JP2014065436A

JP2014065436A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2014065436A
Application number: JP2012213180A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Saito; 宏之斎藤
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2032-09-26
Also published as: JP6056326B2

Abstract

【課題】操縦安定性の向上とダウンフォースの向上とを両立して効果的にラップタイムを短縮することを可能にした空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】
２層以上のカーカス層４と１層以上のベルト層７とを有し、カーカス層４に含まれるカーカスコードをタイヤ赤道面に対して７６°〜８８°の範囲で配列した空気入りタイヤであって、ラテラル荷重５ｋＮ負荷時の横バネ定数を０．２９ｋＮ／ｍｍ以上にすると共に、ラジアル荷重５ｋＮ負荷時の縦バネ定数に対する横バネ定数との比率を０．８５以上にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、サーキット走行時のラップタイムを短縮することを可能にした空気入りタイヤに関する。

従来、レーシングタイヤとして、タイヤ周方向に対して傾斜配列した補強コードを有する２層のカーカス層を、該補強コードがタイヤ周方向に対する傾斜方向を逆向きにして交差するように配置し、サイドウォール部で高い横方向の剛性を確保するようにした空気入りタイヤが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようにサイドウォール部の剛性を向上して、タイヤ横方向の剛性（横剛性）を向上することで、操縦安定性が高まり、ラップタイムを短縮することが出来る。その反面、横剛性を増加させると、それに追随してタイヤ径方向の剛性（縦剛性）も増加する傾向がある。

一方で、一般にレーシングカーは、高速で走行しながらコーナーを曲がるために、車輪を地面に強く押し付ける下向きの力（ダウンフォース)を得るように設計されているが、ＧＴ用レーシングタイヤでは車体が原則として市販車を改造したものであるため、タイヤによって車高を下げてダウンフォースを得ることが求められる。そのため、特にＧＴ用レーシングタイヤにおいて上述のように横剛性を増加させると、それに追随してタイヤ径方向の剛性（縦剛性）も増加するため、タイヤが撓み難くなって車高を充分に下げることが難しくなり、充分なダウンフォースが得られず、却ってラップタイムを短縮することが難しくなる。

このように、レーシングタイヤ（特にＧＴ用レーシングタイヤ）においては、操縦安定性の向上とダウンフォースの向上とを両立することが難しく、効果的にラップタイムを短縮することが難しいと云う問題がある。

特開２００８−０２４０６３号公報

本発明の目的は、上述する問題点を解決するもので、操縦安定性の向上とダウンフォースの向上とを両立して効果的にラップタイムを短縮することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に埋設されたビードコアの廻りを該ビードコアの外周側に配置されたビードフィラーを包み込むようにタイヤ内側から外側に向かって折り返された２層以上のカーカス層と、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に位置する１層以上のベルト層とを有し、前記カーカス層に含まれるカーカスコードをタイヤ赤道面に対して７６°〜８８°の範囲で配列した空気入りタイヤであって、ラテラル荷重５ｋＮ負荷時の横バネ定数を０．２９ｋＮ／ｍｍ以上にすると共に、ラジアル荷重５ｋＮ負荷時の縦バネ定数に対する前記横バネ定数の比率を０．８５以上にしたことを特徴とする。

本発明は、上述のように、カーカス層に含まれるカーカスコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度を７６°〜８８°と云う従来のバイアスタイヤよりも大きい角度に設定し、ラジアルタイヤに近い性能を発揮するようにしているので、縦バネ定数を低く抑えてタイヤの撓みを維持して、優れたダウンフォースを得ることが出来る。これに加えて、横バネ定数を０．２９ｋＮ／ｍｍ以上という高い値に設定してサイドウォール部の剛性を高めながら、縦バネ定数に対する横バネ定数の比率を０．８５以上にして両者をバランス化して横バネ定数を相対的に大きくして横バネ定数の増大に伴う縦バネ定数の増加を抑えてタイヤの撓みを維持することが出来るので、操縦安定性の向上とダウンフォースの向上とを両立し、効果的にラップタイムを短縮することが出来る。

本発明においては、縦バネ定数と横バネ定数とを最適化する構成として、カーカス層のタイヤ赤道断面での断面積に対してカーカスコードの断面積が占める割合を０．４以上にすることが好ましい。このようにコートゴムを相対的に少なくしてカーカス層におけるカーカスコードの占める割合を多くすることで、縦バネ定数と横バネ定数とのバランスを良好にして、操縦安定性の向上とダウンフォースの向上とを両立し、効果的にラップタイムを短縮することが出来る。

本発明においては、縦バネ定数と横バネ定数とを最適化する構成として、ビードフィラーの高さを１５ｍｍ〜４５ｍｍにすることが好ましい。このようにビードフィラーの高さを設定することで、縦バネ定数を維持しながら横バネ定数を改善してサイドウォール部の剛性を最適化して、操縦安定性の向上とダウンフォースの向上とを両立し、効果的にラップタイムを短縮することが出来る。

本発明においては、縦バネ定数と横バネ定数を最適化する構成として、有機繊維コード及び／又は金属コードを配列してなる補強層をビードコア及びビードフィラーを包み込むように配置し、この補強層のタイヤ子午線断面での長さを８０ｍｍ以上にすることが好ましい。このように補強層を設けることで、縦バネ定数を低くしたまま横バネ定数を向上することが出来るので、タイヤの撓みを損なうことなくサイドウォール部の剛性を高めて、操縦安定性の向上とダウンフォースの向上とを両立し、効果的にラップタイムを短縮することが出来る。

本発明の空気入りタイヤは、レーシング用空気入りタイヤとして好適に用いることが出来る。

尚、本発明でいうラテラル荷重５ｋＮでの横バネ定数とは、東海テクノ株式会社製サイド剛性試験機を用いて、ビード部を車両装着時のリム幅で固定すると共に、空気圧２００ｋＰａ、クランプ荷重３．９２ｋＮの条件でトレッド部をタイヤ径方向外側から拘束した状態で測定される横バネ定数である。また、本発明でいうラジアル荷重５ｋＮでの縦バネ定数とは、東海テクノ株式会社製サイド剛性試験機を用いて、ビード部を車両装着時のリム幅で固定すると共に、空気圧２００Ｐａ、クランプ荷重３．９２ｋＮの条件でトレッド部をタイヤ径方向外側から拘束した状態で測定される縦バネ定数である。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。本発明の実施形態からなる空気入りタイヤのカーカス層及びベルト層を抽出して示す平面図である。本発明の実施形態からなる空気入りタイヤのカーカス層の一部を拡大して示す断面図である。本発明の他の実施形態からなる空気入りタイヤのビード部を拡大して示す要部断面図である。本発明の更に他の実施形態からなる空気入りタイヤのビード部を拡大して示す要部断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態からなるレーシング用空気入りタイヤを示す。図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間には２層のカーカス層４１，４２が装架され、これらカーカス層４１，４２の端部がビードコア５の周りにタイヤ内側から外側に折り返されている。ビードコア５の外周側にはゴムからなる断面三角形状のビードフィラー６が配置されている。トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、２層のベルト層７１，７２がタイヤ全周に亘って配置されている。

このような断面形状の空気入りタイヤにおいて、カーカス層４及びベルト層７は、図２に示すように配置される。即ち、２層のカーカス層４１，４２はタイヤ径方向に対して傾斜するカーカスコード４１ａ，４２ａを含み、かつ層間でこれらカーカスコード４１ａ，４２ａが互いに交差するように配置されている。一方、２層のベルト層７１，７２は、タイヤ周方向に対して傾斜するベルトコード７１ａ，７２ａを含み、かつ層間でこれらベルトコード７１ａ，７２ａが互いに交差するように配置されている。尚、ベルトコード７１ａ，７２ａのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度βは２０°〜３２°の範囲に設定されている。

このとき、ベルトコード７１ａ，７２ａの傾斜角度βが２４°より小さいとトレッド部の剛性が高くなり過ぎてコントロール性が低下する。逆に、この傾斜角度βが３２°より大きいとトレッド部の剛性が低くなりタイヤ接地形状が悪化することになる。

カーカスコード４１ａ，４２ａ及びベルトコード７１ａ，７２ａの材質は特に限定されないが、カーカスコード４１ａ，４２ａとしては、ナイロンコード，ＰＥＴコード、アラミドコード等の有機繊維コードを挙げることが出来、ベルトコード７１ａ，７２ａとしては、アラミドコードの有機繊維コードや金属コードを挙げることが出来る。

図示の例では、２層のカーカス層４１，４２と２層のベルト層７１，７２とが設けられているが、カーカス層４については２層以上、ベルト層１については１層以上を設ければ、特に層数については限定されない。

本発明は、上述のように構成した空気入りタイヤにおいて、カーカスコード４１ａ，４２ａのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度αを７６°〜８８°の範囲に設定している。このようにカーカスコード４１ａ，４２ａの傾斜角度αを従来のバイアスタイヤよりも大きくして配列することで、ラジアルタイヤに近い性能を発揮することが出来、縦バネ定数を低く抑えてタイヤの撓みを維持して、優れたダウンフォースを得ることが出来る。

これに加えて、本発明では、ラテラル荷重５ｋＮ負荷時の横バネ定数を０．２９ｋＮ／ｍｍ以上に設定し、且つラジアル荷重５ｋＮ負荷時の縦バネ定数に対する横バネ定数の比率を０．８５以上に設定している。このように横バネ定数を０．２９ｋＮ／ｍｍ以上という高い値に設定することでサイドウォール部２の剛性を高める一方で、縦バネ定数に対する横バネ定数の比率を０．８５以上にして両者をバランス化して横バネ定数を相対的に大きくして横バネ定数の増大に伴う縦バネ定数の増加を抑えてタイヤの撓みを維持することが出来るので、操縦安定性の向上とダウンフォースの向上とを両立し、効果的にラップタイムを短縮することが出来る。

このとき、カーカスコード４１ａ，４２ａの傾斜角度αが７６°より小さいと縦バネが全体的に高まるので、上述のように縦バネ定数に対する横バネ定数の比率を設定してもダウンフォースを向上することが困難になる。逆に、この傾斜角度αが８８°より大きいとサイドウォール部２の剛性が落ちて剛性不足になる。

また、横バネ定数が０．２９ｋＮ／ｍｍより小さいとサイドウォール部の剛性を充分に高めることが出来ず、操縦安定性を向上することが出来ない。また、縦バネ定数に対する横バネ定数の比率が０．８５より小さいと、横バネ定数が相対的に小さくなり、横バネ定数の増大に伴う縦バネ定数の増加が抑えられない為、タイヤが撓み難くなり、充分なダウンフォースが得られなくなる。

本発明では、縦バネ定数と横バネ定数とを上述の範囲に設定しているが、縦バネ定数と横バネ定数とを最適化する構成として、カーカス層４１，４２のタイヤ赤道断面での断面積に対してカーカスコード４１ａ，４２ａの断面積が占める割合を０．４以上にすることが好ましい。即ち、カーカス層４１，４２のタイヤ赤道断面での断面形状は模式的に図３のようになるが、カーカス層４１，４２全体の断面積Ｓ（図３における長方形部分の面積）と、各カーカスコード４１ａ，４２ａの断面積ｓ（図３における丸部分の面積の総和）との比ｓ／Ｓが０．４以上であることが好ましい。尚、複数層のカーカス層４（図３の場合、２層のカーカス層４１，４２）を有する場合、各層について、この断面積の関係を満たすことが好ましい。

このように断面積比を設定し、コートゴム４１ｂ，４２ｂを相対的に少なくしてカーカス層４１，４２におけるカーカスコード４１ａ，４２ａの占める割合を多くすることで、縦バネ定数及び横バネ定数を上述の関係を満たすように設定することが出来、これら縦バネ定数及び横バネ定数のバランスを良好にして、操縦安定性の向上とダウンフォースの向上とを両立し、効果的にラップタイムを短縮することが出来る。

このとき、カーカス層４１，４２の断面積に対してカーカスコード４１ａ，４２ａの断面積が占める割合が０．４より小さいと、縦バネ定数及び横バネ定数を充分にバランス化することが出来ず、操縦安定性の向上とダウンフォースの向上とを両立する効果が充分に得られなくなる。尚、カーカス層４１，４２の断面積に対するカーカスコード４１ａ，４２ａの断面積の割合が０．５を超えるとカーカスコード４１ａ，４２ａをコートゴム４１ｂ，４２ｂで充分に被覆することが出来なくなるので、この断面積の割合を０．５以下にすることが好ましい。

本発明においては、縦バネ定数と横バネ定数とを最適化する構成として、ビードフィラー６の高さＨＦを１５ｍｍ〜４５ｍｍにすることが好ましい。尚、ビードフィラー６の高さＨＦとは、図１に示すように、ビードフィラー６のタイヤ径方向内側端からタイヤ径方向外側端までのタイヤ径方向の長さである。このようにビードフィラー６の高さを設定することで、縦バネ定数を維持しながら横バネ定数を改善してサイドウォール部２の剛性を最適化して、操縦安定性の向上とダウンフォースの向上とを両立し、効果的にラップタイムを短縮することが出来る。

このとき、ビードフィラー６の高さＨＦが１５ｍｍより小さいと、サイドウォール部２の剛性を充分に高くすることが出来なくなるため、操縦安定性を向上する効果が充分に得られなくなる。逆に、ビードフィラー６の高さＨＦが４５ｍｍより大きいと、サイドウォール部２の剛性が高くなり過ぎて、タイヤが撓み難くなり、ダウンフォースを向上する効果が充分に得られなくなる。

本発明においては、縦バネ定数と横バネ定数とを最適化する構成として、図４，５に示すように、ビードコア５及びビードフィラー６を包み込むように有機繊維コード及び／又は金属コードを配列してなる断面Ｕ字状の補強層８を設けることが好ましい。また、この補強層８のタイヤ子午線断面での長さＬを６０ｍｍ以上にすることが好ましい。このような補強層８を設けることで、縦バネ定数を低くしたまま横バネ定数を向上することが出来るので、タイヤの撓みを損なうことなくサイドウォール部２の剛性を高めて、操縦安定性の向上とダウンフォースの向上とを両立し、効果的にラップタイムを短縮することが出来る。尚、補強層８のタイヤ子午線断面での長さＬとは、図４，５に示すように、補強層８の一方の端部から他方の端部まで補強層の形状に沿って測定される道のりである。

このとき、補強層８の長さＬが６０ｍｍより小さいと、この補強層８によるサイドウォール部２の補強効果が充分に得られない為、操縦安定性を向上する効果が充分に得られなくなる。尚、補強層８は、両端部の高さがビードコア５及びビードフィラー６の両側で揃っていても異なっていても良い。また、補強層８の両端部はビードフィラー６のタイヤ径方向外側端部を越えてタイヤ径方向外側まで延在していても構わないが、好ましくは補強層８の長さＬが１４０ｍｍ以下であると良い。補強層８の長さＬが１４０ｍｍより大きいとサイドウォール部２の剛性が高くなり過ぎてダウンフォースを向上する効果が充分に得られなくなる。

この補強層８は、有機繊維コード及び／又は金属コードを配列して構成されるが、これらコードはタイヤのラジアル方向に対して２０°〜７０°の範囲で傾斜していることが好ましい。補強層８を構成するコードの傾斜角度が２０°より小さくても、７０°より大きくても、ビード部の補強効果が充分に得られない為、操縦安定性を向上する効果が充分に得られなくなる。

この補強層８を構成する有機繊維コードとしては、特にアラミドコード等を好適に用いることが出来る。

上記説明では、レーシングコースを超高速で走行するレーシング用空気入りタイヤを例示したが、本発明の空気入りタイヤは、乗用車用空気入りタイヤ等にも用いることが出来る。

タイヤサイズが３００／６８０Ｒ１８であり、ナイロンコードを用いた２層のカーカス層と金属コードを用いた２層のベルト層とを備えた空気入りタイヤにおいて、カーカスコードの角度、横バネ定数、縦バネ定数、縦バネ定数に対する横バネ定数の比率（バネ定数比率）、カーカス層全体の断面積に対するカーカスコードの断面積の占める割合（カーカス層断面積比）、ビードフィラー高さＨＦ、補強層の有無、補強層の材質、補強層の長さを表１，２のように異ならせた従来例１、比較例１〜４、実施例１〜１２の１７種類の試験タイヤを製作した。これら１７種類の試験タイヤは、フロントタイヤとして用いる。尚、リアタイヤはタイヤサイズが３３０／７１０Ｒ１８の従来のタイヤを用いる。

これら１７種類の試験タイヤについて、下記の評価方法によりラップタイムを評価し、その結果を表１，２に併せて示した。

ラップタイム
各試験タイヤを対応するリムサイズ（フロント：１２ｘ１８Ｊ、リア：１３ｘ１８Ｊ）のホイールに組み付け、空気圧を２００ｋＰａとして排気量６Ｌの市販車ベースの改造車にて,１周約４ｋｍの競技用のクローズドサーキットを走行し、１周にかかる走行時間（秒）を計測した。評価結果は、測定された実数値にて示した。この値が小さいほどラップタイムが小さいことを意味する。

表１，２から判るように、実施例１〜１２はいずれもバネ定数比率が本発明の範囲を満たさない従来例１よりもラップタイムを短縮した。特に、横バネ定数、バネ定数比率、カーカス層断面積比、ビードフィラー高さが好ましい範囲を満たす実施例１、２、５、６は効果的にラップタイムを短縮した。更に、ビードコア及びビードフィラーの周りに補強層を設け、その補強層を好ましい構成にした実施例９〜１１は、特に効果的にラップタイムを短縮した。

一方、横バネ定数やバネ定数比率が本発明の範囲から外れる比較例１，２はラップタイムが従来例１よりも悪化した。また、カーカスコードの角度が本発明の範囲から外れる比較例３，４はラップタイムを従来例１よりも向上する効果が得られなかった。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス層
５ビードコア
６ビードフィラー
７ベルト層
８補強層

Claims

トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に埋設されたビードコアの廻りを該ビードコアの外周側に配置されたビードフィラーを包み込むようにタイヤ内側から外側に向かって折り返された２層以上のカーカス層と、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に位置する１層以上のベルト層とを有し、前記カーカス層に含まれるカーカスコードをタイヤ赤道面に対して７６°〜８８°の範囲で配列した空気入りタイヤであって、ラテラル荷重５ｋＮ負荷時の横バネ定数を０．２９ｋＮ／ｍｍ以上にすると共に、ラジアル荷重５ｋＮ負荷時の縦バネ定数に対する前記横バネ定数の比率を０．８５以上にしたことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記カーカス層のタイヤ赤道断面での断面積に対してカーカスコードの断面積が占める割合を０．４以上にしたことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記ビードフィラーの高さを１５ｍｍ〜４５ｍｍにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
有機繊維コード及び／又は金属コードを配列してなる補強層を前記ビードコア及び前記ビードフィラーを包み込むように配置し、該補強層のタイヤ子午線断面での長さを８０ｍｍ以上にしたことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の空気入りタイヤ。
レーシング用空気入りタイヤであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。