WO2019159610A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
制動性能を改善すると共に、転がり抵抗を低減することを可能にした空気入りタイヤを提供する。トレッド部1と一対のサイドウォール部2と一対のビード部3とを備え、ビード部3間にカーカス層4が装架され、カーカス層4が各ビード部3のビードコア5の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられた空気入りタイヤにおいて、トレッド部1の子午線断面におけるトレッドラジアスTRが600mm~1700mmであり、トレッド部1の接地幅TCWがタイヤ断面幅SWの60%~90%であり、ビードフィラー6の高さBFHがタイヤ断面高さSHの30%以下である。
Description
本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、制動性能を改善すると共に、転がり抵抗を低減することを可能にした空気入りタイヤに関する。
空気入りタイヤにおいて、一般に、トレッド部にtanδが高いキャップコンパウンドを用いることで制動性能が改善されるが、その一方で転がり抵抗が増大する。このように制動性能と転がり抵抗とは二律背反の関係にある。
ここで、トレッド部に埋設されるベルト層を平坦化することにより、走行時におけるトレッドゴムのせん断変形を抑制し、転がり抵抗を低減することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、ベルト層を平坦化した構造では、転がり抵抗の低減が可能であるものの、制動性能の改善と転がり抵抗の低減とを両立する効果を得ることができない。
本発明の目的は、制動性能を改善すると共に、転がり抵抗を低減することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ外径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、該一対のビード部間にカーカス層が装架され、該カーカス層が各ビード部のビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられた空気入りタイヤにおいて、
前記トレッド部の子午線断面におけるトレッドラジアスが600mm~1700mmであり、前記トレッド部の接地幅がタイヤ断面幅の60%~90%であり、前記ビードコアの外周上に配置されるビードフィラーの高さがタイヤ断面高さの30%以下であることを特徴とするものである。
前記トレッド部の子午線断面におけるトレッドラジアスが600mm~1700mmであり、前記トレッド部の接地幅がタイヤ断面幅の60%~90%であり、前記ビードコアの外周上に配置されるビードフィラーの高さがタイヤ断面高さの30%以下であることを特徴とするものである。
本発明では、平坦なトレッドプロファイルを採用すると共に、トレッド部の接地幅を広くすることにより、トレッド部の接地面積を増やし、制動性能を改善することができる。しかも、ビードフィラーの高さを低くすることにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、サイドウォール部を撓み易くするので、トレッド部でのエネルギーロスを相対的に減らして転がり抵抗を低減することができる。また、サイドウォール部の撓みを促進することは制動時の接地面積を増加させることになるので、制動性能の改善にも寄与する。これにより、制動性能を改善すると共に、転がり抵抗を低減することができる。
本発明において、タイヤ最大幅位置はタイヤ断面高さの50%~60%の範囲にあることが好ましい。タイヤ最大幅位置を上記範囲に設定することにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、サイドウォール部を撓み易くするので、トレッド部でのエネルギーロスを相対的に減らして転がり抵抗を低減することができ、更には、サイドウォール部が撓むことで接地面積を増加させることができる。
サイドウォール部のタイヤ最大幅位置におけるゴム厚さは1mm~4mmであることが好ましい。サイドウォール部のタイヤ最大幅位置におけるゴム厚さを小さくすることにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、接地面積を増加させると共に、サイドウォール部でのエネルギーロスを減らして転がり抵抗を低減することができる。
トレッド部のセンター部におけるゴム厚さGcとトレッド部のショルダー部におけるゴム厚さGsとはGc≧Gsの関係を満足し、トレッド部のゴム厚さGc,Gsがそれぞれタイヤ断面高さの2%~10%であることが好ましい。このようにトレッド部を薄くすることにより、トレッド部の面外曲げ剛性を低減して接地面積を増加させることができる。また、トレッド部にtanδが低いキャップトレッドコンパウンドを採用することにより、ヒステリシスロスを減らして転がり抵抗を低減することが可能となる。
カーカス層の巻き上げ高さはタイヤ断面高さの10%~40%であることが好ましい。このようにカーカス層の巻き上げ高さを低くすることにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、接地面積を増加させると共に、転がり抵抗を低減することができる。
更に、ビードコアはタイヤ周方向に巻回された少なくとも1本のビードワイヤから構成され、タイヤ子午線断面においてビードワイヤの複数の周回部分がタイヤ径方向に重なる複数の層を形成し、そのうちの最大幅を有する層がビードコアの高さ方向中央位置よりもタイヤ径方向内側に位置し、タイヤ子午線断面においてビードワイヤの複数の周回部分の共通接線によって形成されるビードコアの外郭形状がタイヤ径方向外側に単一の頂点を有する多角形をなし、その頂点を挟む2辺が成す角度が鋭角であることが好ましい。このような外郭形状を有するビードコアを採用することにより、ビードフィラーを小さくし、或いは、ビードフィラーを無くした場合であっても、良好なカーカスラインを形成することができる。そのため、制動性能の改善と転がり抵抗の低減を図りつつ、優れたタイヤ性能を発揮することができる。
本発明において、トレッドラジアス及びタイヤ断面高さを含む各種寸法は、タイヤを正規リムにリム組みして正規内圧を充填した状態で測定されるものである。また、トレッド部の接地幅は、タイヤを正規リムにリム組みして正規内圧を充填した状態で平面上に垂直に置いて正規荷重を加えたときに測定されるタイヤ軸方向の接地幅である。「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”とする。「正規内圧」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、各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 ROAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”に記載の最大値、ETRTOであれば“INFLATION PRESSURE”であるが、タイヤが乗用車用である場合には180kPaとする。「正規荷重」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、JATMAであれば最大負荷能力、TRAであれば表“TIRE ROAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”に記載の最大値、ETRTOであれば“LOAD CAPACITY”であるが、タイヤが乗用車用である場合には前記荷重の88%に相当する荷重とする。
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。図1において、CLはタイヤ赤道であり、Eは接地端であり、TCWは接地幅である。
図1に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部1と、該トレッド部1の両側に配置された一対のサイドウォール部2,2と、これらサイドウォール部2のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部3,3とを備えている。
一対のビード部3,3間にはカーカス層4が装架されている。このカーカス層4は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部3に配置されたビードコア5の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。ビードコア5の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー6が配置されている。ビードコア5はタイヤ周方向に巻回された少なくとも1本のビードワイヤから構成されるものであるが、図1では簡略化された構造が描写されている。
一方、トレッド部1におけるカーカス層4の外周側には複数層のベルト層7が埋設されている。これらベルト層7はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層7において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば10°~40°の範囲に設定されている。ベルト層7の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。ベルト層7の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して例えば5°以下の角度で配列してなる少なくとも1層のベルトカバー層8が配置されている。ベルトカバー層8の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。
上記空気入りタイヤにおいて、トレッド部1におけるカーカス層4、ベルト層7及びベルトカバー層8の外側には、トレッドゴム層11が配置されている。サイドウォール部2におけるカーカス層4の外側には、サイドゴム層12が配置されている。ビード部3におけるカーカス層4の外側には、リムクッションゴム層13が配置されている。そして、タイヤ内面にはカーカス層4に沿ってインナーライナー層14が配置されている。また、トレッド部1には、タイヤ周方向に延びる複数本の主溝21を含む各種の溝が形成されている。
上記空気入りタイヤにおいて、図1に示すように、トレッド部1の子午線断面におけるトレッドラジアスTRは600mm~1700mmの範囲に設定され、トレッド部1の接地幅TCWはタイヤ断面幅SWの60%~90%の範囲に設定され、ビード部3のビードコア5の外周上に配置されるビードフィラー6の高さBFHはタイヤ断面高さSHの30%以下の範囲に設定されている。
上述した空気入りタイヤでは、トレッドラジアスTRにより規定される平坦なトレッドプロファイルを採用すると共に、トレッド部1の接地幅TCWを広くすることにより、トレッド部1の接地面積を増やし、制動性能を改善することができる。しかも、ビードフィラー6の高さBFHを低くすることにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、サイドウォール部2を撓み易くするので、トレッド部1でのエネルギーロスを相対的に減らして転がり抵抗を低減することができる。また、サイドウォール部2の撓みを促進することは制動時の接地面積を増加させることになるので、制動性能の改善にも寄与する。これにより、ドライ路面やウエット路面での制動性能を改善すると共に、転がり抵抗を低減することができる。
ここで、トレッド部1の子午線断面におけるトレッドラジアスTRが600mmよりも小さいと接地面積が不十分になり、逆に1700mmよりも大きいとセンター領域の接地性が悪化するため制動性能の改善効果が低下する。特に、トレッドラジアスTRは800mm~1500mmの範囲にあると良い。
また、トレッド部1の接地幅TCWがタイヤ断面幅SWの60%よりも小さいと接地面積が不十分になり、逆に90%よりも大きいとショルダー領域の接地性が上がる一方でセンター領域の接地性が悪化するため制動性能の改善効果が低下する。特に、トレッド部1の接地幅TCWはタイヤ断面幅SWの70%~80%の範囲にあると良い。
更に、ビードフィラー6の高さBFHがタイヤ断面高さSHの30%よりも大きいと転がり抵抗の低減効果が得られない。特に、ビードフィラー6の高さBFHがタイヤ断面高さSHの10%~20%の範囲にあると良い。なお、ビードフィラー6の高さBFHはタイヤ断面高さSHの0%(即ち、ビードフィラー6が無い構造)であっても良い。
上記空気入りタイヤにおいて、ビードヒール位置からタイヤ最大幅位置Pmaxまでのタイヤ径方向の高さHmaxはタイヤ断面高さSHの50%~60%の範囲にあると良い。タイヤ最大幅位置Pmaxを上記範囲に配置することにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、サイドウォール部2を撓み易くするので、トレッド部1でのエネルギーロスを相対的に減らして転がり抵抗を低減することができる。更には、サイドウォール部2が撓むことで接地面積を増加させることができる。ここで、タイヤ最大幅位置Pmaxがタイヤ断面高さSHの50%の位置よりもタイヤ径方向内側にあると縦バネ定数の低減効果が低下し、逆にタイヤ断面高さSHの60%の位置よりもタイヤ径方向外側にあるとタイヤ構造に無理が生じるため耐久性が低下する。特に、ビードヒール位置からタイヤ最大幅位置Pmaxまでのタイヤ径方向の高さHmaxはタイヤ断面高さSHの52%~56%の範囲にあることが望ましい。
上記空気入りタイヤにおいて、タイヤ最大幅位置Pmaxにおけるカーカス層4より外側のゴム厚さTは1mm~4mmであると良い。タイヤ最大幅位置Pmaxにおけるカーカス層4より外側のゴム厚さTを小さくすることにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、接地面積を増加させると共に、サイドウォール部2でのエネルギーロスを減らして転がり抵抗を低減することができる。ここで、ゴム厚さTが1mmよりも小さいと耐カット性が低下し、逆に4mmよりも大きいとサイドウォール部2でのエネルギーロスが大きくなる。特に、ゴム厚さTは2mm~3mmであることが望ましい。
上記空気入りタイヤにおいて、トレッド部1のセンター部におけるゴム厚さGcとトレッド部1のショルダー部におけるゴム厚さGsとはGc≧Gsの関係を満足し、これらゴム厚さGc,Gsがそれぞれタイヤ断面高さSHの2%~10%に設定されていると良い。このようにトレッド部1を薄くすることにより、トレッド部1の面外曲げ剛性を低減して接地面積を増加させることができる。また、トレッド部1にtanδが低いキャップトレッドコンパウンドを採用することにより、ヒステリシスロスを減らして転がり抵抗を低減することが可能となる。
ここで、トレッド部1のゴム厚さGc,Gsがタイヤ断面高さSHの2%よりも小さいと摩耗寿命が不十分になり、逆に10%よりも大きいと接地面積の増加による制動性能の改善効果が低下する。特に、トレッド部1のゴム厚さGc,Gsはそれぞれタイヤ断面高さSHの3%~7%であることが望ましい。なお、トレッド部1のセンター部におけるゴム厚さGcはタイヤ赤道CLの位置又はそれに準じた位置(例えば、タイヤ赤道CL上に主溝が配置される場合は、タイヤ赤道CLに最も近い位置)で踏面の法線方向に測定されるゴム厚さであり、トレッド部1のショルダー部におけるゴム厚さGsは接地端Eの位置で踏面の法線方向に測定されるゴム厚さである。これらゴム厚さGc,Gsはいずれもベルト層7やベルトカバー層8のような補強層よりも外側にあるゴム部分の厚さである。
上記空気入りタイヤにおいて、カーカス層4の巻き上げ高さTUHはタイヤ断面高さSHの10%~40%であると良い。このようにカーカス層4の巻き上げ高さTUHを低くすることにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、接地面積を増加させると共に、転がり抵抗を低減することができる。ここで、カーカス層4の巻き上げ高さTUHがタイヤ断面高さSHの10%よりも小さいとビード部3廻りの剛性が不十分になり、逆に40%よりも大きいと縦バネ定数の低減効果が低下する。特に、カーカス層4の巻き上げ高さTUHはタイヤ断面高さSHの20%~30%であることが望ましい。
図2は本発明の他の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、図3はその空気入りタイヤに使用されるビードコアを示すものである。図2において、図1と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。本実施形態では、前述した実施形態に比べてビード部3の構造だけが変更されている。
図2及び図3に示すように、ビードコア5は、タイヤ周方向に巻回された少なくとも1本のビードワイヤ5Aから構成され、タイヤ子午線断面においてビードワイヤ5Aの複数の周回部分がタイヤ径方向に重なる複数の層を形成している。図示の例では、タイヤ径方向最内側から順に3列の周回部分を含む層、4列の周回部分を含む層、3列の周回部分を含む層、2列の周回部分を含む層、1列の周回部分を含む層の計5層が積層された構造を有している。そのうちの最大幅BWを有する層(即ち、4列の周回部分を含む層)がビードコア5の高さ方向中央位置よりもタイヤ径方向内側に位置している。タイヤ子午線断面においてビードワイヤ5Aの複数の周回部分の共通接線によって形成されるビードコア5の外郭形状50は、タイヤ径方向外側に単一の頂点51を有する多角形をなし、その頂点51を挟む2辺が成す角度θは鋭角となっている。つまり、ビードコア5全体としては最大幅BWとなる部位からタイヤ径方向外側に向かって徐々に幅が狭まる先細り形状を有している。図2において、ビードコア5の外周上にはビードフィラー6が配置されておらず、ビードコア5の廻りに巻き上げられたカーカス層4はその本体部分と巻き上げ部分とがビードコア5の頂点51の位置で互いに当接する構造となっている。
このような外郭形状を有するビードコア5を採用することにより、ビードフィラー6を小さくし、或いは、ビードフィラー6を無くした場合であっても、良好なカーカスラインを形成することができる。そのため、制動性能の改善と転がり抵抗の低減を図りつつ、優れたタイヤ性能を発揮することができる。特に、図3に示すように、外郭形状50が五角形をなし、ビードワイヤ5Aの周回部分の位置が層間でタイヤ幅方向にずれており、タイヤ径方向最外側の層が単一の周回部分を含む構造を有するビードコア5は、良好な形状安定性を発揮することができる。
図4(a)~(c)は図2の空気入りタイヤに使用されるビードコアの変形例を示すものである。図4(a)~(c)において、ビードコア5はタイヤ周方向に巻回された少なくとも1本のビードワイヤ5Aから構成され、タイヤ子午線断面においてビードワイヤ5Aの複数の周回部分がタイヤ径方向に重なる複数の層を形成し、そのうちの最大幅BWを有する層がビードコア5の高さ方向中央位置よりもタイヤ径方向内側に位置し、タイヤ子午線断面においてビードワイヤ5Aの複数の周回部分の共通接線によって形成されるビードコア5の外郭形状50がタイヤ径方向外側に単一の頂点51を有する多角形をなし、その頂点51を挟む2辺が成す角度θが鋭角となっている。特に、図4(a)では外郭形状50が三角形をなし、図4(b)では外郭形状50が四角形をなし、図4(c)では外郭形状50が五角形をなしている。このようなビードコア5も有用である。
タイヤサイズ205/60R16 92Vで、トレッド部と一対のサイドウォール部と一対のビード部とを備え、一対のビード部間にカーカス層が装架され、該カーカス層が各ビード部のビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられた空気入りタイヤにおいて、トレッドラジアスTR、タイヤ断面幅SWに対する接地幅TCWの比率(TCW/SW×100%)、タイヤ断面高さSHに対するビードフィラー高さBFHの比率(BFH/SH×100%)、タイヤ断面高さSHに対するタイヤ最大幅位置Pmaxの高さHmax(Hmax/SH×100%)、タイヤ最大幅位置Pmaxにおけるゴム厚さT、タイヤ断面高さSHに対するトレッド部のセンター部におけるゴム厚さGcの比率(Gc/SH×100%)、タイヤ断面高さSHに対するトレッド部のショルダー部におけるゴム厚さGsの比率(Gs/SH×100%)、タイヤ断面高さSHに対するカーカス層の巻き上げ高さTUHの比率(TUH/SH×100%)、ビードコアの構造(図1又は図2)を表1のように設定した従来例、実施例1~12及び比較例1~4のタイヤを製作した。
これら試験タイヤについて、下記試験方法により、制動性能及び転がり抵抗を評価し、その結果を表1に併せて示した。
制動性能:
試験タイヤをリムサイズ16×6.0Jのホイールに組み付けて排気量1500ccの前輪駆動車に装着し、空気圧を180kPaとし、2名乗車相当の荷重条件で、ドライ路面からなるテストコースにおいて速度100km/hでの走行状態からABS制動を行い、その制動距離を測定した。評価結果は、計測値の逆数を用い、従来例を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほどドライ路面での制動性能が優れていることを意味する。
試験タイヤをリムサイズ16×6.0Jのホイールに組み付けて排気量1500ccの前輪駆動車に装着し、空気圧を180kPaとし、2名乗車相当の荷重条件で、ドライ路面からなるテストコースにおいて速度100km/hでの走行状態からABS制動を行い、その制動距離を測定した。評価結果は、計測値の逆数を用い、従来例を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほどドライ路面での制動性能が優れていることを意味する。
転がり抵抗:
試験タイヤをリムサイズ16×6.0Jのホイールに組み付けて転がり抵抗試験機に装着し、空気圧230kPa、荷重4.5kN、速度80km/hの条件にて30分間の予備走行を行った後、同条件にて転がり抵抗を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど転がり抵抗が小さいことを意味する。
試験タイヤをリムサイズ16×6.0Jのホイールに組み付けて転がり抵抗試験機に装着し、空気圧230kPa、荷重4.5kN、速度80km/hの条件にて30分間の予備走行を行った後、同条件にて転がり抵抗を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど転がり抵抗が小さいことを意味する。
この表1から判るように、実施例1~12のタイヤは、従来例との対比において、制動性能を改善し、転がり抵抗を低減することができた。一方、比較例1~4のタイヤは、所定の寸法要件を満たしていないため制動性能の改善効果が十分に得られなかった。
1 トレッド部
2 サイドウォール部
3 ビード部
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
8 ベルトカバー層
11 トレッドゴム層
12 サイドゴム層
13 リムクッションゴム層
14 インナーライナー層
CL タイヤ赤道
2 サイドウォール部
3 ビード部
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
8 ベルトカバー層
11 トレッドゴム層
12 サイドゴム層
13 リムクッションゴム層
14 インナーライナー層
CL タイヤ赤道
Claims (6)
- タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ外径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、該一対のビード部間にカーカス層が装架され、該カーカス層が各ビード部のビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられた空気入りタイヤにおいて、
前記トレッド部の子午線断面におけるトレッドラジアスが600mm~1700mmであり、前記トレッド部の接地幅がタイヤ断面幅の60%~90%であり、前記ビードコアの外周上に配置されるビードフィラーの高さがタイヤ断面高さの30%以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。 - タイヤ最大幅位置がタイヤ断面高さの50%~60%の範囲に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。
- 前記サイドウォール部のタイヤ最大幅位置におけるゴム厚さが1mm~4mmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
- 前記トレッド部のセンター部におけるゴム厚さGcと前記トレッド部のショルダー部におけるゴム厚さGsとがGc≧Gsの関係を満足し、前記トレッド部のゴム厚さGc,Gsがそれぞれタイヤ断面高さの2%~10%であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記カーカス層の巻き上げ高さがタイヤ断面高さの10%~40%であることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記ビードコアがタイヤ周方向に巻回された少なくとも1本のビードワイヤから構成され、タイヤ子午線断面において前記ビードワイヤの複数の周回部分がタイヤ径方向に重なる複数の層を形成し、そのうちの最大幅を有する層が前記ビードコアの高さ方向中央位置よりもタイヤ径方向内側に位置し、タイヤ子午線断面において前記ビードワイヤの複数の周回部分の共通接線によって形成される前記ビードコアの外郭形状がタイヤ径方向外側に単一の頂点を有する多角形をなし、前記頂点を挟む2辺が成す角度が鋭角であることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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