JP5469692B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ子午線断面における輪郭線の形状を規定することにより、乗心地、転がり抵抗及びブレーキ性能を向上しうる空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、トレッド部のタイヤ軸方向外側の領域であるショルダー領域からサイドウォール部に至る輪郭線の形状は、乗心地、転がり抵抗及びブレーキ性能等のタイヤ性能を決定する大きな要因である。例えば、図３に示されるように、トレッド部ａのショルダー領域ｂを形成する円弧ｅの曲率半径Ｒ２を、仮想線で示されるように、曲率半径Ｒ１へと大きくした場合、ショルダー領域ｂの接地面が半径方向内方に後退するので接地端での接地圧が下がり、運転者の乗心地が改善される。また、ショルダー領域ｂを形成するゴムの厚さも薄くでき、タイヤを軽量化できるので、転がり抵抗も改善される。しかしながら、このようなタイヤは、接地面積が小さくなるので、制動時の抵抗が減少し、ブレーキ性能が悪化される傾向にある。

ブレーキ性能の悪化を防止するために、トレッド幅を増加させ、タイヤと地面との接地面積を大きくすることも考えられる。トレッド幅を増加させるためには、ショルダー領域からサイドウォール部に至るバットレス部のゴムの厚さの増加を招き、タイヤ重量が増加され転がり抵抗が悪化される傾向にある。さらに、バットレス部のたわみが小さくなり、乗心地も悪化される傾向にある。従来、このようなタイヤ性能を向上させるため、タイヤ子午線断面における輪郭線の形状をインボリュート曲線に基づいて規定するものがある（例えば下記特許文献１参照）。

特許文献１には、タイヤ赤道点とトレッド縁の２点の曲率半径に基づいて、曲率半径が連続して減じられた複数の円弧が滑らかに連続して形成されたインボリュート曲線を特定し、このインボリュート曲線により、タイヤ子午線断面における輪郭線を描画することが開示されている。

上記のような、タイヤ子午線断面における輪郭線がインボリュート曲線により描画されたタイヤでは、地面とタイヤの接地面の圧力分布が、インボリュート曲線に沿って分散されて均一となるので、耐摩耗性や、直進時および旋回時の操縦安定性等のタイヤ性能が向上される。

特開平１１−００１１０３号公報

しかしながら、特許文献１に開示される空気入りタイヤは、規定される輪郭線がタイヤ赤道点からトレッド縁に至る輪郭線のみであり、トレッド部のタイヤ軸方向外側の領域であるショルダー領域からサイドウォール部に至る輪郭線が規定されるものではない。そのため、ショルダー領域からサイドウォール部に至る輪郭線の形状によっては、乗心地、転がり抵抗及びブレーキ性能が低下される恐れがある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、タイヤ子午線断面における輪郭線の形状を規定することにより、乗心地、転がり抵抗及びブレーキ性能を向上できる乗用車用の空気入りタイヤを提供することにある。

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に至るカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側かつ前記トレッド部の内部に配されたベルト層とを具えた乗用車用の空気入りタイヤであって、前記カーカスは、有機繊維からなるカーカスコードが配列された１枚のカーカスプライからなり、正規リムにリム組みしかつ正規内圧が充填されしかも無負荷である正規状態におけるタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面において、トレッド幅ＴＷ（mm）が、タイヤの呼び幅ＹＷ（mm）の８０〜９０％であり、前記トレッド部のタイヤ軸方向外側の領域であるショルダー領域から前記サイドウォール部に至る輪郭線は、前記ショルダー領域を形成しかつ中心がタイヤ内側にある曲率半径３５〜５５mmの円弧からなるショルダー輪郭線と、前記サイドウォール部を形成しかつ中心がタイヤ内側にある円弧からなるサイドウォール輪郭線と、前記ショルダー輪郭線と前記サイドウォール輪郭線との間を滑らかに継ぎかつ中心がタイヤ外方にある曲率半径２０〜６０mmの円弧からなるバットレス輪郭線とを含み、前記バットレス輪郭線と前記カーカスの外面との間にはバットレスゴムのみが介在し、このバットレスゴムの最短のゴム厚さは、１．５〜８．０mmであることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記トレッド幅ＴＷ（mm）が、前記タイヤの呼び幅ＹＷ（mm）の８５〜９０％である請求項１記載の乗用車用の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記ショルダー輪郭線の前記曲率半径が４０〜５０mmである請求項１又は２に記載の乗用車用の空気入りタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記バットレス輪郭線の前記曲率半径が２０〜４５mmである請求項１乃至３のいずれかに記載の乗用車用の空気入りタイヤである。

また請求項５記載の発明は、前記サイドウォール部には、前記カーカスのタイヤ軸方向外側に、サイドウォールゴムが配され、該サイドウォールゴムの損失正接tanδが０．１４以下である請求項１乃至４のいずれかに記載の乗用車用の空気入りタイヤである。

本発明によれば、ショルダー輪郭線を曲率半径３５〜５５ｍｍの大きな円弧に規定し、接地端の接地圧を下げ、運転者の乗心地を改善できる。また本発明では、ショルダー領域を形成するゴムの厚さを薄くでき、軽量化にともなって転がり抵抗を改善できる。この場合、接地面積が小さくなりブレーキ性能が悪化される傾向にあるが、トレッド幅ＴＷ（mm）をタイヤの呼び幅ＹＷ（mm）の８０〜９０％とし、接地面積を大きくすることで、ブレーキ性能を改善できる。また、バットレス輪郭線を中心がタイヤ外方にある曲率半径２０〜６０ｍｍの円弧とすることにより、この部分でのゴムの厚さを薄くでき、タイヤを軽量化できるので、転がり抵抗を改善できる。

また本発明によれば、バットレス輪郭線を中心がタイヤ外方にある曲率半径の円弧としたことにより、荷重負荷時には、トレッド部からバットレス領域の間に比べてサイドウォール部の方がたわみやすくなる。よって、転がり抵抗に関し、サイドウォール部より寄与率の高いトレッド部のたわみが低減され、さらに転がり抵抗を低減できる。

本発明の実施形態を示す空気入りタイヤの左半分断面図である。 図１に示す空気入りタイヤの輪郭線を示す線図である。 従来の空気入りタイヤの説明図である。

以下、本発明の実施の一形態が、図面に基づき説明される。
図１には、正規リムにリム組みしかつ正規内圧が充填されしかも無負荷である正規状態におけるタイヤ回転軸を含む空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」と記載する場合がある。）１のタイヤ子午断面（左半分）を示している。ここで本実施形態で用いる「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" 、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１８０ｋＰａとする。

上記タイヤ１は、図１に示されるように、トレッド部２と、該トレッド部２の両端から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の半径方向内方端に形成されかつビードコア５を有するビード部４とを具えている。なお本実施形態では、タイヤ呼び幅ＹＷに対するタイヤ断面高さＨの比である扁平率を、例えば６５％とした乗用車用タイヤが示されている。

また、タイヤ１は、前記トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４に至るカーカス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とを具えている。前記カーカス６は、１枚以上、本実施形態では１枚のカーカスプライからなり、該カーカスプライは、ナイロン、ポリエステル、レーヨン、芳香族ポリアミドなどの有機繊維からなるカーカスコードを、タイヤ赤道Ｃに対して７０〜９０度の角度で傾けて配列されたラジアル構造をなすものを示す。

前記ベルト層７は、スチールコードをタイヤ赤道Ｃに対して１０〜３５度の角度で配列した少なくとも１枚以上、本実施形態では内外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成され、各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、コードがプライ間で相互に交差するように向きを違えて配され、トレッド部２の剛性を高めている。また、ベルトコードには、例えばレーヨン、芳香族ポリアミド等の高弾性の有機繊維コードも必要に応じて用いることができる。

なお、高速走行に耐え得るべく、ベルト層７の半径方向外側に該ベルト層７の少なくとも軸方向外端部を覆うことにより、高速走行に伴うベルト層７のリフティングなどを抑制するバンド層８を設けることがより望ましい。このバンド層８は、低弾性の有機繊維コードをタイヤ赤道Ｃに対して０〜５度の小角度で配列される。

上記タイヤ１は、前記正規状態におけるタイヤ回転軸を含むタイヤ子午断面において、トレッド幅ＴＷ（mm）が、タイヤの呼び幅ＹＷ（mm）の８０〜９０％に規定され、かつ、トレッド部２のタイヤ軸方向外側の領域であるショルダー領域１０からサイドウォール部３に至る輪郭である輪郭線Ｌが一定の形状に規定される。

上記輪郭線Ｌは、ショルダー領域１０を形成しかつ中心がタイヤ内側にある曲率半径Ｒ１が３５〜５５ｍｍの円弧からなるショルダー輪郭線Ｌ１と、サイドウォール部３を形成しかつ中心がタイヤ内側にある円弧からなるサイドウォール輪郭線Ｌ２と、ショルダー輪郭線Ｌ１とサイドウォール輪郭線Ｌ２との間を滑らかに継ぎかつ中心がタイヤ外方にある曲率半径Ｒ２が２０〜６０ｍｍの円弧からなるバットレス輪郭線Ｌ３とを有している。なお、トレッド部２のショルダー領域１０のタイヤ軸方向内側の輪郭線は、中心がタイヤ内側にある曲率半径ＴＲが５０〜８００ｍｍの円弧からなる。

上記のタイヤ１では、ショルダー輪郭線Ｌ１が、曲率半径Ｒ１が３５〜５５ｍｍの比較的大きな円弧で形成される。これにより、接地端の接地圧が下げられ、運転者の乗心地を改善できるとともに、ショルダー領域１０を形成するゴムの厚さを薄くでき、この軽量化にともなって転がり抵抗を改善できる。この場合、接地面積が小さくなりブレーキ性能が悪化する傾向にあるが、トレッド幅ＴＷ（mm）をタイヤの呼び幅ＹＷ（mm）の８０〜９０％に規定し、接地面積を大きく確保しているため、ブレーキ性能を改善できる。また、バットレス輪郭線Ｌ３は、中心がタイヤ外方にある曲率半径Ｒ２が２０〜６０ｍｍの円弧で形成されることにより、この部分でのゴムの厚さを薄くでき、タイヤ１を軽量化できるので、さらに転がり抵抗を改善できる。

なお、前記トレッド幅ＴＷとは、前記正規状態のタイヤ１に正規荷重を負荷して平面に接地させた状態において、平面と接するトレッド部２のタイヤ軸方向の最外端である接地端間のタイヤ軸方向距離をいう。

また、上記「正規荷重」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荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば"最大負荷能力"、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 "LOAD CAPACITY" であるが、タイヤが乗用車用の場合には前記荷重の８８％に相当する荷重とする。

また上記のタイヤ１では、バットレス輪郭線Ｌ３が、中心がタイヤ外方にある曲率半径Ｒ２の円弧で形成される。このように、バットレス輪郭線Ｌ３が、タイヤ子午線断面において、タイヤ内側に凹む略凹形状に形成したことにより、タイヤ１の荷重負荷時には、トレッド部２からバットレス領域１０の間に比べて、サイドウォール部３の方がたわみやすくなる。よって、転がり抵抗に関し、サイドウォール部３より寄与率の高いトレッド部２のたわみが低減され、転がり抵抗を低減できる。またこれと同時に、サイドウォール部３がたわみやすく、タイヤ１と地面との衝撃を吸収できるので、乗心地も向上できる。

上記トレッド幅ＴＷが、タイヤの呼び幅ＹＷの８０％未満になると、タイヤ１の接地幅が小さくなり、ブレーキ性能が低下するため好ましくない。また、トレッド幅ＴＷが、タイヤの呼び幅ＹＷの９０％より大きくなると、ショルダー領域１０からサイドウォール部３に至る間のゴムの厚さが大きくなり、これに伴いタイヤ１の重量が増加し、転がり抵抗が大幅に悪化する。このような観点から、トレッド幅ＴＷは、タイヤの呼び幅ＹＷの好ましくは８５〜９０％に規定するのが望ましい。

また、上記ショルダー輪郭線Ｌ１の曲率半径Ｒ１が３５ｍｍ未満になると、接地幅が大きく増加され、接地端の接地圧も増大するので、乗心地を改善する効果が得られない。また、ショルダー輪郭線Ｌ１の曲率半径Ｒ１が５５ｍｍより大きくなると、有効な接地幅を確保できない恐れがある。このような観点から、上記ショルダー輪郭線Ｌ１の曲率半径Ｒ１は、好ましくは４０〜５０ｍｍに規定されるのが望ましい。

さらに、上記バットレス輪郭線Ｌ３の曲率半径Ｒ２が２０ｍｍ未満になると、この部分でのゴムの厚みが小さくなり、外傷により破断する恐れや、歪が集中することによる耐久性が懸念される。また、バットレス輪郭線Ｌ３の曲率半径Ｒ２が６０ｍｍより大きくなると、この部分でのゴムの厚みが大きくなり、軽量化に伴って転がり抵抗を改善する効果、及びトレッド部２からバットレス領域１０の間に比べて、サイドウォール部３の方をたわみやすくする効果を得られない。このような観点から、上記バットレス輪郭線Ｌ３の曲率半径Ｒ２は、外傷及び歪に対する耐久性を有し、かつ曲率半径の小さな輪郭線であればよく、好ましくは４５ｍｍ以下、より好ましくは３５ｍｍ以下に規定されるのが望ましく、また、好ましくは２５ｍｍ以上に規定されるのが望ましい。

またタイヤ１のサイドウォール部３には、カーカス６のタイヤ軸方向外側に、サイドウォールゴム１２が配されている。このサイドウォールゴム１２のゴム組成物は、７０℃における損失正接ｔａｎδが０．１４以下の粘弾性を有しており、例えば、リニア成分の多いポリブタジエンゴムを含有するゴム成分からなるのが望ましい。ここで、リニア成分の多いポリブタジエンゴムとは、分子構造上、分岐（枝分かれ）の少ないポリブタジエンを意味する。そして、ゴム成分中にリニア成分の多いポリブタジエンゴムを配合することによって、ゴム硬度が高く、発熱性の低いゴム組成物を得やすいという効果が得られる。なお、上記サイドウォールゴム１２に使用される前記ポリブタジエンゴム以外のゴム成分としては、特に限定されないが、天然ゴム（ＮＲ）、前記ポリブタジエンゴム以外のブタジエンゴム、イソプレンゴム（ＩＲ）などのジエン系ゴムのポリマーが汎用的で好ましい。

またサイドウォールゴム１２には、可塑剤、ワックス、老化防止剤、酸化亜鉛、硬化性樹脂、ステアリン酸、加硫剤（硫黄、促進剤）など通常タイヤに使用される添加剤が配合される。特に可塑剤は、アロマ成分が多い可塑剤（アロマチックオイル）より、パラフィン成分が多い可塑剤（パラフィンオイル）を使用することにより、低い粘弾性を達成することができる。

上記サイドウォールゴム１２のゴム組成物は、７０℃における損失正接ｔａｎδを０．１４以下としているが、好ましくは０．０６以上０．１４が望ましい。サイドウォールゴム１２のｔａｎδ（７０℃）が０．０６未満となると、ゴム組成物の耐屈曲性疲労性が劣る傾向があり、０．１４より大きくなると、転がり抵抗低減の効果が少ない。なお、前述のｔａｎδは、加硫後のサイドウォールゴム１２の組成物に対して測定された物性値であり、４mm幅×３０mm長さ×１．５mm厚さの短冊状試料を切り取って、岩本製作所（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用い、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、動歪±２％の条件で測定した値とする。

上記バットレス輪郭線Ｌ３とカーカス６との間に配されるバットレスゴム１３は、とくに限定されないが、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム、イソプレンゴム（ＩＲ）などのジエン系ゴムのポリマーが汎用的で好ましい。このバットレスゴム１３は、図１に示されるように、バットレス輪郭線Ｌ３とカーカス６の外面までの最短のゴム厚さｔが１．５〜８mmに規定される。このバットレスゴム１３が、１．５ｍｍより小さい場合には、外傷により破断する恐れがあり、８ｍｍより大きい場合には、軽量化による転がり抵抗を改善する効果が得られない。

以上、本発明の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。例えば、図２に示す上記輪郭線Ｌは、各輪郭線Ｌ１〜Ｌ３を含み、これら各輪郭線Ｌ１〜Ｌ３が曲率半径Ｒ１〜Ｒ３を有する円弧からなればよく、輪郭線Ｌ又は各輪郭線Ｌ１〜Ｌ３の円弧に基づいて、曲率半径の異なる円弧が連続することにより形成された曲線を有する輪郭線、またはその一部に直線部を有する輪郭線であってもよい。また例えば、上記空気入りタイヤ１は、輪郭線Ｌがタイヤ赤道Ｃを中心に対称でなくともよい。

本発明の効果を確認するために、タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５の表１の仕様に基づいた乗用車用タイヤを試作（実施例１〜１３）し、その性能についてテストが行われた。なお、中心がタイヤ外方にある曲率半径の円弧と規定しないバットレス輪郭線Ｌ３である従来の構成のタイヤ（比較例１〜５、８）及び本願構成外のタイヤ（比較例７、８）についても併せてテストを行い、それらの性能を比較した。

乗心地評価テスト及びブレーキ性能評価テストは、１．８ＬのＦＦ車を用い、各タイヤを１５×６ＪＪのリムに内圧２３０ｋＰａで装着して行った。乗心地評価は、テストコース内走行におけるドライバーの官能評価である。ブレーキ性能評価は、テストコースを１００ｋｍ／ｈで走行する実車のＡＢＳ制動距離を測定し、比較例１を１００（基準）として指数表示をした。

また転がり抵抗評価テストは、転がり抵抗試験機を用い、各タイヤを１５×６ＪＪのリムに内圧２３０ｋＰａで装着し、転がり抵抗測定荷重４．２ｋＮ、速度８０km／ｈの条件にて走行したときの転がり抵抗を測定し、比較例１を１００（基準）として指数表示をした。なお、転がり抵抗の指数は、値が小さい方が転がり抵抗が低く良好である。耐久性評価テストは、上記各テストを行った後、バットレスゴム１３におけるクラックの有無を確認して評価した。

テストの結果より、実施例のタイヤは、比較例に比べて乗心地、転がり抵抗及びブレーキ性能が向上されたことが確認できる。

Ｌ 輪郭線
Ｌ１ ショルダー輪郭線
Ｌ２ サイドウォール輪郭線
Ｌ３ バットレス輪郭線
ＴＷ トレッド幅
ＹＷ 呼び幅
１ 空気入りタイヤ
２ ビードコア
３ ビード部
４ サイドウォール部
５ トレッド部
６ カーカス
７ ベルト層
７ａ ベルトプライ
７ｂ ベルトプライ
８ バンド層
１０ ショルダー領域
１２ サイドウォールゴム
１３ バットレスゴム

Claims (5)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に至るカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側かつ前記トレッド部の内部に配されたベルト層とを具えた乗用車用の空気入りタイヤであって、
   前記カーカスは、有機繊維からなるカーカスコードが配列された１枚のカーカスプライからなり、
   正規リムにリム組みしかつ正規内圧が充填されしかも無負荷である正規状態におけるタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面において、
   トレッド幅ＴＷ（mm）が、タイヤの呼び幅ＹＷ（mm）の８０〜９０％であり、
   前記トレッド部のタイヤ軸方向外側の領域であるショルダー領域から前記サイドウォール部に至る輪郭線は、
   前記ショルダー領域を形成しかつ中心がタイヤ内側にある曲率半径３５〜５５mmの円弧からなるショルダー輪郭線と、
   前記サイドウォール部を形成しかつ中心がタイヤ内側にある円弧からなるサイドウォール輪郭線と、
   前記ショルダー輪郭線と前記サイドウォール輪郭線との間を滑らかに継ぎかつ中心がタイヤ外方にある曲率半径２０〜６０mmの円弧からなるバットレス輪郭線とを含み、
   前記バットレス輪郭線と前記カーカスの外面との間にはバットレスゴムのみが介在し、このバットレスゴムの最短のゴム厚さは、１．５〜８．０mmであることを特徴とする乗用車用の空気入りタイヤ。
2. 前記トレッド幅ＴＷ（mm）が、前記タイヤの呼び幅ＹＷ（mm）の８５〜９０％である請求項１記載の乗用車用の空気入りタイヤ。
3. 前記ショルダー輪郭線の前記曲率半径が４０〜５０mmである請求項１又は２に記載の乗用車用の空気入りタイヤ。
4. 前記バットレス輪郭線の前記曲率半径が２０〜４５mmである請求項１乃至３のいずれかに記載の乗用車用の空気入りタイヤ。
5. 前記サイドウォール部には、前記カーカスのタイヤ軸方向外側に、サイドウォールゴムが配され、該サイドウォールゴムの損失正接tanδ０．１４以下である請求項１乃至４のいずれかに記載の乗用車用の空気入りタイヤ。

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