JP2006137252A

JP2006137252A - 乗用四輪自動車用高性能偏平タイヤ及びそのタイヤの装着方法

Info

Publication number: JP2006137252A
Application number: JP2004326891A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Hayashi; 一夫林
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2006-06-01
Also published as: US7137425B2; FR2877610B1; US20060096686A1; FR2877610A1

Abstract

【課題】高速操縦安定性と加速性能を改善する偏平タイヤの提供。
【解決手段】トレッドからサイドウオールを経てビードコアに至る本体部と本体部に続きビードコアの周りを内側から外側に折返す折返し部を有する少なくとも二層の高弾性カーカス層、カーカス層外側に高弾性ベルト層、ベルト層の外側にトレッド、ビードコアの外側に向けて延びるビードエペックス、高弾性コードよりなる少なくとも一層のフリッパー、少なくとも一層の高弾性コードよりなるビード／サイド補強層を有する、偏平率３５〜５５％の空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカスは引張り強度が４．５ｃＮ／dtex以上、ベルト層は引張り強度が６．０ｃＮ／dtex以上のフォールド構造、フリッパーは引張り強度が６．０ｃＮ／dtex以上、ビード／サイド補強層は引張り強度が６．０ｃＮ／dtex以上のテキスタイルコードからなり、ビードエペックスはＪIＳＡ硬度が７５〜９５°である。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏平率が３５〜５５％になる乗用四輪自動車用の高性能偏平タイヤに関するものであり、とくに、該タイヤの縦ばね定数の上昇を抑制するとともに横ばね定数を適度に上昇させることにより高速コーナーリング時の操縦安定性を改善し、あわせて、タイヤの接地面周長を確保することで接地性の維持を図り、その結果に基づくトラクション伝達力の改善（加速性能の改善）を図ろうとするところにある。

近年、車両の高性能化に伴い、タイヤの操縦性能、とくに操縦安定性についてもそれに対応したものが強く求められている。

タイヤの最大幅Ｗに対するタイヤ断面高さＨの比である偏平率Ｈ／Ｗを０．６０以下とした乗用車用偏平ラジアルタイヤにつき、その操縦性能の改善を図ったものとしては、カーカス層を、本体部と、この本体部に連なりビードコアの回りをタイヤの内側から外側にかけて巻上げる巻上げ部を有するカーカスコードプライと、このカーカスコードプライの外側においてビードコアを折返すことなしに終端させ本体部のみの１枚のカーカスコードプライとにて構成し、ベルト層の軸方向外端部からタイヤが最大幅となる最大幅位置までの間の２枚のカーカスコードプライの本体部が隣り合う隣り合い部分に、スペーサゴムを介在させることにより、隣り合う本体部のコード間距離をコード径の０．５５〜５．５倍としたプライ離間部分を形成した構造のものが知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００２─６７６１６号公報

上記従来のタイヤは、ベルト層外端部とタイヤ最大幅位置との間の領域においてカーカスコードプライが互いに隣り合う部分に、プライ離間部分を形成することを基本とするもので、これにより操縦性能の向上が可能となり、しかも、タイヤの重量も合わせて軽減できるとされていた。

ところで、従来の偏平タイヤは、ビード部からサイド部にわたる領域強化に伴ってカーカスショルダー近傍のフレックスゾーンまで過度に補強されているため、路面から入力される振動の吸収性が低いうえ、高速コーナーリング時の操縦安定性（ロードホールディング性）が劣る不具合を有していた。

本発明の課題は、不要部分の過度の補強を避けるとともに、適性な強度の材料を適性な構造・形状で組み合わせることで、高速コーナーリング時の操縦安定性を向上させるとともにトラクション伝達力の改善（加速性能の改善）を図ることを可能とした新規な偏平タイヤを提案するところにある。

本発明は、トレッド部からサイドウオール部を経てビード部のビードコアに至る本体部と該本体部に続き該ビードコア部の周りをタイヤ内側から外側に向けて折返す折返し部とを有する少なくとも二層の比較的高弾性カーカスコードプライからなるカーカス層と、このカーカス層のタイヤ半径方向外側にトレッドゴム層の幅と略同等の幅をもって配された高弾性コードからなるベルト層と、このべルト層のタイヤ半径方向外側に配されたトレッドゴム層と、前記ビードコアのタイヤ半径方向外側に向けて延びる先端先細り状の断面形状を有するビードエペックスと、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配されビードコア及びビードエペックスをタイヤ内側から外側に向けて巻上げる高弾性コードよりなる少なくとも一層のフリッパーと、このフリッパーの巻上げ部と前記ビードエペックスとの間を通りタイヤ最大幅近傍に至る間に配される少なくとも一層の高弾性コードよりなるビード／サイド補強層とを有する、偏平率が３５〜５５％の空気入りラジアルタイヤであって、
前記カーカス層、ベルト層、フリッパー、ビード／サイド補強層及びビードエペックスは下記の条件を満足するものである、ことを特徴とする乗用四輪自動車用高性能偏平タイヤである。
記
カーカス層：引張り破断強度（抗張力）が４．５ｃＮ／dtex以上になるゴム被覆テキスタイルコードを、タイヤ周方向に対して７０〜９０°の角度にて配列させるとともにその上下の層でコード配列の向きが異なる層からなり、タイヤセクションハイト（ＳＨ：タイヤ外径と標準リムの差の半分の値で定義される。）の６０〜８０％の高さにおいて折返した折返し部を有すること。
ベルト層：引張り破断強度が６．０ｃＮ／dtex以上になるゴム被覆テキスタイルコードを、タイヤ周方向に対して１５〜３０°の角度にて配列させてその上下層間で互いにコードをクロスさせた少なくとも一対の層として、そのうちの上側に位置する層の端部を下側に位置する層にて下側から上側に向けてフォールドしたものとすること。
フリッパー：引張り破断強度が６．０ｃＮ／dtex以上のゴム被覆テキスタイルコードを、タイヤ周方向に対して３５〜６０°の角度で配列させ、その内側部がタイヤセクションハイト（ＳＨ）の５５〜７５％、外側巻上げ部がタイヤセクションハイト（ＳＨ）の２５〜４５％で、かつ、前記ビード／サイド補強層より低い高さを有すること。
ビード／サイド補強層：引張り破断強度が６．０ｃＮ／dtex以上のゴム被覆テキスタイルコードを、タイヤ周方向に対して５〜４５°の角度で、前記フリッパーの内側部のコードと同方向に配列された層からなり、その下端部がリムフランジと略同等の高さを有し、かつ、上端部がタイヤセクションハイト（ＳＨ）の５０〜７０％の高さを有するが、前記カーカス層の折返し部よりも低い高さを有すること。
ビードエペックス：室温におけるＪIＳＡ硬度が７５〜９５°の範囲にあり、ビードコア外周面からタイヤセクションハイト（ＳＨ）の５０〜７０％で、かつ、前記カーカス層の折返し部を越えない高さまで延在する高さを有し、タイヤ径方向断面における下端部の厚みがビードコア幅と略同等で、下端部から少なくともタイヤセクションハイト（ＳＨ）の２５〜３０％までの厚みが下端部の厚みの７０〜１００％で、かつ、厚み漸減率が単位高さ当たり０〜０．０５％以内にあり、少なくともタイヤセクションハイト（ＳＨ）の３０％よりも上方の領域については、下端部の厚みの７０〜１０％で、かつ、厚み漸減率が単位高さ当たり０．０５〜０．２であること。

上記の構成になるタイヤは、ネガティブキャンバーアライメントを有する車軸に装着するに当たり、少なくとも車両装着内側のフリッパー内側部のコードとビード／サイド補強層のコードがそれぞれ、ビードコア側を根元として見た時に路面からタイヤに付加される回転応力に逆らう方向に傾斜するように装着する。

タイヤの縦ばね定数の上昇を抑制しつつ横ばね定数を適度に上昇させることができるため高速コーナーリング時の操縦安定性が改善されるとともに、加速性能が向上する。

以下、図面を用いて本発明をより具体的に説明する。図１は本発明に従う乗用四輪自動用高性能偏平タイヤの実施の形態を示したものである。

図において１はトレッド部、２はサイドウオール部、３はビード部、４はトレッド部１からサイドウオール部２を経てビード部３のビードコア３ａに至る本体部とこの本体部に続きビードコア３ａの回りをタイヤ内側から外側に向けて折り返したカーカス層である。このカーカス層４は引張り破断強度が４．５ｃＮ／dtex以上になるゴム被覆テキスタイルコードを、タイヤ周方向に対して７０〜９０°の角度にて配列させるとともにその上下の層でコード配列の向きが異なる層として、タイヤセクションハイト（ＳＨ）の６０〜８０％の高さＨ_１において折返した折返し部４ａを有する。

また、５はドレッドゴム層の幅と略同等の幅をもってタイヤクラウン部に配置されるベルト層である。このベルト層５は引張り破断強度が６．０ｃＮ／dtex以上になるゴム被覆テキスタイルコードを、タイヤ周方向に対して１５〜３０°の角度にて配列させてその上下の層間で互いにコードをクロスさせた層５ａ、５ｂからなっており、上側に位置する層５ａの端部は下側に位置する層５ｂにて下側から上側に向けてフォールドされている。

また、６はベルト層５のタイヤ半径方向外側に配されたトレッドゴム層、７はビードコア３ａのタイヤ半径方向外側に向けて延びる先端先細り状の断面形状を有するビードエペックスである。

ビードエペックス７は室温におけるＪIＳＡ硬度が７５〜９５°の範囲にあり、ビードコア外周面からタイヤセクションハイト（ＳＨ）の５０〜７０％で、かつ、前記カーカス層４の折返し部４ａを越えない高さまで延在する高さＨ_２を有し、タイヤ径方向断面における下端部の厚みｔ_０がビードコア幅と略同等で、下端部から少なくともタイヤセクションハイト（ＳＨ）の２５〜３０％までの厚みｔ_１が下端部の厚みｔの７０〜１００％で、かつ、厚み漸減率が単位高さ当たり０〜０．０５％以内にあり、少なくともタイヤセクションハイト（ＳＨ）の３０％よりも上方の領域については、下端部の厚みｔ_０の７０〜１０％で、かつ、厚み漸減率が単位高さ当たり０．０５〜０．２になっている。ここに、上記厚み漸減率とは、図２に示すようにビードエペックス７の任意の箇所における厚みをＴ_０、Ｔ_１としその間の寸法をｈとした場合に｜Ｔ_０−Ｔ_１｜／ｈで定義される。

８はカーカス層４のタイヤ半径方向外側に配されビードコア３ａ及びビードエペックス７をタイヤ内側から外側に向けて巻上げる高弾性コードよりなる少なくとも一層のフリッパーである。このフリッパー８は引張り破断強度が６．０ｃＮ／dtex以上のゴム被覆テキスタイルコードを、タイヤ周方向に対して３５〜６０°の角度で配列させ、その内側部がタイヤセクションハイト（ＳＨ）の５５〜７５％の高さＨ_３、外側巻上げ部がタイヤセクションハイト（ＳＨ）の２５〜４５％で、かつ、前記ビード／サイド補強層より低い高さＨ_４を有する。

さらに、９はフリッパー８の巻上げ部とビードエペックス７との間を通りタイヤ最大幅近傍に至る間に配される少なくとも一層の高弾性コードからなるビード／サイド補強層である。このビード／サイド補強層９は引張り破断強度が６．０ｃＮ／dtex以上のゴム被覆テキスタイルコードを、タイヤ周方向に対して５〜４５°の角度で、前記フリッパー８の内側部のコードと同方向に配列された層からなるものとして、その下端部がリムフランジＲと略同等の高さＨ_５を有し、かつ、上端部がタイヤセクションハイト（ＳＨ）の５０〜７０％の高さＨ_６を有するが、前記カーカス層４の折返し部４ａよりも低い高さを有する。

上記の構成になる偏平タイヤは、タイヤの縦ばね定数の上昇を抑えつつ横ば定数を適度に上昇させることができる構成になるもので、高速コーナーリング時の操縦安定性が改善されるだけでなく加速性能も改善される。

とくに、加速性能をより有効に発揮させるためには、ネガティブキャンバーアライメントを有する車軸に対して、フリッパー８内側部のコードとビード／サイド補強層９のコードがそれぞれ、ビードコア側を根元として見たときに路面からタイヤに付加される回転応力に逆らう方向に傾斜するように装着することが肝要で、これにより、駆動時におけるタイヤの内側の変形が抑制され接地面周張が確保される。

本発明においてカーカス層４は、引張り破断強度が４．５ｃＮ／dtex以上になるゴム被覆テキスタイルコードを、タイヤ周方向に対して７０〜９０°の角度にて配列させるとともにその上下の層でコード配列の向きが異なる層として、タイヤセクションハイト（ＳＨ）の６０〜８０％の高さＨ_１において折返した折返し部４ａを有するものとしたが、その理由は、カーカス層４のコードの配列角度が７０°未満では、交錯したカーカス層４によりカーカスショルダー近傍のフレックスゾーンの周方向、径方向の剛性が上がってしまうためタイヤの縦ばね定数が上昇し車両加速時のタイヤの縦変形により接地面積を増加させて加速性能を確保するのが困難となる。

また、折り返し高さＨ_１が８０％を越えるとフレックスゾーンの減少により前記と同様性能確保が困難となり、反対に６０％未満では必要な横方向の剛性が確保できなくなりコーナーリング性能が低下する。このため、本発明においては、引張り破断強度が４．５ｃＮ／dtex以上になるゴム被覆テキスタイルコードを、タイヤ周方向に対して７０〜９０°の角度にて配列させるとともにその上下の層でコード配列の向きが異なる層として、タイヤセクションハイト（ＳＨ）の６０〜８０％の高さＨ_１において折返した折返し部４ａを有するものとした。

ベルト層５については、引張り破断強度が６．０ｃＮ／dtex以上になるゴム被覆テキスタイルコードを、タイヤ周方向に対して１５〜３０°の角度にて配列させてその上下の層間で互いにコードをクロスさせた少なくとも一対の層としてそのうちの上側に位置する層５ａの端部を下側に位置する層５ｂにてフォールドするようにしたが、コードの角度が１５°未満では、トレッド部の周方向の拘束力が強すぎ接地時に適切な接地長さが得られず加速性能が劣化することになり、逆に３０°を越えるトレッド部の周方向の拘束力が弱くなり、高速走行時にトレッド中央部の遠心力によるせり出しが増加し該部分の接地圧力の上昇による偏磨耗が促進される不具合がある。このため、ベルト層５におけるコードの配列角度は１５〜３０°の範囲に規定した。

下側に位置する層５ｂにて上側に位置する層５ａの端部をフォールドすることにより、高速走行時の遠心力による該層５ａの端部の周方向の開き（引き揃えられたゴム被覆コードの間隔が開くこと）による該部分での歪の増加（セパレーション故障の原因）を抑制することが可能となる。

フリッパー８については、タイヤ周方向に対する配列角度が３５％未満になるとカーカス層４との交錯角度が大きくなりすぎ縦ばね定数が過度に上がるため加速性能の確保が困難となる。かといって、６０°を越える場合にはフリッパー８によって期待される横ばね定数の改善が見込めない。フリッパー８のタイヤ周方向に対する配列角度を３５〜６０°の範囲とすることで、横ばね定数が改善され加速性能の確保が可能となる。

フリッパー８の内側部の高さＨ_３については、タイヤセクションハイト（ＳＨ）の５５〜７５％、外側巻上げ部がタイヤセクションハイト（ＳＨ）の２５〜４５％で、かつ、ビード／サイド補強層９より低い高さＨ_４を有するものとしたが、その理由は、カーカス層４の折り返し部４ａとの間に５％程度のステップをつけ部材端での段差に起因したエア入りを回避するためである。外側巻上げ部の高さＨ_４の上限をタイヤセクションハイトの４５％としたのはビード／サイド補強層９との断差を少なくとも５％分はとるためである。

ビードコア３ａに対して巻上げを行わないビード／サイド補強層９は縦ばね定数に対する影響がフリッパー８やカーカス層４程大きくない。フリッパー８より低角度の５〜４５°の範囲でかつフリッパー８と交錯しない同方向で用いることにより縦ばね定数を上げすぎることなしに横ばね定数を選択的に向上させることができる。

ビード／サイド補強層９の下端部の高さＨ_５をリムフランジＲと略同等の高さとし、上端部の高さＨ_６をタイヤセクションハイト（ＳＨ）の５０〜７０％とすることでカーカス層４の折り返し部上端─フリッパー８の折り返し上端─ビード／サイド補強層９の上端の順にステップを取りながら次第に低くすることができ、これによりエア入り等の製品不良の発生を抑制しつつ極端な剛性段差を生じるのを回避することが可能となる。

ビードエペックス７は、室温におけるＪIＳＡ硬度が７５〜９５°の範囲にあり、ビードコア３ａの外周面からタイヤセクションハイト（ＳＨ）の５０〜７０％で、かつ、前記カーカス層４の折返し部を越えない高さまで延在する高さＨ_２を有し、タイヤ径方向断面における下端部の厚みｔ_０がビードコア３ａの幅と略同等で、下端部から少なくともタイヤセクションハイト（ＳＨ）の２５〜３０％までの厚みｔ_１が下端部の厚みｔの７０〜１００％で、かつ、厚み漸減率が単位高さ当たり０〜０．０５％以内にあり、少なくともタイヤセクションハイト（ＳＨ）の３０％よりも上方の領域については、下端部の厚みｔの７０〜１０％で、かつ、厚み漸減率が単位高さ当たり０．０５〜０．２であることとしたが、その理由は以下の通りである。

このビードエペックス７は本来、ビードコア３ａの上縁とカーカス層４等の巻上げ部材上端とカーカス層４の内側で形成される三角状の部分を埋める機能を有し通常は比較的単純な二等辺三角形に類似した形状とするものであるが、横ばね定数のみを選択的に改善させる場合に、横方向の変位はビードコア３ａを中心にして起きるため、ビードコア３ａの上縁のエペックス７の幅を単純に減少させず一定の高さまでできるだけ維持するのが有用になる。タイヤセクションハイト（ＳＨ）の３０％より上方部分はそのまま単に厚くせず、通常のエペックス形状で厚みを漸減させカーカス層４と折り返し上端とにて形成される三角状部分を埋めることで縦ばね定数の上昇が抑制される。

上記の構成になるタイヤは、ネガティブキャンバーアライメントを有する車軸に装着するのが好適であり、少なくとも車両装着内側のフリッパー８の内側部のコードとビード／サイド補強層９のコードの傾斜向きとが、ビードコア３ａの側を根元として見た時に路面からタイヤに加わる回転応力に逆らう方向に傾斜するように装着することで、タイヤの内側の変形が抑制され駆動時の接地長さが減少されるのが抑えられて加速性能が向上する。

サイズが２６５／４０Ｒ１７で、表１に示すような仕様になるタイヤを製造（ＳＨ：１０４mm）して、かかるタイヤの縦ばね指数及び横ばね指数について調査した。その結果を表１に併せて示す。

なお、表中における縦ばね定数、横ばね定数ともに従来例１のタイヤを１００として指数表示してあり、指数が小さくなるほど柔らかいタイヤであり、指数が大きくなるほど硬いタイヤであることを意味している。

従来例１は横ばね指数、縦ばね指数ともに１００で高速コーナーリング時の操縦安定性は良好であるが、加速時におけるタイヤの縦変形が小さく、接地面積の拡大による加速性能の向上は見込めない。

一方、従来例２のタイヤは横ばね指数、縦ばね指数ともに８５であり、加速性能の改善は見られるものの、タイヤが横方向に柔らかいためコーナーリング時にタイヤが横方向に変形しやすくコーナーリングフォースの発生が阻害されるうえ腰砕け的な操縦フィーリングを示す。

これに対して、本発明にしたがう発明例１、２は何れも横ばね指数が１００、１０８であり、縦ばね定数が８６、８７であり、加速性能と高速コーナーリング時の操縦安定性がともに改善されているのが確認された。

高速コーナーリング時の操縦安定性、加速性能がともに改善された偏平タイヤが提供できる。

本発明にしたがう偏平タイヤの実施の形態を模式的に示した図である。ビードエペックの断面を示した図である。

符号の説明

１トレッド部
２サイドウオール部
３ビード部
４カーカス層
４ａ折り返し部
５ベルト層
５ａクロス層
５ｂフォールド層
６トレッドゴム層
７ビードエペックス
８フリッパー
９ビード／サイド補強層

Claims

トレッド部からサイドウオール部を経てビード部のビードコアに至る本体部と該本体部に続き該ビードコアの周りをタイヤ内側から外側に向けて折返す折返し部とを有する少なくとも二層の比較的高弾性カーカスコードプライからなるカーカス層と、このカーカス層のタイヤ半径方向外側にトレッドゴム層の幅と略同等の幅をもって配置された高弾性コードからなるベルト層と、このベルト層のタイヤ半径方向外側に配置されたトレッドゴム層と、前記ビードコアのタイヤ半径方向外側に向けて延びる先端先細り状の断面形状を有するビードエペックスと、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配されビードコア及びビードエペックスをタイヤ内側から外側に向けて巻上げる高弾性コードよりなる少なくとも一層のフリッパーと、このフリッパーの巻上げ部と前記ビードエペックスとの間を通りタイヤ最大幅近傍に至る間に配される少なくとも一層の高弾性コードよりなるビード／サイド補強層とを有する、偏平率が３５〜５５％の空気入りラジアルタイヤであって、
前記カーカス層、ベルト層、フリッパー、ビード／サイド補強層及びビードエペックスは下記の条件を満足するものである、ことを特徴とする乗用四輪自動車用高性能偏平タイヤ。
記
カーカス層：引張り破断強度が４．５ｃＮ／dtex以上になるゴム被覆テキスタイルコードを、タイヤ周方向に対して７０〜９０°の角度にて配列させるとともにその上下の層でコード配列の向きが異なる層として、タイヤセクションハイト（ＳＨ）の６０〜８０％の高さにおいて折返した折返し部を有すること。
ベルト層：引張り破断強度が６．０ｃＮ／dtex以上になるゴム被覆テキスタイルコードを、タイヤ周方向に対して１５〜３０°の角度にて配列させてその上下の層間で互いにコードをクロスさせた少なくとも一対の層として、そのうちの上側に位置する層の端部を下側に位置する層にて下側から上側に向けてフォールドしたものとすること。
フリッパー：引張り破断強度が６．０ｃＮ／dtex以上のゴム被覆テキスタイルコードを、タイヤ周方向に対して３５〜６０°の角度で配列させ、その内側部がタイヤセクションハイト（ＳＨ）の５５〜７５％、外側巻上げ部がタイヤセクションハイト（ＳＨ）の２５〜４５％で、かつ、前記ビード／サイド補強層より低い高さを有すること。
ビード／サイド補強層：引張り破断強度が６．０ｃＮ／dtex以上のゴム被覆テキスタイルコードを、タイヤ周方向に対して５〜４５°の角度で、前記フリッパーの内側部のコードと同方向に配列された層からなるものとして、その下端部がリムフランジと略同等の高さを有し、かつ、上端部がタイヤセクションハイト（ＳＨ）の５０〜７０％の高さを有するが、前記カーカス層の折返し部よりも低い高さを有すること。
ビードエペックス：室温におけるＪIＳＡ硬度が７５〜９５°の範囲にあり、ビードコア外周面からタイヤセクションハイト（ＳＨ）の５０〜７０％で、かつ、前記カーカス層の折返し部を越えない高さまで延在する高さを有し、タイヤ径方向断面における下端部の厚みがビードコア幅と略同等で、下端部から少なくともタイヤセクションハイト（ＳＨ）の２５〜３０％までの厚みが下端部の厚みの７０〜１００％で、かつ、厚み漸減率が単位高さ当たり０〜０．０５％以内にあり、少なくともタイヤセクションハイト（ＳＨ）の３０％よりも上方の領域については、下端部の厚みの７０〜１０％で、かつ、厚み漸減率が単位高さ当たり０．０５〜０．２であること。
請求項１に記載したタイヤを、ネガティブキャンバーアライメントを有する車軸に装着するに当たり、少なくとも車両装着内側のフリッパー内側部のコードとビード／サイド補強層のコードがそれぞれ、ビードコア側を根元として見た時に路面からタイヤに付加される回転応力に逆らう方向に傾斜するように装着することを特徴とする乗用四輪自動車用高性能偏平タイヤの装着方法。