JP5675238B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

この発明は、空気入りタイヤに関し、特に、ビード部においてカーカス本体部をタイヤ幅方向で挟み込む構造を有する空気入りラジアルタイヤに関する。

従来、タイヤ幅方向に並置された一対のビードコア間にトロイダル状に延びた、タイヤの骨格を形成するカーカス、及びカーカスのタイヤ径方向外側に層状に配置された、トレッド剛性を高めるベルト層やベルト層を補強するベルト補強層からなるベルトを有する、空気入りタイヤが知られている。

このような空気入りタイヤとして、例えば、操縦安定性を損ねることなく、ショック吸収性を高め突起乗越し性を向上させることを目的として、ビード部に、ビードコアからタイヤ半径方向外方にのびるビードエーペックスゴムと、ビード部かつカーカスのタイヤ内腔側に配される略三日月状の補強ゴム層とを具える「空気入りタイヤ」（特許文献１参照）があり、また、操縦安定性を低下させることなくビード部の耐久性を向上することを目的として、カーカス層の本体部とビードコアとカーカス層の折り返し部とによって囲まれる部位に、組み合わせたときの断面形状を略三角形とする２個の断面略三角形状のビードフィラーを配置した「空気入りタイヤ」（特許文献２参照）がある。

つまり、これら従来の空気入りタイヤは、操縦安定性を低下させずビード部の剛性を高めるために、カーカス本体部をタイヤ幅方向でビードエーペックスゴムと補強ゴム層或いは２個のビードフィラーにより挟み込む構造を有している。

特開２００７−０１５４５１号公報 特開２００７−０６９６６６号公報

しかしながら、ビード部においてカーカス本体部をタイヤ幅方向で挟み込む構造を有する、従来の「空気入りタイヤ」（特許文献１参照）においては、操縦安定性を向上させるには十分ではなく、基本プライ構造もカット耐久性について考慮したものではない。同様に、従来の「空気入りタイヤ」（特許文献２参照）においても、軽量化構造にはなっておらず、基本プライ構造もカット耐久性について考慮したものではない。

空気入りタイヤにおいて、カット耐久性が考慮されていないと、例えば、悪路やオフロードを走行する際、タイヤのサイドウォール部からショルダー部にかけての部位に岩や瓦礫等が接触することによってカット傷が入ってしまう虞があり、カット傷が入るとカーカス層の破断を招く場合が想定され、このような場合、空気漏れが生じてしまうことが懸念される。
この発明の目的は、操縦安定性を向上させると共にビード部の耐久性を確保しつつ、軽量化を実現することができる空気入りタイヤを提供することである。

上記目的を達成するため、この発明に係る空気入りタイヤは、一対のビードコア間にトロイダル状に延びタイヤ幅方向内側から前記ビードコアに巻き付けて折り返したカーカスの、折り返す前のカーカス本体部のタイヤ幅方向外側に第１スティフナーを、前記カーカス本体部のタイヤ幅方向内側に第２スティフナーを、それぞれ有する空気入りタイヤにおいて、前記第１スティフナーのタイヤ径方向高さは、７〜１５ｍｍの範囲にあり、前記第２スティフナーの最大厚さは、１．５〜４ｍｍの範囲にあり、前記第１スティフナーと前記第２スティフナーのタイヤ幅方向における重なり量は、５〜１２ｍｍの範囲にあって、前記第１スティフナーは、前記第２スティフナーよりタイヤ径方向内側に配置され、且つ、タイヤ横断面での断面積は、前記第１スティフナーの方が前記第２スティフナーより大きく、前記カーカスは、折り返し端が前記カーカスとその外側に配置されるベルト層の間に挟持されるエンベロープ構造を有することを特徴としている。
なお、上述した、第１スティフナーのタイヤ径方向高さが、７〜１５ｍｍの範囲にあり、第１スティフナーと第２スティフナーのタイヤ幅方向における重なり量が、５〜１２ｍｍの範囲にあるとき、空気入りタイヤは、リム組みされていない状態、即ち、内圧充填されておらず、荷重も負荷されていない状態である。

この発明に係る空気入りタイヤによれば、一対のビードコア間にトロイダル状に延びタイヤ幅方向内側からビードコアに巻き付けて折り返したカーカスの、折り返す前のカーカス本体部のタイヤ幅方向外側に第１スティフナーを、カーカス本体部のタイヤ幅方向内側に第２スティフナーを、それぞれ有し、第１スティフナーのタイヤ径方向高さは、７〜１５ｍｍの範囲にあり、第２スティフナーの最大厚さは、１．５〜４ｍｍの範囲にあり、第１スティフナーと第２スティフナーのタイヤ幅方向における重なり量は、５〜１２ｍｍの範囲にあって、第１スティフナーは、第２スティフナーよりタイヤ径方向内側に配置されていると共に、タイヤ横断面での断面積は、第１スティフナーの方が第２スティフナーより大きく、カーカスは、折り返し端が前記カーカスとその外側に配置されるベルト層の間に挟持されるエンベロープ構造を有するので、横剛性を向上させて操縦安定性の向上を図ることができると共に、ビード部の耐久性を確保しつつ、軽量化を実現することができる。また、第１スティフナーのタイヤ径方向高さが、７〜１５ｍｍの範囲にあるので、第１スティフナーを小型に形成することができ、カーカスの質量を減少させて更に軽量化することができる。また、第１スティフナーと第２スティフナーのタイヤ幅方向における重なり量が、５〜１２ｍｍの範囲にあるので、ビード部の剛性を確保することで横剛性が向上し、更に操縦安定性が向上する。また、カーカスは、折り返し端がカーカスとその外側に配置されるベルト層の間に挟持されるエンベロープ構造を有するので、サイドウォール部の剛性を確保し、且つ、バットレス部の耐カット性を向上させることができる。

この発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤの構成を概略的に示すタイヤ半部の幅方向断面による説明図である。

以下、この発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤの構成を概略的に示すタイヤ半部の幅方向断面による説明図である。図１に示すように、空気入りタイヤ１０は、タイヤの骨格を構成するカーカス１１、カーカス１１のタイヤ径方向外側に位置するベルト１２、ベルト１２のタイヤ径方向外側に位置するトレッド部１３、及びトレッド１３に続くカーカス１１のタイヤ幅方向外側に位置するサイドウォール部１４を有している。

カーカス１１は、タイヤ幅方向に離間して並置された環状構造を有する左右一対のビードコア１５，１５（一方のみ図示）間に、トロイダル状に延び、タイヤ幅方向内側からビードコア１５に巻き付けて折り返された後、タイヤ幅方向外側でタイヤ径方向外側へと延び、折り返し端が、カーカス１１とその外側に配置されるベルト１２（ベルト層１８）の間に挟持されるエンベロープ構造を有している。なお、カーカス１１は、エンベロープ構造に限るものではなく、エンベロープ構造以外の構造、即ち、カーカス１１の折り返し端がベルト１２まで延びていないターンナップ構造でもよい。

このカーカス１１は、ビードコア１５を内包するビード部１６において、ビードコア１５のタイヤ径方向外側に積層して配置された第１スティフナー（第１ビードフィラー）１７ａと第２スティフナー（第２ビードフィラー）１７ｂの間を、折り返す前のカーカス本体部１１ａが、タイヤ幅方向外側から内側へ通り抜け、ビードコア１５を下側から覆うようにビードコア１５のタイヤ径方向外側を通り、ビードコア１５のタイヤ幅方向外側で折り返されたカーカス折返し部１１ｂが、スティフナー１７ａ及びカーカス本体部１１ａのタイヤ幅方向外側に位置している。

つまり、カーカス１１の折り返す前のカーカス本体部１１ａは、第１スティフナー１７ａと第２スティフナー１７ｂでタイヤ幅方向両側から挟み込まれており、カーカス本体部１１ａのタイヤ幅方向外側に第１スティフナー１７ａを、カーカス本体部１１ａのタイヤ幅方向内側に第２スティフナー１７ｂを、それぞれ有している。
第１スティフナー１７ａと第２スティフナー１７ｂは、恰も、頂部がタイヤ径方向外側に位置するタイヤ幅方向断面略三角形状を、高さ方向略中央でタイヤ幅方向外側から内側へ下がり傾斜で二分して形成したように、何れもタイヤ幅方向断面が略三角形状を呈している（図１参照）。この略三角形状には、三角形の角が丸くなっているものや辺が曲線からなるもの等も含まれる。

これら第１スティフナー１７ａと第２スティフナー１７ｂにあっては、第１スティフナー１７ａのタイヤ幅方向断面積（Ｓ１）が、第２スティフナー１７ｂのタイヤ幅方向断面積（Ｓ２）より大きくなる（Ｓ１＞Ｓ２）ように形成されている（図１参照）。
また、第１スティフナー１７ａは、その高さ、即ち、タイヤ径方向長さが、７〜１５ｍｍの範囲にあるように、第２スティフナー１７ｂは、その上端、即ち、タイヤ径方向外側端が、タイヤ断面高さ（セクションハイト：タイヤ外径とリム径の差の１／２）の２５〜４０％の範囲にあるように形成されている。更に、第１スティフナー１７ａと第２スティフナー１７ｂのタイヤ幅方向の重なり（オーバラップ）量は、５〜１２ｍｍの範囲にあるように、第２スティフナー１７ｂの最大厚さは、１．５ｍｍ以上、４ｍｍ以下となるように形成されている。

なお、第１スティフナー１７ａと第２スティフナー１７ｂは、例えば、第１スティフナー１７ａの方が第２スティフナー１７ｂに比べて硬い材質からなるように、異なった硬度を有するゴム系部材で形成してもよいが、同一の硬度を有する同一種類のゴム系部材により形成し、可能な限り、硬い材質で小型化（タイヤ幅方向断面積を小さく）することが軽量化のために望ましい。同一種類の部材により形成することで、軽量化の最適化が可能になる。

また、ベルト１２は、カーカス１１のタイヤ幅方向中央部を覆う、少なくとも一層のベルト層１８（ここでは、一例として二層の場合を図示する）と、ベルト層１８のタイヤ幅略全域を覆い更にタイヤ幅方向端部を二重に覆うキャップ層１９とが、記載順にカーカス１１のタイヤ径方向外側に配置された積層構造を有している。
このように、空気入りタイヤ１０は、ビード部１６において、カーカス１１の折り返す前のカーカス本体部１１ｂをタイヤ幅方向断面三角形状の二つのスティフナー（第１スティフナー１７ａと第２スティフナー１７ｂ）で挟み込み、第１スティフナー１７ａの高さを７〜１５ｍｍの範囲にあるように、即ち、第１スティフナー１７ａの高さが低くなるようにしているので、カーカス１１（カーカスプライ）によって形作られるケースラインを立てることができる。

つまり、カーカス１１を、第２スティフナー１７ｂのタイヤ幅方向外側に位置させることによって、カーカスプライの張力を最大限引き出すことが可能になり、ケースラインを倒れ込むことなく立てることができる。この結果、ケース剛性を高めることができ、横剛性を向上させることができるので、操縦安定性の向上を図ることができる。
また、第１スティフナー１７ａのタイヤ幅方向断面積（Ｓ１）を第２スティフナー１７ｂのタイヤ幅方向断面積（Ｓ２）より大きくする（Ｓ１＞Ｓ２）ことにより、サイドウォール部１４における剛性変化を、タイヤ径方向外側から内側へ連続的に大きくすることができるので、サイドウォール部１４の耐久性を向上させることができる。

また、第１スティフナー１７ａの高さを低くして、できるだけ小型に形成することにより、第１スティフナー１７ａの重量、ひいてはスティフナー全体の重量を減らして軽量化することができる。
また、第１スティフナー１７ａと第２スティフナー１７ｂのタイヤ幅方向における重なり量が、５〜１２ｍｍの範囲にあることにより、ビード部の耐久性について、従来構造と同等以上を確保することができる。

更に、カーカス１１をエンベロープ構造にすることにより、サイドウォール部１４の剛性を高めて耐久性を向上させることができると共に、サイドウォール部１４のトレッド部１３に向かってせり上がっている壁部、所謂、バットレス（ｂｕｔｔｒｅｓｓ）部の耐カット性を向上させることができる。

この発明に係る空気入りタイヤ１０を二種類（実施例１，２）試作し、横ばね定数について、従来例との比較試験を行った。横ばね定数は、定盤上に設置した空気入りタイヤに所定の垂直荷重を負荷した状態で、定盤を横方向に引っ張った際の加えた力と変位量を測定し、加えた力／変位量として算出した。この比較試験において負荷した垂直荷重は５．１０ｋＮである。この横ばね定数は、タイヤ横方向の剛性を示し、数値が大きいほどケーシング剛性が高く、操縦安定性が優れていることを意味する。
実施例１，２、従来例の空気入りタイヤは、何れもタイヤサイズが２４５／４０Ｒ１８の乗用車用ラジアルタイヤであり、リムサイズ１８．００インチ幅の適用リムに組み込み、正規内圧１８０ｋＰａで、横ばね定数について評価した。

ここで、適用リムとは、ＪＡＴＭＡ（The Japan Automobile Tyre Manufacturers Association,Inc.）に規定される「適用リム」、ＴＲＡ（THE TIRE AND RIM ASSOCIATION INC.）に規定される「Design Rim」、或いはＥＴＲＴＯ（THE European Tyre and Rim Technical Organisation）に規定される「Measuring Rim」をいう。また、正規内圧とは、ＪＡＴＭＡに規定される「最高空気圧」、ＴＲＡに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、或いはＥＴＲＴＯに規定される「INFLATION PRESSURES」をいう。

以下、実施例１，２、従来例の各構成について表１を参照して説明する。
スティフナー構成：
実施例１，２は第１スティフナー１７ａと第２スティフナー１７ｂからなる二層、従来例は一層である。
第１スティフナー１７ａの高さ：
実施例１は１０[ｍｍ]、実施例２は、１５[ｍｍ]である。
第２スティフナー１７ｂの高さ：
セクションハイト対比で、実施例１は３０[％]、実施例２は３０[％]、従来例は３０[％]である。

第２スティフナー１７ｂに対する第１スティフナー１７ａのオーバラップ量：
実施例１は５[ｍｍ]、実施例２は９[ｍｍ]である。
第２スティフナー１７ｂの最大厚さ：
実施例１は２．２[ｍｍ]、実施例２は１．９[ｍｍ]である。
スティフナー部の合計面積：
指数表示で、従来例を１００として、実施例１は１００、実施例２は１００である。

この発明に係る空気入りタイヤの実施例１，２と従来例について横ばね定数（指数）を比較すると、従来例を１００として、実施例１は１０３、実施例２は１０６であり、実施例１で３ポイント、実施例２で６ポイント向上していることが分かった。これにより、横ばね定数が向上していること、即ち、２層のスティフナー構成にすることでケース剛性及びビード部の剛性を高めたことになるので、横剛性を向上させて操縦安定性の向上を図ることができる。
従って、この発明に係る空気入りタイヤ１０により、操縦安定性を向上させると共にビード部の耐久性を確保しつつ、軽量化を実現することができる。

この発明によれば、横剛性を向上させて操縦安定性の向上を図ることができると共に、ビード部の耐久性を確保しつつ、軽量化を実現することができるので、ビード部においてカーカス本体部をタイヤ幅方向で挟み込む構造を有する空気入りラジアルタイヤとして最適である。

１０ 空気入りタイヤ
１１ カーカス
１１ａ カーカス本体部
１１ｂ カーカス折返し部
１２ ベルト
１３ トレッド部
１４ サイドウォール部
１５ ビードコア
１６ ビード部
１７ａ 第１スティフナー
１７ｂ 第２スティフナー
Ｓ１，Ｓ２ タイヤ幅方向断面積
１８ ベルト層
１９ キャップ層

Claims (1)

1. 一対のビードコア間にトロイダル状に延びタイヤ幅方向内側から前記ビードコアに巻き付けて折り返したカーカスの、折り返す前のカーカス本体部のタイヤ幅方向外側に第１スティフナーを、前記カーカス本体部のタイヤ幅方向内側に第２スティフナーを、それぞれ有する空気入りタイヤにおいて、
   前記第１スティフナーのタイヤ径方向高さは、７〜１５ｍｍの範囲にあり、
   前記第２スティフナーの最大厚さは、１．５〜４ｍｍの範囲にあり、
   前記第１スティフナーと前記第２スティフナーのタイヤ幅方向における重なり量は、５〜１２ｍｍの範囲にあって、
   前記第１スティフナーは、前記第２スティフナーよりタイヤ径方向内側に配置され、且つ、タイヤ横断面での断面積は、前記第１スティフナーの方が前記第２スティフナーより大きく、
   前記カーカスは、折り返し端が前記カーカスとその外側に配置されるベルト層の間に挟持されるエンベロープ構造を有することを特徴とする空気入りタイヤ。

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