JPWO2008114666A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

車両装着内側のタイヤサイド部に車両装着内側ビードフィラーシート３２ＩＮを設け、車両装着外側のタイヤサイド部に車両装着外側ビードフィラーシート３２ＯＵＴを設け、車両装着内側ビードフィラーシート高さＨ１を車両装着外側ビードフィラーシート高さＨ２よりも大きく設定することで、車両装着内側のタイヤサイド部の剛性を車両装着外側のサイド部の剛性よりも相対的に高く設定でき、ドライバーの意図する操舵力の路面への伝達を容易にならしめる一方、路面凹凸による入力の大きな車両装着外側の剛性増加が抑えられるので、タイヤ、ひいては車両に加わる振動を抑制することが可能となる。

Description

本発明は、高速走行時の性能を向上させた空気入りタイヤに関するものである。

タイヤの性能向上に対する要求が高まるにつれ、操縦安定性、乗心地、低騒音性、耐摩耗性能など、従来の考え方では背反すると考えられてきた複数の性能を同時に満足させる様々な手法が提案されてきた。
その一つの流れとして、タイヤをその赤道面に関し非対称化する手法がある。例えば、タイヤの、車両への装着姿勢の下で、タイヤの装着内側と外側とで上記の各性能に対する寄与が異なることに着目し、タイヤ内部の構造を赤道面に対して非対称とする手法が数多く提案されている（例えば、特許文献１〜３）。

勿論、赤道面に対してトレッドパターンを非対称とすることや、断面形状を非対称とする改良案は多い。
以上の非対称化技術は、タイヤが車両に装着された際の使用環境において、サスペンションの挙動やアライメントがタイヤ赤道面に対して非対称である結果として、直進中、コーナリング中を問わずタイヤに作用する力がタイヤ赤道面に対してやはり非対称となることに着目して、タイヤの装着内側と外側での機能分離を提案したものである。

そのような技術として、例えば操縦安定性に関し、高速、大舵角入力下でのコーナリング性能を向上することを目的としたものには、当該条件下で車両のコーナリングの外側が挟み込むように傾斜した際、コーナリングの外側に位置するタイヤ、そしてそのタイヤの中でも、特に車両装着外側の部位に大きな横方向力が作用することに着目し、この横方向力に拮抗させて車両の姿勢を安定させるべく、車両装着外側のサイドウォール部の剛性を高めた内部構造や断面形状がある。

また、乗心地の向上を目的とする例としては、ネガティブキャンバーを付与された車両において、車両の上下運動に伴いタイヤに加えられる変形が車両装着内側において特に大きくなることに着目し、縦方向の振動減衰性能を向上させるよう車両装着内側サイド部の曲率を小さくしたタイヤ断面形状がある。
特開昭６３−８００５号公報 特開２００３−３２０８２１号公報 特開２００５−７５２９５号公報

操縦安定性を向上させるために、コーナリング時にはたらく横方向力に拮抗させて車両の姿勢を安定させるべく、サイドウォール部の剛性を高めた内部構造や断面形状にする手法によれば、タイヤの縦剛性の増加により乗心地が悪化してしまう。
また、乗心地を向上させるために、サイドウォール部の剛性を低下させて路面凹凸からの入力を吸収させる手法によれば、操縦安定性が悪化してしまう。
これら背反する性能を両立するべく、車両への装着姿勢のタイヤの車両装着外側の剛性を高くする非対称形状や構造が数多く提案されているが、満足できる性能のものはなかった。

本発明は、車両装着姿勢のタイヤの、車両の内側の剛性を高くすることにより、これらの背反する性能、即ち、操縦安定性と乗心地とを効果的に両立させることができる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

発明者の種々の実験、検討の結果、以下のことが分かった。
車両への乗心地を悪化させ、あるいは直進安定性、微小舵角での操縦安定性を低下させる外的要因として最も大きなものは、上下方向、左右方向を問わず、走行中の車両に振動を与える路面の凹凸である。

この凹凸が装着姿勢のタイヤの、車両装着外側にぶつかった場合と、車両装着内側にぶつかった場合についての比較を行ってみると、凹凸の大きさが同じであれば、殆どの乗用車においては、車輪取り付け支持部（ホイールのハブ面）がオフセットされており、荷重負荷の割合の大きい車両装着外側の方がより大きな振動となる。そのため、車両装着外側での振動入力と内側での振動入力では、外側での振動入力を抑制する方がより効果的と考えられる。

請求項１に記載の発明は、上記事実に鑑みてなされたものであって、一対のビードコアと、前記一対のビードコアに跨り、端部分を前記ビードコアの周りに折り返してなるカーカスと、一方のビードコアから他方のビードコアへ延びる、カーカスの本体部分と、前記ビードコアの周りに折り返したカーカスの折返し部分との間に配置されてなる前記ビードコアから半径方向外方へ延びるビードフィラーと、前記カーカスのクラウン域の外周側に配置されたベルトと、前記ベルトの外周側に配置されたトレッドゴムと、前記カーカスの幅方向外側に配置されるサイドゴムとを具え、車両への装着姿勢で車両の内側となるタイヤサイド部に、タイヤの半径方向内方から外方へ向けて配置されるシート状の車両装着内側ビードフィラーシートを設け、車両装着内側のタイヤサイド部の剛性を車両装着外側のタイヤサイド部の剛性よりも高くしてなることを特徴としている。
ここで、「車両装着内側のタイヤサイド部に配置」とは、カーカスの外面に配置することはもちろんのこと、サイドゴムの半径方向外方に配置することを含むものとする。

次に、請求項１に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
請求項１に記載の空気入りタイヤでは、タイヤの、装着内側となるタイヤサイド部に補強用の車両装着内側ビードフィラーシートを設けたので、車両装着内側のタイヤサイド部の剛性を、車両装着外側のサイド部の剛性よりも相対的に、高くすることができる。

車両は、コーナリング時に外側車輪にポジ側に働く横方向力が掛かることから、予めネガティブキャンバーに設定しておくことにより、コーナリング時の接地性が確保される。
請求項１の空気入りタイヤを車両の前輪に用いると、トレッドの車両装着内側部分の路面に接触する接地圧が、車両装着外側部分の路面に接触する接地圧よりも高くなり、ドライバーの意図する操舵力の路面への伝達を容易にならしめることができ、操縦安定性が向上する。
また、相対的に、車両装着外側のタイヤサイド部の剛性が、車両装着内側のサイド部の剛性よりも小さくなっており、路面凹凸による入力の大きな、車両装着外側の剛性増加が抑えられているので、タイヤ、ひいては車両に加わる振動を緩和することが可能となる。

また、この空気入りタイヤでは、生タイヤ製造時に、車両装着内側ビードフィラーシートを追加するだけで良いので、新たにモールドを作る必要は無く、従来通りのモールドを使用できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気入りタイヤにおいて、車両への装着姿勢で車両の外側となるタイヤサイド部に、タイヤの半径方向内方から外側へ向けて配置されるシート状の車両装着外側ビードフィラーシートを具え、タイヤ断面高さを計測する際のリム径ラインを通り、かつタイヤ中心軸線に平行とされた基準線からタイヤ半径方向外方へ計測した際の、前記基準線から前記車両装着内側ビードフィラーシートの半径方向外方端までの車両装着内側ビードフィラーシート高さをＨ１、前記基準線からタイヤ半径方向外方へ計測した際の、前記車両装着外側ビードフィラーシートのタイヤ半径方向外方端までの外側ビードフィラーシート高さをＨ２としたときに、Ｈ１／Ｈ２が１０５〜１６０％であることを特徴としている。

次に、請求項２に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
Ｈ１／Ｈ２を１０５〜１６０％とすることで、高い操縦安定性を得ることができる。
なお、Ｈ１／Ｈ２が１０５％未満では、車両装着内側のタイヤサイド部の剛性向上が不十分となり、操縦安定性の向上が不十分となる。
一方、Ｈ１／Ｈ２が１６０％を越えると、車両装着内側のタイヤサイド部の剛性が高くなり過ぎて、乗心地が悪化する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の空気入りタイヤにおいて、前記車両装着内側ビードフィラーシート、及び前記車両装着外側ビードフィラーシートがゴムで形成され、前記車両装着内側ビードフィラーシートのゴム硬度が、前記車両装着外側ビードフィラーシートのゴム硬度よりも高いことを特徴としている。

次に、請求項３に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
車両装着内側ビードフィラーシートのゴム硬度を、車両装着外側ビードフィラーシートのゴム硬度よりも高くすることで、車両装着内側のタイヤサイド部の剛性をより高めることができ、高い操縦安定性を得ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の空気入りタイヤにおいて、前記車両装着内側ビードフィラーシート、及び前記車両装着外側ビードフィラーシートが、前記ビードフィラーと同種のゴムで形成されることを特徴としている。

次に、請求項４に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
車両装着内側ビードフィラーシート、及び車両装着外側ビードフィラーシートを、ビードフィラーと同種のゴムで形成することで、タイヤサイド部の剛性を高めることができる。また、製造時のゴム種を増やすことなく、コスト低減になる。

以上説明したように本発明の空気入りタイヤによれば、操縦安定性と乗心地の向上を両立することができる、という優れた効果がある。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの中心軸線に沿った断面図である。 本発明の他の実施形態に係る空気入りタイヤの中心軸線に沿った断面図である。

符号の説明

１０ 空気入りタイヤ
１２ ビード部
１４ ビードコア
１６ カーカス
１８ ベルト
２４ トレッドゴム
２８ サイドゴム
３０ ビードフィラー
３２_ＩＮ 車両装着内側ビードフィラーシート
３２_ＯＵＴ 車両装着外側ビードフィラーシート

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る空気入りタイヤ１０を詳細に説明する。
図１にタイヤ幅方向段面図で示すように、リム１１に装着された本実施形態の空気入りタイヤ１０は、一対のビード部１２と、一対のビード部１２にトロイド状に跨り、端部分側がビードコア１４の周りで折り返された１乃至複数枚（本実施形態で１枚）のカーカスプライからなるカーカス１６と、このカーカス１６のクラウン域の外周側に位置する複数枚のベルト層からなるベルト１８と、ベルト１８の外周側の両側部部分に配設されたベルト補強層２０と、ベルト補強層２０のさらに外周側でトレッド部２２を形成するトレッドゴム２４と、サイドウォール部２６、及びビード部１２の外側面を形成するためにカーカス１６の外面側に配置されるサイドゴム２８とを具えた、ラジアル構造とすることができるタイヤである。
なお、符号１１Ａは、リム１１に設けられたリムフランジである。また、図１中の矢印ＯＵＴは車両への装着姿勢で、車両の外側となるタイヤ部分を示し、矢印ＩＮは、同様の姿勢で、車両の内側となるタイヤ部分を示す。

一方のビードコア１４と他方のビードコア１４とに跨るカーカス１６の本体部１６Ａと、ビードコア１４の周りに折り返した、カーカスの端部分を閉じるカーカス１６の折返し部１６Ｂとの間には、ビードコア１４のタイヤ半径方向外方に向けて延びるビードフィラー３０が配置されている。ビードフィラー３０は、タイヤ半径方向外方に向けて厚さが漸減している。
また、ビードフィラー３０は、サイドゴム２８よりも高硬質のゴムで形成されている。

車両装着内側のタイヤサイド部には、例えばカーカス１６の外面に密着するように車両装着内側ビードフィラーシート３２_ＩＮが貼り付けられており、車両装着外側のタイヤサイド部には、カーカス１６の外面に密着するように車両装着外側ビードフィラーシート３２_ＯＵＴが貼り付けられている。

車両装着内側ビードフィラーシート３２_ＩＮ、及び車両装着外側ビードフィラーシート３２_ＯＵＴは、各々一定厚さであり、サイドゴム２８よりも高硬質のゴムで形成されている。
なお、車両装着内側ビードフィラーシート３２_ＩＮ、及び車両装着外側ビードフィラーシート３２_ＯＵＴを構成するゴムは、ビードフィラー３０を構成するゴムと同種のゴムとすることが好ましく、本実施形態では、車両装着内側ビードフィラーシート３２_ＩＮを構成するゴム、及び車両装着外側ビードフィラーシート３２_ＯＵＴを構成するゴムは、ビードフィラー３０と同じゴムを用いている。
車両装着内側ビードフィラーシート３２_ＩＮ、及び車両装着外側ビードフィラーシート３２_ＯＵＴの厚さｔは、各々０．５〜２．０ｍｍの範囲内であり、サイドゴム２８の厚さは１．５〜６．０の範囲に設定することが好ましい。

車両装着内側ビードフィラーシート３２_ＩＮのタイヤ半径方向内方端、及び車両装着外側ビードフィラーシート３２_ＯＵＴのタイヤ半径方向内方端は、各々、隣接するビードフィラー３０のタイヤ半径方向外方端よりもタイヤ半径方向内方に位置している。
このため、車両装着内側ビードフィラーシート３２_ＩＮのタイヤ半径方向内方の一部分、及び車両装着外側ビードフィラーシート３２_ＯＵＴのタイヤ半径方向内方の一部分は、各々隣接するビードフィラー３０のタイヤ半径方向外方の一部分と、カーカス１６の折返し部１６Ｂを挟んでオーバーラップしている。
これにより、特にビード部１２の剛性を高め、操縦安定性を向上することができる。

タイヤ断面高さをＳＨ、タイヤ断面高さＳＨを計測する際のリム径ラインを通り、かつタイヤ中心軸線に平行とされた基準線Ｌからタイヤ半径方向外方へ計測した際の、基準線Ｌから車両装着内側ビードフィラーシート３２_ＩＮのタイヤ半径方向外方端までの、車両装着内側ビードフィラーシート高さをＨ１、基準線Ｌから車両装着外側ビードフィラーシート３２_ＯＵＴのタイヤ半径方向外方端までの、車両装着外側ビードフィラーシート高さをＨ２としたときに、車両装着内側ビードフィラーシート高さＨ１は、タイヤ断面高さＳＨよりも小さく、かつ車両装着外側ビードフィラーシート高さＨ２よりも大きく設定されている。

ここで、車両装着内側ビードフィラーシート高さＨ１は、タイヤ断面高さＳＨの５０〜７０％に設定することが好ましく、Ｈ１／Ｈ２は１０５〜１６０％に設定することが好ましい。
なお、基準線Ｌから車両装着内側ビードフィラーシート３２_ＩＮのタイヤ半径方向内方端までの距離をｈ１、基準線Ｌから車両装着外側ビードフィラーシート３２_ＯＵＴのタイヤ半径方向内方端までの距離をｈ２としたときに、本実施形態ではｈ１＝ｈ２である。

車両装着内側ビードフィラーシートは、少なくともタイヤ最大幅位置付近を覆って配置されている。
これにより、走行中の車両の、上下方向の運動を吸収することができるとともに、左右方向及びねじれ方向の剛性は高まり、操縦安定性を高めることができる。

（作用）
次に、本実施形態の空気入りタイヤ１０の作用を説明する。
本実施形態の空気入りタイヤ１０では、車両装着内側のタイヤサイド部に車両装着内側ビードフィラーシート３２_ＩＮを設け、車両装着外側のタイヤサイド部に車両装着外側ビードフィラーシート３２_ＯＵＴを設け、車両装着内側ビードフィラーシート高さＨ１をタイヤ断面高さＳＨの５０〜７０％に設定すると共に、Ｈ１／Ｈ２を１０５〜１６０％に設定することで、車両装着内側のタイヤサイド部の剛性を車両装着外側のサイド部の剛性よりも相対的に高く設定している。

これにより、ドライバーの意図する操舵力の路面への伝達を容易にならしめる一方、路面凹凸による入力の大きな車両装着外側の剛性増加が抑えられるので、タイヤ、ひいては車両に加わる振動を抑制することが可能となる。

なお、車両装着内側ビードフィラーシート高さＨ１が、タイヤ断面高さＳＨの５０％未満では、車両装着内側のタイヤサイド部の剛性向上が不十分となり、操縦安定性の向上が不十分となる。

一方、車両装着内側ビードフィラーシート高さＨ１が、タイヤ断面高さＳＨの７０％を越えると、車両装着内側のタイヤサイド部の剛性が高くなり過ぎ、乗心地が悪化する。

次に、Ｈ１／Ｈ２が１０５％未満では、車両装着内側のタイヤサイド部の剛性向上が不十分となり、操縦安定性の向上が不十分となる。

一方、Ｈ１／Ｈ２が１６０％を越えると、車両装着内側のタイヤサイド部の剛性が高くなり過ぎ、乗心地が悪化する。

［その他の実施形態］
上記実施形態の空気入りタイヤ１０では、車両装着内側ビードフィラーシート３２_ＩＮと車両装着外側ビードフィラーシート３２_ＯＵＴが設けられていたが、場合によっては図２に示すように車両装着外側ビードフィラーシート３２_ＯＵＴは無くても良い。

また、上記実施形態の空気入りタイヤ１０では、車両装着内側ビードフィラーシート３２_ＩＮを構成するゴムと車両装着外側ビードフィラーシート３２_ＯＵＴを構成するゴムが同じゴム種であったが、車両装着内側ビードフィラーシート３２_ＩＮを構成するゴム硬度を、車両装着外側ビードフィラーシート３２_ＯＵＴを構成するゴム硬度よりも高くしても良い。これにより、車両装着内側のタイヤサイド部の剛性を更に高め、操縦安定性を更に高めることができる。

本発明の効果を確かめるために、従来例の空気入りタイヤ１種、比較例の空気入りタイヤ１種、及び本発明の適用された実施例の空気入りタイヤ２種を用意し、実車にて走行試験を行い、操縦安定性、及び乗心地の比較を行った。
ここで、従来例はビードフィラーシートを配置しない構造、実施例１は図２に示すような構造、実施例２は図２に示すような構造、比較例１は、車両装着外側ビードフィラーシートと車両装着内側ビードフィラーシートとを同一の長さで配置した構造、比較例２は、ビードフィラーの半径方向外方端が、カーカスの折返し部の半径方向外方端より半径方向外方に位置した例である。
なお、従来例、比較例１，２は、ビードフィラーとビードフィラーシート以外の構造については改変を要しないため、実施例に順ずるものとした。

試験は、長い直線部分を含む周回路及び緩やかなカーブから急激なカーブを含むハンドリング評価路からなるテストコース内を、低速から１００ｋｍ／ｈ程度までの、公道上で一般的なドライバーが経験する速度域で実車走行し、操縦安定性（ハンドル応答性）、及び乗心地をテストドライバーがフィーリング評価した。

なお、試験条件は以下の通りである。
タイヤサイズ：２２５／５５Ｒ１７
リムサイズ：７．５Ｊ×１７
試験車両：トヨタ自動車株式会社製のセルシオ
タイヤ空気圧：２２０ｋＰａ（前後輪共）
評価は、以下の表１に記載した通りであり、１０点満点表示とし、数値が大きいほど性能に優れていることを表す。

試験結果が示す通り、本発明の適用された実施例の空気入りタイヤは、従来例および比較例1，２よりも操縦安定性、及び乗心地共に向上していることが分かる。

Claims (4)

1. 一対のビードコアと、
   前記一対のビードコアに跨り、端部分を前記ビードコアの周りに折り返してなるカーカスと、
   一方のビードコアから他方のビードコアへ延びる、カーカスの本体部分と、前記ビードコアの周りに折り返したカーカスの折返し部分との間に配置されてなる前記ビードコアから半径方向外方へ延びるビードフィラーと、
   前記カーカスのクラウン域の外周側に配置されたベルトと、
   前記ベルトの外周側に配置されたトレッドゴムと、
   前記カーカスの幅方向外側に配置されるサイドゴムと、
   を具え、
   車両への装着姿勢で車両の内側となるタイヤサイド部に、タイヤの半径方向内方から外方へ向けて配置されるシート状の車両装着内側ビードフィラーシートを設け、車両装着内側のタイヤサイド部の剛性を車両装着外側のタイヤサイド部の剛性よりも高くしてなることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 車両への装着姿勢で車両の外側となるタイヤサイド部に、タイヤの半径方向内方から外側へ向けて配置されるシート状の車両装着外側ビードフィラーシートを具え、
   タイヤ断面高さを計測する際のリム径ラインを通り、かつタイヤ中心軸線に平行とされた基準線からタイヤ半径方向外方へ計測した際の、前記基準線から前記車両装着内側ビードフィラーシートの半径方向外方端までの車両装着内側ビードフィラーシート高さをＨ１、前記基準線からタイヤ半径方向外方へ計測した際の、前記車両装着外側ビードフィラーシートのタイヤ半径方向外方端までの外側ビードフィラーシート高さをＨ２としたときに、Ｈ１／Ｈ２が１０５〜１６０％であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記車両装着内側ビードフィラーシート、及び前記車両装着外側ビードフィラーシートがゴムで形成され、
   前記車両装着内側ビードフィラーシートのゴム硬度が、前記車両装着外側ビードフィラーシートのゴム硬度よりも高いことを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記車両装着内側ビードフィラーシート、及び前記車両装着外側ビードフィラーシートが、前記ビードフィラーと同種のゴム種で形成されてなることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の空気入りタイヤ。

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