JP4956979B2

JP4956979B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4956979B2
Application number: JP2005356789A
Authority: JP
Inventors: 勇一小林
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2025-12-09
Also published as: JP2007160983A

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、過酷な走行条件下であっても、リムとの密着性を確保して、操縦安定性の低下を防止するようにした空気入りタイヤに関する。

一般に、空気入りタイヤのリムとの嵌合性とリムとの密着性とは二律背反の関係にあり、リムとの密着性を追及するとリムとの嵌合性が損なわれるという傾向にある。このようなリムとの嵌合性とリムとの密着性とを両立させる対策として、従来から、図３に示すように、タイヤ子午線断面におけるビード部２の外郭形状を、ビード外側面Ｙにおけるタイヤ径方向となす角度βをタイヤ軸方向内側に傾斜させると共に、ビード座面Ｘにおけるタイヤ軸方向となす角度をビードトー２ｔ側とビードヒール２ｈ側とで異ならせた２段傾斜形状に形成することが行われている（例えば、特許文献１、２参照）。

しかしながら、サーキット走行など過酷な条件下で使用される空気入りタイヤでは、コーナリング走行時に受ける横方向の捩れ変形により、図４に示すように、ビード部２の外側面とリムフランジ５ｆとの間に空隙Ｚが生じ、タイヤとリムとの密着性が阻害されることにより操縦安定性が極端に低下するという問題があった。本発明者は、このような現象を究明するために、度重なる実験を繰り返したところ、特に図３に示すビード座面Ｘにおけるビードトー２ｔ側のタイヤ軸方向となす傾斜角度αの大きさが、リムとの嵌合性及び密着性に大きく影響していることが判明した。
特開平５−７７６１５号公報特開平１０−９０８号公報

本発明の目的は、従来の問題点を解消するもので、過酷な走行条件下であっても、リムとの密着性を確保して、操縦安定性の低下を防止するようにした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、タイヤ子午線断面におけるビード座面をタイヤ軸方向に対して２段傾斜に形成すると共に、ビード外側面をタイヤ径方向に対してタイヤ軸方向内側へ傾斜させたビード部を備え、タイヤ軸方向に５°の角度で傾斜するビードシート面を有するリムに装着する空気入りタイヤにおいて、前記ビード部間の距離を前記リムのリム幅とした自由状態での前記ビード外側面がタイヤ径方向となす傾斜角度βを１〜５°にしたうえで、前記ビード座面におけるビードトー側の傾斜面がタイヤ軸方向となす傾斜角度αを２０〜２４°にし、前記ビード座面におけるビードトーとビードヒール間の接線Ｃがタイヤ軸方向となす傾斜角度γを１６〜２０°にすると共に、前記ビードヒールを形成する円弧の曲率半径Ｒａをこれに対応する前記リムとの接触面における円弧の曲率半径Ｒ１の０．８〜１．２倍にし、前記ビード部のリムフランジとの接触面における円弧の曲率半径Ｒｂを前記リムフランジの外郭を形成する円弧の曲率半径Ｒ２の０．８〜１．３倍にし、前記曲率半径Ｒａの円弧の両端における接線の交点Ａと前記曲率半径Ｒｂの中心Ｐとの間のタイヤ径方向の距離Ｈ１を前記曲率半径Ｒ１の円弧の両端における接線の交点Ｂと前記曲率半径Ｒ２の中心Ｑとの間のタイヤ径方向の距離Ｈ２の０．９〜１．３倍にしたことを要旨とする。

本発明によれば、ビード部のビード座面を２段傾斜に形成すると共に、ビード外側面をタイヤ径方向に対してタイヤ軸方向内側へ傾斜させるようにした空気入りタイヤにおいて、ビード外側面がタイヤ径方向となす傾斜角度βをタイヤ内側に１〜５°にすると共に、ビード座面のビードトー側の傾斜面がタイヤ軸方向となす傾斜角度αを２０〜２４°にしたので、過酷な走行条件下で使用される場合であっても、リムとの密着性を確保して、操縦安定性の低下を防止することができる。
しかも、ビード座面におけるビードトーとビードヒール間の接線Ｃがタイヤ軸方向となす傾斜角度γを１６〜２０°にしたので、ビード部のリムとの嵌合性及びリムとの密着性をバランスよく両立させることができる。
さらに、ビードヒールを形成する円弧の曲率半径Ｒａをこれに対応するリムとの接触面における円弧の曲率半径Ｒ１の０．８〜１．２倍にし、ビード部のリムフランジとの接触面における円弧の曲率半径Ｒｂをリムフランジの外郭を形成する円弧の曲率半径Ｒ２の０．８〜１．３倍にし、曲率半径Ｒａの円弧の両端における接線の交点Ａと曲率半径Ｒｂの中心Ｐとの間のタイヤ径方向の距離Ｈ１を曲率半径Ｒ１の円弧の両端における接線の交点Ｂと曲率半径Ｒ２の中心Ｑとの間のタイヤ径方向の距離Ｈ２の０．９〜１．３倍にしたので、ビード部とリムとの密着性をさらに強固にして、操縦安定性を向上させることができる。

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は本発明の空気入りタイヤをリムに嵌合して空気圧を充填させた状態を示す半断面図で、図２は図１の空気入りタイヤをリムに嵌合させる前のビード部とリムとの要部を対応させて示す一部拡大断面図である。

図１において、空気入りタイヤ１は左右一対のビード部２と、これらに連接してタイヤ外径側に延びる左右一対のサイドウォール部３と、これらを連結するトレッド部４とを備えている。左右一対のビード部２はタイヤ軸方向に５°の角度で傾斜するビードシート面５ａを有するリム５に装着され、所定の空気圧が充填されている。

空気入りタイヤ１は、ビード部２，２間の距離をリム５のリム幅とした自由状態でのタイヤ子午線断面におけるビード部２の外郭表面形状を、図２に示すように、ビード外側面Ｙにおいてタイヤ軸方向内側に傾斜させて、タイヤ径方向となす傾斜角度βを１〜５°、好ましくは２〜４°にしている。

すなわち、ビード部２の外側面Ｙは、ビードヒール２ｈ側からタイヤ外径側に向けて、タイヤ軸方向内側に向かって凹むような傾斜で直線状に延び、タイヤ径方向（タイヤ軸と直交する方向）に対する傾斜角度（背面角度）βがタイヤ軸方向内側に向かう負角の状態に形成されている。

これにより、空気入りタイヤ１に内圧を充填させる過程におけるビード部２の動きを円滑にすると共に、ビード部２とリムフランジ５ｆとの密着性を高めている。すなわち、内圧の充填によってタイヤが膨張する初期の段階で、ビード部２の外側面Ｙがリムフランジ５ｆの内側面に接触して、その後の動きを制約することによりビード部２とリムフランジ５ｆとの密着性を阻害することのないように、外側面Ｙをタイヤ軸方向内側に向かう負角の状態に形成してビード部２の動きを助けている。

上述する傾斜角度βが１°未満であると、内圧充填時にビード部２の外側面Ｙがリムフランジ５ｆに早く接触するため、ビード部２の立ち上がり具合が悪くなり、リム５との密着性を阻害することになり、逆に５°を超えると、リムフランジ５ｆに対する接触圧力を充分に得ることが困難になる。

さらに、ビード部２のビード座面Ｘをタイヤ軸方向に対してビードトー２ｔ側とビードヒール２ｈ側とで傾斜角度を異にする２段傾斜に形成し、ビードトー２ｔ側のタイヤ軸方向となす傾斜角度αを２０〜２４°、好ましくは２１〜２３°にしている。

すなわち、ビード座面Ｘのタイヤ子午線断面形状は、２つの傾斜した直線部からなる傾斜面Ｘａ，Ｘｂを連接して組み合わせた２段の傾斜構造にしている。そして、ビードヒール２ｈ側に位置する傾斜面Ｘａとビード部２の外側面Ｙとの間は、タイヤ内径側に凸となる曲率半径Ｒａの円弧で接続されている。ビードトー２ｔ側に位置する傾斜面Ｘｂは、タイヤ内壁面と交差する位置まで延在し、その交差角部は鋭角になっている。

これにより、リム５との嵌合性を損なうことなしに、内圧充填時におけるビード部２とリム５との密着性を高めて充分な接触圧力を確保することができる。上述する傾斜角度αが２０°未満ではビード部２とリム５との密着性が不足して、接触圧を充分に確保することができなくなるため、タイヤ横剛性が不足して良好な操縦安定性を確保することができなくなる。逆に上述する傾斜角度αが２４°超になるとリム５との嵌合性が悪化することになる。

なお、ビードヒール２ｈ側の傾斜面Ｘａのタイヤ軸方向に対する傾斜角度は特に限定されないが、リム５のビードシート面５ａにおけるタイヤ軸方向に対する傾斜角度５°よりも大きくし、好ましくは６〜１０°に設定するとよい。これにより、タイヤをリム５に嵌合する際にビードコア６の断面中心を中心軸としたビード廻りの回転運動を起こり易くして、良好な嵌合性を確保することができる。

そして、本発明では、ビード座面Ｘにおけるビードトー２ｔとビードヒール２ｈ間の接線Ｃのタイヤ軸方向となす傾斜角度γを１６〜２０°、好ましくは１７〜１９°に設定している。これにより、ビード部２のリム５との嵌合性及びリム５との密着性をバランスよく両立させることができる。上述する傾斜角度γが１６°未満ではビード部２とリム５との密着性が充分には得難くなり、２０°超ではビード部２のリム５との嵌合性が低下することになる。

さらに、本発明では、ビードヒール２ｈを形成する円弧の曲率半径Ｒａをこれに対応するリム５との接触面における円弧の曲率半径Ｒ１の０．８〜１．２倍、好ましくは０．９５〜１．１倍とし、ビード部２のリムフランジ５ｆとの接触面における円弧の曲率半径Ｒｂをリムフランジ５ｆの外郭を形成する円弧の曲率半径Ｒ２の０．８〜１．３倍、好ましくは０．９５〜１．１倍とし、さらに、曲率半径Ｒａの円弧の両端における接線の交点Ａと曲率半径Ｒｂの中心Ｐとの間のタイヤ半径方向の距離Ｈ１を曲率半径Ｒ１の円弧の両端における接線の交点Ｂと曲率半径Ｒ２の中心Ｑとの間のタイヤ半径方向の距離Ｈ２の０．９〜１．３倍、好ましくは１．０〜１．２倍となるように設定している。

このようにビード部２の外郭表面形状をリム５の形状に対応して上述する範囲に形成することにより、ビード部２とリム５との密着性をさらに強固にして、リム５との接触圧を充分に高めることができる。これにより、過酷な走行条件下で使用される場合であっても、ビード部２のリム５との密着性を一層強固に確保して、良好な操縦安定性を得ることができる。

なお、本発明におけるリム５は乗用車用の標準リムであり、その左右のビードシート面５ａが、タイヤ子午線断面においてタイヤ外径側に向けて拡開するように傾斜（タイヤ軸方向に対して５°±１°）した直線状に形成され、この左右のビードシート面５ａに左右のビード部２のビード座Ｘが当接し、リム組みされるようになっている。

上述する本発明の空気入りタイヤ１は、過酷な走行条件の下で使用される高性能用タイヤ、特にレーシング用のタイヤとして好ましく適用される。

タイヤサイズを２３５／４５ＺＲ１７、タイヤ構造を図１と共通にして、左右一対のビード部の外郭形状を表１のように異ならせた本発明タイヤ（実施例１）及び比較タイヤ（比較例１〜４）をそれぞれ作製した。

これら各試験タイヤを８ＪＪのリムに装着して空気圧２００ｋＰａを充填し、以下に示す測定条件により、縦剛性、横剛性、嵌合圧を測定すると共に、実車によりサーキット走行時間の測定及び操縦安定性の評価を行ない、その結果を表１に併記した。
［縦剛性］
平板に対して、垂直方向にタイヤを撓ませたときの垂直方向の反力を測定し、その結果を比較例１を１００とする指数により表示した。数値が大きいほど縦剛性が高いことを示す。
［横剛性］
平板に対し垂直方向に、タイヤに指定荷重を負荷したまま、平板をラジアル方向に強制的に移動させた時のラジアル方向の反力を測定し、その結果を比較例１を１００とする指数により表示した。数値が大きいほど横剛性が高いことを示す。
［嵌合圧］
左右のビード部の内外側全周に潤滑材を塗布してリム組みし、左右のビード部がリムに完全に嵌合するまでタイヤ内圧を上昇させ、左右のビード部がリムに完全に嵌合した時の空気圧をプレッシャゲージで測定し、その結果を表示した。ここで、嵌合圧が２５０ｋＰａ以上になると、リムとの嵌合性が阻害されることになる。
［サーキット走行時間］
各試験タイヤを３０００ｃｃのＦＲ車に取付け、１周２．２ｋｍのサーキットコースを１０周走行させてラップ時間を測定し、１周走行するのに要した平均ラップ時間を算定して、その結果を表示した。
［操縦安定性］
各試験タイヤを３０００ｃｃのＦＲ車に取付け、サーキットコースを平均時速１３０ｋｍ／ｈで走行させた時の操縦安定性をテストドライバーのフィーリングにより評価し、その結果を比較例１を１００とする指数により表示した。数値が大きいほど操縦安定性に優れている。

表１から明らかなように、本発明タイヤは、比較タイヤに比して、嵌合圧（嵌合性）を同等にしながら、操縦安定性を向上させていることが判る。

本発明の空気入りタイヤをリムに嵌合して空気圧を充填させた状態を示す半断面図である。図１の空気入りタイヤをリムに嵌合させる前のビード部とリムとの要部を対応させて示す一部拡大断面図である。ビード部の外郭形状を説明するための一部断面図である。ビード部とリムとの密着不良の状況を説明するための一部断面図である。

符号の説明

１空気入りタイヤ
２ビード部
２ｈビードヒール
２ｔビードトー
３サイドウォール部
４トレッド部
５リム
５ａリムのビードシート面
５ｆリムフランジ
６ビードコア
Ｘビード座面
Ｘａビードヒール側における傾斜面
Ｘｂビードトー側における傾斜面
Ｙビード外側面

Claims

タイヤ子午線断面におけるビード座面をタイヤ軸方向に対して２段傾斜に形成すると共に、ビード外側面をタイヤ径方向に対してタイヤ軸方向内側へ傾斜させたビード部を備え、タイヤ軸方向に５°の角度で傾斜するビードシート面を有するリムに装着する空気入りタイヤにおいて、
前記ビード部間の距離を前記リムのリム幅とした自由状態での前記ビード外側面がタイヤ径方向となす傾斜角度βを１〜５°にしたうえで、前記ビード座面におけるビードトー側の傾斜面がタイヤ軸方向となす傾斜角度αを２０〜２４°にし、前記ビード座面におけるビードトーとビードヒール間の接線Ｃがタイヤ軸方向となす傾斜角度γを１６〜２０°にすると共に、前記ビードヒールを形成する円弧の曲率半径Ｒａをこれに対応する前記リムとの接触面における円弧の曲率半径Ｒ１の０．８〜１．２倍にし、前記ビード部のリムフランジとの接触面における円弧の曲率半径Ｒｂを前記リムフランジの外郭を形成する円弧の曲率半径Ｒ２の０．８〜１．３倍にし、前記曲率半径Ｒａの円弧の両端における接線の交点Ａと前記曲率半径Ｒｂの中心Ｐとの間のタイヤ径方向の距離Ｈ１を前記曲率半径Ｒ１の円弧の両端における接線の交点Ｂと前記曲率半径Ｒ２の中心Ｑとの間のタイヤ径方向の距離Ｈ２の０．９〜１．３倍にした空気入りタイヤ。