JP5952587B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、高内圧で使用されたときでも、操縦安定性の低下、偏摩耗の発生、及びノイズ性能の低下を抑制しうる空気入りタイヤに関する。

車両の燃費性能の向上に伴い、空気入りタイヤについては、転がり抵抗の低減が強く要求されている。このため、走行時の撓み量を小さくすべく、高内圧が充填されて使用される高内圧設定の空気入りタイヤが提供されている。

しかしながら、このような高内圧設定の空気入りタイヤは、転がり抵抗は低減するものの、高内圧によってトレッド中央部が膨出し、接地面積が小さくなるため、コーナリングパワーの低下による操縦安定性の低下、偏摩耗の発生、及びノイズ性能の低下等が問題となっている。

このような問題に対し、カーカスのプロファイル等を規定することにより、トレッド部のタイヤ軸方向両外側のショルダー部の偏摩耗を抑制し高速耐久性を向上させた空気入りタイヤが提案されている（例えば特許文献１）。しかしながら、このような空気入りタイヤであっても、いまだ十分な効果を得るには至っておらず、さらなる改善の余地があった。

特開平１０−３５２１９号公報

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、タイヤ最大幅に対するトレッド幅の大きさを規定し、さらに内圧を１０ｋＰａ、２３０ｋＰａ及び３００ｋＰａとしたときのトレッド部の外面の曲率半径ＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ３の関係を規定することを基本として、高内圧での使用においても接地面積が減少せず、転がり抵抗が低減しつつ、操縦安定性の低下、偏摩耗の発生、及びノイズ性能の低下を抑制しうる空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち、請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に至るトロイド状のカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部内部に配されたベルト層と、前記ベルト層のタイヤ半径方向外側に、バンドコードをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で螺旋状に配列された少なくとも１枚のバンドプライを含むバンド層とを具えた空気入りタイヤであって、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷の正規状態におけるタイヤ軸を含むタイヤ子午線断面において、前記トレッド部の接地端間のタイヤ軸方向距離であるトレッド幅ＴＷが、タイヤ最大幅ＳＷの０．６５〜０．９０倍であり、前記トレッド部は、タイヤ赤道を中心としたトレッド幅ＴＷの５０％の領域であるトレッド中央領域の外面のプロファイルが、タイヤ半径方向外側に凸で湾曲する円弧状であり、前記バンドプライの前記バンドコードのタイヤ周方向に対する角度は、前記接地端側から前記タイヤ赤道側に向かって漸減し、しかも、内圧を１０ｋＰａ、２３０ｋＰａ及び３００ｋＰａとしたときの前記プロファイルの曲率半径ＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ３が、次式（１）及び（２）を充足することを特徴とする。
１．２０≦ＴＲ２／ＴＲ１≦２．００ …（１）
１．１０≦ＴＲ３／ＴＲ２≦１．５０ …（２）

また、請求項２記載の発明は、前記プロファイルの曲率半径ＴＲ１、ＴＲ２、及びＴＲ３が、次式（３）及び（４）を充足する請求項１記載の空気入りタイヤである。
１．２５≦ＴＲ２／ＴＲ１≦１．８０ …（３）
１．１５≦ＴＲ３／ＴＲ２≦１．４０ …（４）

また、請求項３記載の発明は、前記トレッド幅ＴＷが、前記タイヤ最大幅ＳＷの０．７０〜０．９０倍である請求項１又は２記載の空気入りタイヤである。

また、請求項４記載の発明は、前記バンド層は、タイヤ赤道側よりも、前記接地端側の拘束力が小さい請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

本発明の空気入りタイヤは、タイヤ最大幅に対するトレッド幅の大きさが規定され、さらに内圧を１０ｋＰａ、２３０ｋＰａ及び３００ｋＰａとしたときの曲率半径ＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ３の関係が規定される。このような空気入りタイヤは、高内圧が充填された場合でも、トレッド中央領域の外面のプロファイルの曲率半径が、低内圧の場合と近似するため、必要な接地面積が確保される。このため、転がり抵抗が低減しつつ、操縦安定性の低下、偏摩耗の発生、及びノイズ性能の低下が抑制される。

本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示す断面図である。 図１のタイヤに各内圧を充填した場合のトレッド部及びサイドウォール部の外面のプロファイルを示す断面図である。 トレッド部の内部構造を展開して示す展開図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は本実施形態の空気入りタイヤ１の正規状態におけるタイヤ軸を含むタイヤ子午線断面図である。ここで、正規状態とは、タイヤを正規リムにリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態とする。以下、特に言及しない場合、タイヤの各部の寸法はこの正規状態で測定された値とする。

また前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim" とする。さらに「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。

図１に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されたベルト層７及びバンド層９と、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびるビードエーペックスゴム８とが設けられており、この例では乗用車用の空気入りタイヤが示される。

前記カーカス６は、例えば１枚のカーカスプライ６Ａからなり、カーカスプライ６Ａは、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るトロイド状の本体部６ａと、これらに連なりビードコア５の周りでタイヤ軸方向内側から外側に折返された折返し部６ｂとを有する折返しプライである。これにより、タイヤ１全体の剛性が規定される。

また、前記カーカスプライ６Ａは、カーカスコード６ｃをトッピングゴムで被覆したコードプライであって、本実施形態では前記カーカスコード６ｃがタイヤ赤道Ｃに対して例えば７５〜９０゜の角度で傾けて配されている。カーカスコード６ｃには、有機繊維が好適に用いられ、本実施形態ではナイロンが採用されるが、他の例として、ポリエステルコード、レーヨン、アラミドが採用されうる。

前記ベルト層７は、ベルトコード７ｃがタイヤ周方向、例えば１０〜４５度、本実施形態では２５度の角度で傾斜して配列された２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂを、ベルトコード７ｃが交差する向きにタイヤ半径方向で重ね合わされて構成されるのが望ましい。ベルトプライ７Ａ、７Ｂのタガ効果により、トレッド部２が強固に補強される。また、ベルトコード７ｃは、本実施形態では有機繊維コードが採用され、必要に応じてアラミド、レーヨン等の高弾性の有機繊維コードを用いることができる。

前記バンド層９は、コードを有する少なくとも１枚以上のバンドプライ９Ａから構成され、前記ベルト層７を拘束し、操縦安定性や高速耐久性等を向上させる。本実施形態では、ベルト層７のタイヤ軸方向外端部のみを被覆する所謂エッジバンドプライは採用されず、ベルト層７全体を被覆する所謂フルバンドプライが採用される。これにより、トレッド中央領域ＴＣが過度に膨出することが抑制される。

前記ビードエーペックスゴム８は、硬質のゴムからなり、前記本体部６ａと折返し部６ｂとの間に配され、かつビードコア５からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびる。これにより、ビード部４及びサイドウォール部３が補強される。

前記トレッド部２の接地端Ｔｅ、Ｔｅのタイヤ軸方向距離であるトレッド幅ＴＷは、タイヤ最大幅ＳＷの０．６５〜０．９０倍に設定される。これにより、トレッド部２の接地面積が確保され、タイヤの諸性能が発揮される。このような観点から、より好ましくはトレッド幅ＴＷは、タイヤ最大幅ＳＷの０．７０〜０．９０倍に設定されるのが望ましい。

なお、前記「接地端」とは、正規状態のタイヤ１に正規荷重を負荷してキャンバー角０度で平面に接地させたときの最も外側の接地端を意味する。さらに、前記「正規荷重」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば"最大負荷能力"、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"とする。

前記トレッド部２は、タイヤ赤道Ｃを中心としたトレッド幅ＴＷの５０％の領域であるトレッド中央領域ＴＣの外面のプロファイルＰが、タイヤ半径方向に滑らかに凸に湾曲する円弧状である。これにより、走行時、トレッド中央領域ＴＣに最も大きく接地圧が作用し、タイヤの諸性能が発揮される。

図２には、内圧が１０ｋＰａ、２３０ｋＰａ、及び３００ｋＰａのときのトレッド中央領域ＴＣのプロファイルＰ１０、Ｐ２３０、Ｐ３００が示される。図２で示されるように、前記トレッド部２は、内圧を１０ｋＰａ及び２３０ｋＰａとしたときの前記プロファイルＰの曲率半径ＴＲ１及びＴＲ２が、次式（１）を充足する。
１．２０≦ＴＲ２／ＴＲ１≦２．００ …（１）

即ち、タイヤ形状を保持できる最低限の内圧である１０ｋＰａでの曲率半径ＴＲ１と、前記正規内圧及び乗用車用タイヤの指定空気圧に近似する内圧である２３０ｋＰａでの曲率半径ＴＲ２との比ＴＲ２／ＴＲ１が、１．２０〜２．００に設定される。これにより、内圧充填時、前記トレッド中央領域ＴＣがバランス良く膨出するため、十分な接地面積が確保される。

前記比ＴＲ２／ＴＲ１が１．２０より小さくなると、通常の内圧設定ではタイヤ性能に差が出ないものの、高内圧設定としたときにタイヤ赤道Ｃ付近が膨出して接地面積が小さくなり、操縦安定性、ノイズ性能が低下する。逆に、前記比ＴＲ２／ＴＲ１が２．００より大きい場合、高内圧設定としたときに、接地端Ｔｅ側が膨出し、ショルダー部１０の偏摩耗が発生する他、旋回時のノイズ性能が低下する。

また、前記トレッド部２は、前記曲率半径ＴＲ２と、内圧を３００ｋＰａとしたときの前記プロファイルＰの曲率半径ＴＲ３とが、次式（２）を充足する。
１．１０≦ＴＲ３／ＴＲ２≦１．５０ …（２）

即ち、前記曲率半径ＴＲ２と、高内圧設定である３００ｋＰａでの曲率半径ＴＲ３との比ＴＲ３／ＴＲ２が１．１０〜１．５０に設定される。これにより、高内圧が充填されたときであっても、トレッド中央領域ＴＣがバランス良く膨出するため、接地面積が確保される。従って、本発明の空気入りタイヤは、転がり抵抗の低減を図りながら、接地面積を確保することができ、ひいては操縦安定性の低下、偏摩耗の発生、及びノイズ性能の低下を効果的に抑制することができる。

前記比ＴＲ３／ＴＲ２が１．１０より小さい場合、高内圧設定としたときにタイヤ赤道Ｃ付近が膨出して接地面積が小さくなり、コーナリングパワーが低下して操縦安定性が低下する他、耐摩耗性能及びノイズ性能が低下する。逆に、前記比ＴＲ３／ＴＲ２が１．５０よりも大きい場合、接地端Ｔｅ側が膨出し、ショルダー部１０に偏摩耗が発生して耐摩耗性が低下する他、旋回時のノイズ性能が低下する。

なお、前記曲率半径ＴＲ１、ＴＲ２、及びＴＲ３は、トレッド中央領域ＴＣの外面のプロファイルＰが、単ーの円弧でない場合、トレッド中央領域ＴＣのタイヤ軸方向の端部ＴＣｅ、ＴＣｅと、トレッド中央領域ＴＣの中心となるタイヤ赤道Ｃの３点を通る単一円弧の曲率半径とされる。

前記比ＴＲ２／ＴＲ１及びＴＲ３／ＴＲ２は、小さくなると、内圧充填に伴ってトレッド中央領域ＴＣのタイヤ赤道Ｃ付近が膨出するため、接地面積が低下するおそれがあり、大きくなると、接地端Ｔｅ付近の膨出量が大きくなるため、旋回時の操縦安定性が低下するおそれがある。このような観点から、より好ましくは前記比ＴＲ２／ＴＲ１及びＴＲ３／ＴＲ２は、次式（３）及び（４）を充足することが望ましい。
１．２５≦ＴＲ２／ＴＲ１≦１．８０ …（３）
１．１５≦ＴＲ３／ＴＲ２≦１．４０ …（４）

また、トレッド部２は、高内圧設定時、接地端Ｔｅ、Ｔｅ間全体で膨出しうる。このため、トレッド中央領域ＴＣよりも広い領域での曲率半径についても、上述の関係を有することが望ましい。即ち、好ましくはタイヤ赤道Ｃを中心としたトレッド幅ＴＷの８０％の領域、より好ましくはトレッド幅ＴＷ全体で次式（５）及び（６）を充足することが望ましい。なお、式（５）及び（６）中のＴＲ１´、ＴＲ２´及びＴＲ３´とは、内圧を１０ｋＰａ、２３０ｋＰａ及び３００ｋＰａとしたときの、トレッド中央領域ＴＣよりも広い領域のプロファイルＰ´の曲率半径のことである。
１．２０≦ＴＲ２´／ＴＲ１´≦２．００ …（５）
１．１０≦ＴＲ３´／ＴＲ２´≦１．５０ …（６）

図３には、トレッド部２の内部構造を展開して示す展開図が示される。図３に示されるように、ベルト層７及びバンド層９の構成により、トレッド中央領域ＴＣの膨出が規定される。このため、タイヤ半径方向最外側のベルトプライ７Ｂのタイヤ軸方向の距離ＢＷは、好ましくはトレッド幅ＴＷの９５％以上、より好ましくは１００％以上が望ましく、また好ましくは１１５％以下、より好ましくは１１０％以下が望ましい。

前記ベルトプライ７Ａ、７Ｂのプライの幅５ｃｍ当たりの打ち込み本数（以下、単に「エンズ」と呼ぶ。）は、例えば３０〜７０本に設定されるのが望ましい。また、ベルトプライ７Ａ、７Ｂのタイヤ赤道Ｃ上でのエンズは、好ましくはベルトプライ端部７ｅでのエンズの１０２％以上、より好ましくは１０３％以上が望ましく、また好ましくは１１０％以下、より好ましくは１０８％以下が望ましい。これにより、トレッド中央領域ＴＣの膨出が適正化し、高内圧設定でも接地面積が確保される。

前記バンド層９は、例えばカットプライのほか、１ないし複数本のバンドコード９ｃをトッピングゴムで被覆した帯状プライを前記ベルト層７のタイヤ半径方向外側かつタイヤ周方向に対して５度以下の角度で螺旋状に巻回することにより形成されたいわゆるジョイントレスバンドプライでも良い。

前記バンドコード９ｃのエンズは、例えば４０〜６０本に設定されるのが望ましい。また、バンドプライ９Ａのタイヤ赤道Ｃ上でのエンズは、好ましくはバンドプライ９のタイヤ軸方向の端部９ｅでのエンズの１０２％以上、より好ましくは１０３％以上が望ましく、また好ましくは１１０％以下、より好ましくは１０８％以下が望ましい。さらに、バンドプライ９Ａのエンズは、前記端部９ｅからタイヤ赤道に向かって漸増するのが望ましい。これにより、バンド層９は、タイヤ赤道側よりも接地端Ｔｅ側の拘束力が小さくなり、トレッド中央領域ＴＣの膨出がより一層適正化する。

また、前記バンドプライ９Ａのバンドコード９ｃは、タイヤ周方向に対する角度θが小さくなると、タイヤ半径方向の膨出に対する拘束力が大きくなり、前記角度θが大きくなると、前記拘束力が小さくなる。このため、タイヤ赤道Ｃ上でのバンドコード９ｃのタイヤ周方向に対する角度θｃは、前記端部９ｅでのバンドコード９ｃのタイヤ周方向に対する角度θｓよりも小であるのが望ましい。さらに、前記角度θは、接地端Ｔｅ側からタイヤ赤道Ｃ側に向かって漸減するのが望ましい。これにより、トレッド中央領域の膨出がより一層適正となる。

また、前記角度θｃと、前記角度θｓとの角度差θｄは、好ましくは２°以上、より好ましくは２．５°以上が望ましく、また好ましくは４°以下、より好ましくは３．５°以下に設定されるのが望ましい。これにより、ショルダー部１０が適度に膨出し、接地面積が適切に確保される。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１の基本構造をなしかつサイズが１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤが、表１の仕様に基づき試作された。なお、これら試供タイヤは、トレッド中央領域のみならず、トレッド部の接地端間において、曲率半径ＴＲ１乃至ＴＲ３のプロファイルを有する。また、各試供タイヤについて、接地面積、耐摩耗性能、コーナリングパワー、操縦安定性、ノイズ性能がテストされた。テスト方法は以下の通りである。

＜接地面積＞
正規リム１５×６ＪＪにリム組みされた試供タイヤが、内圧２３０ｋＰａ及び３００ｋＰａに設定され、縦荷重４．２２ｋＮでの接地面積が測定された。結果、比較例１（内圧２３０ｋＰａ）の接地面積を１００とした指数であり、数値が大きい程接地面積が大きいことを示す。

＜コーナリングパワー＞
試供タイヤが、前記リム組み、内圧状態で、室内試験機によりスリップ角１°の時のコーナリングパワーが測定された。結果は、比較例１（内圧２３０ｋＰａ）を１００とした指数であり、数値が大きい程コーナリングパワーが大きいことを示す。

＜耐摩耗性能＞
前記リムに装着された試供タイヤが、内圧が２３０ｋＰａ及び３００ｋＰａに設定され、排気量１８００ｃｃで前輪駆動のテスト車両に装着され、一般道３０００ｋｍ走行後の溝深さが測定された。結果は、比較例１（内圧２３０ｋＰａ）の溝深さを１００とした指数であり、数値が大きい程、耐摩耗性能に優れていることを示す。

＜操縦安定性＞
前記テスト車両にて、ドライアスファルト路面のテストコースを走行したときのハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する特性が、ドライバーの官能評価により評価された。結果は、比較例１（内圧２３０ｋＰａ）を１００とした評点であり、数値が大きい程、操縦安定性に優れていることを示す。

＜ノイズ性能＞
前記テスト車両にて、ＪＡＳＯ／Ｃ／６０６に規定する実車惰行試験に準拠して、直線状のテストコース（アスファルト路面）を通過速度６０km／ｈで５０ｍの距離を惰行走行させるとともに、コースの中間点において走行中心線から側方に７．５ｍ、かつ路面から１．２ｍの位置に設置した定置マイクロフォンにより通過騒音の最大レベルｄＢ（Ａ）が測定された。結果は、比較例１（内圧２３０ｋＰａ）を１００とした指数であり、指数が大きいほど通過騒音が小さく良好であることを示す。
テスト結果が表１に示される。

テストの結果、実施例は、比較例と比べ、内圧３００ｋＰａでの接地面積が大きいことが確認でき、耐摩耗性能、コーナリングパワー、操縦安定性、及びノイズ性能が有意に向上しているのが確認できる。

６ カーカス
７ べルト層
８ ビードエーペックスゴム
９ バンド層
Ｐ プロファイル
ＴＣ トレッド中央領域

Claims (4)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に至るトロイド状のカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部内部に配されたベルト層と、前記ベルト層のタイヤ半径方向外側に、バンドコードをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で螺旋状に配列された少なくとも１枚のバンドプライを含むバンド層とを具えた空気入りタイヤであって、
   正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷の正規状態におけるタイヤ軸を含むタイヤ子午線断面において、
   前記トレッド部の接地端間のタイヤ軸方向距離であるトレッド幅ＴＷが、タイヤ最大幅ＳＷの０．６５〜０．９０倍であり、
   前記トレッド部は、タイヤ赤道を中心としたトレッド幅ＴＷの５０％の領域であるトレッド中央領域の外面のプロファイルが、タイヤ半径方向外側に凸で湾曲する円弧状であり、
   前記バンドプライの前記バンドコードのタイヤ周方向に対する角度は、前記接地端側から前記タイヤ赤道側に向かって漸減し、
   しかも、内圧を１０ｋＰａ、２３０ｋＰａ及び３００ｋＰａとしたときの前記プロファイルの曲率半径ＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ３が、次式（１）及び（２）を充足することを特徴とする空気入りタイヤ。
   １．２０≦ＴＲ２／ＴＲ１≦２．００ …（１）
   １．１０≦ＴＲ３／ＴＲ２≦１．５０ …（２）
2. 前記プロファイルの曲率半径ＴＲ１、ＴＲ２、及びＴＲ３が、次式（３）及び（４）を充足する請求項１記載の空気入りタイヤ。
   １．２５≦ＴＲ２／ＴＲ１≦１．８０ …（３）
   １．１５≦ＴＲ３／ＴＲ２≦１．４０ …（４）
3. 前記トレッド幅ＴＷが、前記タイヤ最大幅ＳＷの０．７０〜０．９０倍である請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記バンド層は、タイヤ赤道側よりも、前記接地端側の拘束力が小さい請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
   

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