JP2009166819A - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカスを骨格として、該カーカスのクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面CLに対して傾斜した向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも2層の傾斜ベルト層とを順に配置して成るベルトを有し、該ベルトの径方向外側にトレッドを配置した空気入りタイヤであって、該タイヤを適用リムに装着した状態のタイヤ幅方向断面において、前記傾斜ベルト層の最外側層の幅BWに対する、当該最外側層の幅方向中心部と幅方向端部との径差BDの比BD/BWを0.01以上0.04以下とする。
【選択図】図1
Description
以下に、従来の改良方法をいくつか紹介する。
さらに、本発明では、タイヤの基本的性能である、耐久性能およびウェット性能にも着目し、特に乗用車用タイヤにおいて希求される、優れた高速耐久性能およびウェット性能を、上記した耐摩耗性能及び転がり抵抗の改善に併せて実現することを目的とする。
(1)一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカスを骨格として、該カーカスのクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも2層の傾斜ベルト層とを順に配置して成るベルトを有し、該ベルトの径方向外側にトレッドを配置した空気入りタイヤであって、
該タイヤを適用リムに装着した状態のタイヤ幅方向断面において、前記傾斜ベルト層の最外側層の幅BWに対する、当該最外側層の幅方向中心部と幅方向端部との径差BDの比BD/BWが0.01以上0.04以下であることを特徴とする空気入りタイヤ(発明(1))。
該少なくとも1層の周方向ベルト層は、前記傾斜ベルト層の径方向内側で、タイヤの赤道面を含む領域に配置される周方向ベルト層センター部と、前記傾斜ベルト層の径方向外側で、前記傾斜ベルト層のうち幅が最も広い傾斜ベルト層の幅方向最外側端を含む領域に配置される周方向ベルト層ショルダー部と、からなることを特徴とする空気入りタイヤ(発明(2))。
図1に、本発明に従うタイヤについて、その幅方向断面を示す。同図において、符号1は一対のビードコアであり、これらビードコア1間にトロイダル状に跨る、コードのラジアル配列プライからなるカーカス2を骨格として、該カーカス2のクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面CLに対して傾斜した向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも2層、図示例で2層の傾斜ベルト層3aおよび3bを配置し、さらに傾斜ベルト層3aの径方向外側に、タイヤの赤道面CLに沿って延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも1層、図示例で1層の周方向ベルト層4を配置し、これらベルトの径方向外側にトレッド5を配置してなる。
特に、トレッドの形状から上記のせん断変形を抑制する改良を行った場合、接地面内のせん断力やすべり分布も縮小される方向に変化するため、耐摩耗性能を同時に改良することができることも解明するに到った。
すなわち、サイズ195/65 R15のラジアルタイヤを用いて、上記した比BD/BWを種々に変化させた条件の下、転がり抵抗並びに耐摩耗性の各試験を行った。なお、タイヤの基本構造は同じであり、カーカスプライが1枚、傾斜ベルト層はタイヤ赤道面に対して24°の傾斜角度で配置したコードを層間で相互に交差させた2層からなり、その上にナイロンの周方向補強層を備える。
すなわち、サイズ195/65 R15のラジアルタイヤを用いて、上記した比CSWh/CSHを種々に変化させた条件の下、転がり抵抗並びに耐摩耗性の各試験を行った。なお、比BD/BWは0.026と同じにした。その他のタイヤ構成条件や評価手法は、比BD/BWの実験と同様である。
すなわち、サイズ195/65 R15のラジアルタイヤを用いて、上記した比SWh/SHを種々に変化させた条件の下、転がり抵抗並びに耐摩耗性の各試験を行った。なお、比BD/BWは0.026および比CSWh/CSHは0.746と同じにした。その他のタイヤ構成条件や評価手法は、比BD/BWの実験と同様である。
すなわち、本発明のタイヤではクラウン部が平坦な形状になる。このとき、当然ながら接地形状も幅方向に広がる傾向となり、それに見合った補強層の構成が必要になる。特に、偏摩耗を防ぐ意味合いから、接地幅は複数の補強層が存在する幅以下であることが望ましい。このため、本発明に従うタイヤ形状を採用した場合のベルト幅は通常よりも広く設定する必要があり、その幅は上記に規定に従うとよいことが分かった。一方、上記断面内のせん断変形に関して述べたとおり、接地面外に余分なベルトがあればそれは転がり抵抗に対して悪化方向に作用する。このため、偏摩耗のために規制する下限値と、転がり抵抗のために規制する上限値の両方が大切である。
すなわち、サイズ195/65 R15のラジアルタイヤを用いて、上記した比BW/CSWを種々に変化させた条件の下、転がり抵抗並びに耐摩耗性の各試験を行った。なお、比BD/BWは0.026、比CSWh/CSHは0.746および比SWh/SHは0.654と同じにした。その他のタイヤ構成条件や評価手法は、比BD/BWの実験と同様である。
これは、傾斜ベルト層直上のトレッド表面位置についての規定である。前述のせん断変形のためにベルトを平坦にしたのは既述のとおりであるが、このとき同時にトレッド外表面も適切な位置に設定することが好ましい。トレッド表面にクラウン形状(図2参照)を残すように、ゴム厚さを分布させると、接地時の径差に起因した偏摩耗が発生するばかりか、ゴムの薄い部分が完全に摩耗することによって摩耗ライフが短くなる。そのため。ベルトと同様にトレッド落ち高である比TD/HBWも明確に規定することが好ましく、所定の範囲とするとよい。
すなわち、サイズ195/65 R15のラジアルタイヤを用いて、上記した比TD/HBWを種々に変化させた条件の下、転がり抵抗並びに耐摩耗性の各試験を行った。なお、比BD/BWは0.026、比CSWh/CSHは0.746、比SWh/SHは0.654および比BW/CSWは0.844と同じにした。その他のタイヤ構成条件や評価手法は、比BD/BWの実験と同様である。
すなわち、サイズ195/65 R15のラジアルタイヤを用いて、上記した比CSL/CSPを種々に変化させた条件の下、転がり抵抗並びに耐摩耗性の各試験を行った。なお、比BD/BWは0.026、比CSWh/CSHは0.746、比SWh/SHは0.654、比BW/CSWは0.844および比TD/HBWは0.134と同じにした。その他のタイヤ構成条件や評価手法は、比BD/BWの実験と同様である。
ここでは、単純にタイヤ最大幅の80%位置におけるトレッド落ち高を規定している。この範囲にトレッド落ち高を設定することによって、トレッドとベルト部の幅方向断面における曲げ変形を抑制することができる。なお、完全に平らにすると、ショルダー端の接地圧が極端に上がり摩耗を悪化させるため、適切な上限値も存在する。
すなわち、サイズ195/65 R15のラジアルタイヤを用いて、上記した0.8CSWの位置の高さを種々に変化させた条件の下、転がり抵抗並びに耐摩耗性の各試験を行った。なお、比BD/BWは0.026、比CSWh/CSHは0.746、比SWh/SHは0.654、比BW/CSWは0.844、比TD/HBWは0.134および比CSL/CSPは0.260と同じにした。その他のタイヤ構成条件や評価手法は、比BD/BWの実験と同様である。
ここでは、ベルト端部の振り出し角度について規定している。前述のように、ベルト形状が平坦でであることが良いが、さらにはベルトの端部形状を細かく規制することが好ましい。本発明では、ベルトの中央部付近で平坦、ベルト端で急に湾曲、という形状があり得る。しかしながら、断面内のせん断変形の多くはタイヤ幅方向外側にて発生することが知られているため、ベルト端部に、特に細かく形状を規定することは意義がある。特に、ベルト端部が湾曲して振り出し角度が大きくついている場合はベルトの端部が局所的に湾曲しているので上記せん断変形を起こしやすい。この理由から、角度は理想的にはフラットに近いことが望ましい。このことを、接地形状との兼ね合いなどから規定すると、ベルト振り出し角度θが0°以上10°以下であることが好ましい。
すなわち、サイズ195/65 R15のラジアルタイヤを用いて、上記したベルト振り出し角度θを種々に変化させた条件の下、転がり抵抗並びに耐摩耗性の各試験を行った。なお、比BD/BWは0.026、比CSWh/CSHは0.746、比SWh/SHは0.654、比BW/CSWは0.844、比TD/HBWは0.134、比CSL/CSPは0.260および0.8CSWの位置は0.945SHと同じにした。その他のタイヤ構成条件や評価手法は、比BD/BWの実験と同様である。
そこで、図11に、周方向ベルト層4を傾斜ベルト層3の径方向外側に配置した場合のベルト変形をタイヤの側面側からみた模式図を示し、転がり抵抗について検討する。図11に示す場合は、周方向ベルト層4を設けない場合と比較して、周方向ベルト層4の径方向外側のトレッド部では周方向のせん断変形(2点鎖線参照)は低減されるが、周方向ベルト層4と傾斜ベルト層3との間ではせん断変形(2点鎖線参照)が発生することがわかる。それゆえ、周方向ベルト層4を傾斜ベルト層3の径方向外側に配置すると、トレッド部のせん断変形の低減が、周方向ベルト層4と傾斜ベルト層3との間のせん断変形によって相殺され、転がり抵抗低減の効果は、周方向ベルト層4を設けない場合よりわずかに改善されるだけであることが分かった。
一方、上記の高速耐久性に関する制約を受けないトレッド中央部分では、図13に示すように、傾斜ベルト層3の径方向内側であってタイヤの赤道面CLを含む領域に周方向ベルト層4を部分的に配置する。この部分を周方向ベルト層センター部4bという。
このように、周方向ベルト層を、傾斜ベルト層3の径方向内側のタイヤ赤道面CLを含む領域に配置される周方向ベルト層センター部4bと、傾斜ベルト層3の径方向外側の傾斜ベルト層幅方向最外側端を含む領域に配置される周方向ベルト層ショルダー部4aとから構成することで、転がり抵抗の低減および高速耐久性の向上を達成することができる。
サイズ225/45R17 91Wのタイヤを、表1に示す仕様の下に作製し、7.5J×17のリムに装着し、JIS D4230高速性能試験Aを外径2mドラムで実施した。
各供試タイヤの基本形状は図1に示す通りであり、従来構造1のタイヤは、傾斜ベルト層3a、3bは赤道面CLに対して24°の傾斜角度で配置したスチールコードを層間で相互に交差させた2層からなり、ベルト全幅は、外層3aが190mm、内層3bが200mmである。検討構造1〜3のタイヤは、傾斜ベルト層3a、3bの径方向外側に、ナイロンコードによる周方向ベルト層(ベルト全幅が205mmにわたる)と周方向ベルト層ショルダー部とを具える。周方向ベルト層ショルダー部の幅方向外側端部は、傾斜ベルト層の幅方向外側端部より2.5mm幅方向外側に位置する。検討構造1〜3のタイヤは、周方向ベルト層ショルダー部の幅を表1に示すとおりに変更したものである。
表1より、周方向ベルト層ショルダー部の幅が、傾斜ベルト層の最外側層3aの半幅HBWの20%以上のとき、高速性能が良化していることが分かる。
図13に示す形状及び構造で、サイズ225/45R17 91Wのタイヤを作製し、7.5J×17のリムに装着し、内圧を230kPaに調整した上で、荷重を4.5kN、時速80.0km/hの条件にて転がり抵抗測定を実施し、結果を図15に示す。なお、この転がり抵抗測定は、ISO18164に準拠し、スムースドラム、フォース式にて実施したものである。
図15の縦軸は、上述した従来構造1のタイヤ(2層の傾斜ベルト層を有し、周方向ベルト層を有さない)に対する転がり抵抗の改良率を表し、横軸は、周方向ベルト層センター部の幅の径方向最外層の傾斜ベルト層の半幅HBWに対する比を表す。
図15より、周方向ベルト層センター部の幅が半幅HBWに対して20%以上のとき、転がり抵抗が大きく改良されることがわかる。
サイズ225/45R17 91Wのタイヤを、表2に示す仕様の下に作製し、7.5J×17のリムに装着し、JIS D4230高速性能試験Aを外径2mドラムで実施した。
各供試タイヤの基本形状は図1に示す通りであり、従来構造2のタイヤは、傾斜ベルト層3a、3bと周方向ベルト層と周方向ベルト層ショルダー部とを具える。傾斜ベルト層3a、3bは赤道面CLに対して24°の傾斜角度で配置したスチールコードを層間で相互に交差させた2層からなり、傾斜ベルト層のベルト全幅は、外層3aが190mm、内層3bが200mmであり、周方向ベルト層のベルト全幅は205mmである。周方向ベルト層ショルダー部の幅方向外側端部は、傾斜ベルト層の幅方向外側端部より2.5mm幅方向外側に位置する。
検討構造4〜8のタイヤは、従来構造2に加えて、傾斜ベルト層3a、3bの径方向内側に周方向ベルト層センター部を具える。周方向ベルト層ショルダー部および周方向ベルト層センター部の幅と各層間の隙間は表2に示すとおりである。表2の隙間の幅で、「+」は隙間の幅を表し、「−」は重なりの幅を示す。
表2より、周方向ベルト層ショルダー部の幅が、傾斜ベルト層の最外側層3aの半幅HBWの20%以上のとき、高速性能が良化していることが分かる。
これは、上述したタイヤ形状の規定により、本発明のタイヤはトレッド幅が従来のタイヤ形状対比で広いため、接地幅も広くなり、ウェット性能、特に高速直進走行時の耐ハイドロプレーニング性能が低下するおそれがある。それゆえ、トレッド5の幅方向中央部に溝8を設けることにより、直進走行時の排水性を確保することが好ましい。ただし、この溝8の開口幅CWが大きくなり過ぎると、接地面積が減少して、ドライ路面での操縦安定性が低下するおそれがある。一方この溝8の開口幅CWが小さくなり過ぎると、ウェット性能を向上させるための溝幅を十分に確保できないおそれがある。それゆえ、溝8の開口幅CWを傾斜ベルト層3の最外側層3aの幅BWで割った比CW/BWが0.05以上0.25以下であることが好ましい。
これにより、耐摩耗性能、転がり抵抗性能、高速耐久性能およびウェット性能を向上したタイヤを提供することができる。
この転がり抵抗測定は、上記の実験と同様ISO18164に準拠し、スムースドラム、フォース式にて実施したものである。この測定結果は、従来例タイヤ1−1での転がり抵抗力を100として指数化した。この指数が小さいほど、転がり抵抗が小さいことを示している。
また、耐摩耗性能についても、従来例タイヤ1−1での耐摩耗性能を100として指数化し、指数が小さいほど、耐摩耗性能が向上していることを示す。
高速耐久性試験は、上記の実験例と同様に、JIS D4230に準拠し、高速性能試験Aを外径2mドラムで実施した。この測定結果は、発明タイヤ2−1対比での高速耐久性を示す。
発明例タイヤ2−2は、傾斜ベルト層3a、3bの径方向外側にナイロンコードによる周方向ベルト層40(ベルト全幅205mm)を具え、さらにその外側にナイロンコードによる第1の周方向ベルト層ショルダー部4aを具える。第1の周方向ベルト層ショルダー部4aの幅方向外側端部は、幅広の傾斜ベルト層3aの幅方向外側端部より2.5mm幅方向外側に位置する。
発明例タイヤ2−3〜2−5は、発明例タイヤ2−2の周方向ベルト層40を、周方向ベルト層センター部40bと周方向ベルト層ショルダー部40a(以下、第2の周方向ベルト層ショルダー部という)に分割し、周方向ベルト層センター部40bを傾斜ベルト層3a、3bの径方向内側に、第2の周方向ベルト層ショルダー部を第1の周方向ベルト層ショルダー部の径方向外側に具える。発明例タイヤ2−3〜2−5は、第1および第2の周方向ベルト層ショルダー部のベルト幅を表4に示すように変化させたものである。
ウェット性能試験は、各供試タイヤを7.5Jx17のリムに装着し、内圧を230kPaに調整した後、排気量2000ccの乗用車に装着し、アスファルト路面に深さ10mmの水がたまった路面を走行して行った。60km/hから徐々に速度を上げていき、ハイドロプレーニングが発生した速度を、従来例タイヤ3−1での速度を100として指数化した。この指数が大きいほど、ウェット性能が良好であることを示している。
ドライ性能試験は、各供試タイヤを7.5Jx17のリムに装着し、内圧を230kPaに調整した後、排気量2500ccの乗用車に装着し、熟練したテストドライバーがテストコースを走行して行った。速度150km/hのレーンチェンジ、速度80km/hでの限界旋回、速度50km/hからの加速を含む走行を実施し、10点満点評価を行った。7.5点以上は市場の一般的なタイヤと比較して良好な性能である。
外観不良率は、タイヤを50本生産し、トレッド中央部に外観不良が発生したタイヤの割合を測定した。
従来例タイヤ3−1の基本形状は、図2に示す通りであり、発明例タイヤ3−1の基本形状は、図1に示す通りである。
2 カーカス
3a 傾斜ベルト層(最外側層)
3b 傾斜ベルト層
4 周方向ベルト層
5 トレッド
6 タイヤ
7 適用リム
8 溝
10 ビードトゥ
Claims (12)
- 一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカスを骨格として、該カーカスのクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも2層の傾斜ベルト層とを順に配置して成るベルトを有し、該ベルトの径方向外側にトレッドを配置した空気入りタイヤであって、
該タイヤを適用リムに装着した状態のタイヤ幅方向断面において、前記傾斜ベルト層の最外側層の幅BWに対する、当該最外側層の幅方向中心部と幅方向端部との径差BDの比BD/BWが0.01以上0.04以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。 - 請求項1に記載の空気入りタイヤにおいて、さらに、タイヤの赤道面に沿って延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも1層の周方向ベルト層を有し、
該少なくとも1層の周方向ベルト層は、前記傾斜ベルト層の径方向内側で、タイヤの赤道面を含む領域に配置される周方向ベルト層センター部と、前記傾斜ベルト層の径方向外側で、前記傾斜ベルト層のうち幅が最も広い傾斜ベルト層の幅方向最外側端を含む領域に配置される周方向ベルト層ショルダー部と、からなることを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記周方向ベルト層センター部は、少なくとも、前記傾斜ベルト層のうち、径方向最外側に配置された傾斜ベルト層の半幅HBWの1/2点相互間の領域に配置され、前記周方向ベルト層ショルダー部は、少なくとも、前記傾斜ベルト層の半幅HBWの1/2点より幅方向外側に配置されることを特徴とする請求項2に記載の空気入りタイヤ。
- 前記ベルトの、少なくともタイヤ幅方向中央部をタイヤ径方向内側に凹ませることによりクラウン部の中央にタイヤ周方向の環状凹部を形成することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記トレッドの、少なくともタイヤ幅方向中央部をタイヤ径方向内側に凹ませることによりクラウン部の中央にタイヤ周方向の環状凹部を形成することを特徴とする請求項4に記載の空気入りタイヤ。
- カーカスの径方向最外側とビードトゥとの間のタイヤ径方向の距離CSHに対する、前記カーカスの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離CSWhの比CSWh/CSHが0.6以上0.9以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記タイヤの断面高さSHに対する、タイヤの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離SWhの比SWh/SHが0.5以上0.8以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記カーカスの最大幅CSWに対する、前記傾斜ベルト層の最外側層の幅BWの比BW/CSWが0.8以上0.94以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記傾斜ベルト層の最外側層の半幅HBWに対する、前記トレッドの幅方向中心部と幅方向端部との径差TDの比TD/HBWが、0.06以上0.145以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記カーカスにおける、前記傾斜ベルト層の最外側層の幅方向中心部に対応する位置からビードコア直下までの経路長CSPに対する、前記傾斜ベルト層の最外側層の幅方向端部に対応する位置から前記最大幅位置までの経路長CSLの比CSL/CSPが、0.1以上0.25以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- トレッド表面における、タイヤの赤道から前記カーカスの最大幅CSWの0.4倍の距離を隔てた位置が、前記タイヤの断面高さSHのビードトゥを始端とした0.91倍以上0.97倍以下の範囲にあることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記傾斜ベルト層の最外側層の幅方向端部におけるベルト振り出し角度が0°以上10°以下であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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