JP6396168B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、操縦安定性や乗心地性を確保しながら転がり抵抗を低減できる空気入りタイヤに関する。

近年、車両の低燃費化と関係が深いタイヤの転がり抵抗の低減に対する要求が高まっている。転がり抵抗の低減にはタイヤの軽量化が有効ではあるが、ただ単に構成部材のサイズを小さくするなどの対策ではタイヤの剛性を確保することが難しくなり、操縦安定性など他のタイヤ性能の悪化を引き起こす恐れがある。

特許文献１には、転がり抵抗を低減するために、ビードフィラーの高さとカーカスプライの巻き上げ部の高さを調整した空気入りラジアルタイヤが記載されている。しかし、このタイヤでは、リムフランジとの接触領域から非接触領域に亘って剛性が急激に変化するため、走行時の圧縮応力が分散されにくく、転がり抵抗の改善効果が十分に得られない。また、低背化したビードフィラーによりタイヤの横剛性が低下するため、操縦安定性の悪化が懸念される。

特許文献２，３には、それぞれ操縦安定性を向上するための補強ゴム層をサイドウォール部に設けた空気入りタイヤが記載されている。しかし、これらのタイヤでは、硬質ゴムからなる通常のビードフィラーに加えて補強ゴム層が設けられているため、タイヤの縦剛性が過度に上昇して乗心地性が低下すると考えられる。

特開２０１２−１７６６９４号公報 特開２０００−２４７１１５号公報 特開２０１４−５４９２５号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操縦安定性や乗心地性を確保しながら転がり抵抗を低減できる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、本発明に係る空気入りタイヤは、ビード部に埋設されたビードコアからタイヤ径方向外側に延びるビードフィラーと、トレッド部からサイドウォール部を経て前記ビード部に至る本体部と、前記本体部に連続してタイヤ径方向外側に巻き上げられた巻き上げ部とを有し、前記本体部と前記巻き上げ部とで前記ビードコア及び前記ビードフィラーを挟み込むカーカスプライと、前記巻き上げ部のタイヤ幅方向外側に設けられて前記ビード部のタイヤ外表面を形成するリムストリップゴムと、を備える空気入りタイヤにおいて、前記ビードフィラーの外側端が、タイヤ外表面に現れる前記リムストリップゴムの外側端よりもタイヤ径方向内側に位置し、前記本体部の外表面に補強ゴム層が貼り合わせられ、前記補強ゴム層の外側端が前記リムストリップゴムの外側端よりもタイヤ径方向外側に位置し、前記補強ゴム層の内側端が前記リムストリップゴムの外側端よりもタイヤ径方向内側に位置し、前記補強ゴム層の内側端が、前記ビードフィラーの外側端よりもタイヤ径方向外側に位置し、前記補強ゴム層の内側端と前記ビードフィラーの外側端との間で前記本体部が前記巻き上げ部に接触しており、前記補強ゴム層のゴム硬度が、前記リムストリップゴムのゴム硬度よりも高く、前記ビードフィラーのゴム硬度よりも低い。

このタイヤでは、ビードフィラーが通常よりも低背であるため、軽量化によって転がり抵抗の低減効果が得られる。しかも、上記の如き補強ゴム層を設けているので、リムフランジとの接触領域から非接触領域に亘って剛性が緩やかに変化し、走行時の圧縮応力が分散されやすくなって、転がり抵抗の改善効果が高められる。また、補強ゴム層を設けることにより、ビードフィラーの低背化によるタイヤの横剛性の低下が抑制され、操縦安定性を確保できる。補強ゴム層はタイヤの縦剛性を上昇させるが、ビードフィラーの低背化によってフレックスゾーンが広がるため、乗心地性を確保できる。

前記補強ゴム層の内側端が、前記ビードフィラーの外側端よりもタイヤ径方向外側に位置する。かかる構成によれば、補強ゴム層がビードフィラーから離して配置されるため、補強ゴム層が撓みやすい状態となり、タイヤの縦剛性の上昇を抑えて乗心地性を向上できる。

前記補強ゴム層の外側端が、タイヤ最大幅位置よりもタイヤ径方向内側に位置するものが好ましい。かかる構成によれば、補強ゴム層によるタイヤの縦剛性の上昇を抑えて、乗心地性をより良好に確保できる。

前記補強ゴム層の１００％引張モジュラスが、前記ビードフィラーの１００％引張モジュラスよりも低く、その差が前記ビードフィラーの１００％引張モジュラスの２０％以上であるものが好ましい。このように補強ゴム層を低モジュラスにすることで、乗心地性をより良好に確保できる。

前記補強ゴム層のゴム硬度が、前記リムストリップゴムのゴム硬度よりも高く、前記ビードフィラーのゴム硬度よりも低い。補強ゴム層をリムストリップゴムよりも硬くすることで、操縦安定性をより良好に確保できる。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤを示すタイヤ子午線半断面図

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。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤを図１に示す。空気入りタイヤＴの各部の寸法や位置関係などは、タイヤを正規リムに装着して正規内圧を充填した無負荷の状態で測定するものとする。図示のようなゴム界面は、加硫処理後のタイヤ断面において特定が可能であり、例えば鋭利な刃物でタイヤを切断することによって、その断面に薄く観察されるゴム界面の性状によって判別できる。

上記において、正規リムは、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となる。また、正規内圧は、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であるが、乗用車用タイヤの場合には１８０ｋＰａとする。

空気入りタイヤＴは、一対のビード部１と、そのビード部１の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部３とを備える。ビード部１には、鋼線などの収束体をゴムで被覆してなる環状のビードコア１１が埋設されている。このタイヤＴは、更に、ビードコア１１からタイヤ径方向外側に延びるビードフィラー１２、本体部７１と巻き上げ部７２とを有するカーカスプライ７、及び、不図示のリムフランジと接触する部位に設けられたリムストリップゴム４を備える。

ビードフィラー１２は、断面三角形状の硬質ゴムにより形成され、後述するように通常よりも低背に設定されている。カーカスプライ７は、タイヤ周方向に対して略直交する方向に配列したコードをゴムで被覆して形成されている。本体部７１は、トレッド部３からサイドウォール部２を経てビード部１に至り、巻き上げ部７２は、本体部７１に連続してタイヤ径方向外側に巻き上げられている。カーカスプライ７は、本体部７１と巻き上げ部７２とでビードコア１１及びビードフィラー１２を挟み込んでおり、全体としてトロイド状に成形されている。本体部７１の内周側には、空気圧を保持するためのインナーライナーゴム５が設けられている。

リムストリップゴム４は、巻き上げ部７２のタイヤ幅方向外側に設けられてビード部１のタイヤ外表面を形成する。リムフランジとの接触による摩滅を抑えるため、リムストリップゴム４は耐摩滅性に優れた硬質ゴムにより形成されている。サイドウォールゴム９はサイドウォール部２のタイヤ外表面を形成しており、そのサイドウォールゴム９のタイヤ径方向内側にリムストリップゴム４が連なっている。本実施形態では、リムストリップゴム４とサイドウォールゴム９との界面にリムラインが設けられている。リムラインは、タイヤＴがリムに適切に組み付けられていることの確認に資する。

外側端４ａは、タイヤ外表面に現れるリムストリップゴム４のタイヤ径方向外側の端である。この外側端４ａよりもタイヤ径方向内側はリムフランジとの接触領域となり、外側端４ａよりもタイヤ径方向外側はリムフランジとの非接触領域となる。上記のリムラインは、外側端１２ａと同じ高さに設定されている。この空気入りタイヤＴでは、ビードフィラー１２の外側端１２ａが、そのタイヤ外表面に現れるリムストリップゴム４の外側端４ａよりもタイヤ径方向内側に位置する。ビードフィラー１２は、一般的なビードフィラーよりも低背化された構造を有する。

本体部７１の外表面には補強ゴム層８が貼り合わせられている。本実施形態の補強ゴム層８は、繊維などを含まずにゴムの単体により形成されている。補強ゴム層８は、本体部７１に沿って一定の厚みで延び、その厚みは、例えば０．４〜１．０ｍｍに設定される。厚みが０．４ｍｍを下回ると、補強ゴム層８による補強効果が小さくなる傾向にあり、厚みが１．０ｍｍを上回ると、質量増により転がり抵抗の改善効果が小さくなる傾向にある。補強ゴム層８は、タイヤ周方向に沿って環状に延びており、図示しない反対側のビード部にも設けられている。

外側端８ａは、補強ゴム層８のタイヤ径方向外側の端であり、内側端８ｂは、同じくタイヤ径方向内側の端である。補強ゴム層８の外側端８ａは、リムストリップゴム４の外側端４ａよりもタイヤ径方向外側に位置し、補強ゴム層８の内側端８ｂは、リムストリップゴム４の外側端４ａよりもタイヤ径方向内側に位置する。したがって、外側端８ａと内側端８ｂとの間にはリムストリップゴム４の外側端４ａが位置し、補強ゴム層８は、リムフランジとの接触領域から非接触領域に亘って配置される。

このタイヤＴでは、ビードフィラー１２が通常よりも低背であるため、軽量化によって転がり抵抗の低減効果が得られる。しかも、補強ゴム層８を設けていることにより、リムフランジとの接触領域から非接触領域に亘って剛性が緩やかに変化し、走行時の圧縮応力が分散されやすくなって、転がり抵抗の改善効果が高められる。また、補強ゴム層８を設けたことにより、ビードフィラー１２の低背化によるタイヤＴの横剛性の低下が抑制され、操縦安定性を確保できる。補強ゴム層８はタイヤＴの縦剛性を上昇させるが、ビードフィラー１２の低背化によってフレックスゾーンが広がるため、乗心地性を確保できる。

高さＨ４ａ，Ｈ１２ａは、それぞれタイヤ断面高さＴＨの基準となるベースラインＢＬから外側端４ａ，１２ａまでのタイヤ径方向における高さである。高さＨ４ａは、高さＨ１２ａよりも大きく、例えばタイヤ断面高さＴＨの１５〜２５％に設定される。転がり抵抗を低減するうえで、高さＨ１２ａは、タイヤ断面高さＴＨの２８％以下が好ましく、２３％以下がより好ましく、１８％以下が更に好ましい。また、ビード部１の剛性を過度に低下させない観点から、高さＨ１２ａは、タイヤ断面高さＴＨの１０％以上が好ましく、１５％以上がより好ましい。

補強ゴム層８はビードフィラー１２に接触してもよいが、その場合にはタイヤの縦剛性の上昇により乗心地性が低下し、ビードフィラー１２の低背化による改善効果が十分に得られにくい。それに対し、本実施形態では、補強ゴム層８の内側端８ｂが、ビードフィラー１２の外側端１２ａよりもタイヤ径方向外側に位置し、補強ゴム層８がビードフィラー１２から離して配置されているため、補強ゴム層８が撓みやすい状態となり、タイヤの縦剛性の上昇を抑えて乗心地性を向上できる。この改善効果を高めるうえで、補強ゴム層８とビードフィラー１２との距離Ｇは３ｍｍ以上であることが好ましい。

高さＨ８ｂは、ベースラインＢＬから内側端８ｂまでのタイヤ径方向における高さである。上記の距離Ｇは、高さＨ８ｂと高さＨ１２ａとの差（Ｈ８ｂ−Ｈ１２ａ）として算出される。上述のように補強ゴム層８の内側端８ｂはリムストリップゴム４の外側端４ａよりもタイヤ径方向内側に位置し、したがって高さＨ８ｂは高さＨ４ａよりも小さい。かかる構成によれば、リムフランジのタイヤ幅方向内側に内側端８ｂが配置されるため、走行時における内側端８ｂの動きを抑制して、それを起点とするセパレーションなどの故障の発生を抑制できる。

補強ゴム層８の内側端８ｂは、本体部７１と巻き上げ部７２とにより挟まれている。本実施形態では、巻き上げ部７２の外側端が、外側端４ａよりもタイヤ径方向外側に位置しつつ外側端８ａまで到達していないが、これに限定されるものではない。補強ゴム層の外側端８ａは、乗心地性をより良好に確保するうえで、タイヤ最大幅位置２０よりもタイヤ径方向内側に位置することが好ましい。本実施形態では、リムストリップゴム４とサイドウォールゴム９との界面がタイヤ幅方向内側に向かってタイヤ径方向外側に傾斜しているが、これに限られない。

補強ゴム層８の１００％引張モジュラス（以降、「Ｍ１００」と呼ぶことがある）は、ビードフィラー１２のＭ１００よりも低く、その差がビードフィラー１２のＭ１００の２０％以上であることが好ましい。このように補強ゴム層８を低モジュラスにすることで、乗心地性をより良好に確保できる。例えば、ビードフィラー１２のＭ１００は１０〜１３ＭＰａ、補強ゴム層８のＭ１００は４〜７ＭＰａ、リムストリップゴム４のＭ１００は３．５〜６．５ＭＰａ、サイドウォールゴム９のＭ１００は１〜４ＭＰａである。１００％引張モジュラスは、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して２５℃で引張試験を行ったときの１００％伸張時の引張応力である。

補強ゴム層８のゴム硬度は、リムストリップゴム４のゴム硬度よりも高く、ビードフィラー１２のゴム硬度よりも低いことが好ましい。このように補強ゴム層８をリムストリップゴム４よりも硬くすることで、操縦安定性をより良好に確保できる。例えば、ビードフィラー１２のゴム硬度は８５〜１００、補強ゴム層８のゴム硬度は７５〜８５、リムストリップゴム４のゴム硬度は６０〜７５、サイドウォールゴム９のゴム硬度は４５〜６０である。上記のゴム硬度は、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）に準じて２５℃で測定した硬度である。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。タイヤの性能評価は、次のようにして行った。

［転がり抵抗］
１４ｘ４．５Ｊのリムに組み付けて空気圧を２１０ｋＰａとし、国際規格ＩＳＯ２８５８０（ＪＩＳＤ４２３４）に準じて転がり抵抗を測定した。比較例１の結果を１００として指数で評価し、当該指数が小さいほど転がり抵抗に優れている。

［操縦安定性］
１４ｘ４．５Ｊのリムに組み付けて空気圧を２４０ｋＰａとし、実車（国産軽自動車）に装着して評価パネラー（ドライバー）による官能評価を行った。比較例１の結果を１００として指数で評価し、当該指数が大きいほど操縦安定性に優れている。

［乗心地性］
１４ｘ４．５Ｊのリムに組み付けて空気圧を２４０ｋＰａとし、実車（国産軽自動車）に装着して評価パネラー（ドライバー）による官能評価を行った。比較例１の結果を１００として指数で評価し、当該指数が大きいほど乗心地性に優れている。

評価に供したタイヤのサイズは１５５／６５Ｒ１４ ７５Ｓとした。表１に示した項目を除き、各例におけるタイヤ構造やゴム配合は共通である。比較例１，２はいずれも補強ゴム層を具備せず、比較例１のビードフィラーは一般的なサイズを有する。参考例１では、補強ゴム層の内側端がビードフィラーに接触するが、実施例１では、補強ゴム層の内側端がビードフィラーからタイヤ径方向外側に３ｍｍの距離を介して離れている。評価結果を表１に示す。

表１のように、比較例２では、比較例１に比べて乗心地性が改善されているが、操縦安定性が悪化しているうえ、転がり抵抗の改善効果が十分でない。これに対し、参考例１及び実施例１では、操縦安定性や乗心地性を確保しながら、比較例１，２よりも転がり抵抗を低減できている。特に実施例１では、ビードフィラーから補強ゴム層を離して配置したことにより乗心地性が良化している。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ リムストリップゴム
４ａ リムストリップゴムの外側端
７ カーカスプライ
８ 補強ゴム層
８ａ 補強ゴム層の外側端
８ｂ 補強ゴム層の内側端
９ サイドウォールゴム
１１ ビードコア
１２ ビードフィラー
１２ａ ビードフィラーの外側端
２０ タイヤ最大幅位置
７１ 本体部
７２ 巻き上げ部

Claims (3)

1. ビード部に埋設されたビードコアからタイヤ径方向外側に延びるビードフィラーと、
   トレッド部からサイドウォール部を経て前記ビード部に至る本体部と、前記本体部に連続してタイヤ径方向外側に巻き上げられた巻き上げ部とを有し、前記本体部と前記巻き上げ部とで前記ビードコア及び前記ビードフィラーを挟み込むカーカスプライと、
   前記巻き上げ部のタイヤ幅方向外側に設けられて前記ビード部のタイヤ外表面を形成するリムストリップゴムと、を備える空気入りタイヤにおいて、
   前記ビードフィラーの外側端が、タイヤ外表面に現れる前記リムストリップゴムの外側端よりもタイヤ径方向内側に位置し、
   前記本体部の外表面に補強ゴム層が貼り合わせられ、前記補強ゴム層の外側端が前記リムストリップゴムの外側端よりもタイヤ径方向外側に位置し、前記補強ゴム層の内側端が前記リムストリップゴムの外側端よりもタイヤ径方向内側に位置し、
   前記補強ゴム層の内側端が、前記ビードフィラーの外側端よりもタイヤ径方向外側に位置し、前記補強ゴム層の内側端と前記ビードフィラーの外側端との間で前記本体部が前記巻き上げ部に接触しており、
   前記補強ゴム層のゴム硬度が、前記リムストリップゴムのゴム硬度よりも高く、前記ビードフィラーのゴム硬度よりも低いことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記補強ゴム層の外側端が、タイヤ最大幅位置よりもタイヤ径方向内側に位置する請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記補強ゴム層の１００％引張モジュラスが、前記ビードフィラーの１００％引張モジュラスよりも低く、その差が前記ビードフィラーの１００％引張モジュラスの２０％以上である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

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