JP2013116707A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】乗り心地性能及び旋回性能を向上させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】カーカスとベルト層とを具えた空気入りタイヤである。サイドウォールプロファイル3aは、最大幅点Wmからタイヤ半径方向外側にのびかつ中心がタイヤ内腔側にある円弧からなる凸円弧部9と、中心がタイヤ外側にある凹円弧部10とからなる。凹円弧部10は、凸円弧部9の仮想延長線9aよりもタイヤ軸方向外側に位置するとともに、トレッド端Teは、凹円弧部10のタイヤ軸方向の内方端10aよりもタイヤ軸方向外側に位置する。
【選択図】図2

Description

本発明は、縦ばねを低減しつつ接地面積を増加させ、乗り心地性及び旋回性能を両立させた空気入りタイヤに関する。
近年、車両の高運動性能化に伴って、市場では、旋回時等の大きな荷重移動時でもタイヤが腰砕けにならない剛性感が求められており、同時に高い高速耐久性も要求されている。このため、カーカスプライを複数枚配し高剛性化を図った空気入りタイヤが提供されている。しかしながら、このような空気入りタイヤは、サイドウォール部の剛性が大きくなり過ぎ、縦ばねが大きくなってトレッド部の接地性や乗り心地性が悪化する。特に、旋回時に低荷重となる内側のタイヤのトレッド部の接地面積が小さくなり、コーナリングフォースが低下して旋回性能が低下するおそれがある。
このような問題を解決する方法として、トレッド部のタイヤ軸方向の両側部に窪みを設け、縦ばねを低下させて乗り心地性を確保した空気入りタイヤ(特許文献1参照)が提案されている。しかしながら、このような空気入りタイヤは、窪みが設けられるために、トレッド部の接地面積が小さくなり、特に限界走行時の旋回性能を十分に期待できないという問題があった。
特開平7−47809号公報
本発明は、以上のような問題に鑑み案出されたもので、タイヤ軸方向の最大幅点からトレッド端までの輪郭であるサイドウォールプロファイルを規定し、かつトレッド端の位置を規定することにより、縦ばねを低減しながら接地面積を増加させ、乗り心地性能及び旋回性能を向上させた空気入り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へてビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内方に配されるベルト層とを具えた空気入りタイヤであって、正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填された無負荷の正規状態におけるタイヤ回転軸を含む子午線断面において、
タイヤ軸方向の最大幅点からトレッド端までの輪郭線であるサイドウォールプロファイルは、前記最大幅点からタイヤ半径方向外側にのびかつ中心がタイヤ内腔側にある円弧からなる凸円弧部と、前記凸円弧部とトレッド端との間を継ぐとともに中心がタイヤ外側にある凹円弧部とからなり、前記凹円弧部は、前記凸円弧部をタイヤ半径方向外側に延長した仮想延長線よりもタイヤ軸方向外側に位置するとともに、前記トレッド端は、前記凹円弧部のタイヤ軸方向の内方端よりもタイヤ軸方向外側に位置することを特徴とする。
また請求項2記載の発明は、前記凸円弧部は、単一の曲率半径R1からなる請求項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、前記トレッド部の外面の輪郭線であるトレッドプロファイルは、タイヤ赤道から前記トレッド端に向かって曲率半径が漸減する請求項1又は2記載の空気入りタイヤである。
また請求項4記載の発明は、前記凹円弧部は、単一の曲率半径R2を有する円弧からなり、前記曲率半径R2が、5〜20mmである請求項1乃至3のいずれかに記載の空気入りタイヤである。
また請求項5記載の発明は、前記カーカスは、前記トレッド部から前記サイドウォール部を経て前記ビード部の前記ビードコアに至る本体部と、該本体部に連なり前記ビードコアの周りをタイヤ軸方向内側から外側に向けて折返された折返し部とを有する2枚の折返しプライと、前記トレッド部から前記サイドウォール部を経て前記ビード部で終端する1枚の巻下げプライとからなる請求項1乃至4のいずれかに記載の空気入りタイヤである。
また請求項6記載の発明は、前記折返し部の外端は、前記ベルト層のタイヤ半径方向内側で終端する請求項5記載の空気入りタイヤである。
また請求項7記載の発明は、前記ベルト層は、前記カーカス側からタイヤ半径方向外側に重ねられた第1乃至第3のベルトプライを含み、前記第1のベルトプライは、タイヤ軸方向の両側がタイヤ赤道側に向かって折返され、かつ、前記第3のベルトプライのタイヤ半径方向外側に重ねられた折返し側部を有する請求項1乃至6のいずれかに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、タイヤ軸方向の最大幅点からトレッド端までの輪郭線であるサイドウォールプロファイルが、中心がタイヤ内腔側にある円弧からなる凸円弧部と、中心がタイヤ外側にある凹円弧部とからなる。これにより、タイヤ半径方向の荷重に対し、凸円弧部及び凹円弧部が協働して撓み、縦ばねが低減し、接地性や乗り心地性能が向上する。特に、低荷重時の接地面積が確保されるため、旋回時に荷重が小さくなる内側のタイヤのコーナリングフォースが大きくなり、旋回性能が向上する。
また、前記凹円弧部は、凸円弧部とトレッド端との間を継ぐとともに、凸円弧部をタイヤ半径方向外側に延長した仮想延長線よりもタイヤ軸方向外側に位置する。これにより、トレッド部へのタイヤ軸方向の荷重に対しても、凹円弧部が効果的に撓むため、乗り心地性能がより一層向上する。
さらに、トレッド端は、凹円弧部のタイヤ軸方向の内方端よりもタイヤ軸方向外側に位置する。これにより、凹円弧部が設けられても、トレッド端がよりタイヤ軸方向外側に配されるため、高荷重時の接地面積が増加し、旋回時に荷重が大きくなる外側のタイヤのコーナリングフォースが大きくなるため、旋回性能が向上する。
本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示す断面図である。 図1のトレッドプロファイル及びサイドウォールプロファイルを示す断面図である。 インボリュート状曲線の一例である。 他の実施形態を示すベルト層の拡大断面図である。
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図1は本実施形態の空気入りタイヤ1の正規状態におけるタイヤ軸を含むタイヤ子午線断面図である。ここで、正規状態とは、タイヤを正規リムにリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態とする。以下、特に言及しない場合、タイヤの各部の寸法はこの正規状態で測定された値とする。
また前記「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「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。
図1に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ1は、トレッド部2からサイドウォール部3を経てビード部4のビードコア5に至るカーカス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の内部に配されたベルト層7と、前記ビードコア5からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびるビードエーペックスゴム8とが設けられており、この例ではサーキット走行に用いられるレース用のスリックタイプのラジアルタイヤが示される。
前記カーカス6は、本実施形態では、3枚のカーカスプライ6A、6B、6Cからなる。タイヤ半径方向最内側のカーカスプライ6Aとその外側に配されたカーカスプライ6Bとは、トレッド部2からサイドウォール部3をへてビード部4のビードコア5に至るトロイド状の本体部6aA、6aBと、これらに連なりビードコア5の周りでタイヤ軸方向内側から外側に折返された折返し部6bA、6bBとを有する折返しプライである。また、タイヤ半径方向最外側のカーカスプライ6Cは、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で終端する1枚の巻下げプライである。これにより、タイヤ1の剛性が十分強化され、タイヤ1の内圧を低下させて使用することが可能となる。従って、トレッド部2の接地性が向上し、低荷重から高荷重までの全荷重領域でのコーナリングフォースが向上し、優れた旋回性が発揮される。
なお、タイヤ1の内圧は、高過ぎると全荷重領域でのコーナリングフォースの向上効果が得られず、低すぎるとタイヤバーストの原因となる。このような観点から、タイヤ1の内圧は例えば120〜200kPaに設定されるのが望ましい。
また、カーカスプライ6Bの折返し部6bBの外端6cBは、タイヤ最大幅点Wmよりタイヤ半径方向外側で終端し、カーカスプライ6Aの折返し部6bAの外端6cAは、ベルト層7のタイヤ半径方向内側で終端する、所謂ハイターンアップ構造が採用される。これにより、折返し部6bA及び6bBが、トレッド部2の及びサイドウォール部3の剛性をより一層補強する。
前記カーカスプライ6A、6Bは、カーカスコードをトッピングゴムで被覆したコードプライであって、本実施形態では前記カーカスコードがタイヤ赤道Cに対して例えば75〜90゜の角度で傾けて配されている。カーカスコードには、有機繊維が好適に用いられ、本実施形態ではナイロンが採用されるが、他の例として、ポリエステルコード、レーヨン、アラミドが採用され、必要によりスチールコードが採用されうる。
前記ベルト層7は、ベルトコードがタイヤ赤道Cに対して、例えば10〜45度、本実施形態では20度の角度で傾斜して配列された3枚のベルトプライ7A、7B、7Cを、ベルトコードが交差する向きにタイヤ半径方向で重ね合わされて構成される。このため、タガ効果によりトレッド部2が強固に補強される。
前記ベルト層7のベルトコードは、例えば、スチールコード、アラミド又はレーヨン等が好適に採用される。本実施形態では、タイヤ半径方向最内側のベルトプライ7Aには、アラミドが採用され、その外側のベルトプライ7B及び7Cには、スチールコードが採用される。これにより、カーカスプライ6Bとベルトプライ7Aとの剛性差が小さくなり、カーカス6とベルト層7との剥離が防止される。
前記ベルト層7は、図4に示されるように、タイヤ半径方向の最内側に配されたベルトプライ7Aのタイヤ軸方向の両側がタイヤ赤道C側に折返され、タイヤ半径方向の最外側のベルトプライ7Cのタイヤ半径方向外側に重ねられた折返し側部7aを有する所謂フォールド構造であっても良い。このような折返し側部7aは、ベルトプライ7B及び7Cのセパレーションを防止すると共に、トレッド部2のタイヤ軸方向外側の剛性を大きくするため、旋回時の操縦安定性が向上する。
前記ビードエーペックスゴム8は、硬質のゴムからなり、前記本体部6aと折返し部6bとの間に配され、かつビードコア5からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびる。これにより、ビード部4及びサイドウォール部3が補強される。
図2は、図1のトレッドプロファイル2a及びサイドウォールプロファイル3aを示す断面図である。本明細書において、前記トレッドプロファイル2aとは、タイヤ赤道Cからトレッド端Teまでのトレッド部2の輪郭線をいう。また、前記サイドウォールプロファイル3aとは、タイヤ軸方向の最大幅点Wmからトレッド端Teまでのサイドウォール部3の輪郭線をいう。また、前記最大幅点Wmからタイヤ半径方向内側の輪郭線は、ビードプロファイル4aと定義される。
また、前記トレッド端Teとは、トレッド部2のタイヤ軸方向の最外側の位置であり、エッジによって明瞭に定められる場合にはそのエッジとするが、当該エッジが明瞭でない場合は、サイドウォールプロファイル3aの外側に設けられた中心C2がタイヤ外側に位置する円弧からなる凹円弧部10のタイヤ半径方向の外端10eとする。
前記トレッドプロファイル2aは、タイヤ赤道Cからトレッド端Teまで凸円弧状に湾曲してのびる。即ちトレッドプロファイル2aは、中心がタイヤ内腔側にある円弧で形成される。また、トレッドプロファイル2aは、タイヤ赤道Cからトレッド端Teに向かって曲率半径が漸減するのが望ましい。。これにより、接地面の形状が縦長になるため、乗り心地性を確保しつつ、操縦安定性を高めることができる。
前記トレッドプロファイル2aとしては、より好ましくは、インボリュート状曲線が望ましい。図3には、このインボリュート状曲線Lの一例が示される。図3には、縦軸にタイヤ半径方向に沿ったy軸、横軸にタイヤ軸方向に沿ったx軸が設定されたx−y座標系が示される。そこには、長軸yaを有する楕円Vが定められている。楕円Vの短軸xaはx軸に重ねられ、かつ、その短軸xaの一端は原点Oに一致している。インボリュート状曲線Lは、一定の長さの糸L5の一端Laが原点0に固定され、他端Lbがy軸方向に伸ばされた状態から、糸L5が楕円Vに巻き付けられていくときの他端Lbが描く軌道で表される。このようなトレッドプロファイル2aは、xの関数として連続的に減少する曲率半径R(x)を持つ。このようなトレッドプロファイル2aは、ネガティブキャンバーが大きい車両であっても接地面積が確保される他、トレッド部2の接地荷重が大きくなるに従って、接地面積が連続的に増大するため、特に高荷重時のコーナリングフォースが増加して、高い旋回性能が発揮される。
前記トレッドプロファイル2aは、湾曲の度合いが強くなると、接地面積が低下して操縦安定性が低下するおそれがあり、過度に平坦化すると、トレッド端Te付近で偏摩耗が発生して耐久性が低下するおそれがある。このような観点から、タイヤ赤道Cからトレッド半幅Wの0.8倍のタイヤ軸方向距離を隔てた位置Pでの、トレッドプロファイル2aとトレッド部2のタイヤ半径方向の最外側点2bとのタイヤ半径方向の距離であるキャンバー量CAは、トレッド半幅Wの3%以上、より好ましくは7%以上が望ましく、13%以下、より好ましくは9%以下が望ましい。
前記サイドウォールプロファイル3aは、前記最大幅点Wmからタイヤ半径方向外側にのびかつ中心C1がタイヤ内腔側にある円弧からなる凸円弧部9と、この凸円弧部9に滑らかに連なるとともに凸円弧部9とトレッド端Teとの間を継ぎしかも中心C2がタイヤ外側にある凹円弧部10とからなる。このようなサイドウォールプロファイル3aは、タイヤ半径方向の荷重に対し、凸円弧部9及び凹円弧部10が協働して撓み、縦ばねが低減し、接地性や乗り心地性能が向上する他、旋回時に低荷重となる内側のタイヤの接地面積が確保されるため、旋回内側のタイヤのコーナリングフォースが大きくなり、旋回性能が向上する。
前記凸円弧部9は、単一の曲率半径R1からなるのが望ましく、より好ましくは、単一の曲率半径R1で前記最大幅点Wmを越えビードプロファイル4aに連なるのが望ましい。これにより、サイドウォール部3及びビード部4が全域に亘って撓むため、縦ばねが効果的に低減される他、凸円弧部9に曲率の急変部が生じないため、耐久性が向上する。
ビードベースラインBLから前記最大幅点Wmまでの高さH2は、ビードベースラインBLからトレッド端Teまでの高さH1の0.4〜0.6倍、より好ましくは0.45〜0.55倍に設定されるのが望ましい。これにより、サイドウォール部3及びビード部4の高さが前記最大幅点Wmを通るタイヤ軸方向線L1に対して略対称となり、サイドウォール部3及びビード部4が全体で撓むことができ、効果的に縦ばねが低減される。従って、乗り心地性が向上する他、低荷重時の接地面積が確保される。
前記曲率半径R1の中心C1の位置は、特に限定されるものでは無いが、前記タイヤ軸方向線L1上に配されるのが望ましい。これにより、サイドウォール部3及びビード部4が滑らかに連なり、より一層縦ばねが低減しうる。
前記凹円弧部10は、本実施形態では単一の曲率半径R2を有する円弧で形成される。これにより、トレッド部2にタイヤ軸方向又はタイヤ半径方向の荷重が作用した際、凹円弧部10が全域に亘って撓むため、縦ばねが効果的に低減される他、凹円弧部10に曲率の急変部が生じないため、耐久性が向上する。
前記曲率半径R2は、大き過ぎると、高荷重時の凹円弧部の撓みが低下し、トレッド端Te付近の偏摩耗が発生する等、耐久性が低下するおそれがあり、小さ過ぎると、タイヤ軸方向の荷重に対するトレッド部2の変形量が増加し、旋回時の操舵の応答性が悪化するおそれがある。このような観点から、凹円弧部10の曲率半径R2は、5mm以上、より好ましくは10mm以上が望ましく、20mm以下、より好ましくは15mm以下が望ましい。
前記曲率半径R2の中心C2は、タイヤ外側に位置し、より好ましくは凹円弧部10のタイヤ軸方向の内方端10aを通るタイヤ軸方向線L4上に位置するのが望ましい。これにより、凹円弧部10は、前記内方端10aを中心として全体的に撓むことができ、より効果的に縦ばねを低減できる。
前記凹円弧部10は、凸円弧部9をタイヤ半径方向外側に延長した仮想延長線9aよりもタイヤ軸方向外側に位置する。また、前記トレッド端Teは、凹円弧部10のタイヤ軸方向の内方端10aよりもタイヤ軸方向外側に位置する。これにより、凸円弧部9及び凹円弧部10が、滑らかなS字を描くため、効果的に縦ばねが低減され、低荷重時の接地面積が確保されるため、旋回内側のタイヤのコーナリングフォースが大きくなる。さらに、このような凹円弧部10は、トレッド端Teをタイヤ軸方向のより外側に配することができるため、トレッド部2の接地面積を増加させ、高荷重時のコーナリングフォースが大きくなる。このように、本発明の空気入りタイヤ1は、低荷重時及び高荷重時の全域に亘ってコーナリングフォースを向上させることができるため、旋回外側及び内側のタイヤ両方のコーナリングフォースが向上し、車両全体として優れた旋回性が発揮される。
内方端とトレッド端とのタイヤ軸方向の距離W1は、小さ過ぎると、凹円弧部10の撓み量が減少し、縦ばね低減効果が減少するおそれがあり、大き過ぎると、トレッド端Te付近が偏摩耗して耐久性が低下するおそれがある。このような観点から、前記距離W1は、1mm以上、より好ましくは1.5mm以上が望ましく、3mm以下、より好ましくは2.5mm以下が望ましい。
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は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しうる。
図1の基本構造をなすサイズが245/40R18の空気入りタイヤが表1の仕様に基づき試作されるとともに、各試供タイヤについて、低荷重時及び高荷重時のコーナリングフォース、旋回性、乗り心地性、耐久性がテストされた。また、比較例として、凹円弧部を有しないタイヤも同様のテストがされた。テスト方法は以下の通りである。
<コーナリングフォース>
各テストタイヤが、室内試験器にて、正規リム8JJ×18、内圧200kPa、スリップ角4°の条件で、縦荷重として低荷重4.75kN及び高荷重6.50kNを作用させた場合のコーナリングフォースが測定された。結果は、比較例を100とした指数であり、数値が大きい程コーナリングフォースが大きいことを示す。
<旋回性>
各テストタイヤが、前記正規リム及び内圧で排気量2000ccの4輪駆動車に装着され、1周2kmのサーキットにて旋回時の限界性能がドライバーの官能評価によりテストされた。結果は、比較例1を100とした指数であり、数値が大きい程旋回時の限界性能が高いことを示す。
<乗り心地性>
前記車両及びテストコースで、走行時の乗り心地性がドライバーの官能評価によりテストされた。結果は、比較例を100とした指数であり、数値が大きい程乗り心地性が高いことを示す。
<耐久性>
各試供タイヤを前記リムに装着し、内圧180kPa、縦荷重 4.67kN、速度50km/hで直径1.7mのドラム上で走行させ、トレッド端付近に損傷が発生するまでの走行距離が測定された。結果は、比較例を100とした指数であり、数値が大きい程乗り耐久性が高いことを示す。
テスト結果が表1に示される。
Figure 2013116707
テストの結果、実施例は、比較例と比べ、旋回性及び及び乗り心地性が有意に向上しているのが確認できる。
2a トレッドプロファイル
3a サイドウォールプロファイル
6 カーカス
9a 仮想延長線
9 凸円弧部
10 凹円弧部

Claims (7)

  1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内方に配されるベルト層とを具えた空気入りタイヤであって、
    正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填された無負荷の正規状態におけるタイヤ回転軸を含む子午線断面において、
    タイヤ軸方向の最大幅点からトレッド端までの輪郭線であるサイドウォールプロファイルは、前記最大幅点からタイヤ半径方向外側にのびかつ中心がタイヤ内腔側にある円弧からなる凸円弧部と、
    前記凸円弧部とトレッド端との間を継ぐとともに中心がタイヤ外側にある凹円弧部とからなり、
    前記凹円弧部は、前記凸円弧部をタイヤ半径方向外側に延長した仮想延長線よりもタイヤ軸方向外側に位置するとともに、
    前記トレッド端は、前記凹円弧部のタイヤ軸方向の内方端よりもタイヤ軸方向外側に位置することを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記凸円弧部は、単一の曲率半径R1からなる請求項1記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記トレッド部の外面の輪郭線であるトレッドプロファイルは、タイヤ赤道から前記トレッド端に向かって曲率半径が漸減する請求項1又は2記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記凹円弧部は、単一の曲率半径R2を有する円弧からなり、
    前記曲率半径R2が、5〜20mmである請求項1乃至3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記カーカスは、前記トレッド部から前記サイドウォール部を経て前記ビード部の前記ビードコアに至る本体部と、該本体部に連なり前記ビードコアの周りをタイヤ軸方向内側から外側に向けて折返された折返し部とを有する2枚の折返しプライと、
    前記トレッド部から前記サイドウォール部を経て前記ビード部で終端する1枚の巻下げプライとからなる請求項1乃至4のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記折返し部の外端は、前記ベルト層のタイヤ半径方向内側で終端する請求項5記載の空気入りタイヤ。
  7. 前記ベルト層は、前記カーカス側からタイヤ半径方向外側に重ねられた第1乃至第3のベルトプライを含み、
    前記第1のベルトプライは、タイヤ軸方向の両側がタイヤ赤道側に向かって折返され、かつ、前記第3のベルトプライのタイヤ半径方向外側に重ねられた折返し側部を有する請求項1乃至6のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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