JP6129477B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、セミラジアルタイヤの構造を有する空気入りタイヤに関する。本発明は、また、高速走行時などにおける、旋回性、制動性及び直進性などの運動性能を実現するのに適した空気入りタイヤに関する。例えばレーシング用の四輪車などに関する。

ラジアルタイヤの長所と、バイアスタイヤの長所とを同時に実現するといった目的からセミラジアルタイヤ（バイアスベルテッドタイヤ(Bias belted tire)）が用いられることがある。一方、高速走行時などにおける高い運動性能が求められるのに対応して、空気入りタイヤのカーカスプライやベルト層の構造の改良や、補強層を設けることなどが検討されている。

下記特許文献１においては、カーカス層をなす２層のカーカスプライを、これらの構成コードが傾斜する向きが逆になるように重ね合わせるとともに、タイヤ内面側に補強層を設けることが提案されている。ここで、ビード部に先に巻き付けられている一方のカーカスプライはビードフィラーの外側面の途中まで巻上げられており、もう一方のカーカスプライは、ビードフィラーの上端とショルダーとの間の中間位置にまで巻上げられている。また、補強層は、ビードフィラーの内側面の途中からショルダー部に至る領域、すなわち、タイヤのフレックス性を発揮する領域に設けられている。特許文献１においては、このような構成により、操縦安定性を改善することができるとしている。

また、下記特許文献２においては、「トラクション性能とサイドグリップ性能と」を向上させるべく、２層のカーカスプライとともに、ビード部を巻く３層の補強層を設けることが提案されている。また、一方のカーカスプライの巻上げ端を、ベルト層の端部より内側にまで延ばした例（図２、「超ハイターンアップ構造」）も示されている。

さらに、下記特許文献３においては、「乗心地を犠牲にすることなく、タイヤの運動性能を高められる」ようにすべく、タイヤにおける車両の内側または外側の領域中にて、「カーカスプライのコードがプライ間で逆向きに交差するバイアス部」をなすようして非対称のタイヤとすることが提案されている。また、カーカスプライについて、「タイヤ幅方向に分断された中抜き構造」とした例も示されている。

特開２００８−０２４０６３公報 特開２００７−２９０５７８公報 特開２０１１−０００９５８公報

本件発明者は、高速走行時などにおける、旋回性、制動性及び直進性などの運動性能をさらに改良すべく検討を続ける中で、さらなる剛性の向上と、さらなる軽量化とが必要と考えるに至った。すなわち、本件発明は、高い運動性能を実現すべく、高剛性と軽量化との両立を図ることのできる空気入りタイヤを提供しようとするものである。

本件発明者は、上記に鑑みさらに検討する中で、サイドウォール部にカーカスプライとは別途の補強層を設けずとも、必要な剛性を得ることが可能ではないかという着想を得た。そして、この着想に基づき鋭意検討する中で、２層のカーカスプライ及びその巻上げ部がいずれも互いに逆側のバイアス角をとりつつ重ねられるラジアルタイヤ構造とするとともに、いずれのカーカスプライもベルト層領域の端部より内側にまで延ばす（「超ハイターンアップ構造」）ということを試みた。すなわち、別途の補強層を用いない非常にシンプルな構造で必要な剛性を実現することを試みた。また、さらに軽量化を図るべく、一方のカーカスプライについてのみ中抜き構造を設け、この際、ビード部間に掛け渡された領域、特にはタイヤ内面に沿った領域の実質上全体にて省くということを試みた。この結果、意外にも、軽量化を実現しつつ、所望の横剛性及びこれに基づく操縦安定性が得られることを見出した。

すなわち、本発明に係る空気入りタイヤは、ビード部間に掛け渡されるとともに、ビード部の外面から巻上げられた巻上げ部がベルト層の端部より内側にまで延びて終端する第１のカーカスプライと、ビード部間にて実質上省かれるとともに、ビード部の外面から巻上げられた巻上げ端がベルト層の端部より内側にまで延びる第２のカーカスプライとからなり、第１のカーカスプライにおけるタイヤ内面に沿って延びる部分と、第１のカーカスプライの巻上げ部と、第２のカーカスプライとは、バットレス部において、隣り合うプライ間で互いに接するように重ね合わされ、かつ、いずれも構成コードが、タイヤのラジアル方向（タイヤ周方向に直交する、タイヤ内面に沿った方向）に対して傾斜して配置されるとともに、ラジアル方向に対する構成コードの傾斜の向きが互い違いになるように重ね合わされており、第１のカーカスプライの巻上げ部が、第２のカーカスプライの巻上げ端よりもさらにタイヤ幅方向内側へと突き出して突き出し部をなし、突き出し部中の構成コードが、第１のカーカスプライ中における他の部位の構成コードよりも、タイヤのラジアル方向に対して、より大きく傾斜して配置されたことを特徴とする。

好ましい一実施形態において、第２のカーカスプライは、第１のカーカスプライの巻上げ部よりも外側に配置される。但し、場合によっては、第１のカーカスプライのタイヤ内面に沿って延びる部分と巻上げ部との間に挟まれるのであってもよい。

本発明によれば、高剛性と軽量化とを両立でき、これにより、旋回性、制動性及び直進性などの運動性能を高く保つことができる。

実施例４の空気入りタイヤについてのタイヤ幅方向の断面図である。 図１の空気入りタイヤにおける要部の積層構造を説明するための模式的な断面斜視図である。

本発明の空気入りタイヤにおいては、第１のカーカスプライの巻上げ端、及び、第２のカーカスプライの巻上げ端をいずれもベルト層の外側端よりもタイヤ幅方向内側の位置にまで延ばすことにより、横方向（タイヤ幅方向）のタイヤの剛性を向上させており、また、タイヤのバットレス部（ビード部上端からトレッド端部に至る領域）の剛性を均一にすることができる。なお、バットレス部は、タイヤのフレックス性を発現するための領域ということができる。このように、タイヤの変形を担う部分にて剛性が均一であることから、変形が一部分に集中することが防止されており、操縦安定性、乗り心地及び耐久性能を実現する上で有利となっている。

好ましい実施形態において、第１のカーカスプライの構成コード、及び、第２のカーカスプライの構成コードが、タイヤ周方向に対してなす角度は、いずれも６０〜８５°に設定される。この範囲であると、セミラジアルタイヤ構造による剛性付与にとり有利である。構成コードは、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、または、各種ナイロンなどのポリアミド樹脂からなる。

また、好ましい実施形態において、第１のカーカスプライは、構成コードの傾斜角が実質上均一であるシート部材をビード部のまわりに巻き付けてなるものであり、タイヤ内面に沿った部分と、巻上げ部分とでは、構成コードがタイヤのラジアル方向に対して、互いに逆向きに傾斜する。そして、第１のカーカスプライの巻上げ部の外側に、第２のカーカスプライが重ね合わされるにあたり、これらの構成コードがタイヤのラジアル方向に対して、互いに逆向きに傾斜するように配置される。

したがって、好ましい一実施形態において、第１のカーカスプライにおけるタイヤ内面に沿った部分と、第２のカーカスプライとでは、構成コードが、平行またはほぼ平行である。このようにして、バットレス部の全領域にわたって、互いに接するように重ね合わされる構成コード層は、互いに、構成コードが交差している。このため、タイヤの横剛性の向上を極大化することが可能となっている。

好ましい実施形態において、第１のカーカスプライの巻上げ端は、第２のカーカスプライの巻上げ端よりもタイヤ幅方向内側に位置する。すなわち、ベルト層の端部近傍の領域中で、第１のカーカスプライにおけるタイヤ内面側の部分と、第１のカーカスプライとの２枚重ねとなり、第２のカーカスプライが存在しない、帯状の突き出し部が形成される。特に好ましい実施形態において、この突き出し部中では、構成コードが、タイヤラジアル方向に対して、第１のカーカスプライの巻上げ部中の他の部位よりも、大きく傾斜する。好ましくは、タイヤ周方向に対して構成コードは、他の部位にて６０〜８５°傾斜するとともに、突き出し部中にて２０〜５５°傾斜し、より好ましくは３０〜５０°傾斜する。このような突き出し部の構成により、トレッドの両端部における剛性分布を均等化することが可能となり、運動性能をさらに向上することが可能である。

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

まず、実施例４（後述の試験結果中に表示）に係る空気入りタイヤ１０の構成について、図１〜２を用いて説明する。図１に示すように、本実施例の空気入りタイヤ１０は、カーカス層が、第１のカーカスプライ１と、第２のカーカスプライ１３とからなり、サイドウォール部２９にこれら以外の補強層を有していない。第１のカーカスプライ１は、中抜き部を有さないため、ビード部２５の間を掛け渡すようにタイヤ内面に沿って延びるカーカス内側部１１と、ビード部２５からトレッド３３の側へと延びる巻上げ部１２とからなる。図示の具体例で、巻上げ部１２は、ビードフィラー２７の尖端より、ショルダー２８側へと少し離間した箇所から、カーカス内側部１１に直接接している。一方、巻上げ部１２のタイヤ幅方向内側端（巻上げ端１６）は、ベルト層２の縁２４から、タイヤ幅方向内側に、所定寸法D1だけ離れた位置にある。四輪乗用車用のタイヤにおいて、好ましくは、１０〜４０mm離れた位置にあり、また、タイヤ子午線３１から５０mm以上離れている。

第２のカーカスプライ１３は、タイヤ内面に沿った部分が全て省かれた形の中抜き構造を有しており、図示の具体例において、ビード部２５の側の端部１５が、タイヤ内面の端部に位置している。すなわち、ビードコア２６と、ホイールのリムとに挟まれる領域の全体を確実にカバーするように延びている。また、第１のカーカスプライ１の巻上げ部１２の外側面に接するようにして、ベルト層２の端部近傍の領域中にまで延びている。すなわち、第２のカーカスプライ１３の巻上げ端１４は、ベルト層２の縁（端部）２４よりタイヤ幅方向内側にある。四輪乗用車用のタイヤにおいて、好ましくは５〜４０mm離れた位置にある。このようにして、ビード部２５から、ベルト層２の端部の領域へと、第１のカーカスプライ１の巻上げ部１２と、第２のカーカスプライ１３とが、確実に掛け渡されて耐力構造をなして入る。しかも、サイドウォール部２９中にて補強層が３層だけという最小限の構成により強力な耐力構造を形成している。なお、図示の例において、ベルト層２は、２層のベルトプライ２１、２２からなり、これらの外面にはキャッププライ２３がかぶせられている。しかし、ベルト層の縁２４という場合、キャッププライ２３は無視し、タイヤ幅方向に最も外側まで延びるベルトプライ２１の縁を指すものとする。

本実施例において、第２のカーカスプライ１３の巻上げ端１４が、ベルト層２の縁２４と、第１のカーカスプライ１の巻上げ端１６との間に位置する。このような構成の四輪乗用車用のタイヤの好ましい例において、ベルト層２の縁２４から第２のカーカスプライ１３の巻上げ端１４の距離D2は、５〜２０ｍｍ、ベルト層２の縁２４から第１のカーカスプライ１の巻上げ端１６までの距離D1の１．５〜２．５倍である。

次に、図２を用いて、バットレス部のプライ積層構造について、特には、具体的な構成コードの配向の例について説明する。後述の実施例４に対応する図示の具体例において、カーカス内側部１１中の構成コード１１Ａと、第２のカーカスプライ１３の構成コード１３Ａとは、互いに平行に配置され、いずれも、タイヤ周方向３２に対して７０°傾斜している。一方、カーカス内側部１１と第２のカーカスプライ１３との間に挟まれる巻上げ部１２では、構成コード１２Ａが、逆側に、タイヤ周方向３２に対して７０°傾斜している。このようにして、直接接して重ねあわされるプライ間では、構成コードが交差している。

図２中に示すように、巻上げ部１２が、第２のカーカスプライ１３の巻上げ端１４から突き出す突き出し部１２Ｂ中では、構成コード１２Ａの配向が、巻上げ部１２の他の部位と異なっている。すなわち、構成コード１２Ａの配向が、第２のカーカスプライ１３に覆われる領域から出る際に、構成コード１２Ａが屈曲している。図示の具体例において、突き出し部１２Ｂ中の構成コード１２Ａは、タイヤ周方向３２に対して４０°傾斜している。すなわち、第２のカーカスプライ１３に覆われる領域から出る際に、構成コード１２Ａが３０°屈曲している。このような構成とするならば、図２から知られるように、タイヤ幅方向での構成コードの打ち込み密度が大きくなる。そのため、２層重ねの領域での補強効果を大きくすることができる。

以下に、具体的な試験及びその結果について説明する。ここで、実施例４は、図１〜２に示す上述の具体例である。同様の構成において、実施例３は、第１のカーカス１の突き出し部１２Ｂにおける構成コード１２Ａの配向を、タイヤ周方向に対して５０°に変更したものであり、実施例２は、突き出し部１２Ｂにおける構成コード１２Ａの配向を、他の部位と同じ７０°に変更したものである。また、実施例１は、実施例２と同様の構成において、第１のカーカス１の巻上げ端１６の位置と、第2のカーカス１３の巻上げ端１４の位置とを入れ替えたものである。

一方、実施例５は、実施例１と同様の構成において、第１のカーカス１の巻上げ部１２におけるベルト層２の縁２４から巻上げ端１６までの１０ｍｍの領域にて、構成コード１２Ａの配向をタイヤ周方向に対して４０°に変更したものである。

比較例１は、実施例１と同様の構成において、いずれのカーカスプライ１、１３についても、またいずれの部位でも構成コードの配向をタイヤのラジアル方向とし、第１のカーカスプライ１の巻上げ端１６について、ベルト層２の縁２４よりも２０ｍｍだけビード２５の側に離れた位置としたものである。

比較例２は、実施例１と同様の構成において、第１のカーカスプライ１の巻上げ端１６について、ベルト層２の縁２４よりも２０ｍｍだけビード２５の側に離れた位置としたものである。また、比較例３は、比較例２と同様の構成において、第２のカーカスプライ１３の構成コードの配向を、カーカス内側部１１における構成コードの配向と同一となるようにしたものである。一方、比較例４は、実施例１と同様の構成において、第２のカーカスプライ１３の構成コードの配向を、巻上げ部１２における構成コードの配向と同一となるようにしたものである。

タイヤ成形用ドラム上で所定の構造のタイヤを成形し、160℃×30分の加硫成形により、タイヤサイズが245／640R18のレース用車両専用の空気入りタイヤを作製した。そして、下記の方法にて試験を行った。

＜タイヤ剛性＞
圧縮試験機を用いてタイヤに基準負荷（７１０ｋｇｆ）の１１０％及び９０％の荷重をかけてそれぞれの縦撓み量を測定し、それらの平均値で基準負荷値を除して縦剛性を測定した。また、タイヤに基準負荷値をかけた状態で、基準負荷の３０％の横方向の力を更にタイヤにかけて横撓み量を測定し、その横撓み量の値で横方向の力を除して横剛性を測定した。いずれも比較例１の結果を１００として指数で評価し、当該指数が大きいほど剛性が高いことを示す。

＜操縦安定性＞
テストタイヤを車両に装着して旋回走行、制動及び直進走行を実施した後、ドライバーの官能試験により総合評価した。比較例１の結果を１００として指数で評価し、当該指数が大きいほど操縦安定性に優れていることを示す。

上記比較例１は、タイヤ剛性及び操縦安定性などの性能において、概ね、従来の一般的なレース用タイヤ製品と同程度のものである。上記比較例２においては、比較例１と同様の構成において、ラジアルタイヤ構造とし、第2カーカスプライ１３の構成コードの配向を、第1カーカスプライの巻上げ部１２と同一にした。その結果、タイヤの縦剛性及び横剛性は大きく向上したが、操縦安定性の向上は、タイヤ剛性の増加ほど顕著でなかった。

上記比較例３においては、比較例２と同様の構成において、第2カーカスプライ１３の構成コードを、巻上げ部１２の構成コードと交差する配向とした結果、タイヤの縦剛性及び横剛性がさらに向上し、操縦安定性も少し向上した。一方、比較例４においては、比較例２と同様の構成において、第1カーカスプライの巻上げ端１６を、ベルト層の端部の領域まで延ばしたところ、ほぼ、比較例３と同程度の性能が得られた。

これに対し、実施例１では、比較例３のように構成コードを交差配向としつつ、比較例４のように第１カーカスプライの巻上げ端１６を、ベルト層の端部の領域まで延ばした結果、タイヤ剛性が、比較例３及び４のいずれに比べても向上し、操縦安定性もさらに向上した。実施例１のものは、従来の一般的なレース用タイヤ製品と比べて、際立って優れた性能を有しているといえる。

実施例２では、実施例１と同様の構成において、図１のように巻上げ部１２が突き出し部１２Ｂを有するようにした結果、タイヤ剛性は同一であったものの、操縦安定性が少し向上した。一方、実施例３〜４では、図２に示すように、突き出し部１２の構成コードについて他の部位よりもタイヤ周方向に対する角度を小さくした結果、タイヤ剛性及び操縦安定性のいずれにおいても最も良好な結果が得られた。突き出し部１２の構成コードの配向角を５０°とした実施例３と、４０°とした実施例４とでは、タイヤ性能にほとんど差はなかった。但し、タイヤ剛性の点で、実施例４が少し優れていると考えられた。

実施例５では、巻上げ端１４，１６の位置を実施例１と同様とし、巻上げ部１２における巻上げ端１６の近傍を実施例４と同様としたところ、実施例２と同一の性能が得られた。

本発明の空気入りタイヤは、レース用車両またはその他の乗用車に装着し使用することができる。

１...第１カーカスプライ； １０...空気入りタイヤ； １１...カーカス内側部；
１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ...構成コード； １２...巻上げ部；
１２Ｂ...突き出し部； １３...第２カーカスプライ；
１４...第２カーカスプライの巻上げ端； １５...第２カーカスプライの下端；
１６...第１カーカスプライの巻上げ端； ２...ベルト層；
２１...第１ベルトプライ； ２２...第２ベルトプライ； ２３...キャッププライ；
２５...ビード； ２６...ビードコア； ２７...ビードフィラー；
２８...ショルダー； ２９...サイドウォール； ３１...タイヤ子午線；
３２...タイヤ周方向； ３３...トレッド； Ｄ１，Ｄ２...ベルト層の縁からの距離

Claims (2)

1. ビード部間に掛け渡されるとともに、ビード部の外面から巻上げられた巻上げ部がベルト層の端部より内側に延びて終端する第１のカーカスプライと、
   ビード部間にて実質上省かれるとともに、ビード部の外面から巻上げられた巻上げ端がベルト層の端部より内側に延びる第２のカーカスプライとからなり、
   第１のカーカスプライにおけるタイヤ内面に沿って延びる部分と、第１のカーカスプライの巻上げ部と、第２のカーカスプライとは、バットレス部において、隣り合うプライ間で互いに接するように重ね合わされ、かつ、いずれも構成コードが、タイヤのラジアル方向に対して傾斜して配置されるとともに、ラジアル方向に対する構成コードの傾斜の向きが互い違いになるように重ね合わされており、
   第１のカーカスプライの巻上げ部が、第２のカーカスプライの巻上げ端よりもさらにタイヤ幅方向内側へと突き出して突き出し部をなし、突き出し部中の構成コードが、第１のカーカスプライ中における他の部位の構成コードよりも、タイヤのラジアル方向に対して、より大きく傾斜して配置された
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 第１のカーカスプライの巻上げ部の構成コードが、第２のカーカスプライの巻上げ端からタイヤ幅方向内側に出る際に屈曲していることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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