JP5479848B2

JP5479848B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5479848B2
Application number: JP2009248108A
Authority: JP
Inventors: 義規田中
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2029-10-28
Also published as: JP2011093395A

Description

この発明は、サイド部を補強することにより操縦安定性を高めた空気入りタイヤに関し、特に耐摩耗性との両立を図ろうとするものに関する。

従来、空気入りタイヤの操縦安定性を高めることを目的として、カーカスプライの折返し部の終端部分をベルト層の端部内側まで延在させて、タイヤ剛性（以下、タイヤ横方向の剛性を「横ばね定数」といい、タイヤ縦方向の剛性を「縦ばね定数」といい、タイヤ前後方向の剛性を「前後ばね定数」といい、これらを総称してタイヤ剛性という。）を確保するようにした空気入りタイヤが提案されている（特許文献１参照）。

また他の手法としては、有機繊維コード等をゴムで被覆してなる補強層をカーカスプライの折返し部の外側に配置した空気入りタイヤや、ビードコアのトレッド部側に第１のビードフィラーを配置するとともに、カーカスプライの折返し部の外側にビード部を補強する第２のビードフィラーを配置した空気入りタイヤが提案されている（例えば特許文献２、３参照）。

特開平７−１７９１０１号公報特開２０００−１７７３３５号公報特開平４−５１１３号公報

そして、近年における車両性能の向上は著しく、装着されるタイヤに対しても操縦安定性の更なる向上が求められている。そこで操縦安定性の更なる向上を目的として、上記特許文献１〜３に記載された技術を単に組み合わせたところ、タイヤ剛性は高くなる一方でタイヤ剛性が高くなることにより、タイヤ踏面部におけるすべりが増大し、耐摩耗性が悪化することが判明した。

それゆえこの発明の目的は、耐摩耗性が損なわれることなく操縦安定性の向上した空気入りタイヤを提案するところにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、操縦安定性は前後ばね定数を高めることが効果的であり、耐摩耗性はタイヤ下部のビード部付近における剛性を低くすることが効果的であることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、この発明の空気入りタイヤは、左右一対のビード部と、前記ビード部にそれぞれ連なる左右一対のサイドウォール部と、前記サイドウォール部間に跨って延びるトレッド部と、前記左右一対のビード部間にトロイド状に跨って配設され前記ビード部間に位置する本体部と前記ビード部のビードコアに巻き返されて、該本体部に対向して延びる折返し部とを有する少なくとも一枚のカーカスプライと、前記本体部と前記折返し部との間に配置されるとともに前記ビードコアからタイヤ径方向外側に向けて幅が漸減して延びるビードフィラーと、前記カーカスプライのタイヤ径方向外側に配設されたベルトと、を備える空気入りタイヤにおいて、繊維コードをゴムで被覆してなり、前記ビードフィラーと前記本体部との間に配置され、下端位置が前記ビードフィラーの下端位置よりも径方向上方に位置し、且つ上端位置がビードトウの先端を基準として少なくともタイヤ断面高さＳＨの５５％の高さ以下である、コード補強層と、前記ビードフィラーと同質のゴム材料からなり、前記カーカスプライの折返し部の外側に配置され、タイヤ幅方向断面にて幅がタイヤ径方向内側の先端部に向けて漸減する先細り形状であり、上端縁が前記ビードトウの先端を基準として、少なくともタイヤ断面高さＳＨの５５％以上ベルト端位置以下の範囲に位置する、サイドゴムシート部材と、を備え、前記カーカスプライの少なくとも一枚にて、その折返し部の終端部分を前記ベルトの両端部の内側まで延在させ、タイヤ幅方向断面における前記ビードコアの外周面から前記ビードフィラーの上端縁までのタイヤ径方向の長さであるビードフィラー高さをタイヤ断面高さの０．２〜０．５倍とするとともに、前記サイドゴムシート部材の下端部と前記ビードフィラーの上端部とのタイヤ径方向のオーバーラップ長さを前記ビードフィラー高さの０％より大きく１０％以下としたことを特徴とするものである。

ここで、「ビードフィラー高さ」は、タイヤを適用リムに装着するとともに、規格に規定される空気圧（例えば１８０ｋＰａ）を充填し、無負荷状態で測定したときのビードフィラー高さを指すものとする。また、「タイヤ断面高さ」とは、タイヤを適用リムに装着するとともに、規格に規定される空気圧を充填し、無負荷状態としたときにおけるタイヤの外径とリム径との差の１／２の値をいうものとする。そして規格とは、タイヤが生産又は使用される地域に有効な産業規格によって決められるものであり、例えば、アメリカ合衆国では”THE TIRE and RIM ASSOCIATION INC.のYEAR BOOK”であり、欧州では”The European Tyre and Rim Technical OrganisationのSTANDARDS MANUAL”であり、日本では日本自動車タイヤ協会の”JATMA YEAR BOOK”である。

かかる構成を採用することで、前後ばね定数については、ビードフィラーと、カーカスプライの本体部又は折返し部との間にコード補強層を配置するとともにカーカスプライの折返し部の外側にサイドゴムシート部材を配置することにより高めることができる一方、ビード部近傍領域における剛性は、ビードフィラーとサイドゴムシート部材のオーバーラップ長さを低減することにより、耐摩耗性と相関の高いタイヤ下部のビード部付近の部材剛性を低下させることができるので、耐摩耗性を損なうことなく操縦安定性を向上させることができる。

なお、この発明の空気入りタイヤにあっては、サイドゴムシート部材は、タイヤ幅方向断面にてその幅が２ｍｍ以下であることが好ましい。

さらに、この発明の空気入りタイヤにあっては、繊維コードは、アラミド繊維からなることが好ましい。

この発明によれば、耐摩耗性を損なうことなく操縦安定性を向上させることが可能となる。

この発明の一実施形態に従う空気入りタイヤの右半分を示すタイヤ幅方向の断面図である。従来例及び比較例の空気入りタイヤの右半分を示すタイヤ幅方向の断面図である。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。ここに図１は、この発明の一実施形態に従う空気入りタイヤの右半分を示すタイヤ幅方向の断面図である。

図１に示すように、この空気入りタイヤ１は、左右一対のビード部３と、ビード部３にそれぞれ連なる左右一対のサイドウォール部５と、サイドウォール部５、５間に跨って延びるトレッド部７と、を備え、さらに、トレッド部７からサイドウォール部５を経てビード部３のビードコア９に至るカーカス１１と、このカーカス１１のタイヤ径方向外側かつトレッド部７の内部に配置されたベルト１３を備える。

カーカス１１は、左右一対のビード部３、３間にトロイド状に跨って配設されビード部３、３間に位置する本体部１５ａ、１７ａと、ビード部３のビードコア９の周りをタイヤ幅方向内側から外側に向かって巻き返されて、該本体部１５ａ、１７ａに対向して延びる折返し部１５ｂ、１７ｂとを一体に有する少なくとも一枚、ここでは２枚のカーカスプライ（第１カーカスプライ１５及び第２カーカスプライ１７）から構成される。第１カーカスプライ１５及び第２カーカスプライ１７は、互いに略平行に並べられた複数本のカーカスコードをコーティングゴムで被覆したものである。カーカスコードとしては、ポリエステル、ナイロン、レーヨンなどの有機繊維コードを用いることができる。ビードコア９に対して外側に巻き返される第１カーカスプライ１５は、折返し部１５ｂの終端部分１５ｅがベルト１３の両端部のタイヤ幅方向内側まで延在する。

ベルト１３は、タイヤ赤道面Ｅに対して傾斜させたベルトコードをコーティングゴムで被覆した複数層、ここでは３層のベルト層１８、１９、２０を、各ベルト層１８、１９、２０のベルトコードがベルト層１８、１９、２０間で交差する向きに積層して構成されている。また、ベルト１３はその両端部にベルト層２０を覆う一対のベルト補強層２１を有しており、各ベルト補強層２１は複数本の補強コードをゴムで被覆してなるものである。補強コードは、有機繊維又はスチールコードにより構成することができる。なお、ベルト補強層２１の配設は必須ではなく、またベルト１３の構造としても図示のものに限定されない。

また、この空気入りタイヤ１では、第１カーカスプライ１５及び第２カーカスプライ１７の本体部１５ａ、１７ａと折返し部１５ｂ、１７ｂとの間に配置されるとともにビードコア９からタイヤ径方向外側に向けて幅が漸減して延びるビードフィラー２３が設けられ、ビード部３からサイドウォール部５にわたって補強している。このビードフィラー２３には、ゴム硬度（２３℃において測定したＪＩＳ−Ａ硬度）が８５〜９８°の硬質のゴムが用いられる。なお、ビードフィラー２３は、ゴム硬度の異なる２種以上のゴム部材を組み合わせて構成することもできる。タイヤ幅方向断面におけるビードコア９の外周面から前記ビードフィラー２３の上端縁までのタイヤ径方向の長さであるビードフィラー高さＨはタイヤ断面高さＳＨの０．２〜０．５倍である。

また、ビードフィラー２３と第２カーカスプライ１７の本体部１７ａとの間には、繊維コードをゴムで被覆してなるコード補強層２５が配設されている。コード補強層２５は、その下端位置がビードフィラー２３の下端位置よりも径方向上方に位置し、その上端位置を、ビードトウ先端を基準として少なくともタイヤ断面高さＳＨの５５％の高さ以下とすることが好ましい。コード補強層２５の下端位置をビードフィラー２３の下端位置よりも高く配置するのはタイヤ剛性を確保するためであり、コード補強層２５の上端位置をタイヤ断面高さＳＨの５５％以下に配置するのは、タイヤ耐久性を確保するためである。また、コード補強層２５を構成する繊維コードとしては、アラミド繊維や炭素繊維等の有機繊維を用いることができ、アラミド繊維とすることが好ましい。なお、コード補強層２５は、ビードフィラー２３と第１及び第２カーカスプライ１５、１７の折返し部１５ｂ、１７ｂとの間に配設しても良い。

さらに、この空気入りタイヤ１は、第１カーカスプライ１５の折返し部１５ｂの外側に配置されたサイドゴムシート部材２７を備える。サイドゴムシート部材２７は、ビードフィラーと同質のゴム材料からなる。サイドゴムシート部材２７は、タイヤ幅方向断面にてその幅がタイヤ径方向内側の先端部に向けて漸減する先細り形状（テーパー形状）を有する。そして、サイドゴムシート部材２７は、該サイドゴムシート部材２７の下端部とビードフィラー２３の上端部とのタイヤ径方向のオーバーラップ長さＬが、ビードフィラー高さＨの０％（サイドゴムシート部材の下端部とビードフィラーの上端部とがオーバーラップしていない状態）より大きく１０％以下となる位置に配置されている。サイドゴムシート部材２７の上端縁２７ｅは、ビードトウ先端を基準として、少なくともタイヤ断面高さＳＨの５５％以上ベルト端位置以下の範囲に位置することが好ましい。サイドゴムシート部材２７の上端縁２７ｅを、タイヤ断面高さＳＨの５５％以上とするのは、タイヤ剛性確保のためであり、ベルト端位置以下とするのはタイヤ耐久性確保のためである。

上述したように、この発明は、操縦安定性は前後ばね定数を高めることが効果的であり、耐摩耗性はタイヤ下部のビード部３付近における剛性を低くすることが効果的であるとの知見に基づき、それを実現するために、前後ばね定数については、ビードフィラー２３と、第２カーカスプライ１７の本体部１７ａとの間にコード補強層２５を配置するとともに第１カーカスプライ１５の折返し部１５ｂの外側にサイドゴムシート部材２７を配置することにより高めることとし、一方で、ビード部３付近における剛性は、ビードフィラー２３とサイドゴムシート部材２７とのオーバーラップ長さＬを低減することにより、耐摩耗性と相関の高いタイヤ下部のビード部３付近の部材剛性を低下させることとしたのである。したがって、この空気入りタイヤ１によれば、耐摩耗性を損なうことなく操縦安定性を向上させることができる。

ところで、サイドゴムシート部材２７の下端部とビードフィラー２３の上端部とのタイヤ径方向のオーバーラップ長さＬを、ビードフィラー高さＨの０％より大きく１０％以下とする理由は、サイドゴムシート部材２７の下端部とビードフィラー２３の上端部とがオーバーラップしていない状態では、前後ばね定数が大幅に低下し、所望の操縦安定性を確保できなくなるからであり、オーバーラップ長さＬが１０％を超えるとタイヤ下部のビード部３付近の剛性を低下させる効果が十分でなく、しかも１０％を超えても操縦安定性に有効な前後ばね定数に対する効果が小さいからである。

なお、この空気入りタイヤ１にあっては、図１に示すように、サイドゴムシート部材２７は、タイヤ幅方向断面にてその幅が２ｍｍ以下であることが好ましい。なぜなら、２ｍｍを超えるとタイヤ重量が増大し、また製造上の問題としてエア入り等の原因となり得るからである。

また、この空気入りタイヤ１にあっては、図１に示すように、サイドゴムシート部材２７は、タイヤ幅方向断面にてその幅がタイヤ径方向内側の先端部に向けて漸減すること、つまり先端部の形状をテーパー形状とすることが好ましい。なぜなら、耐摩耗性との相関の高いタイヤ下部のビード部３付近の部材剛性を低下させるにあたっては、サイドゴムシート部材２７の下端部とビードフィラー２３の上端部とのオーバーラップ域に存在するサイドゴムシート部材２７のゴムボリュームが支配的であり、サイドゴムシート部材２７の下端部を先細り形状とすることで、所定のオーバーラップ長さＬを確保しながらも上記ゴムボリュームを低減することが可能であるからである。

次いで、この発明の効果をさらに明確にするため、以下の従来例、参考例１、２、実施例３、及び比較例１〜４に係る空気入りタイヤを試作し各種試験を行ったので説明する。なお、各空気入りタイヤのサイズは、いずれも２４５／４０Ｒ１９８９Ｙである。

各空気入りタイヤにおけるサイド部の構成及び試験結果（操縦安定性及び耐摩耗性）を表１に示す。なお、表１において、縦ばね定数、横ばね定数及び前後ばね定数は、測定荷重４．６６ｋＮ時におけるものである。また、各空気入りタイヤは、サイド部の構成以外については同一である。

参考例１、２、実施例３のタイヤは、コード補強層としてビードフィラーと第１カーカスプライの本体部との間にアラミド繊維をゴムで被覆してなるものを配設し、第２カーカスプライの折返し部の外側にサイドゴムシート部材を配設したものである。参考例１及び２はサイドゴムシート部材の下端部が先細り形状となっておらず一定の幅であり、実施例３は、サイドゴムシート部の下端部が先細り形状となっている。サイドゴムシート部材とビードフィラーとのオーバーラップ長さは表１に示すとおりである。

従来例１の空気入りタイヤは、コード補強層及びサイドゴムシート部材を有さないものである。比較例１の空気入りタイヤは、コード補強層及びサイドゴムシート部材を有するものの、サイドゴムシート部材とビードフィラーが相互にオーバーラップしていないものである。比較例２の空気入りタイヤは、コード補強層及びサイドゴムシート部材を有するものの、サイドゴムシート部材とビードフィラーとのオーバーラップ長さが本発明の範囲を超えるものである。比較例３の空気入りタイヤは、サイドゴムシート部材とビードフィラーとのオーバーラップ長さが本発明の範囲内であるものの、コード補強層を有していないものである。比較例４の空気入りタイヤは、コード補強層を有しているもののサイドゴムシート部材を有していないものである。

これらの空気入りタイヤを標準リム（１９×８Ｊ）に取り付け、それぞれ排気量２０００ｃｃのターボチャージャー付エンジンを搭載したＦＲスポーツカーに、空気圧２４０ｋＰａ（相対圧）で装着し、下記の測定方法により操縦安定性能及び耐摩耗性能を測定した。

＜操縦安定性能＞
プロのテストドライバーによるサーキットにおける実車官能試験を行い、その評価点数を１０点満点として評価した。なお操縦安定性の目標点数は８点とし、数値が大きいほど操縦安定性能が優れていることを意味する。その評価結果を表１に示す。

＜耐摩耗性＞
耐摩耗性は、市街地を６０００ｋｍ、高速道路を４０００ｋｍ走行した後、ショルダー部のブロックに生じたヒールアンドトウ摩耗による段差量（ｍｍ）を測定しその段差量から評価した。なお目標とする段差量は１．０ｍｍ以下であり、数値が小さいほど耐摩耗性能に優れていることを意味する。その評価結果を表１に示す。

表１の結果からも明らかなように、コード補強層及びサイドゴムシート部材の配設により、横ばね定数、縦ばね定数及び前後ばね定数を増大させることができて目標とする操縦安定性能を確保できる一方、サイドゴムシート部材の配設範囲を制限することで耐摩耗性能の低下を抑えることができ、そしてサイドゴムシート部材とビードフィラーとのオーバーラップ長さを０〜１０％の範囲内とすることで両性能を高次元で実現できることが分かる。

かくしてこの発明によって、耐摩耗性が損なわれることなく操縦安定性の向上した空気入りタイヤを提案することが可能となった。

１空気入りタイヤ
３ビード部
５サイドウォール部
７トレッド部
９ビードコア
１１カーカス
１３ベルト
１５第１カーカスプライ
１７第２カーカスプライ
２３ビードフィラー
２５コード補強層
２７サイドゴムシート部材

Claims

左右一対のビード部と、前記ビード部にそれぞれ連なる左右一対のサイドウォール部と、前記サイドウォール部間に跨って延びるトレッド部と、前記左右一対のビード部間にトロイド状に跨って配設され前記ビード部間に位置する本体部と前記ビード部のビードコアに巻き返されて、該本体部に対向して延びる折返し部とを有する少なくとも一枚のカーカスプライと、前記本体部と前記折返し部との間に配置されるとともに前記ビードコアからタイヤ径方向外側に向けて幅が漸減して延びるビードフィラーと、前記カーカスプライのタイヤ径方向外側に配設されたベルトと、を備える空気入りタイヤにおいて、
繊維コードをゴムで被覆してなり、前記ビードフィラーと前記本体部との間に配置され、下端位置が前記ビードフィラーの下端位置よりも径方向上方に位置し、且つ上端位置がビードトウの先端を基準として少なくともタイヤ断面高さＳＨの５５％の高さ以下である、コード補強層と、
前記ビードフィラーと同質のゴム材料からなり、前記カーカスプライの折返し部の外側に配置され、タイヤ幅方向断面にて幅がタイヤ径方向内側の先端部に向けて漸減する先細り形状であり、上端縁が前記ビードトウの先端を基準として、少なくともタイヤ断面高さＳＨの５５％以上ベルト端位置以下の範囲に位置する、サイドゴムシート部材と、を備え、
前記カーカスプライの少なくとも一枚にて、その折返し部の終端部分を前記ベルトの両端部の内側まで延在させ、
タイヤ幅方向断面における前記ビードコアの外周面から前記ビードフィラーの上端縁までのタイヤ径方向の長さであるビードフィラー高さをタイヤ断面高さの０．２〜０．５倍とするとともに、前記サイドゴムシート部材の下端部と前記ビードフィラーの上端部とのタイヤ径方向のオーバーラップ長さを前記ビードフィラー高さの０％より大きく１０％以下としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記サイドゴムシート部材は、タイヤ幅方向断面にてその幅が２ｍｍ以下である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記繊維コードは、アラミド繊維からなる、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。