JP2011230700A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】コーナリング限界性能及びコーナリング限界を超えてからタイヤが滑り出した後の収束性がともに十分に発揮され、操縦安定性に優れた空気入りタイヤを提供すること。
【解決手段】空気入りタイヤをＪＡＴＭＡ記載の標準リムに装着し、空気圧を９０ｋＰａ充填して無負荷状態にした際に、タイヤ子午線断面形状において、タイヤセンターラインと交差するトレッド面の位置をＡ、最内層のベルト層のエッジからタイヤ軸と直交する直線Ｐと交差するトレッド面の位置をＢとすると、位置Ａ、Ｂを結ぶ直線Ｘと位置Ａからタイヤセンターラインに垂直に引いた直線Ｙとのなす角度βが８°以上１５°以下である。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、例えば競技用タイヤとして使用される空気入りタイヤにおいて、操縦安定性を向上させた空気入りタイヤに関する。

バイアスタイヤは、路面の摩擦係数（μ）が変化してもある程度の制駆動力やコーナリング性能を発揮できるという特性（以下、必要に応じて路面変化対応特性という）を有する一方、ラジアルタイヤは、制駆動力やコーナリング性能に優れるが、路面変化対応特性がバイアスタイヤほど発揮されないという特性を有する。

このため、バイアスタイヤとラジアルタイヤの双方の特性をある程度確保することを目的とした、いわゆるハーフラジアル構造のタイヤが知られており、近年、高トルク付加時の駆動性能を高めることを目的とした競技用空気入りタイヤが提案されている。

例えば、特許文献１には、一対の環状のビード間を補強する２層以上のカーカス層と、踏面部下方のカーカス層の外周側のベルト層とを備え、２層のカーカス層は、コードがタイヤ周方向に略対称に交差するように積層され、各カーカス層のコードが、タイヤ赤道線付近の位置ではタイヤ周方向に対して３０以上５０°以下の角度θ１で配され、上記ビードからタイヤ最大幅の位置までは、θ１−１５≦θ３≦θ１＋１５を満たす角度θ３で配される競技用空気入りタイヤが開示されている。このタイヤによれば、タイヤの捻り剛性を向上させ、高トルク付加時の駆動性能を高めることができる、とされている。

特開２００５−３０６１５５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された空気入りタイヤにおいては、ＪＡＴＭＡ記載の標準リムに装着し、所定空気圧を充填して無負荷状態にした際のタイヤ子午線断面形状において、トレッドショルダー部の落ち込みが十分ではない。このため、コーナリング限界性能及びコーナリング限界を超えてからタイヤが滑り出した後の収束性がともに十分に発揮されるとはいえず、結果的として、優れた操縦安定性が得られないおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、コーナリング限界性能及びコーナリング限界を超えてからタイヤが滑り出した後の収束性がともに十分に発揮され、ひいては操縦安定性に優れた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、左右のビード部間に２層以上のカーカス層を装架し、トレッド部のカーカス層外周側に有機繊維又は金属からなる２層以上のベルト層を配置し、上記カーカス層のコードが互いに交差する方向に延在するとともに、タイヤセンターライン部で周方向に対して２５°以上４５°以下の角度α１をなし、上記ベルト層のコードが互いに交差する方向に延在するとともに、タイヤセンター部で周方向に対して１５°以上３０°以下の角度α２をなし、上記空気入りタイヤを正規リムに装着し、空気圧を１８０ｋＰａとし、無負荷状態にした際に、タイヤ子午線断面形状において、タイヤセンターラインと交差するトレッド面の位置をＡ、最内層のベルト層のエッジからタイヤ軸と直交する直線Ｐと交差するトレッド面の位置をＢとすると、上記位置Ａ、Ｂを結ぶ直線Ｘと上記位置Ａからタイヤセンターラインに垂直に引いた直線Ｙとのなす角度βが８°以上１５°以下であることを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤは、クラウン部にベルト層を備えることで、トレッド面の拘束力が高く、優れた制駆動力を発揮することができるとともに、トレッド面の接地形状変化が抑制されるため、優れたコーナリング性能を発揮することもできる。また、本発明の空気入りタイヤは、サイドウォール部からビード部にかけてはバイアスタイヤの特長である路面変化対応特性を発揮することができる。特に、低負荷状態においては、路面形状の変化に依存しないで制駆動力等の性能を十分に発揮することができる。

このような構成を前提に、本発明の空気入りタイヤは、特に、直線Ｘと直線Ｙとのなす角度βを８°以上１５°以下としている。角度βを８°以上とすることにより、クラウン部からショルダー部へかけての落ち込みを十分に有する。このため、コーナリング限界性能及びコーナリング限界を超えてからタイヤが滑り出した後の収束性を向上させることができることから、優れた操縦安定性を得ることができる。一方、角度βを１５°以下とすることにより、トレッド部の接地幅を十分に確保し、操縦安定性の低下を抑制することができる。

本発明の空気入りタイヤにおいては、カーカス最外層のコードとベルト最内層のコードが、同一方向に傾斜していることが望ましい。このような態様によれば、これらのコード間に生じるせん断力を低減して、タイヤの耐久性を向上させることができる。

また、本発明の空気入りタイヤにおいては、カーカス最外層のコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度が、ベルト最内層のコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度よりも大きいことが望ましい。このような態様によれば、ベルト層によるトレッド面の拘束力が向上するため、さらに制駆動力を大きくすることができる。

本発明は、以上に示す構成のタイヤであって、かつ、競技用として用いられる空気入りタイヤを包含する。本発明は、以上に示す構成のタイヤであって、かつ、スリックタイヤとして用いられる空気入りタイヤを包含する。本発明は、以上に示す構成のタイヤであって、かつ、正規リムに装着し、空気圧を７０ｋＰａ以上１４０ｋＰａ以下として使用される空気入りタイヤを包含する。

本発明に係る空気入りタイヤによれば、コーナリング限界性能及びコーナリング限界を超えてからタイヤが滑り出した後の収束性を十分に発揮することができるため、操縦安定性を向上させることができる。

図１は、本実施形態の空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。 図２は、本実施形態の空気入りタイヤの要部を示す平面図である。 図３は、本実施形態の空気入りタイヤの一例を示す子午線半断面図である。

以下に、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。また、以下に開示する構成は、適宜組み合わせることができる。

図１は、本実施形態の空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。同図に示すように、空気入りタイヤ１０は、トレッド部１２、サイドウォール部１４、及びビード部１６を有し、ＣＬはタイヤセンターラインを示す。

図１に示す空気入りタイヤ１０においては、左右のビード部１６間にカーカス層１８が装架されている。カーカス層１８の両端は、ビード部１６に埋設されたビードコア２０の周りに、ビードフィラー２２を挟み込むようにしてタイヤの内側から外側に折り返されている。カーカス層１８は、タイヤセンターラインＣＬ上でタイヤ内周側に位置する第１カーカス１８Ａと、第１カーカス１８Ａのタイヤ外周側に位置する第２カーカス１８Ｂとからなる。カーカス層１８の外周側におけるトレッド部１２には、２層のベルト層２４が配置されている。ベルト層２４は、タイヤ内周側に位置する第１ベルト２４Ａと、第１ベルト２４Ａのタイヤ外周側に位置する第２ベルト２４Ｂとからなる。

トレッド面１２Ａは、そのタイヤ子午線断面形状において、図１に示すように、タイヤ外周側に凸となる円弧状に形成されている。また、トレッド面１２Ａは、クラウン部１２Ｘ側よりショルダー部１２Ｙ側が小さな円弧で形成され、トレッド面１２Ａをショルダー部１２Ｙ側がクラウン部１２Ｘ側よりタイヤ内周側となる曲面状にしている。

本実施形態において、図１に示すカーカス層１８、ビードコア２０、及びベルト層２４は、空気入りタイヤを正規リムＲに装着し、空気圧を１８０ｋＰａとし、無負荷状態にした際に、タイヤ平面視において、以下にようにしてある。なお、正規リムとは、ＪＡＴＭＡで規定する「標準リム」、ＴＲＡで規定する「Design Rim」、あるいは、ＥＴＲＴＯで規定する「Measuring Rim」をいう。さらに、正規内圧とは、ＪＡＴＭＡで規定する「最高空気圧」、ＴＲＡで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、あるいはＥＴＲＴＯで規定する「INFLATION PRESSURES」をいう。

図２は、本実施形態の空気入りタイヤの要部を示す平面図であり、斜線は各層におけるコードの延在方向を示す。同図に示すように、カーカス層１８を構成する第１カーカス１８Ａ及び第２カーカス１８Ｂは、左右のビードコア２０の周りに、タイヤ内側から外側に折り返されている。第１カーカス１８Ａ及び第２カーカス１８Ｂのコードは、互いに交差する方向に延在するとともに、タイヤセンターＣＬでタイヤ周方向に対して２５°以上４５°以下の角度α１をなし、第１ベルト２４Ａ及び第２ベルト２４Ｂのコードは互いに交差する方向に延在しているとともに、タイヤセンターラインＣＬで周方向に対して１５°以上３０°以下の角度α２をなすように設定してある。ここで、タイヤ周方向とは、タイヤの回転軸を中心軸とする周方向をいう。

このように第１カーカス１８Ａ及び第２カーカス１８Ｂのコード、及び第１ベルト２４Ａ及び第２ベルト２４Ｂのコードをそれぞれ互いに交差させることにより、特に、低負荷時のタイヤの撓み易さといわゆる箍効果とを高いレベルで両立することができる。

また、第１カーカス１８Ａ及び第２カーカス１８Ｂのコード延在方向を、タイヤセンターＣＬで周方向に対して２５°以上とすることで、十分な操縦安定性及び耐久性を得るに足る、カーカス層としての構成を確保することができる。一方、上記コード延在方向を、タイヤセンターＣＬで周方向に対して４５°以下とすることで、一般のバイアスタイヤ並みの操縦安定性及び耐久性を確保することができる。なお、第１カーカス１８Ａ及び第２カーカス１８Ｂのコード延在方向を、タイヤセンターＣＬで周方向に対して３０°以上４０°以下とすることで、上記効果をそれぞれより安定して得ることができる。

さらに、第１ベルト２４Ａ及び第２ベルト２４Ｂのコード延在方向を、タイヤセンターラインＣＬで周方向に対して１５°以上３０°以下とすることで、ベルト層２４によるいわゆる箍効果を十分発揮して、制駆動力やコーナリング性能を十分に発揮することができる。なお、第１ベルト２４Ａ及び第２ベルト２４Ｂのコード延在方向を、タイヤセンターＣＬで周方向に対して２０°以上２５°未満とすることで、上記効果をより安定して得ることができる。

次に、図１に示すトレッド面１２Ａは、空気入りタイヤを正規リムＲに装着し、空気圧を１８０ｋＰａとし、無負荷状態にした際に、タイヤ子午線断面視において、以下のようにしてある。

図３は、図１の空気入りタイヤの右半分を拡大して示した、本実施形態のタイヤの子午線半断面図である。同図に示すように、タイヤセンターラインＣＬと交差するトレッド面１２の位置をＡ、最内層のベルト層２４のエッジ２４ａからタイヤ軸と直交する直線Ｐと交差するトレッド面１２Ａの位置をＢとすると、位置Ａ、Ｂを結ぶ直線Ｘと位置ＡからタイヤセンターラインＣＬに垂直に引いた直線Ｙとのなす角度β１を８°以上１５°以下の範囲に設定してある。

このようにトレッド面１２Ａにおいて、角度β１を８°以上とすることにより、クラウン部からショルダー部にかけての落ち込みを十分に有するため、コーナリング限界性能及びコーナリング限界を超えてからタイヤが滑り出した後の収束性を向上させることができる。一方、角度β１を１５°以下とすることにより、トレッド面１２Ａのショルダー部１２Ｙにおいて接地幅を十分に確保し、操縦安定性の低下を防止することができる。角度β１を１０°以上１２°以下とした場合には、上記効果がより安定して得られるため好ましい。

なお、角度β１が８°未満であると、トレッド面１２Ａのショルダー部１２Ｙにおける接地圧が局所的に高くなり、高速耐久性及び操縦安定性を十分に確保することが難しくなる。逆に角度β１が１５°を越えると、トレッド面１２Ａの接地面積の減少が大きくなるため、操縦安定性が大きく低下する。

本実施形態の空気入りタイヤにおいては、図２において、カーカスのうちタイヤセンターラインＣＬで最外層の第２カーカス１８Ｂのコードと、ベルトのうち最内層の第１ベルト２４Ａのコードが、同一方向に傾斜していることが好ましい。このような態様により、これらのコード間に生じるせん断力を低減して、タイヤの耐久性を向上させることができる。

また、本実施形態の空気入りタイヤにおいては、図２において、カーカスのうちタイヤセンターラインＣＬで最外層の第２カーカス１８Ｂのコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度α１Ｂが、ベルトのうちタイヤセンターラインＣＬで最内層の第１ベルト２４Ａのコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度α２Ａよりも大きいことが好ましい。このような態様によれば、第１ベルト２４Ａによるトレッド面の拘束力が向上するため、特に制駆動力を大きくすることができる。なお、角度α１Ｂと角度α２Ａとの関係をα１Ｂ＋３≧α２Ａとすることで、さらに制駆動力を大きくすることができる。

以上説明したように、図１〜３に示す本実施形態に係る空気入りタイヤは、複数のカーカスのコード延在方向及び複数のベルトのコード延在方向により、操縦安定性と高速耐久性とを十分に確保した上で、クラウン部からショルダー部にかけての落ち込みを十分に確保することにより、特に、コーナリング限界性能及びコーナリング限界を超えてからタイヤが滑り出した後の収束性を向上させることができる。

本実施形態の空気入りタイヤは、競技用として用いることができる。ここで、競技用タイヤとは、一般公道を走行せずに限定された占有地を走行し、かつ、走行時に高トルク負荷のかかるタイヤを意味する。また、本実施形態の空気入りタイヤは、スリックタイヤに用いることができる。ここで、スリックタイヤとは、サイビング（排水用の溝）を有さない、舗装路面を走行する車輌用タイヤを意味する。競技用タイヤやスリックタイヤには、コーナリング限界性能及びコーナリング限界を超えてからタイヤが滑り出した後の収束性が十分に確保されることが要請される。このため、本実施形態の空気入りタイヤを競技用タイヤやスリックタイヤとして用いることは有利である。

また、本実施形態の空気入りタイヤは、正規リムに装着し、空気圧を７０ｋＰａ以上１４０ｋＰａ以下として使用することができる。当該空気入りタイヤは、このような範囲の空気圧においては、カーカス層のコード延在方向に起因し、バイアスタイヤの特長である路面変化対応特性を十分に発揮することができる。また、当該空気入りタイヤは、ベルト層を有することで、低空気圧領域で使用する場合にも、トレッド踏面の接地状態が安定しているため、操縦安定性の低下を抑制できる。

本実施形態、従来例、及び比較例に係る空気入りタイヤを作製し、評価した。なお、本実施形態によるものが実施例である。比較例は、従来例を示すものではない。

タイヤサイズを前輪２０５／５０Ｒ１３、後輪２４５／４５Ｒ１３で共通にし、図１に示す構成の空気入りタイヤにおいて、カーカス層のコードをナイロン（登録商標）(コード繊度９４０（ｄｔｅｘ／２）、コードエンド数７０（本）)とするともに、ベルト層のコードをアラミド繊維(コード繊度１６７０（ｄｔｅｘ／２）、コードエンド数４９（本）)とし、図２、図３に示す角度α１Ｂ、α２Ａ、β１を表１のように変え、実施例１〜４、及び比較例１〜４の空気入りタイヤをそれぞれ作製した。また、実施例等と同様にして、従来例１としてバイアス構造の空気入りタイヤ（ベルト層を含まず）、及び従来例２としてハーフラジアル構造の空気入りタイヤ（図１の構造を採用）をそれぞれ作製した。なお、上記α１Ｂ、α２Ａ、β１は、それぞれ、図２、３に示す角度を示すものである。

カーカス最外層のコードとベルト最内層のコードの、平面視における傾斜方向Ｄを表１に併記する。表１中、傾斜方向Ｄの標記方法については、カーカス最外層のコード傾斜方向を左側に、ベルト最内層のコード傾斜方向を右側に、記号−を介して示し、Ｌはコードが同視で左下方向に延在し、Ｒはコードが同視で右下方向に延在することを意味する。

これら各試験タイヤを前輪についてはリムサイズ１３ｘ８Ｊのリムに、後輪についてはリムサイズ１３ｘ１０Ｊのリムにそれぞれ装着し、空気圧を９０ｋＰａにして、以下に示す測定条件により、操縦安定性、走行タイム、路面変化対応特性、制動計測、及び耐久性について評価試験を行った。

車両は、１６００ｃｃクラスの自然吸気エンジンを搭載した、フォーミュラータイプのレーシングカーを用いた。空気圧を９０ｋＰａにするにあたり、タイヤウォーマーを使用してタイヤを予め８０℃まで暖めた。

操縦安定性については、テストコース及びサーキットにおいて、テストドライバーによるコーナリング限界性能及びコーナリング限界を超えてからタイヤが滑り出した後の収束性に関する官能評価を行い評価した。走行タイムについては、サーキット１周に要した時間のベストラップを指数化した。路面変化対応特性については、テストコースにおいてテストドライバーによって複数のコンディションの路面（摩擦係数μの異なる路面）を一度に走行した際の制駆動力とコーナリング性能に関する官能評価を行い、指数化した。制動計測については、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）を作動させ、１００ｋｍ／ｈから停止するまでの制動距離計測を５回実施し、最短距離及び最長距離を除外した３回の平均値を指数化した。耐久性については、ドラム式タイヤ耐久試験機において、タイヤが故障するまで走行させたデータを指数化した。また、耐久性については、空気圧９０ｋＰａとし、荷重及びリム条件に関しＪＡＴＭＡ（ＥＴＲＴＯ）に規定のないサイズは、ＪＡＴＭＡタイヤ設計ガイドラインの計算式に基づき算出し、その他の条件については、旧ＪＩＳ Ｄ４２３０に準拠して評価した。

これらの指数については、大きいほど各性能が優れているものとし、走行タイム以外は、全て、従来例１を１００とする指数値で示した。これに対し、走行タイムについては、実際の時間（秒）で示した。以上の各評価結果を表２に示す。

表２から明らかなように、本発明の範囲内にある実施例１〜４の空気入りタイヤについては、走行タイム以外のいずれの評価項目についても、１００以上の優れた結果が得られており、また、走行タイムについても６０秒程度であり、従来例１、２や比較例１〜４に比べて優れた結果が得られていることが判る。

これに対し、本発明の範囲外にある従来例１、２、及び比較例１〜４の空気入りタイヤについては、少なくともいずれかの評価項目について、実施例１〜４の空気入りタイヤに比べて優れた結果が得られていないことが判る。

以上のように、本発明の空気入りタイヤは、コーナリング限界性能及びコーナリング限界を超えてからタイヤが滑り出した後の収束性をともに十分に確保することに有用である。

１０ 空気入りタイヤ
１２ トレッド部
１２Ａ トレッド面
１２Ｘ クラウン部
１２Ｙ ショルダー部
１４ サイドウォール部
１６ ビード部
１８ カーカス層
１８Ａ 第１カーカス
１８Ｂ 第２カーカス
２０ ビードコア
２２ ビードフィラー
２４ ベルト層
２４Ａ 第１ベルト
２４Ｂ 第２ベルト
２４ａ 最内層のベルトのエッジ
Ａ タイヤセンターラインと交差するトレッド面の位置
Ｂ 直線Ｐと交差するトレッド面の位置
Ｐ 最内層のベルトのエッジからタイヤ軸と直交する直線
Ｘ 位置Ａ、Ｂを結ぶ直線
Ｙ 位置Ａからタイヤセンターラインに垂直に引いた直線
ＣＬ タイヤセンターライン
α１ カーカスのコードがタイヤセンター部で周方向に対してなす角度
α１Ｂ 最外層のカーカスのコードがタイヤセンター部で周方向に対してなす角度
α２ ベルトのコードがタイヤセンター部で周方向に対してなす角度
α２Ａ 最内層のベルトのコードがタイヤセンター部で周方向に対してなす角度
β１ 直線Ｘと直線Ｙとのなす角度

Claims (6)

1. 左右のビード部間に２層以上のカーカス層を装架し、トレッド部のカーカス層外周側に有機繊維又は金属からなる２層以上のベルト層を配置した空気入りタイヤにおいて、
   前記カーカス層のコードが互いに交差する方向に延在するとともに、タイヤセンター部で周方向に対して２５°以上４５°以下の角度α１をなし、前記ベルト層のコードが互いに交差する方向に延在するとともに、タイヤセンター部で周方向に対して１５°以上３０°以下の角度α２をなし、
   前記空気入りタイヤを正規リムに装着し、空気圧を１８０ｋＰａとし、無負荷状態にした際に、タイヤ子午線断面形状において、タイヤセンターラインと交差するトレッド面の位置をＡ、最内層のベルト層のエッジからタイヤ軸と直交する直線Ｐと交差するトレッド面の位置をＢとすると、前記位置Ａ、Ｂを結ぶ直線Ｘと前記位置Ａからタイヤセンターラインに垂直に引いた直線Ｙとのなす角度βが８°以上１５°以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. カーカス最外層のコードとベルト最内層のコードが、同一方向に傾斜している請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. カーカス最外層のコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度が、ベルト最内層のコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度よりも大きい請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 競技用として用いられる請求項１から３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. スリックタイヤとして用いられる請求項１から４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
6. 正規リムに装着し、空気圧を７０ｋＰａ以上１４０ｋＰａ以下として使用される請求項１から５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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