JP6007588B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、耐カット性及び転動抵抗性をバランスよく向上させた空気入りタイヤに関する。

一般に、タイヤのサイド剛性がタイヤの運動性能に対して大きな影響を及ぼすことから、これまでサイドウォール部の補強構造に関して多くの提案がなされてきた（例えば、特許文献１、２参照）。

これらのうち、特許文献１では、サイド剛性を高めることによって生じる乗り心地性の悪化や制動性の低下を抑制するために、サイドウォール部をビード部からベルト端まで延びる高モジュラスゴムからなる内側ゴム層と、その外側に配置された低モジュラスゴムからなる外側ゴム層との２層構造にして、乗り心地性の悪化を回避しながら前後剛性の増加により制動性を向上させることを提案している。しかし、この提案では、高モジュラスゴムからなる内側ゴム層をベルト端まで延在させているので、転がり抵抗性が低下するという問題を孕んでいた。

また、特許文献２では、サイドウォール部における耐亀裂成長性を向上させるために、サイドウォールゴムを高モジュラスゴムからなる内側ゴム層と低モジュラスゴムからなる外側ゴム層との２層構造にして、外側ゴム層に対して耐カット機能を負わせ、内側ゴム層に対してカット傷の成長防止機能を負わせることを提案している。

一方、転がり抵抗性や騒音性を向上させるための対策として、ビード部に埋設するビードフィラーを小型化する取り組みが行なわれてきた。しかし、この種のタイヤでは、サイド剛性が不足して操縦安定性が低下すると同時に、外部からの衝撃によりサイドウォール部に亀裂が生じ易くなるという問題があり、これらを補完するための対策が種々検討されてきた。

出願人は、上述する背景に鑑みて、サイドウォール部をビード部からタイヤ径方向外側に延在する高モジュラスゴムからなる内側ゴム層と、その外側に配置された低モジュラスゴムからなる外側ゴム層との２層構造にしたうえで、内側ゴム層の高さを調整することによって、タイヤを軽量化させながら、サイドウォール部における耐カット性を改善させ、併せて転がり抵抗性を向上させることができるという知見を得て、この知見に基づいて鋭意研究を重ねてきた結果、本発明を完成するに至った。

特開２００３−３１２２１３号公報 特開２００６−２１６７１号公報

本発明の目的は、かかる従来の問題点を解消するもので、耐カット性及び転動抵抗性をバランスよく向上させ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ための本発明の空気入りタイヤは、左右一対のビード部に埋設したビードコアの外周側にビードフィラーを配置し、該ビードコアの周囲をタイヤ軸方向内側から外側に向けて前記ビードフィラーを包み込むように折り返した少なくとも１層のカーカス層を備えると共に、前記カーカス層に隣接するタイヤ軸方向外側に前記ビード部のタイヤ軸方向外側で露出し、かつタイヤ径方向内側から外側に向けて延在するリムクッションを配置し、かつ該リムクッションのタイヤ軸方向外側に前記露出部のタイヤ径方向上端からタイヤ径方向外側に向けて延在するブラックサイドウォールを積層させた空気入りタイヤであって、前記リムクッションの上端の高さをタイヤ周方向に沿ってタイヤ断面高さの０．５〜０．７倍の範囲内で波状に変化させると共に、該リムクッションの上端の平均高さをタイヤ断面高さの０．６倍以下とし、かつ前記ブラックサイドウォールを構成するゴムの硬さＫｓと前記リムクッションを構成するゴムの硬さＫｒと前記ビードフィラーを構成するゴムの硬さＫｆとの関係をＫｓ＜Ｋｒ＜Ｋｆとしたことを特徴とする。

さらに、上述する構成において、以下の（１）〜（７）に記載するように構成することが好ましい。
（１）前記リムクッションの上端の高さをタイヤ周方向に沿って周期を１８以上とする波状に形成する。
（２）前記ビードフィラーの上端の高さをタイヤ断面高さの５〜４０％にする。
（３）前記ブラックサイドウォールの下端の高さをタイヤ断面高さの０．３〜０．４倍にする。
（４）前記リムクッションの厚さをタイヤ径方向外側に向けて徐々に小さくすると共に、該リムクッションと前記ブラックサイドウォールとの積層部分における前記リムクッションと前記ブラックサイドウォールとの総厚さをタイヤ径方向において略一定にする。
（５）前記リムクッションと前記ブラックサイドウォールとの積層部分における前記リムクッションの厚さを０．５〜２．０ｍｍにする。
（６）前記ブラックサイドウォールを構成するゴムの６０℃におけるｔａｎδＴｓと前記リムクッションを構成するゴムの６０℃におけるｔａｎδＴｒと前記ビードフィラーを構成するゴムの６０℃におけるｔａｎδＴｆとの関係をＴｒ＜Ｔｓ＜Ｔｆとする。
（７）前記リムクッションの下端を前記ビードコアを包み込むように該ビードコアのタイヤ軸方向内側まで延在させる。

本発明によれば、カーカス層に隣接するタイヤ軸方向外側にビード部のタイヤ軸方向外側で露出し、かつタイヤ径方向内側から外側に向けて延在するリムクッションを配置し、リムクッションのタイヤ軸方向外側に前記露出部のタイヤ径方向上端からタイヤ径方向外側に向けて延在するブラックサイドウォールを積層させると共に、リムクッションの上端の高さをタイヤ断面高さの０．７倍に相当する高さよりも低い高さに抑え、かつブラックサイドウォールを構成するゴムの硬さＨｓとリムクッションを構成するゴムの硬さＨｒとビードフィラーを構成するゴムの硬さＨｆとの関係をＨｓ＜Ｈｒ＜Ｈｆとしたので、高硬度ゴムからなるリムクッションの配置により適正なサイド剛性を確保することができると共に、リムクッションの上端の高さを抑えたことにより、転がり抵抗性を向上させることができる。

しかも、リムクッションの上端の高さをタイヤ周方向に沿ってタイヤ断面高さの０．５〜０．７倍の範囲内で波状に変化させると共に、その平均高さをタイヤ断面高さの０．６倍以内に抑えたので、タイヤ周上におけるリムクッション高さの変動により、耐カット性の向上効果と転がり抵抗性の向上効果とをバランスよく確保することができる。

本発明の実施形態による空気入りタイヤの概要を示す半断面図である。 図１のタイヤにおける要部を拡大して示す断面図である。 リムクッションの上端の高さがタイヤ周方向に沿って変化する状況を説明するためのイメージ図である。

本発明の実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態による空気入りタイヤの概要を示す断面図、図２は図１のタイヤにおける要部を拡大して示す断面図である。

本発明の空気入りタイヤ１は、図１に示すように、左右一対のビード部２に埋設したビードコア３の外周側にビードフィラー４を配置し、ビードコア３の周囲をタイヤ軸方向内側から外側に向けてビードフィラー４を包み込むように折り返した少なくとも１層（図では１層）のカーカス層５を備えると共に、カーカス層５に隣接するタイヤ軸方向外側にビード部２のタイヤ軸方向外側で露出し、かつタイヤ径方向内側から外側に向けて延在するリムクッション６を配置し、リムクッション６のタイヤ軸方向外側にリムクッション６の露出部のタイヤ径方向上端からタイヤ径方向外側に向けて延在するブラックサイドウォール７を積層させている。

そして、本発明では、リムクッション６の上端６ａの高さＨｒ（図２参照）をタイヤ周方向に沿ってタイヤ断面高さＳＨの０．５〜０．７倍の範囲内で波状に変化させると共に、リムクッション６の上端６ａの平均高さをタイヤ断面高さＳＨの０．６倍以下とし、かつブラックサイドウォール７を構成するゴムの硬さＫｓとリムクッション６を構成するゴムの硬さＫｒとビードフィラー４を構成するゴムの硬さＫｆとの関係をＫｓ＜Ｋｒ＜Ｋｆにしている。なお、図３はリムクッション６の上端６ａの高さＨｒがタイヤ周方向に沿って波状に変化した状態を示すタイヤ側面から見たイメージ図である。

このように、カーカス層５に隣接するタイヤ軸方向外側にビード部２のタイヤ軸方向外側で露出し、かつタイヤ径方向内側から外側に向けて延在するリムクッション６を配置し、リムクッション６のタイヤ軸方向外側にリムクッション６の露出部のタイヤ径方向上端からタイヤ径方向外側に向けて延在するブラックサイドウォール７を積層させると共に、リムクッション６の上端６ａの高さＨｒをタイヤ断面高さＳＨの０．７倍に相当する高さよりも低い高さに抑え、かつブラックサイドウォール７を構成するゴムの硬さＫｓとリムクッション６を構成するゴムの硬さＫｒとビードフィラー４を構成するゴムの硬さＫｆとの関係をＫｓ＜Ｋｒ＜Ｋｆとしたことにより、高硬度ゴムからなるリムクッション６の配置により適正なサイド剛性を確保することができると共に、リムクッション６の上端の高さＨｒを抑えたことにより、転がり抵抗性を向上させることができる。

しかも、リムクッション６の上端６ａの高さＨｒをタイヤ周方向に沿ってタイヤ断面高さＳＨの０．５〜０．７倍の範囲内で波状に変化させると共に、その平均高さをタイヤ断面高さＳＨの０．６倍以下に抑えたので、タイヤ周上におけるリムクッション高さの変動により、耐カット性の向上効果と転がり抵抗性の向上効果とをバランスよく確保することができる。

ここで、リムクッション６の上端６ａの高さＨｒがタイヤ断面高さＳＨの０．５倍未満になると耐カット性が低下することになり、０．７倍超になると転がり抵抗性が低下することになる。また、その平均高さがタイヤ断面高さＳＨの０．６倍を超えると耐カット性の向上効果と転がり抵抗性の向上効果とのバランスが崩れて、転がり抵抗性の向上効果が不足することになる。

また、リムクッション６を構成するゴムの硬さＫｒをビードフィラー４を構成するゴムの硬さＫｆよりも大きくした場合には、転がり抵抗性が悪化することになり、リムクッション６を構成するゴムの硬さＫｒをブラックサイドウォール７を構成するゴムの硬さＫｓよりも小さくした場合には、サイド剛性が不足して操縦安定性が低下することになる。

このような観点から、本発明の空気入りタイヤ１では、ブラックサイドウォール７を構成するゴムには２０℃におけるＪＩＳＡ硬さが４０〜６０、リムクッション６を構成するゴムには２０℃におけるＪＩＳＡ硬さが７０〜８５、ビードフィラー４を構成するゴムには２０℃におけるＪＩＳＡ硬さが８０〜９５、のゴムをそれぞれ使用することが好ましい。

なお、リムクッション６の上端６ａのタイヤ周方向に沿う高さＨｒの変動は、タイヤ周上におけるサイド剛性の急激な変化を極力抑制する観点から、タイヤ周方向に対してなだらかに変化する波形、好ましくは正弦波状に変化する波形となるように形成するのがよい。したがって、本発明では、この高さＨｒの変動がタイヤ周方向に沿って段差状に変化する場合が除外される。

本発明において、リムクッション６の上端６ａの高さＨｒをタイヤ周方向に沿って周期を１８以上、好ましくは７２以下とする波状に形成するとよい。これにより、耐カット性及び転がり抵抗性をバランスよく向上させることができる。ここで、波状の周期を１８未満にするとタイヤ周方向におけるサイド剛性の変動が大きくなり過ぎてタイヤのユニフォミティーを崩す原因になり、７２超にすると耐カット性の向上効果と転がり抵抗性の向上効果とをバランスよく確保することが難しくなる。

上述するように、本発明の空気入りタイヤ１では、高硬度ゴムからなるリムクッション６の上端６ａの高さＨｒをタイヤ周方向に沿ってタイヤ断面高さＳＨの０．５〜０．７倍の範囲内で波状に変化させているので、ビードフィラー４を小型化した場合であっても、適正なサイド剛性を確保することができる。したがって、本発明では、ビードフィラー４の上端の高さＨｆをタイヤ断面高さＳＨの５〜４０％となるようにすることができる。ここで、５％未満ではサイド剛性が不足して操縦安定性が低下すると共に、耐カット性が低下することになり、４０％超では転がり抵抗性が低下することになる。

また、本発明の空気入りタイヤ１では、ブラックサイドウォール７の下端７ｂの高さＨｓをタイヤ断面高さＳＨの０．３〜０．４倍となるように調整するとよい。これにより、ビード部２の耐久性を確保しながら、良好な耐カット性を確保することができる。ここで、ブラックサイドウォール７の下端７ｂの高さＨｓがタイヤ断面高さＳＨの０．３倍未満になると、ビード部２の耐久性が低下する原因になり、０．４倍超にすると耐カット性が低下する原因になる。

本発明において、リムクッション６の厚さをタイヤ径方向外側に向けて徐々に小さくすると共に、リムクッション６とブラックサイドウォール７との積層部分におけるリムクッション６とブラックサイドウォール７との総厚さがタイヤ径方向において略一定となるように調整するとよい。これにより、タイヤ径方向における剛性の急激な変動を抑えながら、耐カット性と転がり抵抗性とを一層バランスよく向上させることができる。

さらに好ましくは、リムクッション６とブラックサイドウォール７との積層部分におけるリムクッション６の厚さが０．５〜２．０ｍｍとなるように調整するとよい。リムクッション６のタイヤ径方向外側の厚さを０．５ｍｍに調整することにより、リムクッション６の上端６ａの近傍における剛性の急激な変動を抑えることが可能になり、タイヤ径方向内側の厚さを２．０ｍｍに調整することにより、耐カット性と転がり抵抗性とのバランスを確実に向上させることができる。ここで、リムクッション６のタイヤ径方向外側における厚さが０．５ｍｍ未満になると耐カット性が低下することになり、タイヤ径方向内側における厚さが２．０ｍｍ超になると転がり抵抗性が低下することになる。

また、本発明の空気入りタイヤ１では、ブラックサイドウォール７を構成するゴムの６０℃におけるｔａｎδＴｓとリムクッション６を構成するゴムの６０℃におけるｔａｎδＴｒとビードフィラー４を構成するゴムの６０℃におけるｔａｎδＴｆとの関係をＴｒ＜Ｔｓ＜Ｔｆとなるようにするとよい。これにより、走行時においてサイドウォール部に生ずる発熱を効率よく抑えて良好な耐久性を確保することができる。ここで、ブラックサイドウォール７を構成するゴムの６０℃におけるｔａｎδＴｓをビードフィラー４を構成するゴムの６０℃におけるｔａｎδＴｆよりも大きくすると、走行時においてサイドウォール部に生ずる発熱を抑えることが難しくなる。

このような観点から、本発明の空気入りタイヤ１では、リムクッション６を構成するゴムには６０℃におけるｔａｎδＴｒが０．１０以下、ブラックサイドウォール７を構成するゴムには６０℃におけるｔａｎδＴｓが０．１２以下、ビードフィラー４を構成するゴムには６０℃におけるｔａｎδＴｆが０．１８以下、のゴムをそれぞれ使用することが好ましい。

本発明において、さらに好ましくは、リムクッション６の下端６ｂをビードコア３を包み込むようにビードコア３のタイヤ軸方向内側まで延在させるとよい。これにより、ビード部２の底面に新たな補強層を配置することなしに、良好な耐リムずれ性を確保することができる。

上述するように、本発明の空気入りタイヤは、カーカス層のタイヤ軸方向外側に配置するサイドウォールゴム層を、ビード部の底面からタイヤ径方向外側に向けて延在するリムクッションゴムとその外側に位置するタイヤ径方向内側から外側に向けて延在するブラックサイドウォールゴムとの２層の構造体で構成したうえで、リムクッションゴムの上端の高さをタイヤ周方向に沿ってタイヤ断面高さの０．５〜０．７倍の範囲内で波状に変化させると共に、その平均高さがタイヤ断面高さの０．６倍以下となるようにすることによって、適正なサイド剛性を確保しながら、耐カット性及び転がり抵抗性をバランスよく向上させるもので、特に小型化されたビードフィラーを備えたタイヤに対しても適用できることから、転がり抵抗性を重視する乗用車用の空気入りタイヤに対して幅広く利用することができる。

タイヤサイズを１９５／６５Ｒ１５、タイヤ構造を図１として、ブラックサイドウォール、リムクッション及びビードフィラーの構成をそれぞれ表１のように異ならせて、従来タイヤ（従来例）、本発明タイヤ（実施例１〜３）及び比較タイヤ（比較例１〜５）をそれぞれ作製した。なお、各タイヤでは、表１の仕様を除く全ての仕様をそれぞれ共通にした。

これら９種類のタイヤについて、それぞれ以下の方法により軽量化性、耐カット性、転がり抵抗性を評価し、その結果を従来タイヤを１００とする指数により表１に併記した。軽量化性、耐カット性及び転がり抵抗性は、数値が大きいほど優れていることを示す。

〔軽量化性の評価〕
各タイヤの重量を測定し、その結果を以って軽量化性の評価とした。

〔耐カット性の評価〕
各タイヤをリム（サイズ：１５×６ＪＪ）に嵌合して空気圧２３０ｋＰａを充填すると共に、国産車（２．０Ｌ、セダン）に装着して、速度１０ｋｍ／ｈにて高さ１５ｃｍの縁石に３０°の角度で乗り上げ、これを５回繰り返した後、サイドウォール部の損傷を測定し、その結果を以って耐カット性の評価とした。

〔転がり抵抗性の評価〕
各タイヤをリム（サイズ：１５×６ＪＪ）に嵌合して空気圧２３０ｋＰａを充填し、室内ドラム試験機（ドラム径：１７０６ｍｍ）により、荷重４．５ｋＮを負荷させて、速度８０ｋｍ／ｈにて３０分間予備走行させた後、転がり抵抗値を測定し、その結果の逆数を以って転がり抵抗性の評価とした。

表１より、本発明タイヤは、従来タイヤ及び比較タイヤに比して、タイヤを軽量化させながら、耐カット性及び転がり抵抗性をバランスよく向上させていることを確認した。

さらに詳細には、比較例１では、従来タイヤに比してビードフィラーの高さを低くしたため耐カット性が低下し、比較例２では、リムクッションの高さを高くしたため転がり抵抗性が悪化したのに対して、実施例１ではリムクッションの上端高さをタイヤ周方向に対して正弦波状に変動させたため、耐カット性及び転がり抵抗性がバランスよく向上し、比較例３では、従来タイヤに比してリムクッションの高さを高くしたため転がり抵抗性が悪化し、比較例４では、リムクッションのタイヤ周方向に沿う高さ変動を大きくしたため転がり抵抗性が悪化し、比較例５では、リムクッションのタイヤ周方向に沿う高さ変動を段差状に形成したため耐カット性が悪化した、ことをそれぞれ確認した。

１ 空気入りタイヤ
２ ビード部
３ ビードコア
４ ビードフィラー
５ カーカス層
６ リムクッション
６ａ リムクッションの上端
６ｂ リムクッションの下端
７ ブラックサイドウォール
７ｂ ブラックサイドウォールの下端
ＳＨ タイヤ断面高さ
Ｈｒ リムクッションの上端の高さ
Ｈｆ ビードフィラーの上端の高さ
Ｈｓ ブラックサイドウォールの下端の高さ

Claims (8)

1. 左右一対のビード部に埋設したビードコアの外周側にビードフィラーを配置し、該ビードコアの周囲をタイヤ軸方向内側から外側に向けて前記ビードフィラーを包み込むように折り返した少なくとも１層のカーカス層を備えると共に、前記カーカス層に隣接するタイヤ軸方向外側に前記ビード部のタイヤ軸方向外側で露出し、かつタイヤ径方向内側から外側に向けて延在するリムクッションを配置し、かつ該リムクッションのタイヤ軸方向外側に前記露出部のタイヤ径方向上端からタイヤ径方向外側に向けて延在するブラックサイドウォールを積層させた空気入りタイヤであって、
   前記リムクッションの上端の高さをタイヤ周方向に沿ってタイヤ断面高さの０．５〜０．７倍の範囲内で波状に変化させると共に、該リムクッションの上端の平均高さをタイヤ断面高さの０．６倍以下とし、かつ前記ブラックサイドウォールを構成するゴムの硬さＫｓと前記リムクッションを構成するゴムの硬さＫｒと前記ビードフィラーを構成するゴムの硬さＫｆとの関係をＫｓ＜Ｋｒ＜Ｋｆとした空気入りタイヤ。
2. 前記リムクッションの上端の高さをタイヤ周方向に沿って周期を１８以上とする波状に形成した請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ビードフィラーの上端の高さをタイヤ断面高さの５〜４０％にした請求項１、２又は３に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ブラックサイドウォールの下端の高さをタイヤ断面高さの０．３〜０．４倍にした請求項１、２又は３に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記リムクッションの厚さをタイヤ径方向外側に向けて徐々に小さくすると共に、該リムクッションと前記ブラックサイドウォールとの積層部分における前記リムクッションと前記ブラックサイドウォールとの総厚さをタイヤ径方向において略一定にした請求項１、２、３又は４に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記リムクッションと前記ブラックサイドウォールとの積層部分における前記リムクッションの厚さが０．５〜２．０ｍｍである請求項１、２、３、４又は５に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記ブラックサイドウォールを構成するゴムの６０℃におけるｔａｎδＴｓと前記リムクッションを構成するゴムの６０℃におけるｔａｎδＴｒと前記ビードフィラーを構成するゴムの６０℃におけるｔａｎδＴｆとの関係をＴｒ＜Ｔｓ＜Ｔｆとした請求項１、２、３、４、５又は６に記載の空気入りタイヤ。
8. 前記リムクッションの下端を前記ビードコアを包み込むように該ビードコアのタイヤ軸方向内側まで延在させた請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の空気入りタイヤ。

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