JP2002103924A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操縦安定性能および乗り心地性能の改善を、
車内騒音や転がり抵抗の悪化、そしてタイヤ重量の増加
をまねくことなしに実現した、空気入りラジアルタイヤ
を提供する。 【解決手段】 一対のビードコア間でトロイド状に延び
るラジアル配列コードのプライからなるカーカス本体
と、該プライをビードコアでタイヤの内側から外側に折
り返してタイヤ半径方向外側に延びる折り返し部とから
成る、カーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部の
径方向外側に、ベルトおよびトレッドを順に配置した空
気入りラジアルタイヤにおいて、上記折り返し部の少な
くとも端部とカーカス本体との間に、カーカス本体およ
び折り返し部の各々に隣接させて、コードによる補強層
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、特に操縦安定性
および乗り心地性を両立した空気入りラジアルタイヤに
関する。

【０００２】

【従来の技術】空気入りラジアルタイヤには、車両装着
時の操縦安定性能および乗り心地性能は勿論、車内騒音
や燃費に関する性能等、多岐にわたる性能が求められて
いる。従って、タイヤを設計する際には、これらの諸性
能を改善するために、種々の手法が採用されている。

【０００３】例えば、操縦安定性能を向上するには、タ
イヤのコーナリングパワーを高めることが有利であるこ
とから、剛性を高めたり、トレッドゴムのヒステリシス
ロスを高くすることが行われている。同様に、乗り心地
性能や騒音の低減は、剛性を低下することが有利であ
り、燃費に関わる軽量化や転がり抵抗の低減には、剛性
を低下したり、トレッドゴムのヒステリシスロスを低く
することが有利である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かように個々の性能を
向上することは可能であるが、これらの諸性能を同時に
かつ高い水準の下に改善することは至難の技である。す
なわち、操縦安定性能の向上には剛性を高めることが有
利である反面、乗り心地性能や騒音の低減、さらには軽
量化や転がり抵抗の低減には、剛性を低下することが有
利であるから、両者は二律背反の関係にあり、とりわけ
操縦安定性能と乗り心地性能との両立は極めて難しいも
のであった。

【０００５】そこで、この発明は、操縦安定性能および
乗り心地性能の改善を、車内騒音や転がり抵抗の悪化、
そしてタイヤ重量の増加をまねくことなしに実現した、
空気入りラジアルタイヤを提供しようとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記の課題
を解決するために、各性能について詳しい解析を行っ
た。まず、乗り心地性能および車内騒音に関しては、タ
イヤのトレッドに、路面の凹凸等による入力があると、
その入力がトレッドの半径方向内側のベルトに伝わりベ
ルトが振動し、このベルトの振動がタイヤ全体に伝播し
て、振動がビード部からリム、そしてリムから車体に伝
わる結果、乗り心地性が損なわれたり、車内騒音が発生
するのである。

【０００７】従って、乗り心地性能および車内騒音を改
善するには、 路面からの入力があった場合に、ベルトへ
伝わった入力をタイヤのサイド部で吸収することによっ
て、タイヤ自体の振動を抑えることが肝要になる。これ
によって、路面からの入力がリムへ振動として伝達され
ないから、乗り心地性および車内騒音が改善されるので
ある。

【０００８】しかし、従来のように、単にサイド部を柔
らかくして振動を吸収する手法では限界があり、むしろ
サイド部の一部を補強することが有効であることが判明
した。すなわち、乗り心地性及び車内騒音に最も影響の
ある、タイヤの振動モードについて種々の解析を行った
結果、この振動モードは、サイド部のカーカスの折り返
し端およびその周辺に振動の腹をもつモードであるこ
と、従って、この腹の部分の振動を抑えることにより、
乗り心地性及び車内騒音の改善が可能であることが判っ
た。

【０００９】また、タイヤの転がり抵抗を小さくする観
点からは、タイヤの変形をトレッド部よりもサイド部で
受け持つことが有利である。なぜなら、トレッド部はグ
リップを確保するために、高ヒステリシスロスのゴムが
使用されているから、ヒステリシスロスの小さなサイド
ゴムの変形をより大きく分担することが、タイヤ全体の
エネルギーロスは小さくなるからである。

【００１０】一方、操縦安定性を改善する点では、サイ
ド部の剛性を高める必要があるが、全体的に高めると、
転がり抵抗、さらには乗り心地性や車内騒音に関する性
能が低下してしまう。従って、剛性の向上に最も効果的
な部分のみを補強することにより、上記の相反する諸性
能を同時に満足させることが可能であるとの考えに基づ
いて、鋭意実験を重ねた結果、この発明を完成するに到
った。

【００１１】すなわち、この発明の要旨構成は、次のと
おりである。 (1) 一対のビードコア間でトロイド状に延びるラジアル
配列コードのプライからなるカーカス本体と、該プライ
をビードコアでタイヤの内側から外側に折り返してタイ
ヤ半径方向外側に延びる折り返し部とから成る、カーカ
スを骨格とし、該カーカスのクラウン部の径方向外側
に、ベルトおよびトレッドを順に配置した空気入りラジ
アルタイヤにおいて、上記折り返し部の少なくとも端部
とカーカス本体との間に、カーカス本体および折り返し
部の各々に隣接させて、コードによる補強層を設けたこ
とを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。

【００１２】(2) 上記(1) において、補強層のタイヤ半
径方向内側端は、タイヤに装着した標準リムのフランジ
端よりタイヤ半径方向外側に位置することを特徴とする
空気入りラジアルタイヤ。

【００１３】(3) 上記(1) または(2) において、補強層
のタイヤ半径方向内側端は、タイヤの回転軸からタイヤ
半径方向外側に、タイヤ断面高さの65％以内の距離を隔
てた位置にあり、かつ補強層の総幅がタイヤ断面高さの
20〜50％であることを特徴とする空気入りラジアルタイ
ヤ。

【００１４】(4) 上記(1) 、(2) または(3) において、
補強層は、タイヤの回転軸のまわりに、１本のコードま
たは複数本のコードを並行に引き揃えてから、該コード
を渦巻状に巻き回して成ることを特徴とする空気入りラ
ジアルタイヤ。

【００１５】(5) 上記(1) ないし(4) のいずれかにおい
て、補強層は、そのコードとタイヤの半径との交点を仮
想し、この交点におけるコードの接線とタイヤの半径と
の挟角が４５°以上であることを特徴とする空気入りラ
ジアルタイヤ。

【００１６】(6) 上記(1) ないし(5) のいずれかにおい
て、折り返し部の端部が、タイヤ最大幅部とベルトの幅
方向端部との間に位置することを特徴とする空気入りラ
ジアルタイヤ。

【００１７】(7) 上記(1) ないし(6) のいずれかにおい
て、折り返し部の端部が、タイヤの回転軸からタイヤ半
径方向外側に、タイヤ断面高さの45〜65％の距離を隔て
た位置にあることを特徴とする空気入りラジアルタイ
ヤ。

【００１８】(8) 上記(1) ないし(7) のいずれかに記載
の空気入りラジアルタイヤにおいて、さらにコードによ
る補強層をビード部に設けたことを特徴とする空気入り
ラジアルタイヤ。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１に、この発明に従う乗用車用
空気入りラジアルタイヤの断面を示し、図中１は一対の
ビード部であり、このビード部１の中心構造となるビー
ドコア２間に跨がってトロイダル状に延びる、例えば有
機繊維コードのプライの１枚または複数枚からなるカー
カス本体３ａと該プライをビードコア２でタイヤの内側
から外側に折り返してタイヤ半径方向外側に延びる折り
返し部３ｂとから成る、カーカス３を有し、このカーカ
ス３のクラウン部の径方向外側へ順に、少なくとも２
層、図示例で３層のベルト４およびトレッド５を配置し
て成る。

【００２０】そして、上記カーカス３の折り返し部３ｂ
の少なくとも端部３ｃとカーカス本体３ａとの間に、カ
ーカス本体３ａおよび折り返し部３ｂの各々に隣接させ
て、コードによる補強層６を設けることが肝要である。

【００２１】すなわち、補強層６を、折り返し部３ｂの
少なくとも端部３ｃとカーカス本体３ａとの間に配置す
ることは、上記した振動モードの抑制および剛性の向上
に有効である。なぜなら、ここに補強層６を配置するこ
とによって、振動モードの腹に対応する部分を補強する
ことができ、振動モードの腹の動きが抑制される結果、
タイヤとしての固有振動が抑制される。

【００２２】とりわけ、カーカスの折り返し部３ｂの少
なくとも端部３ｃとカーカス本体３ａとの間に、カーカ
ス本体３ａおよび折り返し部３ｂの各々に隣接させて補
強層６を配置すると、補強層６を介してカーカス本体３
ａと折り返し部３ｂとが一体化されて、振動モードの腹
の動きが効果的に抑制されるのである。すなわち、カー
カスの折り返し部３ｂの端部３ｃでは、そのタイヤ半径
方向外側と同内側とでカーカスの枚数が異なるため、こ
の端部３ｃを境とする剛性段差が発生し、端部３ｃ近傍
で屈曲が生じ易くなる結果、ここに振動モードの腹が発
生する。従って、この屈曲が生じ易い部分に、上記した
ように補強層６を配置すると、振動モードの腹の動きが
抑制され、タイヤの固有振動も抑制されるのである。

【００２３】ここで、補強層６のタイヤ半径方向内側端
は、タイヤに装着した標準リム７のフランジ７ａの端部
７ｂよりタイヤ半径方向外側に位置することが好まし
い。なぜなら、フランジ７ａの端部７ｂよりタイヤ半径
方向内側の部分は、固有振動モードの振幅抑制に関する
感度が低いために、当該部分に補強層を加えても乗り心
地性の改良効果が小さいからである。

【００２４】さらに、補強層６のタイヤ半径方向内側端
は、タイヤの回転軸Ｌからタイヤ半径方向外側に、タイ
ヤ断面高さｈの65％以内の距離ｔを隔てた位置にあり、
かつ補強層６の総幅ｗがタイヤ断面高さｈの20〜50％で
あることが、推奨される。

【００２５】すなわち、距離ｔがタイヤ断面高さｈの65
％をこえる位置に補強層６のタイヤ半径方向内側端があ
ると、カーカスの折り返し部およびその近傍の動きを抑
制することが難しくなり、乗り心地性に対する改良効果
が小さくなる。

【００２６】次に、補強層６の総幅ｗ、つまり補強層６
を平面に展開したときの幅ｗがタイヤ断面高さｈの20％
未満では、補強層６による張力が低くなり、振動モード
を効果的に抑制することができないため、乗り心地性に
対する改良効果が小さくなる。一方総幅ｗがタイヤ断面
高さｈの50％をこえると、振動モードは抑制することが
できるが、タイヤのサイド剛性が大きくなって、タイヤ
サイド部の伝達特性が向上する結果、路面からの入力が
リムに伝達され易くなり、乗り心地性に悪影響を及ぼ
す、おそれがある。

【００２７】さらに、補強層６は、図２にタイヤの側面
を模式で示すように、タイヤの回転軸Ｌのまわりに、１
本のコード８または複数本のコード８を並行に引き揃え
て、渦巻状に巻き回して成る構造とすることが好まし
い。

【００２８】なぜなら、振動モードを抑制するために
は、ラジアル方向に配されているカーカスプライコード
と異なる角度で延びるコードから成る補強層を、カーカ
スに隣接させて配置することが効果的であるからであ
る。すなわち、補強層のコードをカーカスプライコード
と交わる向きで配置することによって、補強層を配置し
た部分にカーカスプライコードおよび補強層コードによ
る格子状の構造を設けることができる。この格子状構造
によって、カーカスプライコードおよび補強層コードが
相互に拘束されて、補強層部分の変形が抑制される結
果、振動モードを確実に抑制することができる。

【００２９】特に、補強層を構成するコードは、そのコ
ードとタイヤの半径（カーカスプライコード）との交点
を仮想し、この交点におけるコードの接線とタイヤの半
径との挟角が４５°以上であることが好ましい。すなわ
ち、上記挟角が４５°未満では、カーカスプライコード
および補強層コードで構成される、上記した格子構造が
高さの低い平行四辺形状になり、タイヤサイド部の倒れ
込み変形時に、補強層部分が大きく変形することにな
り、所期した効果を得ることが難しくなる場合がある。
より好ましくは、上記挟角が９０°、つまり補強層のコ
ードをカーカスプライコードとほぼ直交する向きに配置
することが推奨される。

【００３０】ちなみに、補強層を構成するコードのカー
カスプライコードに対する傾斜角度、さらにはコードの
引張強さを適宜変更することにより、 タイヤとしての剛
性も任意に調整可能であるから、従来は剛性の確保に必
要としていた材料の削減が可能であり、例えばビードコ
アの径方向外側に据えるビードフィラー等は小さく縮小
することが可能であり、その結果、タイヤの軽量化およ
び転がり抵抗の低減を併せて達成することができる。

【００３１】また、折り返し部３ｂの端部３ｃは、タイ
ヤ最大幅部Ｐとベルト４の幅方向端部４ａとの間に位置
することが好ましい。なぜなら、折り返し部３ｂがタイ
ヤ最大幅部Ｐとベルト４の幅方向端部４ａとの間まで延
在させることによって、タイヤサイド部の剛性が高くな
る結果、操縦安定性の確保に有利であるからである。

【００３２】さらに、上記と同様の理由から、折り返し
部３ｂの端部３ｃは、タイヤの回転軸Ｌからタイヤ半径
方向外側に、タイヤ断面高さｈの45〜65％の距離を隔て
て配置することが推奨される。

【００３３】また、この発明では、図１に示した空気入
りラジアルタイヤにおいて、図３に示すように、さらに
コードによる補強層９をビード部１に設けることによっ
て、操縦安定性の更なる向上を図ることができる。この
補強層９は、上述の補強層６と同様の構造が推奨され、
ビード部１、具体的にはビードコア２のタイヤ半径方向
外側端からタイヤ最大幅部近傍までの領域に、補強層を
平面に展開したときの幅である、総幅が10mm以上、より
好ましくは35mm以上の補強層を配置することが好まし
い。

【００３４】ここで、上記補強層６または９の配置につ
いて、固有振動モードの振幅抑制に関する感度として
は、カーカス折り返し端およびその近辺の振動モードの
腹部分に対応する位置が高めであり、ビード部の固有振
動モードの振幅抑制に関する感度は低めである。これは
振幅レベルの大きさによるところが大きく、言い換えれ
ばカーカス折り返し端の補強層による補強がより効果的
である。また、剛性に関する感度は、カーカス折り返し
端とビード部とでは同様に大きい。

【００３５】従って、カーカス折り返し端の補強層を固
有振動モードの振幅を効果的に抑制することを目的とし
て配し、一方ビード部の補強層はタイヤの剛性確保を主
目的に、かつ固有振動モードの振幅抑制を副目的として
配置する。この補強層の組み合わせによって、固有振動
モードの振幅抑制とタイヤの剛性確保とが、より高い次
元で両立されるのである。

【００３６】なお、補強層のコードとしては、引張り強
さの高いものを用いること、打ち込みを密に行うこと
が、好ましい。具体的には、補強層のコードには、径が
0.5 〜1.2 mmおよび引張強さが1000Ｎ／ｍ以上のスチー
ルまたは有機繊維コードの１本または複数本を引き揃え
て、タイヤの回転軸のまわりに渦巻き状に巻き付けて、
タイヤ半径方向に50〜100 本／５cmで打ち込むことが、
推奨される。

【００３７】

【実施例】図１に示したところに従って、表１に示す種
々の仕様の補強層を有する、サイズが225 ／60Ｒ16の乗
用車用空気入りラジアルタイヤをそれぞれ試作した。な
お、カーカスはラジアル配列したレーヨンコードによる
１プライ構造であり、そしてベルトは、スチールコード
によるプライの２層構造において、そのセンター部およ
び両ショルダー部にナイロンコードよるベルト補強層を
設けて成る。

【００３８】また、図１に示したタイヤにおいて、補強
層のない従来タイヤについても、同様のサイズにて試作
した。

【００３９】かくして得られた各タイヤについて、縦ば
ね指数、横ばね指数、重量および転がり抵抗を測定する
とともに、操縦安定性、乗り心地性、車内騒音およびロ
ードノイズの各試験に供した。その測定および試験結果
を表１に併記する。なお、縦ばね指数、横ばね指数、重
量および転がり抵抗は、いずれも従来タイヤの測定結果
を１００としたときの指数にて表示し、縦ばね指数およ
び横ばね指数は、その数値が大きいほど剛性は高いこと
を意味し、また重量は指数が大きいほど重く、転がり抵
抗は指数が大きいほど抵抗が少ないことを、それぞれ意
味している。

【００４０】ここで、タイヤの縦ばね指数は、標準リム
にタイヤを組み込み、内圧を200 ｋＰａ（ゲージ圧）に
調整してから、タイヤを疑似路面上に載置し、該タイヤ
に鉛直方向の一定荷重を加えたときの、鉛直方向の変位
を測定し、従来例の測定結果を100 としたときの指数に
て示したものである。この指数が大きいほど、縦ばねが
大きいことを示す。

【００４１】同様に、タイヤの横ばね指数は、標準リム
にタイヤを組み込み、内圧を200 ｋＰａ（ゲージ圧）に
調整してから、タイヤを疑似路面上に載置し、該タイヤ
に装着したリムに鉛直方向の一定荷重を加えたときの、
タイヤの横方向の変位を測定し、従来例の測定結果を10
0 としたときの指数にて示したものである。この指数が
大きいほど、横ばねが大きいことを示す。

【００４２】また、転がり抵抗は、標準リムに組み込ん
で内圧を200 ｋＰａ（ゲージ圧）に調整した、タイヤを
走行ドラム上に押付けながら速度80km／ｈで走行させ、
その際の消費電力に基づいて損失力を算出し、（損失力
／押付け荷重を転がり抵抗係数として求め、その結果を
従来例の場合を100 としたときの指数の逆数として示
す。この数値が小さいほど、転がり抵抗が小さいことを
示している。

【００４３】次に、操縦安定性は、各タイヤを標準リム
に組み込み、内圧を200 ｋＰａに調整してから、排気量
2500ccクラスの乗用車に装着し、60〜200 km／ｈの速度
で走行したときの、直進安定性、旋回安定性およびハン
ドリング性等の項目について官能評価を行った。なお、
評価結果は、10点満点にて表示した。

【００４４】乗り心地性試験は、操縦安定性試験と同様
に、各タイヤを乗用車に装着し、乗り心地性についての
官能試験を行って、操縦安定性試験と同様に評価した。

【００４５】また、車内騒音試験は、操縦安定性試験と
同様に、各タイヤを乗用車に装着し、車内騒音性につい
ての官能試験を行って、操縦安定性試験と同様に評価し
た。

【００４６】ロードノイズは、上記操縦安定性試験と同
様に、供試タイヤを乗用車に装着し、60km／ｈの定常走
行にて荒れた路面を走行した際、車内のドライバーの耳
付近での音圧を測定して評価した。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【発明の効果】この発明によれば、操縦安定性能および
乗り心地性能の改善を、車内騒音や転がり抵抗の悪化、
そしてタイヤ重量の増加をまねくことなしに実現される
から、車の基本性能を損なわずに、操縦安定性能および
乗り心地性能を高い次元で両立することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に従うタイヤの幅方向断面図であ
る。

【図２】 この発明に従うタイヤにおける補強層の構造
を示す模式図である。

【図３】 この発明に従う別のタイヤの幅方向断面図で
ある。

【符号の説明】

１ ビード部 ２ ビードコア ３ カーカス ３ａ カーカス本体 ３ｂ 折り返し部 ３ｃ 折り返し端部 ４ ベルト ５ トレッド ６ 補強層 ７ 標準リム ８ コード ９ 補強層

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のビードコア間でトロイド状に延び
   るラジアル配列コードのプライからなるカーカス本体
   と、該プライをビードコアでタイヤの内側から外側に折
   り返してタイヤ半径方向外側に延びる折り返し部とから
   成る、カーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部の
   径方向外側に、ベルトおよびトレッドを順に配置した空
   気入りラジアルタイヤにおいて、上記折り返し部の少な
   くとも端部とカーカス本体との間に、カーカス本体およ
   び折り返し部の各々に隣接させて、コードによる補強層
   を設けたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 【請求項２】 請求項１において、補強層のタイヤ半径
   方向内側端は、タイヤに装着した標準リムのフランジ端
   よりタイヤ半径方向外側に位置することを特徴とする空
   気入りラジアルタイヤ。
3. 【請求項３】 請求項１、２または３において、補強層
   のタイヤ半径方向内側端は、タイヤの回転軸からタイヤ
   半径方向外側に、タイヤ断面高さの65％以内の距離を隔
   てた位置にあり、かつ補強層の総幅がタイヤ断面高さの
   20〜50％であることを特徴とする空気入りラジアルタイ
   ヤ。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３において、補強層
   は、タイヤの回転軸のまわりに、１本のコードまたは複
   数本のコードを並行に引き揃えてから、該コードを渦巻
   状に巻き回して成ることを特徴とする空気入りラジアル
   タイヤ。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
   補強層は、そのコードとタイヤの半径との交点を仮想
   し、この交点におけるコードの接線とタイヤの半径との
   挟角が４５°以上であることを特徴とする空気入りラジ
   アルタイヤ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかにおいて、
   折り返し部の端部が、タイヤ最大幅部とベルトの幅方向
   端部との間に位置することを特徴とする空気入りラジア
   ルタイヤ。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
   折り返し部の端部が、タイヤの回転軸からタイヤ半径方
   向外側に、タイヤ断面高さの45〜65％の距離を隔てた位
   置にあることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の空
   気入りラジアルタイヤにおいて、さらにコードによる補
   強層をビード部に設けたことを特徴とする空気入りラジ
   アルタイヤ。