JP2015199389A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】サーキット走行時の最速ラップタイムを短縮することを可能とした空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、カーカス層７と、カーカス層７のタイヤ径方向外側に配設されたベルト層９とを備える空気入りタイヤ１において、ベルト層９が、タイヤ径方向内側から外側に向かって順次配設された第１ベルト９１と第２ベルト９３と第３ベルト９５とを含み、第１ベルト９１、第２ベルト９３及び第３ベルト９５の厚みの合計が２．３ｍｍ以上３．６ｍｍ以下であり、第３ベルト９５を構成するコード９５ａが金属から成り且つタイヤ周方向と９０°±１０°の角度を成すことを特徴とする、空気入りタイヤ１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーキット走行時の最速ラップタイムを短縮することを可能とした空気入りタイヤに関する。

従来、特許文献１に開示されるように、サーキット走行時にラップタイムが急落することを抑制するために、カーカス層とベルト層との間に、コードが略タイヤ周方向に延在するベルト下補強層を設けることが知られている。

特開２０１３−２３０７４４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の空気入りタイヤでは、ラップタイムの急落を低減できるものの、コーナリングフォースを十分高めることができず、ひいては最速ラップタイムを十分短縮できないおそれがある。

そこで、本発明は、サーキット走行時の最速ラップタイムを短縮することを可能とした空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の第１態様では、カーカス層と、カーカス層のタイヤ径方向外側に配設されたベルト層とを備える空気入りタイヤにおいて、ベルト層が、タイヤ径方向内側から外側に向かって順次配設された第１ベルトと第２ベルトと第３ベルトとを含み、第１ベルト、第２ベルト及び第３ベルトの厚みの合計が２．３ｍｍ以上３．６ｍｍ以下であり、第３ベルトを構成するコードが金属から成り且つタイヤ周方向と９０°±１０°の角度を成すことを特徴とする、空気入りタイヤが提供される。

本発明の第２態様では、第３ベルトの厚みが第１ベルトの厚みよりも小さく且つ第２ベルトの厚みよりも小さい。

本発明の第３態様では、第３ベルトを構成するコードの直径が０．１５ｍｍ以上０．６９ｍｍ以下である。

本発明の第４態様では、カーカス層を構成するコードがタイヤ周方向と６０°以上８８°以下の角度を成す。

本発明の第５態様では、第１ベルト及び第２ベルトを構成するコードがタイヤ周方向と１０°以上５０°以下の角度を成す。

本発明の第６態様では、第１ベルト及び第２ベルトを構成するコードが非金属材料から成る。

本発明の第７態様では、非金属材料がアラミド繊維である。

本発明の第８態様では、レース用タイヤとして使用される空気入りタイヤが提供される。

本発明によれば、ベルト層の構成を改良することで、サーキット走行時の最速ラップタイムを短縮することを可能とした空気入りタイヤが提供される。

図１は、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの一部のタイヤ子午断面図を示す。 図２は、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤのカーカス層及びベルト層の積層状態を示す模式図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態（以下の基本形態及び付加的形態１から７）を詳細に説明する。なお、これら実施形態は、本発明を限定するものではない。また、上記実施形態の構成要素には、当業者が置換可能且つ置換容易なもの、及び実質的に同一のものが含まれる。さらに、上記実施形態に含まれる各種形態は、任意に組み合わせて実施されることができる。

最初に、実施形態の説明において使用する用語を以下のように定義する。タイヤ径方向とは、空気入りタイヤの回転軸と直交する方向を意味する。タイヤ径方向内側とは、タイヤ径方向において回転軸に向かう側を意味する。タイヤ径方向外側とは、タイヤ径方向において回転軸から離れる側を意味する。タイヤ周方向とは、上記回転軸を中心軸とする周り方向を意味する。タイヤ幅方向とは上記回転軸と平行な方向を意味する。タイヤ幅方向内側とは、タイヤ幅方向においてタイヤ赤道面ＣＬに向かう側を意味する。タイヤ幅方向外側とは、タイヤ幅方向においてタイヤ赤道面ＣＬから離れる側を意味する。なお、タイヤ赤道面ＣＬとは、空気入りタイヤの回転軸に直交するとともに、空気入りタイヤのタイヤ幅の中心を通る平面を意味する。

［基本形態］
以下、本発明に係る空気入りタイヤについて、その基本形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの一部のタイヤ子午断面図を示す。

図１では一部のみしか図示されないが、空気入りタイヤ１は、タイヤ子午断面視でタイヤ径方向内側から外側に向かって、ビード部、サイドウォール部、ショルダー部３及びトレッド部５を有する。また、空気入りタイヤ１は、タイヤ子午断面視で、トレッド部５から両側のビード部まで延在して一対のビードコアの周りで巻回されたカーカス層７と、カーカス層７のタイヤ径方向外側に順次形成されたベルト層９及びベルトカバー層１１とを備える。

トレッド部５には、トレッドゴム５１が配設される。図示しないが、トレッドゴムには、ウェット路面における走行性能の向上等のために、所定の模様のトレッドパターンが形成されてもよい。また、ゴムシートから構成されたインナーライナ１３がタイヤ内周面に貼り付けられている。なお、インナーライナ１３は、タイヤ子午断面視においてタイヤ内周面の一部のみに配設され、又はタイヤ内周面に配設されなくてもよい。

カーカス層７は、一対のビード部間に配設され、タイヤの骨格を形成している。カーカス層７は、二層のカーカスから構成され、タイヤ径方向内側から外側に向かって順次配設された第１カーカス７１と第２カーカス７３とを含む。カーカス層７は、空気入りタイヤ１に剛性を付与することで、空気入りタイヤ１の荷重及び衝撃に対する耐久性を高める。なお、カーカス層７は一層又は三層であってもよい。

図２は、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤのカーカス層及びベルト層の積層状態を示す模式図である。図２に示されるように、第１カーカス７１及び第２カーカス７３は、それぞれ、複数のコード７１ａ、７３ａと、当該コードを被覆したゴムとから構成されている。コード７１ａ、７３ａは金属材料又は非金属材料から成る。金属材料は例えばスチールである。非金属材料は、例えば、アラミド、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、又はこれらの合成物のような有機繊維である。

ベルト層９はカーカス層７のタイヤ径方向外側に配設されている。ベルト層９は、三層のベルトから構成され、タイヤ径方向内側から外側に向かって順次配設された第１ベルト９１と第２ベルト９３と第３ベルト９５とを含む。ベルト層９は、カーカス層７をタイヤ径方向外側から内側に向かって締め付けることで、トレッド部５の剛性を高める。

図２に示されるように、第１ベルト９１、第２ベルト９３及び第３ベルト９５は、それぞれ、複数のコード９１ａ、９３ａ、９５ａと、当該コードを被覆したゴムとから構成されている。コード９１ａ、９３ａは金属材料又は非金属材料から成る。金属材料は例えばスチールである。非金属材料は、例えば、アラミド、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、又はこれらの合成物のような有機繊維である。トレッド部５に第１ベルト９１及び第２ベルト９３を配設することによって、トレッド部５の剛性、特に面内曲げ剛性を高めることができる。

本明細書において、面内曲げ剛性とは、接地面の面内方向（接地面内におけるいずれかの方向）のトレッド部５の変形に対する剛性を意味する。面内曲げ剛性を高めることによってコーナリングフォースを高めることができる。一方、本明細書において、面外曲げ剛性とは、接地面の面外方向のトレッド部５の変形に対する剛性を意味する。

面外曲げ剛性が高すぎすると、低荷重時にトレッド部５の接地面積が小さくなり、主に第１ベルト９１及び第２ベルト９３によって生成される本来のコーナリングフォースが得られない。また、タイヤ幅方向圧縮向きの力に対する面外曲げ剛性が低いと、トレッド部５のタイヤ幅方向中央付近が路面から浮き上がるバックリングが生じやすくなる。この場合も、トレッド部５の接地面積が小さくなり、本来のコーナリングフォースが得られない。

第３ベルト９５を構成するコード９５ａはタイヤ周方向と９０°±１０°の角度を成す。図２に示される例では、第３ベルト９５を構成するコード９５ａがタイヤ周方向と成す角度β３は９０°である。第３ベルト９５のコード９５ａは金属材料から成る。金属材料は例えばスチールである。スチールは、有機繊維よりもはるかに高い強度及び弾性率を有する。また、スチールコードは、有機繊維のコードと異なり、軸方向への引張だけでなく圧縮に対しても剛性及び強度を有する。

上記構成の第３ベルト９５を空気入りタイヤ１に配設することによって、トレッド部５の剛性、特にタイヤ幅方向圧縮向きの力に対する面外曲げ剛性を高めることができ、トレッド部５のバックリングを抑制することができる。この結果、コーナリングフォースの低下を抑制することができるので、サーキット走行時の最速ラップタイムを短縮することができる。

第１ベルト９１、第２ベルト９３及び第３ベルト９５の厚みの合計は２．３ｍｍ以上３．６ｍｍ以下である。厚みの合計を２．３ｍｍ以上とすることで、トレッド部５の面内曲げ剛性及び面外曲げ剛性を確保することができる。一方、厚みの合計を３．６ｍｍ以下とすることで、ベルト層９ひいては空気入りタイヤ１全体が重くなることによるラップタイムの悪化を抑制することができる。

図１に示されるように、ベルトカバー層１１は第３ベルト９５のタイヤ径方向外側に配設されている。ベルトカバー層１１は、ベルト層９とともにカーカス層７をタイヤ径方向外側から内側に向かって締め付けることで、トレッド部５の剛性を高める。なお、ベルトカバー層１１は二層以上であってもよい。

なお、空気入りタイヤ１は、通常の各製造工程、即ち、タイヤ材料の混合工程、タイヤ材料の加工工程、グリーンタイヤの成型工程、加硫工程及び加硫後の検査工程等を経て得られる。

[付加的形態]
次に、本発明に係る空気入りタイヤの上記基本形態において、任意選択的に実施可能な付加的形態１から７を説明する。

（付加的形態１）
第３ベルト９５の厚みが第１ベルト９１の厚みよりも小さく且つ第２ベルト９３の厚みよりも小さいこと（付加的形態１）が好ましい。

この特徴によって、第１ベルト９１及び第２ベルト９３の厚みを確保しつつ、ベルト層９全体の厚みを抑制することができるので、主に第１ベルト９１及び第２ベルト９３によって生成されるコーナリングフォースを大きく低下させることなく、ベルト層９ひいては空気入りタイヤ１全体を軽くすることができる。この結果、サーキット走行時の最速ラップタイムを更に短縮することができる。

（付加的形態２）
基本形態等（基本形態又は基本形態に付加的形態１を組み合わせた形態）においては、第３ベルト９５のコード９５ａの直径が０．１５ｍｍ以上０．６９ｍｍ以下であること（付加的形態２）が好ましい。

第３ベルト９５のコード９５ａの直径を０．１５ｍｍ以上とすることで、タイヤ幅方向圧縮側の力に対する面外曲げ剛性を更に高め、ひいてはバックリングを更に抑制することができる。この結果、コーナリングフォースの低下を抑制することができるので、サーキット走行時の最速ラップタイムを更に短縮することができる。また、第３ベルト９５のコード９５ａの直径を０．６９ｍｍ以下とすることで、第３ベルト９５ひいては空気入りタイヤ１全体を軽くすることができる。この結果、サーキット走行時の最速ラップタイムを更に短縮することができる。

なお、第３ベルト９５のコード９５ａの直径を０．４０ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下とすることで、上記効果をさらに高いレベルで奏することができる。

（付加的形態３）
基本形態等（基本形態又は基本形態に付加的形態１、２の少なくとも一方を組み合わせた形態）においては、カーカス層７を構成するコードがタイヤ周方向と６０°以上８８°以下の角度を成すこと（付加的形態３）が好ましい。

図２に示される例では、第１カーカス７１を構成するコード７１ａがタイヤ周方向と成す角度α１は８０°である。また、第２カーカス７３を構成するコード７３ａがタイヤ周方向と成す角度α２も８０°である。なお、角度α１と角度α２とは、上記の範囲内であれば、異なる値であってもよい。

カーカス層７を構成するコードのタイヤ周方向と成す角度を６０°以上とすることで、トレッド部５の面外曲げ剛性が高くなりすぎることを防ぎ、低荷重時にもトレッド部５の接地面積を確保することができる。この結果、コーナリングフォースの低下を抑制することができるので、サーキット走行時の最速ラップタイムを更に短縮することができる。また、カーカス層７を構成するコードのタイヤ周方向と成す角度を８８°以下とすることで、トレッド部５の面外曲げ剛性を確保することができ、ひいてはバックリングを更に抑制することができる。この結果、コーナリングフォースの低下を抑制することができるので、サーキット走行時の最速ラップタイムを更に短縮することができる。

なお、カーカス層７を構成するコードがタイヤ周方向と成す角度を７０°以上８０°以下とすることで、上記効果をさらに高いレベルで奏することができる。

（付加的形態４）
基本形態等（基本形態又は基本形態に付加的形態１から３の少なくともいずれか一つを組み合わせた形態）においては、第１ベルト９１及び第２ベルト９３を構成するコード９１ａ、９３ａがタイヤ周方向と１０°以上５０°以下の角度を成すこと（付加的形態４）が好ましい。

図２に示される例では、第１ベルト９１を構成するコード９１ａがタイヤ周方向と成す角度β１は３０°である。また、第２ベルト９３を構成するコード９３ａがタイヤ周方向と成す角度β２も３０°である。なお、コード９１ａの延在方向とコード９３ａの延在方向は同じであってもよい。また、角度β１と角度β２とは、上記の範囲内であれば、異なる値であってもよい。

第１ベルト９１及び第２ベルト９３を構成するコード９１ａ、９３ａのタイヤ周方向と成す角度を１０°以上とすることで、トレッド部５の面外曲げ剛性が高くなりすぎることを防ぎ、低荷重時にもトレッド部５の接地面積を確保することができる。この結果、コーナリングフォースの低下を抑制することができるので、サーキット走行時の最速ラップタイムを更に短縮することができる。また、第１ベルト９１及び第２ベルト９３を構成するコード９１ａ、９３ａのタイヤ周方向と成す角度を５０°以下とすることで、トレッド部５の面内曲げ剛性を確保することができる。この結果、コーナリングフォースを更に高めることができるので、サーキット走行時の最速ラップタイムを更に短縮することができる。

なお、第１ベルト９１及び第２ベルト９３を構成するコード９１ａ、９３ａのタイヤ周方向と成す角度を１５°以上４０°以下とすることで、上記効果をさらに高いレベルで奏することができる。

（付加的形態５）
基本形態等（基本形態又は基本形態に付加的形態１から４の少なくともいずれか一つを組み合わせた形態）においては、第１ベルト９１及び第２ベルト９３を構成するコード９１ａ、９３ａが非金属材料から成ること（付加的形態５）が好ましい。前述したように、非金属材料は、例えば、アラミド、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、又はこれらの合成物のような有機繊維である。

この特徴によって、第１ベルト９１及び第２ベルト９３ひいては空気入りタイヤ１全体を軽くするとともに、トレッド部５の面外曲げ剛性が高くなりすぎることを防ぎ、低荷重時にもトレッド部５の接地面積を確保することができる。この結果、サーキット走行時の最速ラップタイムを更に短縮することができる。

（付加的形態６）
基本形態等（基本形態に付加的形態５を組み合わせた形態等）においては、非金属材料がアラミド繊維であること（付加的形態６）が好ましい。

非金属材料のなかでアラミド繊維の引張強度が特に高いので、第１ベルト９１及び第２ベルト９３を構成するコード９１ａ、９３ａの材料をアラミド繊維にすることで、面内曲げ剛性を更に高めることができる。この結果、コーナリングフォースを更に高めることができるので、サーキット走行時の最速ラップタイムを更に短縮することができる。

（付加的形態７）
基本形態等（基本形態又は基本形態に付加的形態１から６の少なくともいずれか一つを組み合わせた形態）においては、空気入りタイヤがレース用タイヤとして使用されること（付加的形態７）が好ましい。

この場合、空気入りタイヤは二層以上のカーカス層と三層のベルト層と一層以上のベルトカバー層とを備えることが好ましい。このことによって、トレッド部の面内剛性及び面外剛性を更に高めることができる。この結果、コーナリングフォースを更に高めることができるので、サーキット走行時の最速ラップタイムを更に短縮することができる。また、トレッド部のトレッドゴムのＪＩＳ Ａ硬度が測定温度１００°の条件において５０以下であることが好ましい。このことによって、走行時の路面に対するトレッド面の粘着性、ひいてはトレッド面のグリップ力を高めることができる。この結果、サーキット走行時の最速ラップタイムを更に短縮することができる。

表１に示す各条件（カーカス層の数、ベルト層の厚み、第１ベルトの厚み、第２ベルトの厚み、第３ベルトの厚み、カーカス層を構成するコードがタイヤ周方向と成す角度（カーカス層の延在角度）、第１ベルトを構成するコードがタイヤ周方向と成す角度（第１ベルトの延在角度）、第２ベルトを構成するコードがタイヤ周方向と成す角度（第２ベルトの延在角度）、第３ベルトを構成するコードがタイヤ周方向と成す角度（第３ベルトの延在角度）、第３ベルトのコードの直径、第１ベルトの材料、第２ベルトの材料、第３ベルトの材料、断面幅５０ｍｍ当たりの第１ベルトのコードの打ち込み本数（第１ベルトのコードの打ち込み本数）、断面幅５０ｍｍ当たりの第２ベルトのコードの打ち込み本数（第２ベルトのコードの打ち込み本数）、断面幅５０ｍｍ当たりの第３ベルトのコードの打ち込み本数（第３ベルトのコードの打ち込み本数）、測定温度１００°におけるトレッドゴムのＪＩＳ Ａ硬度（トレッドゴムのＪＩＳ Ａ硬度））を変化させて従来例１及び実施例１〜実施例１１の計１２個の空気入りタイヤ（試験タイヤ）を作製した。

各試験タイヤについてタイヤサイズを３３０／７１０Ｒ１８とし、各試験タイヤを４本ずつ１３Ｊのリムに空気圧１２０ｋＰａで組み付け、これらを排気量３５００ＣＣのＧＴ車両に装着した。これら全ての試験タイヤについて、以下のように最速ラップタイムを評価した。これらの結果を表１に併記する。

（最速ラップタイム）
テストドライバーが１周約３．７ｋｍの競技用サーキットを５周走行し、ラップタイムが１周毎に測定された。５周分のラップタイムのうち最も短いラップタイムを最速ラップタイムとして記録した。

表１の試験結果によれば、本発明の技術的範囲に属する実施例１〜実施例１１の空気入りタイヤについては、いずれも、本発明の技術的範囲に属しない従来例１の空気入りタイヤに対して、最速ラップタイムが短縮されていることが判る。

１ 空気入りタイヤ
３ ショルダー部
５ トレッド部
７ カーカス層
７１ 第１カーカス
７１ａ 第１カーカス７１を構成するコード
７３ 第２カーカス
７３ａ 第２カーカス７３を構成するコード
９ ベルト層
９１ 第１ベルト
９１ａ 第１ベルト９１を構成するコード
９３ 第２ベルト
９３ａ 第２ベルト９３を構成するコード
９５ 第３ベルト
９５ａ 第３ベルト９５を構成するコード
１１ ベルトカバー層
１３ インナーライナ
ＣＬ タイヤ赤道面
α１ 第１カーカス７１を構成するコード７１ａがタイヤ周方向と成す角度
α２ 第２カーカス７３を構成するコード７３ａがタイヤ周方向と成す角度
β１ 第１ベルト９１を構成するコード９１ａがタイヤ周方向と成す角度
β２ 第２ベルト９３を構成するコード９３ａがタイヤ周方向と成す角度
β３ 第３ベルト９５を構成するコード９５ａがタイヤ周方向と成す角度

Claims (8)

1. カーカス層と、該カーカス層のタイヤ径方向外側に配設されたベルト層とを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルト層が、タイヤ径方向内側から外側に向かって順次配設された第１ベルトと第２ベルトと第３ベルトとを含み、
   前記第１ベルト、第２ベルト及び第３ベルトの厚みの合計が２．３ｍｍ以上３．６ｍｍ以下であり、
   前記第３ベルトを構成するコードが金属から成り且つタイヤ周方向と９０°±１０°の角度を成すことを特徴とする、空気入りタイヤ。
2. 前記第３ベルトの厚みが前記第１ベルトの厚みよりも小さく且つ前記第２ベルトの厚みよりも小さい、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記コードの直径が０．１５ｍｍ以上０．６９ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記カーカス層を構成するコードがタイヤ周方向と６０°以上８８°以下の角度を成す、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. 前記第１ベルト及び第２ベルトを構成するコードがタイヤ周方向と１０°以上５０°以下の角度を成す、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. 前記第１ベルト及び第２ベルトを構成するコードが非金属材料から成る、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。
7. 前記非金属材料がアラミド繊維である、請求項６に記載の空気入りタイヤ。
8. レース用タイヤとして使用される、請求項１から７のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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