WO2009099000A1 - スタッドレスタイヤ - Google Patents

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Ryoichi Watabe
Tooru Hayashi
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Bridgestone Corporation
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    • B60C9/18—Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • Y10T152/10279—Cushion

Definitions

  • the present invention relates to a studless tire having a belt layer composed of two belt plies in which steel cords are arranged to be inclined in opposite directions with respect to the equator plane, and in particular, can improve performance on ice with a simple structure. About.
  • ⁇ 1> is a studless tire having a belt layer composed of two belt plies in which steel cords are inclined with respect to the equator plane in opposite directions.
  • ⁇ 2> is a studless tire according to ⁇ 1>, wherein the width of the belt ply on the inner side in the tire radial direction is 24 to 36 mm wider than the width of the belt ply on the outer side in the tire radial direction.
  • ⁇ 3> is a studless tire in which the ratio of the tread width to the width of the belt ply on the outer side in the tire radial direction is 105 to 125% in ⁇ 1> or ⁇ 2>.
  • the width of the belt ply disposed on the outer side in the tire radial direction of the belt ply is set to 60 to 70% of the maximum width of the tire.
  • the stepping angle that is, the angle between the contact surface and the tread surface when the tire is viewed from the side. If the width of the belt ply placed outside in the tire radial direction is less than 60% of the maximum width of the tire, the belt rigidity becomes too low and steering stability deteriorates. On the other hand, if this exceeds 70%, the belt rigidity becomes too high and the effect of limiting the amount of water taken in is lost.
  • the width of the belt ply on the inner side in the tire radial direction is 24 to 36 mm wider than the width of the belt ply on the outer side in the tire radial direction.
  • the belt ply width on the inner side in the direction becomes too narrow, and the rigidity of the entire belt decreases and the steering stability deteriorates.
  • this difference exceeds 36 mm, the belt ply width on the inner side in the tire radial direction Since the belt is too wide and the overall rigidity of the belt is too large, the stepping angle is not sufficiently small, and the movement of the end of the belt ply on the inner side in the tire radial direction accompanying the change in the cross-sectional shape for each rotation of the tire during driving is large. The possibility of generating belt end separation arises.
  • the tire ground contact length is made longer than the conventional one by reducing the belt rigidity.
  • the ground contact width is reduced by the longer ground contact length, and the same ground contact area is supported while the wedge effect on the snow top surface can be improved, and the grip performance can be improved.
  • this ratio is less than 105%, the tread width becomes too narrow and the rigidity of the tread portion decreases, and the steering stability deteriorates.On the other hand, if this ratio exceeds 115%, the tread The width becomes so narrow that the wedge effect cannot be obtained.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a tire according to an embodiment of the present invention in a cross section passing through a central axis.
  • a studless tire 10 is connected to a tread portion 1 and side portions of the tread portion 1 inward in the radial direction.
  • Each side wall portion 2 includes a side wall portion 2 that extends and a bead portion 3 disposed on the inner peripheral side of the side wall portion 2 and extends in a toroidal manner between the bead cores 4 disposed in each bead portion 3.
  • An adjacent bead filler 6 is provided, and the tread portion 1 is disposed between the tread rubber 7 that forms the tread surface, the radial carcass 5 and the tread rubber 7. It was constituted comprising a belt 8.
  • the belt 8 is configured by stacking two layers of belt plies made of cords arranged in directions opposite to each other with respect to the equator plane inward and outward in the radial direction.
  • the radially inner belt ply 11 is referred to as a first belt ply
  • the outer belt ply 12 is referred to as a second belt ply.
  • the present invention is characterized in that in the tire configured as described above, the width 2W of the second belt ply 12 is 60 to 70% of the maximum width MW of the tire.
  • the width of the second belt ply 12 is 60 to 70% of the maximum width MW of the tire.
  • the ratio of the width 2W of the second belt ply 12 to the maximum width MW of the tire exceeds 70%, the stepping angle becomes large and the required performance cannot be ensured when driving on ice.
  • this is less than 60%, the belt rigidity is remarkably lowered and the steering stability is deteriorated.
  • the maximum tire width MW and the belt ply widths 1W and 2W refer to the width when the tire is mounted on a predetermined rim and filled with a predetermined internal pressure. Also, the belt ply width 1W, 2W is the linear distance from one belt ply end to the other belt ply end measured in a direction perpendicular to the equator plane, and is measured along the belt ply. Absent.
  • the predetermined internal pressure and the predetermined rim are defined as follows. That is, the predetermined internal pressure is the air pressure corresponding to the predetermined load in the application size described in the predetermined industry standard, and the predetermined rim is the standard rim (or “Approved” in the application size described in the standard. Rim ”,“ Recommended Rim ”).
  • the predetermined load in the above is the maximum load (maximum load capacity) of the single wheel in the application size described in the predetermined industrial standard.
  • the range of the width of the second belt ply 12 is defined based on the tire maximum width, not the tread width or the width of the first belt ply 11, because the tire maximum width is based on the tire width. This is because the width is clearly determined when the size of the tire is determined, and the influence of the belt rigidity caused by the width of the second belt ply 12 on the depression angle is a combined action with other members. Since it is a direct one, not a standard one, it is based on a dimension that is uniquely determined once the size is decided in this way.
  • the width 1W of the first belt ply 11 is preferably 24 to 36 mm wider than the width 2W of the second belt ply 12. This corresponds to the fact that the width 2W of the second belt ply 12 is narrower than that of the conventional tire, whereas the width 1W of the first belt ply is substantially the same as that of the conventional tire.
  • the overall rigidity can be maintained optimally. If the difference between the width 1W of the first belt ply 11 and the width 2W of the second belt ply 12 is less than 24 mm, the belt rigidity becomes too high, the stepping angle becomes large, and sufficient on-ice performance is obtained.
  • the ratio of the width 2W of the second belt ply to the tread width TW is preferably 80 to 95%. If this ratio is less than 80%, the tread width TW becomes too wide and the surface pressure is increased. If the ratio exceeds 95%, the tread width becomes too narrow and steering stability during dry running decreases.
  • the dynamic elastic modulus of the tread rubber 7 is in the range of 3 to 20 MPa.
  • the dynamic elastic modulus of the tread rubber 7 is normally in the range of 25 to 50 MPa, but for studless tires that are intended to run on snow and snow, the tread rubber 7 is This is because, when the dynamic elastic modulus is set to 20 MPa or less, it becomes easy to deform, and as a result, the ground contact area is increased and the friction coefficient on ice can be increased. However, if this dynamic elastic modulus is less than 3 MPa, it becomes too soft and the steering stability is extremely deteriorated.
  • a plurality of tires having different second belt ply widths of 2 W were made as prototypes and subjected to a depression angle, an on-ice feeling test, an on-ice brake test, a straight running stability feeling test, and a steering stability feeling test.
  • Table 2 shows the second belt ply width 2 W, the ratio 2 W / MW (%) of the second belt ply width 2 W to the tire maximum width MW, and the evaluation results.
  • the depression angle was measured as follows. That is, as shown in FIG. 2, the dial gauge 20 is moved along the contact surface to obtain a profile from the tire non-contact portion to the tire contact portion of the distance from the contact surface G to the tire. The angle was calculated.
  • the feeling test on ice is expressed as an index when the driver comprehensively evaluates the braking performance, starting performance, straight running performance, and cornering performance on the test course of the ice sheet road surface, and the evaluation result of the tire of Comparative Example 2 is 100. It was shown in 1.
  • the driver comprehensively evaluates the response and stability when steering during cornering when driving straight on a dry road test course.
  • the index is shown in Table 1 with the index being 100.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Abstract

　構造や材料を複雑化させることなく、氷上性能を向上させることのできるスタッドレスタイヤを提供することを課題とする。 　このスタッドレスタイヤ１０は、ベルト８を構成するベルトプライのうちタイヤ半径方向外側に配置されたベルトプライ１２の幅2Wを、タイヤ最大幅MWの60～70%として構成されている。

Description

スタッドレスタイヤ
　本発明は、スチールコードを赤道面に関して相互に反対向きに傾斜させて配列した２枚のベルトプライよりなるベルト層を有するスタッドレスタイヤに関し、特に、簡易な構造で氷上性能を向上させることができるものに関する。
　スタッドレスタイヤにおいては、氷雪走行性能を高めるため、種々の工夫がなされていり、サイプを多数本設けたり、極めて柔らかいゴムを用いたりすることによりトレッド剛性を抑えることの他、例えば、サイドウォール部を２層のゴムを用いて構成したものが提案されている。
特開２００１－２０６０２２号公報
　しかしながら、このような構成では、タイヤの構造や使用する材料が複雑となるため、コストアップにならざるをえないという問題があった。本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、構造や材料を複雑化させることなく、氷上性能を向上させることのできるスタッドレスタイヤを提供する目的とする。
　＜１＞は、スチールコードを赤道面に関して相互に反対向きに傾斜させて配列した２枚のベルトプライよりなるベルト層を有するスタッドレスタイヤにおいて、
　前記ベルトプライのうちタイヤ半径方向外側に配置挿されたベルトプライの幅を、タイヤ最大幅の60～70%としてなるスタッドレスタイヤである。
　＜２＞は、＜１＞において、タイヤ半径方向内側のベルトプライの幅を、前記タイヤ半径方向外側のベルトプライの幅より24～36mm広くしてなるスタッドレスタイヤである。
　＜３＞は、＜１＞もしくは＜２＞において、トレッド幅の、前記タイヤ半径方向外側のベルトプライの幅に対する割合を105～125％としてなるスタッドレスタイヤである。
　＜１＞によれば、前記ベルトプライのうちタイヤ半径方向外側に配置されたベルトプライの幅を、タイヤ最大幅の60～70%としたので、これによって、操縦安定性を確保しつつ、ベルト剛性を低下させることによる、踏み込み角度、すなわちタイヤを側面から見たときの、接地面と踏み込み側トレッド周面とのなす角度を小さくし、氷上走行時、タイヤが踏み込む際に接地面溝部内に取り込む水の量を制限することができ、タイヤ半径方向外側に配置されたベルトプライの幅をタイヤ最大幅の60%未満とした場合には、ベルト剛性が低くなりすぎ、操縦安定性が悪化し、一方、これを、70%を超えるものとした場合には、ベルト剛性が高くなりすぎ、水の取込量を制限する作用がなくなる。
　＜２＞によれば、タイヤ半径方向内側のベルトプライの幅を、前記タイヤ半径方向外側にベルトプライの幅より24～36mm広くしており、この差を24mm未満とした場合には、タイヤ半径方向内側のベルトプライ幅が狭くなりすぎベルト全体の剛性が低下して操縦安定性が悪化し、一方、この差を、36mmを超えるものとした場合には、タイヤ半径方向内側のベルトプライ幅が広くなりすぎベルト全体の剛性が大きすぎるため踏み込み角度が十分小さくならず、また、タイヤ半径方向内側のベルトプライの端部の、走行時のタイヤ1回転ごとの断面形状の変化に伴う動きが大きくベルトエンドセパレーションを発生させる可能性が生じてしまう。
　＜３＞によれば、トレッド幅の、前記タイヤ半径方向外側にベルトプライの幅に対する割合を105～115％としたので、ベルト剛性を低下させることによりタイヤ接地長を従来のものより長くしている＜１＞のタイヤにおいては、接地長が長い分、タイヤ接地幅を小さくして、同じ接地面積を担持させつつ、雪上面に対する楔効果を向高めることができグリップ性能を向上させることができる。この割合を105%未満とした場合にはトレッド幅が狭くなりすぎてトレッド部の剛性が低下して操縦安定性が悪化し、一方、この割合を115％を超えるものとした場合には、トレッド幅が狭くなりすぎて上記楔効果を得ることができなくなる。
本発明に係る実施形態のスタッドレスタイヤを、その中心軸を含む断面において示す断面図である。 タイヤの接地状態を示す模式図である。
符号の説明
１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ ビードコア
５ ラジアルカーカス
５ａ ラジアルカーカス５の本体部分
５ｂ ラジアルカーカス５の巻返し部分
６ ビードフィラ
７ トレッドゴム
８ ベルト
１０ スタッドレスタイヤ
１１ 第１ベルトプライ
１２ 第２ベルトプライ
２０ ダイヤルゲージ
θ 踏み込み角度
　図１は、本発明に係る実施形態のタイヤを、中心軸を通る断面において示す断面図であり、スタッドレスタイヤ１０は、トレッド部１と、トレッド部１の側部に連なって半径方向内方へ延びるそれぞれのサイドウォール部２と、サイドウォール部２の内周側に配置したビード部３とを具え、それぞれのビード部３に配設したビードコア４間にトロイダルに延在させて、側部部分をビードコア４の周りで半径方向外方に巻返した少なくとも一枚のカーカスプライからなるラジアルカーカス５と、ラジアルカーカス５の本体部分５ａと巻返し部分５ｂとの間で、ビードコア４の外周面に隣接させて配置したビードフィラ６とを設け、トレッド部１には、踏面を形成するトレッドゴム７と、ラジアルカーカス５およびトレッドゴム７の間に配設されたベルト８とを具えて構成される。
　ベルト８は、赤道面に関して互いに反対に傾斜する向きに配列されたコードよりなる２層のベルトプライを半径方向内外に重ねて構成される。以降、半径方向内側のベルトプライ１１を第１ベルトプライ、外側のベルトプライ１２を第２ベルトプライと呼ぶこととする。
　本発明は、上記のように構成されたタイヤにおいて、第２ベルトプライ１２の幅2Wが、タイヤの最大幅MWの60～70%であることを特徴とする。第２ベルトプライ１２の幅を70%以下とすることによって、従来に対比してベルト剛性を大きく低下させ、これによって、図２に模式的に示すように、踏み込み角度、すなわちスタッドレスタイヤ１０を側面から見たときの、接地面Ｇと踏み込み側トレッド周面とのなす角度θを小さくし、氷上走行時、タイヤが踏み込む際に接地面溝部内に取り込む水の量を制限し、氷上性能を向上させることができる。
　もし、タイヤの最大幅MWに対する第２ベルトプライ１２の幅2Wの割合を、70%を越えるものとした場合には、踏み込み角度が大きくなって氷上走行時に必要な性能を確保することができず、これを60％未満とした場合には、ベルト剛性が著しく低下して、操縦安定性が悪化してしまう。
　なお、タイヤ最大幅MW、ベルトプライの幅1W、2Wは、タイヤを所定リムに装着して所定内圧を充填したときの幅をいうものとする。また、ベルトプライの幅1W、2Wは、赤道面に垂線な方向に測った、一方のベルトプライ端から他方のベルトプライ端までの直線的な距離をいい、ベルトプライに沿って計測するものではない。
　上記の記載において、所定内圧、所定リムとは以下によって定義されるものである。すなわち、所定内圧とは所定の産業規格に記載されている適用サイズにおける所定荷重に対応する空気圧のことであり、また所定リムとは同規格に記載されている適用サイズにおける標準リム（または“Approved Rim”、“Recommended Rim”）のことである。なお、上記における所定荷重とは、上記所定の産業規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）のことである。
　かかる産業規格については、タイヤが生産もしくは使用される地域においてそれぞれ有効な規格が定められており、これらの規格は、例えば、アメリカ合衆国では“The Tire and Rim Association Inc. Year Book”（デザインガイドを含む）により、欧州では、“The European Tire and Rim Technical Organization Standards Manual”により、日本では日本自動車タイヤ協会の“JATMA YEAR BOOK”によりそれぞれ規定されている。
　ここで、第２ベルトプライ１２の幅の範囲を、トレッド幅や第１ベルトプライ１１の幅ではなく、タイヤ最大幅を基準にして規定したのは、タイヤ最大幅は、タイヤの幅の基本になる寸法であるからであり、タイヤのサイズが決まれば明確に決まる幅であり、第２ベルトプライ１２の幅がもたらすベルト剛性の大小が前記踏み込み角度に与える影響は、他の部材との複合作用的なものではなく直接的なものであるから、このようにサイズが決まれば一義的に決まる寸法を基準としたものである。
　スタッドレスタイヤ１０において、好ましくは、第１ベルトプライ１１の幅1Wを、第２ベルトプライ１２の幅2Wより24～36mm広くする。このことは、第２ベルトプライ１２の幅2Wを、従来のタイヤより狭くしたのに対して、第１ベルトプライの幅1Wは、ほぼ従来通りとすることに相当し、このことによって、ベルト８全体の剛性を最適に維持することができる。第１ベルトプライ１１の幅1Wと第２ベルトプライ１２の幅2Wとの差が24mm未満とした場合には、ベルトの剛性が高くなりすぎて、踏み込み角度が大きくなり、十分な氷上性能を得ることができず、一方、この差を、36mmより大きくした場合には、タイヤ半径方向内側のベルトプライ幅が広くなりすぎベルト全体の剛性が大きすぎるため踏み込み角度が十分小さくならず、また、タイヤ半径方向内側のベルトプライ端部の、タイヤ1回転における断面形状の変化に伴う動きが大きくベルトエンドセパレーションを発生させる可能性が生じてしまう。
　また、トレッド幅TWに対する第２ベルトプライの幅２Wの割合を80～95％とするのが好ましく、この割合を80%未満とした場合には、トレッド幅TWが広くなりすぎて、その面圧が低下し、雪上におけるトラクション性能が低下し、一方、前記割合を、95％を越えるものとした場合には、トレッドの幅が狭くなりすぎて、ドライ走行時の操縦安定性が低下する。
　さらに、上記タイヤにおいて、トレッドゴム７の動的弾性率を3～20MPaの範囲とするのが好ましい。氷雪上の走行を目的としない夏用タイヤにおいては、トレッドゴム７の動的弾性率は通常25～50MPaの範囲にあるが、氷雪上の走行を目的とするスタッドレスタイヤにおいては、トレッドゴム７は、その動的弾性率を20MPa以下とすることによって変形しやすくなり、その結果、接地面積が広くなって氷上での摩擦係数を高めることができるからである。但し、この動的弾性率が3MPa未満になると柔らかくなり過ぎて操縦安定性が極端に悪化してしまう。
　第２ベルトプライ幅2Wの異なる複数のタイヤを試作し、それらについて、踏み込み角度、氷上フィーリング試験、氷上ブレーキ試験、直進安定性フィーリング試験、および、操縦安定性フィーリング試験を行った。第２ベルトプライ幅2W、タイヤ最大幅MWに対する第２ベルトプライ幅2Wの割合2W/MW（%）、および、評価結果を表１に示す。
　なお、試作したタイヤの共通諸元は以下の通りである。
タイヤサイズ：195/65R15
タイヤ最大幅MW：198mm
第１ベルトプライ幅1W：153mm
トレッド幅TW：153m
ベルトプライの対赤道面コード角度：24°
ベルトコード：スチール（撚り構造：1x3）
　踏み込み角度は、下記のようにして測定した。すなわち、図２に示すように、接地面に沿ってダイヤルゲージ２０を移動させ接地面Ｇからタイヤまでの距離の、タイヤ非接地部分からタイヤ接地部分までのプロファイルを得、このプロファイルを元に踏み込み角度を計算で求めた。
　前記各種試験は、これらのタイヤを所定リムに装着し所定の空気圧を充填してから、実車に装着して行った。
氷上フィーリング試験は、氷板路面のテストコースにおける制動性、発進性、直進性、コーナリング性を、ドライバが総合評価し、比較例２のタイヤの評価結果を100としたときの指数にて表１に示した。
氷上ブレーキ試験は、氷板上を20km／hからフル制動したときの制動距離を計測し、比較例２のタイヤの測定結果を100としたときの指数にて表１に示した。
操縦安定性フィーリング試験は、乾燥路のテストコースを直進走行時における、コーナリング時の操舵を行ったときの応答性、安定性について、ドライバが総合評価し、比較例２のタイヤの評価結果を100としたときの指数にて表１に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

Claims (3)

  1. 　スチールコードを赤道面に関して相互に反対向きに傾斜させて配列した２枚のベルトプライよりなるベルト層を有するスタッドレスタイヤにおいて、
    　前記ベルトプライのうちタイヤ半径方向外側に配置されたベルトプライの幅を、タイヤ最大幅の60～70％としてなるスタッドレスタイヤ。
  2. 　タイヤ半径方向内側のベルトプライの幅を、前記タイヤ半径方向外側のベルトプライの幅より24～36mm広くしてなる請求項１に記載のスタッドレスタイヤ。
  3. 　トレッド幅の、前記タイヤ半径方向外側のベルトプライの幅に対する割合を105～125％としてなる請求項１もしくは２に記載のスタッドレスタイヤ。
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