JP5756451B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、軽量化を図りつつ耐ピンチカット性能及び操縦安定性能をバランス良く向上させた空気入りタイヤに関する。

近年、車両の燃費を向上させるために、空気入りタイヤの軽量化が求められている。空気入りタイヤの軽量化は、主としてタイヤの外皮部分をなすゴム材料の厚さを減らすこと（薄肉化）によって行われる。薄肉化される位置としては、トレッド部とサイドウォール部との間のバットレス部が含まれる。

しかしながら、上述のように薄肉化された空気入りタイヤでは、タイヤの転動による接地時に、バットレス部のカーカスコードの間隔が開く、いわゆる目開きが生じ、剛性が低下する。このため、例えば、縁石等の突起物に乗り上げるなどの大きな曲げ変形により、この部分のカーカスコードが破断するピッチカットが生じるという問題があった。また、バットレス部の剛性が小さい空気入りタイヤは、操縦安定性能が悪化するという問題もあった。
関連する技術としては、下記特許文献１がある。

特開２００８−１１３８号公報

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、バットレス部に補強層を設けるとともに、クリンチゴムの厚さを一定範囲に規定することを基本として、軽量化を図りつつ耐ピンチカット性能及び操縦安定性能をバランス良く向上させた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のビードコアに至るカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内方に配されたベルト層と、前記ビード部において前記カーカスのタイヤ軸方向の外側に配されかつ前記ビード部の外側面をなすクリンチゴムとを具えた空気入りタイヤであって、前記ベルト層は、タイヤ赤道に対して１５〜４５°の角度で傾けられたベルトコードを有する複数枚のベルトプライからなり、両側のバットレス部それぞれにおいて、前記カーカスと前記ベルト層との間に配された一対のバットレス補強層が設けられ、前記バットレス補強層は、補強コードを有し、前記補強コードのコード間隔は、０．４〜０．８mmであり、前記バットレス補強層の厚さは、０．５〜１．２mmであり、前記クリンチゴムは、ビードベースラインからタイヤ半径方向外側に２５mmの高さ位置での厚さが３〜５mmであることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記一対のバットレス補強層の補強コードは、最も内側のベルトプライのベルトコードと逆向きに傾斜している請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記バットレス補強層の前記補強コードは、タイヤ周方向に対して４０〜６０°の角度で傾斜している請求項１又は２記載の空気入りタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記ビードコアからタイヤ半径方向外側にのびる断面略三角形状のビードエーペックスゴムが配され、前記クリンチゴムのゴム硬さは、前記ビードエーペックスゴムのゴム硬さと同じである請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

本発明の空気入りタイヤでは、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内方に配されたベルト層と、両側のバットレス部それぞれにおいて、カーカスとベルト層との間に配された一対のバットレス補強層と、ビード部においてカーカスのタイヤ軸方向の外側に配されかつビード部の外側面をなすクリンチゴムとを具えている。

ベルト層は、タイヤ赤道に対して１５〜４５°の角度で傾けられたベルトコードを有する複数枚のベルトプライからなる。このようなベルトプライは、カーカスをタガ締めして、トレッド部の剛性を高め操縦安定性能を向上させる。また、一対のバットレス補強層は、さらにカーカスを強固にタガ締めすることができる。従って、バットレス部の剛性が高まり、さらに操縦安定性能が向上する。

クリンチゴムは、ビードベースラインからタイヤ半径方向外側に２５mmの高さ位置での厚さが３〜５mmと薄肉化されている。これにより、タイヤの質量が小さくなる。また、このようなクリンチゴムは、厚さが小さいため、ビード部のカーカスコードが曲げ変形の中立軸に位置し、該カーカスコードへの引張応力が小さくなる。従って、カーカスコードの耐ピンチカット性能が向上する。

本発明の一実施形態を示す空気入りタイヤの右半分の断面図である。 図１のバットレス部の拡大図である。 図１の空気入りタイヤの部分斜視図である。 カーカスプライ、ベルトプライ及びバットレス補強層を示すタイヤの展開図である。 （ａ）は、本発明の効果を表すタイヤの部分断面図、（ｂ）は、（ａ）のビード部の拡大図である。 耐ピンチカット性能のテスト方法を説明する平面図である。 従来例の空気入りタイヤを示す部分斜視図である。

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（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子午線断面図、図２はそのバットレス部Ｂの拡大図、図３は、図１のタイヤの部分斜視図である。本明細書において、「正規状態」とは、タイヤが、正規リム（図示せず）にリム組みされかつ正規内圧が充填され、しかも無負荷である状態とし、特に断りがない場合、タイヤ各部の寸法等は、この正規状態で測定された値とする。

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、各規格がタイヤ毎に定めているリムであり、ＪＡＴＭＡであれば"標準リム"、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"となる。また、前記「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。

図１乃至３に示されるように、本実施形態のタイヤは、所謂ＴＯＳ構造をなし、トレッド部２のタイヤ表面をなすトレッドゴム２Ｇは、そのタイヤ軸方向外端部２ｅが、サイドウォール部３のタイヤ表面をなすサイドウォールゴム３Ｇのタイヤ半径方向外端部３ｅを覆って重なる重なり部９を具える。本実施形態のトレッドゴム２Ｇは、路面と接地する主トレッドゴム部２ｔと、その両端に配される断面三角形状のウイングゴム部２ｗとを含んで構成される。

本実施形態のタイヤは、偏平率が５０〜７０％の乗用車用であって、トレッド部２から両側のサイドウォール部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の内方に配されるベルト層７とを具えている。

前記カーカス６は、一対のビードコア５、５間をトロイド状に跨る本体部６ａと、この本体部６ａの両側に連なりかつ前記ビードコア５の回りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを一連に設けた１枚のカーカスプライ６Ａからなる。

図４には、カーカスプライ６Ａを含むタイヤの展開図が示される。図４に示されるように、カーカスプライ６Ａは、カーカスコード６ｃがタイヤ赤道Ｃ方向に対して例えば７５〜９０°の角度θ１、本実施形態では９０°で傾けられている。カーカスコード６ｃには、例えば有機繊維コード又はスチールコードが採用される。本実施形態では、カーカスプライを１枚に規定することで、タイヤ質量の増加が抑制される。

ベルト層７は、複数枚のベルトプライ、本実施形態では２枚のベルトプライからなり、カーカスプライ６Ａのタイヤ半径方向外側かつベルトプライの中で最もタイヤ半径方向内側に配される第１ベルトプライ７Ａと、該第１ベルトプライ７Ａよりもタイヤ半径方向外側配される第２ベルトプライ７Ｂとで構成される。

各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、それぞれタイヤ赤道Ｃに対して１５〜４５°の角度θ２ａ、θ２ｂの範囲で傾けられた高弾性のベルトコード７ａ、７ｂを有する。このようなベルトプライ７Ａ、７Ｂは、カーカス６をタガ締めして、トレッド部２の剛性を高め、操縦安定性能を向上させる。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、本実施形態では、ベルトコード７ａ、７ｂが互いに交差する向きに重ねられている。これにより、さらにタガ締め効果が発揮される。

図１に示されるように、本実施形態のベルトプライ７Ａ、７Ｂは、互いの幅中心をともにタイヤ赤道Ｃに揃えて重ねられ、タイヤ軸方向の一方側のバットレス部Ｂから他方側のバットレス部（図示しない）まで連続してのびている。これにより、トレッド部２の剛性段差を小さくするとともに、各ベルトプライ７Ａ、７Ｂによるタガ締め効果がトレッド部２のほぼ全域に亘って大きく発揮される。このような観点より、図４に示されるように、第１ベルトプライ７Ａ及び第２ベルトプライ７Ｂのタイヤ軸方向の幅Ｗ１、Ｗ２は、接地端Ｔｅ、Ｔｅ間のタイヤ軸方向の距離である接地幅ＴＷ（図１に示す）の９５〜１０５％に形成されるのが望ましい。なお、本実施形態では、第１ベルトプライ７Ａの幅Ｗ１が第２のベルトプライ７Ｂの幅Ｗ２よりも大きい。しかしながら、このような態様に限定されるものではない。

前記「接地端」Ｔｅは、前記正規状態のタイヤに、正規荷重を負荷してキャンバー角０°で平面に接地させた接地面の最もタイヤ軸方向外側の接地位置として定められる。

また、「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、図１乃至３に示されるように、本実施形態のタイヤには、両側のバットレス部Ｂのそれぞれにおいて、カーカス６とベルト層７との間に配された一対のバットレス補強層１２が設けられる。このような、一対のバットレス補強層１２は、さらにカーカス６を強固にタガ締めすることができる。従って、バットレス部Ｂの剛性が高まり、さらに操縦安定性能が向上する。また、このようなバットレス部Ｂの剛性が大きいタイヤは、例えば、縁石等の突起物に乗り上げてもピンチカットを抑制することができる。

本実施形態のバットレス補強層１２は、例えばポリエステル、ナイロン、レーヨン、アラミドなどからなる補強コード１２ｃを有する。

図４に示されるように、本実施形態では、バットレス補強層１２の補強コード１２ｃは、第１ベルトプライ７Ａのベルトコード７ａと逆向きに傾斜している。即ち、補強コード１２ｃとベルトコード７ａとが、互いに交差する向きに重ねられる。これにより、バットレス部Ｂの剛性がさらに高められるため、操縦安定性能が向上する。

バットレス補強層１２の補強コード１２ｃのタイヤ周方向に対する角度θ３が大きい場合、及び角度θ３が小さい場合、いずれの場合も第１ベルトプライ７Ａのベルトコード７ａと補強コード１２ｃとのなす角度が過度に小さくなり、カーカスプライ６Ａの目開きを抑制することができない。このため、角度θ３は、好ましくは４０°以上、より好ましくは４５°以上であり、好ましくは６０°以下、より好ましくは５５°以下である。

バットレス補強層１２の補強コード１２ｃのコード間隔Ｗｃが大きい場合、バットレス部Ｂのコード密度を十分増やすことができず、操縦安定性能を高めることができないおそれがある。逆に、コード間隔Ｗｃが小さい場合、隣り合う補強コード１２ｃ、１２ｃ同士が接触し、バットレス補強層１２の耐久性が低下するおそれがある。また、バットレス部Ｂの剛性が過度に高くなり、乗り心地性が悪化するおそれがある。このような観点により、補強コード１２ｃのコード間隔Ｗｃは、０．４mm以上であり、好ましくは０．７mm以上が望ましく、０．８mm以下である。なお、本明細書では、コード間隔Ｗｃとは、補強コード間１２ｃ、１２ｃの最小の隙間である。

本実施形態のバットレス補強層１２は、ベルト層７のタイヤ軸方向の外端７ｏよりもタイヤ軸方向内側に位置する内縁１２ｉと、ベルト層７の外端７ｏよりもタイヤ軸方向外側に位置する外縁１２ｏとの間をのびている。これにより、ベルト層７とバットレス補強層１２とがタイヤ半径方向で重なる重なり部１３と両者が重ならない非重なり部１４とが形成される。このような重なり部１３は、バットレス部Ｂにおいて剛性段差が形成されるのを一層抑制し、さらに操縦安定性能を向上させる。

重なり部１３のタイヤ軸方向の幅Ｗａが大きい場合、タイヤの質量が大きくなるおそれがある。重なり部１３の幅Ｗａが小さい場合、剛性段差が形成され操縦安定性能が悪化するおそれがある。このため、重なり部１３の幅Ｗａは、好ましくは５mm以上、より好ましくは７mm以上であり、好ましくは１５mm以下、より好ましくは１３mm以下である。

同様に、非重なり部１４のタイヤ軸方向の幅Ｗｂが大きい場合、タイヤの質量が大きくなるおそれがある。非重なり部１４の幅Ｗｂが小さい場合、バットレス部Ｂの剛性が低下し、操縦安定性能が悪化するおそれがある。このため、非重なり部１４の幅Ｗｂは、好ましくは１２mm以上、より好ましくは１５mm以上であり、好ましくは４０mm以下、より好ましくは３５mm以下である。

図２に示されるように、バットレス補強層１２の厚さｄｔは、特に限定されるものではないが、上述の作用を効果的に発揮させるために、０．５〜１．２mmである。

このようなバットレス部Ｂの剛性が大きい空気入りタイヤは、バットレス補強層１２の外面からバットレス部Ｂの外側面Ｂａまでのゴム（ウイングゴム部２ｗ又はサイドウォールゴム３Ｇによって形成される）の最小厚さｄｍを小さくしてタイヤの質量を抑制できる。なお、前記ゴムの最小厚さｄｍが過度に小さくなると、バットレス部Ｂの剛性が過度に低下し、ピンチカットが生じるおそれがある。このため、前記最小厚さｄｍは、好ましくは４．０mm以上、より好ましくは４．５mm以上であり、好ましくは６．５mm以下、より好ましくは６．０mm以下である。なお、本明細書では、最小厚さｄｍは、バットレス補強層１２の法線方向の距離である。

また、図１に示されるように、本実施形態のタイヤは、ビードコア５からタイヤ半径方向外側にのびる断面略三角形状のビードエーペックスゴム８と、ビード部４においてカーカス６のタイヤ軸方向の外側に配されかつビード部４の外側面４Ｓをなすクリンチゴム１０と、ビードコア５の周りを断面略Ｕ字状にのびるチェーファゴム１７とを更に具えている。

ビードエーペックスゴム８は、ビードコア５から先細状にのびる。本実施形態のビードエーペックスゴム８は、カーカス６の本体部６ａと折返し部６ｂとの間に配されている。

ビード部４の剛性の確保と、タイヤの質量の低減とをバランスよく確保するため、ビードエーペックスゴム８のタイヤ半径方向の高さＨａは、好ましくは７mm以上、より好ましくは９mm以上であり、また好ましくは２０mm以下、より好ましくは１８mm以下である。

このようなビードエーペックスゴム８のゴム硬さは、ビード部４の剛性を高めかつリムとの嵌合力を確保するために、８０〜９５°に設定されるのが望ましい。なお、本明細書において、前記「ゴム硬さ」は、ＪＩＳＫ６２５３に準拠し、温度２３℃の環境下においてＪＩＳデュロメータタイプＡで測定されるものとする。

チェーファゴム１７は、本実施形態では、ビードコア５の半径方向内側に位置しかつビード底面４Ｔで露出する基部１７Ａと、この基部１７Ａに連なりカーカスプライ６Ａの折返し部６ｂに沿ってタイヤ半径方向外側にのびる外の立上げ部１７Ｂと、前記基部１７Ａに連なりビードトウＢｔからタイヤ内腔面側をタイヤ半径方向外側にのびる内の立上げ部１７Ｃとを有する。

チェーファゴム１７は、スチールコードをタイヤ周方向に対して例えば１５〜６０゜の角度で配列したスチールコードプライからなり、ビードエーペックスゴム８とともにビード部４を補強し、ビード部４の耐久性及び操縦安定性を向上させる。

本実施形態のクリンチゴム１０は、外の立上げ部１７Ｂ及びカーカスプライ６Ａのタイヤ軸方向外側を細長状にのび、少なくともリムフランジ（図示せず）と接触するフランジ接触範囲においてタイヤの外面として露出する。

クリンチゴム１０は、本実施形態では、ビードベースラインＢＬからタイヤ半径方向外側に２５mmの高さＨｃの位置での厚さｄｃが３．０〜５．０mmに設定される必要がある。即ち、例えば、図５（ａ）に示されるように、車両が縁石Ｅに乗り上げるなどすると、前記高さＨｃでは、リムＲと縁石Ｅとでビード部４のゴムが挟まれる部分となる。そして、この高さＨｃではカーカスプライ６Ａのカーカスコード６ｃには、曲げ変形Ｍが作用する。ここで、前記高さＨｃでのクリンチゴム１０のゴム厚さｄｃが３．０〜５．０mmと小さく設定されているため、図５（ｂ）に示されるように、この高さＨｃ近傍のカーカスコード６ｃが曲げ変形Ｍの中立軸Ｘ−Ｘに位置し、該カーカスコード６ｃへの引張応力が小さくなる。従って、カーカスコード６ｃの耐ピンチカット性能が向上する。なお、前記高さＨｃでのクリンチゴム１０の厚さｄｃが３．０mm未満の場合、ビード部４の剛性が過度に低下し、操縦安定性能が悪化する。また、前記高さＨｃでのクリンチゴム１０の厚さｄｃが５．０mmを超えると、ビード部４のカーカスコード６ｃが曲げ変形Ｍの中立軸Ｘ−Ｘから離間した位置に配される。このため、カーカスコード６ｃへの引張応力が大きくなり、カーカスコード６ｃが破断する。このため、前記高さＨｃでのクリンチゴム１０の厚さｄｃは、好ましくは３．５mm以上であり、好ましくは４．５mm以下である。また、このような厚さに規定されたタイヤは、質量が小さい。なお、クリンチゴム１０の前記高さＨｃでの厚さとは、高さＨｃにチェーファゴム１７が配されている場合、チェーファゴム１７の法線方向の長さとし、チェーファゴム１７が配されていない場合、カーカスプライ６Ａの法線方向の長さとする。

このようなクリンチゴム１０は、ビードエーペックスゴム８のゴム硬さと同じゴム硬さに設定されるのが望ましい。これにより、ビード部４の剛性が高く維持されつつ、リムと接触による摩耗や損傷が防止される。なお、本明細書では、クリンチゴム１０のゴム硬さとビードエーペックスゴム８のゴム硬さとが全く同じ場合を含むのは勿論、これらのゴム硬さの差が７°以下の場合も含む。

以上、本発明の空気入りタイヤについて詳細に説明したが、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しうるのはいうまでもない。

図１に示されるタイヤの基本構成を有するサイズ１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤが表１の仕様に基づき試作されるとともに、各試供タイヤについて耐ピンチカット性能、操縦安定性能及びタイヤ質量がテストされた。なお、主な共通仕様は以下の通りである。
接地幅ＴＷ：１４２mm
第１のベルトプライの幅Ｗ１／ＴＷ：１０３％
第２のベルトプライの幅Ｗ２／ＴＷ：９５％
カーカスコード
コード材料：ポリエステル
コード間隔：０．０８mm
コードの直径：０．５４mm
コードの角度θ１：９０°
ベルトコード
コード材料：スチール
コード間隔：０．１３mm
コードの直径：０．５４mm
コードの角度θ２：２４°
バットレス補強層
コード材料：ケブラー（登録商標）
コードの直径：０．５mm
バットレス部のゴムの最小厚さｄｍ：４．０mm
クリンチゴムのゴム硬さ：７０°
テスト方法は、次の通りである。

＜耐ピンチカット性能＞
排気量２０００cm³ の国産ＦＦ車の前輪に試供タイヤを下記の条件で装着し、図６に示されるように、試供タイヤを縁石に対して４５゜の角度でかつ速度５km／ｈで進入させて乗り上げさせた。縁石は、高さ及び幅がいずれも１１０mmである。そして、縁石に乗り上げた後、ピンチカットの有無（サイドウォール部に気泡状の膨らみの有無で確認）が調べられた。そして、このようなテストが、ピンチカットが生じるまで、進入速度を５km／ｈきざみで増加させながら行われた。結果は、従来例の進入速度を１００とする指数で表示されており、数値が大きいほど耐ピンチカット性能に優れる。
リム：１５×６Ｊ
内圧：２３０ｋＰａ

＜操縦安定性能＞
上記車両に試供タイヤを４輪装着して、ドライアスファルト路面のテストコースをドライバー１名乗車で走行し、ハンドル応答性、剛性感等に関する操縦安定性能がドライバーの官能により評価された。結果は、従来例を１００とする指数で表示される。数値が大きいほど良好である。

＜タイヤ質量＞
タイヤ１本当たりの質量が測定された。結果は、従来例の質量の逆数を１００とする指数で表示される。数値が大きい方が良好である。
テストの結果を表１に示す。

テストの結果、実施例のタイヤは、比較例に比べて各性能がバランス良く向上していることが確認できる。また、バットレス補強層の形状やクリンチゴムのゴム硬さを上述の範囲内で変化させてテストを行ったが、このテスト結果と同じ傾向が示された。

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
７ ベルト層
１０ クリンチゴム
１２ バットレス補強層
Ｂ バットレス部
ＢＬ ビードベースライン
Ｃ タイヤ赤道

Claims (4)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内方に配されたベルト層と、前記ビード部において前記カーカスのタイヤ軸方向の外側に配されかつ前記ビード部の外側面をなすクリンチゴムとを具えた空気入りタイヤであって、
   前記ベルト層は、タイヤ赤道に対して１５〜４５°の角度で傾けられたベルトコードを有する複数枚のベルトプライからなり、
   両側のバットレス部それぞれにおいて、前記カーカスと前記ベルト層との間に配された一対のバットレス補強層が設けられ、
   前記バットレス補強層は、補強コードを有し、
   前記補強コードのコード間隔は、０．４〜０．８mmであり、
   前記バットレス補強層の厚さは、０．５〜１．２mmであり、
   前記クリンチゴムは、ビードベースラインからタイヤ半径方向外側に２５mmの高さ位置での厚さが３〜５mmであることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記一対のバットレス補強層の前記補強コードは、最も内側のベルトプライのベルトコードと逆向きに傾斜している請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記バットレス補強層の前記補強コードは、タイヤ周方向に対して４０〜６０°の角度で傾斜している請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ビードコアからタイヤ半径方向外側にのびる断面略三角形状のビードエーペックスゴムが配され、
   前記クリンチゴムのゴム硬さは、前記ビードエーペックスゴムのゴム硬さと同じである請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
   

Images