JP2019116167A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】空気入りタイヤにおいて、操縦安定性と乗心地性を両立する。【解決手段】タイヤ1は、トレッド部10と、サイドウォール部20と、ビード部30とを備える。ビード部30には、タイヤ周方向TCに環状に連続して延びるビードコア31と、ビードコア31に隣接してビードコア31のタイヤ径方向TR外側に配置されるビードフィラー32とが設けられている。補強コード21が、ビード部30およびサイドウォール部20に跨って、タイヤ径方向TRの外側に位置するほどタイヤ周方向TCに対する傾斜角度が徐々に大きくなるように湾曲して配置されている。【選択図】図2

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。
自動車等に使用される空気入りタイヤには、高い操縦安定性が求められる。特に、欧州等のように高速走行が許容される地域では、高速走行時に空気入りタイヤに高Gの負荷がかかる。そのため、高Gの負荷条件においても高い操縦安定性を確保できる設計が求められる。
操縦安定性を向上させるためには、空気入りタイヤの剛性を向上させることが好ましい。例えば、特許文献1〜3には、サイドウォール部およびビード部に補強用のコード(補強コード)を埋設し、サイドウォール部およびビード部の剛性を向上させたものが開示されている。
特開2011−93395号公報 特開2003−182318号公報 特開2008−222072号公報
補強コードは、剛性向上の観点から操縦安定性を向上させるために有効であるが、サイドウォール部とビード部における剛性分布を偏在化させるため、乗心地性が悪化するおそれがある。また、補強コードによってサイドウォール部とビード部の剛性が過剰に高くなると、空気入りタイヤの撓み量が減少することによってタイヤ周方向の接地長が短くなるおそれがある。接地長が短くなると、接地圧が増加するため、衝撃吸収性が悪化し、乗心地性が低下するおそれがある。
本発明は、空気入りタイヤにおいて、操縦安定性と乗心地性を両立することを課題とする。
本発明は、
踏面を構成するトレッド部と、
前記トレッド部のタイヤ幅方向両側からタイヤ径方向内側に延びる一対のサイドウォール部と、
前記サイドウォール部のタイヤ径方向内側に連なり、タイヤ周方向に環状に連続して延びるビードコアと、前記ビードコアに隣接して前記ビードコアのタイヤ径方向外側に配置されるビードフィラーとが設けられた一対のビード部と
を備え、
前記ビード部および前記サイドウォール部に、タイヤ径方向外側に位置するほどタイヤ周方向に対する傾斜角度が徐々に大きくなるように湾曲して配置された補強コードが設けられている、空気入りタイヤを提供する。
この構成によれば、空気入りタイヤのタイヤ径方向における外側部分(以降、外径部ともいう。)において補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度が大きくなり、内側部分(以降、内径部ともいう。)において小さくなる。ここで、補強コードは、伸縮方向(長手方向)に力を加えられるよりも、曲げ方向に力を加えられる方が大きく変形する。即ち、補強コードを配置した部分は、曲げ方向よりも長手方向に剛性を大きく高めることができる。上記構成では、外径部ではタイヤ径方向に補強コードを延ばし、かつ、内径部ではタイヤ周方向に補強コードを延ばすように、上記傾斜角度を変化させている。そのため、タイヤ径方向の剛性(径剛性)は内径部よりも外径部にて大きく向上する一方、タイヤ周方向の剛性(周剛性)は外径部よりも内径部にて大きく向上する。特に、操縦安定性には踏面部を構成する外径部の径剛性が大きく寄与するため、このように外径部の径剛性が向上することによって操縦安定性が向上する。また、傾斜角度が徐々に大きくなるように湾曲して補強コードを配置しているため、補強コードを設けたことによる剛性分布の偏在化を防止でき、乗心地性を向上できる。また、外径部の周剛性が過度に高くなることが抑制されるので、タイヤ周方向の接地長が短くなることが抑制される。これにより、接地圧の増大を抑制し、乗心地性を一層向上できる。なお、タイヤ周方向に対する傾斜角度とは、補強コードのタイヤ径方向TRの内端におけるタイヤ周方向からの傾斜角度をいう。
タイヤ径方向外側において、45度以上の前記傾斜角度を含んでもよい。
この構成によれば、外径部では、一定以上の径剛性および一定以下の周剛性を確保できる。従って、必要な操縦安定性および乗心地性を確保できる。
タイヤ径方向内側において、45度未満の前記傾斜角度を含んでもよい。
この構成によれば、内径部では、一定以下の径剛性を確保できる。従って、径剛性が過剰に高くなり、乗心地性が悪化することを防止できる。
前記サイドウォール部に、タイヤ幅方向に突出した頂部を有し、タイヤ周方向に環状に連続して形成されたリムプロテクタをさらに備え、
前記傾斜角度のタイヤ径方向外側と内側の境界部は、前記リムプロテクタの頂部であってもよい。
この構成によれば、補強コードによって径剛性の低い部分の径剛性を効率的に向上させることができる。リムプロテクタの頂部よりも内径部には、ビードフィラーおよびビードコアなどの高剛性部品が配置されているため、当該部分の径剛性は相対的に高い一方、そのような高剛性部品が配置されていない外径部の径剛性は相対的に低い。従って、リムプロテクタの頂部を境界部として傾斜角度を規定し、この境界部よりもタイヤ径方向外側では傾斜角度を所定以上大きくし、タイヤ径方向内側では傾斜角度を所定以上小さくすることで、相対的に径剛性の低い部分の径剛性を効率的に向上させることができる。これにより、操縦安定性を効率的に向上させることができる。
前記傾斜角度の変化は、40度以上であってもよい。
この構成によれば、外径部と内径部における径剛性の差異を一定以上確保でき、同様に外径部と内径部における周剛性の差異を一定以上確保できる。そのため、外径部では一定以上の径剛性および一定以下の周剛性を確保できるとともに、内径部では一定以下の径剛性を確保できる。従って、一層確実に操縦安定性および乗心地性を向上できる。
前記補強コードのタイヤ径方向外端は、タイヤ断面高さの30%以上かつ70%以下の範囲に配置されていてもよい。
この構成によれば、径剛性の向上が求められる適正な位置に補強コードを配置できる。上記の30%より小さい範囲に補強コードを配置しても、当該範囲はビードコアおよびビードフィラー等によって既に径剛性が高い範囲である。従って、当該範囲にのみ補強コードを配置しても外径部において必要な径剛性が得られない。また、上記の70%より大きい範囲に補強コードを配置すると、径剛性が過剰に高まり、乗心地性が悪化するおそれがある。従って、これらを除く上記の30%以上かつ70%以下の適正な範囲に補強コードを配置することで、適正な径剛性が得られる。
前記ビードコアおよび前記ビードフィラーの周りにタイヤ幅方向内側から外側に折り返して配設された少なくとも1つのカーカスプライをさらに備え、
タイヤ径方向において、前記カーカスプライの折り返し端、前記補強コードの外端、および前記ビードフィラーの外端が、この順に外側から内側へ配置されていてもよい。
この構成によれば、タイヤ径方向において外側から内側へ向かって、径剛性が段階的に大きくなる。この段階的な剛性変化によって、局所的に大きな剛性変化を防止し、即ち剛性分布の偏在化を防止できるため、乗心地性を向上させることができる。
前記トレッド部の内部にタイヤ幅方向に延びるベルトをさらに備え、
前記カーカスプライの折り返し端のタイヤ径方向高さは、前記補強コードの外端のタイヤ径方向高さの1.05倍以上であり、
前記カーカスプライの折り返し端と前記ベルトは、部分的に重複しており、
前記カーカスプライの折り返し端と前記ベルトの重複量は、20mm以下であってもよい。
この構成によれば、上記のように1.05倍以上であることで、カーカスプライの端部と補強コードの端部が重複しないため、上記の段階的な剛性変化を一層確実にできる。また、カーカスプライとベルトの重複量が一定以下にされていることで、カーカスプライの長さを抑え、重量およびコストを低減できる。
本発明によれば、空気入りタイヤにおいて、補強コードをタイヤ径方向外側に位置するほどタイヤ周方向に対する角度が徐々に大きくなるように湾曲して配置することで、操縦安定性と乗心地性を両立できる。
本発明の実施形態に係る空気入りタイヤのタイヤ子午線方向の断面を含む部分的な斜視図 図1の断面の部分拡大図 補強コードの配置を示す空気入りタイヤの模式的な側面図 図3の部分拡大図 比較例1の空気入りタイヤの模式的かつ部分的な側面図 比較例2の空気入りタイヤの模式的かつ部分的な側面図 比較例3の空気入りタイヤの模式的かつ部分的な側面図 実施例1の空気入りタイヤの模式的かつ部分的な側面図 実施例2の空気入りタイヤの模式的かつ部分的な側面図
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1は、本実施形態に係る空気入りタイヤ1(以降、単にタイヤ1ともいう。)のタイヤ子午線方向の概略断面図である。タイヤ1は、リム(図示せず)に装着されることによりリムとの間に空気層を形成するものである。タイヤ1は、踏面を構成するトレッド部10と、トレッド部10のタイヤ幅方向TWの両側からタイヤ径方向TRの内側に延びる一対のサイドウォール部20と、サイドウォール部20のタイヤ径方向TRの内側に連なり、リムに組み付けられる一対のビード部30とを備える。
図2は、図1の断面の部分拡大図である。
トレッド部10には、タイヤ径方向TRの内側に位置するインナーライナー11から外側に向かって、カーカスプライ12、ベルト13、およびトレッド補強層14が埋設されている。カーカスプライ12は、タイヤ幅方向TWにおける両端部がサイドウォール部20およびビード部30に延びている。
サイドウォール部20には、カーカスプライ12およびスチール製の補強コード21が埋設されている。サイドウォール部20では、カーカスプライ12および補強コード21は、概ねタイヤ径方向TRに延びている。また、サイドウォール部20には、タイヤ幅方向TWの外側に突出する頂部22aを有してタイヤ周方向TCに環状に連続して延びるリムプロテクタ22が設けられている。リムプロテクタ22は、外傷からリム(図示せず)を保護する機能を有する。
ビード部30には、タイヤ周方向TCに環状に連続して延びるビードコア31およびビードフィラー32が埋設されている。ビードコア31およびビードフィラー32は、ビード部30をリム(図示せず)に組み付けるための高剛性部分である。また、ビード部30の内部では、カーカスプライ12がビードコア31およびビードフィラー32の周りを内から外に折り返すように配設されている。折り返されたカーカスプライ12の端部12aは、ビード部30とサイドウォール部20を超えてトレッド部10まで延び、ベルト13と重複して配置されている。具体的には、折り返されたカーカスプライ12と、ベルト13との重複量dは、12mmである。好ましくは、重複量dは、5mm以上かつ20mm以下である。ただし、折り返されたカーカスプライ12と、ベルト13とは必ずしも重複していなくてもよい。
また、ビード部30には、折り返されたカーカスプライ12とビードフィラー32との間に補強コード21が配置されている。補強コード21の一端(図において下端)はビードコア31に接続され、他端(図において上端)はサイドウォール部20まで延び、ゴム被覆されることでサイド補強層を構成している。詳細には、補強コード21の他端(タイヤ径方向TRの外端)は、タイヤ断面高さHの約55%の高さh1に配置されている(h1=0.55H)。好ましくは、補強コード21の他端(タイヤ径方向TRの外端)は、タイヤ断面高さHの30%以上かつ70%以下の範囲に配置されている(0.3H≦h1≦0.7H)。
各部の位置関係を見ると、タイヤ径方向TRにおいて外側から内側へ順に、カーカスプライ12の折り返し端12a、補強コード21の外端21a、およびビードフィラー32の外端32aが配置されている。特にこの位置関係において、カーカスプライ12の折り返し端12aのタイヤ径方向TRの高さh2は、補強コード21の外端21aのタイヤ径方向TRの高さh1の1.05倍以上であることが好ましく(h2≧1.05h1)、本実施形態では約1.5倍となっている(h2=1.5h1)。
また、各部の位置関係をタイヤ幅方向TRで見ると、外側から内側へ順に、カーカスプライ12(折り返し後)、補強コード21、ビードフィラー32、およびカーカスプライ12(折り返し前)となるように配置されている。ただし、配置は、これに限定されない。例えば、補強コード21は、(1)カーカスプライ12(折り返し前)の内側、(2)カーカスプライ12(折り返し前)とビードフィラー32との間、(3)図2に示すようにビードフィラー32とカーカスプライ12(折り返し後)との間、(4)カーカスプライ12(折り返し後)の外側のように、4通り配置できる。なお、カーカスプライ12は、本実施形態では1枚であるが、2枚以上配置されてもよい。この場合も同様に、補強コード21をタイヤ幅方向TRの任意の位置に配置できる。
本実施形態では、トレッド部10、サイドウォール部20、およびビード部30は、それぞれ異なるゴム材料で形成されている。そのため、図2中の各部10,20,30を分割しているラインは、その部分を境に材料が異なることを示しており、当該ラインで各部10,20,30が区画されている。
図3は、補強コード21の配置を示すタイヤ1の模式的な側面図である。また、図4は、図3の部分拡大図である。なお、図4では、図示を明瞭にするため、一部の補強コード21の図示を省略している。これは、以降の図5〜9についても同様である。
補強コード21は、タイヤ周方向TCに間隔をあけて配置され、タイヤ径方向TRの外側に位置するほどタイヤ周方向TCに対する傾斜角度が徐々に大きくなるように湾曲して配置されている。ここで、タイヤ周方向TCに対する傾斜角度とは、補強コード21のタイヤ径方向TRの内端におけるタイヤ周方向TCからの傾斜角度をいう。即ち、補強コード21のタイヤ径方向TRの内端における傾斜角度θ1の基準線BL1と、補強コード21のタイヤ径方向TRの内端における傾斜角度θ2とBL2は平行である。
本実施形態では、補強コード21のタイヤ径方向TRの内端での傾斜角度θ1は約20度であり、外端での傾斜角度θ2は約90度である。好ましくは、傾斜角度は、タイヤ径方向外側において45度以上の傾斜角度を含み、内側においては45度未満の傾斜角度を含む。ここで、この傾斜角度のタイヤ径方向TRの外側と内側の境界部は、リムプロテクタ22の頂部22aとする。即ち、リムプロテクタ22の頂部22aよりもタイヤ径方向TRの外側のいずれかの領域では傾斜角度が45度以上であることが好ましく、内側のいずれかの領域では45度未満であることが好ましい。さらに好ましくは、傾斜角度の変化は40度以上である。また、傾斜角度の増加割合は等しく、即ち補強コード21は円弧状である。ただし、傾斜角度の増加割合は、必ずしも均等でなくてもよく、徐々に大きくなってもよいし、徐々に小さくなってもよい。
本実施形態の構成によれば、次のような利点がある。
(1)本実施形態では、タイヤ1の外径部において補強コード21のタイヤ周方向TCに対する傾斜角度が大きくなり、内径部において小さくなっている。ここで、補強コード21は、伸縮方向(長手方向)に力を加えられるよりも、曲げ方向に力を加えられる方が大きく変形する。即ち、補強コード21を配置した部分は、曲げ方向よりも長手方向に剛性を大きく高めることができる。上記構成では、外径部ではタイヤ径方向TRに補強コード21を延ばし、かつ、内径部ではタイヤ周方向TCに補強コード21を延ばすように、上記傾斜角度を変化させている。そのため、タイヤ径方向TRの剛性(径剛性)は内径部よりも外径部にて大きく向上する一方、タイヤ周方向TCの剛性(周剛性)は外径部よりも内径部にて大きく向上する。特に、操縦安定性には踏面部を構成する外径部の径剛性が大きく寄与するため、このように外径部の径剛性が向上することによって操縦安定性が向上する。また、傾斜角度が徐々に大きくなるように湾曲して補強コード21を配置しているため、補強コード21を設けたことによる剛性分布の偏在化を防止でき、乗心地性を向上できる。また、外径部の周剛性が過度に高くなることが抑制されるので、タイヤ周方向TCの接地長が短くなることが抑制される。これにより、接地圧の増大を抑制し、乗心地性を一層向上できる。
(2)外径部では、補強コード21の傾斜角度が45度以上であることで(本実施形態では最大90度)、一定以上の径剛性および一定以下の周剛性を確保できる。従って、必要な操縦安定性および乗心地性を確保できる。
(3)内径部では、補強コード21の傾斜角度が45度未満であることで(本実施形態では最小20度)、一定以下の径剛性を確保できる。従って、径剛性が過剰に高くなり、乗心地性が悪化することを防止できる。
(4)傾斜角度のタイヤ径方向TRの外側と内側の境界部を、リムプロテクタ22の頂部22aに設定しているため、補強コード21によって径剛性の低い部分の径剛性を効率的に向上させることができる。リムプロテクタ22の頂部22aよりも内径部には、ビードフィラー32およびビードコア31などの高剛性部品が配置されているため、当該部分の径剛性は相対的に高い一方、そのような高剛性部品が配置されていない外径部の径剛性は相対的に低い。従って、リムプロテクタ22の頂部22aを境界部として傾斜角度を規定し、この境界部よりもタイヤ径方向外側では傾斜角度を所定以上大きくし、タイヤ径方向内側では傾斜角度を所定以上小さくすることで、相対的に径剛性の低い部分の径剛性を効率的に向上させることができる。これにより、操縦安定性を効率的に向上させることができる。
(5)傾斜角度の変化は、40度以上であるため、外径部と内径部における径剛性の差異を一定以上確保でき、同様に外径部と内径部における周剛性の差異を一定以上確保できる。そのため、外径部では一定以上の径剛性および一定以下の周剛性を確保できるとともに、内径部では一定以下の径剛性を確保できる。従って、一層確実に操縦安定性および乗心地性を向上できる。
(6)補強コード21のタイヤ径方向TRの外端の高さh1は、タイヤ断面高さHの30%以上かつ70%以下の範囲に配置されていることで、径剛性の向上が求められる適正な位置に補強コード21を配置できる。上記の30%より小さい範囲に補強コード21を配置しても、当該範囲はビードコア31およびビードフィラー32等によって既に径剛性が高い範囲である。従って、当該範囲にのみ補強コード21を配置しても外径部において必要な径剛性が得られない。また、上記の70%より大きい範囲に補強コード21を配置すると、径剛性が過剰に高まり、乗心地性が悪化するおそれがある。従って、これらを除く上記の30%以上かつ70%以下の適正な範囲に補強コードを配置することで、適正な径剛性が得られる。
(7)タイヤ径方向TRにおいて、カーカスプライ12の折り返し端12a、補強コード21の外端21a、およびビードフィラー32の外端32aが、この順に外側から内側へ配置されているため、タイヤ径方向TRにおいて外側から内側へ向かって、径剛性が段階的に大きくなる。この段階的な剛性変化によって、局所的に大きな剛性変化を防止し、即ち剛性分布の偏在化を防止できるため、乗心地性を向上させることができる。
(8)カーカスプライ12の折り返し端12aのタイヤ径方向TRの高さh2は、補強コード21の外端21aのタイヤ径方向高さh1の1.05倍以上であることで、カーカスプライ12の端部12aと補強コード21の端部21aが重複しないため、上記の段階的な剛性変化を一層確実にできる。また、カーカスプライ12とベルト13の重複量dが20mm以下にされていることで、カーカスプライ12の長さを抑え、重量およびコストを低減できる。
以下の表1に示すように、比較例及び実施例に係るタイヤについて、操縦安定性および乗心地性をそれぞれ比較例1の場合を100として指数により評価した。
操縦安定性については、タイヤを乗用車に装着し、車両指定空気圧に設定し、乾燥路面にて、加速、制動、旋回、およびレーンチェンジをする試験走行を実施した。専門のドライバにより限界性能、応答性能、および直進性能の観点から相対的に操縦安定性を官能評価した。
乗心地性については、上記の操縦安定性と同様の試験走行を実施した。専門のドライバにより衝撃および振動等の観点から相対的に乗心地性を官能評価した。
上記の操縦安定性および乗心地性の各指数は、それぞれ値が大きいほど好ましい。
比較例1の形状は、補強コード21が直線形状であり、傾斜角度θ1が23度である。比較例2の形状は、補強コード21が直線形状であり、傾斜角度θ1が90度である。比較例3の形状は、補強コード21が直線形状であり、傾斜角度θ3が10度である。また、実施例1の形状は、補強コード21が湾曲形状であり、傾斜角度がθ1=20度からθ2=90度までタイヤ径方向TR外側に位置するほど徐々に大きくなっている。実施例2の形状は、補強コード21が湾曲形状であり、傾斜角度がθ1=20度からθ2=120度までタイヤ径方向TR外側に位置するほど徐々に大きくなっている。実施例3の形状は、補強コード21が湾曲形状であり、傾斜角度がθ1=20度からθ2=60度までタイヤ径方向TR外側に位置するほど徐々に大きくなっている。
Figure 2019116167
実施例1〜3のいずれにおいても、操縦安定性および乗心地性について、補強コード21を湾曲させたことにより比較例1よりも良好な結果を得ることができた。比較例2,3と比較すると、部分的に良好な結果を得ることができた。特に実施例1については、全例の中で最良の結果を得ることができており、各性能について顕著な効果を発揮した。
以上より、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
1 空気入りタイヤ(タイヤ)
10 トレッド部
11 インナーライナー
12 カーカスプライ
12a 折り返し端(端部)
13 ベルト
14 トレッド補強層
20 サイドウォール部
21 補強コード
21a 外端
22 リムプロテクタ
22a 頂部
30 ビード部
31 ビードコア
32 ビードフィラー
32a 外端

Claims (8)

  1. 踏面を構成するトレッド部と、
    前記トレッド部のタイヤ幅方向両側からタイヤ径方向内側に延びる一対のサイドウォール部と、
    前記サイドウォール部のタイヤ径方向内側に連なり、タイヤ周方向に環状に連続して延びるビードコアと、前記ビードコアに隣接して前記ビードコアのタイヤ径方向外側に配置されるビードフィラーとが設けられた一対のビード部と
    を備え、
    前記ビード部および前記サイドウォール部に、タイヤ径方向外側に位置するほどタイヤ周方向に対する傾斜角度が徐々に大きくなるように湾曲して配置された補強コードが設けられている、空気入りタイヤ。
  2. タイヤ径方向外側において、45度以上の前記傾斜角度を含む、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. タイヤ径方向内側において、45度未満の前記傾斜角度を含む、請求項1または請求項2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記サイドウォール部に、タイヤ幅方向に突出した頂部を有し、タイヤ周方向に環状に連続して形成されたリムプロテクタをさらに備え、
    前記傾斜角度のタイヤ径方向外側と内側の境界部は、前記リムプロテクタの頂部である、請求項2または請求項3に記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記傾斜角度の変化は、40度以上である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記補強コードのタイヤ径方向外端は、タイヤ断面高さの30%以上かつ70%以下の範囲に配置されている、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  7. 前記ビードコアおよび前記ビードフィラーの周りにタイヤ幅方向内側から外側に折り返して配設された少なくとも1つのカーカスプライをさらに備え、
    タイヤ径方向において、前記カーカスプライの折り返し端、前記補強コードの外端、および前記ビードフィラーの外端が、この順に外側から内側へ配置されている、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  8. 前記トレッド部の内部にタイヤ幅方向に延びるベルトをさらに備え、
    前記カーカスプライの折り返し端のタイヤ径方向高さは、前記補強コードの外端のタイヤ径方向高さの1.05倍以上であり、
    前記カーカスプライの折り返し端と前記ベルトは、部分的に重複しており、
    前記カーカスプライの折り返し端と前記ベルトの重複量は、20mm以下である、請求項7に記載の空気入りタイヤ。
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