JP4255313B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラック、バス、建設車両といった重荷重車に適した空気入りタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
タイヤの操縦安定性能や転がり抵抗を向上するためには、サイドウォール部の曲げ剛性などを高めることが望ましい。しかし、サイドウォール部の曲げ剛性を高めていくと、タイヤをリムに組み付けるリム組み作業時において、サイドウォール部を撓ませリムフランジを乗り越えさせるのに大きな力が必要となり、リム組み作業性を著しく低下させる。特にタイヤがトラック、バス又は建設車両といった重荷重車用である場合には、タイヤの基本的な剛性が大きいため、このような傾向が顕著に現れる。従って、従来では、リム組性の観点より、操縦安定性や転がり抵抗の向上を十分に図ることは困難であった。
【0003】
発明者らは、操縦安定性性能や転がり抵抗の向上を図りつつリム組み性の悪化を防止するために、タイヤのサイドウォール部の厚さに着目して、種々仕様の異なるタイヤを試作してテストを行った。その結果、サイドウォール部の特定の位置に厚さが最も小となる薄肉位置を設定するとともに、この薄肉位置の厚さと、該薄肉位置を中心とした近傍領域の厚さの上限とを規制すれば、上記課題を解決しうることを知見した。
【0004】
以上のように、本発明は、操縦安定性能や転がり抵抗を向上しつつリム組み性の悪化を防止しうる空気入りタイヤ、とりわけ重荷重用空気入りタイヤを提供することを目的としている。なおサイドウォール部の厚さを規定した先行技術としては、例えば下記特許文献1ないし2があるが、いずれも本願発明の課題を示唆しておらず、かつ構成も異なる。
【0005】
【特許文献1】
特開平8−164718号公報
【特許文献2】
特開平9−300922号公報
【0006】
【課題を解決するための手段】
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トロイド状のカーカスを具えた空気入りタイヤであって、正規リムにリム組みし正規内圧を充填した無負荷の基準状態において、前記サイドウォール部に、厚さが最小となる薄肉位置を有し、かつこの薄肉位置の厚さYはタイヤ断面高さhの6.8〜8.3%であり、しかも該薄肉位置は、タイヤ最大幅位置と、このタイヤ最大幅位置からタイヤ断面高さhの20%をタイヤ半径方向外方に隔てる位置との間に設けられるとともに、前記薄肉位置からタイヤ半径方向内、外にタイヤ断面高さhの10%の距離の範囲である薄肉近傍領域における最大厚さXが前記薄肉位置の厚さYの1.0倍よりも大かつ1.2倍以下であることを特徴としている。
【0007】
ここで、「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。また、「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 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。
【0008】
また請求項2記載の発明は、前記カーカスは、タイヤ赤道に対して75〜90゜の角度で傾けて配列されたスチールコードからなるカーカスプライからなり、かつそのタイヤ半径方向外側を3〜4枚のスチールコードのベルトプライからなるベルト層が配されてなる重荷重車用である請求項1に記載の空気入りタイヤである。
【0009】
また請求項3記載の発明は、総幅が200〜300mmかつ扁平率が60〜80%である請求項2記載の空気入りタイヤである。
【0010】
【発明の実施の形態】
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は、正規リムJにリム組しかつ正規内圧を充填ししかも無負荷とした基準状態における空気入りタイヤ(以下、単に「タイヤ」ということがある。)1の断面図を示している。本実施形態では、タイヤ1は、トラック、バス又は建設車両などに使用されるチューブレスタイプの重荷重用ラジアルタイヤが例示され、トレッド部2と、その両端からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部3と、各サイドウォール部3の内方端に位置するビード部4とを具えている。
【0011】
またタイヤ1は、前記ビード部4、4間を跨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の内部に位置するベルト層7とが配されている。カーカス6は、トレッド部2からサイドウォール部3をへてビード部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に連なり前記ビードコア5の廻りを本例ではタイヤ軸方向内側から外側に向けて折り返された折返し部6bとを有する1枚以上のカーカスプライ6Aにより構成されている。
【0012】
前記カーカスプライ6Aは、カーカスコードをタイヤ赤道Cに対して例えば75〜90°の角度範囲で配列したコード配列体の両面をトッピングゴムで被覆したコードプライが用いられる。カーカスコードとしては、好ましくは、スチールコードが採用されるが、必要に応じてナイロン、レーヨン、ポリエステル、芳香族ポリアミド等の有機繊維コードが使用できる。本例のカーカス6は、スチールコードをタイヤ赤道Cに対して略90°の角度で傾けた1枚のカーカスプライ6Aから形成されている。なおカーカス6の内面には、タイヤ内腔面をなすインナーライナゴム層12がビード部4、4間に亘って架け渡される。このインナーライナゴム層12は、空気非透過性に優れた例えばブチル系のゴムからなり、タイヤ内腔に満たされた空気漏れを防止する。
【0013】
前記ベルト層7は、好ましくは3枚以上、本例では4枚のベルトプライ7A〜7Dから形成されている。本例では、ベルトコードをタイヤ赤道Cに対して、例えば60±10°程度の角度で傾けた最も内のベルトプライ7Aと、タイヤ赤道Cに対して30°以下の小角度で傾けたベルトプライ7B、7C及び7Dとを、前記ベルトコードがプライ間で互いに交差する箇所を1箇所以上設けて重ね合わせた構造が示されている。前記ベルトコードには、スチールコードが好適に使用される。
【0014】
また本実施形態では、前記ビード部4に、ビードエーペックスゴム8と、ビード補強層9とが設けられている。
【0015】
前記ビードエーペックスゴム8は、カーカスプライ6Aの本体部6Aと折返し部6bとの間でビードコア5からタイヤ半径方向外方に先細状にのびている。ビードエーペックスゴム5は、例えばJISデュロメータA硬さが70〜99゜、より好ましくは75〜95゜の硬質のゴムから形成され、ビード部4の曲げ剛性を高める。またビードエーペックスゴム8のビードベースラインBLからの高さhbが小さすぎると、操縦安定性が低下しやすく、逆に大きすぎてもタイヤ重量の増加などを招き転がり抵抗を悪化させる傾向がある。このような観点より、ビードエーペックスゴム8の高さhbは、タイヤ断面高さhの例えば30〜50%、より好ましくは33〜45%に設定するのが望ましい。
【0016】
またビード補強層9は、例えばナイロン、レーヨン、ポリエステル等の有機繊維コード又はスチールコードの補強コードを配列した1枚以上のプライにより構成される。本実施形態のビード補強層9は、断面略U字状に配されることにより、前記ビードコア5とカーカス6とをタイヤ軸方向内、外から挟み込む。また該ビード補強層9は、前記補強コードのタイヤ周方向に対する角度を、例えば35〜55゜に設定するのが良い。
【0017】
またタイヤ1は、前記基準状態において、サイドウォール部3に、厚さが最小となる薄肉位置Pを有する。この薄肉位置Pの厚さYは、タイヤ断面高さhの6.8〜8.3%に設定される。本明細書では、サイドウォール部の任意の高さ位置における厚さは、該高さ位置に相当するサイドウォール部3の外面からサイドウォール部3の肉厚中心線Tcと直角方向に測定するものとし、サイドウォール部3の外面に設けられた標章や模様等などは含まないものとする。
【0018】
従来の重荷重用ラジアルタイヤでは、通常、サイドウォール部3の最小厚さYがタイヤ断面高さhの6.8%よりも小さく設定されている。従って、本発明のタイヤ1では、サイドウォール部3の最小厚さが従来に比して大となり、タイヤ横剛性を高めるなど、操縦安定性や転がり抵抗の向上に役立つ。
【0019】
即ち、前記厚さYがタイヤ断面高さhの6.8%未満での場合、従来タイヤと大差がなく、薄肉位置Pでの曲げ剛性が不足しやすい。この結果、リム組み性には優れるが、走行中の縦撓み量や旋回時の横変位量が大きくなるため、操縦安定性や転がり抵抗の向上が十分に期待できない。逆に前記厚さYが、タイヤ断面高さhの8.3%を超えると、過度にサイドウォール部3の剛性を高めてしまうため、リム組み時にサイドウォール部3を撓ますことが困難となり、リム組み性が悪化する。またタイヤ重量の大幅な増加を招きやすく転がり抵抗をも悪化させやすい。このような観点より、特に好ましくは前記厚さYをタイヤ断面高さhの7.0〜8.0%とするのが望ましい。
【0020】
また薄肉位置Pは、サイドウォール部3が最もタイヤ軸方向外側に位置するタイヤ最大幅位置Mと、このタイヤ最大幅位置Mからタイヤ断面高さhの20%の高さをタイヤ半径方向外方に隔てる位置Fとの間に設けられる。即ち、図1に示すように、タイヤ最大巾位置Mから薄肉位置Pまでのタイヤ半径方向の高さHは、タイヤ断面高さhの0〜20%である。薄肉位置Pは負荷走行時において歪が集中しやすいため、そのタイヤ半径方向の位置を最適化することは、耐久性において特に重要となる。
【0021】
前記高さHがタイヤ断面高さhの20%を超えると、薄肉位置Pがサイドウォール部の半径方向外方部分であるバットレス部Bに近づく。バットレス部Bは、負荷走行時に大きな圧縮歪が作用するため、この部分に厚さが小の薄肉位置Pが近づくと、該バットレス部Bに外傷やクラックなどの損傷を早期に招きやすくなり、耐久性が著しく悪化する。逆に薄肉位置Pがタイヤ最大巾位置Mよりもタイヤ半径方向内側にあると、ビード部近傍の厚さが減少し操縦安定性や耐久性能が悪化する。特に好ましくは、タイヤ最大巾位置Mから薄肉位置Pまでのタイヤ半径方向の高さHは、タイヤ断面高さhの0〜18%、さらに好ましくは0〜16%とするのが望ましい。なおタイヤ最大巾位置MのビードベースラインBLからの高さhmは、特に制限はないが、好ましくはタイヤ断面高さhの50〜75%、より好ましくは55〜70%、さらに好ましくは55〜70%の位置に設けるのが望ましい。
【0022】
またタイヤ1は、図2に拡大して示すように、薄肉位置Pからタイヤ半径方向内、外にタイヤ断面高さhの10%の距離(0.1h)の範囲である薄肉近傍領域Paにおける最大厚さXが前記薄肉位置Pの厚さYの1.0倍よりも大かつ1.2倍以下に設定される。薄肉近傍領域Paは、タイヤ半径方向の外端位置Po(厚さto)と、タイヤ半径方向の内端位置Pi(厚さti)を有し、その間の領域である。本実施形態では外端位置Poでの厚さtoが前記最大厚さXとなるものが示されている。このような薄肉近傍領域Paは、薄肉位置Pを中心とした所定の範囲長さで厚さの大きな変化を抑え一定範囲に維持することができる。これは、薄肉位置Pに局部的に歪が集中するのを効果的に防止しうるとともに、該薄肉位置近傍領域Paの厚さを一定範囲にコントロールし、リム組み性能と操縦安定性ないし転がり抵抗とをバランスさせるのに役立つ。薄肉近傍領域Paの最大厚さXが、薄肉位置の厚さYの1.2倍以上になると、この最大厚さXと薄肉位置の厚さYとの差が大きくなり、該薄肉位置に歪が集中しやすい。また、タイヤ重量の増加による転がり抵抗の悪化を招くほか、リム組性能を低下させるため好ましくない。本例では、図2に示すように、サイドウォール部3の外面にタイヤ赤道側に凸となる円弧面10を連ねた断面波状の凹凸を形成し、厚さをコントロールしたものを示す。
【0023】
また、薄肉近傍領域Paを薄肉位置Pからタイヤ半径方向内、外にタイヤ断面高さの0.1倍の範囲として定めたのは、薄肉位置Pからタイヤ半径方向外側の0.1hの範囲は、トレッド部の耐久性能への影響が大きく、同タイヤ半径方向内側の0.1hの範囲ではビード部の耐久性能への影響が大きいためである。
【0024】
本発明のタイヤ1は、総幅が200〜300mmかつ扁平率が60〜80%である重荷重用ラジアルタイヤに好適である。タイヤの総幅が300mmを超える場合、通常のリム組み作業では困難となるためである。
【0025】
【実施例】
タイヤサイズが245/70R19.5の重荷重用ラジアルタイヤを表1の仕様に基づき試作するとともに、転がり抵抗、操縦安定性、リム組み性などにつてい試験を行い性能を比較した。テストは、次の要領で行った。
【0026】
<転がり抵抗>
転がり抵抗試験機を用い、各タイヤをリム(7.50×19.5)にリム組みしかつ内圧(850kPa)を充填して速度80km/H、荷重20.79kNで走行したときに転がり抵抗を測定し、比較例1を100とする指数で表示した。数値が小さいほど転がり抵抗が小さく良好である。
【0027】
<操縦安定性>
室内試験器を用いて、スリップ角1゜、速度4km/H、荷重23.14kNでのコーナリングフォースを測定し、比較例1を100とする指数により表示した。数値が大きいほどコーナリングフォースが大きく良好である。
【0028】
<リム組み性>
<リム組み作業性>
タイヤレバーを用いた手組みによりリム組みし、作業者の官能により5点法で評価した(1,3及び5点の基準は下記の通り)。数値が大きいほどリム組み性に優れる。
5:良好
3:サイドウォール部が硬いがなんとか可能
1:不可能
テストの結果などを表1に示す。
【0029】
【表1】
【0030】
テストの結果、実施例のものは、比較例と比べると、転がり抵抗が小さくかつ操縦安定性に優れていることが確認できる。またリム組み性についても良好であり、本発明の優位性が確認できた。
【0031】
【発明の効果】
上述したように、本発明の空気入りタイヤでは、コーナリング性能や転がり抵抗を向上しつつリム組み性の悪化を防止しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す空気入りタイヤの断面図である。
【図2】そのサイドウォール部を拡大して示す拡大断面図である。
【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
4 ビード部
5 ビードコア
6 カーカス
6A カーカスプライ
6a カーカスプライの本体部
6b カーカスプライの折返し部
7 ベルト層
M タイヤ最大巾位置
P 薄肉位置
Pa 薄肉位置近傍領域
Claims (3)
- 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トロイド状のカーカスを具えた空気入りタイヤであって、
正規リムにリム組みし正規内圧を充填した無負荷の基準状態において、前記サイドウォール部に、厚さが最小となる薄肉位置を有し、かつこの薄肉位置の厚さYはタイヤ断面高さhの6.8〜8.3%であり、
しかも該薄肉位置は、タイヤ最大幅位置と、このタイヤ最大幅位置からタイヤ断面高さhの20%をタイヤ半径方向外方に隔てる位置との間に設けられるとともに、
前記薄肉位置からタイヤ半径方向内、外にタイヤ断面高さhの10%の距離の範囲である薄肉近傍領域における最大厚さXが前記薄肉位置の厚さYの1.0倍よりも大かつ1.2倍以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記カーカスは、タイヤ赤道に対して75〜90゜の角度で傾けて配列されたスチールコードからなるカーカスプライからなり、
かつそのタイヤ半径方向外側を3〜4枚のスチールコードのベルトプライからなるベルト層が配されてなる重荷重車用である請求項1に記載の空気入りタイヤ。 - 総幅が200〜300mm未満かつ扁平率が60〜80%である請求項2記載の空気入りタイヤ。
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