JPWO2003082609A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａに、ビードコア５の周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂを一連に設けたカーカスプライ６Ａを有するカーカスを具える。前記プライ本体部６ａにおけるカーカスコードは、最大巾位置Ｍでの中間伸度Ｅｓを、前記ビードコアのタイヤ半径方向最外端の高さ位置Ｂでの中間伸度Ｅｂよりも小としている。

Description

技術分野
本発明は、操縦安定性、乗り心地、ノイズ性能等のタイヤの基本性能をバランス良く向上しうる空気入りタイヤに関する。
背景技術
空気入りタイヤの操縦安定性を高めるためには、サイドウォール部の曲げ剛性を高めることが効果的である。そのために、タイヤの骨格をなすカーカスコードに高モジュラスのものを用いたり、或いはビード部に配される断面三角形状のビードエーペックスゴムを大型化する等の手法が採用されている。
しかしながら、このような手法は、操縦安定性の向上には有効である反面、タイヤの縦剛性をも同時に高めるため、乗り心地の悪化を伴ない易い。また近年では、ビードエーペックスゴムの高さを増して縦剛性を増加させていくと、ロードノイズ性能（車室内騒音）の悪化、とりわけ１００Ｈｚ〜１６０Ｈｚ程度の低周波域でのノイズ性能が悪化することが種々の実験の結果判明している。
そこで発明者らは、このような操縦安定性、乗り心地及びノイズ性能といったタイヤの基本性能をバランス良く向上させるべく、種々の実験を行った。その結果、カーカスコードの中間伸度をタイヤの各部において異ならせること、より具体的には、カーカスのプライ本体部がタイヤ軸方向外側に最も張り出す最大巾位置での中間伸度Ｅｓを、ビードコアのタイヤ半径方向最外端の高さ位置での中間伸度Ｅｂよりも小さくすると、タイヤの基本性能がバランス良く向上されるとの知見を得た。
すなわち本発明は、操縦安定性、乗り心地、ノイズ性能といったタイヤの基本性能をバランス良く向上しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。
発明の開示
前記目的を達成するために、本発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るプライ本体部に、前記ビードコアの周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部を一連に設けたカーカスプライを有するカーカスを具えるとともに、
前記プライ本体部におけるカーカスコードは、プライ本体部がタイヤ軸方向外側に最も張り出す最大巾位置での中間伸度Ｅｓを、前記ビードコアのタイヤ半径方向最外端の高さ位置での中間伸度Ｅｂよりも小としたことを特徴としている。
なお前記最大巾位置での中間伸度Ｅｓと、前記最外端の高さ位置での中間伸度Ｅｂとの比（Ｅｓ／Ｅｂ）は、０．７よりも大かつ０．９よりも小であることが好ましい。
又前記ビード部に、前記ビードコアからタイヤ半径方向外側にのびるビードエーペックスゴムが配するとともに、ビードベースラインからの該ビードエーペックスゴムの高さｈａを、ビードベースラインから前記最大巾位置までの高さｈの０．３〜１．０倍とするのが好ましい。
又前記カーカスプライの前記最大巾位置でのタイヤ厚さＴｓを、ビードコアの前記最外端の高さ位置でのタイヤ厚さＴｂの３０〜６７％とするのが好ましい。
又前記カーカスコードを、ポリエステルコードとし、かつ前記中間伸度Ｅｓを３．０〜５．０（％）とするのが好ましい。
ここで、カーカスコードの「中間伸度」は、ＪＩＳ Ｌ１０１７の７．７．１項の「標準時試験」に準じて測定した一定荷重時伸び率である。なお一定荷重は、次式により定められる。
一定荷重（ｋｇｆ）＝４．５×（試料の表示デニール／コードの基準デニール）
また供試材は、タイヤを解体してその中から抜き取ったカーカスコードを採用する。そして、中間伸度Ｅｓを測定するときには、前記最大巾位置に位置するカーカスコードの部分を、引張り試験機の把持部間の中央に位置させる。同様に、中間伸度Ｅｂを測定するときには、前記タイヤ半径方向最外端の高さ位置に位置するカーカスコードの部分が、引張り試験機の把持部間の中央に位置するように取り付ける。またカーカスコードは、タイヤ周方向に多数存在するため、本明細書では、タイヤ周上で均等な４カ所からカーカスコードを各１本採取して、それぞれの中間伸度を求め、その平均値を用いることとする。なおカーカスコードの周囲に付着したゴムは注意深く取り除いて試験を行う。
発明を実施するための最良の形態
以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２と、その両側からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３の内方端に位置するビード部４とを具える。本例では、空気入りタイヤ１が、乗用車用ラジアルタイヤである場合を例示する。この空気入りタイヤ１は、前記トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るトロイド状のカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６のタイヤ半径方向の外側に配されるベルト層７とを具える。
前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５°〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。このカーカスプライ６Ａは、ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａと、このプライ本体部６ａの両側に連なりかつ前記ビードコア５の廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂとを具える。
なおカーカスプライ６Ａには、カーカスコードを平行に引き揃えたコード配列体の両面を、トッピングゴムにて被覆したタイヤ用コードプライが使用される。カーカスコードとして、例えばナイロン、ポリエステル、レーヨン、芳香族ポリアミド等の有機繊維コードが使用でき、本例では、ポリエステルコードを採用した場合を例示している。また前記プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、ビードコア５のタイヤ半径方向外面から外方に先細状にのびるビードエーペックスゴム８が配され、ビード部４の曲げ剛性を適宜補強している。
また前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０°〜３５°の角度で傾斜配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードがプライ間相互で交差し、これによってタガ効果を発揮する。ベルトコードとして、スチールコードが好適であるが、例えば芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維等の高弾性の有機繊維コードも使用できる。
そして本発明では、カーカスプライ６Ａの前記プライ本体部６ａにおけるカーカスコードの中間伸度を各部で異ならせている。
具体的には、前記プライ本体部６ａがタイヤ軸方向外側に最も張り出す最大巾位置Ｍでのカーカスコードの中間伸度Ｅｓを、ビードコア５のタイヤ半径方向最外端の高さ位置Ｂでのカーカスコードの中間伸度Ｅｂよりも小としている。なお図１には、理解し易いように、この中間伸度の符号Ｅｓ、Ｅｂを該当位置にカッコ書きしている。
又本実施形態では、この最大巾位置ＭのビードベースラインＢＬからの高さｈを、タイヤ断面高さＨの０．４８〜０．５２倍としたものを例示している。
なお本明細書では、特に断りがない限り、前記最大巾位置Ｍ、最外端の高さ位置Ｂを含むタイヤの各位置、及び前記高さｈ、Ｈを含む各部の寸法等は、タイヤを正規リム（図示省略）にリム組みしかつ正規内圧を充填した正規状態（無負荷）において、特定される値とする。
ここで前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば”Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ”、或いはＥＴＲＴＯであれば”Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ”を意味する。また、「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表”ＴＩＲＥ ＬＯＡＤＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば”ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ”を意味するが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ＫＰａとする。
発明者らの実験の結果、従来の空気入りタイヤのカーカスコードは、最大巾位置Ｍでの中間伸度Ｅｓが、ビードコア５のタイヤ半径方向最外端の高さ位置Ｂでの中間伸度Ｅｂよりも大きい、ないしは同等であることが判明した。また最大巾位置Ｍは、通常、サイドウォール部３のほぼ中間に位置しており、かつカーカスプライ以外の補強材が配されていない（本実施形態のタイヤも最大巾位置Ｍにはカーカスプライとゴム以外の補強材は配されていない。）。このため、従来の空気入りタイヤでは、サイドウォール部３の荷重支持能力ないし横剛性は、大きな中間伸度Ｅｓを持ったカーカスコードによって決定付けられている。このような構造は、荷重負荷時にサイドウォール部３でのカーカスコードの伸びを大とするため、横剛性が低くなり操縦安定性に不利となる。
そこで本発明では、カーカスコードの中間伸度を、従来とは全く異なる分布、即ち上述のように Ｅｓ＜Ｅｂ としている。これによって、最大巾位置Ｍを中心としてサイドウォール部３におけるカーカスコードの荷重支承能力を高めることができ、タイヤ重量増加を招くことなく、横剛性やコーナリングパワーを向上している。つまり、カーカスコードが持つ本来の性能を最大限に発揮させることができる。また、前記ビード部の前記位置Ｂでの中間伸度Ｅｂを相対的に大きくすることで、縦剛性の増加を抑制し、ひいては乗り心地やロードノイズ性能の悪化を防止できる。なおカーカスコードの前記中間伸度Ｅｓ、Ｅｂは、カーカスプライ６Ａのプライ本体部６ａのみを対象とする。これは、該プライ本体部６ａが実質的にタイヤの縦剛性、横剛性、さらには荷重支持能力等を決定づける一方、プライ折返し部６ｂの関与が比較的小さいためである。
ここで、前記中間伸度Ｅｓと、前記中間伸度Ｅｂとの比（Ｅｓ／Ｅｂ）は、１よりも小になるが、この値が大きすぎると、操縦安定性などの向上効果が相対的に小さくなる。逆に小さすぎると、サイドウォール部３の縦剛性が過度に高くなったり、或いはビード部４の屈曲耐久性が低下するなどの傾向となる。このような観点より、特に限定はされないが、前記中間伸度の比（Ｅｓ／Ｅｂ）を０．７よりも大かつ０．９よりも小、さらには０．７５〜０．８５、さらには０．７５〜０．８０とするのが好ましい。
本実施形態では、カーカスコードとしてポリエステルコードを用いるが、この場合、前記中間伸度Ｅｓを３．０〜５．０％程度とすることが望ましい。特に、ポリエステルコードの場合、繊度が１６７０ｄｔｅｘ／２、１１００ｄｔｅｘ／３、又は１１００ｄｔｅｘ／２／２など、トータルデニールが３０００ｄｔｅｘ以上のものについては、前記中間伸度Ｅｓを３．２〜４．８％、さらには３．３〜４．５％とするのが望ましい。またポリエステルコードの場合、繊度が１１００ｄｔｅｘ／２など、トータルデニールが３０００ｄｔｅｘ未満の小径のものについては、前記中間伸度Ｅｓを４．０〜６．５％、さらには４．２〜５．５％とするのが望ましい。なお発明者らの実験の結果、カーカスコードにレーヨンコード（例えば１８４０ｄｔｅｘ／２）を用いた場合には、前記中間伸度Ｅｓを３．５〜５．５％、さらには４．０〜５．０％とするのが望ましいことが判明している。
又ベルト層７の外端の位置Ｆから前記最大巾位置Ｍをへてビード部４の前記位置Ｂに至る領域におけるカーカスコードの中間伸度の分布を考えたとき、前記位置Ｆから位置Ｂに至り、中間伸度が滑らかに増加するように変化するのが好ましい。即ち、前記位置Ｆにおける中間伸度をＥｆとしたとき、Ｅｆ＜Ｅｓ＜Ｅｂとするのが好ましい。その理由は、Ｅｆ＜Ｅｓ＜Ｅｂ とすることによって、負荷走行時に最も圧縮ないし収縮を受けるバットレス部分ＢＴ（図１に示す）において、カーカスコードの伸びを減じることができるからであり、これによって荷重支持能力を最大限に発揮させることが可能となる。このような観点から、中間伸度の比Ｅｆ／Ｅｓを、０．６〜０．９５、さらには０．７〜０．９とするのが好適である。このとき、この比Ｅｆ／Ｅｓと前記比Ｅｓ／Ｅｂとの比（Ｅｆ／Ｅｓ）／（Ｅｓ／Ｅｂ）を、０．８０〜１．２０、さらには０．９０〜１．１０とし、中間伸度の変化を滑らかにすることがより好ましい。
又前記中間伸度Ｅｆ、Ｅｓ、Ｅｂの平均値（Ｅｆ＋Ｅｓ＋Ｅｂ）／３を３．０〜５．０％と、従来的なタイヤの平均値が５％以上であるのに対して、小さく設定するのも望ましい。これにより、タイヤに作用する力を、ビードエーペックス８等の補助部材とカーカス６とで分担する際、カーカス６の分担比率を高めることができる。従って、路面からタイヤのトレッドを通してハンドルに伝わる力が、他部材に分散されることなく直接的に伝わるという点でハンドリング性能において有利となる。
また本発明の空気入りタイヤ１では、ビードベースラインＢＬからのビードエーペックスゴム８の高さｈａを、前記最大巾位置Ｍの高さｈの０．３〜１．０倍、さらには０．５〜１．０倍と比較的大きく設定した場合でも、ロードノイズ性能の悪化を防止することができる。従来の空気入りタイヤでは、このような大型のビードエーペックスゴム８をビード部５に配した場合、ロードノイズ性能（車室内騒音）の悪化、とりわけ１００Ｈｚ〜１６０Ｈｚの低周波領域でのノイズ性能が悪化することは前述の通りである。
しかし、本実施形態の空気入りタイヤ１では、カーカスコードの中間伸度を上述のごとく規制したことにより、ビード部４のカーカスコードの中間伸度が相対的に大きく設定される。そのため、ビードエーペックスゴム８を大型化しても、全体としてビード部４の剛性が過度に上昇するのを抑制できる。従って、ビードエーペックスゴム８の大型化に伴うロードノイズ性能の悪化を効果的に防止できる。
また空気入りタイヤ１は、サイドウォール部３の前記最大巾位置Ｍでのタイヤ厚さＴｓを、ビード部４の前記位置Ｂでのタイヤ厚さＴｂの３０〜６７％、より好適には３０〜５０％にまで薄肉化しうる。これは、最大巾位置Ｍでのゴム部分の厚さを減じても、カーカスコードの中間伸度が小さく限定されているため、操縦安定性等の悪化を伴うことがないためである。そして、最大巾位置Ｍでのこのような薄肉化は、転がり抵抗などの低減にも役立つ。
本実施形態のようなカーカスコードの中間伸度を違えた空気入りタイヤ１は、種々の方法で製造することができる。例えば、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示すように、タイヤを金型１０で加硫成形する際に、タイヤ内腔面を押圧するブラダー１１の膨張形状をコントロールする方法がある。これは、先ず図２（Ａ）のように、加硫初期にはブラダー１１を、実質的にトレッド部２の内腔面だけに押し当て、バットレス部付近のカーカスコードにより多くの伸びを与えて加硫する。次に図２（Ｂ）に示すように、ブラダー１１の押し当て領域を最大巾位置Ｍを含むサイドウォール部付近まで拡大して加硫を行う。さらにその後に、ブラダー１１の押し当て領域をビード部にまで拡大する。このようにブラダーの膨張変形を調節することにより、生カバーの変形に伴うゴム流れとカーカスコードの伸びを制御することができる。即ち、カーカスコードのトレッド部側での伸びを最も大とし、最大巾位置Ｍ、ビード部の位置Ｂと徐々に伸びを小として成形し、前記中間伸度の規定を満たす空気入りタイヤ１を製造しうる。
なお他の方法として、加硫後に余熱膨張を行ういわゆるポストキュアインフレーションにおいて、上述と同様の順序で張力を作用させることによって、前記中間伸度の規定を満たす空気入りタイヤを製造することが可能である。さらに、加硫に先立ち、予めカーカスコードの簾織物に張力を作用させて所定の熱処理を行うことで、各部の中間伸度を上記のようにコントロールすることもでき、本発明の空気入りタイヤは種々の方法で製造しうる。
以上本発明の実施形態について詳述したが、本発明は乗用車用空気入りタイヤ以外にも小型トラック用タイヤ、重荷重用タイヤ、さらには自動二輪車用タイヤなど種々のカテゴリのタイヤについて適用しうるのは言うまでもない。
【実施例】
タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５の乗用車用ラジアルタイヤを、図１、表１の仕様に基づき試作するとともに、下記の基本性能を測定し評価した。なおカーカスは、いずれも１６７０ｄｔｅｘ／２のポリエステルコードからなる１枚のカーカスプライからなり、加硫時に各部の張力を異ならせることにより、中間伸度Ｅｓ、Ｅｂ等を調節した。
なお図３には、代表的な実施例１〜４、及び比較例１〜２のタイヤにおける、ベルト層の外端の位置Ｆからビード部の前記位置Ｂに至るカーカスコードの中間伸度Ｅの分布が、又図４には、前記タイヤの位置Ｍ及び位置Ｂにおける中間伸度Ｅｓ、Ｅｂの各値が示されている。
またテストの方法は、次の通りである。
＜操縦安定性、乗り心地＞
供試タイヤを、リム（１５×６ＪＪ）、内圧（２１０ｋＰａ）の条件で、車両（排気量２５００ｃｃ、ＦＦ車）の４輪に装着した。そしてテストコース内をドライバー１名乗車で走行したときの操縦安定性、乗り心地性を、ドライバーの官能評価により比較例１を６とする１０点法で評価した。数値が大きいほど良好である。
＜ロードノイズ性能＞
上記車両を用い、荒れた乾燥アスファルト路面を時速６０ｋｍ／ｈで走行したときのオーバオールの騒音レベルｄＢ（Ａ）を、運転席左耳許位置に設置したマイクで測定し、比較例１を基準とした騒音差として示している。マイナス表示は従来例からのロードノイズの低減値を示す。
＜横バネ＞
供試タイヤの横バネ定数を、リム（１５×６ＪＪ）、内圧（２１０ｋＰａ）、縦荷重（４．２７ｋＮ）の状態で測定し、比較例１を１００とした指数によって比較した。数値が大きいほど横バネ定数が高いことを示す。
＜コーナリングパワー＞
室内試験機を用い、上記リム組み、内圧状態でスリップ角１°の時のコーナリングパワーを測定し、比較例１を１００とする指数で表示した。数値が大きい程良好である。テストの結果を表１に示す。
【表１】

産業上の利用可能性
本発明にかかる空気入りタイヤは、カーカスのプライ本体部において、最大巾位置でのカーカスコードの中間伸度Ｅｓを、ビードコアのタイヤ半径方向最外端の高さ位置でのカーカスコードの中間伸度Ｅｂよりも小としているため、カーカスコードとしての性能を十分に発揮し、カーカスの荷重支承能力を高めうる。その結果、タイヤ重量増加を招くことなく横剛性やコーナリングパワーを向上しうる。また縦剛性の増加を防ぐことができるため、乗り心地性やロードノイズ性能の悪化を防止できる。
特に中間伸度の比（Ｅｓ／Ｅｂ）を０．７〜０．９の範囲としたときには、よりバランス良くタイヤの基本性能を向上しうる。
またビードエーペックスゴムの高さｈａを最大巾位置の高さｈの０．３〜１．０倍としたときには、中間伸度が大きいビード部付近をこのビードエーペックスゴムで適度に補強することができる。その結果、タイヤサイド部の剛性が均一化し、これに伴う低周波ノイズ性能の悪化をも防止できる。
また中間伸度Ｅｓを小としたため、最大巾位置でのタイヤ厚さＴｓを、前記ビードコアのタイヤ半径方向最外端の高さ位置でのタイヤ厚さＴｂの３０〜６７％と相対的に薄肉化した場合でも、タイヤのサイド部に剛性差が生じ難く、ノイズ等の悪化をさらに減じ、しかも転がり抵抗などの低減にも役立つ。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態を示す空気入りタイヤの右半分の断面図、
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、本実施形態の空気入りタイヤを製造する方法の一例を示す略図、
図３は、表１の実施例１〜４のタイヤ、比較例１〜２のタイヤにおける、ベルト端の位置からビード部の位置に至るカーカスコードの中間伸度の分布を示すグラフ、
図４は、前記タイヤにおける中間伸度Ｅｓ、Ｅｂの値をプロットしたグラフである。

Claims (8)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るプライ本体部に、前記ビードコアの周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部を一連に設けたカーカスプライを有するカーカスを具えるとともに、
   前記プライ本体部におけるカーカスコードは、プライ本体部がタイヤ軸方向外側に最も張り出す最大巾位置での中間伸度Ｅｓを、前記ビードコアのタイヤ半径方向最外端の高さ位置での中間伸度Ｅｂよりも小としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記最大巾位置での中間伸度Ｅｓと、前記最外端の高さ位置での中間伸度Ｅｂとの比（Ｅｓ／Ｅｂ）は、０．７よりも大かつ０．９よりも小であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記最大巾位置での中間伸度Ｅｓと、前記最外端の高さ位置での中間伸度Ｅｂとの比（Ｅｓ／Ｅｂ）は、０．７５〜０．８５であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ビード部は、前記ビードコアの半径方向外面からタイヤ半径方向外側にのびるビードエーペックスゴムが配されるとともに、ビードベースラインからの該ビードエーペックスゴムの高さｈａを、ビードベースラインから前記最大巾位置までの高さｈの０．３〜１．０倍としたことを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項の何れかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記サイドウォール部は、カーカスプライの前記最大巾位置でのタイヤ厚さＴｓを、ビードコアの前記最外端の高さ位置でのタイヤ厚さＴｂの３０〜６７％であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項の何れかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記カーカスコードは、ポリエステルコードであり、かつ前記中間伸度Ｅｓが３．０〜５．０（％）であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項の何れかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記トレッド部は、前記カーカスの半径方向外側にベルト層を具えるとともに、該ベルト層の外端の位置におけるカーカスコードの中間伸度Ｅｆと、前記最大巾位置での中間伸度Ｅｓとの比（Ｅｆ／Ｅｓ）を、０．６〜０．９５としたことを特徴とする請求の範囲第１項〜第６項の何れかに記載の空気入りタイヤ。
8. 前記前記比（Ｅｆ／Ｅｓ）は、前記比（Ｅｓ／Ｅｂ）との比（Ｅｆ／Ｅｓ）／（Ｅｓ／Ｅｂ）が、０．８０〜１．２０であることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の空気入りタイヤ。

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