JP2015063172A - 空気入りセミラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】高剛性化と軽量化を実現しながらもスムーズな撓みを促して、優れた運動性能を発揮しうる空気入りセミラジアルタイヤを提供する。【解決手段】カーカス層４が、タイヤ周方向に対して傾斜して延びるコードを有し且つそのコードが互いに逆向きとなるように積層された２枚のカーカスプライ４１，４２を含む。カーカスプライ４１の巻き上げ端４１Ｅはベルト層５のタイヤ径方向内側に配置され、カーカスプライ４２の巻き上げ端４２Ｅはビードフィラー１ｂの上端１ｂＥよりもタイヤ径方向内側に配置される。サイドウォールゴム１１とカーカス層４の巻き上げられた部分との間には、有機繊維の不織布により構成されたサイド補強層７が設けられ、そのサイド補強層７の上端７Ｅｕが、ベルト補強層６により覆われるとともに、ベルト層５の端部５Ｅとベルト補強層６の端部６Ｅとの間に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、競技用車両に装着される競技用空気入りタイヤとして使用可能な空気入りセミラジアルタイヤに関する。

サーキットで使用される競技用空気入りタイヤ（レーシングタイヤ）には、優れたトラクション性能とコーナリング性能が要求されるため、高い横力や駆動力が作用したときの接地面積を確保する必要がある。これに適したタイヤの補強手法として、コードが互いに逆向きとなるように複数のカーカスプライを積層してなるバイアス構造が従来公知であり、ラジアルタイヤと同様のベルト層をバイアス構造と併用したセミラジアルタイヤも知られている。

競技用空気入りタイヤとして優れた運動性能を発揮するには、タイヤの高剛性化と軽量化が有効である。この点について、本発明者は、横剛性と前後剛性については、これらを向上することにより運動性能が改善されるものの、縦剛性を必要以上に高くした場合には、接地面積の減少を引き起こし、旋回時の荷重損失の増加を招来するため、縦剛性については、なるべく抑えることが望ましい、との知見を有している。

特許文献１〜４には、サイドウォール部に補強層を埋設した空気入りタイヤが記載されている。かかる構成によれば、横剛性や前後剛性を幾分か向上できるものの、まだ改善する余地があった。しかも、それらの補強層は、ベルト補強層の端部から離れて配置されており、剛性変化の急激な箇所がバットレス部に形成されるので、タイヤのスムーズな撓みが妨げられ、運動性能の改善効果が十分でなかった。

特開２０１２−２４５８２９号公報 特開２０１２−２４５６５５号公報 特開２００８−２７９７９６号公報 特開平１０−５３０１０号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高剛性化と軽量化を実現しながらもスムーズな撓みを促して、優れた運動性能を発揮しうる空気入りセミラジアルタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係る空気入りセミラジアルタイヤは、タイヤ周方向に対して傾斜して延びるコードを有し且つそのコードが互いに逆向きとなるように積層された２枚のカーカスプライを含み、前記カーカスプライの各々が、ビード部に設けられた環状のビードコアを介して巻き上げられたカーカス層と、タイヤ周方向に対して傾斜して延びるコードを有し且つそのコードが互いに逆向きとなるように積層された２枚のベルトプライを含み、前記カーカス層のタイヤ径方向外側に設けられたベルト層と、タイヤ周方向に対して実質的に平行に延びるコードを有するキャッププライにより構成され、前記ベルト層よりも幅広に設けられて前記ベルト層を覆うベルト補強層と、を備える空気入りセミラジアルタイヤにおいて、前記カーカス層に含まれる２枚のカーカスプライが、前記ベルト層のタイヤ径方向内側に巻き上げ端が配置された第１のカーカスプライと、前記ビードコアのタイヤ径方向外側に設けられたビードフィラーの上端よりもタイヤ径方向内側に巻き上げ端が配置された第２のカーカスプライであり、サイドウォール部の外表面を構成するサイドウォールゴムと前記カーカス層の巻き上げられた部分との間に、有機繊維の不織布により構成されたサイド補強層が設けられ、前記サイド補強層の上端が、前記ベルト補強層により覆われるとともに、前記ベルト層の端部と前記ベルト補強層の端部との間に配置されているものである。

このタイヤでは、第１のカーカスプライの巻き上げ端がベルト層のタイヤ径方向内側に配置されるため、横剛性と前後剛性を向上できる。それでいて、第２のカーカスプライの巻き上げ端がビードフィラーの上端よりもタイヤ径方向内側に配置されるため、カーカス層による縦剛性の上昇を抑えつつ、タイヤの軽量化にも資する。また、カーカス層のタイヤ幅方向外側にサイド補強層が配置されることから、それに応じた張力がサイド補強層に作用し、高負荷時に必要とされるサイドウォール部の剛性が確保される。このサイド補強層は有機繊維の不織布により構成されるため、タイヤの軽量化に資する。

更に、サイド補強層の上端を上記の如く配置することにより、バットレス部の剛性変化が緩やかとなり、タイヤのスムーズな撓みを実現できる。これに対し、サイド補強層の上端をベルト層の端部よりもタイヤ幅方向内側に配置した構造では、縦剛性が必要以上に高くなって接地面積が減少し、旋回時の荷重損失の増加を招来しやすい。また、サイド補強層の上端をベルト補強層の端部よりもタイヤ幅方向外側に配置した構造では、サイド補強層による高剛性化の効果が小さくなるとともに、剛性変化の急激な箇所がバットレス部に形成され、タイヤのスムーズな撓みが妨げられる。

前記サイド補強層の下端が、前記ビードコアと前記第２のカーカスプライの巻き上げ端との間に配置されているものが好ましい。サイド補強層の下端を上記の如く配置することにより、タイヤの軽量化を図りつつ、サイド補強層による高剛性化の効果を良好に確保することができる。

タイヤの横剛性や前後剛性を向上するうえで、スチールコードを有するスチールサイドプライが、前記カーカス層の巻き上げられた部分と前記ビードフィラーとの間に設けられているものが好ましく、これにより競技用空気入りタイヤとして好ましい構造にできる。また、その場合には、前記スチールサイドプライの上端が、前記ビードフィラーの上端よりもタイヤ径方向外側に配置され、前記スチールサイドプライの下端が、前記ビードコアと前記サイド補強層の下端との間に配置されていることが好ましい。

サイド補強層による高剛性化の効果を高めるうえで、前記サイド補強層の上端が、前記ベルト層の端部と前記ベルト補強層の端部との中央又はそれよりもタイヤ幅方向内側に配置されているものが好ましい。また、前記サイドウォールゴムのＪＩＳＡ硬度が６０°以上である場合には、そのような硬質のサイドウォールゴムによって高剛性化の効果が得られるため、競技用空気入りタイヤとして有用な構造となる。

本発明に係る空気入りセミラジアルタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図 図１の要部を示す拡大図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１，２に示した空気入りセミラジアルタイヤＴは、一対のビード部１と、そのビード部１の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部３とを備えている。ビード部１には、鋼線等の収束体をゴム被覆してなる環状のビードコア１ａが設けられ、そのビードコア１ａのタイヤ径方向外側にビードフィラー１ｂが設けられている。ビードフィラー１ｂの断面は、タイヤ径方向外側に向かって先細りとなる三角形状に形成されている。

更に、このタイヤＴは、一対のビード部１の間に配置されて全体としてトロイド状をなすカーカス層４を備える。カーカス層４は、タイヤ周方向に対して傾斜して延びるコードを有し且つそのコードが互いに逆向きとなるように積層された２枚のカーカスプライ４１，４２を含む。カーカスプライ４１，４２の各々は、トレッド部３からサイドウォール部２を経てビード部１に至るとともに、ビードコア１ａを挟むようにしてタイヤ幅方向内側から外側に巻き上げられている。

カーカスプライ４１，４２のコードは、それぞれタイヤ周方向に対して例えば６０〜８０°の傾斜角度で引き揃えられ、バイアス構造となるカーカス層４を構成している。このコードには、例えば、スチールコード、または、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミドなどの有機繊維コードが使用される。カーカス層４の内側には、空気圧を保持するためのインナーライナーゴム９が設けられている。

ベルト層５はカーカス層４のタイヤ径方向外側に設けられ、ベルト補強層６はベルト層５のタイヤ径方向外側に設けられている。トレッドゴム１０はベルト補強層６のタイヤ径方向外側に設けられ、トレッド部３の外表面を構成する。ベルト層５は、タイヤ周方向に対して傾斜して延びるコードを有し且つそのコードが互いに逆向きとなるように積層された２枚のベルトプライ５１，５２を含む。ベルトプライ５１，５２のコードは、それぞれタイヤ周方向に対して例えば２０〜３０°の傾斜角度で引き揃えられている。

ベルト補強層６は、タイヤ周方向に対して実質的に平行に延びるコードを有するキャッププライにより構成され、ベルト層５よりも幅広に設けられてベルト層５を覆っている。本明細書において、タイヤ周方向に対して実質的に平行に延びるコードとは、タイヤ周方向に対する傾斜角度が１０°以下のコードを指す。この傾斜角度は、好ましくは１０°未満であり、より好ましくは３°以下である。ベルト補強層６は、例えば、１本または複数本のコードをゴム被覆してなる長尺状のゴム部材を螺旋状に巻回することにより形成される。

ベルトプライ５１は、カーカス層４とベルトプライ５２との間に介在し、ベルトプライ５２よりも幅広に設けられている。ベルト補強層６の端部６Ｅは、ベルト層５の端部５Ｅよりもタイヤ幅方向外側に配置され、それらの距離Ｌ１は例えば５〜１０ｍｍである。本明細書において、ベルト層の端部とは、そのベルト層を構成する複数のベルトプライのうち最も幅広のベルトプライ（本実施形態ではベルトプライ５１）の端部を指す。

カーカス層４に含まれる２枚のカーカスプライは、ベルト層５のタイヤ径方向内側に巻き上げ端４１Ｅが配置されたカーカスプライ４１（第１のカーカスプライ）と、ビードフィラー１ｂの上端１ｂＥよりもタイヤ径方向内側に巻き上げ端４２Ｅが配置されたカーカスプライ４２（第２のカーカスプライ）である。本明細書において、ビードフィラー１ｂなどの部材の上端は、その部材のタイヤ径方向外側の端を指し、下端は、その部材のタイヤ径方向内側の端を指す。

巻き上げ端４１Ｅとベルトプライ５１の端部（ベルト層５の端部５Ｅ）との距離Ｌ２は、例えば距離Ｌ１の１００±５０％に設定される。また、ベルトプライ５２の端部は、巻き上げ端４１Ｅと端部５Ｅとの間に配置されている。このように、本実施形態では、巻き上げ端４１Ｅ、ベルトプライ５１の端部、ベルトプライ５２の端部及びベルト補強層６の端部６Ｅがタイヤ幅方向に互いに離れているので、バットレス部近傍の剛性を緩やかに変化させるうえで有効である。バットレス部は、平坦路での通常走行時には接地しないサイドウォール部２のタイヤ径方向外側部分を指す。

サイドウォール部２の外表面を構成するサイドウォールゴム１１とカーカス層４の巻き上げられた部分との間には、有機繊維の不織布により構成されたサイド補強層７が設けられており、図面上での区別を容易にするため図２では黒く着色して描いている。有機繊維には、ポリエステルやレーヨン、ナイロン、アラミドなどのモノフィラメント繊維を使用可能であり、その不織布の製法としては、従来公知のものが特に制約なく使用できる。サイド補強層７は、複数層の不織布で構成しても構わないが、タイヤＴの軽量化を図るうえでは１層の不織布で構成することが好ましい。

サイド補強層７はタイヤ周方向に沿って環状に設けられ、その上端７Ｅｕは、ベルト補強層６により覆われるとともに、ベルト層５の端部５Ｅとベルト補強層６の端部６Ｅとの間に配置されている。上端７Ｅｕの位置は、端部５Ｅの位置又は端部６Ｅの位置と一致してもよい。タイヤ幅方向の片側にのみサイド補強層７を備える構造でも構わないが、優れた運動性能を発揮するうえでは、タイヤ幅方向の両側にサイド補強層７を備えることが好ましい。

このタイヤＴでは、カーカスプライ４１の巻き上げられた部分によりサイドウォール部２が全体的に補強されるため、横剛性と前後剛性が向上する。それでいて、カーカスプライ４２の巻き上げが小さく、サイド補強層７が有機繊維の不織布からなることと相俟って、縦剛性の上昇が抑えられ、タイヤの軽量化に資する。カーカス層４に沿って湾曲したサイド補強層７には張力が作用し、高負荷時に必要とされるサイドウォール部２の剛性が確保される。また、サイド補強層７の上端７Ｅｕを上記の如く配置することにより、バットレス部の剛性変化が緩やかとなり、タイヤのスムーズな撓みを実現できる。

サイド補強層７の上端７Ｅｕが、ベルト層５の端部５Ｅとベルト補強層６の端部６Ｅとの中央（距離Ｌ１を二等分する位置）に配置されるか、又は、それよりもタイヤ幅方向内側に配置されると、サイド補強層７による高剛性化の効果が高められ、特に横剛性と前後剛性を効果的に向上することができる。

サイド補強層７の下端７Ｅｄは、ビードコア１ａとカーカスプライ４２の巻き上げ端４２Ｅとの間に配置されている。これにより、タイヤの軽量化を図りつつ、サイド補強層７による高剛性化の効果を良好に確保できる。下端７Ｅｄが巻き上げ端４２Ｅよりもタイヤ径方向外側に配置されていると、サイド補強層７による補強領域が減少し、横剛性や前後剛性の向上効果が小さくなる傾向にある。また、下端７Ｅｄがビードコア１ａの上端よりもタイヤ径方向内側に配置されていると、サイド補強層７が必要以上に大きくなり、タイヤの軽量化を図るうえで無駄が生じる。

一例として、上端７Ｅｕは、ビードベースラインＢＬからタイヤ断面高さＴＨの７０〜９０％の範囲に配置され、下端７Ｅｄは、ビードベースラインＢＬからタイヤ断面高さＴＨの３０〜５０％の範囲に配置される。巻き上げ端４２Ｅは、例えば、ビードベースラインＢＬからタイヤ断面高さＴＨの２０〜６０％の範囲に配置される。本実施形態では、トレッド部３において内側に位置するカーカスプライ４１の巻き上げを大きく、外側に位置するカーカスプライ４２の巻き上げを小さくしているが、これらを逆にしても構わない。

競技用空気入りタイヤとして好ましい構造にするべく、スチールコードを有するスチールサイドプライ８が、カーカス層４の巻き上げられた部分とビードフィラー１ｂとの間に設けられている。このスチールコードは、タイヤ径方向に対して例えば２０〜４０°の傾斜角度で引き揃えられている。ビードコア１ａの上端、サイド補強層７の下端７Ｅｄ、カーカスプライ４２の巻き上げ端４２Ｅ、ビードフィラー１ｂの上端１ｂＥは、タイヤ径方向に互いに離れた位置に配置されている。

スチールサイドプライ８の上端８Ｅｕは、ビードフィラー１ｂの上端１ｂＥよりもタイヤ径方向外側に配置され、例えばビードベースラインＢＬからタイヤ断面高さＴＨの３０〜５０％の範囲に配置される。スチールサイドプライ８の下端８Ｅｄは、ビードコア１ａとサイド補強層７の下端７Ｅｄとの間に配置されている。詳しくは、下端８Ｅｄが、ビードコア１ａの上端よりもタイヤ径方向外側に、且つ、サイド補強層７の下端７Ｅｄよりもタイヤ径方向内側に配置されている。

サイドウォールゴム１１のＪＩＳＡ硬度（ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）に準じて２５℃で測定した値）は、６０°以上であることが好ましく、７０°以上であることがより好ましい。これによりサイドウォール部２の剛性を高めて、競技用空気入りタイヤとして有用な構成にできる。このタイヤＴでは、トレッドゴム１０の端部にサイドウォールゴム１１の端部を載せてなるサイドオントレッド構造を採用しているが、これに限定されない。

上述した部材端の位置関係やタイヤ断面高さＴＨなどは、タイヤを適用リムに装着し、所定内圧を適用した無負荷状態において定められる。適用リムは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではＪＡＴＭＡＹＥＡＲ ＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯＳＴＡＮＤＡＲＤ ＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡＹＥＡＲ ＢＯＯＫ等に規定されたリムを指す。所定内圧は、適用サイズのタイヤにおけるＪＡＴＭＡ等の規格のタイヤ最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）を指す。

本発明に係る空気入りセミラジアルタイヤは、上記の如き作用効果を奏して優れた運動性能を発揮しうることから、競技用車両に装着される競技用空気入りタイヤとして有用である。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。タイヤの各性能評価は、次のようにして行った。

縦剛性、横剛性及び前後剛性
実車の荷重に相当する荷重を負荷した状態において、タイヤに上下方向の圧縮力を負荷したときの撓み、タイヤに幅方向の横力を負荷したときの変位、及び、タイヤに前後方向の前後力を負荷したときの変位を測定し、それぞれの逆数を算出して縦剛性、横剛性、前後剛性とした。比較例１の結果を１００として指数で評価し、数値が大きいほど各剛性が大きいことを示す。

ラップタイム（運動性能）
実車（レース専用車両）にタイヤを装着し、プロドライバーの運転によるクローズドサーキットの周回タイムを計測した。比較例１の結果を１００として指数で評価し、数値が大きいほどラップタイムが速く、運動性能に優れていることを示す。

評価に供したタイヤのサイズは２８５／６５０Ｒ１８（乾燥路面用レースタイヤ）であり、ベルト層の端部とベルト補強層の端部との距離（距離Ｌ１）と、第１のカーカスプライの巻き上げ端とベルト層の端部との距離（距離Ｌ２）は、それぞれ１０ｍｍとした。サイド補強層の部材端の位置を除いて、各例におけるタイヤ構造やゴム配合は共通である。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜４では、横剛性や前後剛性が向上しており、それとともに縦剛性も向上しているものの、その向上代は横剛性や前後剛性の向上代に比べると抑制されており、その結果、優れた運動性能を発揮することができている。

１ ビード部
１ａ ビードコア
１ｂ ビードフィラー
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ カーカス層
５ ベルト層
６ ベルト補強層
７ サイド補強層
８ スチールサイドプライ
１１ サイドウォールゴム
４１ 第１のカーカスプライ
４２ 第２のカーカスプライ
５１ ベルトプライ
５２ ベルトプライ

Claims (6)

1. タイヤ周方向に対して傾斜して延びるコードを有し且つそのコードが互いに逆向きとなるように積層された２枚のカーカスプライを含み、前記カーカスプライの各々が、ビード部に設けられた環状のビードコアを介して巻き上げられたカーカス層と、
   タイヤ周方向に対して傾斜して延びるコードを有し且つそのコードが互いに逆向きとなるように積層された２枚のベルトプライを含み、前記カーカス層のタイヤ径方向外側に設けられたベルト層と、
   タイヤ周方向に対して実質的に平行に延びるコードを有するキャッププライにより構成され、前記ベルト層よりも幅広に設けられて前記ベルト層を覆うベルト補強層と、を備える空気入りセミラジアルタイヤにおいて、
   前記カーカス層に含まれる２枚のカーカスプライが、前記ベルト層のタイヤ径方向内側に巻き上げ端が配置された第１のカーカスプライと、前記ビードコアのタイヤ径方向外側に設けられたビードフィラーの上端よりもタイヤ径方向内側に巻き上げ端が配置された第２のカーカスプライであり、
   サイドウォール部の外表面を構成するサイドウォールゴムと前記カーカス層の巻き上げられた部分との間に、有機繊維の不織布により構成されたサイド補強層が設けられ、前記サイド補強層の上端が、前記ベルト補強層により覆われるとともに、前記ベルト層の端部と前記ベルト補強層の端部との間に配置されていることを特徴とする空気入りセミラジアルタイヤ。
2. 前記サイド補強層の下端が、前記ビードコアと前記第２のカーカスプライの巻き上げ端との間に配置されている請求項１に記載の空気入りセミラジアルタイヤ。
3. スチールコードを有するスチールサイドプライが、前記カーカス層の巻き上げられた部分と前記ビードフィラーとの間に設けられている請求項１又は２に記載の空気入りセミラジアルタイヤ。
4. 前記スチールサイドプライの上端が、前記ビードフィラーの上端よりもタイヤ径方向外側に配置され、
   前記スチールサイドプライの下端が、前記ビードコアと前記サイド補強層の下端との間に配置されている請求項３に記載の空気入りセミラジアルタイヤ。
5. 前記サイド補強層の上端が、前記ベルト層の端部と前記ベルト補強層の端部との中央又はそれよりもタイヤ幅方向内側に配置されている請求項１〜４いずれか１項に記載の空気入りセミラジアルタイヤ。
6. 前記サイドウォールゴムのＪＩＳＡ硬度が６０°以上である請求項１〜５いずれか１項に記載の空気入りセミラジアルタイヤ。

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