JP4080788B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗り心地性能を維持しつつ操縦安定性を向上させることができる空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、自動車の装備や性能の著しい充実に加え、道路網が拡充発展したことで、タイヤについても常に安定した操縦性能が要求され、これに加えて、乗り心地についても高い性能が要求されてきている。乗用車用タイヤにおいて、その操縦性能を高くするにはタイヤの前後剛性及び横剛性を高くすればよく、この方策としては、例えば、高硬度サイドウオールを用いるか、あるいはゴム容積を増大すればよいことが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高硬度サイドウオールを用いると、前後剛性及び横剛性の増加に伴い操縦安定性は向上するものの、同時に縦剛性も増加し、要求される乗り心地性能を維持することができないという二律背反する現象が生じることになり、タイヤに要求される性能を満足することができない。
【０００４】
また、サイドウオールゴムの増量は、タイヤ重量が増加することになり、車両のばね下重量の増加により、車両バランスが悪くなったり、低燃費化の妨げの原因になる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑み、タイヤ重量の増加を伴うことなく、乗り心地性能を維持しつつ操縦安定性を向上させ得る空気入りタイヤの提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明者らはＦＥＭ（有限要素法）解析の結果、横剛性についてはサイドウオールゴムの下層の感度が高く、また前後剛性については上層の感度が高いとの知見が得られた。さらに、内外２層構造のサイドウオールの場合、横剛性についてはサイドウオールゴムの外側下層と内側層全般の感度が高く、前後剛性については、外側上層と内側層全般の感度が高いとの知見が得られた。
【０００７】
この知見に基づいて、本発明者らは、サイドウオールゴムを上中下の３層に分割して、上下層のゴム硬度を中層のそれよりも高く設定するか、又はサイドウオールゴムが内外２層の場合には、外側ゴム層を上中下の３層に分割し、夫々のゴム硬度を外側ゴム層の上層及び下層＞内側ゴム層＞外側ゴム層の中層の順に設定すれば、縦剛性を上げることなく、乗り心地を維持し、前後剛性及び横剛性を上げて操縦安定性を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、リム組される一対のビード部と、路面と接するトレッド部と、該トレッド部とビード部とを繋ぐサイド部とから構成された空気入りラジアルタイヤにおいて、前記サイド部を構成するサイドウオールゴムがトレッド部側からビード部側にかけて上層、中層及び下層の３分割構造に形成され、上層及び下層のゴム硬度が中層のそれよりも高く設定されたことを特徴とする空気入りタイヤを提供しようとするものである。具体的には、ＪＩＳＡ硬度で上層、下層（６５〜７５度）＞中層（５０〜６５度）が例示できる。
【０００９】
また、本発明は、リム組される一対のビード部と、路面と接するトレッド部と、該トレッド部とビード部とを繋ぐサイド部とから構成された空気入りラジアルタイヤにおいて、前記サイド部を構成するサイドウオールゴムがタイヤ軸方向で内側ゴム層と外側ゴム層との複層構造に形成され、前記外側ゴム層がトレッド部側からビード部側にかけて上層、中層及び下層の３分割構造に形成され、夫々のゴム硬度が外側ゴム層の上層及び下層＞内側ゴム層＞外側ゴム層の中層の順に設定されたことを特徴とする空気入りタイヤも提供することができる。具体的には、ＪＩＳＡ硬度で、外側上層、外側下層（６５〜７５度）＞内層（６０〜７０度）＞外側中層（５０〜６５度）が例示できる。
【００１０】
なお、ＦＥＭ解析によると、上層、中層及び下層の分割位置は、サイドウオールゴムのトレッド部側端部からビード部側端部までの外面長さを１００として上層の範囲が１５〜５０内に、中層の範囲が３５〜８５に設定されるのが好ましい。上層の範囲が１５よりも小さいと前後剛性の増大効果代がなく、また、５０を超えると、縦剛性がアップする。また、中層の範囲が３５よりも小さいと前後剛性の増大効果代が少なく、また、８５を超えると、横剛性の増大効果代が少ない結果となった。
【００１１】
また、複層構造のサイドウオールにおける各層のゴム厚みは、内側ゴム層と外側ゴム層との分割位置が、中層と上下層との境界位置に引いた垂線の距離（厚み）を１００とした場合、夫々の位置における内層分割位置が２０〜８０に設定されるのが好ましい。内層分割位置が「２０」よりも小さいと、内側ゴム層の剛性アップ効果代が少なく、また、「８０」を超えると、外側ゴム層を３層に分割した効果代が少なくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る空気入りタイヤの実施形態を示し、正規リムにリム組みして正規空気圧を充填したときのタイヤ幅方向断面図を示している。タイヤ断面形状は左右対称であるので、右半分のみを示す。
【００１３】
図において、１は空気入りタイヤ、２はカーカス、３はビードコア、４はビードフィラー、５はトレッド、６はサイドウオール、７はリムストリップ、８はインナライナー、９はチェーファ、１０はベルト層である。
【００１４】
本実施形態における空気入りタイヤ１は、空気圧を満たしたタイヤをリムに固定する役目を果たす左右一対のビード部１２と、タイヤが路面と接するトレッド部１３と、トレッド部１３とビード部１２との間のサイド部１４とから断面略円弧形状に形成されてなる。
【００１５】
空気入りタイヤ１の主要な構成要素は、左右一対のビード部１２を構成するビードコア３と、トレッド部１３から両サイド部１４を経て両ビード部１２に延び、ビードコア３にタイヤの内側から外側に巻上げられビード部に係留して大きな内圧を保持する略円弧形状のカーカス２と、トレッド部１３においてカーカス２の半径方向外側に配置され、使用中のタイヤの寸法成長を抑えるベルト層１０と、ベルト層１０の半径方向外側に配置され路面に接触して直接力を伝達するゴム層からなるトレッド５と、サイド部１４においてカーカス２のタイヤ軸方向外側に配置され、走行中、外傷を受けやすいサイド部１４を保護するゴム層からなるサイドウオール６とが挙げられる。
【００１６】
カーカス２は、少なくとも１プライのカーカスプライから構成される。カーカスプライは、熱収縮性有機繊維、例えばナイロン、ポリエステル等の繊維を複数本撚り合わせた構造のコードを簾織りし、これをゴムコーティングして形成されたもので、コード方向がラジアル方向になっている。カーカス２のタイヤ内側にはタイヤ内圧をチューブに代わって保持するためのインナライナー８がビード部１２まで張付けられている。
【００１７】
ビード部１２では、複数本の金属芯線をゴムで被覆してなるビードコア３と、ビードコア３からサイドウオール側に延びる硬質ゴムからなる断面略三角形のビードフィラー４とが設けられており、これらの周囲にカーカスプライがタイヤ内側から外側に折り返して巻回されている。カーカス２の折り返し部の外側はゴムチェーファ９によって覆われ、ビード部１２を補強するようになっている。チェーファ９のタイヤ軸方向内側はインナライナー８で覆われ、またタイヤ軸方向外側にはリムストリップ７が接合している。
【００１８】
サイド部においては、サイドウオールゴム６が内側のゴム層１５と外側のゴム層１６の２層ゴム構造に形成され、内側ゴム層１５がカーカスプライに接合されている。外側ゴム層１６は、トレッド部側からビード部側にかけて上層１６ａ、中層１６ｂ及び下層１６ｃの３分割構造に形成され、夫々のゴム硬度が上層１６ａ及び下層１６ｃ＞内側ゴム層１５＞外側ゴム層の中層１６ｂの順に設定されている。具体的には、ＪＩＳＡ硬度で、外側上層、外側下層が６５〜７５度に、また、内層が６０〜７０度に、外側中層が５０〜６５度に設定されている。
【００１９】
外側ゴム層１６の上中下の分割位置は、サイドウオールゴムの外面側におけるトレッド部側端部Ａからビード部側端部Ｄまでの外面長さを１００とすれば、上層１６ａと中層１６ｂとの境界点Ｂが１５〜５０に、中層１６ｂと下層１６ｃとの境界点Ｃが３５〜８５に設定されるのが好適である。
【００２０】
内外層のゴム厚み比は、中層１６ｂと上下層１６ａ、１６ｃとの境界点Ｂ，Ｃに引いた垂線の距離（ゴム厚み）を１００として、夫々の位置Ｂ，Ｃにおいて内層分割点が２０〜８０に設定されるのが好適である。
【００２１】
トレッド部１３においては、カーカス２の半径方向外側に２層のベルト層１０が配置されている。さらにその半径方向外側にはトレッドゴム５が配置されている。ベルト層１０は、２枚のベルトプライから構成され、各ベルトプライは、タイヤ周方向に対して傾斜した多数本のコードが埋設されると共にこれらが隣接するベルトプライにおいて互いに交差した態様となっている。
【００２２】
上記構成によると、サイドウオール６を内側ゴム層１５と外側ゴム層１６の２層構造とし、さらに、外側ゴム層１６は、上中下の３分割層構造とし、夫々のゴム硬度が上層１６ａ及び下層１６ｃ＞内側ゴム層１５＞外側ゴム層の中層１６ｂの順に設定しているので、中層１６ｂの介在により縦剛性を大幅に増加させることなく、前後剛性及び横剛性を高くすることができる。従って、縦剛性を抑え、前後剛性及び横剛性を増加させて乗り心地性能を悪化させることなく、操縦安定性を向上させることができる。
【００２３】
図２は参考の形態を示す空気入りタイヤのタイヤ幅方向断面図である。図２に示すように、本形態では、サイドウオールが上記実施形態のような内外２層構造のものではなく、内外１層（単層）で、かつ上下にほぼ等分に３分割した構造のものである。
【００２４】
この参考の形態に係る空気入りタイヤにおいても、乗り心地性能を悪化させることなく、操縦安定性を向上させることができる。なお、本形態は、サイドウオールが単層構造である以外は、上記実施形態と同様な構成であるため、図１と同様な構成要素については同一符合を付して、その説明を省略する。
【００２５】
【実施例】
本発明者らは、本発明に係る空気入りタイヤについて下記の条件で剛性試験、操縦安定性試験、及び乗り心地性能試験を行った。テストタイヤは、いずれも１７５／６５Ｒ１４のタイヤを用い、従来例１、実施例１、実施例２、参考例、比較例についてテストを行った。
【００２６】
従来例はサイドウオールゴムが単層のタイヤである。実施例１は本発明に係るサイドウオールが内外２層構造で、外側ゴム層が上下に３分割した構造のタイヤである。実施例２も同様な構造のタイヤである。但し、実施例１では、上中下のゴム層の分割点Ｂが３３、Ｃが６７の構造、つまり上中下の各層を３等分に分割した構造のタイヤである。また、実施例２は、上中下のゴム層の分割点Ｂが４２、Ｃが５８の構造、つまり上中下の各層を割合がほぼ２：１：２に分割した構造のタイヤである。参考例は、サイドウオールが内外２層に分割せず、上中下のみ３分割した構造で、その分割比率は実施例１に合わせて３等分したタイヤである。比較例はサイドウオールを内外２層に分割せず、上下に２分割した構造で、その分割比率は１：１のタイヤである。また、各例とのサイドウオールゴムの総厚みを一定として、内外２層構造の分割比率は、内層：外層＝１：１に設定したものを使用した。
【００２７】
テスト条件は以下のとおりである。
縦剛性：圧縮試験機により、垂直方向に基準負荷に対して所定の負荷を増減させたときのタイヤの撓みを測定し、増減させた負荷量を撓み量で除して算出する。
前後剛性：基準負荷をかけたタイヤに対して、基準負荷の３０％に相当する前後方向の力を作用させて前後撓みを測定し、前後方向の力を前後撓み量で除して算出する。
横剛性：基準負荷をかけたタイヤに対して、基準負荷の３０％に相当する横方向の力を作用させて横撓みを測定し、横方向の力を前後撓み量で除して算出する。
【００２８】
操縦安定性能：２名のドライバーによる直進、レーンチェンジ、ハンドリング走行でのフィーリング試験を実施した。評価は１０点満点法で行い、２名のドライバーの平均値を従来例のタイヤを１００としたときの指数評価で表わした。その数値が大きいほど操縦安定性が良いことを示す。
乗り心地：２名のドライバーによる良路、悪路、ハーシュネスでのフィーリング試験を実施した。評価は１０点満点法で行い、２名のドライバーの平均値を従来例のタイヤを１００としたときの指数評価で表わした。その数値が小さいほど乗り心地が悪いことを示す。
【００２９】
以上のような条件の下で行ったテスト結果を表１に示す。
【表１】

【００３０】
表１に示すように、従来例は、サイドウオールゴムが単層で、そのＪＩＳＡ硬度が６５のもので、前後剛性２３３（Ｎ／ｍｍ）、縦剛性１８７（Ｎ／ｍｍ），横剛性９８（Ｎ／ｍｍ）の結果が得られた。この従来例をコントロールとして、操縦安定性能と乗り心地性能を評価した。
【００３１】
この評価テストによると、表１に示すように、実施例１は、サイドウオールゴムを内外２層とし、外側ゴム層を上下にほぼ等分に３分割し、夫々のＪＩＳＡ硬度を、外側上層（７０），外側下層（７０）＞内層（６５）＞外側中層（５６）に設定したものであるが、縦剛性が１９０（Ｎ／ｍｍ）と従来例（１８７Ｎ／ｍｍ）とほぼ変わらない値であるのに対し、前後剛性が２５６（Ｎ／ｍｍ）、横剛性が１１１（Ｎ／ｍｍ）と従来例に比べて増加している。従って、乗り心地性能は従来例と同じ性能を維持しつつ、操縦安定性が１２０と良好な結果が得られた。
【００３２】
実施例２は、外側の上層：中層：下層の範囲をほぼ２：１：２の割合で設定した以外、実施例１と同様な構造であるが、縦剛性が１９５（Ｎ／ｍｍ）と従来例（１８７Ｎ／ｍｍ）よりもわずかに増加しているのに対し、前後剛性が２５８（Ｎ／ｍｍ）、横剛性が１１５（Ｎ／ｍｍ）と従来例及び実施例１に比べて増加している。従って、乗り心地性能は「９５」と従来例よりもわずかに劣っているが、ほぼ同じ性能を維持していると考えられ、操縦安定性は１２５と従来例に比べて向上している。
【００３３】
参考例は、実施例１，２のように内外２層構造を採用せず、上中下の各層をほぼ３等分に分割した構造で、夫々のＪＩＳＡ硬度を、上層（７０），下層（７０）＞中層（５６）に設定したものであるが、縦剛性が１９０（Ｎ／ｍｍ）と従来例（１８７Ｎ／ｍｍ）よりもわずかに増加しているのに対し、前後剛性が２５８（Ｎ／ｍｍ）、横剛性が１１４（Ｎ／ｍｍ）と増加している。従って、従来例と同様な乗り心地性能を維持しつつ、操縦安定性は１２５と従来例に比べて良好な結果が得られた。
【００３４】
比較例は、サイドウオールが単層で、上下２分割（上層硬度がＪＩＳＡで６２、下層硬度が５８）とした本発明の範囲外のタイヤである。この比較例では、前後剛性が２５８Ｎ／ｍｍ、縦剛性が１９５Ｎ／ｍｍ、横剛性が１００Ｎ／ｍｍであり、性能評価では、操縦安定性能が「１２５」と高かったが、乗り心地性能が「８０」と従来例よりも劣っていた。
【００３５】
以上のテスト結果から、サイドウオールゴムを上中下の３分割構造で、そのゴム硬度を上層、下層（６５〜７５度）＞中層（５０〜６０度）にするか、内外２層構造で、外側を上中下の３分割構造とし、ゴム硬度を外側上層及び下層（６５〜７５度）＞内側ゴム層（６０〜７０度）＞外側中層（５０〜６０度）の順に設定した空気入りタイヤが、従来例に対して乗り心地性能を維持しつつ、操縦安定性能を向上させ得ることが判明した。
【００３６】
なお、上記実施形態では、サイドウオールがベルト端の下側に入り込むＴＯＳ構造の空気入りタイヤについて説明したが、これに限らず、サイドウオールがトレッドゴムの上側にのるＳＷＯＴ構造についても本発明を適用することができるのは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、サイドウオールゴムを内外２層で、外側を上中下の３分割構造とし、ゴム硬度を外側上層及び下層＞内側ゴム層＞外側中層の順に設定したので、従来例に対して乗り心地性能を維持しつつ、操縦安定性能を向上させ得る空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気入りタイヤの実施形態であるタイヤ幅方向断面図である。
【図２】 参考の形態を示すタイヤ幅方向断面図である。
【符号の説明】
１ 空気入りタイヤ
２ カーカス
３ ビードコア
４ ビードフィラー
５ トレッド
６ サイドウオール
７ リムストリップ
８ インナライナー
９ チェーファ
１０ ベルト層
１５ 内側ゴム層
１６ 外側ゴム層
１６ａ 上層
１６ｂ 中層
１６ｃ 下層

Claims (2)

1. リム組される一対のビード部と、路面と接するトレッド部と、該トレッド部とビード部とを繋ぐサイド部とから構成された空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記サイド部を構成するサイドウオールゴムがタイヤ軸方向で内側ゴム層と外側ゴム層との複層構造に形成され、前記外側ゴム層がトレッド部側からビード部側にかけて上層、中層及び下層の３分割構造に形成され、夫々のゴム硬度が外側ゴム層の上層及び下層＞内側ゴム層＞外側ゴム層の中層の順に設定されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記上層、中層及び下層の分割位置は、サイドウオールゴムのトレッド部側端部からビード部側端部までの外面長さを１００として上層の範囲が１５〜５０内に、中層の範囲が３５〜８５に設定された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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