JP6848262B2

JP6848262B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6848262B2
Application number: JP2016162153A
Authority: JP
Inventors: 航井坂
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2036-08-22
Also published as: EP3287302A1; EP3287302B1; JP2018030393A

Description

本発明は、カーカス及びビードコアを具えた空気入りタイヤに関する。

従来から、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、ビード部に配される環状のビードコアとを具え、カーカスがビードコアの内周部に沿って折り返される空気入りタイヤが知られている。

例えば、特許文献１では、ビードコアのタイヤ半径方向の外端が、リムラインよりもタイヤ半径方向の外側に位置された空気入りタイヤが提案されている。上記リムラインは、リム組みされた状態の空気入りタイヤにあっても容易に視認できるように、リムフランジのタイヤ半径方向の外端よりもタイヤ半径方向の外側に位置されている。

特開２００１−９７０１０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された空気入りタイヤでは、ビードコアの剛性が過剰となってビード部の柔軟性が損なわれ、乗り心地性能に影響を及ぼすおそれがある。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、ビードコアの拘束力とビード部の柔軟性とを高次元で両立し、操縦安定性能を高めつつ乗り心地性能を向上させることが可能な空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明は、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、前記ビード部に配される環状のビードコアとを具え、前記カーカスが前記ビードコアの内周部に沿って折り返される空気入りタイヤであって、前記ビードコアは、タイヤ周方向に巻回されたワイヤーを含み、前記空気入りタイヤが正規リムにリム組みされ、かつ、正規内圧が充填された無負荷の正規状態における前記ビードコアのタイヤ半径方向の外端は、前記正規リムのフランジのタイヤ半径方向の外端よりもタイヤ半径方向の内側に位置し、前記ワイヤーは、複数本のフィラメントが撚り合わされた構造を有し、タイヤ軸方向に２列以上並べられると共に、タイヤ半径方向に複数巻き重ねられ、前記ワイヤーのタイヤ半径方向の巻き重ね数は、前記ワイヤーのタイヤ軸方向の列数の１．５倍以上であることを特徴とする。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記ワイヤーは、前記フィラメントを含む芯部分と、前記芯部分の周囲に配される前記フィラメントが撚り合わされた外層部分とからなる層撚り構造を有することが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記ワイヤーは、複数の前記フィラメントが束ねて撚り合わされた束撚り構造を有することが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記ワイヤーは、張力を２．５Ｎから４９Ｎまで増加させたときの伸度が、０．０３％〜０．７５％であることが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記ワイヤーは、曲げ剛性が、１００Ｎ〜２６０Ｎであることが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記フィラメントの直径は、０．１５〜０．４５mmであることが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、ビードコアを構成するワイヤーは、タイヤ軸方向に２列以上並べられると共に、タイヤ半径方向に複数巻き重ねられ、ワイヤーのタイヤ半径方向の巻き重ね数は、ワイヤーのタイヤ軸方向の列数の１．５倍以上である。従って、ワイヤーの列数の１．０倍を超えてタイヤ半径方向の外側に巻き重ねられたワイヤーが、空気入りタイヤの内圧充填及び正規荷重の負荷時において大きな張力を発生し、ビードコアの拘束力が高められる。

そして、正規状態におけるビードコアのタイヤ半径方向の外端は、正規リムのフランジのタイヤ半径方向の外端よりもタイヤ半径方向の内側に位置する。これにより、正規荷重の負荷時にビード部が、フランジに沿って屈曲変形しやすくなり、サイドウォール部からビード部にかけて適度な柔軟性が付与される。さらに、複数本のフィラメントが撚り合わされた構造を有するワイヤーは、優れた柔軟性を発揮して、ビード部の柔軟性を高める。以上の相乗的な作用効果によって、ビードコアの拘束力とビード部の柔軟性とが高次元で両立され、空気入りタイヤの操縦安定性能を高めつつ乗り心地性能を向上させることが可能となる。

本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示す断面図である。図１のビード部の拡大断面図である。図２のビード部の変形例の拡大断面図である。図２又は３のワイヤーの断面図である。図４とは別のワイヤーの断面図である。ワイヤーの曲げ剛性を測定する要領を示す側面図である。

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は、本実施形態の空気入りタイヤ１（以下、単に「タイヤ」ということがある）の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図である。ここで、正規状態とは、タイヤを正規リムＲＭにリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態である。以下、特に言及されない場合、タイヤの各部の寸法等はこの正規状態で測定された値である。

「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" である。

「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 LIMITSAT VARIOUSCOLD INFLATION PRESSURES"に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" である。タイヤが乗用車用である場合、正規内圧は、１８０kPaである。

図１に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４に至るカーカス６と、ビード部４に配される環状のビードコア５と、カーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内方に配されるベルト層７とを具える。空気入りタイヤ１は、自動二輪車用の他、乗用車用として好適に用いられる。

ビードコア５は、タイヤ周方向に巻回されたワイヤー５０を含んでいる。ワイヤー５０には、例えば鋼線などのスチールの他、芳香族ポリアミド繊維などの素材なども採用しうる。

カーカス６は、例えば、１枚のカーカスプライ６Ａにより構成されている。このカーカスプライ６Ａは、一対のビードコア５、５間を跨る本体部６ａの両端に、ビードコア５の内周部に沿ってタイヤ軸方向内側から外側に折り返されることによりビードコア５に係止される折返し部６ｂを一連に具えている。カーカスプライ６Ａには、例えば、芳香族ポリアミド、レーヨンなどの有機繊維コードがカーカスコードとして採用されている。カーカスコードは、タイヤ赤道Ｃに対して、例えば、７０〜９０°の角度で配列されている。

ベルト層７は、本実施形態では、ベルトコードがタイヤ赤道Ｃに対して、例えば、１５〜４５゜の角度で傾斜して配列された２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂを、ベルトコードが互いに交差する向きにタイヤ半径方向で重ね合わされてなる。このベルトコードには、例えば、スチール、アラミド又はレーヨン等が好適に採用されている。

図２は、ビード部４の断面を示している。ワイヤー５０は、タイヤ軸方向に２列以上並べられると共に、タイヤ半径方向に複数巻き重ねられている。

ワイヤー５０のタイヤ半径方向の巻き重ね数は、ワイヤー５０のタイヤ軸方向の列数の１．５倍以上である。本実施形態では、タイヤ軸方向に２列に並べられたワイヤー５０がタイヤ半径方向に８段巻き重ねられている。ワイヤー５０の列数の１．０倍を超えてタイヤ半径方向の外側に巻き重ねられたワイヤー５０が、空気入りタイヤ１の内圧充填及び荷重の負荷時において大きな張力を発生し、ビードコア５の拘束力が高められる。これにより、ビードコア５の拘束力が十分に高められ、操縦安定性能が向上する。

図２においては、正規荷重が負荷されたときの接地面の中心を含む断面での空気入りタイヤ１の輪郭が二点鎖線で示されている。

「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。タイヤが乗用車用の場合、正規荷重は、前記荷重の８８％に相当する荷重である。

空気入りタイヤ１に正規荷重が負荷されると、正規リムＲＭのフランジＦに沿って、ビード部４がタイヤ軸方向の外側に屈曲変形すると共に、サイドウォール部３がタイヤ半径方向に撓む。一般に、サイドウォール部３の撓み量が大きいタイヤは、優れた乗り心地性能を有することが知られている。従って、サイドウォール部３からビード部４にかけての曲げ剛性が空気入りタイヤ１の乗り心地性能に影響を及ぼす。

空気入りタイヤ１では、正規状態におけるビードコア５のタイヤ半径方向の外端５ｏが、正規リムＲＭのフランジＦのタイヤ半径方向の外端Ｆｏよりもタイヤ半径方向の内側に位置している。すなわち、ビードコア５の外端５ｏの半径Ｒ１は、フランジＦの外端Ｆｏの半径Ｒ２よりも小さい。これにより、ビード部４が、フランジＦに沿って屈曲変形しやすくなり、サイドウォール部３からビード部４にかけて適度な柔軟性が付与される。

図３は、ビード部４の変形例であるビード部４Ａの断面を示している。ビード部４Ａでは、タイヤ軸方向に３列に並べられたワイヤー５０がタイヤ半径方向に５段巻き重ねられてなるビードコア５Ａが適用されている。ビードコア５Ａにおいて、ワイヤー５０のタイヤ半径方向の巻き重ね数が、ワイヤー５０のタイヤ軸方向の列数の１．５倍以上である点は、ビードコア５と同様である。また、ビードコア５の外端５ｏが、フランジＦの外端Ｆｏよりもタイヤ半径方向の内側に位置している点も、ビードコア５と同様である。

ビードコア５及び５Ａの構造は、１本のワイヤー５０が巻き回されて構成されるいわゆるシングルワインド構造の他、複数のワイヤー５０が並べられてなるテープ状体が巻き回されて構成されるいわゆるテープビード構造であってもよい。

図４は、ワイヤー５０の一実施形態の断面を示している。ワイヤー５０は、複数本のフィラメント５１、５３が撚り合わされた構造を有している。ワイヤー５０は、フィラメント５１を含む芯部分５２と、芯部分５２の周囲に配されるフィラメント５３が撚り合わされた外層部分５４とからなる層撚り構造を有している。このような層撚り構造を有するワイヤー５０は、優れた柔軟性を発揮して、ビード部４の柔軟性を高める。

以上の相乗的な作用効果によって、ビードコア５の拘束力とビード部４の柔軟性とが高次元で両立され、空気入りタイヤ１の操縦安定性能を高めつつ乗り心地性能を向上させることが可能となる。

図５は、別の撚り構造を有するワイヤー５０Ａの断面を示している。ワイヤー５０Ａは、複数のフィラメント５５が束ねて撚り合わされた束撚り構造を有している。このような束撚り構造を有するワイヤー５０Ａは、図４に示されるワイヤー５０と比較すると安価であり、ビードコア５のコストダウンに寄与する。

ワイヤー５０は、張力を２．５Ｎから４９Ｎまで増加させたときの伸度が、０．０３％〜０．７５％であることが望ましい。上記伸度が０．０３％未満の場合、ワイヤー５０の柔軟性が不足して、乗り心地性能に影響を及ぼすおそれがある。上記伸度が０．７５％を超える場合、ビードコア５の拘束力が低下して、操縦安定性能に影響を及ぼすおそれがある。

ワイヤー５０は、以下に定義される曲げ剛性が、１００Ｎ〜２６０Ｎであることが望ましい。

図６は、ワイヤー５０の曲げ剛性を測定する要領を示している。本実施形態において、ワイヤー５０の「曲げ剛性」は、ワイヤー５０を、その撚りが解けないように１５０ｍｍの長さで溶断して試験片１００をうると共に、例えば米国テーバ社製の剛性度試験器（Model 150-D）等を用いて測定する。具体的には、図６に模式的に示すように、試験片１００の一端１０１を冶具２０１に固定すると共に、この固定端から１３０ｍｍの長さでのびる試験片１００の他端１０２に試験片１００に対して垂直方向に力を負荷し、該試験片１００の他端１０２での開き角度が４０゜になったときの抗力（曲げ硬さ）Ｎを測定することにより得られる。

上記曲げ剛性が１００Ｎ未満の場合、ビードコア５の拘束力が低下して、操縦安定性能に影響を及ぼすおそれがある。上記曲げ剛性が２６０Ｎより大きい場合、ワイヤー５０の柔軟性が不足して、乗り心地性能に影響を及ぼすおそれがある。

フィラメント５１、５３及び５５の直径は、０．１５〜０．４５mmが望ましい。上記直径が０．１５mm未満の場合、ビードコア５の拘束力が低下して、操縦安定性能に影響を及ぼすおそれがある。上記直径が０．４５mmより大きい場合、ワイヤー５０の柔軟性が不足して、乗り心地性能に影響を及ぼすおそれがある。

以上、本発明の空気入りタイヤが詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。

図１の基本構造をなすサイズ１８０／５５ＺＲ１７の自動二輪車用空気入りタイヤが、表１の仕様に基づき試作され、乗り心地性能及び操縦安定性能がテストされた。各仕様の空気入りタイヤにおいて、ビードコアは、略Ｕ字状の溝を有する環状の冶具にゴムで被覆されたスチールワイヤーが巻き回されて形成された。また、カーカスには、２／１４００dtexのナイロンコードが５１本／５０mmで打ち込まれて形成されたカーカスプライが用いられ、生タイヤが成形された。テスト方法は、以下の通りである。

＜乗り心地性能＞
各試供タイヤがサイズＭＴ５．５０×１７のリムに装着され、内圧２９０kPa、荷重１．３kN、速度１５km/hの条件下で、高さ５mm長さが５mmの突起を乗り越えた際に、発生する反力及び収束するまでの時間が測定された。結果は、比較例３を１００とする指数で表され、数値が大きいほど良好である。

＜操縦安定性能＞
各テストタイヤが、上記の条件で、排気量１３００ｃｃの自動二輪車の後輪に装着された。なお、前輪には、市販タイヤが装着されている。そして、テストライダーが、上記テスト車両をドライアスファルト路面の周回コースであるテストコースを走行させ、このときの応答性、剛性感、グリップ力、荒れた路面での安定性及び過渡特性に関する走行特性がテストライダーの官能により評価された。結果は、比較例３を１００とする評点で表され、数値が大きいほど良好である。

表１から明らかなように、実施例の空気入りタイヤは、比較例に比べて乗り心地性能及び操縦安定性能がバランスよく有意に向上していることが確認できた。

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
５０ワイヤー
５１フィラメント
５３フィラメント
５５フィラメント
Ｆフランジ
ＲＭ正規リム

Claims

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、前記ビード部に配される環状のビードコアとを具え、前記カーカスが前記ビードコアの内周部に沿って折り返される空気入りタイヤであって、
前記ビードコアは、タイヤ周方向に巻回されたワイヤーを含み、
前記空気入りタイヤが正規リムにリム組みされ、かつ、正規内圧が充填された無負荷の正規状態における前記ビードコアのタイヤ半径方向の外端は、前記正規リムのフランジのタイヤ半径方向の外端よりもタイヤ半径方向の内側に位置し、
前記ワイヤーは、複数本のフィラメントが撚り合わされた構造を有し、タイヤ軸方向に２列以上並べられると共に、タイヤ半径方向に複数巻き重ねられ、
前記ワイヤーのタイヤ半径方向の巻き重ね数は、前記ワイヤーのタイヤ軸方向の列数の１．５倍以上であり、
前記フィラメントの直径は、０．１５〜０．４５mmであることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記ワイヤーは、前記フィラメントを含む芯部分と、前記芯部分の周囲に配される前記フィラメントが撚り合わされた外層部分とからなる層撚り構造を有する請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記ワイヤーは、複数の前記フィラメントが束ねて撚り合わされた束撚り構造を有する請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記ワイヤーは、張力を２．５Ｎから４９Ｎまで増加させたときの伸度が、０．０３％〜０．７５％である請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記ワイヤーは、曲げ剛性が、１００Ｎ〜２６０Ｎである請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。