JP2015030288A

JP2015030288A - タイヤ

Info

Publication number: JP2015030288A
Application number: JP2013158931A
Authority: JP
Inventors: 圭一花見; Keiichi Hanami
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2015-02-16

Abstract

【課題】補強材を追加することなく、タイヤ側面のリムライン上における径方向の圧縮歪を低減し、サイドクラックの発生を抑制するタイヤを提供する。【解決手段】ＥＴＲＴＯ又はＪＡＴＭＡで規格されるタイヤ寸法を有するタイヤ１であって、上記規格により規定されるリム９に組み付けられ、上記規格により規定される内圧を印加したときの無負荷状態のタイヤ形状において、タイヤ１の総幅Ｗ１が測定される最大幅位置Ｐの幅寸法を上記規格で規定される範囲のうち最大から最大の８０％の範囲で設定し、上記最大幅位置Ｐの高さＨ２を上記規格で規定される断面高さＨ１の５１％よりも小さく設定した。【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ側面において経年劣化により生じるサイドクラックの発生を抑制できるタイヤに関する。

従来、タイヤは、経年的な劣化によりタイヤ側面に生じるサイドクラックの発生を抑制するため、タイヤ側面における剛性を向上させることで、タイヤ側面に生じる歪を小さくする対策が講じられている。特に、リムに組み付けられた状態のタイヤ側面のリムライン近傍では、タイヤの扁平率の大小にかかわらず、径方向の圧縮歪が大きいことが知られている。このような径方向への圧縮歪は、タイヤ側面のリムライン近傍に発生するサイドクラックの要因となるため、径方向の圧縮歪を低減させるように補強材等を追加することにより、当該部位の剛性をタイヤ側面の他の部位に対して高くすることで、サイドクラックの発生を抑制している（特許文献１）。
しかしながら、サイドクラックの発生を抑制するための補強材の追加は、コストアップにつながり、また、製造工程における工数の増加とともにタイヤを軽量化する上で足かせとなっているという問題があった。

特開２０１０−１３２０７５号公報

そこで本発明は、補強材を追加することなく、タイヤ側面のリムライン近傍における径方向の圧縮歪を低減し、サイドクラックの発生を抑制するタイヤを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係るタイヤの形態として、ＥＴＲＴＯ又はＪＡＴＭＡで規格されるタイヤ寸法を有するタイヤであって、上記規格により規定されるリムに組み付けられ、上記規格により規定される内圧を印加したときの無負荷状態のタイヤ形状において、タイヤの総幅が測定される最大幅位置の幅寸法を上記規格で規定される範囲のうち最大から最大の８０％の範囲で設定し、上記最大幅位置の高さを上記規格で規定される断面高さの５１％よりも小さく設定したので、タイヤ側部のリム側における傾斜角を小さくすることにより、補強材を追加することなく、タイヤ側部のリムライン近傍において生じる径方向の圧縮歪が低減されるため、リムライン近傍に蓄積される歪が小さくなり、経年劣化によりタイヤ側面に生じるサイドクラックの発生を抑制することができる。
また、本発明に係るタイヤの他の形態として、上記最大幅位置の高さを上記規格で規定される断面高さの４４％以下に設定したので、タイヤ側部のリムライン上において生じる径方向の圧縮歪を確実に低減させることができる。

本発明に係るタイヤの断面図である。リム組みされたビード部の断面図である。高さ比を変化させたときのタイヤ形状及び形状と歪との相関を示すグラフ。断面幅を変化させたときのタイヤ形状及び形状と歪との相関を示すグラフ。

図１は、本発明の一実施形態を示すタイヤ１の断面図である。同図に示すように、タイヤ１は、ＥＴＲＴＯ又はＪＡＴＭＡで規格されるタイヤ寸法を有し、上記規格により規定されるリムに組み付けられ、上記規格により規定される内圧を印加したときの無負荷状態のタイヤ形状において、タイヤの総幅Ｗ１が測定される最大幅位置Ｐ，Ｐ間の寸法が上記規格の１００％から８０％の範囲で設定されるとともに、最大幅位置Ｐ，Ｐの高さ（以下最大幅位置高さという）Ｈ２が、上記規格で規定される断面高さの４５％以下に設定されている。

図１に示すタイヤ１は、ラジアルタイヤであって、トレッド部２と、トレッド部２の各側部に連続して半径方向内側へそれぞれ延びるサイド部３；３と、各サイド部３；３の半径方向内側に連続するビード部４；４とを有し、このビード部４；４は、適用リム９のビードシート９Ａに面接触するビードベース５を有する。このタイヤ１が組み付けられる適用リム９は、タイヤ１のビード部４が当接するリムフランジ９Ｂ、ハンプ９Ｃ、ウェル９Ｄを備える。適用リム９とは、上記規格によりタイヤサイズにおいて規定された寸法を有するリムホイールである。

タイヤ１は、コード部材を主体として構成されるビードコア１１、カーカス１２、ベルト層１３Ａと、補強ベルト１３Ｂ、キャップベルト１３Ｃと、コード部材からなる骨格を肉付けする複数種類のゴム部材を主体とするビードフィラーゴム１５、インナーライナーゴム１６、チェーファーゴム１８、サイドゴム１９、トレッドゴム２０、補強ゴム１７を備える。

ビードコア１１は、ビードコードと呼ばれるスチールコードを束ねてリング状に形成された部材であって、タイヤ１におけるビード部４にそれぞれ設けられている。カーカス１２は、一対のビードコア１１に巻きつけられ、カーカスゴムによって被覆された補強コードをタイヤ半径方向（ラジアル方向）に配向して、タイヤ１においてトロイダル状に形成される。ベルト層１３Ａは、複数のベルトを積層して形成される。ベルト層１３Ａを構成する各ベルトは、それぞれベルトゴムによって被覆され、補強コードの延長方向がタイヤ１の円周方向に対して傾斜するように配向され、例えば隣接して重なるベルトの補強コードが互いに交錯するように積層して形成される。補強ベルト１３Ｂは、上記ベルト層１３Ａの両端部にそれぞれ設けられ、ベルト層１３Ａを構成する各ベルトの浮き上がり及び剥離を防止する。キャップベルト１３Ｃは、補強ベルト１３Ｂ；１３Ｂを跨ぎ、ベルト層に重複して設けられる。

ビードフィラーゴム１５は、タイヤ１におけるビード部４を補強するようにビードコア１１の半径方向外側に隣接して設けられ、カーカス１２の端部側によってビードコア１１とともに巻き上げられる。インナーライナーゴム１６は、カーカス１２の内周面全域を被覆するように設けられる。なお、補強ベルト１３Ｂが重複するベルト層１３Ａの端部側には、タイヤ使用時のベルトの端部におけるクッションとなるベルトアンダーゴム１４がカーカス１２との間に設けられている。

チェーファーゴム１８は、タイヤ１におけるビード部４となるタイヤ１の内径部分を包囲するように設けられ、一端側がビードフィラーゴム１５に沿ってタイヤ側面の一部を構成するように設けられる。
サイドゴム１９は、カーカス１２の側面全域を覆い、半径方向外側の端部が、上記ベルト層１３Ａの端部内側まで延長し、半径方向内側の端部がチェーファーゴム１８の端部に重複して設けられ、タイヤ１におけるタイヤ側部を形成する。
トレッドゴム２０は、キャップベルト１３Ｃの幅方向両端が露出するように、当該キャップベルト１３Ｃに重複して設けられる。
補強ゴム１７は、サイドゴム１９の径方向外側端部、キャップベルト１３Ｃの端部及びトレッドゴム２０の端部に重複して設けられ、タイヤ１のハンプ部を構成する。

図１に示すように、上記タイヤ１の各部の寸法は、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格によって規格される。この規格は、例えば、アメリカ合衆国では、“The Tire and Rim Association, Inc.のYEAR BOOK”であり、欧州では、“The European Tyre and Rim Technical Organisation（E.T.R.T.O.）のSTANDARDS MANUAL”であり、日本では“日本自動車タイヤ協会（J.A.T.M.A.）のYEAR BOOK”である。なお、本実施形態では、ＪＡＴＭＡにより規格される寸法の定義に従って説明する。

総幅Ｗ１は、タイヤ１を適用リム９に装着して規定の内圧が印加されるように空気を注入し、無負荷状態におけるタイヤ側面の模様又は文字などすべてを含むサイド部３；３間の直線距離で定義される。断面幅Ｗ２は、タイヤ１の総幅Ｗ１からタイヤ側面に凸状に成型された模様文字Ｍなどの高さを除いた幅で定義される。この断面幅Ｗ２が測定される位置は、タイヤ１において幅方向に最も膨出する最大幅位置Ｐである。すなわち、タイヤ１における側面部分の実質的な表面であり、この断面幅Ｗ２が測定される位置は、総幅Ｗ１が測定される半径方向の位置と同じ位置である。
断面高さＨ１は、タイヤ外径Ｄ１とリム外径Ｄ２の差の１/２で定義される。

タイヤ外径Ｄ１は、タイヤ１を適用リム９に装着し、規定の内圧を印加したときの無負荷状態における最大外径の寸法をいう。リム外径Ｄ２は、タイヤ１のサイズに応じて規定されたリムのビード部４の着座位置における外径をいう。規定の内圧とは、最大負荷能力に対応して規定される空気圧をいう。また、最大負荷能力とは、タイヤ１に負荷することが許容される最大の荷重（質量）をいう。なお、ここでいう空気は、窒素ガス等の不活性ガスその他に置換することも可能である。

本発明に係るタイヤ１は、断面幅Ｗ２が、上記規格により設定される各タイヤサイズの１００％から８０％の範囲で設定される。また、上記最大幅位置Ｐは、タイヤ１において断面高さＨ１に対して最大幅位置高さＨ２が４５％以下となるように設定される。つまり、断面幅Ｗ２が測定される最大幅位置Ｐが、従来のタイヤに比べてタイヤ側部においてやや下側に位置することになる。

この場合、適用リム９に組み付けられた状態のタイヤ１は、半径方向に対して、ビード部４側のタイヤ側面が、リムフランジ９Ｂから幅方向に大きく傾斜するように形成される。この傾斜する角度を背面角θと呼び、背面角θ＝ｔａｎ−１(最大幅位置高さＨ２/(断面高さＨ１/２−リム幅Ｗ３/２))で定義する。なお、リム幅Ｗ３は、適用リム９のリムフランジ９Ｂ：９Ｂ間の距離であって、タイヤサイズに応じて上記規格により寸法が規定される。

背面角θは、図２に示すように、タイヤ１を適用リム９に組み付け、規定の空気圧を充填したときの無負荷状態のタイヤ形状において、リムフランジ９Ｂの径方向最外側位置Ｑにおいて、タイヤ回転軸に沿う接線Ｔ１と、タイヤ１の外表面とが交差する交差位置におけるタイヤ外表面における半径方向に沿う接線Ｔ２との角度で定義される。なお、本実施形態では、この交差位置をリムラインＳに相当するものとして説明するが、リムラインＳは、リムフランジ９Ｂの外径よりも径大な位置に形成されていても実質的には同じである。最大幅位置高さＨ２／断面高さＨ１の高さ比αが小さいほど、断面幅Ｗ２が広いほど、リムラインＳ上におけるタイヤ側面の背面角θが寝る方向となる。このように、背面角θを小さくすることにより、リムラインＳ近傍の径方向の圧縮歪を低減させることが可能となる。

図３（ａ），（ｂ）は、本実施例として、タイヤ形状を変化させたときタイヤ側面に作用する歪のシミュレーション結果を示す。
なお、シミュレーションでは、タイヤサイズに１９５/６５Ｒ１５で表示されるタイヤを想定した。上記タイヤサイズは、ＪＡＴＭＡによれば、タイヤにおける測定リム幅の呼び（寸法）：６．００インチ、設計寸法：断面幅Ｗ２＝２０１ｍｍ，外径＝６３５ｍｍ、成長寸法：総幅最大＝２０９ｍｍ，外径＝６４５ｍｍ、新品寸法：総幅最大＝２０９ｍｍ，外径＝６２７ｍｍ〜６４３ｍｍとなるように規定されている。つまり、新品寸法において６２７ｍｍ〜６４３ｍｍの範囲で外径を許容していることから、総幅Ｗ１が２０９ｍｍ以下で偏平率６５％を満たすように総幅Ｗ１に許容範囲が規定されることになり、断面幅Ｗ２においても同様の許容範囲が規定される。

図３（ａ）は、断面高さＨ１に対する最大幅位置Ｐの高さＨ２の高さ比αを変化させたときのタイヤ表面の形状を示し、図３（ｂ）は、そのときの背面角θを纏めた表である。図３（ａ）において、Ａは、従来例であり高さ比αが５１％、断面幅Ｗ２が規格の８０％、背面角θが７１．２度に設定されている。Ｂは、実施例であり高さ比αが４４％、背面角θが６８．５度に設定されている。また、Ｃ及びＤは、それぞれ比較例であり、高さ比αが５７％，６７％、背面角θが７３．１度，７４．４度にそれぞれ設定されている。従来例Ａに比べて実施例Ｂでは、背面角θが７１．２度から６８．５度に減少しているため、最大幅位置Ｐがビード部４側に移動している。また、従来例Ａよりも背面角θの大きい比較例Ｃ，Ｄでは、最大幅位置Ｐがトレッド部２側に移動している。なお、上記高さ比αの比率は、タイヤがゴム製品であることを考慮すれば、実質的には多少の前後が許容される。

図３（ｂ）は、図３（ａ）で示した形状を有するタイヤのタイヤ側面に生じる歪を測定した結果である。ｕ１はビード部付近における歪、ｕ２は最大幅位置Ｐにおける歪をそれぞれ示している。同図に示すように、ビード部付近では、従来例Ａに比べて実施例Ｂでは圧縮歪が減少し、比較例Ｃ，Ｄでは、圧縮歪が増加している。
また、最大幅位置Ｐでは、従来例Ａに比べて実施例Ｂ，比較例Ｃ，Ｄにおいて引張歪にほとんど変化が見られていない。
つまり、従来例Ａよりも高さ比α及び背面角θを小さくすることで、ビード部付近における圧縮歪が小さくなることが分かった。

図４（ａ）乃至（ｃ）は、タイヤ形状を変化させたときタイヤ側面に作用する歪のシミュレーション結果を示す。
図４（ａ）は、最大幅位置Ｐをタイヤ幅方向に変化させたときのタイヤ表面の形状を示し、図４（ｃ）は、そのときの背面角θを纏めた表である。同図において、従来例Ａの形状は上記と同じで有り、高さ比αが５１％、断面幅Ｗ２が規格の８０％、背面角θが７１．２度に設定されている。この形状は、最大幅位置Ｐのタイヤ高さ方向の基準とする。Ｅは、実施例であり最大幅位置Ｐが従来例Ａに比べて幅方向に５ｍｍ幅広、すなわち、規格最大、背面角θが６９．３度に設定されている。また、Ｆ及びＧは、それぞれ比較例であり、最大幅位置Ｐが、従来例に比べて幅方向に５ｍｍ、１０ｍｍ幅狭、背面角θが７３．３度，７５．３度にそれぞれ設定されている。
従来例Ａに比べて実施例Ｅでは、タイヤ側面のビード部付近における背面角θが小さく、比較例Ｆ，Ｇでは、背面角θが大きくなっている。

図４（ｂ）は、図４（ａ）で示した形状を有するタイヤのタイヤ側面に生じる歪を測定した結果である。ｖ１はビード部付近における歪、ｖ２は最大幅位置Ｐにおける歪をそれぞれ示している。同図に示すように、リムラインＳでは、従来例Ａに比べて実施例Ｅでは圧縮歪が減少し、比較例Ｆ，Ｇでは、圧縮歪が増加している。
また、最大幅位置Ｐでは、従来例Ａに比べて実施例Ｅ，比較例Ｆ，Ｇにおいて引張歪にほとんど変化が見られていない。

すなわち、実施例Ｂで示すように高さ比αを小さく、また、実施例Ｅで示すように、最大幅位置Ｐが幅方向に規格最大に位置するようにタイヤ形状を形成するとともに、背面角θを７０度よりも小さくすることで、タイヤに補強材を追加することなく、タイヤ側面のリムラインＳ上における径方向の圧縮歪を低減することができる。なお、背面角θの下限としては、上述した背面角θを求める式、ｔａｎ−１(最大幅位置高さＨ２/(断面高さＨ１/２−リム幅Ｗ３/２))を満たす最小の角度が設定される。
このように、ビード部付近における径方向の圧縮歪を低減することにより、ビード部４を構成するゴム部材のチェーファーゴム１８やサイドゴム１９に歪が長期間蓄積されないので、この歪に起因するサイドクラックの発生が抑制され、タイヤの耐久性をより向上させることができる。また、最大幅位置Ｐにおける引張歪が従来とほとんど変わらないことから、本発明のようにタイヤの形状を変化させても、乗り心地や操縦安定性能に影響を及ぼさないので、耐久性に優れたタイヤを提供することができる。

１タイヤ、Ｗ１総幅、Ｗ２断面幅、Ｗ３リム幅、Ｈ１断面高さ、
Ｈ２最大幅位置高さ、θ 背面角。

Claims

ＥＴＲＴＯ又はＪＡＴＭＡで規格されるタイヤ寸法を有するタイヤであって、
上記規格により規定されるリムに組み付けられ、上記規格により規定される内圧を印加したときの無負荷状態のタイヤ形状において、タイヤの総幅が測定される最大幅位置の幅寸法を上記規格で規定される範囲のうち最大から最大の８０％の範囲で設定し、上記最大幅位置の高さを上記規格で規定される断面高さの５１％よりも小さく設定したことを特徴とするタイヤ。
上記最大幅位置の高さを上記規格で規定される断面高さの４４％以下に設定したことを特徴とする請求項１記載のタイヤ。