JP3490522B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

空気入りタイヤ

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JP3490522B2
JP3490522B2 JP00266595A JP266595A JP3490522B2 JP 3490522 B2 JP3490522 B2 JP 3490522B2 JP 00266595 A JP00266595 A JP 00266595A JP 266595 A JP266595 A JP 266595A JP 3490522 B2 JP3490522 B2 JP 3490522B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気入りタイヤに係
り、乗り心地と操縦安定性との両立を図った空気入りタ
イヤに関する。
【0002】
【従来の技術】空気入りタイヤの乗心地性能を改良する
ため、スティフナー(ビードフィラー)の改良が行われ
ている。
【0003】従来より、乗心地性能を改良するためにス
ティフナーを小さくする、スティフナーを柔らかくする
等の手法が取られている。こうすることによってタイヤ
の縦剛性(縦ばね定数)が低下して乗り心地が向上す
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、スティフナー
を小さくしたり、スティフナーを柔らかくする等する
と、縦剛性のみならず横剛性(横ばね定数)も低下して
しまい、操縦安定性が低下してしまう。
【0005】本発明は上記事実を考慮し、乗り心地性能
と操縦安定性とを両立することのできる空気入りタイヤ
を提供することが目的である。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明者が、操縦安定性に
ついてタイヤ剛性との関係を鋭意解析した結果、従来考
えられていたタイヤの横剛性(横ばね)のみではなく、
タイヤ回転方向の捩じり剛性(捩じりばね)も操縦安定
性に大きく関係していることが判明した。
【0007】そこで、タイヤの縦剛性を低下させつつ、
タイヤ回転方向の捩じり剛性を増加させることができれ
ば、乗り心地と操縦安定性とを両立できることにつなが
るという考えに基づきさらに鋭意検討を重ねた。その結
果、スティフナーのモジュラスに分布を持たせることで
この問題を解決できることを見いだした。
【0008】請求項1に記載の発明は上記事実に鑑みて
成されたものであって、一対のビードコア間にわたりト
ロイド状をなして跨がるカーカスと、前記ビードコア上
に据えたスティフナーと、を有する空気入りタイヤにお
いて、前記スティフナーにおける径方向モジュラスに対
する周方向モジュラスの比ηがビードコア側よりもタイ
ヤ最大幅部側で大きいことを特徴としている。
【0009】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の空気入りタイヤにおいて、前記比ηは、ビード
コア側からタイヤ最大幅部に向かって漸増していること
を特徴としている。
【0010】
【作用】請求項1に記載の空気入りタイヤでは、スティ
フナーの径方向モジュラスに対する周方向モジュラスの
比ηがビードコア側よりもタイヤ最大幅部側で大きくな
っている。
【0011】タイヤの回転方向の捩じり剛性を高くする
には、タイヤ回転方向の曲げ剛性を高くする、即ち周方
向モジュラス(図8のMT )を高くすることである。ま
た、スティフナーにおいて、タイヤの回転方向の曲げ剛
性に対して最も大きな影響を及ぼす部位は、タイヤ最大
幅側である。
【0012】一方、タイヤの縦剛性を低くするには、タ
イヤ径方向の剪断剛性を低くする、即ち、径方向モジュ
ラス(図8のMR )を低くすることである。また、ステ
ィフナーにおいて、タイヤの径方向の剪断剛性に対して
最も大きな影響を及ぼす部位は、ビードコア側である。
【0013】本発明の空気入りタイヤでは、径方向モジ
ュラスに対する周方向モジュラスの比ηをビードコア側
よりもタイヤ最大幅部側で大きくしたことにより、周方
向モジュラスをビードコア側よりもタイヤ最大幅部側で
高くし、径方向モジュラスをタイヤ最大幅部側よりもビ
ードコア側で低くすることができるので、操縦安定性に
影響する捩じり剛性を高くすることができると共に、乗
り心地に影響する縦剛性を低くすることができる。
【0014】ここで、図8に示すように、スティフナー
100のタイヤ径方向の高さをH、タイヤの断面高さを
SHとしたときに、タイヤ径方向の高Hとタイヤの断面
高さSHとの関係は、0.5SH≦H≦0.6SHとす
ることが好ましい。
【0015】ここで、H<0.5SHとしてもある程度
の効果は得られるが、0.5SH≦Hとすることで大き
な効果が得られる。なお、H>0.6SHとすると、歪
の大きいサイド部においてサイドゴムとの剛性段差が生
じるためスティフナー100の先端部分で故障(セパレ
ーション)をおこす虞れがある。
【0016】また、スティフナー100の根本(ビード
コアとの接続部分)の厚さをDとし、スティフナー10
0を高さ方向に第1領域、第2領域及び第3領域の3等
分にしたときに、ゴムティフナー100の厚さdは、第
1領域で0.6D≦d≦D、第2領域で0.2D≦d≦
0.6D、第3領域で0.5mm≦d≦0.2Dとするこ
とが特に好ましい。
【0017】さらに、第1領域の根本でのモジュラス比
をη0 、第1領域と第2領域との境界部分でのモジュラ
ス比をη1 、第2領域と第3領域との境界部分でのモジ
ュラス比をη2 、第3領域のタイヤ最大幅側の先端部で
のモジュラス比をη3 としたときに、第1領域における
モジュラス比ηはη0 ≦η≦η1 、第2領域におけるモ
ジュラス比ηはη1 <η≦η2 、第3領域におけるモジ
ュラス比ηはη2 <η≦η3 とし、各領域においてモジ
ュラス比ηを増加させることが好ましい。なお、モジュ
ラス比ηの増加カーブは、例えば、図9のグラフに示す
ように種々のカーブがある。
【0018】但し、モジュラス比η0 、モジュラス比η
1 、モジュラス比η2 及びモジュラス比η3 の関係は、
1≦η1 /η0 ≦1.10、1.10<η2 /η0
1.25、1.25<η3 /η0 ≦1.50とすること
が好ましい。
【0019】このようにする理由は、第1領域は、あま
り薄く(d<0.6D)、またモジュラス比ηを大きく
(η1 /η0 >1.10)すると、曲げ剛性が低下し、
結果としてタイヤの横剛性が大幅に低下してしまうから
である。
【0020】また、第2領域は、第1領域に比較すると
横剛性への影響は小さく、タイヤ回転方向の捩じり剛性
及び縦剛性への影響は大きいので、縦剛性を小さくする
ためにゲージを落とし、タイヤ回転方向の捩剛性を大き
くするためにモジュラス比ηを大きくとる必要があるた
めである。
【0021】さらに、第3領域は、横剛性への影響が最
も小さく、タイヤ回転方向の捩じり剛性及び縦剛性への
影響が最も大きいので、第2領域よりもさらにゲージを
薄くし、モジュラス比ηを大きくする必要があるためで
ある。
【0022】なお、スティフナーは同一ゴム部材による
1層構造のみならず、硬スティフナー及び軟スティフナ
ーとの異種ゴム部材による多層構造とすることもでき
る。
【0023】また、請求項2に記載の空気入りタイヤで
は、スティフナーのモジュラス比ηを、ビードコア側か
らタイヤ最大部に向かって漸増したので、スティフナー
の周方向剛性をビードコア側からタイヤ最大部に向かっ
て漸増させ、スティフナーの径方向剛性をタイヤ最大部
からビードコア側に向かって漸減させることができる。
【0024】
【実施例】本発明の一実施例を図1にしたがって説明す
る。
【0025】図1に示すように、空気入りタイヤ(タイ
ヤサイズ205/65R15)10は、一対のビードコ
ア12間(図1では一方のみ図示)に跨がるカーカス1
4を備えており、カーカス14の本体部14Aと折り返
し部14Bとの間には、タイヤ最大幅部Wmax に向かっ
て厚みが漸減する断面略三角形を呈したゴムのスティフ
ナー16が配置されている。
【0026】なお、カーカス14のクラウン部の径方向
外側には、複数層からなるベルトとトレッド(共に図示
せず)が配置されている。本実施例の空気入りタイヤ1
0の内部構造は、スティフナー16以外は通常のラジア
ル構造のタイヤと同じであるので、スティフナー16以
外の部分の説明は省略する。
【0027】ここで、タイヤを構成するゴム部材にてD
IN試験片を径方向・周方向に各々打ち抜き、JIS
K 6301に準拠して100%モジュラスを測定し、
タイヤ周方向に沿った方向のモジュラスを周方向モジュ
ラスMT 、タイヤ径方向のモジュラスを径方向モジュラ
スMR とし、この径方向モジュラスMR に対する周方向
モジュラスMT のモジュラス比MT /MR をηとする
と、本実施例のスティフナー16のモジュラス比ηは、
ビードコア12側の根本からタイヤ最大部側の先端部に
向かって漸増している。
【0028】本実施例のスティフナー16の根本におい
ては、周方向モジュラスMT が60kg/cm2、径方向モジ
ュラスMR が60kg/cm2であり、モジュラス比ηは1と
されている。一方、スティフナー16の先端部において
は、周方向モジュラスMT が72kg/cm2、径方向モジュ
ラスMR が60kg/cm2であり、先端部におけるモジュラ
ス比ηは約1.2とされている。
【0029】このスティフナー16のタイヤ径方向に測
定した高さHは約40mmであり、タイヤ断面高さSHの
約0.33倍である。
【0030】また、スティフナー16を高さ方向(タイ
ヤ径方向)に3等分し、ビードコア12側を第1領域1
6A、先端側を第3領域16C、第1領域16Aと第3
領域16Cとの中間部を第2領域16Bとしたときに、
各々のゲージは第1領域16Aで5〜3mm、第2領域1
6Bで3〜1mm、第3領域16Cで1〜0.5mmであ
り、先端側に向かって漸減している。なお、ここでいう
ゲージは、厚み中心線に対して直角方向に計測したもの
である。
【0031】また、モジュラス比ηは、第1領域16A
で1.0〜1.05、第2領域16Bで1.05〜1.
15、第3領域16Cで1.15〜1.40であり、各
々先端に向かって漸増している。
【0032】次に、周方向モジュラスMT と径方向モジ
ュラスMR とが部分的に異なるスティフナー16の製造
方法の一例を説明する。
【0033】なお、スティフナー16は、ゴム単体また
は、充填剤入りのゴムを用いることができる。本実施例
のスティフナー16には、充填剤が入れられていない。
【0034】スティフナー16は、ゴム(または充填剤
入りのゴム)を押出機で押し出す際に、幅方向の位置に
よりゴムの分子(及び充填剤)の配向が異なるように制
御されている。
【0035】このスティフナー16を押し出す押出機
(図示せず)は、図3及び図7に示すように、円筒状の
押出機バレル32の先から口金34までの間に、流路断
面形状が円形状からスティフナー16より幅広の横長の
平形状に除々に変化していく流路36を内在するヘッド
38を備え、ヘッド38の一部であって口金34との間
に、ゴムの流動によって配向性を変化させ、配向に分布
を持たせる横長の平形状の配向制御流路40を備えたも
のである。
【0036】この口金34は、両端部から中央部に向か
って高さが漸減しており、スティフナー16を二つ突き
合わせた様な形状の平物押出物19が押し出されるよう
になっている。
【0037】図3及び図4に示すように、配向制御流路
40は、中央の水平方向に絞り込み流路42を備え、絞
り込み流路42の両側に末広がり流路44を有する。図
3に示すように、絞り込み流路42は水平方向の入口幅
1 、出口幅W2 がW1 >W 2 の関係を有し、末広がり
流路44は水平方向の入口幅W3 、出口幅W4 がW3
4 の関係を有する。
【0038】図5に示すように、絞り込み流路42内の
出口部では、上面を口金34開口部34Aの上面より離
してその上方に接合させると共に、下面を口金34開口
部34Aの下面と同じか又は其れより下方で接合させて
いる。これにより、絞り込み流路42内の出口部に、口
金34による平物押出物19の堰止め部分を形成してい
る。
【0039】図6に示すように、末広がり流路44内の
出口部では、上面を口金34開口部34Aの上面付近に
接合させると共に、下面を口金34下面と同じ高さ其れ
より上方で接合させている。これにより、末広がり流路
44A,44B内の出口部に堰止め部分のない部分を形
成している。
【0040】通常、ゴムの分子(及び充填剤)の配向
は、流動中の高分子材料の伸長変形により形成されるも
のであり、ゴムが広い流路から突然狭い流路に入る際、
平均流速が遅かったものが、狭い流路へ向かううちに加
速され、大きく流れ方向に伸長し、この時、ゴムの分子
(及び充填剤)は押出し方向に配向する。
【0041】したがって、配向制御流路40を水平方向
に幅が狭くなる絞り込み流路42を流れるゴムは、流路
内が水平方向に幅が狭くなるので、押し出される方向に
伸長され、ゴムの分子(及び充填剤)がその押出し方向
に配向し、しかも、口金34面で急激な流路の縮小があ
るので、ゴムの分子(及び充填剤)は更に押出し方向の
配向を強められて押し出される。一方、水平方向に幅が
広くなる末広がり流路44を流れるゴムは、流路内が水
平方向に幅が広くなるので、流れと交差する方向に伸長
され、ゴムの分子(及び充填剤)はその方向に配向し、
口金34面で急激な流路の縮小がないので、その状態を
なるべく維持したまま押し出される。
【0042】これらの絞り込み流路42及び末広がり流
路44を備えた配向制御流路40を通って流れるゴム
は、口金34から一つの平物押出物19となって押し出
される。
【0043】このため、図7に示すように、押し出され
た平物押出物19は、中央が押出し方向(タイヤ周方
向)にゴム分子21(及び充填剤)が配向し、その両側
ではゴム分子(及び充填剤)が押出し方向に対して傾斜
した方向に配向したものとなり、その幅方向の位置によ
り配向性が変化し、配向に分布を持つことになる。
【0044】このようにして押し出された平物押出物1
9の中央をカッター等で切断することによって配向に分
布を持つ一対のスティフナー16を得ることができる。
【0045】なお、充填剤としては、例えば、炭酸カル
シウム、含水塩基性炭酸マグネシウム、粘度、ケイ酸塩
鉱物、天然ケイ酸、アルミナ水和物、硫酸バリウム、硫
酸カルシウム、金属粉、木粉、果実殻粉、セルロース系
等の無機充填剤または有機充填剤を上げることができ
る。
【0046】さらに、短繊維も充填剤として使用でき、
例えば、芳香族ポリアミド、ビニロン、ポリエステル、
ナイロン、レーヨン等の有機繊維をカットしたもの、シ
ス−1、2−ポリブタヂエン等の斜状結晶、ポリオキシ
メチレンのウィスカー等の有機物質及びガラス、炭素、
黒鉛、金属等の無機繊維をカットしたもの、シリコンカ
ーバイドウィスカー、タングステンカーバイドウィスカ
ー、アルミナウィスカー等の無機物質が上げられる。な
お、充填剤剤は、これら以外であっても良いのは勿論で
ある。これらの充填剤は、単独または2種類以上併用し
ても良い。これらの材料のうちアスペクト比(縦・横の
長さの比)が1でないものは全て配向するものとなる。 (試験例)本発明の効果を調べるために、操縦安定性試
験及び乗心地性能試験を行った。
【0047】試験にあたっては、従来例タイヤ1種及び
本発明の適用された実施例タイヤ3種を用い、これらの
タイヤを実車(排気量2000CCの前輪駆動の国産
車)に装着して試験を行った。
【0048】なお、実施例タイヤ1は前述した図1に示
すタイヤであり、従来タイヤ、実施例タイヤ2及び実施
例タイヤ3(図2参照)は、実施例タイヤ1とはスティ
フナーのみが異なるものである。
【0049】以下の表1に従来例タイヤ及び実施例タイ
ヤ1〜3の各々のスティフナーの諸元を示す。
【0050】
【表1】
【0051】乗心地性能試験は、実車をテストコースの
良路、継ぎ目路及び悪路において速度40〜80km/hで
走行させて行った。
【0052】また、操縦安定性試験は、テストコースで
実車を速度80〜120km/hで直進、レーンチェンジ、
円旋回させて行った。
【0053】なお、各試験の評価は、テストドライバー
によるフィーリング評価である。評価にあたっては、先
ずコントロールタイヤを10点満点法で評価し、実施例
タイヤは、コントロールタイヤとの対比で±10段階で
評価した。評価は、以下の表2に示す通りである。
【0054】
【表2】
【0055】従来タイヤは、乗り心地、操縦安定性とも
にほぼ満足できるレベルにはあるものの、本発明による
タイヤは、いずれも乗心地、操縦安定性ともに従来タイ
ヤより優れている。
【0056】なお、前述したモジュラス比ηの値はあく
まで一実施例の値であり、適宜変更しても良いのは勿論
である。
【0057】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
空気入りタイヤは、スティフナーの径方向モジュラスに
対する周方向モジュラスの比ηをビードコア側よりもタ
イヤ最大幅部側で大きくしたので、縦剛性を低下させつ
つタイヤの回転方向の捩じり剛性を高めることができ、
乗り心地と操縦安定性とを両立することができるという
優れた効果を有する。
【0058】また、請求項2に記載の空気入りタイヤ
は、スティフナーの周方向剛性をビードコア側からタイ
ヤ最大部に向かって漸増させ、スティフナーの径方向剛
性をタイヤ最大部からビードコア側に向かって漸減させ
ることにより、タイヤ最大部側にて十分な操縦安定性を
確保しながらも、ビードコア側の柔軟性により縦剛性を
低下させて良好な乗り心地性能を得ることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る空気入りタイヤのビー
ド部を示す断面図である。
【図2】実施例タイヤ2及び実施例タイヤ3のビード部
を示す断面図である。
【図3】押出機のヘッド付近の平面図である。
【図4】ヘッドの斜視図である。
【図5】図3に示すヘッドの5−5線断面図である。
【図6】図3に示すヘッドの6−6線断面図である。
【図7】口金から押し出されるベースゴムの斜視図であ
る。
【図8】本発明に係るスティフナーの斜視図である。
【図9】スティフナーの各位置とモジュラス比との関係
を示すグラフである。
【符号の説明】
10 空気入りタイヤ 12 ビードコア 14 カーカス 16 スティフナー Wmax タイヤ最大部 CL タイヤ赤道部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対のビードコア間にわたりトロイド状
    をなして跨がるカーカスと、前記ビードコア上に据えた
    スティフナーと、を有する空気入りタイヤにおいて、 前記スティフナーにおける径方向モジュラスに対する周
    方向モジュラスの比ηがビードコア側よりもタイヤ最大
    幅部側で大きいことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 【請求項2】 前記比ηは、ビードコア側からタイヤ最
    大幅部に向かって漸増していることを特徴とする請求項
    1に記載の空気入りタイヤ。
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