JP5539654B2

JP5539654B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5539654B2
Application number: JP2009003737A
Authority: JP
Inventors: 圭一栗田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2029-01-09
Also published as: JP2010159023A

Description

本発明は、空気入りタイヤ、特には、タイヤの重量を増やすことなく、横剛性を向上させる技術を提案するものである。

近年、空気入りタイヤでは、環境への配慮および経済性の観点から低燃費のタイヤが求められており、そのための一つの手段として、タイヤの重量を低減させることがあり、例えば、タイヤのゴム厚さを薄くしたり、カーカスなどのプライ数を減らすこと等が行われている。

しかるに、このようなタイヤの軽量化の方法では、タイヤ剛性、特に横剛性が低下してコーナリングパワーなどの低下を招き、操縦安定性を損ねるという問題があった。

操縦安定性を向上させる方法として、例えばカーカスのクラウン域の外周側に配設したベルトのベルト幅を広げて、タイヤの横剛性を増加させる手法があるが、この場合にはベルトが設けられるトレッド部のトレッド幅を広げることになり、トレッド部のゴム量が増加することから、所望の重量低減を達成することはできなかった。

したがって、従来の空気入りタイヤでは、タイヤの軽量化と横剛性を両立させることは困難であった。

特に、カーカスが、各ビードコアの周りにタイヤ幅方向内側から外側に向けて巻き付けた巻き付け部を持つ構造では、カーカスの折返し端がなくなることで、カーカスの耐引き抜き性が高まりプライ数を減らす等の、タイヤの軽量化の手法を講じ易いが、カーカスプライ数が減少することによるタイヤの横剛性の低下が否めなかった。

本発明の目的は、タイヤの重量を増やすことなしに、タイヤの横剛性を向上させた空気入りタイヤを提供することにある。

この発明にかかる空気入りタイヤは、トレッド部と、一対のサイドウォール部と、一対のビード部と、各ビード部に埋設されたビードコア間にトロイド状に延在させた、少なくとも一枚のカーカスプライからなるカーカスと、カーカスのクラウン域の外周側に配設した、二層以上のコード交錯ベルト層からなるベルトとを具えるものであって、タイヤ幅方向断面内で、ベルトの最大幅を適用リムのリム幅に対して０．９〜１．１倍の範囲とし、ベルトの最大幅位置を通る半径方向線分の、前記カーカスとの交点のうち、最も半径方向外方に位置する点での、カーカスの曲率半径が、タイヤ断面幅の最大位置での、カーカスの曲率半径に対して０．６０〜０．８５倍の範囲を満たし、ベルトの最大幅位置を通る半径方向線分の、前記カーカスとの交点のうち、最も半径方向外方に位置する点での、カーカスの曲率中心が、前記コード交錯ベルト層の最小幅位置を通る半径方向線分よりタイヤ幅方向内側に位置することを特徴とするものである。

ここで、「適用リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）ＹＥＡＲＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（ＥｕｒｏｐｅａｎＴｙｒｅａｎｄＲｉｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＯｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ）ＳＴＡＮＤＡＲＤＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（ＴＨＥＴＩＲＥａｎｄＲＩＭＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮＩＮＣ．）ＹＥＡＲＢＯＯＫ等に規定されたリムをいうものとする。
また、「カーカスの曲率半径」は、タイヤを適用リムに装着し、５０ｋＰａの内圧を充填した状態の曲率半径をいうものとし、複数枚のカーカスプライの場合には、最内側カーカスプライの曲率半径をいうものとする。

また好ましくは、カーカスが、各ビードコアの周りにタイヤ幅方向内側から外側に向けて巻き付けた巻き付け部を有する。
さらに好ましくは、前記空気入りタイヤを適用リムに組み付けて、規定の内圧を充填したときの、前記コード交錯ベルト層の最小幅の端部位置を通る半径方向線分の、前記カーカスとの交点のうち、最も半径方向外方に位置する点での、前記カーカスの径成長が、０〜０．１％の範囲である。

本発明の空気入りタイヤは、タイヤ幅方向断面内で、ベルトの最大幅を適用リムのリム幅に対して０．９〜１．１倍の範囲とし、ベルトの最大幅位置を通る半径方向線分の、前記カーカスとの交点のうち、最も半径方向外方に位置する点Ｂでの、カーカスの曲率半径Ｃｂを、タイヤ断面幅の最大位置Ｃでの、カーカスの曲率半径Ｃｃに対して０．６０〜０．８５倍の範囲を満たすことで、従来のタイヤに比べて、タイヤ最大断面幅が狭くなるとともに、ショルダー部に位置することになるカーカスの点Ｂがタイヤ幅方向外側に位置することになる。その結果、適用リムに組付けて規定の空気圧で充填する際の、カーカスのサイド部のパスラインの径成長率が０．１％以下となり、適用リムの動きをベルトが付随することで、タイヤの横剛性を向上させることができる。
そして、この横剛性の向上により、例えばビード部のゴム量を削減しても、横剛性の変化が起こり難くなる。

ベルトの最大幅が適用リムのリム幅の０．９倍未満では、タイヤの内圧を保持することに対し、タイヤ内の空気充填容積を小さくなりすぎて、ベルト耐久性が低下し、一方１．１倍を超えると、トレッド部等のゴム量が増加し、所望の軽量化を達成できないおそれがある。

カーカスの曲率半径Ｃｂが曲率半径Ｃｃの０．６０未満では、タイヤへの内圧充填時にベルト端部の径成長率が低くなり、ベルト耐久性が低下して、ビード部およびベルトの耐久性が低下するおそれがあり、一方０．８５を超えると、カーカスのサイド部のパスラインの径成長率が増加して、横剛性の向上の効果を得ることができないおそれがある。

本発明の空気入りタイヤの一の実施形態を、適用リムに組付けて規定の空気圧を充填した状態のタイヤ子午線断面を、タイヤの半部について示す図である。

以下に、図面を参照しながら本発明の空気入りタイヤを詳細に説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤの一の実施形態を、適用リムに組付けて５０ｋＰａを充填した状態のタイヤ子午線断面を示す図である。

図中１はトレッド部を、２はトレッド部１のそれぞれの側部に連続して半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部を、そして３はサイドウォール部２の半径方向内方に連続するビード部をそれぞれ示す。

図示の空気入りタイヤでは、カーカス５が一対のビード部３と、各ビード部３に埋設配置された六角形断面のビードコア４間に本体部分５ａをトロイド状に延在させるとともに、各側部部分をビードコア４の周りで半径方向内方から外方に巻き付けた巻付け部分５ｂを有する、一枚のカーカスプライからなる。
ここで、カーカスプライは、例えば、タイヤ周方向と直交する方向に延びるスチールコード、有機繊維コード等にて形成することができる。
また、カーカス５のクラウン域の外周側に、三層以上、図では三層のコード交錯ベルト層からなるベルト６、ベルト補強層７およびトレッドゴム８を順次に配置し、このトレッドゴム８の表面には、図では省略されているが、タイヤ周方向に延びる複数本の周溝等を形成する。

ベルト６は、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる複数本のスチールコードを隣接層間で交差する向きに配列させた三層のベルト層からなり、例えば、各ベルト層のスチールコードは、内層側ベルト層から順にタイヤ周方向に対して１０〜３０°、１０〜３０°、０〜５０°の順で傾斜する。

サイドウォール部２およびビード部３では、カーカス５のタイヤ幅方向外側が、それの外側面に沿って配置されたサイドゴム９によって覆われている。

そしてこの空気入りタイヤでは、ベルト６の交錯ベルト層の最大幅ｗを適用リムＲのリム幅ｒに対して０．９〜１．１倍の範囲とし、交錯ベルト層の最大幅位置を通る半径方向線分の、前記カーカス５との交点のうち、最も半径方向外方に位置Ｂする点での、カーカス５の曲率半径Ｃｂが、タイヤ断面幅の最大位置Ｃでの、カーカス５の曲率半径Ｃｃに対して０．６０〜０．８５倍の範囲とする。
好ましくは、カーカス５の位置Ｂの曲率中心Ｘが、交錯ベルト層の最小幅位置を通る半径方向線分よりタイヤ幅方向内側に位置する。

この空気入りタイヤにおいて好ましくは、カーカス５の位置Ｂの曲率中心Ｘが、交錯ベルト層の最小幅位置を通る半径方向線分よりタイヤ幅方向内側に位置することで、ベルト６の耐久性が確保することができる。なお、カーカス５の位置Ｂの曲率中心Ｘが、タイヤ幅方向外側に位置する場合には、内圧充填時のベルト最大幅位置の径成長が大きくなり過ぎて、耐久性が低下するおそれがある。

好ましくは、カーカス５は、各ビードコア４の周りにタイヤ幅方向内側から外側に向けて巻き付けた巻付け部分５ｂを有することで、カーカスの折返し端がなくなり、カーカス５の耐引き抜き性が高まることでプライ数を減らして、ビード部３の軽量化を図ることができる。

ところで、上記構成を採用することにより、適用リムに組み付けて、規定の内圧を充填したときの、交錯ベルト層の最小幅の端部に位置するカーカス５の径成長が０〜０．１％の範囲になり、タイヤの軽量化と横剛性の向上を両立できる。

次に、図１に示すような構造を有する、タイヤのサイズが２７５／８０Ｒ２２．５のタイヤを有限要素法によりシミュレーションし、表１に示すように、それぞれの諸元を変化させた実施例タイヤおよび、比較例タイヤ１〜５のそれぞれにつき、ベルト耐久性、タイヤの重量、ビード部の重量および横剛性を評価した。
なお、比較例タイヤは、サイド部以外のタイヤ構造については改変を要しないため、実施例タイヤに順ずるものとした。
また、交錯ベルト層の最大ベルト幅は、適用リムのリム幅に対する指数とし、その値が小さいほど、そのベルト幅が狭いものとする。

（ベルト耐久性）
実施例タイヤおよび、比較例タイヤ１〜５のそれぞれを、リムサイズ８．２５×２２．５のリムに装着し、内圧を９００ｋＰａとし、負荷質量０ｋｇで、内圧を０ｋＰａから９００ｋＰａへの変更させたときのベルトの最大幅位置の径成長量を、有限要素法によりシミュレーションして、ベルト耐久性を間接的に評価し、その結果を表２に示す。
なお、表中の指数値は、比較例タイヤ１の値をントロールとして求めたものであり、数値が大きいほど、ベルト耐久性が高いものとした。

（タイヤの重量）
実施例タイヤおよび、比較例タイヤ１〜５のそれぞれを、有限要素法によりシミュレーションして、タイヤの重量を指数評価し、その結果を表２に示す。
なお、表中の指数値は、比較例タイヤ１の値をコントロールとして求めたものであり、数値が小さいほど、タイヤの重量が小さいものとした。

（ビード部の重量）
実施例タイヤおよび、比較例タイヤ１〜５のそれぞれを、内圧充填時のタイヤ最大幅位置（リムフランジから半径方向外方に１１０ｍｍ位置）から、半径方向内方の部分をビード部と定義して、有限要素法によりシミュレーションして、ビード部の重量を指数評価し、その結果を表２に示す。
なお、表中の指数値は、比較例タイヤ１の値をコントロールとして求めたものであり、数値が小さいほど、ビード部の重量が小さいものとした。

（横剛性）
実施例タイヤおよび、比較例タイヤ１〜５のそれぞれを、リムサイズ８．２５×２２．５のリムに装着し、内圧を９００ｋＰａとし、負荷質量３２５０ｋｇで、この負荷質量を加えた状態で、そのタイヤをタイヤ幅方向に１０ｍｍ移動させたとき発生する路面側が受けるタイヤ幅方向の力の和を、有限要素法によりシミュレーションして、横剛性として指数評価し、その結果を表２に示す。
なお、表中の指数値は、比較例タイヤ１の値をコントロールとして求めたものであり、数値が大きいほど、剛性が高いものとした。

表２の結果から、実施例タイヤは、比較例タイヤ１〜５に対して、ベルト耐久性、タイヤの重量、ビード部の重量および横剛性タイヤのいずれも大きく高めることができた。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４ビードコア
５カーカスプライ
５ａ本体部分
５ｂ巻付け部分
６ベルト
７ベルト補強層
８トレッドゴム
９サイドゴム
Ｒ適用リム

Claims

トレッド部と、一対のサイドウォール部と、一対のビード部と、各ビード部に埋設されたビードコア間にトロイド状に延在させた、少なくとも一枚のカーカスプライからなるカーカスと、カーカスのクラウン域の外周側に配設した、二層以上のコード交錯ベルト層からなるベルトとを具える空気入りタイヤにおいて、
タイヤ幅方向断面内で、ベルトの最大幅が適用リムのリム幅に対して０．９〜１．１倍の範囲にあり、
ベルトの最大幅位置を通る半径方向線分の、前記カーカスとの交点のうち、最も半径方向外方に位置する点での、カーカスの曲率半径が、タイヤ断面幅の最大位置での、カーカスの曲率半径に対して０．６０〜０．８５倍の範囲を満たし、
ベルトの最大幅位置を通る半径方向線分の、前記カーカスとの交点のうち、最も半径方向外方に位置する点での、カーカスの曲率中心が、前記コード交錯ベルト層の最小幅位置を通る半径方向線分よりタイヤ幅方向内側に位置することを特徴とする空気入りタイヤ。
カーカスは、各ビードコアの周りにタイヤ幅方向内側から外側に向けて巻き付けた巻き付け部を有してなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記空気入りタイヤを適用リムに組み付けて、規定の内圧を充填したときの、前記コード交錯ベルト層の最小幅の端部位置を通る半径方向線分の、前記カーカスとの交点のうち、最も半径方向外方に位置する点での、前記カーカスの径成長が、０〜０．１％の範囲である請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。