JP6815102B2 - タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤに関し、特に、タイヤの耐久性及び転がり性能を向上可能なタイヤに関する。

従来、タイヤのカーカス構造において、カーカスプライの使用枚数を減じるため、線径の細いカーカスコードの線径を変更し、太いカーカスコードでカーカスプライを形成する技術が開示されている（特許文献１）。

特開２００４−８２８１６号公報

しかしながら、単にカーカスプライを、線径の太いカーカスプライ１枚とした場合、ビード部における耐久性が担保しにくいという問題がある。例えば、カーカスを線径の細い２枚のカーカスプライで構成した場合、タイヤの変形を２枚のカーカスプライの強度及び２枚のカーカスプライ間に生じる摩擦により支えることができるが、線径の太いカーカスプライ１枚で構成した場合には、変形時の力を１枚のカーカスプライの強度だけで支えなければならないため、カーカスの耐久性が問題となる。また、カーカスの構造に変更が生じるため、転がり抵抗に変化が生じる可能性もある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、タイヤにおけるビード部の耐久性及び転がり抵抗性能の向上可能なタイヤを提供する。

上記課題を解決するためのタイヤの構成として、ビードコアと、ビードコアのタイヤ半径方向外側に設けられ、タイヤ幅方向断面視においてタイヤ半径方向外側に向けて先細りとなる第１ビードフィラーと、ビードコア及び第１ビードフィラーの周囲に巻き付けられたカーカスと、ビードコア及び第１ビードフィラーのタイヤ幅方向外側において延長するカーカスの折返し部のタイヤ幅方向外側に配置された第２ビードフィラーとを備え、第１ビードフィラーのタイヤ半径方向高さが６ｍｍ〜１７ｍｍの範囲で設定され、カーカスは、直径が０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲のカーカスコードで形成されたカーカスプライで構成され、折返し部が、第１ビードフィラーに沿って延長する領域と、タイヤ内周側のカーカスに沿って延長する重なり領域とを有し、重なり領域のタイヤ半径方向長さが、折返し部のタイヤ半径方向高さの４０％〜６５％に設定され、第２ビードフィラーのタイヤ半径方向長さの範囲内に位置し、サイド部の表面からタイヤ幅方向に突出するリムラインを備え、タイヤ表面においてリムラインの位置から延長する法線である第２ビードフィラーの厚さを３ｍｍ〜７ｍｍとする構成とした。
本構成によれば、タイヤの軽量化と転がり抵抗の低減が可能となる。また、タイヤにおいて上記範囲のように小さい第１ビードフィラーを使用し、カーカスの折返し部において上記長さの重なり領域を設けることにより、重なり領域においてカーカス同士のせん断力による係留作用を生じさせることができ、カーカスの耐久性を確保しつつ、転がり抵抗を低減することができる。また、第２ビードフィラーのタイヤ半径方向長さの範囲内に位置し、サイド部の表面からタイヤ幅方向に突出するリムラインを備え、タイヤ表面においてリムラインの位置から延長する法線である第２ビードフィラーの厚さが３ｍｍ〜７ｍｍであるので、カーカスの折返し部に、タイヤ半径方向外向きの引張力が作用するため、折返し部においてカーカスに引張方向の力をあらかじめ作用させて引張ひずみを作用させておくことで、タイヤに荷重が負荷されたときのビード部におけるカーカスの倒れ込みによる圧縮歪を緩和させることが可能となる。これにより、ビード部の剛性が維持されることにより、タイヤの変形が抑制され、ビード部における耐久性の向上と、タイヤの転がり抵抗の低減とを両立させることができる。
また、折返し部のタイヤ半径方向の高さが３０ｍｍ〜４５ｍｍであるので、タイヤに荷重が負荷されたときのビード部の倒れ込みによる断面内歪の緩和と、制動力や駆動力による周方向せん断歪の緩和が可能となる。

タイヤの断面図である。 ビード部の拡大断面図である。 ビード部を構成する各部材に作用する力を示した模式的図である。 実施例の評価結果を示す図である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

図１は、本実施形態に係るタイヤの断面図である。図２は、ビード部を示すタイヤの部分拡大図である。図１に示すように、タイヤＴは、コード部材を主体として構成されるビードコア１１、カーカス１２、ベルト層１３、チェーファー１４と、これらの部材からなる骨格に肉付けされるゴム部材を主体とする第１ビードフィラー１８、第２ビードフィラー２２、チェーファーゴム２３、インナーライナー１９、サイドウォールゴム２０、トレッドゴム２１とを備える。

ビードコア１１は、ビードコードと呼ばれるスチールコードを束ねてリング状に形成された部材であって、タイヤＴの両側サイド部Ｔ１における内径部側のビード部Ｔ２にそれぞれ設けられている。ビードコア１１の半径方向外側には、第１ビードフィラー１８が設けられる。

第１ビードフィラー１８は、タイヤＴにおけるビード部Ｔ２を補強するようにビードコア１１の半径方向外側に隣接して設けられ、ビードコア１１の延長方向に沿って環状に形成される。図２に示すように、第１ビードフィラー１８は、タイヤ幅方向の断面視において、下端の幅がビードコア１１の断面幅ｗ１１に対応し、タイヤ半径方向外側に向かって先細りとなる略三角形状の断面を有する。第１ビードフィラー１８の高さは、タイヤ半径方向の長さ寸法によって定義され、ビードコア１１に接する下端から上端までの高さ（以下、第１フィラー高さｈ１８という）が６ｍｍ〜１７ｍｍの範囲となるように設定される。上記ビードコア１１及び第１ビードフィラー１８には、カーカス１２が巻き付けられる。

カーカス１２は、カーカスコードの延長方向が、半径方向（ラジアル方向）に配向され、タイヤＴ内においてトロイダル状に形成される。本実施形態におけるカーカス１２は、１枚のカーカスプライにより構成される。カーカスプライは、複数のカーカスコードと、トッピングゴムとからなる。カーカスプライは、カーカスコードの延長方向をそろえて並列させて、トッピングゴムで被覆することにより、１枚のシート状の部材として形成される。

本実施形態におけるカーカスコードの直径は、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲から選択的に設定される。カーカスコードの直径は、タイヤＴに設定される耐荷重値に基づいて上記範囲内から設定される。また、カーカスプライは、同一の直径のカーカスコードにより構成される。カーカスコードは、例えば、材質が有機繊維を所定の撚り構造で撚り形成したもので構成される。有機繊維としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、ポリエチレンナフタレート繊維及びアラミド繊維が例示される。

図２に示すように、上記構成のカーカス１２は、左右のビード部Ｔ２において、ビードコア１１及び第１ビードフィラー１８を包むように、タイヤ幅方向内側から外側に向かって折り返されている。当該折返しにより、カーカス１２には、主部Ａと、折返し部Ｂとが形成される。
主部Ａは、タイヤＴにおけるトレッド部Ｔ３及びサイド部Ｔ１の内周側においてタイヤ半径方向に沿って延長する領域である。一方、折返し部Ｂは、主部Ａと幅方向に対向し、ビードコア１１及び第１ビードフィラー１８のタイヤ幅方向外側においてタイヤ半径方向に沿って延長する領域である。

カーカス１２の折返し端部Ｄは、タイヤ側面において所定高さに位置する。（以下、この高さを折返し高さＢｈという。）折返し高さＢｈは、３０ｍｍ〜４５ｍｍの範囲に設定される。折返し高さＢｈは、図２に示すように、折返し開始位置Ｅから折返し端部Ｄまでとした。このように、カーカス１２の折返し高さＢｈを３０ｍｍ〜４５ｍｍに設定することにより、タイヤＴに荷重が加わったときのビード部Ｔ２におけるカーカス１２の倒れ込みによる断面内歪の緩和及び制動時や駆動時の入力による周方向せん断歪の緩和が可能となる。

折返し部Ｂには、主部Ａに接し、主部Ａの延長方向に沿って延長する重なり領域Ｃが形成される。重なり領域Ｃにおいては、主部Ａ及び折返し部Ｂそれぞれのカーカスコードが互いに平行となるように形成するのが好ましい。重なり領域Ｃは、長さ（以下、重なり領域長さという）Ｃｈが、タイヤ半径方向の長さ寸法において、折返し部Ｂの始端となる折返し開始位置Ｅから折返し端部Ｄまでの折返し高さＢｈの３０％〜７０％の範囲となるように設定される。このような重なり領域Ｃを設けることにより、タイヤ変形時のカーカス１２の主部Ａと折返し部Ｂとの間に生じるせん断力による係留作用を生じさせることができる。これによりカーカス１２の主部Ａと折返し部Ｂにおける耐久性を確保しつつ、転がり抵抗を低減することができる。

重なり領域Ｃの半径方向外側には、第２ビードフィラー２２が設けられる。第２ビードフィラー２２は、タイヤ幅方向外側において第１ビードフィラー１８と接する折返し部Ｂの一部と、重なり領域Ｃ及び重なり領域Ｃのタイヤ半径方向外側の主部Ａの一部に対応するように配設される。より詳細には、第２ビードフィラー２２は、ビードコア１１と第１ビードフィラー１８との境界部（ビードコア１１のタイヤ半径後方外側端部又は第１ビードフィラー１８のタイヤ半径後方内側端部）の近傍から、折返し部Ｂと接してタイヤ幅方向内側に向けて延長する辺と、当該辺と交わり、重なり領域Ｃ、及び当該重なり領域Ｃのタイヤ半径方向外側に位置する主部Ａと接してタイヤ幅方向外側に向けて延長する辺と、これらの両辺を結ぶ辺からなる断面略三角形状に形成される。

第２ビードフィラー２２は、厚さ（以下、第２フィラー厚さという）ｗ２２が、３ｍｍ〜７ｍｍの範囲に設定される。第２フィラー厚さｗ２２は、タイヤのサイド部Ｔ１表面に形成されたリムラインＺに基づいて計測される寸法であって、リムラインＺからタイヤ内向きに延長する法線ｘである長さ寸法である。
リムラインＺは、タイヤＴが正しくリム組みされたときに、リム外縁の半径方向外側において、リム外縁と同心円状に視認可能に形成される。リムラインＺは、タイヤＴの装着に推奨されるリム形状、具体的には、日本自動車タイヤ協会（ＪＡＴＭＡ）により規格化されたリム形状に対応して形成される。タイヤ半径方向におけるリムラインＺの位置は、第２ビードフィラー２２がタイヤ半径方向に延長する範囲、より詳細には、重なり領域Ｃがタイヤ半径方向に延長する範囲内に設定される。

さらに、ビード部Ｔ２にはチェーファー１４及びチェーファーゴム２３が設けられる。チェーファーゴム２３は、カーカス１２を覆うように、内周側においてビードコア１１及び第１ビードフィラー１８の範囲と重複して延長し、外周側において第２ビードフィラー２２の範囲と重複して延長する。チェーファー１４は、チェーファーゴム２３内において、内周側ではビードコア１１及び第１ビードフィラー１８を覆い、外周側ではビードコア１１を覆うように延長する。

カーカス１２の内周側には、左右のチェーファーゴム２３；２３間に渡ってインナーライナー１９が配設される。サイド部Ｔ１においてカーカス１２の外周側には、チェーファーゴム２３；２３の外周側と重複するサイドウォールゴム２０がトレッド部Ｔ３に向けて延長するように配設される。

トレッド部Ｔ３におけるカーカス１２の外周側には、複数のベルト部材を積層したベルト層１３が配設される。ベルト層１３は、例えば各ベルト部材を構成するコードの延長方向がタイヤＴの円周方向と交差するように傾斜して配置され、タイヤ半径方向に隣接して重なる各ベルトのコード部材同士の傾斜する向きが互いに交錯するように積層される。ベルト層１３のタイヤ半径方向外側には、左右のサイドウォールゴム２０；２０と連続するようにトレッドゴム２１が配設される。

図３は、タイヤＴをリム組みし、所定の内圧を印加したときにビード部Ｔ２を構成する各部材に作用する力を示した模式図である。上述のようにビード部を構成することにより、内圧が印加されたタイヤＴには、矢印Ｐ１，Ｐ２に示す力が作用する。矢印Ｐ１は、タイヤ内圧による力を示し、矢印Ｐ２は、リムフランジＲからタイヤＴに作用する力を示している。内圧の印加により、カーカス１２の主部Ａには、矢印Ｐ３に示すようにタイヤ半径方向外向きの張力がＴｍが生じる。

また、内圧の印加に伴ない、チェーファーゴム２３、第２ビードフィラー２２、折返し部ＢがリムフランジＲに押圧される。この押圧により、ビードコア１１よりも半径方向外側の折返し端部Ｄには、矢印Ｐ４に示す張力Ｔｏが生じる。この張力Ｔｏは、カーカス１２の折返し部Ｂの第１ビードフィラー１８に沿う延長方向ｊ１と、第２ビードフィラー２２の第２フィラー厚さｗ２２とに基づいて設定される。

即ち、第１ビードフィラー１８の第１フィラー高さｈ１８を６ｍｍ〜１７ｍｍの範囲、かつ、第１ビードフィラー１８の傾斜面１８ａに沿って延長する第２ビードフィラー２２の第２フィラー厚さｗ２２を３ｍｍ〜７ｍｍの範囲とすることにより、所望の張力Ｔｏを折返し端部Ｄ側に作用させることができる。このように、折返し部Ｂに、カーカス１２の主部Ａに沿う張力Ｔｏを作用させておくことにより、折返し部Ｂに予め引張ひずみを生じさせておくことができる。折返し部Ｂに引張ひずみを生じさせておくことにより、タイヤＴに荷重が加わったときのカーカス１２の倒れ込みに伴なう折返し部Ｂの圧縮方向（張力Ｔｏの作用する方向）のひずみを緩和することができる。即ち、タイヤＴの使用時にカーカス１２に作用するひずみを中立状態に近づけることができるため、タイヤＴにおけるひずみのバランスが均一化され、耐久性とともに転がり抵抗性能を向上させることができる。

図４は、カーカス構造、重なり領域長さＣｈ、第２フィラー厚さｗ２２を変化させたときの転がり抵抗性能及び耐久性能への影響を纏めた表である。転がり抵抗性能は、数値が小さい程その性能に優れ（転がり抵抗が小さい）、耐久性能は数値が大きいほどその性能に優れていることを示している。
図４（ａ）は、従来タイヤと、従来タイヤのカーカス構造において、カーカスコード径を太くした１枚のカーカスプライにより構成するとともに、第１フィラー高さｈ１８を低く設定した実施例タイヤ１とを比較したものである。なお、従来タイヤのカーカスプライを構成するカーカスコード径は０．７ｍｍである。また、図４（ａ）乃至（ｄ）における各実施例及び各比較例(比較例６を除き)のカーカスプライを構成するカーカスコード径は１ｍｍである。
同図の実施例タイヤ１に示すように、カーカスを１枚のカーカスプライにより構成したことにより、転がり抵抗性能が向上することが分かる。
なお、転がり抵抗性能の評価は、ドラム試験装置により、実施例及び比較例の各タイヤについて６００ｋｐａ（ＪＡＴＭＡ規格の最大内圧）の内圧を印加するとともに、ドラム上における荷重１００３ｋｇ（ＪＡＴＭＡ規格の最大荷重の８５％）を付与し、ドラムを回転させて速度８０ｋｍ／ｈで走行させた際の抵抗値を、フォース式測定試験機を用いて測定することにより行った。評価結果は、比較例１の転がり抵抗を１００としたときの指数比で表示し、表１に示す。なお、表１中の数値は、小さいほど転がり抵抗が小さく良好な結果である。
また、ビード部の耐久性能の評価は、ドラム試験装置により、実施例及び比較例の各タイヤを１６．５×５．５Ｊのリム（ＪＡＴＭＡ標準規格リム）に装着し、内圧を６００ｋＰａ（ＪＡＴＭＡ規格の最大空気圧）とし、ドラム上における荷重１９３９ｋｇ（ＪＡＴＭＡ規格の最大荷重×１５０％）を付与し、ドラムを回転させて速度６０ｋｍ／ｈで走行させ、ビード部が破断し、試験続行不能になるまでの走行距離を測定した。測定結果は、従来例１を１００としたときの指数で示した。指数が大きいほどビード部のコードの耐久性能が優れている。

図４（ｂ）は、重なり領域長さＣｈの違いについて調べた結果を示す。同図の実施例２乃至４に示すように、重なり領域長さＣｈを折返し高さＢｈの３０％〜７０％とすることにより、転がり抵抗性能及び耐久性能が向上することが分かる。

図４（ｃ）は、第２フィラー厚さｗ２２の違いについて調べた結果を示す。同図の実施例５乃至７に示すように、第２フィラー厚さｗ２２を３ｍｍ〜７ｍｍとすることにより、転がり抵抗性能及び耐久性能が向上することが分かる。

図４（ｄ）は、第１フィラー高さｈ１８の違いについて調べた結果示す。なお、図４（ａ）に示す実施例１及び図４（ｂ）に示す実施例３は、実施例８，９と第１フィラー高さｈ１８以外の条件が同じであるため、これらを合わせて検討すると、第２フィラー高さｗ２２を６ｍｍ〜１７ｍｍとすることにより、転がり抵抗性能が向上することが分かる。
また、実施例１０は、カーカスコード径を０．５ｍｍと細くした場合であっても転がり抵抗性能が向上することを示している。

１１ ビードコア、１２ カーカス、１８ 第１ビードフィラー、
２２ 第２ビードフィラー、Ａ 主部、Ｂ 折返し部、Ｂｈ 折返し高さ、
Ｃ 重なり領域、Ｃｈ 重なり領域長さ、Ｄ 折返し端部、
ｈ１８ 第１フィラー高さ、ｗ２２ 第２フィラー厚さ、Ｔ タイヤ。

Claims (2)

1. ビードコアと、
   前記ビードコアのタイヤ半径方向外側に設けられ、タイヤ幅方向断面視においてタイヤ半径方向外側に向けて先細りとなる第１ビードフィラーと、
   前記ビードコア及び前記第１ビードフィラーの周囲に巻き付けられたカーカスと、
   前記ビードコア及び前記第１ビードフィラーのタイヤ幅方向外側において延長する前記カーカスの折返し部のタイヤ幅方向外側に配置された第２ビードフィラーと、
   を備え、
   前記第１ビードフィラーのタイヤ半径方向高さが６ｍｍ〜１７ｍｍの範囲で設定され、
   前記カーカスは、直径が０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲のカーカスコードで形成されたカーカスプライで構成され、前記折返し部が、前記第１ビードフィラーに沿って延長する領域と、タイヤ内周側のカーカスに沿って延長する重なり領域とを有し、
   前記重なり領域のタイヤ半径方向高さが、前記折返し部のタイヤ半径方向高さの４０％〜６５％に設定され、
   前記第２ビードフィラーのタイヤ半径方向長さの範囲内に位置し、サイド部の表面からタイヤ幅方向に突出するリムラインを備え、タイヤ表面において前記リムラインの位置から延長する法線である前記第２ビードフィラーの厚さを３ｍｍ〜７ｍｍとしたタイヤ。
2. 前記折返し部のタイヤ半径方向の高さが３０ｍｍ〜４５ｍｍである請求項１に記載のタイヤ。