JP4528007B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、乗り心地性を損ねることなく、高速旋回時などの高荷重負荷状態における操縦安定性を向上した空気入りタイヤに関する。

従来、空気入りタイヤでは、図５に略示する如く、ビード部ａの輪郭形状をリムＲの内面の輪郭形状に合わせて形成している（例えば、特許文献１参照）。具体的には、リムＲのフランジ面Ｒｆに支持されるビード部ａの外壁面Ｓｗを、ビードヒール面Ｓｈから立ち上がる垂直な立上り面部ｓ１と、その外端から凹円弧状にのびる例えば凹円弧面ｓ２とで形成しており、前記立上り面部ｓ１のビードベースラインＢＬからの高さｊａは、前記フランジ面Ｒｆにおける垂直面部Ｒｆ１の高さｊｆと略等しく、かつ前記凹円弧面ｓ２の曲率半径ｒａをフランジ面Ｒｆにおける湾曲面部Ｒｆ２の曲率半径ｒｆの約１１５〜１２０％とやや大きく設定している。

特開２００１−１４６１０５号公報（図１〜３）

従って、このようなビード輪郭形状を有するタイヤでは、通常走行状態においては、前記凹円弧面ｓ２とフランジの湾曲面部Ｒｆ２とは殆ど接触せず、また高速旋回時など横Ｇが作用する高荷重負荷状態において接触する場合にも、接触圧は低く、またその接触位置はフランジの湾曲面部Ｒｆ２の根元付近と非常に低いものとなる。即ち、通常走行状態と高荷重負荷状態とで、リムによる拘束力が殆ど変化しないため、前記高荷重負荷状態においてはコーナリングパワーが不足傾向となり、優れた操縦安定性を充分に発揮することができなくなる。

なお、例えば同図に示すビードエーペックスゴムｂのゴムボリュウムを増大したり、コード補強層ｃを設けることなどによるビード部自体の剛性アップによってコーナリングパワーを高めうるが、係る場合には、縦バネ定数が過大となって乗り心地性を低下させるという問題を招く。

そこで本発明は、高荷重負荷状態において初めて、前記ビード部の外壁面を、高い接触圧力を有してかつ高い接触位置で前記フランジの湾曲面部に接触させることにより、通常走行状態に比してリム拘束力を大巾に増大しうるなど、高荷重負荷状態におけるコーナリングパワーの不足を補うことができ、乗り心地性を損ねることなく、特に高速旋回時などのシビアリティの高い走行条件での操縦安定性を向上しうる空気入りタイヤの提供を目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、リムのリムベース面に着座するビードベース面と、このビードベース面のタイヤ軸方向外端に円弧状のビードヒール面を介して連なりかつリムのフランジ面に支持されるビード外壁面とを有するビード部を具える空気入りタイヤであって、
タイヤ軸を含むタイヤ子午線断面において、前記ビード外壁面は、前記ビードヒール面に連なりかつ半径方向外方に立ち上がる立上り面部と、その外端から半径方向外方に向かってタイヤ軸方向外側に傾斜してのびる直線状又は凸円弧状のフランジ受け面部とを具えるとともに、
前記リムにリム組しかつ正規内圧を充填した無負荷の正規内圧状態において、前記フランジ受け面部は、前記フランジ面とは非接触をなし、かつ正規荷重の５０％以上の荷重負荷状態において前記フランジ面と初めて接触することを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記フランジ受け面部は、直線状であり、その半径方向内端のビードベースラインからの高さｈａを９．０〜１２ｍｍ、かつ前記フランジ受け面部の半径方向線に対する傾斜角度θを５〜２０゜としたことを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記フランジ受け面部は、その半径方向外端のビードベースラインからの高さｈｂを、前記タイヤ最大巾位置のビードベースラインからの高さＨの０．３５〜０．６０倍としたことを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記フランジ受け面部は、正規荷重の８０％以上の荷重負荷状態において前記フランジ面と初めて接触することを特徴としている。又請求項５の発明では、前記フランジ受け面部は、凸円弧状であり、その半径方向内端のビードベースラインからの高さｈａを９．０〜１２ｍｍ、かつ前記フランジ受け面部の内端と外端とを通る直線の半径方向線に対する傾斜角度θを５〜２０゜としたことを特徴としている。

なお前記「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、当該規格がタイヤ毎に定める空気圧であり、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" を意味するが、乗用車用タイヤの場合には１８０ｋＰａとする。又前記「正規荷重」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている前記正規内圧での荷重であり、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"を意味する。

本発明は叙上の如く構成しているため、高荷重負荷状態において、リム拘束力を増大しうるなどコーナリングパワーの不足を補うことができ、乗り心地性を損ねることなく、特に高速旋回時などのシビアリティの高い走行条件での操縦安定性を向上しうる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤが乗用車用タイヤである場合の断面図、図２はそのビード部を拡大して示す断面図、図３はリム組状態におけるビード部を拡大して示す断面図である。

図１において、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をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の半径方向外側に配されるベルト層７とを具える。

前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａからなり、カーカスコードとして、ナイロン、レーヨン、ポリエステルなどの有機繊維コードが好適に採用される。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りで内から外に折り返すプライ折返し部６ｂを一連に具え、該プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、ビード補強用のビードエーペックスゴム８を配設している。

又前記ベルト層７は、高弾性のベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから構成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードがプライ間相互で交差することによってベルト剛性を高め、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して強固に補強している。ベルトコードとしては、スチールコード或いは、これに匹敵する例えば芳香族ポリアミド繊維等のハイモジュラスの有機繊維コードが好適に使用される。

次に、前記ビード部４は、図２に示すように、リムＲのリムベース面Ｒｂに着座するビードベース面Ｓｂと、このビードベース面Ｓｂのタイヤ軸方向外端に円弧状のビードヒール面Ｓｈを介して連なりかつリムＲのフランジ面Ｒｆに支持されるビード外壁面Ｓｗとを具える。

またリムＲとしては、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において定まる標準リム、即ちＪＡＴＭＡ規格（日本）であれば標準リム、ＴＲＡ規格（アメリカ）であれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯ規格（ヨーロッパ）であれば "Measuring Rim"が好適に採用できる。

即ち前記リムＲは、リムベース面Ｒｂに、円弧状のリムヒール面Ｒｈを介してフランジ面Ｒｆを連接した周知構造をなし、該フランジ面Ｒｆは、前記リムヒール面Ｒｈから垂直に立ち上がる垂直面部Ｒｆ１と、この垂直面部Ｒｆ１に外接し半径方向外方かつタイヤ軸方向外方に湾曲してのびる凸円弧状の湾曲面部Ｒｆ２とから形成される。なお、乗用車用タイヤに一般的に使用される「フランジの形を表す記号」がＪ及びＪＪのリムでは、前記垂直面部Ｒｆ１の半径方向外端の、ビードベースラインＢＬからの高さｈｃは、Ｊの場合８．０mm、ＪＪの場合９．０mm、前記湾曲面部Ｒｆ２の曲率半径ｒｆは、Ｊの場合９．５mm、ＪＪの場合９．０mmで形成されている。なお前記ビードベースラインＢＬとは、タイヤが基づく規格で定められるリム径位置であって、ＪＡＴＭＡ規格であればΦＤの位置を意味する。

そして、非リム組状態において空気入りタイヤ１を、そのビード巾Ｗａをリム巾Ｗｒに合わせて保持したとき、タイヤ軸を含むタイヤ子午線断面において、前記ビード外壁面Ｓｗは、前記ビードヒール面Ｓｈからタイヤ半径方向線に沿って垂直に立ち上がる立上り面部Ｓｗ１と、その外端から半径方向外方に向かってタイヤ軸方向外側に傾斜してのびる直線状又は凸円弧状のフランジ受け面部Ｓｗ２とを含んで形成される。

なお本明細書において、前記「直線状」とは、直線、及び曲率半径を３００ｍｍ以上とした直線に近い凹状又は凸状の大きな円弧を含むことができるが、その曲率半径は５００ｍｍ以上、さらには８００ｍｍ以上であるのが好ましい。なお前記「凸円弧状」とは、曲率半径が３００ｍｍ未満の凸円弧を意味する。

又本例では、前記フランジ受け面部Ｓｗ２が、直線状をなす場合を例示しており、特に本例ではフランジ受け面部Ｓｗ２が、タイヤ最大巾位置Ｍからのびるタイヤ軸方向線上に中心を有し、かつ前記タイヤ最大巾位置Ｍを通る基準円弧Ｋに沿ってのびるサイドウォール外側面３Ｓに連結する場合を例示している。

しかし、前記サイドウォール部３には、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、前記タイヤ最大巾位置Ｍの半径方向内側に、前記基準円弧Ｋよりもタイヤ軸方向外側に突出する断面略三角形状、断面略台形状などのリムプロテクタ１０を突設させることができる。かかる場合には、前記フランジ受け面部Ｓｗ２は、凹円弧状の連結面Ｓｗ３を介して、サイドウォール外側面３Ｓに滑らかに接続される。なお、タイヤ最大巾位置Ｍは、一般的には、サイドウォール外側面３Ｓがタイヤ軸方向外側に最も突出する位置を意味するが、リムプロテクタ１０がある場合には、このリムプロテクタ１０の頂部がタイヤ軸方向外側に最も突出する場合が生じる。そこで本願では、前記「タイヤ最大巾位置Ｍ」は、カーカス６がタイヤ軸方向外側に最も突出する点を通るタイヤ軸方向線がサイドウォール外側面３Ｓと交わる位置として定義している。

そして本実施形態では、このようなフランジ受け面部Ｓｗ２を設けたタイヤ１において、
（１） 前記リムＲにリム組しかつ正規内圧を充填した無負荷の正規内圧状態（図３（Ａ）に示す）においては、前記フランジ受け面部Ｓｗ２が、前記フランジ面Ｒｆの湾曲面部Ｒｆ２と非接触をなし；かつ
（２） 正規荷重の５０％以上の荷重負荷状態（図３（Ｂ）に示す）においては、前記フランジ受け面部Ｓｗ２が、前記フランジ面Ｒｆの湾曲面部Ｒｆ２と初めて接触する；ことが必要である。

このように、荷重負荷状態においてフランジ受け面部Ｓｗ２を前記フランジ面Ｒｆに接触させると、リムＲによるビード部４への拘束力が高まり、高いコーナリングパワーを発現させることができる。特にフランジ受け面部Ｓｗ２が直線状又は凸円弧状をなすため、フランジ面Ｒｆとの接触位置Ｑを、円弧状とした従来的なタイヤの接触位置よりも半径方向外方に移行させうるとともに、その接触圧を高めことができる。その結果、高負荷が作用した際のビード部４からサイドウォール部３にかけての撓み変形が軽減され、しかもビードベース面Ｓｂがリムベース面Ｒｂに強く押し付けられるなど、ビード部４の動きをより強く拘束することができ、タイヤの剛性感を高めうるとともに高いコーナリングパワーを発現させることが可能となる。そして、このフランジ面Ｒｆとの接触が、正規荷重の５０％以上としたシビアリティの高い荷重負荷状態で初めて行われるため、例えばサーキット等での旋回中における限界領域などでの操縦安定性を大巾に向上させることができる。

なお、市街地などでの通常走行状態で前記接触が生じると、剛性感やコーナリングパワーが過大となって、乗り心地性を損ねるとともに、直進安定性やハンドル操作性に悪影響を及ぼす傾向となる。従って、前記接触がシビアリティの高い走行状態で初めて生じることが望ましく、具体的には、正規荷重の８０％以上、さらには正規荷重の１００％以上の荷重負荷状態で初めて接触するのが好ましく、特に高速旋回等のシビアリティの高い領域で使用されるスポーツ車用のタイヤにおいては、正規荷重の１２０％以上の荷重負荷状態で初めて接触するのが好ましい。

そのためには、図２に示すように、前記フランジ受け面部Ｓｗ２の半径方向内端のビードベースラインＢＬからの高さｈａを、少なくとも前記フランジの垂直面部Ｒｆ１の高さｈｃよりも大とすることが必要であり、好ましくは該高さｈｃの１．０倍よりも大かつ１．５倍以下の範囲とする。特に乗用車用タイヤなど、「フランジの形を表す記号」がＪ及びＪＪのリムに装着されるタイヤの場合には、前記高さｈａを９．０〜１２．０ｍｍの範囲に設定するのが好ましい。このとき、前記フランジ受け面部Ｓｗ２の半径方向線に対する傾斜角度θは、５〜２０゜の範囲が好ましく、又フランジ受け面部Ｓｗ２の半径方向外端のビードベースラインＢＬからの高さｈｂは、前記タイヤ最大巾位置ＭのビードベースラインＢＬからの高さＨの０．３５〜０．６０倍であるのが好ましい。なお、フランジ受け面部Ｓｗ２が凸円弧状である場合、前記傾斜角度θは、フランジ受け面部Ｓｗ２の内端と外端とを通る直線の半径方向線に対する角度とする。

なお前記高さｈａが９．０ｍｍ未満の場合には、接触開始荷重を正規荷重の５０％以上とすることが難しく、逆に１２．０ｍｍを越えると、接触開始荷重が高すぎる或いは接触しなくなるなど、本願の操縦安定性向上効果が発揮される領域が殆どなくなってしまうこととなる。又前記傾斜角度θが５°未満では、フランジ面Ｒｆとの接触圧を充分に高めることが難しく、しかも接触位置が低くなるため操縦安定性向上効果が不十分なものとなる。逆に２０°を越えると着座が不安定化する傾向を招いたり、タイヤ製造工程においてベアが発生したりする不具合が生じやすい。

又前記高さｈｂが前記高さＨの０．３５倍未満では、フランジ受け面部Ｓｗ２が過小となり、走行状態によっては前記フランジ受け面部Ｓｗ２よりも外側の面でフランジ面Ｒｆと接触が起こる恐れを招く。又０．６０倍を越えると、クリンチ部のゲージ圧が薄くなり、成型時にベアが生じたり、カーカスラインが歪む等の不具合が発生しやすくなる。

なお前記フランジ受け面部Ｓｗ２が凸円弧状に湾曲している場合にも、前記直線状の場合と略同様の作用効果を発揮することができる。

以上、本発明の特に好ましい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。

図１の構造をなすタイヤサイズが２１５／４０Ｒ１７の乗用車用タイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤの操縦安定性、乗り心地性を測定し比較した。なお表１の仕様以外は同一仕様とした。なお使用リムは、ＪＡＴＭＡ規定の標準リム（１７×７．５ＪＪ）であって、フランジ面Ｒｆにおける垂直面部Ｒｆ１の高さｈｃは９．０mm、湾曲面部Ｒｆ２の曲率半径ｒｆは９．０mmである。

（１） 操縦安定性、乗り心地性；
試供タイヤを、リム（１７×７．５ＪＪ）、内圧（２３０ｋＰａ）にて車両（２０００ｃｃ、ＦＲ車）の４輪に装着し、ドライアスファルト路面の一般路及びサーキットコースを走行したときの操縦安定性（一般路での旋回性、サーキットコースでの旋回性、高速レーンチェンジの手応え、直進性）、及び乗り心地性能（一般路での乗り心地性）を、ドライバーの官能評価により従来例を６点とする１０点法で評価した。値の大きい方が良好である。

（２）荷重負荷状態での接触の有無；
試供タイヤを、リム（１７×７．５ＪＪ）、正規内圧（１８０ｋＰａ）の条件下で、正規荷重（４１０ｋｇｆ＝４．０２ｋＮ）の０％、５０％（２．０１ｋＮ）、８０％（３．２２ｋＮ）、１００％（４．０２ｋＮ）、１２０％（４．８２ｋＮ）、１５０％（６．０３ｋＮ）、１６０％（６．４３ｋＮ）の荷重を負荷し、そのときにフランジ受け面部とフランジ面との接触の有無を確認した。

テストの結果、実施例のものは、従来例と比べ、一般路での乗り心地性及び旋回性を維持しながら、サーキットコースでの旋回性や高速レーンチェンジの手応え等のシビアリティの高い走行状態での操縦安定性能を向上しうるのが確認できる。

本発明の空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 そのビード部を拡大して示す断面図である。 （Ａ）は、無負荷の正規内圧状態のビード部を示す線図、（Ｂ）は、荷重負荷状態のビード部を示す線図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、サイドウォール部にリムプロテクターを設けた場合のフランジ受け面部を示す断面図である。 従来タイヤのビード部を説明する断面図である。

符号の説明

４ ビード部
ＢＬ ビードベースライン
Ｒ リム
Ｒｂ リムベース面
Ｒｆ フランジ面
Ｓｂ ビードベース面
Ｓｈ ビードヒール面
Ｓｗ ビード外壁面
Ｓｗ１ 立上り面部
Ｓｗ２ フランジ受け面部

Claims (5)

1. リムのリムベース面に着座するビードベース面と、このビードベース面のタイヤ軸方向外端に円弧状のビードヒール面を介して連なりかつリムのフランジ面に支持されるビード外壁面とを有するビード部を具える空気入りタイヤであって、
   タイヤ軸を含むタイヤ子午線断面において、前記ビード外壁面は、前記ビードヒール面に連なりかつ半径方向外方に立ち上がる立上り面部と、その外端から半径方向外方に向かってタイヤ軸方向外側に傾斜してのびる直線状又は凸円弧状のフランジ受け面部とを具えるとともに、
   前記リムにリム組しかつ正規内圧を充填した無負荷の正規内圧状態において、前記フランジ受け面部は、前記フランジ面とは非接触をなし、かつ正規荷重の５０％以上の荷重負荷状態において前記フランジ面と初めて接触することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記フランジ受け面部は、直線状であり、その半径方向内端のビードベースラインからの高さｈａを９．０〜１２ｍｍ、かつ前記フランジ受け面部の半径方向線に対する傾斜角度θを５〜２０゜としたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記フランジ受け面部は、その半径方向外端のビードベースラインからの高さｈｂを、前記タイヤ最大巾位置のビードベースラインからの高さＨの０．３５〜０．６０倍としたことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記フランジ受け面部は、正規荷重の８０％以上の荷重負荷状態において前記フランジ面と初めて接触することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記フランジ受け面部は、凸円弧状であり、その半径方向内端のビードベースラインからの高さｈａを９．０〜１２ｍｍ、かつ前記フランジ受け面部の内端と外端とを通る直線の半径方向線に対する傾斜角度θを５〜２０゜としたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。

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