JP4255313B2 - 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、トラック、バス、建設車両といった重荷重車に適した空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
タイヤの操縦安定性能や転がり抵抗を向上するためには、サイドウォール部の曲げ剛性などを高めることが望ましい。しかし、サイドウォール部の曲げ剛性を高めていくと、タイヤをリムに組み付けるリム組み作業時において、サイドウォール部を撓ませリムフランジを乗り越えさせるのに大きな力が必要となり、リム組み作業性を著しく低下させる。特にタイヤがトラック、バス又は建設車両といった重荷重車用である場合には、タイヤの基本的な剛性が大きいため、このような傾向が顕著に現れる。従って、従来では、リム組性の観点より、操縦安定性や転がり抵抗の向上を十分に図ることは困難であった。
【０００３】
発明者らは、操縦安定性性能や転がり抵抗の向上を図りつつリム組み性の悪化を防止するために、タイヤのサイドウォール部の厚さに着目して、種々仕様の異なるタイヤを試作してテストを行った。その結果、サイドウォール部の特定の位置に厚さが最も小となる薄肉位置を設定するとともに、この薄肉位置の厚さと、該薄肉位置を中心とした近傍領域の厚さの上限とを規制すれば、上記課題を解決しうることを知見した。
【０００４】
以上のように、本発明は、操縦安定性能や転がり抵抗を向上しつつリム組み性の悪化を防止しうる空気入りタイヤ、とりわけ重荷重用空気入りタイヤを提供することを目的としている。なおサイドウォール部の厚さを規定した先行技術としては、例えば下記特許文献１ないし２があるが、いずれも本願発明の課題を示唆しておらず、かつ構成も異なる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１６４７１８号公報
【特許文献２】
特開平９−３００９２２号公報
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、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トロイド状のカーカスを具えた空気入りタイヤであって、正規リムにリム組みし正規内圧を充填した無負荷の基準状態において、前記サイドウォール部に、厚さが最小となる薄肉位置を有し、かつこの薄肉位置の厚さＹはタイヤ断面高さｈの６．８〜８．３％であり、しかも該薄肉位置は、タイヤ最大幅位置と、このタイヤ最大幅位置からタイヤ断面高さｈの２０％をタイヤ半径方向外方に隔てる位置との間に設けられるとともに、前記薄肉位置からタイヤ半径方向内、外にタイヤ断面高さｈの１０％の距離の範囲である薄肉近傍領域における最大厚さＸが前記薄肉位置の厚さＹの１．０倍よりも大かつ１．２倍以下であることを特徴としている。
【０００７】
ここで、「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"とする。また、「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用である場合には一律に１８０ｋＰａとする。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、前記カーカスは、タイヤ赤道に対して７５〜９０゜の角度で傾けて配列されたスチールコードからなるカーカスプライからなり、かつそのタイヤ半径方向外側を３〜４枚のスチールコードのベルトプライからなるベルト層が配されてなる重荷重車用である請求項１に記載の空気入りタイヤである。
【０００９】
また請求項３記載の発明は、総幅が２００〜３００mmかつ扁平率が６０〜８０％である請求項２記載の空気入りタイヤである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は、正規リムＪにリム組しかつ正規内圧を充填ししかも無負荷とした基準状態における空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」ということがある。）１の断面図を示している。本実施形態では、タイヤ１は、トラック、バス又は建設車両などに使用されるチューブレスタイプの重荷重用ラジアルタイヤが例示され、トレッド部２と、そ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の内方端に位置するビード部４とを具えている。
【００１１】
またタイヤ１は、前記ビード部４、４間を跨るトロイド状のカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に位置するベルト層７とが配されている。カーカス６は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るトロイド状の本体部６ａと、この本体部６ａに連なり前記ビードコア５の廻りを本例ではタイヤ軸方向内側から外側に向けて折り返された折返し部６ｂとを有する１枚以上のカーカスプライ６Ａにより構成されている。
【００１２】
前記カーカスプライ６Ａは、カーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば７５〜９０°の角度範囲で配列したコード配列体の両面をトッピングゴムで被覆したコードプライが用いられる。カーカスコードとしては、好ましくは、スチールコードが採用されるが、必要に応じてナイロン、レーヨン、ポリエステル、芳香族ポリアミド等の有機繊維コードが使用できる。本例のカーカス６は、スチールコードをタイヤ赤道Ｃに対して略９０°の角度で傾けた１枚のカーカスプライ６Ａから形成されている。なおカーカス６の内面には、タイヤ内腔面をなすインナーライナゴム層１２がビード部４、４間に亘って架け渡される。このインナーライナゴム層１２は、空気非透過性に優れた例えばブチル系のゴムからなり、タイヤ内腔に満たされた空気漏れを防止する。
【００１３】
前記ベルト層７は、好ましくは３枚以上、本例では４枚のベルトプライ７Ａ〜７Ｄから形成されている。本例では、ベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して、例えば６０±１０°程度の角度で傾けた最も内のベルトプライ７Ａと、タイヤ赤道Ｃに対して３０°以下の小角度で傾けたベルトプライ７Ｂ、７Ｃ及び７Ｄとを、前記ベルトコードがプライ間で互いに交差する箇所を１箇所以上設けて重ね合わせた構造が示されている。前記ベルトコードには、スチールコードが好適に使用される。
【００１４】
また本実施形態では、前記ビード部４に、ビードエーペックスゴム８と、ビード補強層９とが設けられている。
【００１５】
前記ビードエーペックスゴム８は、カーカスプライ６Ａの本体部６Ａと折返し部６ｂとの間でビードコア５からタイヤ半径方向外方に先細状にのびている。ビードエーペックスゴム５は、例えばＪＩＳデュロメータＡ硬さが７０〜９９゜、より好ましくは７５〜９５゜の硬質のゴムから形成され、ビード部４の曲げ剛性を高める。またビードエーペックスゴム８のビードベースラインＢＬからの高さｈｂが小さすぎると、操縦安定性が低下しやすく、逆に大きすぎてもタイヤ重量の増加などを招き転がり抵抗を悪化させる傾向がある。このような観点より、ビードエーペックスゴム８の高さｈｂは、タイヤ断面高さｈの例えば３０〜５０％、より好ましくは３３〜４５％に設定するのが望ましい。
【００１６】
またビード補強層９は、例えばナイロン、レーヨン、ポリエステル等の有機繊維コード又はスチールコードの補強コードを配列した１枚以上のプライにより構成される。本実施形態のビード補強層９は、断面略Ｕ字状に配されることにより、前記ビードコア５とカーカス６とをタイヤ軸方向内、外から挟み込む。また該ビード補強層９は、前記補強コードのタイヤ周方向に対する角度を、例えば３５〜５５゜に設定するのが良い。
【００１７】
またタイヤ１は、前記基準状態において、サイドウォール部３に、厚さが最小となる薄肉位置Ｐを有する。この薄肉位置Ｐの厚さＹは、タイヤ断面高さｈの６．８〜８．３％に設定される。本明細書では、サイドウォール部の任意の高さ位置における厚さは、該高さ位置に相当するサイドウォール部３の外面からサイドウォール部３の肉厚中心線Ｔｃと直角方向に測定するものとし、サイドウォール部３の外面に設けられた標章や模様等などは含まないものとする。
【００１８】
従来の重荷重用ラジアルタイヤでは、通常、サイドウォール部３の最小厚さＹがタイヤ断面高さｈの６．８％よりも小さく設定されている。従って、本発明のタイヤ１では、サイドウォール部３の最小厚さが従来に比して大となり、タイヤ横剛性を高めるなど、操縦安定性や転がり抵抗の向上に役立つ。
【００１９】
即ち、前記厚さＹがタイヤ断面高さｈの６．８％未満での場合、従来タイヤと大差がなく、薄肉位置Ｐでの曲げ剛性が不足しやすい。この結果、リム組み性には優れるが、走行中の縦撓み量や旋回時の横変位量が大きくなるため、操縦安定性や転がり抵抗の向上が十分に期待できない。逆に前記厚さＹが、タイヤ断面高さｈの８．３％を超えると、過度にサイドウォール部３の剛性を高めてしまうため、リム組み時にサイドウォール部３を撓ますことが困難となり、リム組み性が悪化する。またタイヤ重量の大幅な増加を招きやすく転がり抵抗をも悪化させやすい。このような観点より、特に好ましくは前記厚さＹをタイヤ断面高さｈの７．０〜８．０％とするのが望ましい。
【００２０】
また薄肉位置Ｐは、サイドウォール部３が最もタイヤ軸方向外側に位置するタイヤ最大幅位置Ｍと、このタイヤ最大幅位置Ｍからタイヤ断面高さｈの２０％の高さをタイヤ半径方向外方に隔てる位置Ｆとの間に設けられる。即ち、図１に示すように、タイヤ最大巾位置Ｍから薄肉位置Ｐまでのタイヤ半径方向の高さＨは、タイヤ断面高さｈの０〜２０％である。薄肉位置Ｐは負荷走行時において歪が集中しやすいため、そのタイヤ半径方向の位置を最適化することは、耐久性において特に重要となる。
【００２１】
前記高さＨがタイヤ断面高さｈの２０％を超えると、薄肉位置Ｐがサイドウォール部の半径方向外方部分であるバットレス部Ｂに近づく。バットレス部Ｂは、負荷走行時に大きな圧縮歪が作用するため、この部分に厚さが小の薄肉位置Ｐが近づくと、該バットレス部Ｂに外傷やクラックなどの損傷を早期に招きやすくなり、耐久性が著しく悪化する。逆に薄肉位置Ｐがタイヤ最大巾位置Ｍよりもタイヤ半径方向内側にあると、ビード部近傍の厚さが減少し操縦安定性や耐久性能が悪化する。特に好ましくは、タイヤ最大巾位置Ｍから薄肉位置Ｐまでのタイヤ半径方向の高さＨは、タイヤ断面高さｈの０〜１８％、さらに好ましくは０〜１６％とするのが望ましい。なおタイヤ最大巾位置ＭのビードベースラインＢＬからの高さｈｍは、特に制限はないが、好ましくはタイヤ断面高さｈの５０〜７５％、より好ましくは５５〜７０％、さらに好ましくは５５〜７０％の位置に設けるのが望ましい。
【００２２】
またタイヤ１は、図２に拡大して示すように、薄肉位置Ｐからタイヤ半径方向内、外にタイヤ断面高さｈの１０％の距離（０．１ｈ）の範囲である薄肉近傍領域Ｐａにおける最大厚さＸが前記薄肉位置Ｐの厚さＹの１．０倍よりも大かつ１．２倍以下に設定される。薄肉近傍領域Ｐａは、タイヤ半径方向の外端位置Ｐｏ（厚さｔｏ）と、タイヤ半径方向の内端位置Ｐｉ（厚さｔｉ）を有し、その間の領域である。本実施形態では外端位置Ｐｏでの厚さｔｏが前記最大厚さＸとなるものが示されている。このような薄肉近傍領域Ｐａは、薄肉位置Ｐを中心とした所定の範囲長さで厚さの大きな変化を抑え一定範囲に維持することができる。これは、薄肉位置Ｐに局部的に歪が集中するのを効果的に防止しうるとともに、該薄肉位置近傍領域Ｐａの厚さを一定範囲にコントロールし、リム組み性能と操縦安定性ないし転がり抵抗とをバランスさせるのに役立つ。薄肉近傍領域Ｐａの最大厚さＸが、薄肉位置の厚さＹの１．２倍以上になると、この最大厚さＸと薄肉位置の厚さＹとの差が大きくなり、該薄肉位置に歪が集中しやすい。また、タイヤ重量の増加による転がり抵抗の悪化を招くほか、リム組性能を低下させるため好ましくない。本例では、図２に示すように、サイドウォール部３の外面にタイヤ赤道側に凸となる円弧面１０を連ねた断面波状の凹凸を形成し、厚さをコントロールしたものを示す。
【００２３】
また、薄肉近傍領域Ｐａを薄肉位置Ｐからタイヤ半径方向内、外にタイヤ断面高さの０．１倍の範囲として定めたのは、薄肉位置Ｐからタイヤ半径方向外側の０．１ｈの範囲は、トレッド部の耐久性能への影響が大きく、同タイヤ半径方向内側の０．１ｈの範囲ではビード部の耐久性能への影響が大きいためである。
【００２４】
本発明のタイヤ１は、総幅が２００〜３００mmかつ扁平率が６０〜８０％である重荷重用ラジアルタイヤに好適である。タイヤの総幅が３００mmを超える場合、通常のリム組み作業では困難となるためである。
【００２５】
【実施例】
タイヤサイズが２４５／７０Ｒ１９．５の重荷重用ラジアルタイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、転がり抵抗、操縦安定性、リム組み性などにつてい試験を行い性能を比較した。テストは、次の要領で行った。
【００２６】
＜転がり抵抗＞
転がり抵抗試験機を用い、各タイヤをリム（７．５０×１９．５）にリム組みしかつ内圧（８５０ｋＰａ）を充填して速度８０ｋｍ／Ｈ、荷重２０．７９ｋＮで走行したときに転がり抵抗を測定し、比較例１を１００とする指数で表示した。数値が小さいほど転がり抵抗が小さく良好である。
【００２７】
＜操縦安定性＞
室内試験器を用いて、スリップ角１゜、速度４ｋｍ／Ｈ、荷重２３．１４ｋＮでのコーナリングフォースを測定し、比較例１を１００とする指数により表示した。数値が大きいほどコーナリングフォースが大きく良好である。
【００２８】
＜リム組み性＞
＜リム組み作業性＞
タイヤレバーを用いた手組みによりリム組みし、作業者の官能により５点法で評価した（１，３及び５点の基準は下記の通り）。数値が大きいほどリム組み性に優れる。
５：良好
３：サイドウォール部が硬いがなんとか可能
１：不可能
テストの結果などを表１に示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
テストの結果、実施例のものは、比較例と比べると、転がり抵抗が小さくかつ操縦安定性に優れていることが確認できる。またリム組み性についても良好であり、本発明の優位性が確認できた。
【００３１】
【発明の効果】
上述したように、本発明の空気入りタイヤでは、コーナリング性能や転がり抵抗を向上しつつリム組み性の悪化を防止しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す空気入りタイヤの断面図である。
【図２】そのサイドウォール部を拡大して示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 空気入りタイヤ
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
６Ａ カーカスプライ
６ａ カーカスプライの本体部
６ｂ カーカスプライの折返し部
７ ベルト層
Ｍ タイヤ最大巾位置
Ｐ 薄肉位置
Ｐａ 薄肉位置近傍領域

Claims (3)

1. 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トロイド状のカーカスを具えた空気入りタイヤであって、
   正規リムにリム組みし正規内圧を充填した無負荷の基準状態において、前記サイドウォール部に、厚さが最小となる薄肉位置を有し、かつこの薄肉位置の厚さＹはタイヤ断面高さｈの６．８〜８．３％であり、
   しかも該薄肉位置は、タイヤ最大幅位置と、このタイヤ最大幅位置からタイヤ断面高さｈの２０％をタイヤ半径方向外方に隔てる位置との間に設けられるとともに、
   前記薄肉位置からタイヤ半径方向内、外にタイヤ断面高さｈの１０％の距離の範囲である薄肉近傍領域における最大厚さＸが前記薄肉位置の厚さＹの１．０倍よりも大かつ１．２倍以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記カーカスは、タイヤ赤道に対して７５〜９０゜の角度で傾けて配列されたスチールコードからなるカーカスプライからなり、
   かつそのタイヤ半径方向外側を３〜４枚のスチールコードのベルトプライからなるベルト層が配されてなる重荷重車用である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 総幅が２００〜３００mm未満かつ扁平率が６０〜８０％である請求項２記載の空気入りタイヤ。

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