JP3779893B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ重量を軽減しかつ操縦性能を向上でき特に乗用車用として好適に採用しうる空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りラジアルタイヤ、特に乗用車用ラジアルタイヤは、そのカーカス層が、１又は２枚のカーカスコードプライから形成される。通常このカーカスコードプライが１枚のものは、ビードコアの回りを内側から外側に巻き上げることによって係止されている。又カーカスコードプライが２枚のものでは、２枚とも巻き上げるものと、１枚のみを巻き上げ他の１枚をタイヤ軸方向外側で巻き下ろすことも行われている。そしていずれの場合も、高剛性のゴムで形成されたビードエーペックスと、カーカスコードプライの巻上げ部の高さによって、サイドウォール部の剛性を確保し、タイヤ横剛性を高めて必要な操縦性能を維持してきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年の車両の高性能化、省燃費化に伴い、タイヤの軽量化が強く望まれているが、このタイヤ軽量化と操縦性能とは、二律背反する性能となり、従来、双方を十分満足するタイヤを得るに至っていない。すなわち従来のように、操縦性能を高めるために、カーカスコードプライ数を２枚に増加しかつこれらの巻上げ高さを高める手法、またはビードエーペックスの高さを増加させる手法等では、タイヤ重量の増加を招来する。逆に、カーカスコードプライの巻上げ高さ、ビードエーペックスの高さを減少させてタイヤ重量を軽減させれば、操縦性能の低下を引き起こすこととなる。
【０００４】
本発明は、ベルト層外端部とタイヤ最大巾位置との間の領域においてカーカスコードプライが互いに隣り合う部分に、プライ離間部分を形成することを基本として、操縦性能を向上させつつタイヤ重量を軽減する空気入りラジアルタイヤの提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至る本体部を有する複数枚のカーカスコードプライからなるカーカス層、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配された高弾性コードからなるベルト層、及び前記ビードコアのタイヤ半径方向外側からのびるビードエーペックスを有する空気入りラジアルタイヤであって、
前記カーカス層が、前記本体部と、この本体部に連なりかつビードコアの回りをタイヤの内側から外側にかけて巻上げ前記ビードエーペックスのタイヤ軸方向外面側をのびる巻上げ部とを有する１枚のカーカスコードプライ（以下、カーカスプライともいう）、及びこのカーカスコードプライの前記本体部の外側をへてビードエーペックスのタイヤ軸方向外側と前記カーカスコードプライの巻上げ部との間を通りかつビードコアを折り返すことなく終端する、前記本体部のみの１枚のカーカスコードプライとからなり、
前記ベルト層の軸方向外端部からタイヤがタイヤが最大巾となる最大巾位置までの間の前記２枚のカーカスコードプライの本体部が隣り合う隣り合い部分に、スペーサゴムを介在させることにより、隣り合う本体部のコード間距離をコード径の０．５５〜５．５倍としたプライ離間部分を形成するとともに、
前記スペーサゴムは、そのタイヤ半径方向の内端が前記ビードエーペックスの外端をタイヤ半径方向内側に越えて位置することにより、前記ビードエーペックスと前記スペーサゴムとが互いに重なり合う重複部を具えることを特徴とする。
【０００６】
ベルト層のタイヤ軸方向外端部からタイヤ最大巾位置に至る領域Ｙは、タイヤ転動時最も曲げ変形の大きい部分であり、この領域Ｙにおける剛性を高め曲げ変形を抑制することが操縦性の向上に最も効果を発揮する。
【０００７】
一般に、タイヤが荷重を受けて屈曲するとき、前記領域Ｙは、図４に模式的に示すように、曲げモーメントＭにより曲げ変形を受け、その変形時の曲げ中心線Ｘは、ほぼカーカスコードプライＡ、Ｂの中間にある。従って各プライが隣接し、前記中心線Ｘからカーカスコードまでの距離が小な従来タイヤにおいては、前記曲げモーメントＭは、カーカスコード自体の曲げ剛性のみに負担されることとなり、その補強効果は極めて低いものである。
【０００８】
図５に模式的に示すように、前記プライ６Ａ、６Ｂが隣接する部分にスペーサゴム９を介在させてプライ離間部分１０を形成した本発明のタイヤにあっては、曲げ中心線Ｘからカーカスコードまでの距離が大となる。その結果、曲げ変形の際内のプライ６Ａには圧縮応力が又外のプライ６Ｂには引張応力が夫々作用することとなる。すなわち、前記曲げモーメントＭは、カーカスコードの曲げ剛性に加え、さらに高い値のコード引張弾性率によっても支承されることとなり、従来と同じコードプライを使用した場合にも、極めて高い曲げ剛性を発揮でき、タイヤ重量を増加させることなく、操縦性能を向上できる。
【０００９】
また、このため、操縦性能を犠牲にすることなしに、タイヤ重量に占める割合の大きなビードエーペックスを減少させてタイヤ軽量化を図ることも可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。
【００１１】
図１は、正規リムにリム組みされかつ正規内圧を充填した状態のタイヤの子午断面の右の一部を示している。なお以下、タイヤの基本構成を図３に基づき説明するが、この図３は、カーカス層６の構造、スペーサゴム９の配置が本発明と異なるため、カーカス層６，スペーサゴム９に関しては図１による。
【００１２】
図３において、空気入りラジアルタイヤ１（以下タイヤ１という）は、トレッド部２と、このトレッド部２の両端からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３の内方端に位置しかつ環状のビードコア５に補強されるビード部４とを具え、本例では、タイヤ最大巾Ｗに対するタイヤ断面高さＨの比である偏平率Ｈ／Ｗを０．６０以下とした、乗用車用偏平ラジアルタイヤとして形成される。
【００１３】
又タイヤ１には、前記ビード部４、４間に、カーカス層６が架け渡されるとともに、該カーカス層６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２内方には、強靱なベルト層７がタガ効果を有して配置され、前記高偏平率を有してタイヤを拘束する。
【００１４】
なお前記ビード部４には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側に向かって先細状にのびる断面略三角形状の高剛性のゴムからなるビードエーペックス８が設けられ、ビード部４からサイドウォール部３に至り補強する。ビードエーペックス８は、ビードベースラインＢＬからのエーペックス高さＨＢを、従来タイヤより小とすることができ、本例では、タイヤ断面高さＨの０．５０倍以下、例えば０．４８倍程度としている。なおビードエーペックス８のゴムのＪＩＳＡ硬度は８０〜９５度、複素弾性率Ｅ＊は３００〜６００kg／cm2 であることが好ましい。
【００１５】
又前記ベルト層のタイヤ半径方向外側には、タイヤ円周方向にほぼ平行な有機繊維コードよりなるバンド層２５を設けている。このバンド層２５は、本実施例では、ナイロンコードを用いるとともに、前記ベルト層７の略全巾を覆うフルバンド２３と、前記ベルト層７の両ショルダ部を覆う一対のエッジバンド２４からなるものを例示している。
【００１６】
前記ベルト層７は、例えばスチール繊維、芳香族ポリアミド繊維等を用いた高弾性のベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して３０度以下の小角度で配列した複数枚、本例では、２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成される。
【００１７】
又前記カーカス層６は、図１に示すごとく、トレッド部からサイドウォール部３をへてビードコア５に至る本体部２０Ｄの両端に、ビードコア５の回りをタイヤ内側から外側にかけて巻上げられる巻上げ部２１Ｄを形成した１枚のカーカスプライ６Ｄと、このカーカスプライ６Ｄのタイヤ軸方向外側で、トレッド部からサイドウォール部３をへてビードエーペックス８のタイヤ軸方向外側かつ巻上げ部２１Ｄの内側を通ってビードコア５に至る本体部２０Ｅのみからなる１枚のカーカスプライ６Ｅからなるカーカス層６を設けている。
【００１８】
カーカスプライ６Ｄの巻上げ部２１Ｄは、前記ビードエーペックス８のタイヤ軸方向外側をのびかつその上端及びタイヤ最大巾位置Ｐ１をこえてタイヤ半径方向外側に延在し、その端部６Ｄｅは、ベルト層７の外端部７ｅと離間したものを例示するが、重複する態様をも含めうる。又カーカスプライ６Ｅは、図１に明示するように、ビードベースラインＢＬから距離Ｓを隔てて終端する。又カーカスプライ６Ｅは、カーカスコードプライ６Ｄの前記本体部２０Ｄの外側をへてビードエーペックス８のタイヤ軸方向外側と前記カーカコードスプライ６Ｄの巻上げ部２１Ｄとの間を通りかつビードコア５を折り返すことなく終端する。
【００１９】
又前記カーカス６は、２枚のカーカスプライ６Ｄ、６Ｅの本体部２０Ｄ、２０Ｅが前記領域Ｙ内において、互いに隣り合う隣り合い部分Ｋ３を形成する。そしてこの隣り合い部分Ｋ３にスペーサゴム９を配設することによって、一方のカーカスプライ６Ｄの本体部２０Ｄ内のカーカスコードを他方のカーカスプライ６Ｅの本体部２０Ｅ内のカーカスコードとの間のコード間距離Ｄをコードの直径ｄの０．５５〜５．５倍とするプライ離間部分１０を、隣り合い部分Ｋ３内に形成している。
【００２０】
各カーカスプライ６Ｄ、６Ｅは、図３に示すように、ポリエステル繊維等の有機繊維を用いたカーカスコード２２をタイヤ赤道Ｃに対して７０〜９０度の角度で配列したコード配列体を有し、このコード配列体をトッピングゴム１２で被覆することによってカーカスプライ６Ｄ、６Ｅを形成する。
【００２１】
前記スペーサゴム９は均一厚さのシート状、又は中央部を厚肉とし、かつこの中央部からタイヤ半径方向内外に向けた両端部を先細状とした形状が好ましく、本実施例では前記両端部を除いて均一厚さとしたシート状の挿入ゴムを用いている。なお、ここでスペーサゴム９の両端部とは、タイヤ半径方向内外の両端から中央部に向けて後述するカーカスコードのコード間距離Ｄの３倍に至る部分をいう。
【００２２】
かかるスペーサゴム９を前記本体部２０Ｄ、２０Ｅ間に介在させることによって、図１に示すように、本体部２０Ｄ内のカーカスコード２２と本体部２０Ｅ内のカーカスコード２２との間のコード間距離Ｄがカーカスコード２２のコードの直径ｄの０．５５倍以上かつ５．５倍以下となるプライ離間部分１０を、前記隣り合い部分Ｋ２に形成している。そしてこのプライ離間部分１０の形成によって、最も曲げ変形の大きい前記領域Ｙでの曲げ剛性を高め、操縦性能の向上とタイヤの軽量化との両立を達成する。
【００２３】
ここで前記コードの直径ｄを一定とし、コード間距離Ｄを種々変化させたタイヤを試作し操縦性能・乗り心地性能をテストした。テスト評価の方法や、タイヤの詳細は、後述する表１及び実施例１に従っている。このテストは、具体的には、図３（カーカスコードプライの構成は図１０に生じされる）に示すような、２枚の巻上げ部を有するカーカスコードプライ６Ａ，６Ｂを有するタイヤを用いてテストしている。その結果、２枚の巻上げ部を有するカーカスコードプライ６Ａ，６Ｂを有するタイヤにおいては、図６に示すように操縦性能はコード間距離Ｄを大とすることにより向上する一方で、乗り心地性能は逆に低下することが判明した。この両性能を同時に満足しつつタイヤ重量の増加を防止しうる範囲として、前記のごとくコード間距離Ｄは、コード径ｄの０．５５〜５．５倍としている。
【００２４】
前記コード間距離Ｄがコードの直径ｄの０．５５倍未満では、曲げ剛性の向上効果が得られないため操縦性能が向上せず、又５．５倍をこえても、操縦性能は殆ど向上せず、逆に乗り心地性能が急激に悪化する他、タイヤ重量の不必要な増加及びカーカス層６のプロファイルが歪となるタイヤユニフォミティーの悪化を招く。この範囲中、特に好ましくは、１．５〜２．５倍の範囲である。なお乗用車用ラジアルタイヤにおいては、一般に前記コード間距離Ｄは０．３〜３．０mm程度、より好ましくは０．８〜１．５mm程度である。
【００２５】
又前記コード間距離Ｄは、スペーサゴム９の上端から下端にわたる全領域のうち、スペーサーゴム９がベルト層７及びビードエーペックス８に夫々重ならない部分の平均値を意味するが、好ましくは前記全領域に亘ってコード径の０．５５〜５．５倍、より好ましくは１．５〜２．５倍が良い。但し、スペーサゴム９の両端部が前述の如く先細状をなす場合には、該両端部においては、前記範囲外であっても良い。
【００２６】
次に、前記スペーサゴム９の上端９ａは、前記領域Ｙに位置することによりベルト層の外端部７ｅとの間に隙間を設けても良く、又前記領域Ｙを半径方向外側に越えてベルト層の外端部７ｅと重ね合わせて終端させても良い。ここで前記タイヤ断面高さＨを一定とし、スペーサゴム９の上端９ａの位置を変えて前記隙間の距離Ｚ、又は重複部の距離Ｚ′を種々変化させたタイヤを試作し、操縦性能、乗り心地性能をテストを行った。テスト評価の方法や、タイヤの詳細は、後述する表１及び実施例１に従っており、その結果は図７に示すとおりである。このテストは、具体的には、図３（カーカスコードプライの構成は図１０に生じされる）に示すような、２枚の巻上げ部を有するカーカスコードプライ６Ａ，６Ｂを有するタイヤを用いてテストしている。その結果、２枚の巻上げ部を有するカーカスコードプライ６Ａ，６Ｂを有するタイヤにおいては、図から明らかなように、スペーサゴム９の上端９ａを、ベルト層の外端部７ｅと重ね合わせることなく隙間を設けて位置させた場合には、乗り心地性能の向上を図りうる点で好ましい。特に前記隙間の距離Ｚを、タイヤ断面高さＨの０．０５〜０．３倍、より好ましくは０．０５〜０．２倍とすることが望ましい。前記値が０．０５倍未満では、スペーサゴム９とベルト層の外端部７ｅとの間に歪が集中し易くタイヤ損傷を招く傾向にある一方で、０．３倍、より明確には０．２倍を越えても乗り心地性能の大きな向上を期待し得ない傾向にある。
【００２７】
又スペーサゴム９の上端９ａを、図９に示すようにベルト層の外端部７ｅと重ね合わせると、操縦性能を向上しうる点で好ましい。特に、重ね合わせた重複部の距離Ｚ′を、タイヤ断面高さＨの０．０５〜０．４倍、より好ましくは０．０５〜０．２倍とすることが望ましい。前記値が０．０５倍未満ではスペーサゴム９とベルト層の外端部７ｅとの間に歪が集中し易くタイヤ損傷を招く傾向にある一方で、０．４倍、より明確には０．２倍を越えても操縦性能の向上が期待できず、タイヤ重量のみが増加する傾向にあるためである。
【００２８】
又前記試作タイヤについて、ドラム耐久テスト（荷重：７００kg、内圧：２．０kg／cm2 、リムサイズ：１６×７ＪＪ、ドラム径：０．９ｍ、速度：８０km／ｈ、走行距離：５００００km）を併せて実施した所、Ｚ＝０（Ｚ′＝０）のタイヤのみ距離４２０００km時に、ベルト端部でエッジルースが発生し、走行不能になったが、他のタイヤには損傷発生は無く完走したことが判明している。
【００２９】
同様にスペーサゴム９の下端９ｂは、図１に示すようにビードエーペックス８の上端をタイヤ半径方向内側に越えて位置することにより互いに重なり合う重複部Ｊを設けている。
【００３０】
以上の点に関し、タイヤ断面高さＨを一定とし、スペーサゴム９の下端９ｂの位置を種々変化させたタイヤを試作し、操縦性能、乗り心地性能をテストした。テスト評価の方法やタイヤの詳細は後述する表１及び実施例１に従っている。このテストは、具体的には、図３（カーカスコードプライの構成は図１０に生じされる）に示すような、２枚の巻上げ部を有するカーカスコードプライ６Ａ，６Ｂを有するタイヤを用いてテストしている。その結果、２枚の巻上げ部を有するカーカスコードプライ６Ａ，６Ｂを有するタイヤにおいては、テストの結果は図８に示す通りである。なお、図中Ｌは、スペーサゴム９とビードエーペックスの重複部の距離、Ｌ′は同隙間の距離である。
【００３１】
図８から明らかなように、スペーサゴム９の下端９ｂとビードエーペックス８を重複させると、タイヤの横剛性がより高められる結果、操縦性能を向上させることができる。このタイヤの横剛性の向上は、重複部の距離Ｌに略比例するが、前記距離Ｌがタイヤ断面高さＨの０．２倍を越えると、操縦性能の向上が殆ど見られず、逆に乗心地の低下を大とし、しかもタイヤ重量が増加する傾向にある。又前記距離Ｌがタイヤ断面高さＨの０．０５倍を下回ると、この重複部に歪が集中しがちとなりタイヤ損傷を誘発する傾向にある。従って、前記重複部の距離Ｌは、タイヤ断面高さＨの０．０５〜０．２倍が好ましい範囲として実施しうる。
【００３２】
他方、スペーサゴム９と、ビードエーペックスとを重複させることなく、隙間を設けた場合には、図１１から明らかなように乗り心地性能を向上させることができる。この際、隙間の距離Ｌ′が、タイヤ断面高さＨの０．０５倍未満では、隙間が小となり、この隙間部分に歪が集中し易くタイヤ損傷を招く恐れがあるため、隙間を設ける場合には、Ｌ′／Ｈの値は０．０５以上が好ましい範囲として採用しうる。
【００３３】
加うるに、これらの試作タイヤについて、前述のドラム耐久テストを行った後、解体調査を行った結果、Ｌ＝０（Ｌ′＝０）のタイヤについてのみ、ビードエーペックス８の上端部でプライルースが発生していることが判明した。
【００３４】
又前記スペーサゴム９は、少なくともカーカスプライの前記トッピングゴム１２と同等もしくはそれ以上の複素弾性率Ｅ＊を有するゴム組成物を用いることが好ましく、さらにはそのＪＩＳＡ硬度及び複素弾性率Ｅを前記ビードエーペックス８のＪＩＳＡ硬度及び複素弾性率Ｅ＊よりも低く設定することが好ましい。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
実車テストは、２．２kg／cm2 の内圧を充填した各タイヤを４本ずつ用意し、これらを排気量３０００ｃｃの国産乗用車に装着した後、２名乗車状態（タイヤ１本当たり約３６０kg）にてテストコースを走行させ、運転者の官能評価によって各操縦性能を５点法で評価した。数値が大きいほうが良い結果であることを示す。
【００３８】
本発明のタイヤはいずれも従来品である比較例に比べ、実車テストにおいて、どの評価にあっても、同等以上の性能を示した。
【００３９】
【発明の効果】
叙上のごとく本発明の空気入りラジアルタイヤは、これまで、困難であったタイヤ重量の軽減、操縦性能の向上という二律背反の二性能を同時に向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示すタイヤの子午断面図である。
【図２】 スペーサゴムを拡大して例示する断面図である。
【図３】 カーカス層、スペーサゴム配置以外の他の構成を説明する断面図である。
【図４】 従来タイヤの作用を説明するための略線図である。
【図５】 本発明の作用を説明するための略線図である。
【図６】 操縦性能、乗り心地性能とＤ／ｄの関係を示すグラフである。
【図７】 操縦性能、乗り心地性能とＺ／Ｈ、Ｚ′／Ｈの関係を示すグラフである。
【図８】 操縦性能、乗り心地性能とＬ／Ｈ、Ｌ′／Ｈの関係を示すグラフである。
【図９】 本発明の他の実施例を示すタイヤ断面の略図である。
【図１０】 比較例タイヤを例示する断面図である。
【符号の説明】
１ 空気入りラジアルタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス層
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ カーカスプライ
６Ａｅ、６Ｂｅ、６Ｃｅ 端部
７ ベルト層
８ ビードエーペックス
９ スペーサゴム
１０ プライ離間部分
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ 本体部
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ 巻上げ部
Ｋ１、Ｋ２ 隣り合い部分
Ｐ タイヤ最大巾位置
Ｙ 領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ重量を軽減しかつ操縦性能を向上でき特に乗用車用として好適に採用しうる空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りラジアルタイヤ、特に乗用車用ラジアルタイヤは、そのカーカス層が、１又は２枚のカーカスコードプライから形成される。通常このカーカスコードプライが１枚のものは、ビードコアの回りを内側から外側に巻き上げることによって係止されている。又カーカスコードプライが２枚のものでは、２枚とも巻き上げるものと、１枚のみを巻き上げ他の１枚をタイヤ軸方向外側で巻き下ろすことも行われている。そしていずれの場合も、高剛性のゴムで形成されたビードエーペックスと、カーカスコードプライの巻上げ部の高さによって、サイドウォール部の剛性を確保し、タイヤ横剛性を高めて必要な操縦性能を維持してきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年の車両の高性能化、省燃費化に伴い、タイヤの軽量化が強く望まれているが、このタイヤ軽量化と操縦性能とは、二律背反する性能となり、従来、双方を十分満足するタイヤを得るに至っていない。すなわち従来のように、操縦性能を高めるために、カーカスコードプライ数を２枚に増加しかつこれらの巻上げ高さを高める手法、またはビードエーペックスの高さを増加させる手法等では、タイヤ重量の増加を招来する。逆に、カーカスコードプライの巻上げ高さ、ビードエーペックスの高さを減少させてタイヤ重量を軽減させれば、操縦性能の低下を引き起こすこととなる。
【０００４】
本発明は、ベルト層外端部とタイヤ最大巾位置との間の領域においてカーカスコードプライが互いに隣り合う部分に、プライ離間部分を形成することを基本として、操縦性能を向上させつつタイヤ重量を軽減する空気入りラジアルタイヤの提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至る本体部を有する複数枚のカーカスコードプライからなるカーカス層、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配された高弾性コードからなるベルト層、及び前記ビードコアのタイヤ半径方向外側からのびるビードエーペックスを有する空気入りラジアルタイヤであって、
前記カーカス層が、前記本体部と、この本体部に連なりかつビードコアの回りをタイヤの内側から外側にかけて巻上げ前記ビードエーペックスのタイヤ軸方向外面側をのびる巻上げ部とを有する１枚のカーカスコードプライ（以下、カーカスプライともいう）、及びこのカーカスコードプライの前記本体部の外側をへてビードエーペックスのタイヤ軸方向外側と前記カーカスコードプライの巻上げ部との間を通りかつビードコアを折り返すことなく終端する、前記本体部のみの１枚のカーカスコードプライとからなり、
前記ベルト層の軸方向外端部からタイヤがタイヤが最大巾となる最大巾位置までの間の前記２枚のカーカスコードプライの本体部が隣り合う隣り合い部分に、スペーサゴムを介在させることにより、隣り合う本体部のコード間距離をコード径の０．５５〜５．５倍としたプライ離間部分を形成するとともに、
前記スペーサゴムは、そのタイヤ半径方向の内端が前記ビードエーペックスの外端をタイヤ半径方向内側に越えて位置することにより、前記ビードエーペックスと前記スペーサゴムとが互いに重なり合う重複部を具えることを特徴とする。
【０００６】
ベルト層のタイヤ軸方向外端部からタイヤ最大巾位置に至る領域Ｙは、タイヤ転動時最も曲げ変形の大きい部分であり、この領域Ｙにおける剛性を高め曲げ変形を抑制することが操縦性の向上に最も効果を発揮する。
【０００７】
一般に、タイヤが荷重を受けて屈曲するとき、前記領域Ｙは、図４に模式的に示すように、曲げモーメントＭにより曲げ変形を受け、その変形時の曲げ中心線Ｘは、ほぼカーカスコードプライＡ、Ｂの中間にある。従って各プライが隣接し、前記中心線Ｘからカーカスコードまでの距離が小な従来タイヤにおいては、前記曲げモーメントＭは、カーカスコード自体の曲げ剛性のみに負担されることとなり、その補強効果は極めて低いものである。
【０００８】
図５に模式的に示すように、前記プライ６Ａ、６Ｂが隣接する部分にスペーサゴム９を介在させてプライ離間部分１０を形成した本発明のタイヤにあっては、曲げ中心線Ｘからカーカスコードまでの距離が大となる。その結果、曲げ変形の際内のプライ６Ａには圧縮応力が又外のプライ６Ｂには引張応力が夫々作用することとなる。すなわち、前記曲げモーメントＭは、カーカスコードの曲げ剛性に加え、さらに高い値のコード引張弾性率によっても支承されることとなり、従来と同じコードプライを使用した場合にも、極めて高い曲げ剛性を発揮でき、タイヤ重量を増加させることなく、操縦性能を向上できる。
【０００９】
また、このため、操縦性能を犠牲にすることなしに、タイヤ重量に占める割合の大きなビードエーペックスを減少させてタイヤ軽量化を図ることも可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。
【００１１】
図１は、正規リムにリム組みされかつ正規内圧を充填した状態のタイヤの子午断面の右の一部を示している。なお以下、タイヤの基本構成を図３に基づき説明するが、この図３は、カーカス層６の構造、スペーサゴム９の配置が本発明と異なるため、カーカス層６，スペーサゴム９に関しては図１による。
【００１２】
図３において、空気入りラジアルタイヤ１（以下タイヤ１という）は、トレッド部２と、このトレッド部２の両端からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３の内方端に位置しかつ環状のビードコア５に補強されるビード部４とを具え、本例では、タイヤ最大巾Ｗに対するタイヤ断面高さＨの比である偏平率Ｈ／Ｗを０．６０以下とした、乗用車用偏平ラジアルタイヤとして形成される。
【００１３】
又タイヤ１には、前記ビード部４、４間に、カーカス層６が架け渡されるとともに、該カーカス層６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２内方には、強靱なベルト層７がタガ効果を有して配置され、前記高偏平率を有してタイヤを拘束する。
【００１４】
なお前記ビード部４には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側に向かって先細状にのびる断面略三角形状の高剛性のゴムからなるビードエーペックス８が設けられ、ビード部４からサイドウォール部３に至り補強する。ビードエーペックス８は、ビードベースラインＢＬからのエーペックス高さＨＢを、従来タイヤより小とすることができ、本例では、タイヤ断面高さＨの０．５０倍以下、例えば０．４８倍程度としている。なおビードエーペックス８のゴムのＪＩＳＡ硬度は８０〜９５度、複素弾性率Ｅ＊は３００〜６００kg／cm2 であることが好ましい。
【００１５】
又前記ベルト層のタイヤ半径方向外側には、タイヤ円周方向にほぼ平行な有機繊維コードよりなるバンド層２５を設けている。このバンド層２５は、本実施例では、ナイロンコードを用いるとともに、前記ベルト層７の略全巾を覆うフルバンド２３と、前記ベルト層７の両ショルダ部を覆う一対のエッジバンド２４からなるものを例示している。
【００１６】
前記ベルト層７は、例えばスチール繊維、芳香族ポリアミド繊維等を用いた高弾性のベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して３０度以下の小角度で配列した複数枚、本例では、２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成される。
【００１７】
又前記カーカス層６は、図１に示すごとく、トレッド部からサイドウォール部３をへてビードコア５に至る本体部２０Ｄの両端に、ビードコア５の回りをタイヤ内側から外側にかけて巻上げられる巻上げ部２１Ｄを形成した１枚のカーカスプライ６Ｄと、このカーカスプライ６Ｄのタイヤ軸方向外側で、トレッド部からサイドウォール部３をへてビードエーペックス８のタイヤ軸方向外側かつ巻上げ部２１Ｄの内側を通ってビードコア５に至る本体部２０Ｅのみからなる１枚のカーカスプライ６Ｅからなるカーカス層６を設けている。
【００１８】
カーカスプライ６Ｄの巻上げ部２１Ｄは、前記ビードエーペックス８のタイヤ軸方向外側をのびかつその上端及びタイヤ最大巾位置Ｐ１をこえてタイヤ半径方向外側に延在し、その端部６Ｄｅは、ベルト層７の外端部７ｅと離間したものを例示するが、重複する態様をも含めうる。又カーカスプライ６Ｅは、図１に明示するように、ビードベースラインＢＬから距離Ｓを隔てて終端する。又カーカスプライ６Ｅは、カーカスコードプライ６Ｄの前記本体部２０Ｄの外側をへてビードエーペックス８のタイヤ軸方向外側と前記カーカコードスプライ６Ｄの巻上げ部２１Ｄとの間を通りかつビードコア５を折り返すことなく終端する。
【００１９】
又前記カーカス６は、２枚のカーカスプライ６Ｄ、６Ｅの本体部２０Ｄ、２０Ｅが前記領域Ｙ内において、互いに隣り合う隣り合い部分Ｋ３を形成する。そしてこの隣り合い部分Ｋ３にスペーサゴム９を配設することによって、一方のカーカスプライ６Ｄの本体部２０Ｄ内のカーカスコードを他方のカーカスプライ６Ｅの本体部２０Ｅ内のカーカスコードとの間のコード間距離Ｄをコードの直径ｄの０．５５〜５．５倍とするプライ離間部分１０を、隣り合い部分Ｋ３内に形成している。
【００２０】
各カーカスプライ６Ｄ、６Ｅは、図３に示すように、ポリエステル繊維等の有機繊維を用いたカーカスコード２２をタイヤ赤道Ｃに対して７０〜９０度の角度で配列したコード配列体を有し、このコード配列体をトッピングゴム１２で被覆することによってカーカスプライ６Ｄ、６Ｅを形成する。
【００２１】
前記スペーサゴム９は均一厚さのシート状、又は中央部を厚肉とし、かつこの中央部からタイヤ半径方向内外に向けた両端部を先細状とした形状が好ましく、本実施例では前記両端部を除いて均一厚さとしたシート状の挿入ゴムを用いている。なお、ここでスペーサゴム９の両端部とは、タイヤ半径方向内外の両端から中央部に向けて後述するカーカスコードのコード間距離Ｄの３倍に至る部分をいう。
【００２２】
かかるスペーサゴム９を前記本体部２０Ｄ、２０Ｅ間に介在させることによって、図１に示すように、本体部２０Ｄ内のカーカスコード２２と本体部２０Ｅ内のカーカスコード２２との間のコード間距離Ｄがカーカスコード２２のコードの直径ｄの０．５５倍以上かつ５．５倍以下となるプライ離間部分１０を、前記隣り合い部分Ｋ２に形成している。そしてこのプライ離間部分１０の形成によって、最も曲げ変形の大きい前記領域Ｙでの曲げ剛性を高め、操縦性能の向上とタイヤの軽量化との両立を達成する。
【００２３】
ここで前記コードの直径ｄを一定とし、コード間距離Ｄを種々変化させたタイヤを試作し操縦性能・乗り心地性能をテストした。テスト評価の方法や、タイヤの詳細は、後述する表１及び実施例１に従っている。このテストは、具体的には、図３（カーカスコードプライの構成は図１０に生じされる）に示すような、２枚の巻上げ部を有するカーカスコードプライ６Ａ，６Ｂを有するタイヤを用いてテストしている。その結果、２枚の巻上げ部を有するカーカスコードプライ６Ａ，６Ｂを有するタイヤにおいては、図６に示すように操縦性能はコード間距離Ｄを大とすることにより向上する一方で、乗り心地性能は逆に低下することが判明した。この両性能を同時に満足しつつタイヤ重量の増加を防止しうる範囲として、前記のごとくコード間距離Ｄは、コード径ｄの０．５５〜５．５倍としている。
【００２４】
前記コード間距離Ｄがコードの直径ｄの０．５５倍未満では、曲げ剛性の向上効果が得られないため操縦性能が向上せず、又５．５倍をこえても、操縦性能は殆ど向上せず、逆に乗り心地性能が急激に悪化する他、タイヤ重量の不必要な増加及びカーカス層６のプロファイルが歪となるタイヤユニフォミティーの悪化を招く。この範囲中、特に好ましくは、１．５〜２．５倍の範囲である。なお乗用車用ラジアルタイヤにおいては、一般に前記コード間距離Ｄは０．３〜３．０mm程度、より好ましくは０．８〜１．５mm程度である。
【００２５】
又前記コード間距離Ｄは、スペーサゴム９の上端から下端にわたる全領域のうち、スペーサーゴム９がベルト層７及びビードエーペックス８に夫々重ならない部分の平均値を意味するが、好ましくは前記全領域に亘ってコード径の０．５５〜５．５倍、より好ましくは１．５〜２．５倍が良い。但し、スペーサゴム９の両端部が前述の如く先細状をなす場合には、該両端部においては、前記範囲外であっても良い。
【００２６】
次に、前記スペーサゴム９の上端９ａは、前記領域Ｙに位置することによりベルト層の外端部７ｅとの間に隙間を設けても良く、又前記領域Ｙを半径方向外側に越えてベルト層の外端部７ｅと重ね合わせて終端させても良い。ここで前記タイヤ断面高さＨを一定とし、スペーサゴム９の上端９ａの位置を変えて前記隙間の距離Ｚ、又は重複部の距離Ｚ′を種々変化させたタイヤを試作し、操縦性能、乗り心地性能をテストを行った。テスト評価の方法や、タイヤの詳細は、後述する表１及び実施例１に従っており、その結果は図７に示すとおりである。このテストは、具体的には、図３（カーカスコードプライの構成は図１０に生じされる）に示すような、２枚の巻上げ部を有するカーカスコードプライ６Ａ，６Ｂを有するタイヤを用いてテストしている。その結果、２枚の巻上げ部を有するカーカスコードプライ６Ａ，６Ｂを有するタイヤにおいては、図から明らかなように、スペーサゴム９の上端９ａを、ベルト層の外端部７ｅと重ね合わせることなく隙間を設けて位置させた場合には、乗り心地性能の向上を図りうる点で好ましい。特に前記隙間の距離Ｚを、タイヤ断面高さＨの０．０５〜０．３倍、より好ましくは０．０５〜０．２倍とすることが望ましい。前記値が０．０５倍未満では、スペーサゴム９とベルト層の外端部７ｅとの間に歪が集中し易くタイヤ損傷を招く傾向にある一方で、０．３倍、より明確には０．２倍を越えても乗り心地性能の大きな向上を期待し得ない傾向にある。
【００２７】
又スペーサゴム９の上端９ａを、図９に示すようにベルト層の外端部７ｅと重ね合わせると、操縦性能を向上しうる点で好ましい。特に、重ね合わせた重複部の距離Ｚ′を、タイヤ断面高さＨの０．０５〜０．４倍、より好ましくは０．０５〜０．２倍とすることが望ましい。前記値が０．０５倍未満ではスペーサゴム９とベルト層の外端部７ｅとの間に歪が集中し易くタイヤ損傷を招く傾向にある一方で、０．４倍、より明確には０．２倍を越えても操縦性能の向上が期待できず、タイヤ重量のみが増加する傾向にあるためである。
【００２８】
又前記試作タイヤについて、ドラム耐久テスト（荷重：７００kg、内圧：２．０kg／cm2 、リムサイズ：１６×７ＪＪ、ドラム径：０．９ｍ、速度：８０km／ｈ、走行距離：５００００km）を併せて実施した所、Ｚ＝０（Ｚ′＝０）のタイヤのみ距離４２０００km時に、ベルト端部でエッジルースが発生し、走行不能になったが、他のタイヤには損傷発生は無く完走したことが判明している。
【００２９】
同様にスペーサゴム９の下端９ｂは、図１に示すようにビードエーペックス８の上端をタイヤ半径方向内側に越えて位置することにより互いに重なり合う重複部Ｊを設けている。
【００３０】
以上の点に関し、タイヤ断面高さＨを一定とし、スペーサゴム９の下端９ｂの位置を種々変化させたタイヤを試作し、操縦性能、乗り心地性能をテストした。テスト評価の方法やタイヤの詳細は後述する表１及び実施例１に従っている。このテストは、具体的には、図３（カーカスコードプライの構成は図１０に生じされる）に示すような、２枚の巻上げ部を有するカーカスコードプライ６Ａ，６Ｂを有するタイヤを用いてテストしている。その結果、２枚の巻上げ部を有するカーカスコードプライ６Ａ，６Ｂを有するタイヤにおいては、テストの結果は図８に示す通りである。なお、図中Ｌは、スペーサゴム９とビードエーペックスの重複部の距離、Ｌ′は同隙間の距離である。
【００３１】
図８から明らかなように、スペーサゴム９の下端９ｂとビードエーペックス８を重複させると、タイヤの横剛性がより高められる結果、操縦性能を向上させることができる。このタイヤの横剛性の向上は、重複部の距離Ｌに略比例するが、前記距離Ｌがタイヤ断面高さＨの０．２倍を越えると、操縦性能の向上が殆ど見られず、逆に乗心地の低下を大とし、しかもタイヤ重量が増加する傾向にある。又前記距離Ｌがタイヤ断面高さＨの０．０５倍を下回ると、この重複部に歪が集中しがちとなりタイヤ損傷を誘発する傾向にある。従って、前記重複部の距離Ｌは、タイヤ断面高さＨの０．０５〜０．２倍が好ましい範囲として実施しうる。
【００３２】
他方、スペーサゴム９と、ビードエーペックスとを重複させることなく、隙間を設けた場合には、図１１から明らかなように乗り心地性能を向上させることができる。この際、隙間の距離Ｌ′が、タイヤ断面高さＨの０．０５倍未満では、隙間が小となり、この隙間部分に歪が集中し易くタイヤ損傷を招く恐れがあるため、隙間を設ける場合には、Ｌ′／Ｈの値は０．０５以上が好ましい範囲として採用しうる。
【００３３】
加うるに、これらの試作タイヤについて、前述のドラム耐久テストを行った後、解体調査を行った結果、Ｌ＝０（Ｌ′＝０）のタイヤについてのみ、ビードエーペックス８の上端部でプライルースが発生していることが判明した。
【００３４】
又前記スペーサゴム９は、少なくともカーカスプライの前記トッピングゴム１２と同等もしくはそれ以上の複素弾性率Ｅ＊を有するゴム組成物を用いることが好ましく、さらにはそのＪＩＳＡ硬度及び複素弾性率Ｅを前記ビードエーペックス８のＪＩＳＡ硬度及び複素弾性率Ｅ＊よりも低く設定することが好ましい。
【００３５】
【表１】
【表２】
実車テストは、２．２kg／cm2 の内圧を充填した各タイヤを４本ずつ用意し、これらを排気量３０００ｃｃの国産乗用車に装着した後、２名乗車状態（タイヤ１本当たり約３６０kg）にてテストコースを走行させ、運転者の官能評価によって各操縦性能を５点法で評価した。数値が大きいほうが良い結果であることを示す。
【００３８】
本発明のタイヤはいずれも従来品である比較例に比べ、実車テストにおいて、どの評価にあっても、同等以上の性能を示した。
【００３９】
【発明の効果】
叙上のごとく本発明の空気入りラジアルタイヤは、これまで、困難であったタイヤ重量の軽減、操縦性能の向上という二律背反の二性能を同時に向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示すタイヤの子午断面図である。
【図２】 スペーサゴムを拡大して例示する断面図である。
【図３】 カーカス層、スペーサゴム配置以外の他の構成を説明する断面図である。
【図４】 従来タイヤの作用を説明するための略線図である。
【図５】 本発明の作用を説明するための略線図である。
【図６】 操縦性能、乗り心地性能とＤ／ｄの関係を示すグラフである。
【図７】 操縦性能、乗り心地性能とＺ／Ｈ、Ｚ′／Ｈの関係を示すグラフである。
【図８】 操縦性能、乗り心地性能とＬ／Ｈ、Ｌ′／Ｈの関係を示すグラフである。
【図９】 本発明の他の実施例を示すタイヤ断面の略図である。
【図１０】 比較例タイヤを例示する断面図である。
【符号の説明】
１ 空気入りラジアルタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス層
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ カーカスプライ
６Ａｅ、６Ｂｅ、６Ｃｅ 端部
７ ベルト層
８ ビードエーペックス
９ スペーサゴム
１０ プライ離間部分
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ 本体部
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ 巻上げ部
Ｋ１、Ｋ２ 隣り合い部分
Ｐ タイヤ最大巾位置
Ｙ 領域
Claims (2)
- トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至る本体部を有する複数枚のカーカスコードプライからなるカーカス層、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配された高弾性コードからなるベルト層、及び前記ビードコアのタイヤ半径方向外側からのびるビードエーペックスを有する空気入りラジアルタイヤであって、
前記カーカス層が、前記本体部と、この本体部に連なりかつビードコアの回りをタイヤの内側から外側にかけて巻上げ前記ビードエーペックスのタイヤ軸方向外面側をのびる巻上げ部とを有する１枚のカーカスコードプライ、及びこのカーカスコードプライの前記本体部の外側をへてビードエーペックスのタイヤ軸方向外側と前記カーカスコードプライの巻上げ部との間を通りかつビードコアを折り返すことなく終端する、前記本体部のみの１枚のカーカスコードプライとからなり、
前記ベルト層の軸方向外端部からタイヤがタイヤが最大巾となる最大巾位置までの間の前記２枚のカーカスコードプライの本体部が隣り合う隣り合い部分に、スペーサゴムを介在させることにより、隣り合う本体部のコード間距離をコード径の０．５５〜５．５倍としたプライ離間部分を形成するとともに、
前記スペーサゴムは、そのタイヤ半径方向の内端が前記ビードエーペックスの外端をタイヤ半径方向内側に越えて位置することにより、前記ビードエーペックスと前記スペーサゴムとが互いに重なり合う重複部を具えることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。 - 前記スペーサゴムは、少なくともカーカスプライのトッピングゴムと同等もしくはそれ以上の複素弾性率Ｅ＊を有するとともに、前記ビードエーペックスのゴムのＪＩＳＡ硬度は８０〜９５度、複素弾性率Ｅ＊は３００〜６００kg／cm2 、しかもスペーサゴムは該ビードエーペックスのＪＩＳＡ硬度及び複素弾性率Ｅ＊よりも低いゴム組成物からなることを特徴とする請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
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