JP7181077B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものである。

特許文献１～３に開示された空気入りタイヤのカーカスプライは、一対のビード部間で連続する第１プライと、この第１プライのタイヤ径方向外側に配置された不連続な第２プライとを備える。第２プライは、トレッド部から一対のビード部のいずれかにそれぞれ延びる一対のプライ片を備える。トレッド部の中央には、２枚のプライ片がいずれも存在しない領域、つまり中抜き部が設けられている。第２プライの中抜き部は、基本的に相反する２種類の性能の両立を意図している。一方の種類の性能は、剛性（操縦安定性向上に寄与する）と耐カット性であり、他方の種類の性能は、軽量化とそれによる転がり抵抗低減である。

特許第６１２５７０８号 特許第５６２９３５６号 特許第５１７８４４２号

特許文献１～３に開示された構造には、カーカスプライによってビードコア周りに作用するモーメントについて考慮されたものはない。

本発明は、カーカスプライによってビードコア周りに作用するモーメントをキャンセルし、操縦安定性及び乗り心地性を向上した空気入りタイヤを提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、タイヤ幅方向の両側に配置したビードコアに掛け渡したカーカスプライを備え、前記カーカスプライは、タイヤ径方向の内側に配置される第１プライと、前記第１プライのタイヤ径方向の外側に配置される第２プライとを有し、前記第１プライは、タイヤ径方向内側に延びて前記ビードコアに対してタイヤ幅方向の内側から外側に向かって巻き上げられ、前記第２プライは、タイヤ径方向内側に延びて前記ビードコアに対してタイヤ幅方向の外側から内側に向かって巻き上げられており、前記ビードコアのタイヤ径方向外側に隣接して配置され、タイヤ径方向外側へテーパ状に延びるビードフィラーを備え、前記ビードフィラーのタイヤ幅方向の外面は、前記ビードコアのタイヤ幅方向の外面に沿って延びる直線部分と、前記直線部分よりもタイヤ径方向外側に位置する湾曲部分とを有し、前記第１プライの巻き上げ端は、前記直線部分に位置し、前記湾曲部分には至っていない、空気入りタイヤを提供する。

この構成により、第１プライと第２プライがビードコアの周囲でモーメントが作用する方向が逆向きとなって互いに打ち消し合う。このため、ビードコアにモーメントが作用したままとなることがなくなり、優れた操縦安定性及び乗り心地性を提供することが可能となる。

前記第１プライと前記第２プライそれぞれの巻き上げ端のタイヤ径方向の位置は同じであるのが好ましい。

この構成により、ビードコアの周囲に発生するモーメントをほぼ打ち消し合うことができる。

前記第１プライと前記第２プライそれぞれの巻き上げ端のタイヤ径方向の位置は、前記ビードコアのタイヤ径方向の外端位置よりもタイヤ径方向の外方であるのが好ましい。

この構成により、ビードコアに於ける各プライの保持状態を安定させることができる。

前記第２プライは、タイヤ幅方向の両側に配置される一対のプライ片で構成されているのが好ましい。

この構成により、軽量化が可能となり、転がり抵抗を低減して燃費を向上させることができる。

本発明によれば、ビードコアに対してカーカスプライを内側からと外側とから巻き上げるようにしたので、ビードコア周りに作用するモーメントを互いに打ち消し合わせることができる。この結果、ビードコアに作用する力が残留することがなくなり、優れた操縦安定性及び乗り心地性を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの子午線断面図。 本発明の実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部及びその周辺の子午線断面図。 図１の部分IIIの拡大図。 図１の部分IVの拡大図。

図１から図４は、本発明の実施形態に係るゴム製の空気入りタイヤ（以下、タイヤという）１を示す。

タイヤ１は、トレッド部２、一対のサイドウォール部３、及びリング状の一対のビード部４を備える。

トレッド部２はタイヤ幅方向（図１において符号ＴＷで示す。）に延びている。トレッド部２の表面、つまり踏面には溝２ａが設けられている。

一対のサイドウォール部３は、トレッド部２の両端からタイヤ径方向（図１において符号ＴＲ）の内側にそれぞれ延びている。

一対のビード部４は、一対のサイドウォール部３のタイヤ径方向内側の端部にそれぞれ配置されている。個々のビード部４は、ビードコア５とビードフィラー６を備える。ビードコア５は、リング状に束ねられた多数の鋼線を備える。ビードフィラー６は、リング状で、トレッド部２及びサイドウォール部３を構成するゴムよりも硬質のゴムからなる。ビードフィラー６は、ビードコア５のタイヤ径方向外側に隣接して配置された基端と、基端とは反対側の先端とを備え、基端から先端に向かってタイヤ径方向外側へテーパ状に延びている。個々のビード部４は、ビードコア５とビードフィラー６とを包むように設けられたストリップゴム７を備える。

タイヤ１は、ビード部４間にトロイダル状に掛け渡されたカーカス１０を備える。本実施形態では、カーカス１０は、第１カーカスプライ（以下、「第１プライ」と呼ぶ）１１と、第２カーカスプライ（以下、「第２プライ」と呼ぶ）１２とを備える。第２プライ１２は中抜き部１３ｂを有するプライであるが、第１プライ１１は中抜き部を有しない通常のプライである。第１及び第２プライ１１，１２については後に詳述する。カーカス１０の内側、つまりタイヤ１の最内周面には、インナーライナ８が設けられている。

図２及び図３を参照すると、トレッド部２、より具体的にはカーカス１０とトレッド部２との間に、無端状のベルト層２０が設けられている。本実施形態では、ベルト層２０は、２枚のベルト２１，２２を備える。ベルト２１は、カーカス１０のタイヤ径方向外側に隣接して配置され、ベルト２２は、ベルト２１のタイヤ径方向外側に隣接して配置されている。また、本実施形態では、下層のベルト２１のタイヤ幅方向の寸法は、上層のベルト２２のタイヤ幅方向の寸法よりも大きく、ベルト２１の端部２１ａは、ベルト２２の端部２２ａよりもタイヤ幅方向外側に位置している。ベルト２１，２２は、スチール製又は有機繊維製のベルトコードをゴム被覆して形成されている。ベルト層２０は、１枚のベルトで構成されていてもよいし、３枚以上のベルトを備えてもよい。

ベルト層２０のタイヤ径方向外側に隣接して、無端状のキャップ層３０が設けられている。本実施形態のキャップ層３０は、ベルト２１，２２の両方の端部２１ａ，２２ａのいずれかをそれぞれ直接的に覆う幅狭の一対のエッジプライ３１を備える。また、本実施形態のキャップ層３０は、エッジプライ３１のタイヤ径方向外側に隣接して配置され、端部２１ａ，２２ａを含むベルト２１，２２全体を１枚で覆う幅広のキャッププライ３２を備える。キャップ層３０は、１枚又は３枚以上のプライを備えてもよい。また、キャップ層３０をなくしてもよい。

ベルト層２０のタイヤ幅方向外側の両端の部分とカーカス１０との間には、ゴム製で無端状の一対のパッド４０がそれぞれ配置されている。パッド４０の断面形状は偏平な三角形状である。ベルト２１，２２の端部２１ａ，２２ａ、エッジプライ３１のタイヤ幅方向外側の端部３１ａ、及びキャッププライ３２の端部３２ａのタイヤ幅方向の位置は、パッド４０のタイヤ幅方向の外側の端部４０ａと内側の端部４０ｂとの間の領域、つまりパッド４０が存在する領域に設定されている。パッド４０をなくしてもよい。

以下、カーカス１０を構成する第１及び第２プライ１１，１２について説明する。

第１プライ１１は単一のプライであるが、第２プライ１２は前述のように中抜き部１３ｂを有する不連続なプライであり、一対のプライ片１３から構成されている。第１プライ１１と第２プライ１２のプライ片１３はいずれも、間隔をあけて並設した複数本のコードをゴムで被覆した帯状のシートである。第１プライ１１と第２プライ１２のプライ片１３のコードは共に、タイヤ周方向と直交するように延びている。

第１プライ１１と第２プライ１２のプライ片１３とは、モジュラス（一定のひずみを与えたときに生じる応力）が同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第１プライ１１と第２プライ１２のプライ片１３とは、破断強度（破断が生じる引張荷重）が同じであってもよいし、異なっていてもよい。第１プライ１１と第２プライ１２のプライ片１３のモジュラスや破断強度が異なる場合については、後に詳述する。

第１プライ１１は、トレッド部２のタイヤ径方向内側に位置する中央部１１ａを備える。また、第１プライ１１は、中央部１１ａのタイヤ幅方向の両端からタイヤ径方向内側にそれぞれ延びる一対のサイド部１１ｂを備える。さらに、第１プライは、サイド部１１ｂからタイヤ径方向内側にそれぞれ延びる一対の巻上部１１ｃを備える。サイド部１１ｂはサイドウォール部３に配置されている。巻上部１１ｃは、ビードフィラー及びビードコアの内面に沿って延びる内側部１１ｄを備える。また、巻上部１１ｃは、ビードコア５の下面に沿って延びる内径部１１ｅを備える。さらに、巻上部１１ｃは、ビードコア５の外面に沿って延びる外面部１１ｆを備える。外面部１１ｆの端が巻上端部１１ｇである。巻上端部１１ｇは、ビードコア５の外面の上端位置を若干超えてビードフィラー６の外面に位置している。但し、巻上端部１１ｇは、ビードコア５の外面に沿って延びるビードフィラー６の外面の直線部分６ａに位置し、湾曲部分６ｂには至っていない。

第２プライ１２は、第１プライ１１に対してタイヤ径方向外側に隣接して配置されており、一対のプライ片１３により構成された不連続なプライである。プライ片１３は、ベルト層２０と第１プライ１１の中央部１１ａとの間に配置された内端部１３ａを有する。内端部１３ａとベルト層２０との間にはパッド４０が介在している。プライ片１３の内端部１３ａのタイヤ幅方向の位置は、トレッド部２におけるタイヤ幅方向外側の領域に、より具体的にはベルト層２０を構成するベルト２１，２２の端部２１ａ，２２ａのいずれよりもタイヤ幅方向内側の領域に設定されている。トレッド部２におけるタイヤ幅方向中央の領域、より具体的には一対のプライ片１３の内端部１３ａ間の領域に、中抜き部１３ｂが設けられている。中抜き部１３ｂには、第２プライ１２は存在せず、第１プライ１１の中央部１１ａのみが存在する。

プライ片１３は、サイド部１３ｃ及び巻上部１３ｄを備える。サイド部１３ｃは、内端部１３ａからタイヤ径方向内側に延びている。サイド部１３ｃは、第１プライ１１のサイド部１１ｂのタイヤ幅方向外側に隣接して配置されている。巻上部１３ｄは、ビードフィラー６のタイヤ幅方向外面に沿ってタイヤ径方向内側へと延び、ビードコア５の外面側で第１プライ１１の外面部１１ｆを覆う外側部１３ｅを備える。また、巻上部１３ｄは、ビードコア５の内径側で第１プライ１１の内径部１１ｅを覆う内径部１３ｆを備える。さらに、巻上部１３ｄは、ビードコア５の内面側で第１プライ１１の内側部１１ｄを覆う内面部１３ｇを備える。内面部１３ｇの端が巻上端部１３ｈである。巻上端部１３ｈは、ビードコア５の内面の上端位置を若干超えてビードフィラー６の内面に位置し、第１プライ１１の巻上端部１１ｇとはタイヤ径方向の位置がほぼ同じとなっている。

前記構成の空気入りタイヤによれば、次のような効果が得られる。

第２プライ１２は一対のプライ片１３を備える不連続なプライであり、一対のプライ片１３の内端部１３ａの間には、プライが存在しない中抜き部１３ｂがある。かかる中抜き部１３ｂのある第２プライ１２を採用したことにより、第２プライ１２が１枚の連続のプライである場合と比較して、軽量化を図ることができる。

サイドウォール部３の全域において、２層のプライ、つまり第１プライ１１のサイド部１１ｂとプライ片１３のサイド部１３ｃとが配置されている。また、サイドウォール部３のビードコア５側の領域では、さらに１層のプライ、つまりプライ片１３の巻上部１３ｄが配置されている。このようにサイドウォール部３において、プライが２層又は３層設けられていることにより、必要な耐カット性が確保される。また、プライが２層又は３層設けられていることで、サイドウォール部３における必要な剛性が確保される。

第２プライ１２の各プライ片１３の内端部１３ａは、第１プライ１１とベルト層２０とによって挟持される。一方、第２プライ１２の各プライ片１３の巻上端部１３ｈは、タイヤをリム組する際、ビードコア５とリムとの間に第１プライ１１と共に挟持される。この結果、第２プライ１２のプライ片１３は、両端部をしっかりと保持され、第２プライ１２の剛性を確実に確保できる。

ビードコア５の周囲では、第１プライ１１と第２プライ１２のプライ片１３の巻上方向が逆となっている。すなわち、第１プライ１１では、ビードコア５の内側から外側、第２プライ１２のプライ片１３では、ビードコア５の外側から内側に向かって巻き上げられている。したがって、ビードコア５の周囲に作用するモーメントは、第１プライ１１と第２プライ１２とで互いに打ち消し合い、ビードコア５に対してモーメントが作用したままとはならない。

次に、第１プライ１１と第２プライ１２のプライ片１３とのモジュラスや破断強度を異ならせる場合を説明する。

第１プライ１１のモジュラスは、第２プライ１２のプライ片１３のモジュラスよりも低くてもよい。カーカスプライにおいては、一般に、モジュラスが低い程重量は軽く、モジュラスが高い程重量が重い傾向がある。第２プライ１２は中抜き部１３ｂを有するのに対して、第１プライ１１はトレッド部２に中央部１１ａを有する。第１プライ１１の中央部１１ａは、第１プライ１１のサイド部１１ｂや第２プライ１２のプライ片１３と比較すると、剛性向上と耐カット性向上の寄与度は低い。かかる中央部１１ａを有する第１プライ１１を第２プライ１２のプライ片１３と比較して低モジュラス、従って相対的に軽量とすることで、剛性と耐カット性を損なうことなく、さらなる軽量化を図ることができる。

第１プライ１１の破断強度は、第２プライ１２のプライ片１３の破断強度よりも低くてもよい。カーカスプライにおいては、一般に、破断強度が低い程重量は軽く、破断強度が高い程重量が重い傾向がある。第２プライ１２は中抜き部１３ｂを有するのに対して、第１プライ１１はトレッド部２に中央部１１ａを有する。第１プライ１１の中央部１１ａは、第１プライ１１のサイド部１１ｂや第２プライ１２のプライ片１３と比較すると、剛性向上と耐カット性向上の寄与度は低い。かかる中央部１１ａを有する第１プライ１１を、第２プライ１２のプライ片１３と比較して低破断強度、従って相対的に軽量とすることで、剛性と耐カット性を損なうことなく、さらなる軽量化を図ることができる。

コード材質、コード径、エンド数、ゴム硬さ、及びゴム厚みのうちの少なくとも１つを異ならせることで、第１プライ１１のモジュラスを第２プライ１２のプライ片１３のモジュラスよりも低く設定し、あるいは第１プライ１１の破断強度を第２プライ１２のプライ片１３の破断強度よりも低く設定できる。

コード径、エンド数、ゴム硬さ、及びゴム厚みについては、一般に、以下の傾向がある。まず、コード径が太い程、モジュラスと破断強度が高くなる。また、エンド数が多い程、モジュラスと破断強度が高くなる。さらに、ゴム硬さが高い程、モジュラスと破断強度が高くなる。さらにまた、ゴム厚みが厚い程、モジュラスと破断強度が高くなる。

コード材質については、金属（スチール）、アラミド、レーヨン、ポリエステル、及びナイロンの順でモジュラスが高い。また、コード材質については、金属（スチール）、アラミド、ナイロン、ポリエステル、及びレーヨンの順で破断強度が高い。

本発明は実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、空気入りタイヤ１は、第１プライ１１と第２プライ１２に加え、第２プライ１２と同様の中抜き部を有するプライや第１プライ１１と同様の通常のプライをさらに備えてもよい。

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
２ａ 溝
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
５ａ 底端
６ ビードフィラー
６ａ 直線部分
６ｂ 湾曲部分
７ ストリップゴム
８ インナーライナ
１０ カーカス
１１ 第１カーカスプライ（第１プライ）
１１ａ 中央部
１１ｂ サイド部
１１ｃ 巻上部
１１ｄ 内側部
１１ｅ 内径部
１１ｆ 外面部
１１ｇ 巻上端部
１２ 第２カーカスプライ（第２プライ）
１３ プライ片
１３ａ 内端部
１３ｂ 中抜き部
１３ｃ サイド部
１３ｄ 巻上部
１３ｅ 内側部
１３ｆ 内径部
１３ｇ 外側部
１３ｈ 巻上端部
２０ ベルト層
２１ ベルト
２１ａ 端部
２２ ベルト
２２ａ 端部
３０ キャップ層
３１ エッジプライ
３１ａ 端部
３２ キャッププライ
３２ａ 端部
４０ パッド
４０ａ 端部
４０ｂ 端部

Claims (5)

1. タイヤ幅方向の両側に配置したビードコアに掛け渡したカーカスプライを備え、
   前記カーカスプライは、タイヤ径方向の内側に配置される第１プライと、前記第１プライのタイヤ径方向の外側に配置される第２プライとを有し、
   前記第１プライは、タイヤ径方向内側に延びて前記ビードコアに対してタイヤ幅方向の内側から外側に向かって巻き上げられ、
   前記第２プライは、タイヤ径方向内側に延びて前記ビードコアに対してタイヤ幅方向の外側から内側に向かって巻き上げられており、
   前記ビードコアのタイヤ径方向外側に隣接して配置され、タイヤ径方向外側へテーパ状に延びるビードフィラーを備え、
   前記ビードフィラーのタイヤ幅方向の外面は、前記ビードコアのタイヤ幅方向の外面に沿って延びる直線部分と、前記直線部分よりもタイヤ径方向外側に位置する湾曲部分とを有し、
   前記第１プライの巻き上げ端は、前記直線部分に位置し、前記湾曲部分には至っていない、空気入りタイヤ。
2. 前記第１プライと前記第２プライそれぞれの巻き上げ端のタイヤ径方向の位置は同じである、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記第１プライと前記第２プライそれぞれの巻き上げ端のタイヤ径方向の位置は、前記ビードコアのタイヤ径方向の外端位置よりもタイヤ径方向の外方である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記第２プライは、タイヤ幅方向の両側に配置される一対のプライ片で構成されている、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。
5. 前記第１プライのモジュラス又は破断強度は、前記第２プライのモジュラス又は破断強度よりも低い、請求項１から４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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