JPS623B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は自動車用空気入りラジアルタイヤに関
し、特にカーカス層をその断面形状が、タイヤと
リムが最も強く接触する範囲からサイドウオール
部、クラウン部に至るまで、平衡断面形状になる
よう配置すると共に、該カーカス層のビードまわ
りの係止構造を改善することにより、操縦安定性
能及び振動乗り心地性能を著しく向上せしめ得る
ようにした自動車用空気入りラジアルタイヤに関
するものである。 そもそもカーカス層の断面形状は、タイヤに充
填された内圧を、タイヤの骨格であるカーカス層
とベルト層だけで受け持つと考えた場合に、後述
の如く内圧との平衡条件から求まるカーカスの断
面形状（以下平衡断面形状と示称する）でほぼ近
似できる。しかしながら、リムフランジ上部近辺
から、カーカス層を巻きあげるビード部にいたる
周辺にかけては、平衡断面形状は、タイヤの回転
軸方向に対して、ごく小さい角度で入り込むため
に、実際上は平衡断面形状のままビードまで延長
することは不可能であり、平衡断面形状とは異な
る別の曲線で結びつけざるを得なかつた。このこ
とが、従来実際のタイヤでのカーカス断面形状と
平衡断面形状とが、ビード部周辺で特に大きく異
なつていることの原因の１つと考えられていた。 その上体積の大きいビード上部のフイラーが存
在するために、１枚カーカスのタイヤにおいては
ビードからのカーカス巻き上げ部、２枚以上のカ
ーカスを有するタイヤにおいてはビードからカー
カスの巻き上げ部あるいは巻き下げ部においては
平衡断面形状とは異なる別の形状をとらざるを得
なかつた。 特に２枚カーカスのラジアルタイヤにおいて
は、この２枚のカーカス層をビードに巻きあげる
手段は、２枚一諸にビード内側から外側に向けて
巻きあげる手段と、１枚目のカーカス層を前記手
段と同じくビード内側から外側に向け巻きあげ、
２枚目のカーカス層をビード外側から内側に向け
巻きあげる手段とに大別される。 そして後者のような構造を有する従来のラジア
ルタイヤにおいては、サイドウオールからビード
部にかけて、１枚目のカーカス層と、２枚目のカ
ーカス層、ビードを巻き終つた１枚目のカーカス
層の端末層とが、ビードフイラーを境に、実質的
に２つの異なる断面形状にて構成されており、特
に、荷重負担の大きい２枚目のカーカス層のビー
ドへの巻き下げ部が、平衡断面形状と大きく異な
る断面形状にて構成されているため、安定した平
衡断面形状を得ることができなかつた。 以上に示すごとく、カーカス層を有するラジア
ルタイヤにおいては、平衡断面形状がカーカス層
の係止点であるビードまで延長することができな
いことと、この一番不安定な部分においてカーカ
ス層がビードとの係止部において異なる断面形状
を形成していることが、平衡断面形状と実際のタ
イヤでのカーカス断面形状が、ビード部周辺で異
なつていることの原因となつていたのである。 さて、このような平衡断面形状と異なる断面形
状を有する従来のタイヤにおいては、内圧を充て
んすることにより安定な形状に近づこうとするた
めに、カーカス断面形状の局部的な変形が大きい
傾向が見られた。このようなタイヤにおいては、
実際の走行時にタイヤに加わる種々の強制力、た
とえば、ハンドルを切つたときに加わるねじり力
あるいは荷重変動による横力、または加速、減速
したときに加わる周方向力、さらに道路上の継
目、でこぼこ等により加わる力等に対して安定し
た性能を発揮することができず、この結果操縦安
定性に関しては操作感が悪く、安定の悪い性能し
か得られないばかりでなく、振動乗り心地も悪い
ものであり、特にカーカスの巻き下げ部を有する
タイヤ例えば１枚目はビード内側から巻き上げ、
２枚目はビード外側に巻き下げるカーカスを有す
るタイヤにおいては顕著であつた。このような断
面形状の不安定さを改良する手段として従来剛性
の高いゴムをフイラーに使用するとか、あるいは
ビード部にカーカス層以外の補強層を挿入する手
段が通常は用いられ、ある程度の成果をあげるこ
とができた。 しかし、このような手段による改良は、操縦安
定性に多少効果はあるものの、振動乗り心地性に
対しては、なんら改良効果はなく、振動乗り心地
が悪いといわれるラジアルタイヤの性質をも変え
得るものではなかつた。 さらに、より操縦安定性、振動乗り心地を改良
する手段として、たとえば特公昭53−8403号公報
に見られるように、従来一般に用いられているも
のと異なるフランジ形状を有するリムを用い、平
衡断面形状をビードまで延長させる手法も提案さ
れ、操縦安定性、振動乗り心地に確かに改良され
た性能を有することが可能となつた。しかしなが
らこの手法では従来のリムとの共用が不可能なた
め、その普及におのずと限界があるばかりでな
く、ビード部付近で巻き上げ巻き下げを含めての
カーカス層が実質的に平衡断面と異なる断面形状
を形成するという従来の欠点が解消された訳では
なかつた。 本発明は上述の現状に鑑みなされたもので、前
述の諸欠点を一挙に除去し得るよう構成した自動
車用空気入りラジアルタイヤを提供することを目
的とするものである。 そしてその特徴とするところは、自動車用空気
入りラジアルタイヤにおいて、該カーカス層をそ
の断面形状が、タイヤとリムが最も強く接触する
範囲からサイドウオール部、クラウン部に至るま
で、平衡断面形状になるよう配置して実質的にビ
ードまで平衡断面形状に一致させると共に、少な
くともビードのまわりに巻き上げられたカーカス
層の巻き上げ部及び又はその他の補強層を、前記
タイヤとリムが最も強く接触する範囲からクラウ
ン部側において平衡断面形状に配置した前記カー
カス層に沿わせて配置することにより、充てん内
圧および走行中の各種のタイヤに加わる外力に対
して安定したタイヤ形状を維持し、操縦安定性能
及び振動乗り心地性能を著しく向上すると共に、
従来必要と考えられていた硬度の高い体積の大き
なフイラーを、硬度の小さいそして体積の小さい
もので置きかえても前記良好な操縦安定性能及び
振動乗り心地性能を維持し得るようにした点にあ
る。 以下本発明を実施例により図面を参照しつつ説
明する。 本実施例においては、第３図〜第５図に示す如
く、２枚のカーカスを有し、１枚目のカーカスは
ビード内側から、２枚目のカーカスはビード外側
から巻き付けるタイプの自動車用空気入りラジア
ルタイヤを例にして本発明を説明する。 図示した如く本発明は、タイヤの赤道面に対し
てほぼ70〜90゜方向に配置したレーヨン、ナイロ
ン、ポリエステル等で代表される繊維コード層か
らなる２枚のカーカス層６，８を有し、該カーカ
ス層６，８の両端部を一対のビード２に巻き付
け、かつタイヤ接地部に相当する領域においてキ
ヤツプトレツド部Ｔと前記カーカス層６，８の間
に赤道面に対してほぼ10〜30゜方向に配置した金
属コード層またはレーヨン、ポリエステル、芳香
族ポリアミド繊維等で代表される非伸縮性繊維コ
ード層からなるベルト層９を有する自動車用空気
入りラジアルタイヤにおいて、該カーカス層６，
８を第１図に示す如くビード２の内側のカーカス
近接端部Ｑからタイヤの回転軸に対する角度θが
30〜55゜の範囲内にある直線S₂とタイヤとリム１
とがリムフランジ部１ａで最も強く接触する位置
１ｂからリムフランジ１ａの内面に対して立てた
垂線S₁とが交わる交点Ｍと、リム幅ｘ_Rの距離で
タイヤ赤道面に平行な直線S₃と、前記30〜55゜の
範囲内にある直線S₂との交点Ｎを含む交点Ｍと交
点Ｎとの間を通り、サイドウオール部Ｅ、クラウ
ン部Ｆに至るまで平衡断面形状Ｌになるよう配置
して実質的にビード２まで平衡断面形状に一致さ
せると共に、ビード２のまわりに巻き上げられた
１枚目のカーカス層６の巻き上げ部６ａ及び巻き
下げられた２枚目のカーカス層８の巻き下げ部８
ａを、それぞれ前記Ｍ点及びＮ点を含むＭ，Ｎ間
よりトレツド側において平衡断面形状Ｌに配置し
た前記カーカス層６，８に沿わせて配置すること
により構成されている。 なお本実施例においては、カーカス層を上述の
如く、２枚配置した例について説明しているが、
これは必要に応じて１枚でも良く、また２枚以上
配置しても良いのは勿論である。 また前記直線S₂が、ビード２の内側のカーカス
近接端部Ｑからタイヤの回転軸に対してなす角θ
は、30゜以下では走行中タイヤがリムずれを起す
恐れがあり、また55゜以上ではタイヤリムとの一
体性が失なわれる恐れがあるので好ましくない。
好ましくは角θを40〜50゜の範囲とすることが望
ましい。 前記平衡断面形状を示す式はその考え方条件等
により種々あり、どの式を用いて平衡断面形状Ｌ
を計算してもよいが一例をあげると、次式で表わ
される形状である。すなわち、ベルト層とカーカ
ス層が含まれる範囲において、 曲率半径Ｒが Ｒ＝（ｙ_Ｄ ^２−ｙ_Ｃ ^２）＋η（ｙ_Ａ ^２−ｙ_Ｄ ^２）／２η
ｙ…(1) であり、 ベルト層端部から前述の終点までのカーカス層の
み含まれる範囲において曲率半径Ｒが Ｒ＝ｙ_Ｄ ^２−ｙ_Ｃ ^２＋η（ｙ_Ａ ^２−ｙ_Ｄ ^２）／２ｙ…(2
) で表わされる曲線である。 ここでｙ_Aは、カーカスライン頂点の回転軸か
らの距離。 ｙ_Dは、ベルト端部の回転軸からの距
離。 ｙ_Cは、カーカスライン最大幅の回転軸
からの距離。 ｙは、回転軸からの任意の距離。 ηは、タイヤに充てんされた内圧をベル
ト層とカーカス層がそれぞれ分担し
て受けもつとして考えるための係数
で、カーカス層が受けもつ比率であ
る。 なお、ｙ_A，ｙ_D，ｙ_C，ｙなどの上記寸法は、
カーカス層の中央までの距離をいう。（第２図参
照） 第１図は本発明における平衡断面形状の始点を
説明するビード部附近の説明図である。図中１は
リム、２はビード、ｘ_Rはタイヤ赤道面から見た
リムの幅、Ｌは平衡断面形状を示す曲線、Ｇはタ
イヤとリムフランジ部１ａが接触するときの圧力
の分布、を示し、前記平衡断面形状Ｌは、ビード
２の内側のカーカス近接端部Ｑからタイヤの回転
軸に対する角θが30〜55゜の範囲内にある直線S₂
とタイヤとリム１とがリムフランジ部１ａで最も
強く接触する位置１ｂからリムフランジ１ａの内
面に対して立てた垂線S₁とが交わる交点Ｍと、リ
ム幅ｘ_Rの距離でタイヤ赤道面に平行な直線S₃
と、前記30〜55゜の範囲内にある直線S₂との交点
Ｎを含む交点Ｍと交点Ｎとの間の点Ｐを通り、サ
イドウオール部Ｅ、クラウン部Ｆに至るものであ
る。 また前記直線S₂が、ビード２の内側のカーカス
近接端部Ｑからタイヤの回転軸に対してなす角θ
は、30゜以下では走行中タイヤがリムずれを起す
恐れがあり、また55゜以上ではタイヤリムとの一
体性が失なわれる恐れがあるので好ましくない。
好ましくは角θを40〜50゜の範囲とすることが望
ましい。第８図は、リムフランジ部で最も強く接
触する位置１ｂの最大接地圧と角θとの関係図で
あり、リムフランジのタイヤ接触部に感圧紙を当
て、色の濃淡にて接地圧を判断した結果を示す。
第８図中、指数が大きいほど最大接地圧は高いの
で好ましくない。第８図から判るように、角θが
30゜以下の場合に最大接地圧が100（実用レベ
ル）以上となる。また、第９図は、カーカスライ
ンと角θとの関係を示す説明図である。第９図に
おいて、カーカスラインＡのθは55゜、カーカス
ラインＢのθは60゜、カーカスラインＣのθは63
゜である。θが55゜を越えると、直線S₃とカーカ
ス層との交点Ｎ付近でカーカス層と直線S₂とを結
ぶ変曲の度合が大きいため、ビード部付近まで平
衡断面形状を有するのが困難となる。 第２図は本発明にもとづく、平衡断面形状Ｌの
実施例である。 Ａ点は赤道面内にあり、Ｄ点はベルト層９の端
末を示し、Ｃ点はカーカス層６，８の最大幅を示
す。ｙ_A，ｙ_D，ｙ_Cはそれぞれタイヤ回転軸から
上記の点までの距離を示す。Ｍ，Ｎは前述の如く
第１図により求まる点である。この図でＡ〜Ｄ間
の形状L₁は式(1)によつて求まり、Ｄ〜Ｃ〜Ｐ間
の形状L₂は式(2)によつて求まる形状である。Ｏ
−Ｙ及びＯ−Ｘはタイヤ赤道面と回転軸との交点
Ｏを原点とした座標軸で、このときの各点の座標
を、タイヤサイズ205/60R15の実施例にて表１に
示す。

【表】 第３図は本発明の実施例であり、１はリム、２
はビード、３，４はビードフイラー、５はビード
フイラー３を包む補強層、６は１枚目のカーカス
層、６ａはビードで折り返えされた１枚目カーカ
ス層、８は２枚目のカーカス層である。第３図に
おいて、平衡断面形状Ｌの始点はＰ点まで延長し
てあり、前記５，６，８に示される繊維層は、Ｐ
点より上側においてはすべて平衡断面形状に沿う
ように構成されている。フイラー３はビード２上
部からＰ点までの繊維層のすき間をうめるように
挿入されている。本実施例においてはごく小さな
フイラー４も示されているが、本発明の性質上、
フイラー４はなくてもなんらさしつかえないもの
である。なお上記フイラー４は、リム１のフラン
ジ部からサイドウオール部Ｅにかけて、前記平衡
断面形状Ｌに配置した外側のカーカス層８に沿わ
せて配置されている。また、本図に示されていな
い補強繊維層は、Ｐ点より上部では、平衡断面形
状Ｌに沿つて挿入することを特徴とする。 第４図は、第３図の拡大図で、フイラー４を除
くビード部付近のカーカス層等の配置の態様を示
す。 第５図は、補強層１０を挿入した実施例で、こ
の層も平衡断面形状Ｌに沿つて配置してある。 さらに本発明の実施例を説明すると、本発明は
前述の如くカーカス層６，８を、タイヤとリムと
の一体性が最も強くなる範囲、すなわち前記Ｍ点
及びＮ点を含むＭ点とＮ点の間の点Ｐからサイド
ウオール部Ｅ、クラウン部Ｆに至るまで平衡断面
形状Ｌになるよう配置する。つまり１枚目のカー
カス層６は、平衡断面形状Ｌに沿つて目標のＰ点
の位置まで延長させ、ビード２を内側から外側に
巻き上げる。このとき、巻き上げた巻き上げ部６
ａは、始点Ｐの位置からはクラウン部側にかけて
は１枚目のカーカス層６と同じく平衡断面形状Ｌ
に沿うように配置する。他方２枚目のカーカス層
８は、ベルト層９と共通する範囲からタイヤサイ
ド部Ｅさらに平衡断面形状Ｌの始点の位置まで１
枚目のカーカス６に沿つて、すなわち平衡断面形
状Ｌに沿つて配置し、その巻き下げ部８ａをビー
ド２外側から内側に向けて巻き込む。 さて、このようなカーカス層の配置は、カーカ
スラインの頂点から目標の始点までを、２枚のカ
ーカス層６，８が実質的に１本の平衡断面形状Ｌ
に沿つて配置されることになり、従来のタイヤに
見られるごとく、サイドウオールＥからビード部
２にかけて２枚のカーカス層６，８が異なる断面
形状にて構成されるような不備が解消されること
となつた。以上のごとく本発明は、前述の平衡断
面形状Ｌを可能ならしめるために、１枚以上のカ
ーカス層をすべてこの曲線上に配置することがで
きる。さらに、カーカス層以外の補強層、すなわ
ち、ビード２、ビードフイラー３を保護する平
織、あるいはすだれ織布の補強層５、さらにカー
カス層の外側から挿入するすだれ織布あるいは金
属の補強層１０等も、前述の始点から上方にかけ
て平衡断面形状Ｌに沿つて配置することは、何ら
不都合を生じない。 また本実施例においては第３図〜第５図に示す
如く、平衡断面形状Ｌの始点以下では、２枚のカ
ーカス層は密着していない。このすき間をなくす
ためにビード２上方から、平衡断面形状Ｌの始点
を越えない高さの小さいフイラー３を挿入する。
このフイラー３はビード部２を補強するものでは
なく、すき間をなくすためのもので、従来のごと
くJIS硬度70以上の硬いゴムは不要で、JIS硬度70
以下のやわらかいゴムで充分である。また、ビー
ド外側側方からサイド部にかけて、カーカス層
８、補強層１０の外側からもう１つのフイラー４
を挿入する。（２番目のフイラー）このフイラー
４も１番目のフイラー３と同じくJIS硬度70以下
のゴムで充分である。すなわち従来のラジアルタ
イヤにおいては、フイラー３はビード部周辺のカ
ーカス断面形状の不安定さを補うビード部補強材
としての効果をもたせるために、JIS硬度70以上
の体積の大きなものが必要不可欠であつた。しか
しながら、本発明においては、前述の如くビード
部補強材としての効果は必要でなくなり、上述の
ごとく硬度も低く、体積も減少してなんらさしつ
かえない。さらには２番目のフイラー４は除去
し、リムクシヨンゴム、サイドゴムにて代用して
も何ら不都合は生じないのは勿論である。 次に本発明実施例によるタイヤと従来タイヤと
のコーナリングパワーを実験により比較する。 第６図は、本発明実施例によるタイヤすなわち
１）カーカス断面形状が本発明実施例による形状
を有し、２）カーカス層が本発明実施例による構
成になつており、３）ビードフイラー硬度が本発
明実施例の範囲（JIS硬度65）にあるタイヤ（図
中）と、 １）カーカス形状は本発明実施例による形状を
有し、２）カーカス層は従来の配置構造を有する
ため、ビード付近が実質上２つの断面形状を有
し、３）この２枚のカーカス層に囲まれた間のフ
イラーのJIS硬度が75であるタイヤ（図中）
と、 １）カーカス形状は本発明実施例によらない従
来の形状を有し、２）カーカス配置構造はと同
じく従来の配置構造により、３）フイラーが
JIS85であるタイヤ（図中） の３種のタイヤのコーナリングパワー（スリツプ
角１゜つけるのに必要なコーナリングフオース）
を比較したものであり、操縦安定性の改良効果を
示すものである。タイヤサイズは205/60R15であ
る。従来のタイヤは、この図の，に示すごと
く、全荷重域で全般にコーナリングパワーが低い
か、あるいは、低荷重域ではコーナリングパワー
が高いものの、高荷重域では、コーナリングパワ
ーは飽和してしまつて、荷重に対して増加してゆ
かない。通常、実車における操縦安定性試験で
は、運転席上で約0.7〜1.0Gの横向き加速度が生
ずる程度のハンドル操作を行なうが、静的荷重
（タイヤ１輪当たり）が350〜400Kg程度でも、こ
の操作を行うと約600Kg以上の荷重が加わる。し
たがつて、荷重に対するコーナリングパワーの変
化が図中，に示すようなタイヤは、に比
べ、操作感が劣るのである。以上のことから、本
発明実施例によるタイヤが、操縦安定性に優れる
ことは明白である。 つづいて本発明によるタイヤと従来タイヤとの
振動乗り心地性を実験により比較する。 第７図は上記３種類のタイヤの、振動乗り心地
性を示すもので、タイヤ軸〜路面間の距離を固定
し、断面形状が10^Rの丸棒を乗り越したときの、
タイヤ軸に生ずる前後方向の軸力変化を示したも
のである。タイヤサイズは３タイヤとも205/60R
１５である。 乗り心地は、路面のデコボコによる衝撃力をタ
イヤがいかに緩衝するかによつて異なる。図を見
ると明らかな如く、本発明実施例によるタイヤ
は、従来のタイヤと比較して振動乗り心地性能が
優れている。 本発明は上述の如く、カーカス層をタイヤとリ
ムの一体性が最も強くなる範囲すなわち前記Ｍ点
及びＮ点を含むＭ点とＮ点の間の点からサイドウ
オール部、クラウン部に至るまで平衡断面形状に
なるよう配置したから、従来一般に用いられてき
たフランジ形状を有するリムを用いても実質上ビ
ード近くまでカーカス層の平衡断面形状を延長す
ることができる。 また本発明は上述の如く、ビードのまわりに巻
き上げられたカーカス層の巻き上げ部及び又はそ
の他補強層を、前記Ｍ点及びＮ点を含むＭ，Ｎ間
の点よりクラウン部側において平衡断面形状に配
置した前記カーカス層に沿わせて配置したから、
充てん内圧および走行中の各種のタイヤに加わる
外力に対して安定したタイヤ形状を維持でき、し
かもビード部に不必要な補強をしないので操縦安
定性能及び振動乗り心地性能を著しく向上するこ
とができるばかりでなく、従来必要と考えられて
いた硬度の高い体積の大きなフイラーを、硬度の
小さいそして体積の小さいもので置きかえても前
記良好な操縦安定性能及び振動乗り心地性能を維
持することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
ビード部附近の説明図、第２図は平衡断面形状を
説明するための説明図、第３図は本発明タイヤの
第１実施例を示す断面図、第４図は第３図におい
てフイラー４を除いたビード部附近の拡大断面
図、第５図は第２実施例のビード部附近の拡大断
面図、第６図は操縦安定性の実験結果を示す図、
第７図は乗り心地性の実験結果を示す図、第８図
はリムフランジ部で最も強く接触するタイヤ位置
の最大接地圧と角θとの関係図、第９図はカーカ
スラインと角θとの関係を示す説明図である。 １……リム、１ａ……フランジ部、１ｂ……フ
ランジ部で最も強く接触する位置、２……ビー
ド、６……カーカス層、６ａ……巻き上げ部、Ｑ
……ビードの内側上部、S₁……垂線、S₂……Ｑ点
とＭ点とＮ点を通る直線、S₃……リム幅でタイヤ
赤道面に平行な直線、ｘ_R……リム幅、Ｅ……サ
イドウオール部、Ｆ……クラウン部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カーカス層をその断面形状が、ビード内側の
   カーカス近接端部からタイヤの回転軸に対して30
   〜55゜の範囲内にある直線と、タイヤとリムとが
   リムフランジ部で最も強く接触する位置からリム
   フランジの内面に対して立てた垂線とが交わる交
   点Ｍと、リム幅の距離でタイヤ赤道面に平行な直
   線と前記30〜55゜の範囲内にある直線との交点Ｎ
   の間を通り、サイドウオール部、クラウン部に至
   るまで平衡断面形状を呈するよう配置すると共
   に、少なくともビードのまわりに巻き上げられた
   カーカス層の巻き上げ部を、前記Ｍ点及びＮ点を
   含むＭ，Ｎ間よりクラウン部側において平衡断面
   形状に配置した前記カーカス層に沿わせて配置し
   たことを特徴とする自動車用空気入りラジアルタ
   イヤ。