JP3706181B2

JP3706181B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP3706181B2
Application number: JP30441395A
Authority: JP
Inventors: 慶太井出
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1994-12-09
Filing date: 1995-11-22
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2015-11-22
Also published as: ES2158928T3; DE69521274D1; US5620539A; DE69521274T2; EP0715977A2; JPH08207516A; EP0715977A3; EP0715977B1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、空気入りラジアルタイヤ、中でも乗用車用空気入りラジアルタイヤに関し、特に転がり抵抗の低減と操縦安定性の両立を図ろうとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年車両の燃費低減が環境保護等の観点から要請される傾向が強まり、この点はタイヤにおいては転がり抵抗の低減の要請という形で現れ、従来種々の提案がなされてきた。図２に示されているタイヤもその一例である。
このタイヤは、図３に示されているタイヤと比較すると明らかなように、断面略三角形状のスティフナー 4の断面積を小さくしてスティフナーの高さを低くしているため、カーカスのプライ折り返し部 3-2は図３のタイヤよりも低い位置からカーカス本体 3-1に隣接して延びることになる。一方、ゴムチェーファー 5の断面積を大きくし、スティフナー 4のタイヤ径方向外端近傍にて該ゴムチェーファー 5の厚みを最大とし、また該ゴムチェーファーをスティフナーを越えてタイヤ径方向外側に延ばしている。ここでゴムチェーファーの断面積に対するスティフナーの断面積の比は０．５以下とされる。
【０００３】
このような構造によるタイヤの転がり抵抗が小さい要因としては、まず、通常、ゴムチェーファー 5には、スティフナー 4に使用されるゴム部材よりtan δの小さいゴム部材が使用されることが挙げられる。すなわち、荷重転動時に変形する部分でtan δの大きいゴム部材の占める割合が大きければエネルギー消費も大きく、すなわち転がり抵抗も大きくなる。したがって図２のタイヤではスティフナー 4の占める割合を小さくするわけである。
また、図２のタイヤでは、スティフナー 4の占める割合が小さいのでタイヤのタイヤ半径方向の径方向剛性が低下して、ベルト端部の変形量を小さくすることができる点が指摘できる。すなわち、ベルト端部はタイヤの転がり抵抗での寄与が大きいため、該部の変形を抑制することで効果的に転がり抵抗を小さくできるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図２のタイヤでは、ビード部の剛性不足に起因する操縦安定性の悪化が明らかとなった。そこで、剛性不足を補う何らかの手段が必要となるが、従来なされてきたような金属や有機繊維の補強部材をタイヤ周方向に傾斜させ、ビードコア外周に巻き上げたり、スティフナ−の軸方向外側に追加配置する手段では、周方向剛性は確かに向上するものの、これと同時に径方向剛性も向上してしまい、転がり抵抗低減の効果が薄れてしまうことが判明した。また、前記補強部材を周方向に傾斜させず、径方向と実質的に同じ角度に配置する場合には、周方向剛性はあまり増加しないのみならず、径方向剛性が増加し、転がり抵抗や騒音までも悪化してしまうことが、明らかとなった。
そこで、この発明は、操縦安定性を悪化させずに転がり抵抗を低減することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、１対のビードコア間にわたりトロイド状をなして跨がるゴム被覆コードのラジアル配列プライからなるカーカス本体と、該カーカス本体から各ビードコア及びこのビードコア上に据えたスティフナーのまわりに巻き返して延びる上記プライの折り返し部とを有するカーカスを骨格とし、さらにプライの折り返し部外側をゴムチェーファーで補強して、該ゴムチェーファーの断面積に対するスティフナーの断面積の比を０．５以下とし、スティフナーのタイヤ径方向外端近傍にて該ゴムチェーファーの厚みを最大とした空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカスのクラウン部とビードコアの間の区域においてＪＩＳスプリング式Ａ型硬度８０°以上のサイド補強ゴム層をカーカスに沿って配置することを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。
ここで、サイド補強ゴム層をビードコア側から測るタイヤ断面高さの０．８５倍までの区域において配置することが好ましい。
【０００６】
図１を用いてこの発明を図解する。図中 2はビードコア、 3はトロイド状をなして跨がるゴム被覆コードのラジアル配列プライからなるカーカス本体3-1 と該カーカス本体から各ビードコア及びこのビードコア上に据えたスティフナー 4のまわりに巻き返して延びる上記プライの折り返し部 3-2とを有するカーカス、 5はプライの折り返し部外側を補強するゴムチェーファーである。
上記ゴムチェーファーの断面積に対するスティフナーの断面積の比は０．５以下に設定される。該比はタイヤの必要性能を満足させつつ転がり抵抗を低減するべくスティフナーとゴムチェーファーをバランスさせて決まるが、乗用車用空気入りラジアルタイヤにおいては０．１〜０．４、さらには０．２〜０．３の範囲に設定することが好ましい。
また、スティフナー 4の断面積を小さくしてスティフナーの高さを低くしているため、カーカスのプライ折り返し部 3-2は図３のタイヤよりも低い位置からカーカス本体 3-1に隣接して延びることになる。一方、ゴムチェーファー 5の断面積を大きくし、スティフナー 4のタイヤ径方向外端近傍にて該ゴムチェーファー 5の厚みを最大とし、また該ゴムチェーファーをスティフナーを越えてタイヤ径方向外側に延ばしている。
【０００７】
この発明の特徴であるサイド補強ゴム層 10 は、カーカスのクラウン部 6とビードコア 2の間の区間において配置される。ここで該ゴム層は前記区間全域を覆うよう配置する必要はなく、少なくとも一部に配置すればよい。なお、図中 SH はビードコア側から測るタイヤ断面高さである。
また、サイド補強ゴム層10はＪＩＳスプリング式Ａ型硬度８０°以上のゴムを用いるが、この種のゴムは一般に耐オゾンクラック性に劣るため、タイヤ外表面に用いることは好ましくない。さらに、該ゴム層はカーカスに沿って配置される。
【０００８】
【作用】
発明者は、タイヤの剛性と操縦安定性との関係を解明し、この発明に至った。タイヤの剛性は、タイヤの左右の動きに対する横方向剛性、タイヤ径方向の上下の動きに対する径方向剛性、回転方向の動きに対する周方向剛性とに分けて考えることができる。これらのうち、操縦安定性に関係するのは、コーナリング時に寄与する横方向剛性と駆動力・制動力の伝達に寄与する周方向剛性である。これに対して、径方向剛性は操縦安定性に対する寄与は少なく、むしろ径方向剛性を上げると転がり抵抗の増大に結びついてしまう。すなわち、径方向剛性を上げるとベルト端部の変形が大きくなり、また該部は転がり抵抗の寄与が大きいためである。そこで、径方向剛性と周方向剛性を分離して前者を下げ、後者のみを上げることが、操縦安定性を悪化させずに転がり抵抗を低減するために必要となる。しかし、従来のような、金属や有機繊維の補強部材をビードコア外周に巻き上げたり、ビードフィラーのタイヤ軸方向外側に追加配置する手段では、周方向剛性は確かに向上するものの、これと同時に径方向剛性も向上してしまい、転がり抵抗低減の効果が薄れてしまうことは前記の通りである。そこで、発明者はカーカスのクラウン部とビードコアの間の区域における曲げ変形の中心軸近傍であるカーカスに沿って、厚さ５ｍｍ以下であり、かつＪＩＳスプリング式Ａ型硬度８０°以上のサイド補強ゴム層を配置することにより、周方向のみの剛性を効果的に向上させ、径方向剛性の増加を極力少なくしている。なぜならば、径方向及び周方向変形が混じりあった負荷転動時の変形においては、ゴム層を曲げ変形の中心軸近傍であるカーカスから離れた位置に配置したタイヤは、曲げ変形の中心軸近傍であるカーカスに沿ってゴム層配置したタイヤ対比、径方向の変形モーメントが増加してしまい、径方向剛性を十分に減じられないからである。ここでは、カーカスに沿って配置する中でも、カーカスのタイヤ外側に配置し、曲げ変形の中心軸近傍かつ外側に配置することが周方向剛性の向上の点において好ましい。上記ゴム層は、径方向剛性の増加を極力少なくするために、厚さ５ｍｍ以下とすることが必要であり、ＪＩＳスプリング式Ａ型硬度８０°以下では周方向剛性を十分増加させることができない。さらに、図３に示された従来タイヤと比較すれば、径方向剛性を下げているために路面の凹凸を伝達しにくくなり、これに起因する騒音も改良することができる。
【０００９】
ここで、サイド補強ゴム層のタイヤ半径方向外側端をビードコア側から測るタイヤ断面高さの０．８５倍までの区域を越えて配置すると、タイヤの径方向剛性が上がるため、転がり抵抗低減効果が小さくなってしまう。したがって、上記のようにタイヤ断面高さの０．８５倍までの区域に配置することが好ましいわけである。
【００１０】
【実施例】
図１に示した構造に基づくサイズ１８５／６５Ｒ１４の乗用車用空気入りラジアルタイヤを試作した（発明タイヤ１）。このタイヤでのゴムチェーファー 5の断面積に対するスティフナー 4の断面積の比を０．３とし、またスティフナー 4はその外端をタイヤ断面高さSHの０．２倍の位置としたのに対して、ゴムチェーファー 5はその外端をタイヤ断面高さSHの０．３５倍の位置とした。
サイド補強ゴム層10にはＪＩＳスプリング式Ａ型硬度８５°で厚さ１mm、幅５０mmのゴムシートをカーカスに沿って配置し、そのタイヤ径方向外端をタイヤ断面高さの０．６５倍の位置とした。そして、該ゴム層は、ゴムチェーファー 5、カーカスのプライ折り返し部 3-2及びスティフナー 4と、カーカス本体 3-1との間に挟持させた。このようにサイド補強ゴム層はゴムシートでよい。
【００１１】
さらに発明タイヤ２として、図４に示すように、発明タイヤ１で用いたサイド補強ゴム層10の幅を２５mmとして、そのタイヤ径方向外端をタイヤ断面高さの０．６５倍の位置としたタイヤも試作した。この結果、該ゴム層はプライ折り返し部 3-2及びスティフナー 4と、カーカス本体 3-1との間には挟持させていない。また発明タイヤ３として、図５に示すように、発明タイヤ１で用いたサイド補強ゴム層10を、そのタイヤ径方向内端をゴムチェーファー 5、カーカスのプライ折り返し部 3-2及びスティフナー 4と、カーカス本体 3-1との間に挟持させないように配置した。尚、上記ゴム層10のタイヤ径方向外端はタイヤ断面高さSHの０．８５倍までの区域に位置した。
【００１２】
【発明の効果】
これらの発明タイヤの比較として、比較タイヤ２種、および図３に示した構造に基づく従来タイヤも試作した。
図２に示した構造に基づく比較タイヤ１は、サイド補強ゴム層10が配置されていない点を除き、発明タイヤと同様の構造である。
また、比較タイヤ２は、サイド補強ゴム層10にかえて同じ位置に、１５００ｄ／２で打ち込み数が４１．０本／５ｃｍ、周方向に４５°傾斜させたアラミド繊維配置した点が実施例１と異なる。
これに対して従来タイヤ１は、サイド補強ゴム層10が配置されていない点のみならず、スティフナー 4、ゴムチェーファー 5についても実施例１と異なる。すなわち、ゴムチェーファーの断面積に対するスティフナーの断面積の比を０．９とした。そして、ゴムチェーファー 5の厚みの増減をタイヤ径方向に緩やかに変化させ、またスティフナー 4はその外端をタイヤ断面高さSHの０．４倍の位置としたのに対して、ゴムチェーファー 5はその外端をタイヤ断面高さSHの０．２５倍の位置とした。
【００１３】
これらの供試タイヤに以下の試験を行い、転がり抵抗及び操縦安定性を評価した。いずれの試験の場合にも、サイズ５．５Ｊ×１４のリムに組みつけて内圧２．０kgf/cm² を充填して行った。
（転がり抵抗試験）
供試タイヤに荷重４７５kgf （JATMA YEAR BOOK 1994の空気圧−負荷能力対応表による）を負荷してドラム上で１５０km/hで走行させ、この状態でドラムを惰性回転させ、該惰性回転中の減速度合を測定して、５０km/hでの各タイヤの転がり抵抗を求めた。その結果は、表１に、従来タイヤを１００とする指数表示にて示した。指数が小さいほど良好である。
（タイヤ半径方向の上下剛性及び周方向剛性試験）
供試タイヤに荷重４７５kgf を負荷して、リムにタイヤ径方向または回転方向の変位を与えたときの変位量とその変位量を与えるのに要した力を測定し、単位変位量当たりの力を求めた。その結果は、表１に、従来タイヤを１００とする指数表示にて示した。径方向剛性については指数が小さいほど、周方向剛性については指数が大きいほど良好である。
（実車操縦安定性試験）
供試タイヤを実車に装着して、各種テストコースを各種の速度で走行したときのテストドライバーの官能評価により、従来タイヤを基準とする±５段階評価にて比較評価を行った。その結果を表１に合わせて示している。
（騒音試験）
供試タイヤを実車に装着して、荒い路面を６０km/hで走行したときの車内の騒音レベルをそれぞれ測定し、表１に、従来タイヤを基準とした差で示している。
【００１４】
【表１】

【００１５】
表１に明らかなように、比較タイヤは従来タイヤに比べて転がり抵抗及び騒音を改良することはできるものの操縦安定性が悪化してしまう。これに対して発明タイヤ１〜３は、従来タイヤに比べて転がり抵抗及び騒音を改良するともに操縦安定性の悪化を防止さらには改良することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明タイヤのタイヤ断面図である。左右対称であるので右側のみを示す。
【図２】比較タイヤのタイヤ断面図である。図１と同様に右側のみを示す。
【図３】従来タイヤのタイヤ断面図である。図１と同様に右側のみを示す。
【図４】他の発明タイヤのタイヤ断面図である。図１と同様に右側のみを示す。
【図５】他の発明タイヤのタイヤ断面図である。図１と同様に右側のみを示す。
【符号の説明】
1 空気入りラジアルタイヤ
2 ビードコア
3 カーカス
3-1 カーカス本体
3-2 プライ折り返し部
4 スティフナー
5 ゴムチェーファー
6 クラウン部
10 サイド補強ゴム層

Claims

１対のビードコア間にわたりトロイド状をなして跨がるゴム被覆コードのラジアル配列プライからなるカーカス本体と、該カーカス本体から各ビードコア及びこのビードコア上に据えたスティフナーのまわりに巻き返して延びる上記プライの折り返し部とを有するカーカスを骨格とし、さらにプライの折り返し部外側をゴムチェーファーで補強して、
該ゴムチェーファーの断面積に対するスティフナーの断面積の比を０．５以下とし、スティフナーのタイヤ径方向外端近傍にて該ゴムチェーファーの厚みを最大とした空気入りラジアルタイヤにおいて、
カーカスのクラウン部とビードコアの間の区域において、厚さ５ｍｍ以下であり、かつＪＩＳスプリング式Ａ型硬度８０°以上のサイド補強ゴム層をカーカスに沿って配置することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
サイド補強ゴム層のタイヤ半径方向外側端をビードコア側から測るタイヤ断面高さの０．８５倍までの区域において配置する請求項１に記載されたタイヤ。