JP4334679B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、とくに高速走行時におけるコーナリングフォースおよびコーナリングパワーを大きく高めることで、旋回性能を大幅に向上させ、併せて、偏摩耗を有効に抑制した、スポーツカー、高級乗用車および競技用車両等に用いて好適な空気入りラジアルタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りラジアルタイヤの高速旋回性能を高めるに当たっては、いわゆる「たが」として機能するベルトの周方向剛性を高めることや、接地部でのベルトの面内曲げ剛性を高めることによって、タイヤの横剛性を上げて旋回走行時の接地性を改善することが広く行われている。
【０００３】
これによれば、旋回走行時の、タイヤへの横変形入力による、タイヤの接地形状および接地圧分布に関し、旋回の外側部分では接地長さが長くなって接地圧が増加する一方で、旋回の内側部分では接地長さが短くなって接地圧が低下するという傾向を緩和することができ、また、接地部でのベルトの面内曲げ入力に対し、とくに、旋回の外側部分でのベルトのバックリング変形、いいかえれば、トレッド幅方向断面内でトレッド接地面が波状にうねる変形を有効に抑制できる等、旋回に必要なコーナリングフォースを高めるための接地性の改善に一定の効果をもたらすことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、コーナリングフォースのより一層の増加を追求する場合には、ベルト剛性の改良を中心とする従来技術には自ら限界があり、それのみにては、更なる高速走行時のコーナリングフォースおよびコーナリングパワーの向上を実現することが不可能であった。
【０００５】
そこでこの発明は、従来技術を越える大きさのコーナリングフォースおよびコーナリングパワーの発生を可能とすることを課題として、とくに、旋回走行に際するタイヤの横変形に当たって、通常は、そのタイヤの全体が、タイヤの接地部に対して上部が遠心力の作用方向、いいかえれば、旋回の外側方向へ迫出す向きに傾斜するキャンバー変形を行う点に着目し、タイヤのこのキャンバー変形それ自体を直接的に抑制することで、第１には、従来の空気入りラジアルタイヤでは免れることのできなかった横変形時の接地性の悪化を防止して、旋回速度のいかんにかかわらず、常にすぐれた接地性を確保し、そして第２には、タイヤのキャンバー変形に起因して、コーナリングフォースとは逆方向に発生するキャンバーースラストを有効に低減できる空気入りラジアルタイヤを提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の空気入りラジアルタイヤは、とくに、タイヤの横変形に当たっての、タイヤ全体としての前記キャンバー変形の抑制に寄与する、サイドウォール部の周方向剛性および曲げ剛性を適切に配分する新たな補強層をサイドウォール部に配設したものであり、トレッド部と、トレッド部の両側部から半径方向内方に延びる一対のサイドウォール部と、各サイドウォール部の半径方向内端に連続するビード部とを具えるとともに、ビード部に配設したビードコア間でトロイド状に延びて前記各部を補強するカーカスと、カーカスのクラウン部の外周側に位置してトレッド部を補強するベルトと、ビードコアの周りに折返してビード部からサイドウォール部にわたって配設した補強層とを具えるものであり、車両への装着姿勢のタイヤの、少なくとも、車両の外側に向くサイドウォール部側で、ビードコアの周りに折返して配設した補強層の、ビードコアの内外側の一方もしくは双方の半径方向外端部分をベルトの内周側に位置させ、それぞれの前記サイドウォール部の補強層の、半径方向外端部分のコードの延在方向を、車両への装着姿勢のタイヤの仮想展開状態で、進行方向を上方とした平面視において、左輪タイヤではともに右上がりとし、右輪タイヤではともに左上がりとしたものである。
【０００７】
従ってこのタイヤでは、車両の内側に向くサイドウォール部側の補強層の半径方向外端は、外側サイドウォール部側の補強層のそれと等しい半径方向位置、またはそれより半径方向内側に位置させることができるも、その半径方向外端は、タイヤ最大幅位置よりも外周側に位置させることが好ましい。
【０００８】
旋回走行に伴うタイヤのキャンバー変形においては、サイドウォール部は直下（接地部側）と反直下で面外方向の変位差が現れることより、このタイヤでは、それぞれのサイドウォール部でビードコアの周りに折返して配設した補強層によって、ビード部からタイヤ最大幅位置付近までのタイヤの基幹部に、サイドウォール部を面外方向に曲げる方向の、周方向および半径方向の曲げ剛性を付与することにより、ビード部からタイヤ最大幅位置付近までの領域を、前記キャンバー変形に有効に対抗させて、キャンバー変形の抑制に有利に寄与させることができる。
【０００９】
またここでは、とくに外側サイドウォール部側で、補強層をベルトの内周側に位置させることで、タイヤ最大幅位置付近からトレッド部までの間の領域の周方向剛性を高めて、この領域をキャンバー変形に有効に対抗させることができるので、上述したところと併せて、タイヤ全体としてのキャンバー変形を効果的に阻止することができる。この場合、上記領域は、タイヤ軸線から遠く離れて位置することから、そこでの剛性増加は、キャンバー変形の阻止にとくに有利に寄与することができる。
これに対し、従来のラジアルタイヤは一般に、上記領域の周方向剛性をほとんど有しないことから、比較的大きなキャンバー変形の発生が余儀なくされることになる。
【００１０】
ところで、このような周方向剛性に関し、補強層、ひいては、補強層コードは、圧縮側より引張側で剛性が大きいので、ここではとくに、旋回走行時の荷重負担が大きい外側輪タイヤでの、横変形入力による周方向引張力がとくに大きくなる、車両の外側のサイドウォール部となる側の補強層をベルトの内周位置まで延在させることで、補強層の引張剛性の発揮下で、タイヤ最大幅位置より外周側領域の周方向剛性の増加を担保する。
【００１１】
かくしてこのタイヤでは、ビード部からタイヤ最大幅位置付近までの領域の、周方向および半径方向の曲げ剛性と、その最大幅位置付近からトレッド部までの間の領域の周方向剛性とのそれぞれをバランスよく高めることによってタイヤ全体としてのキャンバー変形の十分なる抑制を実現し、この結果として、接地性を大きく向上させて、従来技術で述べたタイヤの接地形状および接地圧分布の傾向を効果的に改善することができ、併せて、コーナリングフォースを打ち消す向きのキャンバーースラストを有利に低減させることができる。
【００１２】
以上のようなタイヤにおいてより好ましくは、車両への装着姿勢のタイヤの、車両の内側に向くサイドウォール部の補強層の半径方向外端を、車両の外側に向くサイドウォール部の補強層の半径方向外端より半径方向内側に位置させる。
【００１３】
先に述べたように、旋回走行時のタイヤの、タイヤ最大幅位置付近より外周側の周方向剛性の増加のためには、旋回の外側輪タイヤの、車両外側のサイドウォール部の補強層がとくに有効に寄与することになる一方で、車両内側のサイドウォール部は、逆に圧縮側の変形となり、従って、そこに配設した補強層は、最大幅位置より外周側における周方向剛性の増加にほとんど寄与することがないので、内側サイドウォール部の補強層の半径方向外端は、外側サイドウォール部の補強層のそれに比して半径方向内側に位置させることが、タイヤ重量、素材コスト等の増加を防ぐ上で好適である。
【００１４】
なおここで、内側サイドウォール部の補強層の半径方向外端は、タイヤの最大幅位置より外周側とすることが、前述したタイヤ基幹部の、周方向および半径方向の曲げ剛性の確保による、キャンバー変形抑制効果を期待でき、好適である。
【００１５】
また好ましくは、車両の外側に向くサイドウォール部の補強層を構成するコードの、ラジアル方向に対する延在角度をほぼ０〜５０度の範囲とする。
ここで角度が大きくなる程、車両外側のサイドウォールの外周部における周方向剛性が大きくなるため、より効果的にキャンバー変形の抑制が実現され、コーナリングフォースが大きくなる。
ここで、延在角度の上限値を５０度とするのは、製造時、カーカスを拡張する工程において、これ以上の角度では生タイヤでの形状の均一性（真円性）が損なわれやすく、好ましくないことよる。
【００１６】
それぞれのサイドウォール部の補強層の、半径方向外端部分のコードの延在方向を、車両への装着姿勢のタイヤの仮想展開状態で、進行方向を上方とした平面視において、左輪タイヤではともに右上がりとし、右輪タイヤではともに左上がりとする。なおここで、ビードコアの周りに折返して配設した補強層の、ビードコアの内外側のそれぞれの部分の双方の半径方向外端がともに同一の半径方向位置に存在する場合には、上記コードの延在方向は、ビードコアの内側に位置する部分についていうものとする。
【００１７】
これによれば、左右輪タイヤのそれぞれの補強層コードがともに、選択された延在方向を有するが故に、駆動時の前後方向の入力に対し、コーナリングフォースの低下を軽減する方向にスリップアングルがつくようなねじれ変形を作る、サイドウォール対の周方向剛性バランスが形成されることで、駆動時においても更なるコーナリングフォースおよびコーナリングパワーの増加を実現でき、これにより、より安定したコーナの立上がりが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に示すところに基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態を示すタイヤのラジアル方向断面図であり、図中１はトレッド部を、２は、トレッド部１の各側部から半径方向内方に延びる一対のサイドウォール部を、そして３は、各サイドウォール部２の半径方向内端に連続するビード部をそれぞれ示す。
【００１９】
ここで、ビード部３に配設したビードコア３ａ間でトロイダルに延びて前記各部を補強するラジアルカーカス４を、少なくとも一枚、図では二枚のカーカスプライ４ａ，４ｂにて構成して、このラジアルカーカス４の側部をビードコア３ａの周りで、タイヤの内側から外側へ巻上げて係止するとともに、かかるラジアルカーカス４のクラウン分の外周側に、トレッド部１の補強に寄与するベルト５を配設する。このベルト５は、たとえば、コードが相互に交差する二層以上のスチールコードベルト層６ａ，６ｂと、これらのスチールコードベルト層６ａ，６ｂの外周側で実質的にトレッド周方向に延びて、それらのベルト層６ａ，６ｂをほぼ全幅にわたって覆う、ナイロン等の有機繊維コードからなる少なくとも一層の広幅螺旋巻回層７ａと、この広幅螺旋巻回層７ａの外周側でそれの側部に配設した、実質的にトレッド周方向に延びる同種コードよりなる狭幅螺旋巻回層７ｂとで構成することができる。
【００２０】
そしてここでは、ビードコア３ａの周りに折返されて、ビード部３からサイドウォール部２にわたって延びる少なくとも一層の補強層８を設け、たとえば、アラミド繊維コード等の高剛性有機繊維コードにて構成することができるこの補強層８において、図に示すところでは、ビードコア３ａに対してタイヤ内側に延びる部分８ａの半径方向外端部分を、それぞれのサイドウォール部２でともに、ベルト５の内周側に位置させ、好適には、タイヤの高速耐久性の向上の目的の下に、その外端部分の、ベルト５との重なり代を１０ｍｍ以上とする。この一方で、補強層８の、ビードコア４に対してタイヤの外側に延びる部分８ｂの半径方向外端を、たとえば、タイヤのほぼ最大幅位置に配置する。
【００２１】
なおこの場合において、前記外側部分８ｂの半径方向外端部分をもベルト５の内周側に位置させることも可能であり、また、車両への装着姿勢のタイヤにおいて、車両の内側に向くサイドウォール部２では、補強層８の内側部分８ａおよび外側部分８ｂのそれぞれの半径方向外端をともに、ベルト５に至るまでの間の半径方向位置に配設して、内側サイドウォール部２の補強層８の、半径方向外端高さを、外側サイドウォール部２の補強層８の同様の高さより低くすることが好適である。
【００２２】
ところで、このような補強層８を構成するコードは、少なくとも車両の外側に向くサイドウォール部２で、ラジアル方向に対してほぼ０〜５０度の範囲の角度で延在させることが好ましく、図に示すところではその角度を３０度としている。
【００２３】
図２は、補強層の他の配設態様を示す要部断面図であり、これは、補強層８の外側部分８ｂの半径方向外端部分をベルト５の内周側に位置させ、内側部分８ａの半径方向外端を、たとえば、タイヤのほぼ最大幅位置に配置したものであり、その他の点については上述したところとほぼ同様のものである。
【００２４】
以上のように構成してなるタイヤでは、旋回走行時のタイヤの接地部に横変形入力が作用した場合のタイヤの変形を、横方向の平行変形ないしは変位成分と、タイヤ軸線を含む重直面内での傾動成分、すなわち、キャンバー変形成分とに分解して考えると、補強層８の作用下で、横方向平行変位成分に比してキャンバー変形成分が相対的に小さくなる変形形態を示すことになり、この結果として、タイヤ全体としてのキャンバー変形が有効に抑制されることになる。これはすなわち、たとえば、トレッド部を剛体リングとみなした場合、剛体リングを横方向に平行変位させるときの剛性に比し、キャンバー変形に対する剛性が、補強層８によってとくに大きく増加したことによるものである。
【００２５】
従ってこのタイヤは、実際の旋回走行に際し、拘束の大きい接地部での横変形量以上に、拘束のない反接地部、いいかえればタイヤ上部の横変形量が増大することになり、従来の一般的なラジアルタイヤに比し、タイヤ上部の横変形量が多くなるので、タイヤ上部とタイヤ下部（接地部）の横変位差が小さくなる方向になり、結果的にキャンバーが増える方向の傾動変形が抑えられることでコーナリングフォースを一般的なラジアルタイヤと比べ、大幅に向上させることが可能となる。
【００２６】
旋回走行時のタイヤ全体のキャンバー変形をこのようにして抑制することで、タイヤの接地形状および接地圧分布について前述したような接地長さおよび接地圧の差を、その抑制量にほぼ比例して低減させて、接地性を大きく改善することができ、併せて、コーナリングフォースを減じる向きのキャンバーースラストを直接的に低減させることができる。
【００２７】
すなわち、反接地部の横変形が極めて小さい一般のラジアルタイヤでは、キャンバー変形が大きくなることに起因して、旋回走行時の接地面形状がほぼ三角形となって、旋回の外側部分では接地長さが長くなるとともに接地圧が高まり、旋回の内側部分では接地長さが短くなるととともに接地圧が低下することから、従来は、このような接地形態の発生に制限を加えることのできるベルト構造を実現することに主眼がおかれていたが、このタイヤは、キャンバー変形それ自体を直接的に抑制するものであり、これによって、旋回走行時の接地性を抜本的に改善して、トレッド接地面における、接地長さおよび接地圧の上述のような差をより効果的に低減させるものである。
【００２８】
また、一般のラジアルタイヤでは、旋回走行時のキャンバー方向の傾動変形に付随して発生する、接地形状が三角形に湾曲していくに従って、接地面積の減少傾向をもたらす挙動に対し、このタイヤでは、かかる場合の接地面積の減少が小さくなるので、コーナリングフォースの、スリップアングルに対する非線形性の高い、大きなスリップアングル域にても高いコーナリングフォースをもたらすことができる。さらにこのタイヤでは、接地部と反接地部との間の横方向変形量の差を縮小させることで、接地面内でのベルトの曲げ変形量を低減することができ、これによって、ベルトの曲げ変形に伴うベルト張力の低下によるコーナリングフォースの入り側のベルトのバックリングの発生を抑制し、併せて、大きなスリップアングル域でのコーナリングフォースの確保にベルトを有効に寄与させることができる。
【００２９】
しかもここでは、先に述べた、コーナリングフォースを減じる向きのキャンバーースラストの低減に基づき、小さなスリップアングルの線形域にてもコーナリングフォースの効果的な発現を可能として、コーナリングパワーを増大させるとともに、広いスリップアングル域でコーナリングフォースを高めることができ、併せて、キャンバー変形の抑制に基づく、接地走行時の接地圧の均一化傾向の下で、トレッドショヨダー部の肩落ち摩耗を緩和することで、コーナリングフォースやコーナリングパワーが大きく、耐久性にすぐれたタイヤを実現することができる。
【００３０】
そしてさらに、このタイヤでは、それぞれのサイドウォール部の補強層８の、半径方向外端部分のコードの延在方向を、車両への装着姿勢のタイヤの仮想展開状態で、進行方向を上方とした図３に示すような平面視において、左輪タイヤではともに右上がりとし、右輪タイヤではともに左上がりとすることが好ましい。
【００３１】
これによれば、タイヤの側面視で、補強層コードが図４に細線で示す方向に延在することになるので、コードの引張方向に高い剛性を有し、圧縮方向には極端に剛性が小さくなる特性を考慮すると車両の外側のサイドウォール部では、駆動力による駆動方向の変形を促進する方向、一方、車両の内側のサイドウォール部では、駆動力による駆動方向変形を抑制する方向に両サイドウォール部の剛性が配分されるのが明らかである。これによって駆動力がスリップアングルを大きくするようなタイヤ垂直軸周りのねじれ変形を作り、駆動時にコーナリングフォースが下がるのを防ぐことが可能となる。
【００３２】
【実施例】
サイズが１９５／６０Ｒ１５ ８８Ｈである乗用車用空気入りラジアルタイヤにおいて、実施例の基本構成は図１に従い、補強層の内側端をベルトの内周側に配置し、外側端はタイヤ最大幅位置とした。一方比較例は、実施例の前記補強層のみを変更し、補強層の内側および外側端のそれぞれをタイヤ最大幅よりそれぞれ１０ｍｍおよび２０ｍｍタイヤ半径方向内周側に配置した。
【００３３】
ラジアルカーカスは１０００Ｄ／２のポリエステルコードの１プライからなり、ベルトは赤道線に対して２２°の角度で傾斜配列した２層の１×５構造のスチールコード交錯層と、１２６０Ｄ／２のナイロンコードの広幅螺旋巻回層と、同じコードの狭幅螺旋巻回層とから成る。
【００３４】
表１に比較例および実施例におけるコーナリングパワー、コーナリングフォース、および偏摩耗（センター部とショルダー部との摩耗量の差）を示す。
【００３５】
ここに記載した数値は、上記タイヤを６Ｊのリムに組み、空気圧２．４ｋｇｆ／ｃｍ² を充填してから、規定最大負荷能力の７０％である３９２ｋｇの質量条件で、セーフティウォークを貼り付けたフラットベルト式試験機を用いて、速度１００ｋｍ／ｈ、タイヤの進行方向と回転面とのずれであるスリップアングルを０°と１°の差より算出したコーナリングパワー、および、スリップアングルを３°とした条件下で測定したコーナリングフォースのそれぞれを指数評価したものである。
なお表中の指数値は比較例をコントロールとしたものであり、コーナリングフォースおよびコーナリングパワーについては、指数値が大きいほど、逆に偏摩耗については指数値が小さいほどすぐれた結果を示すものとした。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【発明の効果】
この発明によれば、とくに、ビード部からサイドウォール部にわたって配設した補強層の半径方向外端部分を、少なくとも、車両の外側に向くサイドウォール部側で、ベルトの内周側に位置させて、タイヤ全体のキャンバー変形を抑制することで、上記実施例からも明らかなように、コーナリングフォースおよびコーナリングパワーをともに大きく高めることができ、併せて、耐偏摩耗性能をも十分に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態を示すタイヤのラジアル方向断面図である。
【図２】 補強層の他の配設態様を示す要部断面図である。
【図３】 補強層コードの延在方向を示す説明図である。
【図４】 補強層コードの延在方向を示す側面図である。
【符号の説明】
１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
３ａ ビードコア
４ ラジアルカーカス
４ａ，４ｂ カーカスプライ
５ ベルト
６ａ，６ｂ スチールコードベルト層
７ａ 広幅螺旋巻回層
７ｂ 狭幅螺旋巻回層
８ 補強層
８ａ 内側部分
８ｂ 外側部分

Claims (3)

1. トレッド部と、トレッド部の両側部から半径方向内方に延びる一対のサイドウォール部と、各サイドウォール部の半径方向内端に連続するビード部とを具えるとともに、ビード部に配設したビードコア間でトロイド状に延びて前記各部を補強するカーカスと、カーカスのクラウン部の外周側に位置してトレッド部を補強するベルトと、ビードコアの周りに折返してビード部からサイドウォール部にわたって配設した補強層とを具えるものであり、車両への装着姿勢のタイヤの、少なくとも、車両の外側に向くサイドウォール部側で、前記補強層の半径方向外端部分を前記ベルトの内周側に位置させ、それぞれの前記サイドウォール部の補強層の、半径方向外端部分のコードの延在方向を、車両への装着姿勢のタイヤの仮想展開状態で、進行方向を上方とした平面視において、左輪タイヤではともに右上がりとし、右輪タイヤではともに左上がりとしてなる空気入りラジアルタイヤ。
2. 車両への装着姿勢のタイヤの、車両の内側に向くサイドウォール部の補強層の半径方向外端を、車両の外側に向くサイドウォール部の補強層の半径方向外端より半径方向内側に位置させてなる請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 車両の外側に向くサイドウォール部の補強層を構成するコードの、ラジアル方向に対する延在角度をほぼ０〜５０度の範囲としてなる請求項１もしくは２に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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