JP2013189165A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 操縦安定性及び乗心地性を両立すると共に、プライステアを抑制するようにした空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】 一対のビード部３，３間にカーカス層４を装架し、該カーカス層４を各ビード部３に埋設されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げ、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側にベルト層７を配置した構成を有し、かつ車両に対する装着方向が指定された空気入りタイヤにおいて、ベルト層７が円弧状の補強コードＣを含み、該円弧状補強コードＣが車両装着時外側に向かって凸となるように配列すると共に、カーカス層４の車両装着時外側の巻き上げ高さＴＵＨ_out がカーカス層４の車両装着時内側の巻き上げ高さＴＵＨ_inよりも大きいことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を備えた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、操縦安定性及び乗心地性を両立すると共に、プライステアを抑制するようにした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいては、操縦安定性と乗心地性とを高いレベルで両立させることが求められている。ところが、操縦安定性を改善するためにはタイヤ剛性を高くする必要があるのに対して、乗心地性を改善するにはタイヤ剛性を低くする必要があるため、両者は相反する関係にある。従って、操縦安定性及び乗心地性を両立させることは難しい課題である。

一方、トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を配置した空気入りタイヤでは、ハンドルから手を離して車両を直進させたとき、車両が片側に曲がって流れるという車両流れの問題がある。このような車両流れの原因としては、ベルト層の補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜していることに伴って発生するプライステアが挙げられる。

これに対して、ベルト層の補強コードをタイヤ赤道線の位置で屈曲させ、ベルト層のコード角度を車両装着時の内側領域と外側領域とで互いに異ならせることにより、各領域に作用するプライステアトルクを相殺し、プライステアの発生を抑制するようにした空気入りタイヤが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このような空気入りタイヤでは、補強コードの傾斜がタイヤ赤道で急激に変化するため、直進走行から旋回走行或いは旋回走行から直進走行への過渡的状態ではタイヤの挙動が急激に変化するという問題がある。また、ベルト層を構成する全ての補強コードをタイヤ赤道線で折り返すようにしているため、空気入りタイヤの生産性が低下するという欠点もある。勿論、このような空気入りタイヤは操縦安定性及び乗心地性を共に改善するという効果を奏するものではない。

特開２００９−９０６７５号公報

本発明の目的は、操縦安定性及び乗心地性を両立すると共に、プライステアを抑制するようにした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部間にカーカス層を装架し、該カーカス層を各ビード部に埋設されたビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げ、トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を配置した構成を有し、かつ車両に対する装着方向が指定された空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト層が円弧状の補強コードを含み、該円弧状補強コードが車両装着時外側に向かって凸となるように配列すると共に、前記カーカス層の車両装着時外側の巻き上げ高さＴＵＨ_out が前記カーカス層の車両装着時内側の巻き上げ高さＴＵＨ_inよりも大きいことを特徴とするものである。

本発明では、ベルト層中の円弧状の補強コードを車両装着時外側に向かって凸になるように配列するようにしたので、ベルト層の車両装着時外側では補強コードのタイヤ周方向に対する角度が小さくなると共に配置密度が高くなるため面内曲げ剛性が高くなる。その一方で、ベルト層の車両装着時内側では円弧状補強コードのタイヤ周方向に対する角度が大きくなると共に配置密度が低くなるため面外曲げ剛性が低くなる。一般に直進時にネガティブキャンバー設定とする車両が多いが、空気入りタイヤが車両に対してネガティブキャンバーで装着される場合、直進時には面外曲げ剛性が低いトレッド部の車両内側部分が主に接地するため乗心地性が向上し、旋回時には面内曲げ剛性が高いトレッド部の車両外側部分に荷重が掛かるようになるため操縦安定性が向上する。また、直進時には主にトレッド部の車両内側部分が接地し、ベルト層の補強コードの傾斜に起因するプライステア成分が小さくなるので、車両流れを抑制し、直進性を向上することができる。しかも、補強コードが円弧状に配置され、補強コードの傾斜角度が徐々に変化するため、直進走行から旋回走行或いは旋回走行から直進走行への過渡的状態での挙動変化を穏やかにすることができる。

更に本発明では、カーカス層の車両装着時外側の巻き上げ高さＴＵＨ_out を相対的に大きくすることで操縦安定性を改善し、カーカス層の車両装着時内側の巻き上げ高さＴＵＨ_inを相対的に小さくすることで乗心地性を改善している。特に、上述したカーカス層の巻き上げ高さの非対称構造を円弧状補強コードからなるベルト層と併用した場合、カーカス層の車両装着時外側の巻き上げ高さＴＵＨ_out を過度に大きくすることなく操縦安定性及び乗心地性を高いレベルで両立することが可能になるので、生産性に影響を与えるようなカーカス層の巻き上げ高さを回避することができる。

本発明において、カーカス層の車両装着時外側の巻き上げ高さＴＵＨ_out はカーカス層の車両装着時内側の巻き上げ高さＴＵＨ_inに対して１．２×ＴＵＨ_in≦ＴＵＨ_out ≦１．６×ＴＵＨ_inの関係にあることが好ましい。これにより、カーカス層の巻き上げ高さが生産性に影響を与えることを確実に回避しながら操縦安定性及び乗心地性を両立することができる。

円弧状補強コードの端部はベルト層の車両装着時内側端部に位置し、円弧状補強コードの頂点はベルト層の車両装着時外側端部に位置することが好ましい。これにより、操縦安定性及び乗心地性を両立する効果を十分に確保することができる。

ベルト層の車両装着時内側端部における円弧状補強コードの接線のタイヤ周方向に対する角度θは５０°〜９０°であることが好ましい。これにより、乗心地性の改善効果を十分に確保することができる。

ベルト層の車両装着時内側端部における円弧状補強コードの端部のタイヤ周方向のピッチＰは１．５ｍｍ〜４．５ｍｍであることが好ましい。これにより、空気入りタイヤの運動性能や耐久性を良好に維持しながら、乗心地性の改善効果を十分に確保することができる。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。 本発明の空気入りタイヤにおけるベルト層の要部を示す展開図である。 図２のベルト層における１本の補強コードを抽出して示す展開図である。 本発明の空気入りタイヤにおけるベルト層の変形例を示す展開図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、図２及び図３は該空気入りタイヤのベルト層を示すものである。この空気入りタイヤは、車両に対する装着方向が指定されたタイヤである。図１〜図３において、ＩＮは車両装着時の車両内側であり、ＯＵＴは車両装着時の車両外側である。

図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げられている。カーカス層４の補強コードとしては、一般には有機繊維コードが使用されるが、スチールコードを使用しても良い。ビードコア５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には少なくとも１層のベルト層７が埋設されている。各ベルト層７は複数本の補強コードから構成され、後述するような特定の構造を有している。ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層８を配置されている。ベルトカバー層８は少なくとも１本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。また、ベルトカバー層８はベルト層７の幅方向の全域を覆うように配置しても良く、或いは、ベルト層７の幅方向外側のエッジ部のみを覆うように配置しても良い。ベルトカバー層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

上記空気入りタイヤにおいて、ベルト層７は、図２に示すように、円弧状に湾曲した複数本の補強コードＣを含み、各補強コードＣが車両装着時外側に向かって凸になるように配列されている。即ち、図３において１本の補強コードＣに着目して示すように、円弧状補強コードＣの端部ｅはベルト層７の車両装着時内側端部７ｉに位置し、かつ円弧状補強コードＣの頂点ａはベルト層７の車両装着時外側端部７ｏに位置している。

上述した空気入りタイヤでは、ベルト層７を構成する全ての円弧状補強コードＣを車両装着時外側に向かって凸になるように配列したので、ベルト層７の車両装着時外側では補強コードＣのタイヤ周方向Ｒに対する角度が小さくなると共に配置密度が高くなるため面内曲げ剛性が高くなる。その一方で、ベルト層７の車両装着時内側では円弧状補強コードＣのタイヤ周方向Ｒに対する角度が大きくなると共に配置密度が低くなるため面外曲げ剛性が低くなる。このように構成される空気入りタイヤは車両に対してネガティブキャンバーで装着される。このため、車両の直進時には、面外曲げ剛性が低いトレッド部１の車両内側部分が主に接地するため乗心地性が向上する。一方、車両の旋回時には、面内曲げ剛性が高いトレッド部１の車両外側部分に荷重が掛かるようになるため操縦安定性が向上する。

また、上記空気入りタイヤでは、車両の直進時に主にトレッド部１の車両内側部分が接地し、ベルト層７の補強コードＣの傾斜に起因するプライステア成分が小さくなる。このようにプライステア成分を抑制したので車両流れを抑制し、直進性を向上することができる。しかも、補強コードＣが円弧状に配置され、補強コードＣの傾斜角度が徐々に変化するため、車両が直進走行から旋回走行へ移行する過渡的状態での挙動変化、或いは、車両が旋回走行から直進走行へ移行する過渡的状態での挙動変化を穏やかにすることができる。

更に、上記空気入りタイヤにおいて、カーカス層４の車両装着時外側の巻き上げ高さＴＵＨ_out はカーカス層４の車両装着時内側の巻き上げ高さＴＵＨ_inよりも大きくなるように設定されている。カーカス層４の巻き上げ高さＴＵＨ_out ，ＴＵＨ_inは、タイヤ周上の一部を切り出したカットサンプルを標準リムに対して組み付けた状態で測定することが可能である。その際、カットサンプルの周長は１０ｍｍ以上、例えば、２０ｍｍとすれば良い。

このようにカーカス層４の車両装着時外側の巻き上げ高さＴＵＨ_out は相対的に大きくすることで操縦安定性を改善し、カーカス層４の車両装着時内側の巻き上げ高さＴＵＨ_inを相対的に小さくすることで乗心地性を改善することができる。なお、操縦安定性及び乗心地性の改善効果をカーカス層４の巻き上げ高さの非対称構造だけに基づいて両立させようとした場合、カーカス層４の車両装着時外側の巻き上げ高さＴＵＨ_out を過度に大きくする必要があり、その結果、タイヤの生産性を阻害する恐れがある。これに対して、上述したカーカス層４の巻き上げ高さの非対称構造を円弧状補強コードＣからなるベルト層７と併用した場合、カーカス層４の車両装着時外側の巻き上げ高さＴＵＨ_out を過度に大きくすることなく操縦安定性及び乗心地性を高いレベルで両立することが可能になる。そのため、カーカス層４の巻き上げ高さに起因してタイヤの生産性が阻害されるのを回避することができる。

カーカス層４の車両装着時外側の巻き上げ高さＴＵＨ_out はその車両装着時内側の巻き上げ高さＴＵＨ_inに対して１．２×ＴＵＨ_in≦ＴＵＨ_out ≦１．６×ＴＵＨ_inの関係にあると良い。これにより、カーカス層４の巻き上げ高さが生産性に影響を与えることを確実に回避しながら操縦安定性及び乗心地性を両立することができる。車両装着時外側の巻き上げ高さＴＵＨ_out が１．２×ＴＵＨ_inより小さいと２つの特性を両立する効果が不十分になり、逆に１．６×ＴＵＨ_inを超えるとタイヤの生産性が低下する恐れがある。なお、カーカス層４の車両装着時内側の巻き上げ高さＴＵＨ_inは１５ｍｍ以上とし、カーカス層４の車両装着時外側の巻き上げ端はベルト層７のタイヤ幅方向の外端よりもタイヤ径方向内側に位置させることが望ましい。

図４は本発明の空気入りタイヤにおけるベルト層の変形例を示すものである。図４において、図２及び図３と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。

図４に示すように、ベルト層７の車両装着時内側端部７ｉにおける円弧状補強コードＣの接線のタイヤ周方向Ｒに対する角度θは、好ましくは５０°〜９０°の範囲、より好ましくは８０°〜９０°の範囲に設定される。これにより、乗心地性の改善効果を十分に確保することができる。角度θが５０°未満であるとトレッド部１の車両内側部分の面外曲げ剛性が高くなるため乗心地性の改善効果が低下する。また、補強コードＣのタイヤ周方向Ｒに対する傾斜角度θに起因するプライステア成分も徐々に増加するので車両流れを抑制するのが難しくなる。

更に、ベルト層７の車両装着時内側端部７ｉにおける円弧状補強コードＣの端部ｅのタイヤ周方向のピッチＰは、好ましくは１．５ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲、より好ましくは２．２ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲に設定される。これにより、空気入りタイヤの運動性能や耐久性を良好に維持しながら、乗心地性の改善効果を十分に確保することができる。ピッチＰが１．５ｍｍ未満であると、ベルト層７の車両装着時外側部分における円弧状補強コードＣの頂点ａの周囲のコード密度が過大になり、ベルト層７の剛性が大きくなり過ぎる。また、ピッチＰが４．５ｍｍを超えると、ベルト層７の車両装着時内側部分における剛性が小さくなり過ぎる。いずれの場合も、空気入りタイヤの運動性能が悪化するだけでなく、耐久性も低下する。なお、円弧状補強コードＣの端部ｅのピッチＰとは、タイヤ周方向に隣り合う一対の補強コードの中心点同士のタイヤ周方向の距離である。

ベルト層７を構成する円弧状補強コードＣとしては、特に限定されるものではないが、スチールコードが好ましく使用される。円弧状補強コードＣをスチールコードで構成することにより、円弧状にした補強コードＣの配置形態を保持し易くなる。

タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５であり、一対のビード部間にカーカス層を装架し、該カーカス層を各ビード部に埋設されたビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げ、トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を配置した構成を有し、かつ車両に対する装着方向が指定された空気入りタイヤにおいて、ベルト層を構成する補強コードの形態、補強コードの凸部の向き、補強コードの角度θ、補強コードのピッチＰ、カーカス層の車両装着時内側の巻き上げ高さＴＵＨ_in、カーカス層の車両装着時外側の巻き上げ高さＴＵＨ_out 、カーカス層の車両装着時内側の巻き上げ高さＴＵＨ_in、ＴＵＨ_out ／ＴＵＨ_inを表１のように設定した従来例１、比較例１〜２及び実施例１〜６のタイヤを製作した。

補強コードの形態は、補強コードが直線状又は円弧状のいずれかの形態のスチールコードであることを示す。補強コードの凸部の向きは、円弧状補強コードにおいて円弧の凸部の向きが車両装着時外側又は内側のいずれの向きであるかを示す。補強コードの角度θは、直線状補強コードの場合、そのタイヤ周方向に対する傾斜角度を示し、円弧状補強コードの場合、その端部における接線のタイヤ周方向に対する傾斜角度を示す。補強コードのピッチＰは、直線状補強コードの場合、タイヤ周方向に隣り合う補強コード間のタイヤ周方向のピッチを示し、円弧状補強コードの場合、ベルト層の車両装着時内側端部においてタイヤ周方向に隣り合う補強コードの端部間のタイヤ周方向のピッチを示す。なお、全ての試験タイヤは内部構造が相違するものの、同一金型を用いて同一形状に成形されたものである。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、操縦安定性、乗心地性、車両流れ及びカーカス折り返し不良率を評価し、その結果を表１に併せて示した。

操縦安定性：
各試験タイヤをリムサイズ１５×６Ｊのホイールに組み付けて排気量１３００ｃｃの試験車両に装着し、空気圧１８０ｋＰａの条件にて、４ｋｍの周回テストコースを１００ｋｍ／ｈで実車走行させ、テストドライバーによる官能評価を行った。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど操縦安定性が優れていることを意味する。

乗心地性：
各試験タイヤをリムサイズ１５×６Ｊのホイールに組み付けて排気量１３００ｃｃの試験車両に装着し、空気圧１８０ｋＰａの条件にて、凹凸を有する直進テストコースを５０ｋｍ／ｈで実車走行させ、テストドライバーによる官能評価を行った。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど乗心地性が優れていることを意味する。

車両流れ：
各試験タイヤをリムサイズ１５×６Ｊのホイールに組み付けて排気量１３００ｃｃの試験車両に装着し、空気圧１８０ｋＰａの条件にて、平坦な直進テストコースを１００ｋｍ／ｈで実車走行させ、直進走行時にハンドルから手を離したときから１００ｍ走行後に、直進ラインから左右に外れた距離（偏向量）を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどプライステアに起因する車両流れが少ないことを意味する。

カーカス折り返し不良率：
各試験タイヤについて、グリーンタイヤを成形する際のカーカス層の折り返しが不十分であることによる不良品の発生率を求めた。なお、実用上問題ない僅かな不良部分を有するタイヤも不良品として厳しく判定した。

表１から判るように、実施例１〜６のタイヤは、従来例１との対比において、操縦安定性、乗心地性、車両流れの各評価項目がいずれも良好であった。また、実施例１〜６のタイヤでは、カーカス層の折り返し不良が全く発生していなかった。

一方、比較例１のタイヤは、カーカス層の巻き上げ高さが車両装着時内側及び外側で同じであるため、実施例１〜６に比べて改善効果が小さいものであった。比較例２のタイヤは、カーカス層の巻き上げ高さが車両装着時外側よりも内側で大きくなっているため、比較例２よりもむしろ改善効果が小さくなっていた。

次に、カーカス層の巻き上げ高さを変更したこと以外は従来例１と同様の構造を有する従来例２のタイヤと、カーカス層の巻き上げ高さを変更したこと以外は実施例１と同様の構造を有する実施例７のタイヤとを製作した。これら従来例２及び実施例７のタイヤは、いずれもカーカス層の車両装着時外側の巻き上げ高さを大きく設定し、その巻き上げ端をベルト層とカーカス層との間に挿入した所謂ビット構造を有するものである。

これら試験タイヤについて、上述の評価方法により、操縦安定性、乗心地性、車両流れ及びカーカス折り返し不良率を評価し、その結果を表２に併せて示した。但し、操縦安定性、乗心地性、車両流れについては、従来例２を基準（１００）とする指数値にて評価した。

表２から判るように、実施例７のタイヤは、従来例２との対比において、操縦安定性、乗心地性、車両流れの各評価項目がいずれも良好であった。但し、カーカス層にビット構造を採用し、その車両装着時外側の巻き上げ高さを過度に大きくした場合、カーカス層の折り返し不良が僅かながら認められた。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ ベルトカバー層
Ｃ 円弧状補強コード

Claims (5)

1. 一対のビード部間にカーカス層を装架し、該カーカス層を各ビード部に埋設されたビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げ、トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を配置した構成を有し、かつ車両に対する装着方向が指定された空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルト層が円弧状の補強コードを含み、該円弧状補強コードが車両装着時外側に向かって凸となるように配列すると共に、前記カーカス層の車両装着時外側の巻き上げ高さＴＵＨ_out が前記カーカス層の車両装着時内側の巻き上げ高さＴＵＨ_inよりも大きいことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記カーカス層の車両装着時外側の巻き上げ高さＴＵＨ_out が前記カーカス層の車両装着時内側の巻き上げ高さＴＵＨ_inに対して１．２×ＴＵＨ_in≦ＴＵＨ_out ≦１．６×ＴＵＨ_inの関係にあることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記円弧状補強コードの端部が前記ベルト層の車両装着時内側端部に位置し、前記円弧状補強コードの頂点が前記ベルト層の車両装着時外側端部に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ベルト層の車両装着時内側端部における前記円弧状補強コードの接線のタイヤ周方向に対する角度θが５０°〜９０°であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記ベルト層の車両装着時内側端部における前記円弧状補強コードの端部のタイヤ周方向のピッチＰが１．５ｍｍ〜４．５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

Images