JP6077944B2

JP6077944B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6077944B2
Application number: JP2013124096A
Authority: JP
Inventors: 隆弘川原; 亜希夫草野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-06-12
Also published as: JP2014240257A

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、特に、負荷転動時におけるリムずれを有効に防止して、リムとの好適なフィット状態を保つことが可能な空気入りタイヤに関する。

一般に、空気入りタイヤをリムに装着したとき、リムフランジと接触する部分であるビード部とこれに隣接するサイドウォール部のタイヤの側周面の輪郭形状は、例えば図４に示すように、適用リム２４に装着し所定空気圧を充填した無負荷状態におけるタイヤ装着姿勢にて、所定Ｃ点から所定Ｂ点までの間、所定曲率半径Ｒ１を有しタイヤ外方に向かって凸となる曲率を持つ第１の曲線部２１を有するように形成される。なお、図４においてはタイヤの側周面の輪郭形状をわかりやすくするため、適用リム２４を離して描いている。

ここで、符号２１ａは、第１の曲線部２１を一部に含み上記曲率半径Ｒ１を有する仮想円を示している。Ｏ１はこの仮想円の曲率中心、ＲＬはリム径ラインを示す。ここで、従来タイヤ２０を適用リム２４に装着し所定空気圧を充填した無負荷状態におけるタイヤ装着姿勢では、Ｂ点がリムフランジ２４ａと接触しているタイヤ径方向最外側位置である。

このように従来タイヤにおいては、サイドウォール部からビード部のリムフランジと接触する部分までのタイヤ側周面の輪郭形状を、所定曲率半径を有する１つの曲面で構成するのが一般的である（特許文献１参照）。

特開２００７−３３１５４３号公報

しかしながら、このような従来タイヤでは負荷転動時、以下のような問題が生じる。図５は、図４に示す従来タイヤの部分拡大図であり、適用リムへの装着状態を示す。無負荷状態でＢ点までリムフランジ２４ａと接触している場合、所定負荷条件下での負荷転動時にはＢ点よりもタイヤ径方向外側のタイヤ側周面部分にまでくり返しリムフランジ２４ａとの接触領域が拡大する。しかし、第１の曲線部２１はタイヤ外方に向かって凸な曲率を持つ曲線部であり、タイヤは負荷転動時にリムフランジ２４ａから大きな干渉を受けることになる。つまり、負荷転動時に空気入りタイヤ２０とリム２４とのフィット状態が崩れ、リムずれが生じやすくなる。その結果、操縦安定性および乗り心地の悪化が懸念される。

そこで本発明は、上記課題に鑑み、負荷転動時におけるリムずれを有効に防止して、リムとの好適なフィット状態を保つことが可能で、操縦安定性および乗り心地を損なわない新規な空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明者は、リムフランジと対向するタイヤの側周面部分に着目し、負荷転動時にリムフランジからの干渉を受けにくくするとの着想から、以下の発明を完成した。

すなわち、上記課題に鑑み、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）適用リムに装着し所定空気圧を充填した無負荷状態におけるタイヤの装着姿勢にて、タイヤの側周面形状がタイヤ幅方向断面で見て、
タイヤ外方に向かって凸となる曲率を持つ第１の曲線部と、
該第１の曲線部のタイヤ径方向内側に連なりタイヤ内方に向かって凸となる曲率を持つ第２の曲線部と、
該第２の曲線部のタイヤ径方向内側に連なりタイヤ外方に向かって凸となる曲率を持つ第３の曲線部とを含み、
前記第１〜３の曲線部が下記に示す条件ａ〜ｅを満たすことを特徴とする空気入りタイヤ。
＜記＞
ａ．前記第１の曲線部は、
前記適用リムのリムフランジ断面の変曲点からリム径ラインに下ろした垂線の足であるＰ点からリム径ラインに対して６０°〜７０°の範囲内にある所定角度θ１で延びる第１の線分上にあって、リム径ラインからタイヤ断面高さＳＨの３５％〜５０％の範囲内にある所定高さＳＷＨ１の位置にあるＡ点と、該Ａ点よりもタイヤ径方向内側の所定位置Ｂ点とを通り、所定曲率半径Ｒ１を有する第１の仮想円のうち、前記Ａ点と同じまたは前記Ａ点よりもタイヤ径方向外側の所定位置Ｃ点から、該第１の仮想円と前記第１の線分との交点であり、前記Ａ点よりもタイヤ径方向内側に位置する交点Ｄ点までの部分である。
ｂ．前記第３の曲線部は、
前記Ｐ点からリム径ラインに対して前記θ１よりも大きい７０°〜８０°の範囲内にある所定角度θ２で延びる第２の線分上にあって、リム径ラインから前記ＳＨの４５％〜６０％の範囲内にある所定高さＳＷＨ２の位置にあるＥ点と、前記第１の仮想円と前記第２の線分との交点であるＦ点とを通り、前記曲率半径Ｒ１よりも大きい所定曲率半径Ｒ２を有する第２の仮想円上の部分であって、前記Ｄ点よりタイヤ径方向内側に位置する第２の仮想円上の所定位置Ｇ点から前記Ｆ点までの部分である。
ｃ．前記第２の曲線部は、前記Ｄ点から前記Ｇ点までを３０ｍｍ以下の所定曲率半径Ｒ３で結んだ曲線部である。
ｄ．前記Ｂ点が、前記タイヤ装着姿勢で適用リムのリムフランジと接触しているタイヤ径方向最外側位置である。
ｅ．前記ａ〜ｃに関わらず、前記Ｄ点が変曲点となる。

（２）前記第１の曲線部の曲率中心が、Ａ点を通りリム径ラインに平行な線上にあり、
前記第３の曲線部の曲率中心が、Ｅ点を通りリム径ラインに平行な線上にある上記（１）に記載の空気入りタイヤ。

（３）前記Ｒ１が２０〜１００ｍｍであり、前記Ｒ２が１００〜２５０ｍｍである上記（１）または（２）に記載の空気入りタイヤ。

（４）前記第３の曲線部は、負荷転動時には適用リムのリムフランジとくり返し接触する部分である上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

本発明によれば、負荷転動時におけるリムずれを有効に防止して、リムとの好適なフィット状態を保つことが可能で、操縦安定性および乗り心地を損なわない新規な空気入りタイヤを提供することができる。その作用については後述する。

本発明に従う空気入りタイヤを適用リムに装着し所定空気圧を充填した無負荷状態における、タイヤ幅方向の半断面図である。本発明に従う空気入りタイヤの側周面の輪郭形状を説明するための図である。図１に示す空気入りタイヤの要部を示す部分拡大図である。従来の空気入りタイヤの側周面の輪郭形状を説明するための図である。図４に示す従来タイヤの部分拡大図である。

以下、図面を参照しつつ本発明をより詳細に説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。

図１は、本発明に従う代表的な空気入りタイヤ１を適用リムに装着し所定空気圧を充填した無負荷状態における、タイヤ幅方向の半断面図である。この実施形態において、空気入りタイヤ１は、トレッド部６（半部のみ図示）と、トレッド部６の両側部からタイヤ径方向内側に延びる一対のサイドウォール部５（片側のみ図示）と、各サイドウォール部のタイヤ径方向内側に延びるビード部４（片側のみ図示）とを備える。

また、ビード部４に埋設した一対のビードコア２（片側のみ図示）間にトロイド状に延びる少なくとも一枚のカーカスプライからなるカーカス７（図１では１プライ）を有する。図１では、カーカスプライを、一対のビードコア２およびゴム３の周りに、それぞれの側部部分を折り返した形状を示したが、本発明ではこれに限られることはない。カーカス７を構成するプライはコードゴム被覆層であり、コード材料としてはスチール、有機繊維などが例示できる。ラジアルカーカスの場合、コードはタイヤ周方向に対し７０°〜９０°の角度で配列される。

空気入りタイヤ１は、カーカス７のタイヤ径方向外側、コードをゴム被覆してなる少なくとも１層のベルト層８（図１では２層）を備える。コードとしては、スチールコードや有機繊維コードが例示できる。ベルト層８は、典型的にはコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度が互いに逆向きの２枚のベルトプライを貼り合わせた交錯ベルト層からなる。さらに図１では、ベルト層８のタイヤ径方向外側に、コードがタイヤ赤道面と略平行に配列された第１のベルト補強層９（キャップ層、図１では半部のみ図示）を備える。また、第１のベルト補強層９の両端部をそれぞれ覆うように配置した狭幅の第２のベルト補強層１０（レイヤー層、図１では片側のみ図示）を設けた、いわゆるキャップ＆レイヤー構造を有する。

次に、本発明の構成上の主な特徴であるタイヤの側周面の輪郭形状について図１及び図２を参照して説明する。空気入りタイヤ１は、適用リム１４に装着し所定空気圧を充填した無負荷状態におけるタイヤの装着姿勢にて、タイヤの側周面形状が、タイヤ幅方向断面で見て、タイヤ外方に向かって凸となる曲率を持つ第１の曲線部１１と、該第１の曲線部１１のタイヤ径方向内側に連なりタイヤ内方に向かって凸となる曲率を持つ第２の曲線部１２と、該第２の曲線部１２のタイヤ径方向内側に連なりタイヤ外方に向かって凸となる曲率を持つ第３の曲線部１３とを含む。そして、これら第１〜３の曲線部が以下の条件を満たすことが特徴である。

なお、本明細書において「所定空気圧」とは、下記規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）に対応する空気圧のことを意味する。また「所定負荷条件」とは、同規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）の荷重をかけることを意味する。「適用リム」とは、同規格に記載されている適用サイズにおける標準リム（または“Approved Rim”、“Recommended Rim”）のことである。かかる産業規格については、タイヤが生産又は使用される地域に有効な規格が定められている。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 Tire and Rim Technical Organization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。

（第１の曲線部）
まず、第１の曲線部１１について図２を参照して説明する。なお、図２においてはタイヤの側周面の輪郭形状をわかりやすくするため、適用リム１４を離して描いている。第１の曲線部１１は、適用リム１４のリムフランジ１４ａ断面の変曲点Ｑ（図１参照）からリム径ラインＲＬに下ろした垂線の足であるＰ点からリム径ラインに対して６０°〜７０°の範囲内にある所定角度θ１で延びる第１の線分１５上にあって、リム径ラインＲＬからタイヤ断面高さＳＨ（不図示）の３５％〜５０％の範囲内にある所定高さＳＷＨ１の位置にあるＡ点と、該Ａ点よりもタイヤ径方向内側の所定位置Ｂ点とを通り、所定曲率半径Ｒ１を有する第１の仮想円１１ａのうち、Ａ点と同じまたはＡ点よりもタイヤ径方向外側の所定位置Ｃ点から、第１の仮想円１１ａと第１の線分１５との交点であり、前記Ａ点よりもタイヤ径方向内側に位置する交点Ｄ点までの部分である。「タイヤ断面高さＳＨ」は、タイヤの外径とリム径の差の１／２と定義され、換言するとリム径ラインＲＬからタイヤ赤道位置にあるトレッド部６の表面までの距離である。また、「リム径ライン」とは、リム径を測定する位置をいう。

（第３の曲線部）
次に、第３の曲線部１３について説明する。第３の曲線部１３は、Ｐ点からリム径ラインＲＬに対してθ１よりも大きい７０°〜８０°の範囲内にある所定角度θ２で延びる第２の線分１６上にあって、リム径ラインＲＬからＳＨの４５％〜６０％の範囲内にある所定高さＳＷＨ２の位置にあるＥ点と、第１の仮想円１１ａと第２の線分１６との交点であるＦ点とを通り、前記曲率半径Ｒ１よりも大きい所定曲率半径Ｒ２を有する第２の仮想円１３ａ上の部分であって、前記Ｄ点よりタイヤ径方向内側に位置する第２の仮想円上の所定位置Ｇ点から前記Ｆ点までの部分である。

（第２の曲線部）
最後に、第１の曲線部１１と第３の曲線部１３とを繋ぐ第２の曲線部１２について説明する。第２の曲線部１２は、前記Ｄ点から前記Ｇ点までを３０ｍｍ以下の所定曲率半径Ｒ３（不図示）で結んだ曲線部である。ここで、線分１６上のＧ点は、第２の曲線部１２の曲率半径Ｒ３が決まれば、その曲率半径を有するように任意の位置にとることができる。

Ｂ点が、タイヤ装着姿勢で適用リム１４のリムフランジ１４ａと接触しているタイヤ径方向最外側位置である。

そして、図１，２からも明らかな通り、隣接する第１および第２の曲線部同士は凹凸がタイヤ幅方向で互いに逆になっていることから、Ｄ点は角張った点となる。そこで、実際にはＤ点は変曲点となるように、Ｄ点の極近傍で丸みを帯びている。

ここで、本発明がこのような構成を採用した技術的意義を作用・効果も含めて説明する。図２において仮に第１の曲線部１１がＣ点からＢ点まで連続していた場合、すなわち、Ｄ点からＢ点までのタイヤの側周面の輪郭形状が従来タイヤのように破線で示した第１の仮想円１１ａをとった場合は、図４，５ですでに述べたのと同じ問題が生じる。そこで、負荷転動時にリムフランジ１４ａと接触する可能性のあるタイヤのＢ点よりもタイヤ径方向外側にある側周面部分を、第２の曲線部１２と第３の曲線部１３とで区画した凹部で構成することを本発明者が着想した。図３は、空気入りタイヤ１の適用リム１４への装着状態を示す図１の部分拡大図である。図３は無負荷状態であるが、負荷転動時には、リムフランジ１４ａとくり返し接触しうる領域は、Ｂ点よりもタイヤ径方向外側になり、Ｆ点あるいは第３の曲線部１３の少なくとも一部分も接触しうる。その場合、図５の従来タイヤに比べて、負荷転動時にリムフランジ１４ａからの干渉、入力が少なくなる結果、空気入りタイヤ２０とリム２４とのフィット状態崩れにくく、リムずれが生じにくい。その結果、操縦安定性および乗り心地を損なうことがない。

ここで、本発明においては、θ２をθ１より大きくすることが重要となる。θ２＞θ１とすることによって、新たに第３の曲線部１３を規定することができ、負荷転動時にリムフランジ１４ａからの干渉、入力を少なくすることができるからである。

また、Ｒ２をＲ１よりも大きくすることによって、第３の曲線部１３は第１の曲線部１１よりも立ち上がるので、負荷転動時にリムフランジ１４ａからの干渉、入力をより少なくすることができる。

ここで、Ａ点を特定するにあたり、第１の線分１５がリム径ラインＲＬとなす角θ１を６０°〜７０°とし、リム径ラインＲＬからＡ点までの高さＳＷＨ１をタイヤ断面高さＳＨの３５％〜４５％としたのは、操縦安定性の確保と製造安定性の観点であるすなわち、θ１が６０°未満では、製造安定性の点で好ましくなく、７０°を超えると、操縦安定性の点で好ましくない。また、ＳＷＨ１がＳＨの３５％未満であると、製造安定性の点で好ましくなく、４５％を超えると、操縦安定性の点で好ましくない。

また、Ｅ点を特定するにあたり、第２の線分１６がリム径ラインＲＬとなす角θ２を７０°〜８０°とし、リム径ラインＲＬからＥ点までの高さＳＷＨ２をタイヤ断面高さＳＨの４５％〜６０％としたのは、以下の理由である。すなわち、θ２が７０°未満では、θ１との差が小さくなりすぎて、負荷転動時にリムフランジ１４ａからの干渉、入力を少なくする作用が少なくなる点で好ましくなく、８０°を超えると、操縦安定性の点で好ましくない。また、ＳＷＨ１がＳＨの４５％未満であると、負荷転動時にリムフランジ１４ａからの干渉、入力を少なくする作用が少なくなる点で好ましくなく、６０％を超えると、操縦安定性の点で好ましくない。θ２とＳＷＨ２を定めてＥ点が特定されれば、Ｆ点の位置も特定される。ＢＦ間の距離は３〜５ｍｍ程度となることが好ましい。

また、第３の曲線部もタイヤ内方に凸にしてしまうと、リムとの均一な接地圧が保持できなくなる。そのため、第２の曲線部１２をタイヤ内方に向かって凸にし、第３の曲線部１３をタイヤ外方に向かって凸にした。

第２の曲線部の曲率半径Ｒ３を３０ｍｍ以下としたのは、３０ｍｍより大きくすると、負荷転動時にリムと接触する可能性が高くなるためである。
ここで、線分１６上のＧ点は、第２の曲線部１２の曲率半径Ｒ３が決まれば、第２の曲線部１２と第２の仮想円１３ａとの交点として特定される。Ｒ３を３０ｍｍ以下とすることにより、窪み量を確保できるのである。

第１の曲線部１１のうち最もタイヤ径方向外側であるＣ点の位置は、Ａ点と同じ位置、またはＡ点よりもタイヤ径方向外側であれば特に限定されない。

図２に示すように、第１の曲線部１１の曲率中心Ｏ１が、Ａ点を通りリム径ラインＲＬに平行な線１７上にあり、第３の曲線部１３の曲率中心Ｏ２が、Ｅ点を通りリム径ラインＲＬに平行な線１８上にあることが、本発明の効果をよりえる観点から好ましい。この場合、Ａ点はタイヤ幅方向の最大幅位置となる。

Ｒ１が２０〜１００ｍｍであり、Ｒ２が１００〜２５０ｍｍであることが好ましい。Ｒ２が１００ｍｍ未満の場合、リムフランジとの干渉が生じるおそれがあり、Ｒ２が２５０ｍｍ超えの場合、均一なタイヤ／リム接地圧の確保が困難となるおそれがある。

また、本実施形態の空気入りタイヤ１は、タイヤ断面高さＳＨが７０〜１５０ｍｍの範囲内で、偏平率は３０〜５５％の範囲内であることが、Ｒ１をより小さくする観点から好ましい。

本実施形態では、図１に示した内部構造で説明したが、本発明の特徴はサイドウォール形状にあり、タイヤの内部構造はこれに限られない。また、本実施形態の空気入りタイヤ１は乗用車用タイヤをはじめ、いずれの用途のタイヤにも用いることができる。

次に、本発明の効果をさらに明確にするために、以下の実施例、比較例、および従来例にかかる空気入りタイヤを用いて行った比較評価について説明する。ＪＡＴＭＡ規格に定める適用リムに装着した、表１に記載の実施例タイヤおよび比較例タイヤを一般車両に４輪とも装着し、２名が乗車して実車走行試験を行った。具体的には、欧州市場路面を時速４０〜１００ｋｍで走行した。各タイヤのサイズは２４５／４５Ｒ１８とし、内圧２２０ｋＰａ、荷重２名乗車相当とした。リムフランジ形状はいずれも８Ｊ、フランジ高さはいずれも１７．３ｍｍとした。

走行開始時と４０ｋｍ走行後について、操縦安定性評価と乗り心地評価を専門のドライバー２名で行い、２名のフィーリング評点（１０点満点）の平均を求めた。なお、評価基準としては７点以上であれば合格点であり、それ以下では性能不足と感じられる。その結果を、表１にあわせて示す。

表１に示すとおり、本発明の条件を満たす実施例は、本発明の条件を満足しない従来例および比較例に比べて、操縦安定性と乗り心地が良く、また、走行を続けてもこれらの性能の低下がないことが確かめられた。

本発明によれば、負荷転動時におけるリムずれを有効に防止して、リムとの好適なフィット状態を保つことが可能で、操縦安定性および乗り心地を損なわない新規な空気入りタイヤを提供することができる。

１空気入りタイヤ１１第１の曲線部１１ａ第１の仮想円
１２第２の曲線部１３第３の曲線部１３ａ第２の仮想円
１４適用リム１４ａリムフランジ１５第１の線分
１６第２の線分１７Ａ点を通りリム径ラインに平行な線
１８Ｅ点を通りリム径ラインに平行な線ＲＬリム径ライン
Ｒ１第１の曲線部の曲率半径Ｒ２第３の曲線部の曲率半径
Ｒ３第２の曲線部の曲率半径（図示せず）Ｏ１第１の曲線部の曲率中心
Ｏ２第３の曲線部の曲率中心

Claims

適用リムに装着し所定空気圧を充填した無負荷状態におけるタイヤの装着姿勢にて、タイヤの側周面形状がタイヤ幅方向断面で見て、
タイヤ外方に向かって凸となる曲率を持つ第１の曲線部と、
該第１の曲線部のタイヤ径方向内側に連なりタイヤ内方に向かって凸となる曲率を持つ第２の曲線部と、
該第２の曲線部のタイヤ径方向内側に連なりタイヤ外方に向かって凸となる曲率を持つ第３の曲線部とを含み、
前記第１〜３の曲線部が下記に示す条件ａ〜ｅを満たすことを特徴とする空気入りタイヤ。
＜記＞
ａ．前記第１の曲線部は、
前記適用リムのリムフランジ断面の変曲点からリム径ラインに下ろした垂線の足であるＰ点からリム径ラインに対して６０°〜７０°の範囲内にある所定角度θ１で延びる第１の線分上にあって、リム径ラインからタイヤ断面高さＳＨの３５％〜５０％の範囲内にある所定高さＳＷＨ１の位置にあるＡ点と、該Ａ点よりもタイヤ径方向内側の所定位置Ｂ点とを通り、所定曲率半径Ｒ１を有する第１の仮想円のうち、前記Ａ点と同じまたは前記Ａ点よりもタイヤ径方向外側の所定位置Ｃ点から、該第１の仮想円と前記第１の線分との交点であり、前記Ａ点よりもタイヤ径方向内側に位置する交点Ｄ点までの部分である。
ｂ．前記第３の曲線部は、
前記Ｐ点からリム径ラインに対して前記θ１よりも大きい７０°〜８０°の範囲内にある所定角度θ２で延びる第２の線分上にあって、リム径ラインから前記ＳＨの４５％〜６０％の範囲内にある所定高さＳＷＨ２の位置にあるＥ点と、前記第１の仮想円と前記第２の線分との交点であるＦ点とを通り、前記曲率半径Ｒ１よりも大きい所定曲率半径Ｒ２を有する第２の仮想円上の部分であって、前記Ｄ点よりタイヤ径方向内側に位置する第２の仮想円上の所定位置Ｇ点から前記Ｆ点までの部分である。
ｃ．前記第２の曲線部は、前記Ｄ点から前記Ｇ点までを３０ｍｍ以下の所定曲率半径Ｒ３で結んだ曲線部である。
ｄ．前記Ｂ点が、前記タイヤ装着姿勢で適用リムのリムフランジと接触しているタイヤ径方向最外側位置である。
ｅ．前記ａ〜ｃに関わらず、前記Ｄ点が変曲点となる。
前記第１の曲線部の曲率中心が、Ａ点を通りリム径ラインに平行な線上にあり、
前記第３の曲線部の曲率中心が、Ｅ点を通りリム径ラインに平行な線上にある請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記Ｒ１が２０〜１００ｍｍであり、前記Ｒ２が１００〜２５０ｍｍである請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
前記第３の曲線部は、負荷転動時には適用リムのリムフランジとくり返し接触する部分である請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。