JP2020093716A - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
両端部がそれぞれ前記一対のビード部における前記ビードコアに折り返すように配置され前記サイドウォール部から前記トレッド部にかけてトロイド状をなすカーカスと、該カーカスのクラウン部分の外周側に設けられたベルトと、前記ビード部における前記カーカスの本体部と折り返し部との間に設けられたビードコアと、
前記ビード部から前記サイドウォール部までの少なくとも一部分に、周方向に対して0〜10°の角度をなして設けられたコードと、
を備えた空気入りタイヤにおいて、
前記ビードコアが、タイヤ幅方向断面において、該コアの最大幅と該コアの高さとの比が0.8以下であり、
かつ、前記コードが、応力−歪曲線において変曲点を有し、該変曲点以下の低歪領域では低弾性率を、変曲点を超えた高歪領域では高弾性率を有するものであることを特徴とする。
また、上記コードが、材質の異なる2種以上の繊維からなり、上記繊維は有機繊維又は無機繊維からなる構造とすることができる。
また、上記コードは、上記カーカスの本体部プライとビードフィラーとの間に配置されているようにしてもよいし、ビードフィラーと上記カーカスの折り返しプライとの間に配置されているようにしてもよいし、上記カーカスの折り返し部プライよりもタイヤ半径方向外側に配置されているようにしてもよい。
さらに、上記コードの材料は、少なくともアラミド又はポリエチレンテレフタレートを含むことが好ましい。
またさらに、上記コードは、上記変曲点が引張歪1〜8%の範囲にあることが好ましく、低歪領域の弾性率が高歪領域の弾性率に対して10〜90%の範囲にあることが好ましい。
1種又は2種以上の非線形弾性率を有する非線形弾性率コードを用意し、タイヤ成型工程にて、タイヤ内の位置によって上記非線形弾性率コードに異なる張力を付与することで、上記非線形弾性率コードの弾性率を制御して、用意した非線形弾性率コードよりも多い種類の非線形弾性率特性コードをタイヤ内で形成させることを特徴とする。
カーカス7のクラウン部分の外周側に、一枚以上のベルトプライからなるベルト層8が配置されている。
空気入りタイヤは、自動車のばね下重量の軽減のために軽量化が求められていて、そのために、ビードコアやビードフィラーを小さくすることが考えられる。ここに、ビードコアは、複数のビードワイヤからなる集合体であり、単にビードコアの断面積を小さくすると、耐圧性能が低下するため、必要な最小限の断面積は確保する必要がある。このような所定の断面積を有するビードコアに対して、ビードフィラーを薄くして小型化すればタイヤが軽量化できる。もっとも、ビードフィラーとビードコアとが滑らかに接続しないと、カーカスプライの本体部と折り返し部とが滑らかにつながらない。このようなビードフィラーの薄型化や、ヒードコアとのビードフィラーとの滑らかな接続を考慮すると、ビードフィラーの薄型化に合わせてビードコアもタイヤ幅方向に短く、タイヤ径方向に長くするのがよい。
図2(b)は、本発明の一実施形態の空気入りタイヤのビード部12の例であり、ビードフィラー16は、図2(a)の例に比べて薄く、小さく、ビードコア15は、コアの最大幅と高さとの比が0.8以下であり、かつ、コアの径方向外側の部分の幅と該コアの高さとの比が0.7以下である。
図2(c)は、本発明の別の実施形態の空気入りタイヤのビード部22の例であり、ビードフィラー26は、図2(a)の例に比べて薄く、小さく、ビードコア25は、コアの最大幅と高さとの比が0.8以下であり、かつ、コアの径方向外側の部分の幅と該コアの高さとの比が0.7以下である。
図2(d)は、本発明のさらに別の実施形態の空気入りタイヤのビード部32の例であり、本実施形態ではビードフィラーはなく、ビードコア35は、コアの最大幅と高さとの比が0.8以下であり、かつ、コアの径方向外側の部分の幅と該コアの高さとの比が0.7以下である。図2(d)に示されるように、本発明の空気入りタイヤはビードフィラーを有していない実施形態を包含するものである。一般にビードフィラーはタイヤ横方向の変位を抑えてタイヤの横ばね係数を上げる効果を有するが、本発明では、ビードフィラーがなくても、後で述べるようにビード部からサイドウォール部までの少なくとも一部分に、周方向に対して角度が小さいコードによって同様の効果が得られる。
図2(e)は、比較例の空気入りタイヤのビード部112の例であり、ビードフィラー116は、図2(a)の例に比べて薄く、小さいが、ビードコア115は、コアの最大幅と高さとの比が0.8を超え、かつ、コアの径方向外側の部分の幅と該コアの高さとの比が0.7を超えていて、ビードフィラー116とビードコア115とが滑らかには接続されていない。
図2(b)〜(d)から理解されるようにビードコアの最大幅Wmaxとは、ビードコアのタイヤ幅方向の最大長さをいい、ビードコアの高さHとは、ビードコアのタイヤ径方向の長さをいい、ビードコアの径方向外側の部分の幅W1とは、ビードコアのタイヤ径方向外側部分のタイヤ幅方向の長さをいう。
タイヤ1に荷重が加えられているときのタイヤ回転軸を含む垂直断面で見た変形状態を、図3にタイヤ幅方向断面図で示す。図3に示した変形状態は、直進して走行中の変形状態と同じである。
かかる比較用タイヤのように、ビード部に、周方向に対して大きな角度を有するコードを設けると、タイヤ幅方向断面内でのビード部の曲げ変形の力に対して、ゴムよりも剛性が高いコードに歪がかかる。したがって、当該コードが、タイヤ変形、特にビード部の曲げ変形を抑制するような剛性を発揮する。したがって、かかる比較用タイヤは、縦ばね係数(タイヤ半径方向のばね定数)が大きくなり、換言すれば縦剛性が高くなり、乗り心地は悪化する。また、当該コードがビード部の曲げ変形を抑制することは、縦方向(タイヤ半径方向)の変形を抑制するばかりでなく横方向(タイヤ幅方向)の変形を抑制する。したがって、タイヤの横ばね係数(タイヤ幅方向のばね定数)が大きくなり、換言すれば横剛性が高くなり、操縦安定性は向上する。
かかる比較用タイヤのように、ビード部に、周方向に対して角度が小さいコードを設けると、直進時には、タイヤ幅方向断面内でのビード部の曲げ変形の力に対しては、低弾性率であるコード間のゴムが伸びて変形するため、コードの影響がない。また、サイドウォール部の膨出変形の力に対しては高弾性率である周方向に対して近い角度のコードに歪がかかり、このコードが伸びにくいためタイヤの剛性を上げる。したがって、かかる比較用タイヤは、縦ばね係数について、ビード部に設けられたコードの影響はないが、サイドウォール部に設けられたコードの影響のために大きくなる。
もっとも、コードが非線形弾性率コードではない場合は、ビードフィラーの補強のためにコードは常に引張の応力が付与された状態で使用されることになり、コーナリング時に十分な操縦安定性を有するものの、直進時には、縦ばね係数が高くなり過ぎて乗り心地が悪化したり、直進時の乗り心地は良くても、コーナリング時に十分な操縦安定性が悪化したりすることが考えられる。これに対し、本実施形態の空気入りタイヤは、コード9が非線形弾性率コードであるため、低歪領域では低弾性率の特性を有し、コーナリング時に十分な操縦安定性を有しつつ、直進時の縦ばね係数を下げて乗り心地を良好にすることができる。したがって、ビードフィラーを小さくしてタイヤの軽量化を図りつつ、コーナリング時の優れた操縦安定性と、直進時の良好な乗り心地を得ることができる。そして、コードの非線形弾性率の特性を調整することにより、タイヤの軽量化やコーナリング時の優れた操縦安定性や、直進時の良好な乗り心地を、調整することができる。
非線形弾性率コードの弾性率は、タイヤからコードを切り出して計測する。つまり、非線形弾性率コードは、実際のタイヤに組み込まれた状態において、直進時やコーナリング時の変形に応じて低い弾性率や高い弾性率を示すコードである。
低歪領域の弾性率に対して、高歪領域の弾性率は2倍以上大きいような非線形性を持つコードであることが、より好ましい。なお、低歪領域と高歪領域との弾性率の比率は、歪0から変曲点までを結んだ直線の傾きと、変曲点から破断点までを結んだ直線の傾きとの比率で表される。
非線形弾性率コードを実現するには、一例では低弾性率のコードと高弾性率のコードという、異なる弾性率の材料の2種以上を用いる。異なる弾性率の2つのコードを撚り合わせて非線形弾性率コードとすることで、低歪時には低弾性率のコード特性を発揮し、高歪時には高弾性のコード特性を発揮することができる。この結果、非線形な弾性率特性が得られる。また、材料の選択により、非線形な弾性率の特性を調整することができる。
少なくともビード部を含む領域に配置するときには、非線形弾性率コード9は図6(a)に示すようにカーカスの本体部プライとビードフィラーの間に配置することができ、また、図6(b)に示すようにビードフィラーとカーカスの折り返し部プライとの間に配置することができ、さらに、図6(c)に示すようにカーカスの折り返し部プライよりもタイヤ半径方向外側に配置することができる。
タイヤサイズ 205/60R16 92Vの乗用車用タイヤを、以下に示す従来例、比較例及び実施例の種々のコードをビード部に配置して製造する。このとき、ビードコアを図5に示す3種の形状のものを用いる。なお従来例はコードを配置しなかった。本体プライコードはポリエチレンテレフタレート製とする。内圧210kPa、荷重5.73kN、リム6J×16で、リム組みする。内圧充填後に荷重6kNまで負荷し、荷重とたわみの関係をプロットし、荷重5.73kN時の傾きを縦ばね係数とする。また、荷重5.73kNを負荷した状態で、横方向に10mmまで変位させて、変位量と横方向の力の関係をプロットし、横方向変位が5mmの時の傾きを横ばね係数とする。その縦ばね係数及び横ばね係数の推測値を表1に示す。なお、表1において、いずれのばね係数も、従来例を100として表記する。
比較例1: 図7(a)のビードコアであり、周方向角度45度のアラミドコードを配置。
比較例2: 図7(b)のビードコアであり、周方向のコード配置なし。
比較例3: 図7(b)のビードコアであり、周方向角度が45度で、非線形弾性率のアラミドコードを配置。
実施例1: 図7(b)のビードコアであり、周方向角度が実質0度で、非線形弾性率のナイロンとアラミドを撚り合わせた非線形弾性率コードを本体プライ内側に配置。変曲点は引張歪の2%にあり、低歪領域の弾性率は高歪領域弾性率の20%。
実施例2: 図7(b)のビードコアであり、周方向角度が実質0度で、非線形弾性率のナイロンとアラミドを撚り合わせた非線形弾性率コードをビードフィラーと折り返しプライ間に配置。変曲点は引張歪の2%にあり、低歪領域の弾性率は高歪領域弾性率の20%。
実施例3: 図7(b)のビードコアであり、周方向角度が実質0度で、非線形弾性率のナイロンとアラミドを撚り合わせた非線形弾性率コードを折り返しプライ外側に配置。変曲点は引張歪の2%にあり、低歪領域の弾性率は高歪領域弾性率の20%。
実施例4: 図7(b)のビードコアであり、周方向角度が実質0度で、非線形弾性率のナイロンとポリエチレンテレフタレートを撚り合わせた非線形弾性率コードを折り返しプライ外側に配置。変曲点は引張歪の2%にあり、低歪領域の弾性率は高歪領域弾性率の50%。
実施例5: 図7(c)のビードコアであり、ビードフィラーを設けなかった周方向角度が実質0度で、非線形弾性率のナイロンとアラミドを撚り合わせ非線形弾性率コードを本体プライ内側に配置。変曲点は引張歪の2%にあり、低歪領域の弾性率は高歪領域弾性率の20%。
Claims (10)
- ビードコアをそれぞれ有する一対のビード部と、該一対のビード部のそれぞれに連なり半径方向外方に延びる一対のサイドウォール部と、該一対のサイドウォール部の外周端を接続するトレッド部と、を備えるとともに、
両端部がそれぞれ前記一対のビード部における前記ビードコアに折り返すように配置され前記サイドウォール部から前記トレッド部にかけてトロイド状をなすカーカスと、該カーカスのクラウン部分の外周側に設けられたベルトと、前記ビード部における前記カーカスの本体部と折り返し部との間に設けられたビードコアと、
前記ビード部から前記サイドウォール部までの少なくとも一部分に、周方向に対して0〜10°の角度をなして設けられたコードと、
を備えた空気入りタイヤにおいて、
前記ビードコアが、タイヤ幅方向断面において、該コアの最大幅と該コアの高さとの比が0.8以下であり、
かつ、前記コードが、応力−歪曲線において変曲点を有し、該変曲点以下の低歪領域では低弾性率を、変曲点を超えた高歪領域では高弾性率を有するものであることを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記ビードコアが、該コアの径方向外側の部分の幅と該コアの高さとの比が0.7以下である請求項1記載の空気入りタイヤ。
- 前記コードが、材質の異なる2種以上の繊維からなり、前記繊維は有機繊維又は無機繊維からなる請求項1に記載の空気入りタイヤ。
- 前記コードが前記カーカスの本体部プライとビードフィラーとの間に配置されている請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
- 前記コードがビードフィラーと前記カーカスの折り返しプライとの間に配置されている請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
- 前記コードが前記カーカスの折り返し部プライよりもタイヤ半径方向外側に配置されている請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
- 前記コードの材料が、少なくともアラミド又はポリエチレンテレフタレートを含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記コードは、前記変曲点が引張歪1〜8%の範囲にある請求項1〜7のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記コードは、低歪領域の弾性率が高歪領域の弾性率に対して10〜90%の範囲にある請求項1〜8のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の空気入りタイヤを製造する方法であって、
1種又は2種以上の非線形弾性率を有する非線形弾性率コードを用意し、タイヤ成型工程にて、タイヤ内の位置によって前記非線形弾性率コードに異なる張力を付与することで、前記非線形弾性率コードの弾性率を制御して、用意した非線形弾性率コードよりも多い種類の非線形弾性率特性コードをタイヤ内で形成させることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
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