JP3749351B2

JP3749351B2 - 高性能偏平空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP3749351B2
Application number: JP13547497A
Authority: JP
Inventors: 寿夫菅沼; 徹郎小林; 良弘細谷; 隆浩東島
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1997-05-26
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2017-05-26
Also published as: JPH1086616A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高性能空気入りラジアルタイヤに関し、特に高性能スポーツカータイプに好適な偏平率６０％以下の空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
ここで、本明細書で使用する用語を説明すると、
「Ｍ100 」とは、ＪＩＳ−Ｋ６３０１に示されるゴムの試験法によるゴムの物性値であり、ゴムを室温下で１００％伸長させたときの引張り応力である。ゴムの物性を表わす一般的なもののひとつであり、１００％モジュラスと称される。
「適用リム」、「規定の空気圧」、「規定の質量」、「規定の質量に対応する負荷」の各用語は、1996年度JATMA YEAR BOOK に掲載されている用語の意味と同一で用いる。1996年度JATMA YEAR BOOK にないものは、同1996年度JATMA YEAR BOOK の規格に準じ、タイヤを使用／適用可能なリムに装着し、タイヤの性能を有効に発揮させるために適した空気圧、質量を負荷した状態である。
【０００３】
【従来の技術】
高性能空気入りラジアルタイヤ、とりわけ高性能スポーツカータイプの偏平ラジアルタイヤは、車両の高出力化に伴い、高速旋回時等にタイヤに加えられる大きい横力に高い横剛性を必要とし、また、高速走行時の制動・駆動性能にも優れていることを必要とする。そのため、タイヤの偏平率を小さくし、路面グリップ力を重要視して強固な横剛性に見合うようにトレッドゴムの硬度を小さくし、さらにはビード部からサイド部にかけてスチールコードなどを用いたゴム被覆コードから成るビード補強層を配置するなどの手段を採用してきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、タイヤの偏平化が進み、かつトレッド部のグリップ力が高くなると、高速でのコーナーリング時、制動・駆動時、ハンドリング時等にサイドウォール部に加わる変形時の応力は非常に大きくなる。また、ロープロフィール化により一段と狭くなったフレキシブルゾーンの中で応力集中領域を避けて前記ビード補強層を効果的に配置するには高さの設定等に困難を生じる。したがって、ビード補強層のコード端部への応力集中によるセパレーション故障を誘発しがちとなり、ビード部耐久性が低下する問題があった。
【０００５】
さらに、ゴム被覆コードから成るビード補強層の場合、コードの長手方向と短手方向とでは補強効果に著しい差があり、タイヤ径方向剛性とタイヤ周方向剛性を同時に満足させることは難しかった。例えば、コードの向きをタイヤ径方向に近づけてタイヤ径方向剛性を高めると、高速旋回性能等の操縦性能は向上するが、主にタイヤ周方向剛性を必要とする制動・駆動性能は犠牲になる。逆に、コードの向きをタイヤ周方向に近づけると制動・駆動性能は向上するが、高速旋回性能は低下する。このように高速旋回性能、制動・駆動性能の両方を向上させることは困難であった。
【０００６】
また、ビード補強層の場合、コード端部への応力集中によるビード部耐久性低下の問題に対し、コード配設角度等の配慮が必要であり上述の選択方法には限界があった。さらに、ビード補強層のコードがスチールコードの場合は、重量増加による発進・加速性能の低下、燃費性能の低下といった面での問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ビード部耐久性を向上すると同時に、高速旋回性等の操縦性能、制動・駆動性能をともに向上することのできる高性能偏平空気入りラジアルタイヤを提供することを目的としている。
【０００８】
【発明を解決するための手段】
本発明は、トレッド部と、このトレッド部に連なる一対のサイドウォール部と、このサイドウォール部に連なる一対のビード部とを具備し、カーカスコードがタイヤ赤道に対し実質的に直交する方向に延びる少なくとも一枚のカーカスプライから成るカーカスと、このカーカスと前記トレッド部との間に配置されかつベルトコードがタイヤ赤道に対し鋭角で互いに交差する方向に延びる少なくとも二枚のベルトプライから成るベルトとを有し、偏平率６０％以下の高性能偏平空気入りラジアルタイヤにおいて、前記トレッド部を形成するトレッドゴムは、ＪＩＳスプリング式Ａ硬度が５０度〜７０度であり、かつ、１００％伸張時の引張り弾性率（Ｍ 100 ）が５〜３０ｋｇｆ／ｃｍ ^２であり、前記サイドウォール部は、タイヤを適用リムに装着し、規定の空気圧とし、負荷の状態で前記ビード部よりタイヤ断面高さの５０％〜８５％まで延在し、かつ、このサイドウォール部を形成するサイドウォールゴムは、１００％伸張時の引張り弾性率（Ｍ 100 ）が７０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ ^２であり、さらに、前記サイドウォールゴムのＭ 100 の値は当該トレッドゴムのＭ 100 の値よりも大きく、同サイドウォールゴムのＭ 100 の値と当該トレッドゴムのＭ 100 の値との差は５０〜１０５ｋｇｆ／ｃｍ ^２である、ことを特徴としている。
【０００９】
前記サイドウォール部の高さが５０％未満ではサイドウォール部としての補強効果が不足し、８５％を越える場合にはサイドウォール部とトレッド部との境界面の位置がタイヤ接地面に近すぎ、コーナーリング時等に路面に接触しがちとなり、その結果、乗り心地性能が著しく悪化する。
【００１０】
サイドウォール部を形成するサイドウォールゴムのＭ100 の値が７０ｋｇｆ／ｃｍ² 未満ではゴムが柔らかすぎてサイドウォール部としての補強効果が不足し、１１０ｋｇｆ／ｃｍ² を越える場合には非常に硬すぎてゴム割れ等の新たな問題が生じる。
【００１１】
本発明によると、サイドウォール部を形成するサイドウォールゴムに比較的高弾性率のゴムを使用することによりビード部の補強効果が向上する。その結果、ゴム引きコードから成るビード補強層を使用することなくビード部が補強され、ビード部耐久性が向上する。また、サイドウォールゴムは、異方性を有しないので、タイヤ周方向剛性とタイヤ径方向剛性を同時に満足させることが可能となり、主にタイヤ周方向剛性を必要とする制動・駆動性能と主にタイヤ径方向剛性を必要とする高速旋回時の操縦性能をともに向上可能とする。
【００１２】
前記トレッド部を形成するトレッドゴムは、ＪＩＳスプリング式Ａ硬度が５０度〜７０度であり、かつ、Ｍ100 の値が５〜３０ｋｇｆ／ｃｍ² であり、前記サイドウォールゴムのＭ100 の値は当該トレッドゴムのＭ100 の値よりも大きく、同サイドウォールゴムのＭ100 の値と当該トレッドゴムのＭ100 の値との差は５０〜１０５ｋｇｆ／ｃｍ² であることが好ましい。
【００１３】
トレッドゴムのＪＩＳスプリング式Ａ硬度を５０度以上にすれば、ゴムが柔らかすぎることなくしたがって耐熱性、磨耗耐久性が向上し、７０度以下にすれば、路面ホールディング性が向上し必要なグリップ力が容易に得られる。
【００１４】
Ｍ100 の値を５ｋｇｆ／ｃｍ² 以上とすれば、ゴムが柔らかすぎることなくしたがって耐熱性、磨耗耐久性が向上し、３０ｋｇｆ／ｃｍ² 以下であれば、路面ホールディング性が向上し必要なグリップ力が容易に得られる。
【００１５】
サイドウォールゴムのＭ100 の値を当該トレッドゴムのＭ100 の値よりも大きくするのは補強効果を上げるためであり、サイドウォールゴムのＭ100 の値とトレッドゴムのＭ100 の値との差を５０ｋｇｆ／ｃｍ² 以上とすることでサイドウォールとしての補強効果をより効果的なものとすることができ、１０５ｋｇｆ／ｃｍ² 以下とすることでトレッドゴムとの剛性段差を小さくすることができる。
【００１６】
前記ベルトの最大幅は、タイヤを適用リムに装着し、規定の空気圧とし、規定の質量に対応する負荷を加えた状態でのトレッド接地幅の１００％〜１２５％の大きさにあるタイヤに対して本発明は特に好適である。そのベルトコードは、コード角度がタイヤ赤道に対し１５〜３０度であり、かつ、ベルトコードの引張り弾性率が４０００ｋｇｆ／ｍｍ² 以上であることが望ましい。
【００１７】
ベルトコードのコード角度を１５度以上とすることで成型〜加硫工程におけるグリーンケースの変形に容易に対処することができ、３０度以下とすることで高速走行時におけるタイヤ周方向へのタガ効果を十分に発揮させることができ、高速耐久性を十分に満足させることができる。
【００１８】
ベルトコードの引張り弾性率は４０００ｋｇｆ／ｍｍ² 以上とすることで上記したようなタイヤ周方向へのタガ効果を十分に発揮させることができる。
【００１９】
サイドウォール部の厚さ寸法は、用途に応じて、０．５〜３．５ｍｍの範囲で適宜設定することが望ましい。例えば、競技用等で長期間の気密性を必要としない場合には０．５ｍｍ程度でよい。一般用途のように長期間の気密性を必要とする場合には重量的に許容される範囲で３．５ｍｍ以内の厚さに設定すればよい。
【００２０】
ベルトの半径方向外側には実質的に該ベルトを覆う以下の構造のバンドが隣接して配置するのが望ましい。このバンドは有機または無機材からなる１本以上のコードをゴム被覆して成る長尺かつ小幅の帯状プライをタイヤ赤道に対し鋭角に傾けて螺旋巻きしてなり、このバンドを形成する前記コードの引張り弾性率は２００ｋｇｆ／ｍｍ² 以上であることが望ましい。２００ｋｇｆ／ｍｍ² 以上で剛性が十分となり、前記高弾性コードからなるベルトの動きをより強く抑制することができ、高速走行時の高速耐久性がさらに向上する。
【００２１】
本発明は、サイドウォールゴムのＭ100 の値は７０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ² に設定するが、このサイドウォールゴムのＪＩＳスプリング式Ａ硬度は７０〜１００度であることが望ましい。７０度以上だとゴムは柔らかすぎず十分な補強効果を得ることが可能であり、１００度以下だとゴムの耐疲労性が十分であり、クラックが生じにくい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一の実施形態を示すタイヤの断面図であり、同タイヤ１は、トレッド部２と、トレッド部２に連なる一対のサイドウォール部３と、サイドウォール部３に連なる一対のビード部４とを具備し、偏平率が４５％である。
【００２３】
両ビード部４にまたがるカーカス５は、カーカスコードがタイヤ赤道に対し実質的に直交する方向に延びる２枚の第１カーカスプライ５ａ、第２カーカスプライ５ｂから成る。第１・第２カーカスプライ５ａ、５ｂはビード部４のビードコア４ａを巻き上げ、第１カーカスプライ５ａのプライ端部は後述するベルト６のベルト端部下に達し、第２カーカスプライ５ｂのプライ端部はサイドウォール部３のタイヤ最大幅位置高さよりも下方に位置する。
【００２４】
カーカス５の半径方向外側に配置されるベルト６は、タイヤ半径方向内側の幅広ベルトプライ６ａ、タイヤ半径方向外側の幅狭ベルトプライ６ｂの二枚のベルトプライから成り、両ベルトプライ６ａ、６ｂのベルトコードはタイヤ赤道に対し２０度で互いに交差する方向に延びている。両ベルトコードはスチールコードから構成され、両ベルトコードの引張り弾性率は１８０００ｋｇｆ／ｍｍ² である。ベルト６の最大幅（第１ベルトプライ６ａの幅が該当）はタイヤ接地幅Ｗの１１０％である。
【００２５】
サイドウォール部３は、ビード部４よりタイヤ断面高さ（Ａ）の６０％の高さ（Ｂ）に延在している。同サイドウォール部３を形成するサイドウォールゴムのＭ100 の値は９０ｋｇｆ／ｃｍ² である。サイドウォール部３は下端から上端にかけて厚さ寸法が配置の全領域にわたり１．５〜２．５ｍｍであり、実質的に滑らかな平坦形状をしている。
【００２６】
トレッド部２を形成するトレッドゴムは、ＪＩＳスプリング式Ａ硬度が６０度であり、かつ、Ｍ100 の値が１８ｋｇｆ／ｃｍ² である。サイドウォールゴムのＭ100 の値はトレッドゴムのＭ100 の値よりも大きく、同サイドウォールゴムのＭ100 の値とトレッドゴムのＭ100 の値との差は７２ｋｇｆ／ｃｍ² である。
【００２７】
ベルト６の半径方向外側には実質的にベルト６を覆うバンド７が隣接して配置されている。バンド７はナイロンコードをゴム被覆して成る長尺かつ小幅の帯状プライをタイヤ赤道に対し鋭角に傾けて螺旋巻きしてなる。バンド７を形成するナイロンコードのＭ100 の値は３５０ｋｇｆ／ｃｍ² である。バンド７の半径方向外側にはベルト６のベルト端部をカバーするバンド補助層８がバンド７の側端部に位置して配置されている。
【００２８】
【実施例】
本発明の効果を確かめるべく図１に示す本発明タイヤ及び図２に示す比較タイヤを表１に従い試作した。タイヤサイズはいずれも２３５／４５ＺＲ１７である。図２に示す比較タイヤはサイドウォール部３のゴムのＭ100 が１２ｋｇｆ／ｃｍ² であり、ビード部４に１枚のゴム被覆スチールコードから成るビード補強層２１を配置し、ビードコア４ａおよびビードエペックスを包むフリッパー２２を配置している。それ以外の構造は図１のタイヤと同一である。
【００２９】
高速耐久性（表１）と高速操縦安定性（表２）について評価した。
高速耐久性は、ドラム試験機により以下の条件で行った。
荷重：４２０ｋｇｆ、内圧：２．０ｋｇ／ｃｍ²
速度条件：１５０ｋｍ／ｈを初速度とし、以降段階的に１０ｋｍ／ｈずつ速度を増し、結果は比較タイヤの故障速度を１００として指数表示してある。各速度ステップの途中で故障した場合はその時間に比例して速度を換算している。
【００３０】
高速操縦安定性は、サーキット走行において、ラップタイム、高速直進性、制動・駆動特性、ステアリングレスポンス性、振動乗り心地性について、熟練ドライバーその他計測員が評価を行った。
【００３１】
ラップタイムは、サーキット走行において、３周のラップライムを計測し、１周あたりの平均ラップタイムを算出し、比較した。
【００３２】
転がり抵抗は、荷重４２０ｋｇｆ、内圧２．０ｋｇ／ｃｍ² にて直径１７０７ｍｍのドラムに供試タイヤを押し付け、１００ｋｍ／ｈを越えるまでいったん回転駆動したのち、直ちにクラッチを切り、惰性回転中の５０ｋｍ／ｈにおける減速度の度合につき、比較タイヤを１００として指数表示した。
【００３３】
高速直進性、制動・駆動特性、ステアリングレスポンス性、振動乗り心地性は、上記熟練ドライバーによる官能評価を行い、比較タイヤを基準とした評点で示した。（＋）評点は比較タイヤより良好、（−）評点はその逆である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によると、高速耐久性が向上するとともに、高速旋回時の操縦性能および高速走行時の制動・駆動性能がともに向上する。また、タイヤ重量が軽量化され、転がり抵抗が低減する。
【表１】

【表２】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高性能偏平空気入りラジアルタイヤの幅方向断面図、
【図２】比較タイヤの幅方向断面図である。
【符号の説明】
１タイヤ
２トレッド部
３サイドウォール部
４ビード部
５カーカス
６ベルト
７バンド
８バンド補助層

Claims

トレッド部と、このトレッド部に連なる一対のサイドウォール部と、このサイドウォール部に連なる一対のビード部とを具備し、カーカスコードがタイヤ赤道に対し実質的に直交する方向に延びる少なくとも一枚のカーカスプライから成るカーカスと、このカーカスと前記トレッド部との間に配置されかつベルトコードがタイヤ赤道に対し鋭角で互いに交差する方向に延びる少なくとも二枚のベルトプライから成るベルトとを有し、偏平率６０％以下の高性能偏平空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記トレッド部を形成するトレッドゴムは、ＪＩＳスプリング式Ａ硬度が５０度〜７０度であり、かつ、１００％伸張時の引張り弾性率（Ｍ 100 ）が５〜３０ｋｇｆ／ｃｍ ^２であり、
前記サイドウォール部は、タイヤを適用リムに装着し、規定の空気圧とし、無負荷の状態で前記ビード部よりタイヤ断面高さの５０％〜８５％まで延在し、かつ、このサイドウォール部を形成するサイドウォールゴムは、１００％伸張時の引張り弾性率（Ｍ100 ）が７０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ^２であり、さらに、前記サイドウォールゴムのＭ 100 の値は当該トレッドゴムのＭ 100 の値よりも大きく、同サイドウォールゴムのＭ 100 の値と当該トレッドゴムのＭ 100 の値との差は５０〜１０５ｋｇｆ／ｃｍ ^２である、ことを特徴とする高性能偏平空気入りラジアルタイヤ。
前記ベルトの最大幅は、タイヤを適用リムに装着し、規定の空気圧とし、規定の質量に対応する負荷を加えたときのトレッド接地幅の１００％〜１２５％であることを特徴とする請求項１に記載の高性能偏平空気入りラジアルタイヤ。
前記ベルトコードは、コード角度がタイヤ赤道に対し１５〜３０度であり、かつ、コードの引張り弾性率が４０００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高性能偏平空気入りラジアルタイヤ。
前記ベルトコードは、スチールコードから成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の高性能偏平空気入りラジアルタイヤ。
前記ベルトコードは、芳香族ポリアミドコードから成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の高性能偏平空気入りラジアルタイヤ。
前記サイドウォール部の厚さ寸法は０．５〜３．５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の高性能偏平空気入りラジアルタイヤ。
前記ベルトの半径方向外側に実質的に該ベルトを覆うバンドが隣接して配置され、このバンドは有機または無機材からなる１本以上のコードをゴム被覆して成る長尺かつ小幅の帯状プライをタイヤ赤道に対し鋭角に傾けて螺旋巻きしてなり、このバンドを形成する前記コードの引張り弾性率は２００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の高性能偏平空気入りラジアルタイヤ。