JP2007290443A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃吸収性と操縦安定性とを両立させる。
【解決手段】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、ビードコア５の外面から外側にのびるビードエーペックス８とを具えた空気入りタイヤ１であって、タイヤ回転軸を含むタイヤ断面において、ビードエーペックス８は、内側部分を形成する内側ゴム部８ｉと、該内側ゴム部８ｉよりも硬質のゴムからなりかつ前記内側ゴム部８ｉの全周囲を包み込む外側ゴム部８ｏとからなる。外側ゴム部８ｏの硬さＨｄｏと内側ゴム部８ｉの硬さＨｄｉとの差（Ｈｄｏ−Ｈｄｉ）が５〜２０度、かつ内側ゴム部８ｉの面積は、ビードエーペックス８の全面積の２０〜６０％であることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、衝撃吸収性と操縦安定性とを両立させ得る空気入りタイヤに関する。

近年、車両の乗り心地を高めるために、高い衝撃吸収性がタイヤに求められている。このために、例えばビード部のビードコアからタイヤ半径方向外側に断面略先細状でのびるビードエーペックゴムに柔らかいゴムを用いることが提案されている。しかし、このような方法では、操縦安定性の低下という不具合を招く。このように、衝撃吸収性と操縦安定性とは二律背反事項であった。ビードエーペックスに関連する技術としては、下記のものがある。

特開２００３−２９１６１３号公報

上記特許文献１に記載されたビードエーペックスは、内側に硬質のゴムを配する一方、その外側に柔らかいゴムを配することを提案している。このような空気入りタイヤは、ビードエーペックスの外側に柔らかいゴムを用いることにより、カーカスプライとの界面においてゴムの柔軟なせん断変形を許容させる一方、その内側に配された硬いゴムでビードエーペックスの基本的な剛性を得、操縦安定性を高めるという作用効果が期待されている。

しかしながら、発明者らの種々の実験の結果、カーカスプライとのビードエーペックスとの界面のせん断変形が大きくなると、いわゆる旋回初期（四輪車用タイヤではハンドルの操舵開始時、自動二輪車用タイヤの場合には、キャンバー角を与え始めた瞬間で、以下同様である。）のように、スリップ角又はキャンバー角が小さい状態において、旋回応答性が悪化することを知見した。また、旋回中においても、外側の柔らかいゴムが十分に変形した後に内側の硬いゴムに変形が伝えられるため、リニアな操舵レスポンスも得られにくいばかりか、いわゆる”腰”と呼ばれる剛性感が得られ難く、操縦安定性の向上にはさらなる改善の余地があった。

本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、ビードエーペックスを、内側部分を形成する内側ゴム部と、該内側ゴム部よりも硬質のゴムからなりかつ前記内側ゴム部の全周囲を包み込む外側ゴム部とから形成し、しかもそれらのゴム硬さの差や面積比を最適化することを基本として、衝撃吸収性と操縦安定性とを両立させ得る空気入りタイヤ、とりわけ自動二輪車用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のビードコアに至るカーカスと、前記ビードコアのタイヤ半径方向の外面から外側にのびるビードエーペックスとを具えた空気入りタイヤであって、タイヤ回転軸を含むタイヤ断面において、前記ビードエーペックスは、内側部分を形成する内側ゴム部と、該内側ゴム部よりも硬質のゴムからなりかつ前記内側ゴム部の全周囲を包み込む外側ゴム部とからなり、しかも前記外側ゴム部の硬さＨｄｏと前記内側ゴム部の硬さＨｄｉとの差（Ｈｄｏ−Ｈｄｉ）が５〜２０度、かつ前記内側ゴム部の面積は、ビードエーペックスの全面積の２０〜６０％であることを特徴とする空気入りタイヤである。

また請求項２記載の発明は、前記外層ゴム部の硬さは、７５〜９９度である請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記ビードエーペックスは、その高さが１０mm以上である請求項１又は２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、ビードエーペックスが、内側部分を形成する内側ゴム部と、該内側ゴム部よりも硬質のゴムからなりかつ前記内側ゴム部の全周囲を包み込む外側ゴム部とから形成される。また、それらのゴム硬さの差や面積比を一定範囲に限定することにより、衝撃吸収性と操縦安定性とが両立される。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態の空気入りタイヤ１のタイヤ回転軸を含む断面図を示し、図示はしていないが、リムに装着されかつ正規内圧が充填された無負荷の状態（正規無負荷状態）である。特に言及が無い場合、タイヤの各部寸法等は、この正規無負荷状態でのものとして述べられる。

ここで、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、前記「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。

前記空気入りタイヤ１は、トレッド部２と、その両端からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３、３と、各サイドウォール部３の内方端に設けられかつビードコア５が埋設されたビード部４、４とを具える。この例では、自動二輪車用の空気入りタイヤ１が示される。

前記空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経て一対のビード部４、４の各ビードコア５に至るトロイド状のカーカス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の内方に配されたベルト層７とが設けられている。

前記トレッド部２は、路面と接地するトレッド面２Ａを有し、該トレッド面２Ａは、タイヤ回転軸を含むタイヤ断面において、タイヤ半径方向外側に凸となる円弧状で形成される。また前記トレッド面２Ａの端縁２ｅ、２ｅの位置は、最もタイヤ軸方向外側に設けられている。

前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば６５度〜９０度の角度で傾けて配列された少なくとも１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。前記カーカスコードとしては、ナイロン、ポリエステル、レーヨン又は芳香族ポリアミド等のような有機繊維コードが好適であるが、必要に応じて、またタイヤのカテゴリによってはスチールコード等が用いられる。

前記カーカスプライ６Ａは、トレッド部２からサイドウォール部３を経て一対のビードコア５、５に至るトロイド状の本体部６ａと、この本体部６ａに連なりかつ各々のビードコア５、５の周りを通って両端がタイヤ軸方向内側から外側に向けて折り返された折返し部６ｂ、６ｂとを有する。本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５の外面からタイヤ半径方向外側に先細状でのびるビードエーペックス８が配される。

前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１５〜３０度程度で配列した少なくとも１枚、本実施形態では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから構成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードがプライ間で互いに交差する向きに重ねられる。ベルトコードとしては、レーヨン又は芳香族ポリアミド等のような高弾性の有機繊維コードやスチールコードが好適である。また、ベルト層７は、プライのスプライスした構造のみならず、１本のベルトコード又は複数本のベルトコードをリボン状にトッピングした帯状プライを螺旋状に巻き付けることにより形成されたいわゆるジョイントレス構造のものでも良い。

前記ビードエーペックス８は、内側部分を形成する内側ゴム部８ｉと、該内側ゴム部８ｉよりも硬質のゴムからなりかつ前記内側ゴム部８ｉの全周囲を包み込む外側ゴム部８ｏとから構成される。つまり、本発明の空気入りタイヤ１では、柔らかい内側ゴム部８ｉを芯材とし、これを硬い外側ゴム部８ｏで包み込んだビードエーペックス８を具えている。

本実施形態において、前記内側ゴム部８ｉは、ビードエーペックス８の断面輪郭とほぼ相似形をなす断面略三角形状で形成され、実質的にこの断面形状でタイヤ周方向に連続してのびる環状体として形成される。

また、外側ゴム部８ｏは、この内側ゴム部８ｉの全周囲を包む込む鞘状をなしてタイヤ周方向に連続してのびている。即ち、外側ゴム部８ｏは、内側ゴム部８ｉとビードコア５との間をのびている底部９、内側ゴム部８ｉとカーカスプライ６Ａの本体部６ａとの間をのびている内片部１０及び内側ゴム部８ｉとカーカスプライ６Ａの折返し部６ｂとの間をのびている外片部１１とがそれぞれ連ねられて形成される。従って、柔らかいゴムからなる内側ゴム部８ｉは、ビードコア５、カーカスプライ６Ａの本体部６ａ及び折返し部６ｂのいずれとも直接接触することなく配される。

このようなビードエーペックス８は、カーカスプライ６Ａと硬質の外側ゴム部８ｏとが接着されるため、それらの界面において、カーカスプライ６Ａのせん断変形が小さく抑えられる。従って、旋回初期の操舵応答性が向上する。また、外側ゴム部８ｏは、ビードコア５にも接着されるため、これらの界面でもタイヤ軸方向の相対的なせん断歪が抑制される。従って、いわゆる腰の強いビード部が提供される。

また、ビードエーペックス８は、硬いゴムからなる外側ゴム部８ｏの内部に、柔らかいゴムからなる内部ゴム８ｉが設けられるので、この内部ゴム８ｉが路面の凹凸などを乗り越える際に生じる高周波振動を吸収し、優れた衝撃吸収性能を発揮しうる。このように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、衝撃吸収性を高めつつ、ビード部４の横剛性が効果的に高められる。

ここで、外側ゴム部８ｏの硬さＨｄｏと、内側ゴム部８ｉの硬さＨｄｉとの差（Ｈｄｏ−Ｈｄｉ）は５〜２０度に設定される。前記ゴムの硬さの差（Ｈｄｏ−Ｈｄｉ）が５度未満の場合、内部ゴム８ｉと外側ゴム部８ｏとの硬さが接近するため、ゴムを２層で構成したことによる上述の効果が期待できない。逆に、ゴムの硬さの差（Ｈｄｏ−Ｈｄｉ）が２０度を超える場合、両ゴムの界面に歪が集中しやすくなり、該界面でのクラック等が生じやすくなるなど、耐久性の低下が生じやすい。このような観点より、前記ゴムの硬さの差（Ｈｄｏ−Ｈｄｉ）は、より好ましくは７度以上、さらに好ましくは１０度以上が望ましく、また、より好ましくは１８度以下、さらに好ましくは１５度以下が望ましい。

また、外層ゴム部８ｏの硬さは、特に限定されるものではないが、小さすぎると操縦安定性の低下を招くおそれがあり、逆に大きすぎても乗り心地の悪化やカーカスプライ６Ａとの接着力の低下を招くおそれがある。このような観点より、外側ゴム部８ｏの硬さＨｄｏは、好ましくは７５度以上、より好ましくは７８度以上、さらに好ましくは８０度以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは９９度以下、より好ましくは９５度以下、さらに好ましくは９０度以下が望ましい。

同様に、内側ゴム部８ｉの硬さも、特に限定されるものではないが、上と同様、小さすぎるとビードエーペック８の基本的な剛性が得られず、逆に大きすぎると衝撃吸収能力が低下し、乗り心地の向上が期待できない。このような観点より、内側ゴム部８ｉの硬さＨｄｉは、好ましくは６０度以上、より好ましくは６５度以上、さらに好ましくは７０度以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは８０度以下、より好ましくは７５度以下が望ましい。

なお、本明細書において、ゴムの硬さは、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づくデュロメータータイプＡによる硬さとする。

また、図２に示されるように、タイヤ断面において、前記内側ゴム部８ｉの面積Ａｉは、ビードエーペックス８の全面積Ａａの２０〜６０％であることが必要である。内側ゴム部８ｉの面積Ａｉがビードエーペックス８の全面積Ａａの２０％未満の場合、内側ゴム部８ｉのボリュームが著しく低下するため、前記ゴム硬さを適正に規制した場合でも、優れた衝撃吸収能力が期待できず、ひいては乗り心地が悪化する。逆に、内側ゴム部８ｉの面積Ａｉがビードエーペックス８の全面積Ａａの８０％を超える場合、外側ゴム部８ｏのボリュームが著しく低下するため、前記ゴム硬さを適正に規制した場合でも、操縦安定性の向上が期待できない。

このような観点より、内側ゴム部８ｉの面積Ａｉは、より好ましくはビードエーペックス８の全面積Ａａの３０％以上、さらに好ましくは３５％以上が望ましく、また上限に関しては、より好ましくは５７％以下、さらに好ましくは５５％以下が望ましい。

また、前記ビードエーペックス８の底部８ｂからそのタイヤ半径方向の外端８ｔまでのタイヤ半径方向の高さＨａは、特に限定されないが、好ましくは１０mm以上で構成される。該ビードエーペックス８の高さＨａが１０mm未満になると、該ビードエーペックス８によるタイヤの横剛性への寄与率が低くなり、上述の効果を十分に達成することができないおそれがある。このような観点より、ビードエーペックス８の前記高さＨａは、好ましくは１５mm以上が望ましい。特に、本実施形態の自動二輪車用タイヤのように、キャンバー角を与えて旋回を行うものについては、十分な腰の強さを与えるために、ビードエーペックス８の高さＨａは、ビードベースラインＢＬから前記トレッド端２ｅまでのサイド部高さＴＨの好ましくは２０％以上、より好ましくは２５％以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは７０％以下、より好ましくは６０％以下が望ましい。

また、内側ゴム部８ｉのタイヤ半径方向の高さＨｉも特に限定されないが、小さすぎると、衝撃吸収性を十分に向上できないおそれがあり、逆に大きすぎてもタイヤの腰を弱め、操縦安定性を悪化させるおそれがある。このような観点より、前記内側ゴム部８ｉの高さＨｉは、ビードエーペックス８の高さＨａの２５％以上、より好ましくは３０％以上、より好ましくは４０％以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは８０％以下、より好ましくは７０％以下が望ましい。

以上のようなビードエーペックス８は、種々の方法で製造することができる。例えば、同時に内側ゴム部８ｉと外側ゴム部８ｏとを押し出し成形する方法や、配合が異なる２種類のゴムストリップをタイヤ周方向にかつ螺旋状に巻き重ねたいわゆるストリップワインド方式によって作られても良い。

また、本発明は、自動二輪車用タイヤとして特に好適であるが、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できるのは言うまでもない。

本発明の効果を確認するために、表１の仕様に基づきタイヤサイズ「１８０／５５ＺＲ１７」の自動二輪車用タイヤが試作され、衝撃吸収性、操縦安定性及び耐久性についてテストが行われた。

各タイヤにおいて共通の仕様は次の通りである。
カーカスコード：ナイロン
カーカスプライ数：２
カーカスコード角度（対タイヤ赤道）：９０度
ベルトコード：アラミド
ベルトプライ数：２
ベルトコード角度（対タイヤ赤道）：±１９度

また、衝撃吸収性及び操縦安定性は、下記の条件で自動二輪車の前輪に装着し、プロのテストドライバー５名によってテストコースの周回走行が行われた。そして、衝撃吸収性は、進行方向と直角方向にのびる突起（高さ５mm、幅４０mm）を１０ｍ間隔で設置した専用のテストコースを速度６０〜８０km／H で旋回走行したときのショック吸収性を５点法で評価された。また、操縦安定性は、高速旋回走行を行い、そのときに感じられるタイヤの腰の強さ等を５点法で評価された。いずれも、５名の平均値を示すが、数値が大きいほど良好である。
リム：ＭＴ５．５０×１７
内圧：２９０ｋＰａ
自動二輪車：排気量６００cc（ドライバー１名乗車）
また、耐久性については、各タイヤを上記リムに装着し、内圧２９０ｋＰａを充填するとともに、荷重３．５８Ｎ、速度４０km／ｈでドラム耐久テストを行ない、タイヤに損傷が発生するまでの走行時間を測定した。結果は、比較例１を１００とする指数で表示した。数値が大きいほど良好である。
テストの結果などを表１に示す。

テストの結果、実施例のタイヤは、操縦安定性と衝撃吸収性とを高い次元で両立していることが確認できた。

本実施形態の空気入りタイヤの断面図である。 そのビード部の拡大図である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト層
８ ビードエーペックス
８ｉ 内側ゴム部
８ｏ 外側ゴム部

Claims (3)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、前記ビードコアのタイヤ半径方向の外面から外側にのびるビードエーペックスとを具えた空気入りタイヤであって、
   タイヤ回転軸を含むタイヤ断面において、
   前記ビードエーペックスは、内側部分を形成する内側ゴム部と、該内側ゴム部よりも硬質のゴムからなりかつ前記内側ゴム部の全周囲を包み込む外側ゴム部とからなり、しかも 前記外側ゴム部の硬さＨｄｏと前記内側ゴム部の硬さＨｄｉとの差（Ｈｄｏ−Ｈｄｉ）が５〜２０度、かつ
   前記内側ゴム部の面積は、ビードエーペックスの全面積の２０〜６０％であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記外層ゴム部の硬さは、７５〜９９度である請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ビードエーペックスは、その高さが１０mm以上である請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。

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