JP2015042545A

JP2015042545A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2015042545A
Application number: JP2014218527A
Authority: JP
Inventors: 圭一栗田; Keiichi Kurita
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2015-03-05

Abstract

【課題】操縦安定性を損なうことなしに軽量化を図ることが可能である、新規な空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】本発明の空気入りタイヤは、適用リムへ組み付けて内圧充填した状態でのタイヤ子午線断面において、タイヤ側部の外表面に、直線若しくは半径１０ｍｍ〜２００ｍｍの円弧またはこれらの組み合わせによって形成した区画凹所６を設け、区画凹所６は、前記適用リム５のフランジ５ｂの最上端を基準として、これよりもタイヤ半径方向外側を正領域、内側を負領域とする際に、該基準から−５ｍｍ〜＋１０ｍｍの範囲にタイヤ半径方向最内端となる区画凹所下端６ａを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの軽量化と操縦安定性を両立させた空気入りタイヤに関するものであり、特にトラックやバス等の重車両に装着される重荷重用の空気入りタイヤとして有利に利用できるものである。

空気入りタイヤにおいては、材料の削減や燃費向上を目指してさらなる軽量化が求められており、タイヤの外表面に凹部を設けてゴムの肉抜きを行うことが検討されていて、この点に関する先行技術としては、例えば特許文献１に開示された空気入りラジアルタイヤが知られている。

特開２０００−３０１９１６号公報

ところで、大幅な軽量化を目的に、タイヤ側部に設けた凹部をリム付近まで拡大していくと、ビード部とリムフランジとの接触面積が減ってしまい、ビードコアを中心にビード部が倒れるように動き、操縦安定性が悪化することがある。特にトラック・バス用タイヤのような重荷重用のタイヤでは上記傾向が発生しやすく、更なる軽量化と操縦安定性の両立が求められていた。

本発明の課題は、操縦安定性を損なうことなしに軽量化を図ることが可能である、新規な空気入りタイヤを提供することにある。

本発明は、トレッド部から、タイヤ側部であるサイドウォール部及びビード部まで、トロイダル状に延在させるとともに、該ビード部に配置したビードコアの周りで、その端部をタイヤの内側から外側へ巻回した巻回し部を有する、少なくとも１枚のカーカスプライを備える空気入りタイヤにおいて、
前記タイヤ側部の外表面に、適用リムへ組み付けて内圧充填した状態でのタイヤ子午線断面において、直線若しくは半径１０ｍｍ〜２００ｍｍの円弧またはこれらの組み合わせによって形成した区画凹所を設け、該区画凹所は、前記適用リムのフランジ最上端を基準として、これよりもタイヤ半径方向外側を正領域、内側を負領域とする際に、該基準から−５ｍｍ〜＋１０ｍｍの範囲にタイヤ半径方向最内端となる区画凹所下端を有することを特徴とするものである。

ここで「適用リムへ組み付けて内圧充填した状態」とは、所定の産業規格にて規定された適用リムにタイヤを組み付けて、前記産業規格にて規定された適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）に対応する空気圧を充填し、無負荷の状態をいうものとする。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“ＴｈｅＴｉｒｅａｎｄＲｉｍＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎＩｎｃ．ＹＥＡＲＢＯＯＫ”（デザインガイドを含む）により、欧州では、“ＴｈｅＥｕｒｏｐｅａｎＴｉｒｅａｎｄＲｉｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄｓＭａｎｕａｌ”により、日本では日本タイヤ自動車タイヤ協会の“ＪＡＴＭＡＹｅａｒＢｏｏｋ”によりそれぞれ規定されている。

上記の構成になるタイヤにおいて、前記ビード部は、該ビード部の底面のタイヤ幅方向最外端である最外端部より立ち上がり、前記区画凹所下端につながるビード縁部を備え、前記適用リムへ組み付けて内圧充填した状態でのタイヤ子午線断面において、該ビード縁部の６０％〜１００％の領域が前記適用リムのフランジと接触することが望ましい。

上記の構成になるタイヤにおいて、前記ビード縁部は、凹形状であることが望ましい。

上記の構成になるタイヤにおいて、ビード部の底面の角度であるビード底面角度が、前記リムのビードシートの角度である、ビードシート角度に対し０°〜＋１０°の範囲であることが望ましい。

タイヤ側部の外表面に設けた区画凹所は、前記適用リムのフランジ最上端を基準として、これよりもタイヤ半径方向外側を正領域、内側を負領域とする際に、該基準から−５ｍｍ〜＋１０ｍｍの範囲に、タイヤ半径方向最内端となる区画凹所下端を有することとしたため、ビード部の倒れこみを引き起こすことがない位置まで区画凹所を広げることが可能となり、更なる軽量化が可能となる。

適用リムへ組み付けて内圧充填した状態にて、ビード縁部の６０％〜１００％の領域が適用リムのフランジと接触することとしたため、タイヤに荷重を負荷した状態でも区画凹所内端周辺が過剰に変形することが無く、クラックの発生が抑えられ、安定してビードを支えることが可能となり、操縦安定性を確保することができる。

ビード縁部は凹形状であることとしたため、タイヤに荷重を負荷した状態で、該ビード縁部とリムのフランジとが均一に接触しやすくなり、ビード部を安定して支えて操縦安定性を確保することが可能となる。

ビード部の底面の角度であるビード底面角度が、前記リムのビードシートの角度である、ビードシート角度に対し０°〜＋１０°の範囲であるとしたため、ビード部がタイヤ幅方向内側に倒れこむことを防止して操縦安定性を確保することが可能となる。

本発明にしたがう空気入りタイヤの実施の形態につき、適用リムへ組み付けて内圧充填した状態におけるタイヤ子午線断面を、タイヤの右側半部について示した図である。本発明にしたがう空気入りタイヤの実施の形態につき、適用リムへの組み付け前のタイヤ子午線断面を、タイヤの右側半部について示した図である。ビード底面角度とビードシート角度について示した図であり、タイヤに所定の空気圧を充填して適用リムへ組み付けて無負荷である、と想定した場合に、ビードシート角度に対するビード底面角度が、（ａ）は正である場合、（ｂ）は負である場合を示した図である。基準タイヤ（従来例）を示した、空気入りタイヤの要部拡大断面図である。

以下、図面を参照して、本発明をより具体的に説明する。

図１は本発明にしたがう空気入りタイヤの実施の形態につき、適用リムへ組み付けて内圧充填した状態におけるタイヤ子午線断面を、タイヤの右側半部について示した図であり、図示せぬ左側のビード部も同様の構成である。

図における１は、タイヤの周方向につながるタイヤ右側のビード部であり、該ビード部１からタイヤのほぼ半径方向外側に向かって延びるサイドウォール部２につながってタイヤ側部を形成し、図示しないトレッド部と繋がってトロイダル形状をなしている。

前記ビード部１は、後述する適用リム５に着座する底面１ａと、該底面１ａのタイヤ幅方向最外端である最外端部１ｂを有している。

３は、前記ビード部１に配置したビードコアであり、タイヤの周方向に延びてリング形状をなしている。該ビードコア３は、ビードワイヤを複数束ねて形成されており、該ビードコア３の断面形状は図示する六角形以外にも、四角形、円形等各種選択可能である。

４は、少なくとも１枚のカーカスプライであり、該カーカスプライ４は、前記ビードコア３の周りに、その端部４ａを内側から外側に向かって巻回した巻回し部４ｂを有している。前記端部４ａは、図示のように巻回し部４ｂからタイヤ半径方向外側に伸びる、ターンアップ構造に限られず、前記ビードコア３の周りに略１周巻きつけるようにした構造としてもよい。

前記カーカスプライ４は、カーカスゴムに補強用のプライコードを埋設している。該プライコードは、タイヤの周方向に対してどのような角度で延伸するものであってもよいが、一般にはタイヤに必要な各種性能を満足させるため、タイヤの周方向とほぼ直交するラジアル方向とするのが好ましい。ここでほぼ直交とは、具体的にはタイヤの周方向対する角度が８５°〜９５°の範囲であることを意味するものであって、製造上の誤差を考慮したものである。またこのコードは各種選択可能であり、例えばアラミド、ポリエチレン、ナイロン等の有機繊維、ガラス繊維、スチール等から採用される。

５は、適用リムであり、前記ビード部１の底面１ａが着座するビードシート５ａと、該ビードシート５ａの外端から立ち上がり、タイヤ半径方向外側に凸となる向きに湾曲したフランジ５ｂを備えている。

６は、区画凹所であり、前記タイヤ側部を肉抜きしたものである。前記区画凹所６は、直線若しくは半径Ｒ₁の円弧（Ｒ₁＝１０ｍｍ〜２００ｍｍ）またはこれらの組み合わせを、単数または複数用いて形成されていて、タイヤ側部に周方向につながる、リング状の凹形状となっている。半径Ｒ₁が前記範囲であれば、小さい半径の円弧であってもタイヤが撓んだ際の応力集中が発生しにくく耐久性を損なわせることがなく、また大きい半径の円弧であってもゴムの抉り量を多くすることができ、軽量化を図ることが可能となる。

前記区画凹所６のタイヤ半径方向最内端である区画凹所下端６ａは、前記適用リム５へ組み付けて内圧充填した状態でのタイヤ子午線断面において、前記フランジ５ｂの最上端を基準として、これよりもタイヤ半径方向外側を正領域、内側を負領域とする際に、前記基準からの距離Ａが、Ａ＝−５ｍｍ〜＋１０ｍｍとする範囲にあることが望ましい。距離Ａが前記範囲であれば、前記区画凹所下端６ａがタイヤ半径方向内側に位置しても、前記区画凹所６が前記ビードコア３のほぼ真横に位置することがなくなり、荷重を負荷した際に前記ビード部１の倒れこみを防止して操縦安定性を確保することが可能となる。また前記区画凹所下端６ａが、タイヤ半径方向外側に位置しても、荷重を負荷した際に、前記フランジ５ｂと接触せずに前記ビード部１支える効果をほとんど有さない部分がなくなるために、肉抜き範囲を十分に広げることができ、軽量化を図ることが可能となる。

前記タイヤ側部の外側のゴムの厚さである、前記カーカスプライ４から該タイヤ側部の距離ｔは、該カーカスプライ４から立てた法線が該タイヤ側部の外表面に至るまでの距離であり、タイヤの最大幅位置Ｗから前記区画凹所下端６ａに至るまで漸増している。このためビード側部は、タイヤの周方向に、前記区画凹所下端６ａにてゴムの厚さが最も厚くなる、環状の突起形状を有する。

７は、ビード縁部であり、前記最外端部１ｂより立ち上がり、前記区画凹所下端６ａにつながっている。前記ビード縁部７は、前記適用リム５への組み付け状態でのタイヤ子午線断面において、該ビード縁部７の６０％〜１００％の領域が該適用リム５のフランジ５ｂと接触することが好ましい。前記範囲であれば、前記ビード縁部７と前記フランジ５ｂの接触範囲が狭い場合でも、荷重を負荷した際には、該ビード縁部７の全面が該フランジ５ｂと接触して、前記ビード部１を支えることができる。また、前記ビード縁部７と前記フランジ５ｂの接触範囲が１００％に近い場合でも、荷重を負荷した際に前記区画凹所下端６ａ付近がつぶれることが無く、クラックの発生を抑えることができる。

前記ビード縁部７は、前記適用リム５への組み付け前において、凹形状であることが好ましい。これによりタイヤに荷重を負荷した状態で、前記ビード縁部７と前記フランジ５ｂとが均一に接触しやすくなり、前記ビード部１を安定して支えることができる。

また前記ビード縁部７は、図２に示すように、前記適用リム５への組み付け前において半径Ｒ₂とする凹形状であり、該半径Ｒ₂は、前記フランジ５ｂの半径Ｒ_fよりも大きいことがより好ましい。これにより、前記適用リム５への組み付け状態において、タイヤの内圧で前記区画凹所下端６ａがフランジ５ｂに押し付けられて変形することがなくなり、しわやクラック等の発生を抑えることができる。

上記の構成になるタイヤにおいて、前記最外端部１ｂを通りタイヤ回転軸と平行な基準線Ｌとし、該基準線Ｌに対する前記底面１ａの角度をビード底面角度θ₁、該基準線Ｌに対する前記ビードシート５ａの角度をビードシート角度θ₂とする時、該ビード底面角度θ₁が、該ビードシート角度θ₂に対し０°〜＋１０°の範囲であることが好ましい。ここで該ビード底面角度θ₁が該ビードシート角度θ₂に対して０°とは、タイヤに所定の空気圧を充填して前記適用リム５へ組み付けて無負荷である、と想定した際に、両者が平行であることであり、ビード底面角度θ₁が該ビードシート角度θ₂に対して正の範囲とは、図３（ａ）に示すように前記底面１ａが、前記ビードシート５ａの内側に入り込む状態であり、ビード底面角度θ₁が該ビードシート角度θ₂に対して負の範囲とは、図３の（ｂ）に示すように、前記底面１ａと前記ビードシート５ａとの間に隙間が生じる状態をいう。なお前記正の範囲において、前記底面１ａが前記ビードシートの５ａの内側に入り込む部分は、実際に前記適用リム５へ組み付けて内圧充填した状態において、つぶれ代となる部分であり、前記ビード部１がタイヤ半径方向外側に倒れるようにはたらくものである。前記角度範囲であれば、前記底面１ａと前記ビードシート５ａとの間の隙間により前記ビード部１がタイヤ幅方向内側に倒れ易くなることがなく、また前記つぶれ代が大きくなりすぎて、前記ビード部１と前記適用リム５との密着性が損なわれることもないため、前記ビード部１を安定して支えることが可能となる。

タイヤのサイズが２７５／８０Ｒ２２．５で、表１の寸法関係であり、図１に示す構造となる適合タイヤ１〜３及び比較タイヤ１〜３、図４に示す構造となる基準タイヤ（従来例）を試作して、各タイヤにつきタイヤ質量、操縦性評価について確認をおこなった。

タイヤの質量は、従来使用されているタイヤを基準タイヤとし、この基準タイヤの質量を１００として、それぞれのタイヤの質量を表１に指数表示した。数字が小さいほど軽いことを示す。

操縦性評価は、それぞれのタイヤをサイズ２２．５×７．５０のリム（フランジ半径Ｒ_f＝１２．７ｍｍ、フランジテーパー角度＝１５°）にリム組みし、室内ドラム試験機を用いて、荷重３４００ｋｇで、操縦性評価値Ｃ_Pにて確認を行った。前記基準タイヤを１００として、それぞれのタイヤの操縦性評価値Ｃ_Pを表１に指数表示した。数字が大きいほど性能がよいことを示す。

その結果、フランジ最上端から区画凹所下端までの距離が大きいタイヤ（基準タイヤ）は軽量化を図ることができない。またフランジ最上端から区画凹所下端までの距離が小さく、ビード縁部が凹形状を有していないタイヤ（比較タイヤ１）及びビード縁部の接触範囲とビードシートに対するビード部底面の角度が大きいタイヤ（比較タイヤ２）は、操縦安定性にかけてしまう。

フランジ最上端から区画凹所下端までの距離、及びビード縁部の接触範囲が所定の範囲であり、ビード縁部が凹形状内端であるタイヤ（適合タイヤ１〜３）は、軽量化を図ることができるとともに操縦安定性も確保することができる。また、ビードシートに対するビード部底面の角度が所定の範囲であるタイヤ（適合タイヤ２、３）は、操縦安定性がさらに優れており、より好適であることが確認された。

本発明によれば、軽量化のためにタイヤ側部に設けた凹部をリム付近まで拡大しても、操縦安定性を損なうことがない、新規な空気入りタイヤを安定的に供給できる。

１ビード部
２サイドウォール部
３ビードコア
４カーカスプライ
５適用リム
５ａビードシート
５ｂフランジ
６区画凹所
６ａ区画凹所下端
７ビード縁部

上記の構成になるタイヤにおいて、前記ビード部は、前記区画凹所下端のタイヤ半径方向内側に位置するビード縁部を備え、該ビード縁部は、半径が１５〜２０ｍｍとなる凹形状であって、前記適用リムはフランジ半径が１２．７ｍｍの１５°深底リムである。

Claims

トレッド部から、タイヤ側部であるサイドウォール部及びビード部まで、トロイダル状に延在させるとともに、該ビード部に配置したビードコアの周りで、その端部をタイヤの内側から外側へ巻回した巻回し部を有する、少なくとも１枚のカーカスプライを備える空気入りタイヤにおいて、
前記タイヤ側部の外表面に、適用リムへ組み付けて内圧充填した状態でのタイヤ子午線断面において、直線若しくは半径１０ｍｍ〜２００ｍｍの円弧またはこれらの組み合わせによって形成した区画凹所を設け、該区画凹所は、前記適用リムのフランジ最上端を基準として、これよりもタイヤ半径方向外側を正領域、内側を負領域とする際に、該基準から−５ｍｍ〜＋１０ｍｍの範囲にタイヤ半径方向最内端となる区画凹所下端を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
前記ビード部は、該ビード部の底面のタイヤ幅方向最外端である最外端部より立ち上がり、前記区画凹所下端につながるビード縁部を備え、前記適用リムへ組み付けて内圧充填した状態でのタイヤ子午線断面において、該ビード縁部の６０％〜１００％の領域が前記適用リムのフランジと接触する、請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記ビード縁部は、凹形状である、請求項２に記載の空気入りタイヤ。
前記ビード部は、該ビード部の底面の角度であるビード底面角度が、前記リムのビードシートの角度である、ビードシート角度に対し０°〜＋１０°の範囲である、請求項１乃至３いずれかに記載の空気入りタイヤ。