JP4410001B2 - 乗用車用空気入りタイヤとホイールとの組立体、及び、乗用車用空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、リムフランジ径が従来より大きなリムに好適に使用できる乗用車用空気入りタイヤとホイールとの組立体と、乗用車用空気入りタイヤとに関する。

近年の乗用車用空気入りタイヤは、耐久性や操縦安定性などのタイヤ性能を高めるだけなく、デザインを重視してファッション性を高める傾向にある。中でも、偏平率の小さいタイヤをリム（ホイール）にリム組みした車輪は、スポーツタイヤのイメージが有るため、特に関心が寄せられている。しかし、偏平率の小さいタイヤは、タイヤ内容積の縮小に伴って負荷能力が小さくなるなどの欠点があった。このため、空気入りタイヤの偏平率を小さくせずに、上記の如き車輪のファッション性を高める方法として、リムフランジ径を従来より大きくすることが考えられた。但し、リムフランジ径を両側とも大きくすると、空気入りタイヤの嵌め込みが非常に困難になり、リム組み性が悪化するので、片側のリムフランジ径のみを大きく形成した非対称フランジ形状のリムが開発された。

ところが、上記非対称フランジ形状のリムを使用した場合、リムフランジ径が大きく形成された側において、タイヤのたわみが抑制されるため、ショルダー部の接地圧が反対側よりも高くなり、偏摩耗が発生することが判明した。

従来、そのような偏摩耗を抑制するために、例えば、下記特許文献１に開示されるタイヤが提案されている。このタイヤは、摩耗の著しい側のタイヤ外径および肉厚を反対側よりも大きくした非対称プロファイルを有し、摩耗が著しい側の剛性を高めてたわみの抑制を図ったものである。しかしながら、上記非対称フランジ形状のリムを使用した場合、摩耗の著しい側とはリムフランジ径が大きく形成された側であるため、その側のタイヤ外径および肉厚を大きく設定することは、車輪のファッション性を高めるという当該リムの目的に反することになる。よって、下記特許文献１のタイヤは、上記非対称フランジ形状のリムに装着するタイヤに適用できるものではない。
特開平８−２３０４０８号公報

そこで、本発明の目的は、片側のリムフランジ径が従来より大きな、非対称フランジ形状のリムに装着しうる乗用車用空気入りタイヤとホイールとの組立体及び乗用車用空気入りタイヤであって、ショルダー部の偏摩耗を好適に抑制することができる組立体と空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明の乗用車用空気入りタイヤとホイールとの組立体は、一対の環状のビード部と、そのビード部から各々外周側へ延びるサイドウォール部と、そのサイドウォール部の各々の外周側端にショルダー部を介して連なるトレッド部と、前記サイドウォール部の少なくとも片側に、リムフランジの外周側湾曲面に当接して前記サイドウォール部の変形を抑制可能な内周側面を有する環状の膨出部とを備え、その膨出部はノミナル径を基準として５５ｍｍ以上の高さに頂点が位置し、その頂点の前記サイドウォール部の表面に現れた曲率半径の輪郭からの高さが３ｍｍ以上であると共に、タイヤ最外径点から、前記トレッド部の表面に現れた曲率半径の輪郭延長線と、前記サイドウォール部の表面に現れた曲率半径の輪郭延長線との交点までのタイヤ径方向距離をＰ落ち量とし、更に、タイヤ装着時に車両の外側となる側のＰ落ち量をＰｏ、車両の内側となる側のＰ落ち量をＰｉ、前記トレッド部のトレッド幅をＴＷとするとき、０．００１５≦（Ｐｏ−Ｐｉ）／ＴＷ≦０．００４５を満たす乗用車用空気入りタイヤを、前記リムフランジを有するホイールに組み付けていて、前記膨出部の頂点の位置が前記リムフランジの高さより０〜４ｍｍ高いものである。

本発明の構造によると、タイヤ装着時に車両外側となる側（リムフランジ径が大きく形成された側）のＰ落ち量が、車両内側となる側のＰ落ち量よりも大きいため、車両外側に位置するショルダー部の接地に要するたわみ量が比較的大きくなる。その結果、車両外側に位置するショルダー部の接地圧を低下させることができ、接地圧の不均一を解消してショルダー部の偏摩耗を好適に抑制することができる。また、Ｐ落ち量は、トレッド幅との関係において所定の範囲内で設定されるため、種々のタイヤサイズに対応して、接地圧の均一化を図ることができる。

ここで、表面に現れた曲率半径の輪郭延長線とは、その表面の曲率でその表面を延長した円弧を意味するものとする。更に、トレッド幅は、サイドウォール部の表面に現れた曲率半径の輪郭延長線と、そのサイドウォール部の外周側端にそれぞれショルダー部を介して連なるトレッド部の表面に現れた曲率半径の輪郭延長線との交点同士のタイヤ軸方向距離で定義される。

また、サイドウォール部の少なくとも片側に設けられる膨出部の頂点は、ノミナル径を基準とした高さが５５ｍｍ以上であり、サイドウォール部の表面に現れた曲率半径の輪郭からの高さが３ｍｍ以上であるため、リムフランジ径が従来より大きなリムに対してもリム組みが容易で、リムフランジの保護機能も良好になる。また、膨出部が、リムフランジの外周側湾曲面に当接してサイドウォール部の変形を抑制可能な内周側面を有するため、サイドウォール部の変形によるリムフランジとの接触や摩耗を効果的に抑制することができる。更に、当該内周側面を有する膨出部は、サイドウォール部の変形を抑制してタイヤの運動性能を向上させることができる。

上記において、０．０４００≦Ｐｉ／ＴＷ≦０．０５００を満たすものが好ましい。

上記構成により、タイヤ装着時に車両内側となる側のＰ落ち量が略従前のものとなるため、操縦安定性が確保されるとともに、車両外側となる側のＰ落ち量の設定によって、上述した偏摩耗の抑制効果を比較的簡易に奏することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の乗用車用空気入りタイヤとホイールとの組立体の一例を示すタイヤ子午線断面図である。図２は、図１に係るタイヤのサイドウォール部付近の要部を示す要部拡大図である。

本発明の組立体に使用される空気入りタイヤは、図１に示すように、一対の環状のビード部１と、ビード部１から各々外周側へ延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２の外周側端に各々ショルダー部３を介して連なるトレッド部４とを備える。この構造は一般的なタイヤと同じ構造であり、本発明は当該構造を有する何れのタイヤにも適用できる。また、このような空気入りタイヤにおいて、必ずしもラジアルタイヤ構造である必要はなく、バイアスタイヤや、カーカス層５のコードが部分的に傾斜したものでもよい。

そして、ビード部１にはカーカス層５に囲まれたビードワイヤーの集束体であるビード１ａとビードフィラー１ｂが配設され、このビード１ａによりカーカス層５の端部を巻き返して係止することで、ビード部１間がカーカス層５で補強された状態で、タイヤがリム２０上に強固に嵌着される。カーカス層５の両側にはゴム層が形成され、チューブレスタイヤでは、最内層にインナーライナー層が形成される。また、カーカス層５の外周側には、たが効果による補強を行うベルト層６が配置され、その外周表面にトレッドゴムによりトレッドパターンが形成される。尚、本発明では、トレッドパターンの形状、およびタイヤを構成する部材のゴム硬度は、特に限定されるものではない。

上記のゴム層等の原料ゴムとしては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられる。これらのゴムはカーボンブラックやシリカ等の充填材で補強されると共に、加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等が適宜配合される。

また、ビードワイヤーとしては鋼線等が使用され、カーカス層５やベルト層６の構成材料としては、スチールや、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミド等の有機系繊維等が使用される。これらの材料は、いずれもゴムとの接着性を高めるべく、通常、表面処理や接着処理等がなされる。

本実施形態では、タイヤ赤道線Ｃとトレッド部４の表面との交点が、タイヤの最外径位置であるタイヤ最外径点Ｍとなり、本発明のタイヤプロファイルは、後述するようにタイヤ最外径点Ｍの両側において非対称である。尚、本発明におけるタイヤ最外径点Ｍの位置は、タイヤ赤道線Ｃ上にあるものに限られない。

本発明の空気入りタイヤは、少なくとも片側のサイドウォール部２に、リムプロテクターとして機能する環状の膨出部１１を備える。膨出部１１は、リムフランジ２１の外周側湾曲面２１ａに当接してサイドウォール部２の変形を抑制可能な内周側面１１ａを有する。膨出部１１の内周側面１１ａは、リムフランジ２１の外周側湾曲面２１ａから離反していてもよく、走行時においてタイヤが変形する際に、膨出部１１の内周側面１１ａが外周側湾曲面２１ａに当接することで、サイドウォール部２の変形が抑制可能であればよい。本実施形態では、膨出部１１の内周側面１１ａが外周側湾曲面２１ａに常時当接する例を示す。

膨出部１１はノミナル径ＮＲを基準として５５ｍｍ以上の高さＲ１に頂点Ｔが位置している。頂点Ｔの高さＨ１は３ｍｍ以上であり、好ましくは１０〜１５ｍｍである。ここで、高さＨ１は、タイヤ子午線断面において、サイドウォール部２の表面に現れた曲率半径Ｒｓｉの輪郭２ａからの高さを意味する。また、膨出部１１を構成するゴムの硬度は、ＪＩＳ Ａ硬度にて４５〜８５°であるものが好ましい。その際、ゴムを短繊維補強したり、長繊維補強したりしてもよい。

膨出部１１の頂点Ｔの位置は、リム２０のリムフランジ２１の高さＨＲより０〜４ｍｍ高いことが好ましい。これにより、サイドウォール部２の変形抑制効果が好適に得られると共に、リムとタイヤとの間へ砂等の異物が混入することを防止することができる。その際、膨出部１１の頂点Ｔの位置のノミナル径ＮＲを基準とする高さが、タイヤ断面高さＨ２に対して４１〜６１％であることが好ましい。これにより、偏平率が２０〜３０％のタイヤと同等の外観となるため、スポーツタイヤのイメージが生じ、ファッション性も高いものとなる。また、膨出部１１の頂点Ｔの位置が、タイヤ最大幅の位置よりタイヤ外周側に配置されることが好ましい。

図３は、図１に係るタイヤのショルダー部付近の要部を示す要部拡大図であり、図３（ａ）はタイヤ装着時に車両外側に位置するショルダー部付近を、図３（ｂ）は同じく車両内側に位置するショルダー部付近を示す。

図３に示すように、トレッド部４の両側に位置するショルダー部３では、その表面に現れた曲率半径Ｒｓｈの輪郭３ａが、トレッド部４の表面に現れた曲率半径Ｒｔの輪郭４ａと、サイドウォール部２の表面に現れた曲率半径Ｒｓｉの輪郭２ａとにそれぞれ内接している。ここで、破線で示される輪郭延長線１２は、輪郭２ａを曲率半径Ｒｓｉの曲率で延長した円弧であり、同じく破線で示される輪郭延長線１４は、輪郭４ａを曲率半径Ｒｔの曲率で延長した円弧である。Ｐ落ち量は、タイヤ最外径点Ｍ（図３において不図示）から、輪郭延長線１２と輪郭延長線１４との交点Ａまでのタイヤ径方向距離として定義される。尚、サイドウォール部２、ショルダー部３およびトレッド部４の表面に、各々現れる曲率半径Ｒｓｉ、Ｒｓｈ、Ｒｔは、特に制限されるものではない。

本発明の空気入りタイヤは、タイヤ装着時に車両外側となる側のＰ落ち量をＰｏ、車両内側となる側のＰ落ち量をＰｉ、交点Ａ同士のタイヤ軸方向距離をトレッド幅ＴＷとするとき、０．００１５≦（Ｐｏ−Ｐｉ）／ＴＷ≦０．００４５を満たし、より好ましくは、 ０．００２５≦（Ｐｏ−Ｐｉ）／ＴＷ≦０．００３５を満たす。これにより、車両外側に位置するショルダー部の接地に要するたわみ量が比較的大きくなって、車両外側の接地圧を低下させることができる。その結果、接地圧の不均一を解消し、ショルダー部３の偏摩耗を好適に抑制することができる。

（Ｐｏ−Ｐｉ）／ＴＷが０．００１５未満であると、車両外側に位置するショルダー部３の接地圧を低下させる効果が小さく、ショルダー部３の偏摩耗を抑制する効果が小さくなる。（Ｐｏ−Ｐｉ）／ＴＷが０．００４５を超えると、Ｐ落ち量ＰｏとＰ落ち量Ｐｉとの差が大きくなって、車両外側に位置するショルダー部３の接地圧が低くなり過ぎるため、逆に接地圧が不均一となるだけでなく、タイヤプロファイルが最外径点Ｍの両側において大きく異なることになるため操縦安定性が悪化する。

また、本発明の空気入りタイヤは、トレッド幅ＴＷに対するＰ落ち量Ｐｉが、０．０４００≦Ｐｉ／ＴＷ≦０．０５００を満たすものが好ましい。上記構成により、Ｐ落ち量Ｐｉが略従前のものとなるため、操縦安定性が確保されるとともに、Ｐ落ち量Ｐｏの設定によって上述した偏摩耗の抑制効果を比較的簡易に奏することができる。

本発明に係る空気入りタイヤは、上述のように非対称プロファイルを有するものであり、タイヤの装着方向または回転方向は指定されたものとなる。当該空気入りタイヤは、その非対称プロファイルに応じた金型等を使用して加硫成形することにより簡易に製造することができる。

［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、トレッド部４の表面にひとつの曲率半径が現れた例を示したが、本発明の空気入りタイヤはこれに限られず、例えばタイヤ最外径点Ｍの両側において、トレッド部４の表面に複数の曲率半径が現れるものでもよい。その際、交点Ａは、サイドウォール部２の輪郭延長線１２と、そのサイドウォール部２の外周側端にショルダー部３を介して連なるトレッド部の輪郭延長線との交点として定義される。

（２）前述の実施形態では、車両外側のリムフランジ２１に内接する部分のタイヤ構造が従来と同じである例を示したが、本発明では、この部分の構造を従来と異なるものとしてもよい。例えば、リムフランジ２１によってビード１ａ回りの補強が行われるため、ビードフィラー１ｂの硬度を低減したり高さを低くしたりしてもよい。また、リムフランジ２１との接触や摩耗を低減するために、ＪＩＳ Ａ硬度６５〜９０°からなるゴム層をサイドウォール部２の表面に設けてもよい。更に、スチールコードやナイロンコードによる補強層をビード１ａ回りに配置した構造としてもよい。

（３）前述の実施形態では、膨出部１１の断面形状が略三角形である例を示したが、これに限られず、略台形、略半円形、略三日月形などの形状でもよい。また、膨出部１１の内周側面１１ａの形状は、頂点Ｔからサイドウォール部２の外側壁２ａに引いた直線より外側へ膨れた形状でもよく、逆に内側にくびれた形状でもよい。膨出部１１の内周側面１１ａが内側にくびれた形状である場合、その曲率半径ＰＲは、リムフランジ２１の外周側湾曲面２１ａへのフィット性より、３〜３０ｍｍが好ましく、５〜２０ｍｍがより好ましい。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。

タイヤサイズを３０５／４５Ｒ２２ １１８Ｖ、トレッド幅ＴＷ＝２５８ｍｍ、タイヤ装着時に車両内側となる側のＰ落ち量Ｐｉ＝１１．２６ｍｍとした試作タイヤにおいて、車両外側となる側のＰ落ち量Ｐｏを変化させて、それぞれ接地圧分布を測定した。接地圧の測定は、空気圧を２２０ｋＰａとした試作タイヤを、ＪＡＴＭＡ８０％の荷重を負荷した状態でプレート上に載置し、当該プレートに設けられた検出器を用いて行い、接地圧分布の評価をトレッド部のタイヤ幅方向にわたる３つの領域に分割して行った。当該３つの領域を、タイヤをリムに装着した状態において、車両外側となる側（リムフランジ径が大きく形成された側）から順に、Ｓ−ＯＵＴ部、センター部、Ｓ−ＩＮ部と示す。尚、センター部の接地圧を１００とし、Ｓ−ＯＵＴ部およびＳ−ＩＮ部の接地圧は、センター部との比で示す。

表１の結果が示すように、従来例では、リムフランジ径が大きく形成された側においてタイヤのたわみが抑制されるため、Ｓ−ＯＵＴ部の接地圧がＳ−ＩＮ部よりも高くなり、接地圧が不均一となる。これにより、ショルダー部に偏摩耗が発生する。

一方、実施例１〜３では、タイヤ装着時に車両外側となる側のＰ落ち量Ｐｏを、車両内側となる側のＰ落ち量Ｐｉよりも大きくしたことにより、車両外側に位置するショルダー部の接地に要するたわみ量が大きくなり、Ｓ−ＯＵＴ部の接地圧が低下して接地圧が略均一化されている。これにより、偏摩耗の発生を抑制することができる。

なお、比較例１では、車両外側と車両内側とのＰ落ち量の差が小さいため、Ｓ−ＯＵＴ部の接地圧低下の効果が小さく、接地圧が不均一となっている。比較例２では、車両外側と車両内側とのＰ落ち量の差が大きいため、Ｓ−ＯＵＴ部の接地圧が低下し過ぎて、接地圧が不均一となっている。いずれの場合においても、ショルダー部の偏摩耗を抑制する効果は小さくなる。また、比較例２の場合、タイヤプロファイルがＳ−ＯＵＴ部とＳ−ＩＮ部とで大きく異なるため、操縦安定性が悪化し易い。

本発明の乗用車用空気入りタイヤとホイールとの組立体の一例を示すタイヤ子午線断面図 図１に係るタイヤのサイドウォール部付近の要部を示す要部拡大図 図１に係るタイヤのショルダー部付近を示す要部拡大図

符号の説明

１ ビード部
２ サイドウォール部
２ａ サイドウォール部の表面に現れた曲率半径の輪郭
３ ショルダー部
３ａ ショルダー部の表面に現れた曲率半径の輪郭
４ トレッド部
４ａ トレッド部の表面に現れた曲率半径の輪郭
１１ 膨出部
１１ａ 膨出部の内周側面
１２ サイドウォール部の輪郭延長線
１４ トレッド部の輪郭延長線
２０ リム
２１ リムフランジ
２１ａ 外周側湾曲面
Ａ 交点
Ｃ タイヤ赤道線
Ｈ１ 膨出部の頂点の高さ
ＮＲ ノミナル径
Ｐｉ 車両内側となる側のＰ落ち量
Ｐｏ 車両外側となる側のＰ落ち量
Ｒｓｈ ショルダー部の表面に現れた曲率半径
Ｒｓｉ サイドウォール部の表面に現れた曲率半径
Ｒｔ トレッド部の表面に現れた曲率半径
Ｔ 膨出部の頂点
ＴＷ トレッド幅

Claims (3)

1. 一対の環状のビード部と、そのビード部から各々外周側へ延びるサイドウォール部と、そのサイドウォール部の各々の外周側端にショルダー部を介して連なるトレッド部と、前記サイドウォール部の少なくとも片側に、リムフランジの外周側湾曲面に当接して前記サイドウォール部の変形を抑制可能な内周側面を有する環状の膨出部とを備え、
   その膨出部はノミナル径を基準として５５ｍｍ以上の高さに頂点が位置し、その頂点の前記サイドウォール部の表面に現れた曲率半径の輪郭からの高さが３ｍｍ以上であると共に、
   タイヤ最外径点から、前記トレッド部の表面に現れた曲率半径の輪郭延長線と、前記サイドウォール部の表面に現れた曲率半径の輪郭延長線との交点までのタイヤ径方向距離をＰ落ち量とし、更に、タイヤ装着時に車両の外側となる側のＰ落ち量をＰｏ、車両の内側となる側のＰ落ち量をＰｉ、前記トレッド部のトレッド幅をＴＷとするとき、０．００１５≦（Ｐｏ−Ｐｉ）／ＴＷ≦０．００４５を満たす乗用車用空気入りタイヤを、
   前記リムフランジを有するホイールに組み付けていて、前記膨出部の頂点の位置が前記リムフランジの高さより０〜４ｍｍ高い、乗用車用空気入りタイヤとホイールとの組立体。
2. ０．０４００≦Ｐｉ／ＴＷ≦０．０５００を満たす請求項１記載の乗用車用空気入りタイヤとホイールとの組立体。
3. 一対の環状のビード部と、そのビード部から各々外周側へ延びるサイドウォール部と、そのサイドウォール部の各々の外周側端にショルダー部を介して連なるトレッド部と、前記サイドウォール部の少なくとも片側に、リムフランジの外周側湾曲面に当接して前記サイドウォール部の変形を抑制可能な内周側面を有する環状の膨出部とを備え、
   その膨出部はノミナル径を基準として５５ｍｍ以上の高さに頂点が位置し、その頂点の前記サイドウォール部の表面に現れた曲率半径の輪郭からの高さが３ｍｍ以上であり、前記膨出部を構成するゴムが、ＪＩＳＡ硬度にて４５〜８５°で且つ繊維補強したものであり、
   タイヤ最外径点から、前記トレッド部の表面に現れた曲率半径の輪郭延長線と、前記サイドウォール部の表面に現れた曲率半径の輪郭延長線との交点までのタイヤ径方向距離をＰ落ち量とし、更に、タイヤ装着時に車両の外側となる側のＰ落ち量をＰｏ、車両の内側となる側のＰ落ち量をＰｉ、前記トレッド部のトレッド幅をＴＷとするとき、０．００１５≦（Ｐｏ−Ｐｉ）／ＴＷ≦０．００４５を満たす乗用車用空気入りタイヤ。

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