(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
車両の燃費性能の向上に伴い、空気入りタイヤについては、転がり抵抗の低減が強く要求されている。このため、走行時の撓み量を小さくすべく、高内圧が充填されて使用される高内圧設定の空気入りタイヤが提供されている。
【0003】
しかしながら、このような高内圧設定の空気入りタイヤは、転がり抵抗は低減するものの、高内圧によってトレッド中央部が膨出し、接地面積が小さくなるため、コーナリングパワーの低下による操縦安定性の低下、偏摩耗の発生、及びノイズ性能の低下等が問題となっている。
【0004】
このような問題に対し、カーカスのプロファイル等を規定することにより、トレッド部のタイヤ軸方向両外側のショルダー部の偏摩耗を抑制し高速耐久性を向上させた空気入りタイヤが提案されている(例えば特許文献1)。しかしながら、このような空気入りタイヤであっても、いまだ十分な効果を得るには至っておらず、さらなる改善の余地があった。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0007】
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に至るトロイド状のカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部内部に配されたベルト層
と、前記ベルト層のタイヤ半径方向外側に、バンドコードをタイヤ周方向に対して5度以下の角度で螺旋状に配列された少なくとも1枚のバンドプライを含むバンド層とを具えた空気入りタイヤであって、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷の正規状態におけるタイヤ軸を含むタイヤ子午線断面において、前記トレッド部の接地端間のタイヤ軸方向距離であるトレッド幅TWが、タイヤ最大幅SWの0.65〜0.90倍であり、前記トレッド部は、タイヤ赤道を中心としたトレッド幅TWの50%の領域であるトレッド中央領域の外面のプロファイルが、タイヤ半径方向外側に凸で湾曲する円弧状であり、
前記バンドプライの前記バンドコードのタイヤ周方向に対する角度は、前記接地端側から前記タイヤ赤道側に向かって漸減し、しかも、内圧を10kPa、230kPa及び300kPaとしたときの前記プロファイルの曲率半径TR1、TR2及びTR3が、次式(1)及び(2)を充足することを特徴とする。
1.20≦TR2/TR1≦2.00 …(1)
1.10≦TR3/TR2≦1.50 …(2)
【0008】
また、請求項2記載の発明は、前記プロファイルの曲率半径TR1、TR2、及びTR3が、次式(3)及び(4)を充足する請求項1記載の空気入りタイヤである。
1.25≦TR2/TR1≦1.80 …(3)
1.15≦TR3/TR2≦1.40 …(4)
【0009】
また、請求項3記載の発明は、前記トレッド幅TWが、前記タイヤ最大幅SWの0.70〜0.90倍である請求項1又は2記載の空気入りタイヤである。
【0010】
また、請求項4記載の発明は、
前記バンド層は、タイヤ赤道側よりも、前記接地端側の拘束力が小さい請求項1乃至3のいずれかに記載の空気入りタイヤである。
【発明の効果】
【0011】
本発明の空気入りタイヤは、タイヤ最大幅に対するトレッド幅の大きさが規定され、さらに内圧を10kPa、230kPa及び300kPaとしたときの曲率半径TR1、TR2及びTR3の関係が規定される。このような空気入りタイヤは、高内圧が充填された場合でも、トレッド中央領域の外面のプロファイルの曲率半径が、低内圧の場合と近似するため、必要な接地面積が確保される。このため、転がり抵抗が低減しつつ、操縦安定性の低下、偏摩耗の発生、及びノイズ性能の低下が抑制される。
【発明を実施するための形態】
【0013】
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の正規状態におけるタイヤ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、タイヤを正規リムにリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態とする。以下、特に言及しない場合、タイヤの各部の寸法はこの正規状態で測定された値とする。
【0014】
また前記「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、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" とする。さらに「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" とするが、タイヤが乗用車用である場合には180kPaとする。
【0015】
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の内部に配されたベルト層7及びバンド層9と、前記ビードコア5からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびるビードエーペックスゴム8とが設けられており、この例では乗用車用の空気入りタイヤが示される。
【0016】
前記カーカス6は、例えば1枚のカーカスプライ6Aからなり、カーカスプライ6A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に至るトロイド状の本体部6aと、これらに連なりビードコア5の周りでタイヤ軸方向内側から外側に折返された折返し部6bとを有する折返しプライである。これにより、タイヤ1全体の剛性が規定される。
【0017】
また、前記カーカスプライ6Aは、カーカスコード6cをトッピングゴムで被覆したコードプライであって、本実施形態では前記カーカスコード6cがタイヤ赤道Cに対して例えば75〜90゜の角度で傾けて配されている。カーカスコード6cには、有機繊維が好適に用いられ、本実施形態ではナイロンが採用されるが、他の例として、ポリエステルコード、レーヨン、アラミドが採用されうる。
【0018】
前記ベルト層7は、ベルトコード7cがタイヤ周方向、例えば10〜45度、本実施形態では25度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7cが交差する向きにタイヤ半径方向で重ね合わされて構成されるのが望ましい。ベルトプライ7A、7Bのタガ効果により、トレッド部2が強固に補強される。また、ベルトコード7cは、本実施形態では有機繊維コードが採用され、必要に応じてアラミド、レーヨン等の高弾性の有機繊維コードを用いることができる。
【0019】
前記バンド層9は、コードを有する少なくとも1枚以上のバンドプライ9Aから構成され、前記ベルト層7を拘束し、操縦安定性や高速耐久性等を向上させる。本実施形態では、ベルト層7のタイヤ軸方向外端部のみを被覆する所謂エッジバンドプライは採用されず、ベルト層7全体を被覆する所謂フルバンドプライが採用される。これにより、トレッド中央領域TCが過度に膨出することが抑制される。
【0020】
前記ビードエーペックスゴム8は、硬質のゴムからなり、前記本体部6aと折返し部6bとの間に配され、かつビードコア5からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびる。これにより、ビード部4及びサイドウォール部3が補強される。
【0021】
前記トレッド部2の接地端Te、Teのタイヤ軸方向距離であるトレッド幅TWは、タイヤ最大幅SWの0.65〜0.90倍に設定される。これにより、トレッド部2の接地面積が確保され、タイヤの諸性能が発揮される。このような観点から、より好ましくはトレッド幅TWは、タイヤ最大幅SWの0.70〜0.90倍に設定されるのが望ましい。
【0022】
なお、前記「接地端」とは、正規状態のタイヤ1に正規荷重を負荷してキャンバー角0度で平面に接地させたときの最も外側の接地端を意味する。さらに、前記「正規荷重」とは、前記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"とする。
【0023】
前記トレッド部2は、タイヤ赤道Cを中心としたトレッド幅TWの50%の領域であるトレッド中央領域TCの外面のプロファイルPが、タイヤ半径方向に滑らかに凸に湾曲する円弧状である。これにより、走行時、トレッド中央領域TCに最も大きく接地圧が作用し、タイヤの諸性能が発揮される。
【0024】
図2には、内圧が10kPa、230kPa、及び300kPaのときのトレッド中央領域TCのプロファイルP10、P230、P300が示される。
図2で示されるように、前記トレッド部2は、内圧を10kPa及び230kPaとしたときの前記プロファイルPの曲率半径TR1及びTR2が、次式(1)を充足する。
1.20≦TR2/TR1≦2.00 …(1)
【0025】
即ち、タイヤ形状を保持できる最低限の内圧である10kPaでの曲率半径TR1と、前記正規内圧及び乗用車用タイヤの指定空気圧に近似する内圧である230kPaでの曲率半径TR2との比TR2/TR1が、1.20〜2.00に設定される。これにより、内圧充填時、前記トレッド中央領域TCがバランス良く膨出するため、十分な接地面積が確保される。
【0026】
前記比TR2/TR1が1.20より小さくなると、通常の内圧設定ではタイヤ性能に差が出ないものの、高内圧設定としたときにタイヤ赤道C付近が膨出して接地面積が小さくなり、操縦安定性、ノイズ性能が低下する。逆に、前記比TR2/TR1が2.00より大きい場合、高内圧設定としたときに、接地端Te側が膨出し、ショルダー部10の偏摩耗が発生する他、旋回時のノイズ性能が低下する。
【0027】
また、前記トレッド部2は、前記曲率半径TR2と、内圧を300kPaとしたときの前記プロファイルPの曲率半径TR3とが、次式(2)を充足する。
1.10≦TR3/TR2≦1.50 …(2)
【0028】
即ち、前記曲率半径TR2と、高内圧設定である300kPaでの曲率半径TR3との比TR3/TR2が1.10〜1.50に設定される。これにより、高内圧が充填されたときであっても、トレッド中央領域TCがバランス良く膨出するため、接地面積が確保される。従って、本発明の空気入りタイヤは、転がり抵抗の低減を図りながら、接地面積を確保することができ、ひいては操縦安定性の低下、偏摩耗の発生、及びノイズ性能の低下を効果的に抑制することができる。
【0029】
前記比TR3/TR2が1.10より小さい場合、高内圧設定としたときにタイヤ赤道C付近が膨出して接地面積が小さくなり、コーナリングパワーが低下して操縦安定性が低下する他、耐摩耗性能及びノイズ性能が低下する。逆に、前記比TR3/TR2が1.50よりも大きい場合、接地端Te側が膨出し、ショルダー部10に偏摩耗が発生して耐摩耗性が低下する他、旋回時のノイズ性能が低下する。
【0030】
なお、前記曲率半径TR1、TR2、及びTR3は、トレッド中央領域TCの外面のプロファイルPが、単ーの円弧でない場合、トレッド中央領域TCのタイヤ軸方向の端部TCe、TCeと、トレッド中央領域TCの中心となるタイヤ赤道Cの3点を通る単一円弧の曲率半径とされる。
【0031】
前記比TR2/TR1及びTR3/TR2は、小さくなると、内圧充填に伴ってトレッド中央領域TCのタイヤ赤道C付近が膨出するため、接地面積が低下するおそれがあり、大きくなると、接地端Te付近の膨出量が大きくなるため、旋回時の操縦安定性が低下するおそれがある。このような観点から、より好ましくは前記比TR2/TR1及びTR3/TR2は、次式(3)及び(4)を充足することが望ましい。
1.25≦TR2/TR1≦1.80 …(3)
1.15≦TR3/TR2≦1.40 …(4)
【0032】
また、トレッド部2は、高内圧設定時、接地端Te、Te間全体で膨出しうる。このため、トレッド中央領域TCよりも広い領域での曲率半径についても、上述の関係を有することが望ましい。即ち、好ましくはタイヤ赤道Cを中心としたトレッド幅TWの80%の領域、より好ましくはトレッド幅TW全体で次式(5)及び(6)を充足することが望ましい。なお、式(5)及び(6)中のTR1´、TR2´及びTR3´とは、内圧を10kPa、230kPa及び300kPaとしたときの、トレッド中央領域TCよりも広い領域のプロファイルP´の曲率半径のことである。
1.20≦TR2´/TR1´≦2.00 …(5)
1.10≦TR3´/TR2´≦1.50 …(6)
【0033】
図3には、トレッド部2の内部構造を展開して示す展開図が示される。
図3に示されるように、ベルト層7及びバンド層9の構成により、トレッド中央領域TCの膨出が規定される。このため、タイヤ半径方向最外側のベルトプライ7Bのタイヤ軸方向の距離BWは、好ましくはトレッド幅TWの95%以上、より好ましくは100%以上が望ましく、また好ましくは115%以下、より好ましくは110%以下が望ましい。
【0034】
前記ベルトプライ7A、7Bのプライの幅5cm当たりの打ち込み本数(以下、単に「エンズ」と呼ぶ。)は、例えば30〜70本に設定されるのが望ましい。また、ベルトプライ7A、7Bのタイヤ赤道C上でのエンズは、好ましくはベルトプライ端部7eでのエンズの102%以上、より好ましくは103%以上が望ましく、また好ましくは110%以下、より好ましくは108%以下が望ましい。これにより、トレッド中央領域TCの膨出が適正化し、高内圧設定でも接地面積が確保される。
【0035】
前記バンド層9は、例えばカットプライのほか、1ないし複数本のバンドコード9cをトッピングゴムで被覆した帯状プライを前記ベルト層7のタイヤ半径方向外側かつタイヤ周方向に対して5度以下の角度で螺旋状に巻回することにより形成されたいわゆるジョイントレスバンドプライでも良い。
【0036】
前記バンドコード9cのエンズは、例えば40〜60本に設定されるのが望ましい。また、バンドプライ9Aのタイヤ赤道C上でのエンズは、好ましくはバンドプライ9のタイヤ軸方向の端部9eでのエンズの102%以上、より好ましくは103%以上が望ましく、また好ましくは110%以下、より好ましくは108%以下が望ましい。さらに、バンドプライ9Aのエンズは、前記端部9eからタイヤ赤道に向かって漸増するのが望ましい。これにより、バンド層9は、タイヤ赤道側よりも接地端Te側の拘束力が小さくなり、トレッド中央領域TCの膨出がより一層適正化する。
【0037】
また、前記バンドプライ9Aのバンドコード9cは、タイヤ周方向に対する角度θが小さくなると、タイヤ半径方向の膨出に対する拘束力が大きくなり、前記角度θが大きくなると、前記拘束力が小さくなる。このため、タイヤ赤道C上でのバンドコード9cのタイヤ周方向に対する角度θcは、前記端部9eでのバンドコード9cのタイヤ周方向に対する角度θsよりも小であるのが望ましい。さらに、前記角度θは、接地端Te側からタイヤ赤道C側に向かって漸減するのが望ましい。これにより、トレッド中央領域の膨出がより一層適正となる。
【0038】
また、前記角度θcと、前記角度θsとの角度差θdは、好ましくは2°以上、より好ましくは2.5°以上が望ましく、また好ましくは4°以下、より好ましくは3.5°以下に設定されるのが望ましい。これにより、ショルダー部10が適度に膨出し、接地面積が適切に確保される。
【0039】
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。
【実施例】
【0040】
図1の基本構造をなしかつサイズが195/65R15の空気入りタイヤが、表1の仕様に基づき試作された。なお、これら試供タイヤは、トレッド中央領域のみならず、トレッド部の接地端間において、曲率半径TR1乃至TR3のプロファイルを有する。また、各試供タイヤについて、接地面積、耐摩耗性能、コーナリングパワー、操縦安定性、ノイズ性能がテストされた。テスト方法は以下の通りである。
【0041】
<接地面積>
正規リム15×6JJにリム組みされた試供タイヤが、内圧230kPa及び300kPaに設定され、縦荷重4.22kNでの接地面積が測定された。結果、比較例1(内圧230kPa)の接地面積を100とした指数であり、数値が大きい程接地面積が大きいことを示す。
【0042】
<コーナリングパワー>
試供タイヤが、前記リム組み、内圧状態で、室内試験機によりスリップ角1°の時のコーナリングパワーが測定された。結果は、比較例1(内圧230kPa)を100とした指数であり、数値が大きい程コーナリングパワーが大きいことを示す。
【0043】
<耐摩耗性能>
前記リムに装着された試供タイヤが、内圧が230kPa及び300kPaに設定され、排気量1800ccで前輪駆動のテスト車両に装着され、一般道3000km走行後の溝深さが測定された。結果は、比較例1(内圧230kPa)の溝深さを100とした指数であり、数値が大きい程、耐摩耗性能に優れていることを示す。
【0044】
<操縦安定性>
前記テスト車両にて、ドライアスファルト路面のテストコースを走行したときのハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する特性が、ドライバーの官能評価により評価された。結果は、比較例1(内圧230kPa)を100とした評点であり、数値が大きい程、操縦安定性に優れていることを示す。
【0045】
<ノイズ性能>
前記テスト車両にて、JASO/C/606に規定する実車惰行試験に準拠して、直線状のテストコース(アスファルト路面)を通過速度60km/hで50mの距離を惰行走行させるとともに、コースの中間点において走行中心線から側方に7.5m、かつ路面から1.2mの位置に設置した定置マイクロフォンにより通過騒音の最大レベルdB(A)が測定された。結果は、比較例1(内圧230kPa)を100とした指数であり、指数が大きいほど通過騒音が小さく良好であることを示す。
テスト結果が表1に示される。
【0046】
【表1】
【0047】
テストの結果、実施例は、比較例と比べ、内圧300kPaでの接地面積が大きいことが確認でき、耐摩耗性能、コーナリングパワー、操縦安定性、及びノイズ性能が有意に向上しているのが確認できる。