高速走行時にタイヤの車両装着内側部分が、外側部分より負荷に対する負担が大きい。他方、操縦安定性に対してはタイヤの車両装着外側部分が大きく影響する。そこで、車両装着内側に位置するゴム補強層１５の平均厚さを薄くすることで、車両装着内側のサイドウォール部が撓み易くなるため、操縦安定性を維持しながらゴム補強層１５の追加による高速耐久性及び乗り心地の改善が可能になる。

車両装着内側に位置するゴム補強層１５の平均厚さとしては０．５〜１．０ｍｍ、車両装着外側に位置するゴム補強層１５の平均厚さとしては１．０〜２．０ｍｍの範囲にすることができる。

ゴム補強層１５は、厚さに代えて、図２に示すように、車両装着内側に位置するゴム補強層１５Ｍのタイヤ径方向幅Ｗｍが車両装着外側に位置するゴム補強層１５Ｎのタイヤ径方向幅Ｗｎより狭くなるようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。車両装着内側に位置するゴム補強層１５Ｍのタイヤ径方向幅Ｗｍとしては２０〜３０ｍｍ、車両装着外側に位置するゴム補強層１５Ｎのタイヤ径方向幅Ｗｎとしては３０〜５０ｍｍの範囲にすることができる。

本発明の空気入りタイヤは、図３に示すように、車両装着内側に位置するゴム補強層１５Ｍを車両装着外側に位置するゴム補強層１５Ｎよりタイヤ径方向内側に配置している。その距離としては、車両装着内側に位置するゴム補強層１５Ｍを車両装着外側に位置するゴム補強層１５Ｎより５〜２０ｍｍタイヤ径方向内側に配置することができる。ゴム補強層１５Ｍ，１５Ｎの平均厚さとタイヤ径方向幅は同じである。また、上述した平均厚さ、タイヤ径方向幅、配置を適宜組み合わせるようにしてもよい。

本発明は、特に扁平率が５５％以下の乗用車用の空気入りタイヤに好ましく用いることができるが、当然のことながらそれに限定されない。なお、本発明で言うゴムのＪＩＳ硬度は、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ・タイプＡに準拠して測定する硬度である。

タイヤサイズを２３５／５０Ｒ１８で共通にし、カーカス層（補強コードのタイヤ周方向に対する角度は８０°）の両折り返し部をトレッド部のベルト層両端部の内周側まで延在させ、カーカス層最大幅位置を横断するようにして配置したゴム補強層のゴムのＪＩＳ硬度と平均厚さを表１のようにした図１に示す構造の参考タイヤ１〜６（参考例１〜６）と比較タイヤ１〜４（比較例１〜４）、及びカーカス層を２層構造にし、その折り返し部をカーカス層最大幅位置よりタイヤ径方向内側で図４に示すように位置させ、ゴム補強層がない他は参考タイヤ１と同じ構成を有する従来タイヤ（従来例）をそれぞれ試験タイヤとして作製した。

各試験タイヤにおいて、ビードフィラーのゴムのＪＩＳ硬度は８０、リムクッションゴム層のゴムのＪＩＳ硬度は７０、サイドゴム層のゴムのＪＩＳ硬度は６０で共通である。また、参考タイヤ及び比較タイヤにおいて、ゴム補強層の外周端と最も近い第１ベルト層のエッジとのタイヤ径方向の距離Ｌｂは、タイヤ断面高さＳＨの２０％、ゴム補強層の内周端部とリムクッションゴム層の外周端部とのラップ量ＬＡは１０ｍｍである。

これら各試験タイヤを以下に示す方法により、タイヤ重量、操縦安定性、乗り心地性及び高速耐久性の評価試験を実施したところ、表１に示す結果を得た。

タイヤ重量
各試験タイヤの重量を測定した。その評価結果を従来タイヤを１００とする指数値で示す。この値が大きいほど、タイヤ重量が軽く、軽量化されたことを意味する。

操縦安定性
各試験タイヤを適用リムに組付け、空気圧を２５０ｋＰａにして排気量１５００ｃｃの車両に装着し、速度１００ｋｍ／ｈで走行中にレーンチェンジを繰り返し行った際の安定度合いのフィーリング試験をテストドライバーにより実施した。その評価結果を従来タイヤを１００とする指数値で示す。この値が大きいほど、操縦安定性が優れている。

乗り心地性
各試験タイヤを上記と同様にして排気量１５００ｃｃの車両に装着し、テストコースにおいてテストドライバーによる乗り心地のフィーリング試験を実施した。その評価結果を従来タイヤを１００とする指数値で示す。この値が大きいほど、乗り心地性が優れている。

表１から、参考タイヤは、乗り心地性を犠牲にすることなく操縦安定性を改善しかつ軽量化できることがわかる。

タイヤサイズを上記試験タイヤと同じにし、車両装着内側に位置するゴム補強層の平均厚さを車両装着外側に位置するゴム補強層の平均厚さより薄くした他は上記参考タイヤ２と同じ構造を有する参考タイヤ７（参考例７）、車両装着内側に位置するゴム補強層のタイヤ径方向幅が車両装着外側に位置するゴム補強層のタイヤ径方向幅より狭い他は上記参考タイヤ２と同じ構造を有する参考タイヤ８（参考例８）、車両装着内側に位置するゴム補強層を車両装着外側に位置するゴム補強層よりタイヤ径方向内側に配置した他は上記参考タイヤ２と同じ構造を有する本発明タイヤ１（本実施例１）をそれぞれ作製した。

参考タイヤ７において、車両装着内側に位置するゴム補強層の平均厚さは１．０ｍｍ、車両装着外側に位置するゴム補強層の平均厚さは２．０ｍｍである。参考タイヤ８において、車両装着内側に位置するゴム補強層のタイヤ径方向幅は３０ｍｍ、車両装着外側に位置するゴム補強層のタイヤ径方向幅は５０ｍｍである。本発明タイヤ１において、両装着内側に位置するゴム補強層は車両装着外側に位置するゴム補強層よりタイヤ径方向内側に１０ｍｍオフセットしている。

これら各試験タイヤ及び上記参考タイヤ２を、以下に示す方法により高速耐久性の評価試験を実施したところ、表２に示す結果を得た。また、参考タイヤ７〜８及び本発明タイヤ１を実施例１に示す方法により評価したタイヤ重量、操縦安定性、乗り心地性の結果も表２に示す。

高速耐久性
各試験タイヤを適用リムに組付け、空気圧を２５０ｋＰａにしてドラム試験機に取り付け、負荷荷重をＪＡＴＭＡに記載される最大負荷能力に対応する荷重の８０％、キャンバー角を−２．５°の条件下で、時速２００ｋｍ／ｈから１０分毎に速度を１０ｋｍ／ｈづつ増加させ、試験タイヤが破壊した時の速度を測定した。その評価結果を参考タイヤ２を１００とする指数値で示す。この値が大きいほど、高速耐久性が優れている。

表２から、参考タイヤ７〜８及び本発明タイヤ１は、ゴム補強層を左右対称に配置した参考タイヤ２に対して、高速耐久性を改善できることがわかる。また、乗り心地性の改善も可能であることがわかる。

本発明の空気入りタイヤの基礎となる構造の例を示すタイヤ子午線断面図である。本発明の空気入りタイヤの基礎となる構造の他の例を示すタイヤ子午線断面図である。本発明の空気入りタイヤの実施形態を示すタイヤ子午線断面図である。従来タイヤのカーカス層の構造を示す断面説明図である。

符号の説明

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４ビードコア
５ビードフィラー
６カーカス層
６Ｘ折り返し部
７，８ベルト層
７Ａ端部
７ｘエッジ
１３キャップトレッドゴム層
１５，１５Ｍ，１５Ｎゴム補強層
１５ｘ外周端
１６サイドゴム層
１７リムクッションゴム層

Claims

車両装着方向が指定される一方で、左右のビード部にビードコアを埋設し、該ビードコアの外周側にＪＩＳ硬度が７０〜１００のゴムからなるビードフィラーを配置し、左右のビード部間にタイヤ径方向に延在する補強コードをタイヤ周方向に配列したカーカス層を延設し、トレッド部のカーカス層外周側に複数のベルト層を配置した空気入りタイヤにおいて、
カーカス層を１層構造として各ビードコアの周りにビードフィラーを挟み込むようにしてタイヤ軸方向内側から外側に折り返し、その折り返し部をトレッド部のベルト層端部の内周側まで延在させる一方、左右のサイドウォール部のカーカス層の折り返し部のタイヤ軸方向外側に隣接して、ＪＩＳ硬度が７０〜１００のゴムのみからなりかつ平均厚さが０．５〜３．０ｍｍのゴム補強層をカーカス層最大幅位置Ｐｍを横断するようにして配置すると共に、車両装着内側に位置するゴム補強層を車両装着外側に位置するゴム補強層よりタイヤ径方向内側に配置した空気入りタイヤ。
ゴム補強層の外周端と最も近いベルト層のエッジとのタイヤ径方向の距離がタイヤ断面高さＳＨの５〜２５％である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
カーカス層の補強コードのタイヤ周方向に対する角度が７５〜９０°である請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
各サイドウォール部においてゴム補強層のタイヤ軸方向外側に配置したサイドゴム層と、カーカス層の折り返し部のタイヤ軸方向外側でビード部からサイドゴム層まで延在するリムクッションゴム層を有し、サイドゴム層のゴムのＪＩＳ硬度がリムクッションゴム層のゴムのＪＩＳ硬度より低く、リムクッションゴム層のゴムのＪＩＳ硬度がビードフィラー及びゴム補強層のゴムのＪＩＳ硬度より低く、サイドゴム層のゴムのＪＩＳ硬度が４０〜６０、リムクッションゴム層のゴムのＪＩＳ硬度が６０〜８０である請求項１，２または３に記載の空気入りタイヤ。
ゴム補強層の内周端部とそれに隣接するリムクッションゴム層の外周端部とがタイヤ側面視でオーバーラップし、該ラップ量がタイヤ径方向で５〜１５ｍｍである請求項４に記載の空気入りタイヤ。
車両装着方向が指定され、車両装着内側に位置するゴム補強層の平均厚さが車両装着外側に位置するゴム補強層の平均厚さより薄い請求項１乃至５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
車両装着方向が指定され、車両装着内側に位置するゴム補強層のタイヤ径方向幅が車両装着外側に位置するゴム補強層のタイヤ径方向幅より狭い請求項１乃至６のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。