JP4894212B2 - 車両とタイヤの組合せ体及び空気入りタイヤの装着方法 - Google Patents

Description

本発明は、高速走行に適した空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、操縦安定性や乗心地を含む実車走行性能と軽量化と高速耐久性とを高いレベルで両立することを可能にした車両とタイヤの組合せ体に関する。

近年、高速走行に供される空気入りタイヤについて、乾燥路面やウエット路面での操縦安定性の改善要求に加えて、乗心地の改善要求も高くなっており、これら要求性能を同時に満足するためのタイヤ剛性のコントロールが益々難しくなっている。更に、車両諸元を考慮し、キャンバー付き条件での高速耐久性を確保することも求められている。その一方で、環境に対する取り組みが強化されている昨今では、タイヤに対する軽量化の要求も次第に厳しくなっている。

このような状況に鑑みて、空気入りタイヤのカーカス構造に基づいてタイヤ剛性を適正化することが試みられている。例えば、カーカス層を一対のビード部間に装架し、該カーカス層をビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げた空気入りタイヤにおいて、カーカス層の巻き上げ部のカーカスコードをカーカス層の本体部分のカーカスコードに対して交差させることにより、タイヤ剛性を確保することが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかしながら、このような手法であっても、近年の要求特性を満足するには至っていない。
特開２００２−２２１６号公報 特開２００２−１２７７１２号公報 特開２００３−２２６１１７号公報

本発明の目的は、操縦安定性や乗心地を含む実車走行性能と軽量化と高速耐久性とを高いレベルで両立することを可能にした車両とタイヤの組合せ体を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の車両とタイヤの組合せ体は、車両装着時のタイヤ表裏の装着方向が指定され、引き揃えられた複数本のカーカスコードからなるカーカス層を一対のビード部間に装架し、該カーカス層をビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げた１プライ構造を有する空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層の本体部分では前記カーカスコードをタイヤ径方向に配向させ、前記カーカス層の巻き上げ部分では前記カーカスコードをタイヤ径方向に対して傾斜させ、車両内側及び車両外側における前記カーカス層の本体部分のカーカスコードと該カーカス層の巻き上げ部分のカーカスコードとの挟角Ａui，Ａuoをそれぞれ３°〜３０°の範囲とし、かつ車両外側の挟角Ａuoを車両内側の挟角Ａuiよりも大きくし、車両外側の挟角Ａuoと車両内側の挟角Ａuiとの差を２°以上にしたことを特徴とするものである。

本発明では、軽量化のため、カーカス層をビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げた１プライ構造を採用する。そして、カーカス層の本体部分ではカーカスコードをタイヤ径方向に配向させ、カーカス層の巻き上げ部分ではカーカスコードをタイヤ径方向に対して傾斜させると共に、カーカス層の本体部分のカーカスコードと該カーカス層の巻き上げ部分のカーカスコードとの挟角を規定する。これにより、カーカス層の巻き上げ部分と折り返し部分とがバイアス積層構造を形成し、必要最小限の構成材料で高い周剛性を発揮することが可能になるので、操縦安定性と軽量化とを高いレベルで両立することができる。

低偏平率で低セクションハイトのタイヤが装着される車両のアライメントはネガティブキャンバーに設定されている場合が多く、通常走行時において車両内側のサイドウォール部への接地反力が高くなる傾向がある。その一方で、レーンチェンジや旋回時においては、車両外側のサイドウォール部への接地反力が高くなる傾向がある。そのため、このようなタイヤ使用環境において、車両外側の挟角Ａuoを車両内側の挟角Ａuiよりも大きくした場合、車両内側のサイド剛性が相対的に低くなるため通常走行時における乗心地の悪化を抑えることができ、車両外側のサイド剛性が相対的に高くなるためレーンチェンジや旋回時において優れた操縦安定性を発揮することが可能になる。また、車両内側のサイド剛性を低くすることは、ネガティブキャンバーを設定した場合において、高速耐久性の向上にも寄与する。

本発明において、車両外側の挟角Ａuoと車両内側の挟角Ａuiとの差を２°以上にする。これにより、操縦安定性と乗心地とをバランス良く改善することが可能になる。また、サイド剛性を調整するために、カーカス層の車両外側の巻き上げ高さを車両内側の巻き上げ高さよりも高くしたり、或いは、車両外側のビードフィラーの高さを車両内側のビードフィラーの高さよりも高くすることも有効である。

回転方向が指定された空気入りタイヤにおいて、カーカス層の巻き上げ部分のカーカスコードの傾斜方向を車両内側と車両外側とで同一とし、その傾斜方向をタイヤ回転方向と逆方向とした場合、駆動力に抗するサイド周剛性がより高くなり、トラクション性能が向上する。一方、回転方向が指定された空気入りタイヤにおいて、カーカス層の巻き上げ部分のカーカスコードの傾斜方向を車両内側と車両外側とで同一とし、その傾斜方向をタイヤ回転方向と同方向とした場合、制動力に抗するサイド周剛性がより高くなり、制動性能が向上する。

上述の作用効果は、回転方向の指定の有無に拘らず、空気入りタイヤの装着方法を特定することによっても得ることができる。即ち、車両外側の挟角Ａuo及び車両内側の挟角Ａuiを上記の如く設定し、かつカーカス層の巻き上げ部分のカーカスコードの傾斜方向を車両内側と車両外側とで同一とした空気入りタイヤを用意し、該空気入りタイヤをカーカスコードの傾斜方向がタイヤ回転方向と逆方向となるように車両に対して装着しても良い。また、車両外側の挟角Ａuo及び車両内側の挟角Ａuiを上記の如く設定し、かつカーカス層の巻き上げ部分のカーカスコードの傾斜方向を車両内側と車両外側とで同一とした空気入りタイヤを用意し、該空気入りタイヤをカーカスコードの傾斜方向がタイヤ回転方向と同方向となるように車両に対して装着しても良い。

特に、後輪駆動車については、車両外側の挟角Ａuo及び車両内側の挟角Ａuiを上記の如く設定し、かつカーカス層の巻き上げ部分のカーカスコードの傾斜方向を車両内側と車両外側とで同一とした一対の空気入りタイヤを用意し、一方の空気入りタイヤをカーカスコードの傾斜方向がタイヤ回転方向と同方向となるように後輪駆動車の前輪に装着し、他方の空気入りタイヤを前記カーカスコードの傾斜方向がタイヤ回転方向と逆方向となるように後輪駆動車の後輪に装着することが好ましい。この場合、後輪によるトラクション性能を向上する一方で、前輪による制動性能を向上することができる。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、図２は図１の空気入りタイヤの車両内側のビード部付近でのカーカスコードを抽出して示し、図３は図１の空気入りタイヤの車両外側のビード部付近でのカーカスコードを抽出して示すものである。本実施形態の空気入りタイヤは、車両装着時のタイヤ表裏の装着方向が指定されたものである。車両装着時の車両内側をＩＮにて示し、車両装着時の車両内側をＯＵＴにて示す。

図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。一対のビード部３，３間には、引き揃えられた複数本のカーカスコードからなる単一のカーカス層４が装架されている。カーカスコードとしては、レーヨン、ポリエステル、ナイロン、芳香族ポリアミド等からなる有機繊維コードを使用すると良い。カーカス層４はビードコア５の廻りにタイヤ内側からタイヤ外側へ巻き上げられている。つまり、カーカス層４は本体部分４ａと巻き上げ部分４ｂとから構成されている。

ビードコア５の外周上には高硬度ゴムからなるビードフィラー６が配置され、このビードフィラー６はカーカス層４の巻き上げ部分４ｂによって包み込まれている。また、ビード部３には少なくともビードトウからビードヒールまでの部位を覆うようにチェーファー７が配置されている。一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側にはタイヤ周方向に対して傾斜する補強コードを含むベルト層８が配置されている。更に、ベルト層８の外周側にはタイヤ周方向に配向する補強コードを含むベルトカバー層９が配置されている。

上記空気入りタイヤにおいて、図２及び図３に示すように、カーカス層４の本体部分４ａではカーカスコードＣがタイヤ径方向に配向している。つまり、カーカス層４の本体部分４ａではタイヤ周方向に対するカーカスコード角度が実質的に９０°になっている。一方、カーカス層４の巻き上げ部分４ｂではカーカスコードＣがタイヤ径方向に対して傾斜している。つまり、カーカス層４の巻き上げ部分４ｂのカーカスコードＣはカーカス層４の本体部分４ａのカーカスコードＣに対して交差するように配置されている。そして、車両内側及び車両外側におけるカーカス層４の本体部分４ａのカーカスコードＣと該カーカス層４の巻き上げ部分４ｂのカーカスコードＣとの挟角Ａui，Ａuoはそれぞれ３°〜３０°の範囲に設定されている。しかも、車両外側の挟角Ａuoは車両内側の挟角Ａuiよりも大きくなっている。

このようにカーカス層４の本体部分４ａでラジアル構造を形成する一方で、カーカス層４の巻き上げ部分４ｂでバイアス積層構造を形成することにより、必要最小限の構成材料で高い周剛性を発揮することができる。従って、軽量化を図りながら、操縦安定性等の実車走行性能を向上することができる。ここで、カーカス層４の本体部分４ａのカーカスコードＣと該カーカス層４の巻き上げ部分４ｂのカーカスコードＣとの挟角Ａui，Ａuoが３°未満であるとサイド剛性が不足するため操縦安定性の改善効果が得られず、逆に３０°を超えるとサイド剛性が高過ぎるため乗心地に悪影響を及ぼすことになる。

また、車両のアライメントがネガティブキャンバーに設定されているとき、通常走行時において車両内側のサイドウォール部への接地反力が高くなる傾向があり、レーンチェンジや旋回時においては車両外側のサイドウォール部への接地反力が高くなる傾向があるが、車両外側の挟角Ａuoを車両内側の挟角Ａuiよりも大きくした場合、車両内側のサイド剛性が相対的に低くなるため乗心地の悪化を抑えることができ、車両外側のサイド剛性が相対的に高くなるため優れた操縦安定性を発揮することが可能になる。セクションハイト１００ｍｍ以下の低偏平率のタイヤをネガティブキャンバーで車両に装着した場合、サイド剛性が高過ぎると高速耐久性が低下する傾向があるため、上述のように車両内側のサイド剛性を低くすることは高速耐久性の向上にも寄与する。特に、車両外側の挟角Ａuoと車両内側の挟角Ａuiとの差は２°以上にすると良い。

また、サイド剛性を調整するために、カーカス層４の車両外側の巻き上げ高さTuhoを車両内側の巻き上げ高さTuhiよりも高くしても良い。このようにカーカス層４の巻き上げ高さを車両内側と車両外側で異ならせることにより、操縦安定性と乗心地のバランスを調整することができる。つまり、カーカス層４の車両外側の巻き上げ高さTuhoを高くするほど操縦安定性が向上し、カーカス層４の車両内側の巻き上げ高さTuhiを低くするほど乗心地が向上する。

更に、サイド剛性を調整するために、車両外側のビードフィラー６の高さＦhoを車両内側のビードフィラー６の高さＦhiよりも高くしても良い。このようにビードフィラー６の高さを車両内側と車両外側で異ならせることにより、操縦安定性と乗心地のバランスを調整することができる。つまり、ビードフィラー６の車両外側の高さＦhoを高くするほど操縦安定性が向上し、ビードフィラー６の車両内側の高さＦhiを低くするほど乗心地が向上する。

図２及び図３において、カーカス層４の巻き上げ部分４ｂのカーカスコードＣの傾斜方向は車両内側と車両外側とで同一になっている。ここで、矢印Ｒ１が示す方向をタイヤ回転方向とし、カーカス層４の巻き上げ部分４ｂのカーカスコードＣの傾斜方向をタイヤ回転方向（Ｒ１）とは逆方向とした場合、駆動力に抗するサイド周剛性がより高くなり、トラクション性能が向上することになる。一方、矢印Ｒ２が示す方向をタイヤ回転方向とし、カーカス層４の巻き上げ部分４ｂのカーカスコードＣの傾斜方向をタイヤ回転方向（Ｒ２）と同方向とした場合、制動力に抗するサイド周剛性がより高くなり、制動性能が向上することになる。

特に、後輪駆動車については、矢印Ｒ１の方向がタイヤ回転方向となるように空気入りタイヤを後輪に装着し、矢印Ｒ２の方向がタイヤ回転方向となるように空気入りタイヤを前輪に装着することにより、後輪によるトラクション性能を向上すると共に、前輪による制動性能を向上することができる。

タイヤサイズ２４５／４０Ｒ１８の空気入りタイヤにおいて、カーカス構造だけを種々異ならせた従来例、実施例１〜３及び比較例１〜３のタイヤをそれぞれ製作した。

従来例のタイヤは、ハーフラジアル構造を有する１層のカーカス層を本体部分と巻き上げ部分とから構成したものである。実施例１〜３及び比較例１〜２のタイヤは、ラジアル構造を有する１層のカーカス層を本体部分と巻き上げ部分とから構成したものである。比較例３のタイヤは、ラジアル構造を有する２層のカーカス層を本体部分と巻き上げ部分とから構成したものである。車両内側におけるカーカス層の本体部分のカーカスコードとカーカス層の巻き上げ部分のカーカスコードとの挟角Ａui、車両外側におけるカーカス層の本体部分のカーカスコードとカーカス層の折り返し部分のカーカスコードとの挟角Ａuoは、表１の通りである。また、カーカス層の巻き上げ高さは５５ｍｍとし、ビードフィラーの高さは３５ｍｍとした。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により、操縦安定性、乗心地、高速耐久性、質量を評価し、その結果を表１に併せて示した。

操縦安定性：
試験タイヤをリムサイズ１８×８Ｊのホイールに嵌合して排気量５０００ｃｃクラスの車両に装着し、空気圧２３０ｋＰａの条件でドライバーによる官能評価を実施した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど操縦安定性が優れていることを意味する。

乗心地：
試験タイヤをリムサイズ１８×８Ｊのホイールに嵌合して排気量５０００ｃｃクラスの車両に装着し、空気圧２３０ｋＰａの条件でドライバーによる官能評価を実施した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど乗心地が優れていることを意味する。

高速耐久性：
試験タイヤに対して室内ドラム耐久試験を実施した。室内ドラム耐久試験において、荷重を最大負荷能力の８５％、空気圧を３００ｋＰａ、キャンバー角度を−２°、初期速度を２６０ｋｍ／ｈとし、１０分毎に速度を１０ｋｍ／ｈずつ増加させ、タイヤに故障を生じるまでの走行距離を計測した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど高速耐久性が優れていることを意味する。

質量：
試験タイヤの質量を測定した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど軽量であることを意味する。

この表１に示すように、実施例１〜３のタイヤは、従来例と同等の質量を有するものであるが、車両内側の挟角Ａui及び車両外側の挟角Ａuoを適正化することで操縦安定性、乗心地、高速耐久性がバランス良く改善されていた。

一方、比較例１のタイヤは、車両外側の挟角Ａuoが大き過ぎるため従来例に比べて乗心地と高速耐久性が低下していた。比較例２のタイヤは、車両内側の挟角Ａui及び車両外側の挟角Ａuoが小さ過ぎるため従来例に比べて操縦安定性が低下していた。比較例３のタイヤは、単に２層のカーカス層を設けただけであるため操縦安定性の改善効果が得られず、しかも質量が増加していた。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。 図１の空気入りタイヤの車両内側のビード部付近でのカーカスコードを抽出して示す側面図である。 図１の空気入りタイヤの車両外側のビード部付近でのカーカスコードを抽出して示す側面図である。

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
４ カーカス層
４ａ 本体部分
４ｂ 巻き上げ部分
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ チェーファー
８ ベルト層
９ ベルトカバー層
Ｃ カーカスコード
ＩＮ 車両内側
ＯＵＴ 車両外側

Claims (8)

1. 車両装着時のタイヤ表裏の装着方向が指定され、引き揃えられた複数本のカーカスコードからなるカーカス層を一対のビード部間に装架し、該カーカス層をビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げた１プライ構造を有する空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層の本体部分では前記カーカスコードをタイヤ径方向に配向させ、前記カーカス層の巻き上げ部分では前記カーカスコードをタイヤ径方向に対して傾斜させ、車両内側及び車両外側における前記カーカス層の本体部分のカーカスコードと該カーカス層の巻き上げ部分のカーカスコードとの挟角Ａui，Ａuoをそれぞれ３°〜３０°の範囲とし、かつ車両外側の挟角Ａuoを車両内側の挟角Ａuiよりも大きくし、車両外側の挟角Ａuoと車両内側の挟角Ａuiとの差を２°以上にした車両とタイヤの組合せ体。
2. 前記カーカス層の車両外側の巻き上げ高さを車両内側の巻き上げ高さよりも高くした請求項１に記載の車両とタイヤの組合せ体。
3. 車両外側のビードフィラーの高さを車両内側のビードフィラーの高さよりも高くした請求項１〜２のいずれかに記載の車両とタイヤの組合せ体。
4. 回転方向が指定された空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層の巻き上げ部分のカーカスコードの傾斜方向を車両内側と車両外側とで同一とし、その傾斜方向をタイヤ回転方向と逆方向とした請求項１〜３のいずれかに記載の車両とタイヤの組合せ体。
5. 回転方向が指定された空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層の巻き上げ部分のカーカスコードの傾斜方向を車両内側と車両外側とで同一とし、その傾斜方向をタイヤ回転方向と同方向とした請求項１〜３のいずれかに記載の車両とタイヤの組合せ体。
6. 請求項１〜３のいずれかに記載の車両とタイヤの組合せ体を構成する空気入りタイヤであって、かつ前記カーカス層の巻き上げ部分のカーカスコードの傾斜方向を車両内側と車両外側とで同一とした空気入りタイヤを用意し、該空気入りタイヤを前記カーカスコードの傾斜方向がタイヤ回転方向と逆方向となるように車両に対して装着するようにした空気入りタイヤの装着方法。
7. 請求項１〜３のいずれかに記載の車両とタイヤの組合せ体を構成する空気入りタイヤであって、かつ前記カーカス層の巻き上げ部分のカーカスコードの傾斜方向を車両内側と車両外側とで同一とした空気入りタイヤを用意し、該空気入りタイヤを前記カーカスコードの傾斜方向がタイヤ回転方向と同方向となるように車両に対して装着するようにした空気入りタイヤの装着方法。
8. 請求項１〜３のいずれかに記載の車両とタイヤの組合せ体を構成する空気入りタイヤであって、かつ前記カーカス層の巻き上げ部分のカーカスコードの傾斜方向を車両内側と車両外側とで同一とした一対の空気入りタイヤを用意し、一方の空気入りタイヤを前記カーカスコードの傾斜方向がタイヤ回転方向と同方向となるように後輪駆動車の前輪に装着し、他方の空気入りタイヤを前記カーカスコードの傾斜方向がタイヤ回転方向と逆方向となるように前記後輪駆動車の後輪に装着するようにした空気入りタイヤの装着方法。

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