JP6173081B2

JP6173081B2 - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP6173081B2
Application number: JP2013148005A
Authority: JP
Inventors: 純一佐伯
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2033-07-16
Also published as: JP2015020475A

Description

本発明は、タイヤのリム滑りを抑制することにより、操縦安定性能を向上させた空気入りタイヤに関するものである。

従来、タイヤのリムフィット性を良好にして操縦安定性能を向上させるために、主にビード部内部の構成に工夫がなされてきた。例えば、ビード部の耐久性がリムフィット性に影響するとして、ビードコアのタイヤ径方向外側にビードフィラゴム層および内側にインナーフィラゴム層を配置することによって、ビード部の耐久性を改善したタイヤが提案されている（特許文献１）。
また、タイヤの加硫成形時に一対のビード部の形状が不均一になると、タイヤのユニフォミティ性が損なわれて操縦安定性能が低下することに着目し、少なくともいずれか一方のビードコアの外周面に有機繊維の平織物にゴムを被覆したビードカバーテープを、巻き付け回数を調整しながら重ねて巻き付けることによって、一対のビード部を均一に形成したタイヤも提案されている（特許文献２）。

特開２００８−０９４２６４号公報特開２０１２−０４０９００号公報

しかしながら、特に、低偏平率かつ高インチである超高性能タイヤ等においては、その他のタイヤに比べてタイヤの挙動に応じて生じるタイヤ幅方向の入力が大きくなるため、上述したようなビード部の改良をもってしてもなお、主にコーナリング時等のタイヤのリムフィット性については、該タイヤとリムとの間に、特にタイヤ周方向の滑り現象（以下、リム滑りともいう）が生じる場合があり、この点について更なる改善の余地が残されていることが分かった。
そこで、本発明は、タイヤのリム滑りを抑制することにより、操縦安定性能を向上させた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の要旨は、以下のとおりである。
本発明の空気入りタイヤは、１対のビード部に設けられたビードコア間にトロイダル状に跨る、少なくとも１層のカーカスを有する空気入りタイヤであって、前記タイヤを適用リムに装着し所定空気圧を充填し所定荷重を負荷した状態における、前記タイヤの前記リムからの離反点より、タイヤ径方向外側のタイヤ外表面に、タイヤ幅方向に突出するリムガードを具え、前記タイヤを適用リムに装着し所定空気圧を充填し荷重を負荷しない、基準状態における、該リムガードのタイヤ幅方向最外端から前記タイヤのビードトウまでのタイヤ径方向距離Ｈ _１の、タイヤ高さＴＨに対する比Ｈ _１／ＴＨが、３５％以上６０％以下であり、かつ該タイヤ径方向距離Ｈ _１が、３２ｍｍ以上３７ｍｍ以下であること、を特徴とする。

かかる構成の本発明の空気入りタイヤによれば、タイヤのリム滑りを抑制することにより、操縦安定性能を向上させることができる。

本発明の空気入りタイヤにおいては、前記基準状態におけるタイヤ幅方向断面視で、前記ビードコアの中心から前記離反点にわたるタイヤ径方向領域ｍにおける、タイヤ外表面の形状が、曲率中心が前記タイヤ外表面の外側に位置する１又は複数の円弧のみを滑らかに連ねてなることが好ましい。

かかる構成によれば、タイヤのビード部とリムとの接触圧分布を均一にして、タイヤのリム滑りをより効果的に抑制することができる。

また、本発明の空気入りタイヤにおいては、前記タイヤ径方向領域ｍにおける、タイヤ外表面の形状が、曲率中心が前記タイヤ外表面の外側に位置する単一の円弧からなることが好ましい。

かかる構成によれば、タイヤのビード部とリムとの接触圧分布をより均一にして、タイヤのリム滑りを更に効果的に抑制することができる。

本発明の空気入りタイヤにおいては、前記基準状態におけるタイヤ幅方向断面視で、前記ビードコアの中心から前記リムガードのタイヤ幅方向最外端にわたるタイヤ径方向領域Ｍにおける、タイヤ外表面の形状が、曲率中心が前記タイヤ外表面の外側に位置する１又は複数の円弧のみを滑らかに連ねてなることが好ましい。

かかる構成によれば、タイヤ幅方向の大きな入力に対する、タイヤ径方向領域Ｍの変形を均一化して、優れた操縦安定性を確保することができる。

本発明の空気入りタイヤにおいては、前記タイヤ径方向領域Ｍにおける、タイヤ外表面の形状が、曲率中心が前記タイヤ外表面の外側に位置する単一の円弧からなることが好ましい。

かかる構成によれば、タイヤ幅方向の大きな入力に対する、タイヤ径方向領域Ｍの変形を均一化して、より優れた操縦安定性を確保することができる。

なお、本発明において、「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ＪＡＴＭＡＹＥＡＲＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯＳＴＡＮＤＡＲＤＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡＹＥＡＲＢＯＯＫ等に記載されている、適用サイズにおける標準リムをいう。また、「所定空気圧」とは、上記のＪＡＴＭＡ等に記載されている適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力に対応する空気圧をいい、「所定荷重」とは、前記最大負荷能力に相当する荷重をいうものとする。
また、本発明における、タイヤ高さ、リムガードのタイヤ幅方向最外端からビードトウまでのタイヤ径方向距離等の諸元は、特に断りのない限り、当該タイヤを適用リムに装着し所定空気圧を充填し荷重を負荷しない状態（本発明において、以下「基準状態」という。）で測定するものとする。

本発明によれば、タイヤのリム滑りを抑制することにより、操縦安定性能を向上させた空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの、半部のタイヤ幅方向断面図である。（ａ）図１のタイヤの、ビード部近傍のタイヤ幅方向断面図である。（ｂ）従来の空気入りタイヤの、ビード部近傍のタイヤ幅方向断面図である。（ａ）図１のタイヤに、荷重が負荷され、かつタイヤ幅方向から大きな入力があった際のタイヤの挙動を示す図である。（ｂ）従来の空気入りタイヤに、荷重が負荷され、かつタイヤ幅方向から大きな入力があった際のタイヤの挙動を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の空気入りタイヤ（以下、「タイヤ」とも称する）について、その実施形態を例示して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る空気入りタイヤの半部の幅方向断面を、適用リムに装着し所定空気圧を充填し荷重を負荷しない、基準状態で示したものである。空気入りタイヤ１０は、超高性能タイヤであり、１対のビード部１１（その一方を図示）に設けられたビードコア１と、ビードコア１間にトロイダル状に跨る少なくとも１層（図示例では１層）のカーカス２とを備え、該ビード部１１近傍のタイヤ１０のタイヤ外表面には、該タイヤ１０とリム７との組立体に所定荷重を負荷した際の、タイヤ１０のリム７からの離反点Ｒより、タイヤ径方向外側に、タイヤ幅方向外側に突出するリムガード５を有する。また、前記離反点Ｒ上またはその近傍のタイヤ外表面には、タイヤ１０とリム７との嵌合状態を外部から判断できるように、タイヤ周方向に細線状に延在する微小幅のリムライン１３が設けられている。なお、符号８は、ビード部１１のタイヤ幅方向最内側にあたるビードトウを示す。

また、前記超高性能タイヤとは、高速走行時やコーナリング時の操縦安定性能に優れ、例えば、超高性能スポーツカーに対応するタイヤであって、タイヤのビードトウからタイヤ赤道におけるトレッド表面までのタイヤ径方向距離であるタイヤ高さ（断面高さ）ＴＨを、該タイヤの総幅からタイヤサイドウォール部のリムガード５や模様・文字等を除いた幅であるタイヤ幅（断面幅）で除して求められる偏平率が概ね２５％以上４０％以下程度であるタイヤを指している。

図２では、（ａ）に、本発明に係るタイヤ１０のビード部１１付近の断面図を示し、（ｂ）に、従来タイヤのビード部１１′付近の断面図を示して、双方を比較した。図２において図１と同様の構成要素は、図１と同じ参照符号を付してその説明を省略する。ここでは、タイヤ幅方向外側に突出したリムガード５および５′のタイヤ幅方向最外端５ｅおよび５ｅ′は、ビード部１１および１１′の先端であるビードトウ８からタイヤ径方向外側にＨ_１およびＨ_２のタイヤ径方向距離（以下、リムガード高さＨ_１およびＨ_２ともいう）をおいて配置されている。
ここにおいて、本発明に係るタイヤ１０におけるリムガード高さＨ_１を、通常、例えば２８ｍｍ前後である従来タイヤのリムガード高さＨ_２よりも大きく、特には、前記リムガード高さＨ_１を３２ｍｍ以上３７ｍｍ以下とすることが肝要である。

かかる構成の本発明タイヤによれば、超高性能タイヤにおいても、タイヤ１０のリム滑りを抑制することにより、操縦安定性能を向上させることができる。これは、タイヤ１０の形状が、所定荷重およびタイヤ幅方向の大きな入力によって大幅に歪む場合においても、リムガード５とリムフランジの先端部７ｅとが接触しないこと、また、リムガード５のボリュームが、サイドウォールの剛性分布の最適化に寄与することによる。すなわち、リムガード高さＨ_１を３２ｍｍ以上とすることによって、操縦安定性能に大きく影響するサイドウォールの剛性分布を、従来構造よりもタイヤ径方向外側へ移行することができる。
その様子を、図３の断面図に示した。（ａ）が本発明に係るタイヤ１０であり、（ｂ）が従来タイヤである。図３（ｂ）においては、前記の負荷荷重および入力によってタイヤが変形し、リムガード５′とリムフランジの先端部７ｅとが接触している。このとき、リムガード５′とリムフランジの先端部７ｅは、タイヤ周方向に連続して接触することになるが、各々の接点における接触圧がタイヤ周方向位置によって大きく異なる部分が生じるため、リムフィット性が不安定になる。具体的には、タイヤ周方向における前記接触圧の違いに起因して、タイヤ・リム組立体の組立て当初のビード部１１′とリム７との位置関係から、ビード部１１′をタイヤ周方向に動かす力が働き、その結果、リム滑りが生じることになる。
一方、図３（ａ）を参照すると、本発明に係るタイヤ１０では、リムガード５とリムフランジの先端部７ｅとが接触しないことから、ビード部１１とリム７の位置関係がタイヤ組立て当初のまま維持される。つまり、本発明に係るタイヤ１０は、安定したリムフィット性を有してリム滑りを抑制し、その結果として操縦安定性能を向上させることができる。

また、本発明に係るタイヤ１０においては、前記リムガード高さＨ_１を大きくするに伴い、タイヤ１０のサイドウォール部が、従来に比べて、路面に対して垂直方向に立ち上がることになる。すると、当該サイドウォール部の張力が従来よりも増加し、タイヤ形状の変形を抑制する効果も期待できるため、この点からも操縦安定性能の向上が見込める。このときのタイヤ１０の断面幅は、例えばＪＡＴＭＡ規格の９６％から９８％程になる。

なお、リムガード高さＨ_１が３２ｍｍ未満である場合、タイヤ１０に適用される負荷荷重およびタイヤ幅方向の入力が大きくなると、従来タイヤと同様に、リムガード５とリムフランジの先端部７ｅとが接触してリムフィット性が悪化し、リム滑りを誘発するおそれがある。また、当該距離Ｈ_１が３７ｍｍを超える場合、サイドウォールの剛性分布がタイヤ径方向外側に寄りすぎることに起因してバランスが崩れ、操縦安定性能を悪化させる恐れがある。更に、リムガード高さＨ_１は、３４ｍｍ以上３６ｍｍ以下とすることが、操縦安定性能をより高める等の観点から、好ましい。

更に、図１および図２（ａ）の実施形態に示す通り、本発明に係る空気入りタイヤ１０においては、ビード部１１の、ビードコア１の中心から離反点Ｒにわたるタイヤ径方向領域ｍ、すなわち、タイヤ幅方向断面において、ビードコア１の中心を通りタイヤの軸線に平行な直線と、離反点Ｒを通りタイヤの軸線に平行な直線との間の領域における、タイヤ外表面の形状が、曲率中心がタイヤ外表面の外側に位置する１又は複数の円弧のみを滑らかに連ねてなることが好ましい。

かかる構成によれば、超高性能タイヤにおいても、ビード部１１とリム７とのフィット性を高めてリム滑りを低減することができる。
図２（ｂ）からも分かるように、従来タイヤのビード部１１′のタイヤ外表面は、曲率中心がタイヤ外表面の外側に位置する円弧ｒ_３と曲率中心がタイヤ外表面の内側に位置する円弧ｒ_４とを含む複数の円弧を、１又は複数の変曲点を介して滑らかに連ねた形状であり、タイヤ幅方向外側に凹となる部分（凹部）と、該側に凸となる部分（凸部）とを有しているものが多い。このようなタイヤ形状は、タイヤがリムにフィットする際に、リムによって圧縮されたタイヤのゴムが元の形状に戻ろうとするゴムの粘弾性を利用して、該タイヤとリムとの間の隙間を埋めることを目的に採用されてきた。かような形状は、リムフィット性に最も優れているとされてきたが、タイヤ幅方向への入力が大きい場合においては、一概に優れているとは言い切れないことが分かった。
すなわち、従来タイヤのビード部１１′のタイヤ外表面の凹凸した形状に起因して、タイヤ幅方向の入力が大きい場合には、ビード部１１′とリム７との接触圧分布が前記凸部に集中することになる。その結果、凸部が梃子の力点となって、タイヤ・リム組立体の組立て当初のビード部１１′とリム７との位置関係から、ビード部１１′をタイヤ周方向に動かす力が働き、リム滑りが生じる場合がある。このような問題に起因するリム滑りを抑制するため、ビード部１１のタイヤ径方向領域ｍのタイヤ外表面を、曲率中心がビード部１１のタイヤ外表面の外側に位置する１又は複数の円弧のみを滑らかに連ねてなる形状、すなわち、当該領域全体にわたってタイヤ幅方向外側に凹となる形状として、該領域におけるビード部１１のタイヤ外表面とリム７との接触圧分布を均一にすることが好ましい。

また、該領域ｍのタイヤ外表面の形状が、曲率中心が前記ビード部の外表面よりタイヤ幅方向外側に位置する単一の円弧ｒ_２からなることが更に好ましい。

このように、単一の円弧ｒ_２のみによる構成とした場合には、ビード部の外表面がリムフランジに隙間なく接することができるので、リム滑りが抑制される。このとき、当該円弧ｒ_２の曲率半径は、１０ｍｍ以上１８ｍｍ以下であることが好ましい。１０ｍｍ未満であるとリムガード５とフランジの先端７ｅとが接触しやすくなる。１８ｍｍ超であるとタイヤ幅方向に大きな入力があった場合、入力とは反対側のビード部１０のビード背面とリムフランジ５の間に空気が流入し、隙間ができやすくなる。特には、前記円弧の曲率半径が１２ｍｍ以上１５ｍｍ以下であると、操縦安定性能に特に有利である。

更に、ビード部１１の、ビードコア１の中心からリムガード５のタイヤ幅方向最外端５ｅにわたるタイヤ径方向領域Ｍ、すなわち、タイヤ幅方向断面において、ビードコア１の中心を通りタイヤの軸線に平行な直線と、リムガード５のタイヤ幅方向最外端５ｅを通りタイヤの軸線に平行な直線との間の領域における、タイヤ外表面の形状が、曲率中心がタイヤ外表面の外側に位置する１又は複数の円弧のみを滑らかに連ねてなることが好ましい。

かかる構成によれば、タイヤ幅方向の大きな入力に対して、タイヤ径方向領域Ｍの変形が均一化され、タイヤ自身が元の形状に戻ろうとする力も均一に発生しやすくなるため、優れた操縦安定性を確保することができる。

また、該領域Ｍのタイヤ外表面の形状が、曲率中心が前記ビード部１１のタイヤ外表面よりタイヤ幅方向外側に位置する単一の円弧ｒ_１からなることが更に好ましい。

このように単一の円弧のみによる構成とした場合には、ビード部の外表面がリムフランジに隙間なく接することができる。このとき、当該円弧の曲率半径は、１０ｍｍ以上１８ｍｍ以下であることが好ましい。１０ｍｍ未満であるとリムガード５とフランジの先端７ｅとが接触しやすくなってしまう。１８ｍｍ超であるとタイヤ幅方向に大きな入力があった場合、入力とは反対側のビード部１０のビード背面とフランジの間に空気が流入し、隙間が出来やすくなってしまう。特には、前記円弧の曲率半径が１２ｍｍ以上１５ｍｍ以下であると、操縦安定性能に特に有利である。なお、上記領域ｍおよびＭにおけるタイヤ外表面の形状については、前記リムライン１３の外表面形状は考慮に入れないものとする。

なお、リムガード高さＨ_１の、タイヤ高さＴＨに対する比Ｈ_１／ＴＨは、３５％以上６０％以下である。この範囲であれば、本発明の効果を十分に得ることができる。また、本発明のタイヤは、タイヤ高さＴＨが５８ｍｍ以上１００ｍｍ以下のタイヤに適用することが効果的である。

また、本発明は、タイヤ偏平率が２５％以上４０％以下であるタイヤに適用すると効果的である。

また、本発明に係るタイヤ１０においては、ビード部１１のタイヤ外表面には、ビード部１１とリム７とが滑りにくいように、摩擦係数の大きいゴムを用いることができる。摩擦係数の大きいゴムとは、例えば、０℃における貯蔵弾性率Ｅ’が４０Ｐａ以上等である。

また、ビード部１１のタイヤ外表面の摩擦係数を大きくするためには、例えば、表面の突起物（スピュー等）を除去したり、ヤスリ等で表面粗さを大きくしたりして、当該タイヤ外表面の粗処理を行い、タイヤをリムとの接触面を増大させることもできる。

なお、本発明に用いることのできるタイヤは、例えば、図１に示すように、ビードコア１間にトロイダル状に跨るカーカス２のクラウン部の、タイヤ径方向外側に配置された２層の傾斜ベルト層３ａ、３ｂからなる傾斜ベルト３と、この傾斜ベルト３のタイヤ径方向外側に配置された１層の周方向ベルト４と、その周方向ベルト４のタイヤ径方向外側に配置されたトレッド６と、を具えることができる。
また、図１および図２に示すリムガード５は、タイヤ幅方向最外側に１つの頂点を有する形状であるが、タイヤ幅方向外側に２つの頂点を有する形状（例えば、台形状）や、その他の形状であってもよい。

以下、本発明の実施例について説明する。
発明例タイヤ１〜８、従来例タイヤ１および比較例タイヤ１〜４（ともに、タイヤサイズは２３５／３５ＺＲ２０）を表１に示す仕様のもと試作し、リム滑り性および操縦安定性能を評価した。
なお、表中のＡは、タイヤ径方向領域ｍまたはＭにおける、タイヤ外表面を形成する円弧の曲率中心のうち少なくとも１つが、タイヤ外表面の内側にあることを示している。この場合、タイヤ１０の外表面の形状は、図２（ｂ）に示した従来タイヤのように、タイヤ幅方向外側に向かって凸となる部分を有する。一方、表中のＢは、タイヤ径方向領域ｍまたはＭにおける、タイヤ外表面を形成する円弧の曲率中心の全てが、タイヤ外表面の外側にあることを示している。この場合、タイヤ１０の外表面形状は、図２（ａ）の本発明に係るタイヤのように、該領域全体にわたってタイヤ幅方向外側に凹となる。
発明例タイヤ１は、図１に示すベルト構造を有し、リムガード高さＨ_１は３２．０ｍｍである。タイヤ径方向領域ｍおよびＭにおけるタイヤ外表面には、タイヤ幅方向外側に向かって凸となる部分を有する。
発明例タイヤ２〜４、従来例タイヤおよび比較例タイヤ１、２は、Ｈ_１の値を変化させたこと以外は、発明例タイヤ１と同様である。
発明例タイヤ５は、領域ｍの外表面形状を変化させたこと以外は、発明例タイヤ１と同様である。
発明例タイヤ６〜８および比較例タイヤ３、４は、Ｈ_１の値ならびに領域ｍの外表面形状共に発明例タイヤ１と異なる。

（リム滑り性）
各供試タイヤを車体に組み付け、所定空気圧を充填した後、ドライ状態のサーキットコースで走行させた。高速直進走行および旋回走行を繰り返し行い、走行後のリムとタイヤとの相対的な円周方向のずれ量（リム滑り量）を測定した。
なお、リム滑り量は、車体に組み付けたタイヤごとの、ここでは４本のタイヤそれぞれの滑り量を計測し、それらの平均滑り量について、従来例タイヤにおける平均滑り量を１００として指数化し、リム滑り性を評価した。数値が小さいほど、リム滑りが少ないことを示している。

（操縦安定性能）
ドライ状態のサーキットコースにおいて、プロのテストドライバーによる実車官能試験を行い、その評価点数を１０点満点として表１に示した（実車フィーリング）。数値が大きいほど、操縦安定性能に優れていることを示している。

表１より、発明例タイヤは、従来例タイヤおよび比較例タイヤ対比で、リム滑り性を低減して操縦安定性能を向上させたことが分かる。

本発明の空気入りタイヤによれば、タイヤ幅方向の入力が比較的大きい超高性能タイヤ等においても、リム滑りを抑制し、操縦安定性能を向上させることができる。

１ビードコア
２カーカス
３傾斜ベルト
３ａ、３ｂ傾斜ベルト層
４周方向ベルト
５リムガード
５ｅ、５ｅ′リムガードのタイヤ幅方向最外端
６トレッド
７リム
７ｅ、７ｅ′リムフランジの先端部
８ビードトウ
１０空気入りタイヤ
１１、１１′ビード部
１３リムライン
ｍビードコアの中心から離反点にわたるタイヤ径方向領域
Ｍビードコアの中心からリムガードのタイヤ幅方向最外端にわたるタイヤ径方向領域
Ｈ_１、Ｈ_２リムガード高さ（リムガードのタイヤ幅方向最外端からビードトウまでのタイヤ径方向距離）
ＴＨタイヤ高さ（ビードトウからタイヤ赤道におけるトレッド表面までのタイヤ径方向距離）
Ｒ離反点

Claims

１対のビード部に設けられたビードコア間にトロイダル状に跨る、少なくとも１層のカーカスを有する空気入りタイヤであって、
前記タイヤを適用リムに装着し所定空気圧を充填し所定荷重を負荷した状態における、前記タイヤの前記リムからの離反点より、タイヤ径方向外側のタイヤ外表面に、タイヤ幅方向に突出するリムガードを具え、
前記タイヤを適用リムに装着し所定空気圧を充填し荷重を負荷しない、基準状態における、該リムガードのタイヤ幅方向最外端から前記タイヤのビードトウまでのタイヤ径方向距離Ｈ _１の、タイヤ高さＴＨに対する比Ｈ _１／ＴＨが、３５％以上６０％以下であり、かつ該タイヤ径方向距離Ｈ _１が、３２ｍｍ以上３７ｍｍ以下であること、を特徴とする空気入りタイヤ。
前記基準状態におけるタイヤ幅方向断面視で、前記ビードコアの中心から前記離反点にわたるタイヤ径方向領域ｍにおける、タイヤ外表面の形状が、曲率中心が前記タイヤ外表面の外側に位置する１又は複数の円弧のみを滑らかに連ねてなること、を特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記タイヤ径方向領域ｍにおける、タイヤ外表面の形状が、曲率中心が前記タイヤ外表面の外側に位置する単一の円弧からなること、を特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
前記基準状態におけるタイヤ幅方向断面視で、前記ビードコアの中心から前記リムガードのタイヤ幅方向最外端にわたるタイヤ径方向領域Ｍにおける、タイヤ外表面の形状が、曲率中心が前記タイヤ外表面の外側に位置する１又は複数の円弧のみを滑らかに連ねてなること、を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
前記タイヤ径方向領域Ｍにおける、タイヤ外表面の形状が、曲率中心が前記タイヤ外表面の外側に位置する単一の円弧からなること、を特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。