JP2005239068A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 乗り心地を損ねることなく操縦安定性を向上する。
【解決手段】 カーカス６と、ビードエーペックス８と、ラバーチェーファ９とを具える空気入りタイヤ１であって、下記式を満足する。
ｈｒ−ｈａ≧１０、 ｈｓ×０．６７＞ｈｒ、 Ｈａ＞Ｈｒ＞Ｈｓ
（ただし、ｈｒはラバーチェーファの高さ（mm）、ｈａはビードエーペックスの高さ（mm）、ｈｓはタイヤ断面高さ（mm）、ＨａはビードエーペックスのＪＩＳＡ硬さ（゜）、ＨｒはラバーチェーファのＪＩＳＡ硬さ（゜）、ＨｓはサイドウォールゴムのＪＩＳＡ硬さ（゜）である。）
【選択図】 図１

Description

本発明は、乗り心地を損ねることなく操縦安定性を向上しうる空気入りタイヤに関する。

図４には、従来の乗用車用のラジアルタイヤのビード部ａの構造が示されている。ビード部ａには、その周りで折り返されて係止された１枚のカーカスプライｃ１からなるカーカスｃと、前記ビードコアｂを前記カーカスプライｃ１を介して包むように配された断面略Ｕ字状のラバーチェーファｄと、さらにその外側を覆うクリンチエーペックスｅとが配されている。ラバーチェーファｄは、通常、ビードベースラインＢＬからの高さｈ１が小さく設定されている。またカーカスｃの内側面には、空気非透過性に優れたインナーライナーゴムｆが、またカーカスｃの外側面にはクリンチエーペックスｅに連なりサイドウォール領域をのびるサイドウォールゴムｇが配されている。さらに、ビードコアｂの外側には硬質ゴムからなるビードエーペックスｉが配されている。

従来、乗り心地や操縦安定性といった実車性能を向上させるために、空気入りタイヤの改良が種々行われている。例えばビードエーペックスｉの硬さないし高さを大とすることにより、操縦安定性を向上することが知られている。しかし、この方法は、乗り心地の著しい悪化を招く。乗り心地の悪化を最小限に抑えるために、ビードエーペックスｉをタイヤ半径方向内、外で２層化し、柔、硬２種のゴムを用いることや、さらにはサイドウォール部ないしビード部に新たな補強ゴム層を設けること等も提案されている（下記特許文献１参照）。しかしながら、ビードエーペックスを２層化する方法や、新たに補強ゴム層を追加する方法では、生産設備の制約を受け実現が容易ではなくかつ生産性が悪化するおそれがある。

特開平３−１９３５１０号公報

本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、ビード部に配されたラバーチェーファに着目し、その高さとゴム物性とを最適に限定することを基本として、生産性や乗り心地の悪化を招くことなく操縦安定性を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。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至る本体部と、この本体部に連なり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とを有する少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、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とを具えた空気入りタイヤであって、前記カーカスプライの本体部の内側面において、少なくとも前記本体部のタイヤ半径方向の内端からタイヤ半径方向外側にのびるラバーチェーファが添設されるとともに、下記式（１）、（２）及び（３）を満足することを特徴としている。
ｈｒ−ｈａ≧１０ …（１）
ｈｓ×０．６７＞ｈｒ …（２）
Ｈａ＞Ｈｒ＞Ｈｓ …（３）
（ただし、ｈｒはラバーチェーファの高さ（mm）、ｈａはビードエーペックスの高さ（mm）、ｈｓはタイヤ断面高さ（mm）、ＨａはビードエーペックスのＪＩＳＡ硬さ（゜）、ＨｒはラバーチェーファのＪＩＳＡ硬さ（゜）、ＨｓはサイドウォールゴムのＪＩＳＡ硬さ（゜）であるである。）

また請求項２記載の発明は、前記ラバーチェーファの高さｈｒは、タイヤ断面高さｈｓの０．４０〜０．５５倍である請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記ビードエーペックスの高さｈｒは、タイヤ断面高さｈｓの０．１５〜０．４０倍である請求項１又は２記載の空気入りタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記ラバーチェーファは、前記ＪＩＳＡ硬さが６５〜７５゜でかつ０．７〜２．０（mm）のシート状をなすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

本発明では、カーカスプライの本体部の内側面において、少なくとも前記本体部のタイヤ半径方向の内端からタイヤ半径方向外側にのびるラバーチェーファの高さとゴム物性とを最適に限定したことにより、乗り心地の悪化を招くことなく操縦安定性を向上することができる。ラバーチェーファは、本来一般的に使用されているタイヤ構成部材であるため、本発明はその形状を変化させることで容易に対応できる。従って、本発明の空気入りタイヤは、新たな部品点数の増加を招くことが無いため生産性が良く、かつ生産設備の制約を受けることなく製造しうる。

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には本実施形態の空気入りタイヤ１の正規状態におけるタイヤ軸を含むタイヤ子午線断面図、図２にはそのビード部４を拡大した拡大図がそれぞれ示されている。前記正規状態とは、空気入りタイヤ１の姿勢を一義的に定めるもので、該タイヤを正規リム（図示省略）にリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態であって、以下特に言及しない場合、タイヤの各部の寸法等はこの正規状態のものとする。

また前記「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って、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"とする。さらに「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って、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用である場合には一律に１８０ｋＰａとする。

空気入りタイヤ１は、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、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されたベルト層７とを具えており、本実施形態ではチューブレスタイプの乗用車用のラジアルタイヤが例示される。

前記カーカス６は、１ないし複数枚、この例では１枚のカーカスプライ６Ａにより構成される。カーカスプライ６Ａは、カーカスコードを薄いトッピングゴムで被覆したコードプライであり、本実施形態では前記カーカスコードがタイヤ赤道Ｃに対して例えば７５゜〜９０゜の角度となるように傾けて用いられている。カーカスコードには、ポリエステルコード、ナイロン、レーヨン、アラミドなどの有機繊維コードが好適であるが、必要によりスチールコードも採用することができる。

またカーカスプライ６Ａは、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本体部６ａと、この本体部６ａに連なりビードコア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とを含んでいる。本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外側に先細状でのびる硬質ゴムからなるビードエーペックス８が配されている。

前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば１０〜４０°の小角度で傾けて配列した少なくとも２枚、本例ではタイヤ半径方向内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂを前記コードが互いに交差する向きに重ね合わせて構成されている。ベルトコードとしては、好ましくはスチールコードが採用されるが、アラミド、レーヨン等の有機繊維コードも必要に応じて用いることができる。

カーカス６の外側面には、トレッド領域にトレッドゴム２Ｇが、サイドウォール領域にサイドウォールゴム３Ｇが、ビード領域にクリンチゴム４Ｇがそれぞれ配され、これらによってタイヤの外皮部分が形成されている。またカーカスプライ６Ａの本体部６ａの内側面において、少なくとも本体部６ａのタイヤ半径方向の内端６ａｉからタイヤ半径方向外側にのびるラバーチェーファが添設されるとともに、さらにその内側にはタイヤ内腔１１の空気を保持するための空気非透過性に優れたインナーライナ１０がトロイド状に配されている。

本実施形態のラバーチェーファ９は、カーカスプライ６Ａを介してビードコア５のタイヤ半径方向内側に沿ってのびている主部９ａと、該主部９ａに連なり前記カーカスプライ６Ａの本体部６ａの内側面をタイヤ半径方向外側にのびる内側部９ｂと、前記主部９ａに連なり前記折返し部６ｂに沿ってタイヤ半径方向外側に小高さでのびる外側部９ｃとを含む断面非対称のＵ字状で構成されたものが例示される。詳細は後述するが、本実施形態のラバーチェーファ９は、略一定厚さｔのゴムシートを用いて形成されており、その外端９Ｔは滑らかに厚さが漸減している。

本実施形態の空気入りタイヤ１は、下記式（１）、（２）及び（３）を満足することを特徴事項にの一つとしている。
ｈｒ−ｈａ≧１０ …（１）
ｈｓ×０．６７＞ｈｒ …（２）
Ｈａ＞Ｈｒ＞Ｈｓ …（３）

先ず式（１）により、空気入りタイヤ１は、ラバーチェーファ９の高さｈｒがビードエーペックス８の高さｈａよりも大であり、かつ、それらの高さの差（ｈｒーｈａ）を１０mm以上に定めらる。従来の一般的な乗用車用ラジアルタイヤでは、図４に示したように、ラバーチェーファ９の高さｈｒがビードエーペックス８の高さｈａよりも大幅に小さく設定されている。本発明では、ラバーチェーファ９の高さｈｒをより大きくすることによってビード部４の曲げ剛性を高めている。しかし、前記高さの差（ｈｒーｈａ）が１０mm未満であると、ビード部４の曲げ剛性を十分に高めることができず、かつ、ビードエーペックス８の外端８Ｔとラバーチェーファ９の外端９Ｔとが接近するため、この部分で剛性段差が生じやすく耐久性の悪化が生じやすい。特に好ましくは前記差（ｈｒーｈａ）は、１２mm以上、より好ましくは１５mm以上が望ましい。

ラバーチェーファ９の高さｈｒの基準となるビードエーペックス８の高さｈａについては特に限定はされないが、該高さｈａが小さすぎるとビード部４の基本的な曲げ剛性が低下しやすく、逆に大きすぎると乗り心地を悪化させる傾向がある。このような観点より、前記ビードエーペックス８の高さｈａは、タイヤ断面高さｈｓの０．１５〜０．４０倍、より好ましくは０．２５〜０．３２倍であるのが望ましい。

好ましくはカーカスプライ６Ａの折返し部６ｂの高さｈｃも、これらの各高さに合わせて適切に調整することが望ましい。即ち、折返し部６ｂの外端６ｂｅを、ビードエーペックス８やラバーチェーファ９の各外端８Ｔ、９Ｔ、さらにはタイヤ最大幅位置Ｍなどに接近しないように位置させるのが望ましい。本実施形態では、折返し部６ｂの高さｈｃは、ビードエーペックス８の高さｈａよりも小としている。とりわけ前記高さの差（ｈａ−ｈｃ）を５mm以上、より好ましくは５〜１５mm程度とすることにより、ビード部４の剛性段差をより緩和し耐久性を向上するのに役立つ。

また式（２）により、本発明の空気入りタイヤ１は、ラバーチェーファ９の高さｈｒの上限が、タイヤ断面高さｈｓの０．６７倍未満に定められる。ラバーチェーファ９の高さｈｒが大きくなっても操縦安定性の向上効果は頭打ちとなり、またタイヤ重量の増加によって転がり抵抗を悪化させるおそれがある。特に好ましくは、ラバーチェーファ９の高さｈｒをタイヤ断面高さｈｓの０．４０〜０．５５倍、より好ましくは０．４５〜０．５０倍とするのが望ましい。なお、ラバーチェーファ９の外端と、カーカスプライ６Ａの折返し部６ｂの外端とが重なると、剛性変化が著しくなり、その部分に歪が集中し易くなる。このため、｜ｈｒ−ｈｃ｜は１０mm以上が望ましい。

また式（３）により、本発明の空気入りタイヤ１は、ラバーチェーファ９のＪＩＳＡ硬さＨｒがサイドウォールゴム３ＧのＪＩＳＡ硬さＨｓよりも大きく、かつ、ビードエーペックス８のＪＩＳＡ硬さＨａよりも小さいものとして定められる。サイドウォールゴム３Ｇは、通常、屈曲性に優れた比較的柔らかいゴム材が使用される。このため、ラバーチェーファ９のＪＩＳＡ硬さＨｒがサイドウォールゴム３ＧのＪＩＳＡ硬さＨｓよりも小さいと、ビード部４の曲げ剛性を十分に高めることができない。またビードエーペックス８には、タイヤを構成するゴムの中でも非常に硬質のゴムが用いられるため、これよりもさらに硬いゴムをラバーチェーファ９に使用すると著しく乗り心地が悪化するため好ましくない。各ゴム材の好ましいＪＩＳＡ硬さについて具体的に述べると次の通りである。

先ずビード部４の曲げ中立線ＭＬを通るビードエーペックス８は、そのＪＩＳＡ硬さＨａが好ましくは８０゜以上、より好ましくは８５゜以上、さらに好ましくは９０゜以上が望ましい。８０゜未満であると、ビード部４の基本的な曲げ剛性が得られない傾向がある。逆にビードエーペックス８のＪＩＳＡ硬さＨａが大きすぎても、乗り心地の悪化を招く傾向があるため、上限については好ましくは９５゜以下が望ましい。

またラバーチェーファ９は、そのＪＩＳＡ硬さＨｒが好ましくは６５゜以上、より好ましくは６８゜以上が望ましい。前記硬さＨｒが６８゜未満であると、ビード部４の曲げ剛性を補強する効果が得られないばかりか、リム組み時にダメージを受けやすくなって耐久性が悪化する傾向がある。またラバーチェーファ９は、ビード部４の曲げ中立線ＭＬよりもタイヤ軸方向内側に位置し、負荷走行時には主に引張荷重を負担する。このため、ラバーチェーファ９のＪＩＳＡ硬さＨｒが大きすぎると、乗り心地の悪化を招くばかりか、ゴムに亀裂等が生じやすくなって耐久性の悪化を招きやすい。このような観点より、ラバーチェーファ９のＪＩＳＡ硬さの上限については好ましくは７５゜以下、より好ましくは７２゜以下が望ましい。

さらにサイドウォールゴム３Ｇは、そのＪＩＳＡ硬さＨｓが好ましくは４５゜以上、より好ましくは４８゜以上、さらに好ましくは５０゜以上が望ましい。４５゜未満であると、耐外傷性が低下して早期にタイヤの見映えを損ねる傾向がある。逆にサイドウォールゴム３ＧのＪＩＳＡ硬さＨｓが大きすぎると、屈曲性が低下し、クラックなどの損傷が発生しやすくなるため、上限については好ましくは６０゜以下、より好ましくは５８゜以下、さらに好ましくは５５゜以下が望ましい。

また式（３）を満たす限り、各ゴム材は前記範囲内で種々設定しうるが、好ましくはＪＩＳＡ硬さの差（Ｈａ−Ｈｒ）及び／又は（Ｈｒ−Ｈｓ）を適切に調節することが望ましい。

図２に示すように、負荷走行時におけるビード部４の変形領域Ｙ１では、カーカス６の変形に伴いビードエーペックス８には主に曲げと圧縮荷重が作用するが、ラバーチェーファ９には主として引張荷重が作用する。旋回走行などの操縦安定性の向上には、ビードエーペックス８のＪＩＳＡ硬さを大きくし、圧縮歪を低減してタイヤの縦撓み量を抑えることが有効である。またラバーチェーファ９には、引張歪に対しても亀裂等が生じないように適度の柔軟さを持たせてこれに対処させるのが良い。しかし、両ゴム材の硬さの差が大きすぎると、カーカスプライの界面との間に応力集中が生じ、カーカスコードとゴムとの剥離が生じやすくなる。これはタイヤの耐久性を著しく悪化させる。このような観点より、ビードエーペックス８とラバーチェーファ９とのＪＩＳＡ硬さの差（Ｈａ−Ｈｒ）は、好ましくは５〜２０゜、より好ましくは１０〜１５゜に定めるのが良い。

また負荷走行時におけるサイドウォール部３の変形領域Ｙ２においては、カーカス６は主に矢印Ｂのような曲げ変形を受ける。この変形に伴い、ラバーチェーファ９には主に曲げと圧縮荷重が、またサイドウォールゴム３Ｇには主に引張荷重が作用する。乗り心地を高めるためには、曲げの変形量をより大きく確保して衝撃吸収を高めることが望ましい。このような観点より、ラバーチェーファ９とサイドウォールゴム３ＧとのＪＩＳＡ硬さの差（Ｈｒ−Ｈｓ）は、好ましくは５〜２０゜、より好ましくは１０〜１５゜とするのが望ましい。

またラバーチェーファ９の厚さｔは、好ましくは０．７〜２．０mmのシート状をなすものが望ましい。ラバーチェーファ９の厚さｔが大きすぎると、タイヤ重量の増加や乗り心地の悪化を招く傾向があり、逆に小さすぎても操縦安定性の向上を図ることができない傾向がある。

本発明の空気入りタイヤ１は、常法に従って製造することができる。図３（Ａ）ないし（Ｃ）には、このような空気入りタイヤ１の製造工程に一例が示されている。図３（Ａ）のように、成型ドラムＤには、両端部に予め幅の広いラバーチェーファ９がプリアッセンブルされたインナーライナ１０と、カーカスプライ６Ａとが巻き付けられるとともに、その外側にビードエーペックス８を貼り付けたビードコア５が嵌め込まれる。次に、図３（Ｂ）に示されるように、カーカスプライ６Ａとともにラバーチェーファ９の一部が折り返され、その外側にサイドウォールゴム３Ｇ、クリンチゴム４Ｇなどが貼り付けれる。しかる後、図３（Ｃ）に示されるように、カーカスプライ６Ａなどはトロイド状に変形させられてベルト層７、トレッドゴム２Ｇなどと一体化され、生カバーが形成される。これを加硫することにより、図１ないし２に示した空気入りタイヤ１を製造することができる。従って、現状のタイヤ製造設備を変更することなくタイヤの実車性能を向上させることができる。

本発明の効果を確認するために、表１の仕様に基づきサイズ「１９５／６５Ｒ１５ ９１Ｈ」のタイヤが試作された。そして、実車性能として、操縦安定性、乗り心地、タイヤ重量、耐リム組みダメージ性能及び耐久性がテストされた。
テストの方法は、次の通りである。

＜操縦安定性＞
各供試タイヤをリム（１５×６．０Ｊ）に組み排気量１８００cm³ の国産ＦＦ車に四輪装着するとともに、内圧２００ｋＰａを充填してドライアスファルト路面のテストコースをドライバー１名乗車で走行し、ハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する特性をドライバーの官能評価により評価した。結果は、比較例１を６とする１０点法で表示した。数値が大きいほど良好である。

＜乗り心地＞
前記と同様のテスト車両を用いてドライアスファルト路面の段差路、ベルジャソ路（石畳の路面）、ビッツマン路（小石を敷き詰めた路面）等において、ゴツゴツ感、突き上げ、ダンピングに関してドライバー１名乗車の下で官能評価を行い、比較例１を６とする１０点法で表示した。数値が大きいほど良好である。

＜タイヤ重量＞
タイヤ１本当たりの重量を測定し、比較例１を基準とした増減量で表示した。

＜耐リム組みダメージ性能＞
タイヤマウンター（自動リム組み機）にて各供試タイヤをリム（１５×６．０Ｊ）に組み付けテストを行った。組み付け後、リムからタイヤを取り外し、ビード部にダメージがないか否かを調査した。各タイヤとも５本づつテストを行い、そのうち損傷が１本でも発生した場合には不合格とし、それ以外を合格とした。

＜ドラム耐久性＞
各試供タイヤをリム（１５×６．０Ｊ）に装着し、内圧１９０ｋＰａ、縦荷重６．９６ｋＮ、速度８０km／ｈで直径１．７ｍのドラムを走行させ損傷なしで３０，０００ｋｍを完走したものを合格とし、テスト途中で目視確認可能な損傷が発生したものを不合格とした。テストの結果などを表１に示す。

テストの結果、実施例のタイヤは、比較例に比べて実車性能を有意に向上していることが確認できる。またタイヤ重量の増加も非常に小さい。また実施例のタイヤは、比較例１のタイヤと同じ工程で生産することができ、生産性の悪化が生じないことも確認できた。

本実施形態の空気入りタイヤの断面図である。 そのビード部を拡大して示す断面図である。 本実施形態の空気入りタイヤの製造工程の一例を示す断面略図である。 従来の空気入りタイヤの断面図である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
３ｇ サイドウォールゴム
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト層
８ ビードエーペックス
９ ラバーチェーファ
９ａ ラバーチェーファの主部
９ｂ ラバーチェーファの内側部
９ｃ ラバーチェーファの外側部

Claims (4)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至る本体部と、この本体部に連なり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とを有する少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、
   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とを具えた空気入りタイヤであって、
   前記カーカスプライの本体部の内側面において、少なくとも前記本体部のタイヤ半径方向の内端からタイヤ半径方向外側にのびるラバーチェーファが添設されるとともに、下記式（１）、（２）及び（３）を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
   ｈｒ−ｈａ≧１０ …（１）
   ｈｓ×０．６７＞ｈｒ …（２）
   Ｈａ＞Ｈｒ＞Ｈｓ …（３）
   （ただし、ｈｒはラバーチェーファの高さ（mm）、ｈａはビードエーペックスの高さ（mm）、ｈｓはタイヤ断面高さ（mm）、ＨａはビードエーペックスのＪＩＳＡ硬さ（゜）、ＨｒはラバーチェーファのＪＩＳＡ硬さ（゜）、ＨｓはサイドウォールゴムのＪＩＳＡ硬さ（゜）である。）
2. 前記ラバーチェーファの高さｈｒは、タイヤ断面高さｈｓの０．４０〜０．５５倍である請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ビードエーペックスの高さｈｒは、タイヤ断面高さｈｓの０．１５〜０．４０倍である請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ラバーチェーファは、前記ＪＩＳＡ硬さが６５〜７５゜でかつ０．７〜２．０（mm）のシート状をなすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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