JP4643817B2 - 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、優れた操縦安定性を発揮しながらロードノイズを低減しうる空気入りタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】
空気入りタイヤでは、通常、図4に示すように、カーカスcの本体部c1と折返し部c2との間に、ビードコアbから半径方向外方にのびる硬質ゴムからなるビードエーペックスゴムeを配置し、これによって、ビード部からサイドウォール部にかけて補強し、必要なタイヤ剛性を確保している。
【0003】
このビードエーペックスゴムeでは、近年、タイヤ剛性を高め操縦安定性を向上させるために高寸化する傾向にある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、タイヤの荷重負荷時、前記ビードエーペックスゴムeは、リムフランジの上方でタイヤ軸方向の外側に大きく曲げ変形し、カーカスcの本体部c1には引張力が、又折返し部c2には圧縮力が局部的に作用する。そして前記ビードエペックスゴムeの高さが高いほど、前記本体部c1及び折返し部c2の曲げ中立線Nからの距離が大となるため、前記引張力及び圧縮力は大きくなる。
【0005】
そして、この本体部c1に局部的に作用する前記引張力の増加が、タイヤ固有振動数の上昇を招き車両側固有振動に近づくことにより、例えば125Hz前後の耳障りな低周波側のロードノイズ性能を悪化させることとなる。
【0006】
このように、操縦安定性と低周波側のロードノイズ性能とは、従来、二律背反の関係にあり、両者を高いレベルで両立させることは非常に難しい問題であった。
【0007】
そこで本発明は、ビードエーペックスゴムの高さを20mm以下としその小型化を図る一方、カーカスの折返し部のタイヤ軸方向外側にサイズやゴム硬度などを規制した補強エーペックスを配することを基本として、カーカスの本体部に作用する引張力を低減せしめ、タイヤ固有振動数の上昇を抑制し低周波側のロードノイズ性能を向上させる一方、タイヤ剛性を充分に確保でき、優れた操縦安定性を発揮しうる空気入りタイヤの提供を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項1の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至る本体部に前記ビードコアの廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返される折返し部を一連に設けたカーカス、及びこのカーカスの本体部と折返し部との間に配されるビードエーペックスゴムを具えた空気入りタイヤであって、
前記ビードエーペックスゴムは、タイヤ軸を含む断面において、ビードコアの半径方向の外周面に沿う下辺、該下辺のタイヤ軸方向の内端から半径方向外方に前記本体部に沿って延在する内の斜辺、及びこの内の斜辺の半径方向の外方端と前記下辺の外端とを継ぐ外の斜辺とからなる断面三角形状をなし、かつ前記下辺からのビードエーペックスゴムの前記外方端までの高さh1を20mm以下とし、
かつビードベースラインから前記折返し部の半径方向の外方端までの折返し高さh2を、タイヤ断面高さh0の0.4倍以上とするとともに、
前記折返し部は、前記外の斜辺に実質的に接するビード側の領域と、このビード側の領域に連続し前記本体部に実質的に接するサイドウォール側の領域とがタイヤ軸方向内向きに凹む凹部を形成し、
しかも前記凹部に、前記ビードコアの前記外周面とビードエーペックスゴムの前記外方端との間に位置する内方端から、ビードエーペックスゴムの前記外方端と折返し部の前記外方端との間に位置する外方端までの領域で前記折返し部に沿ってのびる補強エーペックスゴムを設け、
前記カーカスは、前記本体部と前記折返し部とが接して延在する接触域を形成し、該接触域が、直線状にのびる直線域部を含み、該直線域部が前記外方端の近傍から始まることを特徴としている。
【0009】
又請求項2の発明では、前記補強エーペックスゴムは、前記ビード部に配されるリムずれ防止用のクリンチゴムと、このクリンチゴムに半径方向外側部分で斜めに接しかつサイドウォール部をなすサイドウォールゴムとによって覆われるとともに、前記ビードエーペックスゴムのゴム硬度をHs1、前記補強エーペックスゴムのゴム硬度をHs2、前記クリンチゴムのゴム硬度をHs3、前記サイドウォールゴムのゴム硬度をHs4としたとき、次の関係を充足したことを特徴としている。
Hs1≧Hs2>Hs3>Hs4
【0010】
又請求項3の発明では、前記補強エーペックスゴムは、前記ビードエーペックスゴムの外方端の近傍に、タイヤ軸方向の厚さが最大厚さtmaxとなる最大厚さ位置Pを有し、この最大厚さ位置Pから半径方向内外に向かって厚さを漸減させるとともに、前記最大厚さtmaxは、前記最大厚さ点Pを通るタイヤ軸方向線上における前記折返し部からタイヤ外面までの外皮ゴム厚さTの0.25〜0.50倍であることを特徴としている。
【0011】
又請求項4の発明では、前記補強エーペックスゴムは、その内方端から前記ビードエーペックスゴムの外方端までの両者の重なり部の半径方向長さLを5〜10mmとするとともに、前記補強エーペックスゴムとビードエーペックスゴムとのタイヤ軸方向の厚さの和は、ビードコアの前記外周面から半径方向外側に向かって漸減することを特徴としている。又、請求項5の発明では、前記補強エーペックスゴムは、タイヤ軸方向外側縁を直線状或いはタイヤ軸方向外向きに凸る凸円弧状に形成することを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図1は、本発明の空気入りタイヤが乗用車用タイヤとして形成されるとともに正規リムにリム組みしかつ正規内圧の5%を充填した5%内圧状態における子午線断面図を示している。なお前記「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、前記「正規内圧」とは、前記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" であるが、乗用車用タイヤである場合には180KPaとする。
【0013】
図1において、空気入りタイヤ1は、トレッド部2と、このトレッド部2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とを具える。前記ビード部4、4間にはトロイド状のカーカス6が架け渡されるとともに、トレッド部2の内方かつ前記カーカス6の半径方向外側には強靱なベルト層7が巻装される。
【0014】
前記ベルト層7は、例えば芳香族ポリアミド繊維コード及びスチールコード等の高弾性のベルトコードをタイヤ周方向に対して10〜35度の角度で配列した2枚以上、本例では、内外2枚のベルトプライ7A、7Bからなる。前記ベルトコードは、プライ間で交差するように配列の向きを違えて配されており、これによってトレッド部2の略全巾を強いタガ効果を有して補強し、かつトレッド剛性を高めている。なおベルト層7のさらに外側に、ナイロン等の有機繊維コードをタイヤ周方向に対して5度以下の角度で例えば螺旋巻きしたバンド層(図示しない)を形成し、高速走行にともなうトレッド部2のリフティングを防止することが好ましい。
【0015】
又前記カーカス6は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して75〜90度の角度で配列したラジアル構造の1枚以上、本例では1枚のカーカスプライ6aから形成される。カーカスコードとして、ナイロン、ポリエステル、レーヨンから選択される有機繊維コードが好適に採用される。
【0016】
このカーカスは、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の両側に、前記ビードコア5の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折返される折返し部6Bを一連に具える。
【0017】
なお前記ビードコア5は、ビードワイヤ(図示しない)を巻回することによって形成されたリング状をなし、本例では、複数本のビードワイヤを引き揃えた長尺な帯体を、半径方向内側から外側に渦巻状に巻回してなるテープビードタイプの場合を例示している。従って、ビードコア5は、本例では、断面矩形状をなし、その半径方向外周面S1はタイヤ軸方向線と略平行に向けて配されている。ビードコア5としては、1本のビードワイヤを、螺旋状に連続巻きしたシングルワインドタイプのものも使用でき、この時、断面六角形状(偏平六角形状を含む)や断面円形状など種々な断面形状に形成できる。
【0018】
そして、前記ビード部4には、前記カーカス6の本体部6Aと折返し部6Bとの間を通って前記ビードコア5からタイヤ半径方向外方に先細状にのびる硬質ゴムからなるビードエーペックスゴム8が配される。
【0019】
このビードエーペックスゴム8は、図2に拡大して示すように、前記ビードコア5の外周面S1に沿う下辺K1、該下辺K1のタイヤ軸方向の内端から半径方向外方に前記本体部6Aに沿って延在する内の斜辺K2、及びこの内の斜辺K2の半径方向の外方端(ビードエーペックスゴム8の外方端8Eに相当する)と前記下辺K1の外端とを継ぐ外の斜辺K3とからなる断面三角形状をなす。又該ビードエーペックスゴム8では、前記下辺K1から外方端8Eまでの半径方向の高さh1を20mm以下に大巾に減じている。
【0020】
又カーカス6の前記折返し部6Bは、前記外の斜辺K2及び本体部6Aに順次接しながら半径方向外方に巻き上げられる。即ち、折返し部6Bは、前記外の斜辺K2に実質的に接するビード側の領域B1と本体部6Aに実質的に接するサイドウォール側の領域B2とを具えるとともに、この各領域B1、B2によってタイヤ軸方向内向きに凹む凹部10を形成している。ここで、「実質的に接する」とは、例えば接着性を高める目的で、外の斜辺K2との間や本体部6Aとの間に、厚さ1.0mm以下の薄厚のインシュレーションゴム層(図示しない)を介在させることを許容するもので、このインシュレーションゴム層は、カーカスプライのトッピングゴムと略同構成のゴムで形成される。
【0021】
このように、前記ビードエーペックスゴム8を非常に小型化するとともに、その外方端8Eより半径方向外方では、カーカス6の本体部6Aと折返し部6Bとが実質的に接して延在する接触域Yを形成している。
【0022】
その結果、前記本体部6A及び折返し部6Bでは、荷重負荷時の曲げ中立線Nからの距離が減じられ、曲げ変形の際に本体部6Aに局部的に作用する引張力が低減される。しかも、前記接触域Yにおいては、前記本体部6Aと折返し部6Bとが一体化しその剛性がアップするため、前記曲げ中立線Nを本体部6Aに向かってタイヤ軸方向内方側に移行でき、曲げ変形時の歪み自体も低減しうる。従って、本体部6Aに作用する引張力を大巾に減じることが可能となり、タイヤ固有振動数の上昇を抑制し、低周波側のロードノイズ性能を向上させることができるのである。
【0023】
このとき、前記剛性アップのためには接触域Yをある程度の範囲で形成することが必要であり、そのために、前記折返し部6Bの外方端6EのビードベースラインBLからの折返し高さh2を、タイヤ断面高さh0の0.4倍以上としている。ここで、前記「ビードベースラインBL」とは、前記JATMA等の規格で定められるリム径を通るタイヤ軸方向線として定義する。
【0024】
なお、前記カーカス6が複数のカーカスプライから形成される場合には、少なくとも1枚のカーカスプライの折返し高さh2を前記範囲とする。又前記折返し高さh2の上限は、特に規制されないが、通常は、前記外方端6Eがベルト層7のタイヤ軸方向外端よりも低所で終端するのが一般的である。
【0025】
又本例では、前記接触域Yが、直線状にのびる直線域部Y1を含み、この直線域部Y1が前記外方端8Eの近傍から始まる。係る場合には、前記本体部6Aにおけるカーカスコードパスが短くなり、荷重負荷時の曲げ変形量がさらに減じられるとともに、カーカスコードの引張力が均一化されるため、前記ロードノイズ性能により有利となる。
【0026】
次に、前記凹部10内には、硬質ゴムからなる補強エーペックス11が配置され、ビード部4からサイドウォール部3にかけて補強する。
【0027】
この補強エーペックス11は、ビードコア5の前記外周面S1とビードエーペックスゴム5の前記外方端8Eとの間に位置する内方端11aから、ビードエーペックスゴム8の前記外方端8Eと折返し部6Bの前記外方端6Eとの間に位置する外方端11bまでの領域で前記折返し部6Bに沿って延在する。これによって、曲げ変形に対して剛性を適度に付与するとともに、特に周方向の剛性向上を図ることが可能となり、前記ビードエーペックスゴム8を小形化したことに起因する剛性低下を補い、操縦安定性を高いレベルで確保することができる。
【0028】
又前記補強エーペックス11は、リムずれ防止用のクリンチゴム12と、サイドウォール部3をなすサイドウォールゴム13とによってその外側面が被覆される。
【0029】
前記クリンチゴム12は、ビード部4のゴム外皮を形成する硬質ゴムであって、ヒール部分から立上がりビード外側面を形成する立上り部12Aを少なくとも含み、本例では、この立上り部12Aに連なりコア下を通ってビード底面を形成するベース部12Bを一体に設けた場合を例示する。このクリンチゴム12の露出面は、リムと接触するリム接触領域を少なくとも含み、これによってリムずれによる損傷を防止する。
【0030】
又該クリンチゴム12の半径方向外側部分には、軟質ゴムからなる柔軟なサイドウォールゴム13が境界線15を介して接続する。この境界線15は、タイヤ軸方向外側から内側に向かって半径方向外方に傾斜し、その半径方向外方端15Eが、前記補強エーペックス11の外側面と交差している。
【0031】
ここで、前記ビードエーペックスゴム8のゴム硬度をHs1、補強エーペックス11のゴム硬度をHs2、前記クリンチゴム12のゴム硬度をHs3、前記サイドウォールゴム13のゴム硬度をHs4としたとき、次の関係を充足する。
Hs1≧Hs2>Hs3>Hs4
即ち、タイヤ軸方向内側から外側に向かって、又半径方向内側から外側に向かって、ゴム硬度を漸減させている。これによって、剛性段差を発生させることなく、前記曲げ中立線Nの移行に基づく本発明のロードノイズ性能向上効果を発揮させることができる。
【0032】
なお前記ビードエーペックスゴム8のゴム硬度をHs1は、ビード剛性を充分確保しリム嵌合を確実に行うために、85〜100度とするのが好ましい。又前記補強エーペックス11のゴム硬度Hs2は、周方向剛性を高め優れた操縦安定性を得るために、80〜95度とするのが好ましい。又前記クリンチゴムのゴム硬度Hs3は、リムずれやリムとの摩耗損傷等を防止するために、65〜85度の硬質ゴムを用いることが好ましい。なお本願でいうゴム硬度とは、JIS−K6253に基づくデュロメータータイプAによって測定したデュロメータA硬さを意味する。
【0033】
又前記補強エーペックス11は、図3に示すように、前記ビードエーペックスゴム8の外方端8Eの近傍に、タイヤ軸方向の厚さtが最大厚さtmaxとなる最大厚さ位置Pを有し、この最大厚さ位置Pから半径方向内外に向かって厚さを漸減させている。これによって、補強エーペックス11とビードエーペックスゴム8とは剛性段差を生じることなく滑らかに接続される。特に、本例では、各高さ位置における、補強エーペックスゴム11のタイヤ軸方向の厚さtとビードエーペックスゴム8のタイヤ軸方向の厚さjとの和t+jが、ビードコア5の前記外周面S1から半径方向外側に向かって漸減する好ましい場合を例示している。これにより、補強エーペックス11とビードエーペックスゴム8とのトータル的な剛性がより滑らかに変化し、カーカス6への局部的な歪み集中、即ち引張力の局部的増加を抑制できる。
【0034】
又前記最大厚さtmaxは、前記最大厚さ点Pを通るタイヤ軸方向線上における前記折返し部6Bからタイヤ外面までの外皮ゴム厚さTの0.25〜0.50倍であることが好ましい。これによって、前記曲げ中立線Nの位置を、補強エーペックス11を形成する以前と大きく変化させることなく、剛性を向上させることができる。即ち、曲げ中立線Nの移行に基づく本発明のロードノイズ性能向上効果を損ねることなく、剛性付与が可能となり、操縦安定性との両立を図ることができる。なお0.25倍未満では、剛性が不十分となるなど操縦安定性が低下傾向となり、又0.50倍をこえると曲げ中立線Nがタイヤ軸方向外方に移行し、ロードノイズ性能向上効果を阻害する。
【0035】
なお、各高さ位置において前記厚さtは、その高さ位置における外皮ゴム厚さTの0.5倍以下とするのが、前記曲げ中立線Nへの影響を減じるために好ましい。
【0036】
又本例では、前記補強エーペックスゴム11とビードエーペックスゴム8との重なり部20の半径方向長さLを5〜10mmとし、剛性低下がさらに抑えられる。これは、ビードエーペックスゴム8が小型化することにより、その外方端8Eが、リムのフランジ高さ近傍に位置することとなり、従って、前記長さLを適正化することにより、充填内圧とフランジによる拘束とによって前記重なり部20が一体化する如く押圧され、この部分での剛性低下が防止されるからである。なお前記長さLが5mm未満では、前記外方端8E近傍での屈曲が急激となり、製造時、この部分にエアー溜まりを招くなど、耐久性の低下等の不具合を招く可能性を生じる。
【0037】
なお操縦安定性をより高いレベルで確保するためには、本例の如く、前記補強エーペックス11の外方端11bを、前記ビードエーペックス8の外方端8Eから折返し部6の外方端6Eまでの半分高さを半径方向外側に越えて位置させることが好ましく、特に補強をバランス良く行うために、前記外方端11bを、前記直線域部Y1上に設けるのが好ましい。このとき、前記補強エーペックスゴム11のタイヤ軸方向内側縁は、前記最大厚さ点Pから外方端11bまでの間では、直線状に形成される。なお、タイヤ軸方向外側縁は、直線状或いはタイヤ軸方向外向きに凸る凸円弧状に形成するのが好ましい。
【0038】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【0039】
【実施例】
タイヤサイズが175/65R14の乗用車用タイヤを表1の仕様に基づき試作するとともに、該試作タイヤの縦剛性、横剛性、タイヤ固有振動数、低周波側ロードノイズ性能、操縦安定性をテストしその結果を表1に記載した。
【0040】
(1)縦剛性、横剛性、タイヤ固有振動数、
試供タイヤにリム(5.5J×14)、内圧(200kPa)、縦荷重(3.53kN)の条件にて、常法により、縦剛性、横剛性、及びタイヤ固有振動数を測定し、従来例を100とした指数により評価した。値が大なほど剛性及びタイヤ固有振動数が高い。
【0041】
(2)低周波側ロードノイズ性能
試供タイヤをリム(5.5J×14)、内圧(200kPa)の条件の下で車両(1500cc、FF車)の全輪に装着し、舗装粗面路を速度50km/hにて走行させ、運転席右耳許にて車内騒音を測定し、125Hzにおける騒音レベルを従来例を100とする指数で表示した。数値が大きいほど騒音レベルが小さく良好である。
【0042】
(3)操縦安定性
前記車両を用いて、ドライなテストコースを走行し、ドライバーの官能評価により、従来例を100とする指数で表示した。なおテストは、5人のドライバーによって行われ、5名評価評価の平均値を採用している。数値が大きいほど操縦安定性に優れている。
【0043】
【表1】
【0044】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、ビードエーペックスゴムの高さを20mm以下としその小型化を図る一方、カーカスの折返し部のタイヤ軸方向外側にサイズやゴム硬度などを規制した補強エーペックスを配しているため、カーカスの本体部に作用する引張力を低減せしめ、タイヤ固有振動数の上昇を抑制し低周波側のロードノイズ性能を向上させる一方、タイヤ剛性を充分に確保でき、優れた操縦安定性を発揮しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のタイヤの断面図である。
【図2】ビード部を拡大して示す断面図である。
【図3】補強エーペックスをさらに拡大して示す断面図である。
【図4】従来タイヤおよびその問題点を説明する線図である。
【符号の説明】
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 本体部
6B 折返し部
8 ビードエーペックスゴム
10 凹部
11 補強エーペックスゴム
12 クリンチゴム
13 サイドウォールゴム
20 重なり部
BL ビードベースライン
K1 下辺
K2 内の斜辺
K3 外の斜辺
Claims (5)
- トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至る本体部に前記ビードコアの廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返される折返し部を一連に設けたカーカス、及びこのカーカスの本体部と折返し部との間に配されるビードエーペックスゴムを具えた空気入りタイヤであって、
前記ビードエーペックスゴムは、タイヤ軸を含む断面において、ビードコアの半径方向の外周面に沿う下辺、該下辺のタイヤ軸方向の内端から半径方向外方に前記本体部に沿って延在する内の斜辺、及びこの内の斜辺の半径方向の外方端と前記下辺の外端とを継ぐ外の斜辺とからなる断面三角形状をなし、かつ前記下辺からのビードエーペックスゴムの前記外方端までの高さh1を20mm以下とし、
かつビードベースラインから前記折返し部の 半径方向の外方端までの折返し高さh2を、タイヤ断面高さh0の0.4倍以上とするとともに、
前記折返し部は、前記外の斜辺に実質的に接するビード側の領域と、このビード側の領域に連続し前記本体部に実質的に接するサイドウォール側の領域とがタイヤ軸方向内向きに凹む凹部を形成し、
しかも前記凹部に、前記ビードコアの前記外周面とビードエーペックスゴムの前記外方端との間に位置する内方端から、ビードエーペックスゴムの前記外方端と折返し部の前記外方端との間に位置する外方端までの領域で前記折返し部に沿ってのびる補強エーペックスゴムを設け、
前記カーカスは、前記本体部と前記折返し部とが接して延在する接触域を形成し、該接触域が、直線状にのびる直線域部を含み、該直線域部が前記外方端の近傍から始まることを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記補強エーペックスゴムは、前記ビード部に配されるリムずれ防止用のクリンチゴムと、このクリンチゴムに半径方向外側部分で斜めに接しかつサイドウォール部をなすサイドウォールゴムとによって覆われるとともに、
前記ビードエーペックスゴムのゴム硬度をHs1、前記補強エーペックスゴムのゴム硬度をHs2、前記クリンチゴムのゴム硬度をHs3、前記サイドウォールゴムのゴム硬度をHs4としたとき、次の関係を充足したことを特徴とする請求項1記載の空気入りタイヤ。
Hs1≧Hs2>Hs3>Hs4 - 前記補強エーペックスゴムは、前記ビードエーペックスゴムの外方端の近傍に、タイヤ軸方向の厚さが最大厚さtmaxとなる最大厚さ位置Pを有し、この最大厚さ位置Pから半径方向内外に向かって厚さを漸減させるとともに、前記最大厚さtmaxは、前記最大厚さ点Pを通るタイヤ軸方向線上における前記折返し部からタイヤ外面までの外皮ゴム厚さTの0.25〜0.50倍であることを特徴とする請求項1又は2記載の空気入りタイヤ。
- 前記補強エーペックスゴムは、その内方端から前記ビードエーペックスゴムの外方端までの両者の重なり部の半径方向長さLを5〜10mmとするとともに、前記補強エーペックスゴムとビードエーペックスゴムとのタイヤ軸方向の厚さの和は、ビードコアの前記外周面から半径方向外側に向かって漸減する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。
- 前記補強エーペックスゴムは、タイヤ軸方向外側縁が直線状に形成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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