(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のビード部からサイドウォール部及びトレッド部にわたってトロイド状に延びるカーカスのクラウン部外周に、コードのゴム引き層になるベルトを具え、
加硫モールド内にて、タイヤの幅方向断面での前記カーカスラインが、そのベルトの幅端と対応する位置をＡ、カーカスラインの最大断面幅位置をＢ、このタイヤを適用リムに組付けた際のリム幅と同幅のカーカスラインの断面幅位置をＣとして、Ａ−Ｂ間及びＢ−Ｃ間の少なくとも一方に２か所以上の変曲点を有し、かつ、
タイヤを適用リムに組み付け、規定空気圧の５％の空気圧に充填した無負荷の自立姿勢にて、リム径ラインに対する、リムのビードシートの角度に比べて、ビードシートに面するタイヤのビード部表面の角度をより大きくし、リムからの反力を大きくして、カーカスラインのＡ−Ｃ間で変曲点を無くす方向に変形させることで、前記カーカスラインが、Ａ−Ｃ間で変曲点をもたずにタイヤ内側に曲率中心を有することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【請求項２】
一対のビード部からサイドウォール部及びトレッド部にわたってトロイド状に延びるカーカスのクラウン部外周に、コードのゴム引き層になるベルトを具え、
加硫モールド内にて、タイヤの幅方向断面での前記カーカスラインが、そのベルトの幅端と対応する位置をＡ、カーカスラインの最大断面幅位置をＢ、このタイヤを適用リムに組付けた際のリム幅と同幅のカーカスラインの断面幅位置をＣとして、Ａ−Ｂ間及びＢ−Ｃ間の少なくとも一方に２か所以上の変曲点を有し、かつ、
タイヤを適用リムに組み付け、規定空気圧の５％の空気圧に充填した無負荷の自立姿勢にて、ビードトゥ部分のゴムを硬質ゴムにし、リムからの反力を大きくして、カーカスラインのＡ−Ｃ間で変曲点を無くす方向に変形させることで、前記カーカスラインが、Ａ−Ｃ間で変曲点をもたずにタイヤ内側に曲率中心を有することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一対のビード部からサイドウォール部及びトレッド部にわたってトロイド状に延びるカーカスのクラウン部外周に、コードのゴム引き層になるベルトを具える空気入りラジアルタイヤ、特に乗用車用タイヤに関するものであり、具体的には、近年、乗用車の装備や性能の著しい充実に加え、道路網が拡充発展したことで、常に安定した操縦を確保する必要性が高まってきたため、これに応えるべく、前記タイヤに優れた運動性能を付与しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤの運動性能を向上させるには、タイヤ剛性を高めることが有用であり、一般には、トレッド部及びビード部を補強部材等の配設によって補強するか、又は、タイヤ内部の充填空気圧を高める手段を講じることが多い。しかし、トレッド部及びビード部を補強部材等の配設によって補強することは、コスト高になる欠点があり、また、充填空気圧を高くすることは、タイヤの接地面積の減少を招き、その結果、必要な力の伝達が害されて操縦性能、駆動及び制動性能が低下するという欠点を有する。従って、上記の手段は、いずれもタイヤの剛性は高められるが、その反面、コストが高くなるか、又は、操縦性能等の低下等を招くという欠点を有している。
【０００３】
一方、タイヤを適用リムに組み付け、規定空気圧又は規定空気圧の５％の空気圧に充填した無負荷の自立姿勢において、カーカスラインに変曲点を持たせ、カーカスプライの張力分布をコントロールする技術がある。
【０００４】
しかし、この手段は、タイヤを規定空気圧及び／又は規定空気圧の５％の空気圧に充填した無負荷の自立姿勢時にカーカスラインが変曲点を持つようなタイヤ形状にするため、タイヤが外側に凸になる部分では、ゴムが不足するためにベアーが生じ易く、タイヤが内側に凹になる部分では、ゴムが流動してゲージが薄くなる傾向にあり、タイヤ加硫時に不具合が生じ、非常に作るのが難しかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、補強部材等を配設することなく、また、タイヤの空気圧を増加させることなく、加硫成型時のタイヤのカーカスラインの適正化を図ることによって、トレッド部及びビード部を補強して運動性能を向上させた空気入りラジアルタイヤ、特に乗用車用タイヤを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、  一対のビード部からサイドウォール部及びトレッド部にわたってトロイド状に延びるカーカスのクラウン部外周に、コードのゴム引き層になるベルトを具え、加硫モールド内にて、タイヤの幅方向断面での前記カーカスラインが、そのベルトの幅端と対応する位置をＡ、カーカスラインの最大断面幅位置をＢ、このタイヤを適用リムに組付けた際のリム幅と同幅のカーカスラインの断面幅位置をＣとして、Ａ−Ｂ間及びＢ−Ｃ間の少なくとも一方に２か所以上の変曲点を有し、かつ、タイヤを適用リムに組み付け、規定空気圧の５％の空気圧に充填した無負荷の自立姿勢にて、リム径ラインに対する、リムのビードシートの角度に比べて、ビードシートに面するタイヤのビード部表面の角度をより大きくするか、または、ビードトゥ部分のゴムを硬質ゴムにし、リムからの反力を大きくして、カーカスラインのＡ−Ｃ間で変曲点を無くす方向に変形させることで、前記カーカスラインが、Ａ−Ｃ間で変曲点をもたずにタイヤ内側に曲率中心を有することを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。
また、タイヤを適用リムに組み付け、規定空気圧に充填した無負荷の自立姿勢にて、前記カーカスラインが、Ａ−Ｃ間で変曲点をもたずにタイヤ内側に曲率中心を有することがより好ましい。
【０００７】
【作用】
ベルト及びカーカスプライの張力は、ラジアルタイヤでは、下記２つのポイント、すなわち、
▲１▼  タイヤを薄膜として取扱った時、空気圧とのつり合いによって決まる張力
▲２▼  タイヤを厚肉体として取扱った時、各部に生じる曲げ変形によって決まる張力
から決まる。
まず、▲１▼の考え方から次の式が得られる。（図１参照）
Ｔ０  ＝１／２  ａｂＰ−ａＮφ  ｓｉｎθ                  （１）
Ｎφ＝ｒ１  Ｐ                                    （２）
なお、Ｔ０  はベルトの円周張力，ａはベルトの直径，ｂはベルトの幅，Ｐはタイヤ空気圧，Ｎφはカーカスプライのコード配設方向張力，θはカーカスとベルトとのなす角度，ｒ１  はカーカスプライのサイドウォール部での曲率半径である。
【０００８】
（１）式より、ベルトの円周張力を大きくするためには、カーカスプライのコード配設方向張力Ｎφを小さくするか、カーカスプライとベルトとのなす角度θを小さくすればよく、また、（２）式より、Ｎφを、空気圧Ｐを変えずに小さくするには、前記曲率半径ｒ１  を小さくすればよい。
【０００９】
また、▲２▼の考え方から次の式が得られる。（図２参照）
曲げによる張力∝ｈ（１／Ｒ０−１／Ｒ１）                （３）
なお、ｈは厚さ，Ｒ０は変形前の曲率半径、Ｒ１は変形後の曲率半径である。
【００１０】
山岸らの論文“Ａ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｃｏｎｔｏｕｒ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｒａｄｉａｌ  Ｔｉｒｅ−Ｒｏｌｌｉｎｇ  Ｃｏｎｔｏｕｒ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ  （ＲＣＯＴ）”Ｔｉｒｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｖｏｌ．  １５，  ｐｐ．  ３  （１９８７）に述べられているように、ベルト張力及びビード部でのカーカスプライの張力を大きくすることによって、トレッド部及びビード部を補強することができ、この結果、タイヤの操縦安定性、転がり抵抗性能を改良することができることは既知である。
【００１１】
本発明者は、前記張力を支配する上記２つのポイントに着眼し、加硫成型時のタイヤのカーカスラインの形状の適正化を図ることにより、前記張力をコントロールできることを見出した。以下に、本発明に従う空気入りラジアルタイヤを従来タイヤと比較しながら本発明の作用を説明する。
【００１２】
図３は、加硫成型直後の加硫モールド内周面（図示せず）と面した状態の一般的なタイヤの幅方向断面形状を模式的に示したものである。この図で、カーカスライン上の位置Ａ，Ｂ，Ｃを定義した。すなわち、カーカスラインのベルトの幅端と対応する位置をＡ、カーカスラインの最大断面幅位置をＢ、このタイヤを適用リムに組付けた際のリム幅と同幅のカーカスラインの断面幅位置をＣとする。また、ここでいうカーカスラインとは、タイヤの幅方向断面で見て、カーカスプライの厚み中心を通る仮想線をいう。なお、カーカスライン上の位置Ａ，Ｂ，Ｃは、まず、タイヤを適用リムに組み付けて規定空気圧に充填したとき、最大の径を有する部分で周方向長さが３０ｍｍになるようにタイヤをタイヤ回転中心を通る断面で切断してカットサンプルを作製し、次に、このカットサンプルを、リム径ラインＲＬ位置のタイヤ表面を適用リム幅になるようにアクリル板上に固定した状態において、前記カーカスライン上の位置Ａ，Ｂ，Ｃを近似することができる。
【００１３】
リム組み前（実線）及びリム組み後（破線）の幅方向断面形状を図４（ａ），（ｂ）に示し、図４（ａ）が代表的な発明タイヤ、図４（ｂ）が従来タイヤである。なお、リム組み前のタイヤの幅方向断面形状は、カットサンプルを基にしたものであり、リム組み後のタイヤの幅方向断面形状は、タイヤを規定空気圧の５％の空気圧に充填した無負荷の自立姿勢の状態のものである。
【００１４】
従来タイヤは、図４（ｂ）のようにカーカスラインが、リム組み前後でＡ−Ｃ間に変曲点をもたずにタイヤ内側に曲率中心を有する一様な変形をする。これは、曲げ変形を利用した張力コントロールができないことを意味する。
【００１５】
これに対し、発明タイヤでは、リム組み前は、Ａ−Ｂ間及びＢ−Ｃ間の少なくとも一方に２か所以上の変曲点をもつようにし（図４（ａ）ではＡ−Ｂ間及びＢ−Ｃ間にそれぞれ２か所の変曲点をもつ場合を示してある。）、リム組み後は、これらの間の変曲点が無くなるように変形させることで、リム組みによって曲げ変形が生じるため、張力コントロールが可能になる。図５は、この曲げ変形を示した図である。Ｃ点付近のビード部では、曲げ変形１によりカーカスプライには正の張力が加わる。Ｃ点付近の厚さｈは他の部分より大きいので、式（３）より曲げの張力に及ぼす効果はより大きくなる。一方、Ａ点付近は、曲率半径ｒ１  が小さいので式（２）より、カーカスのコード配設方向張力は小さい。また、その下の曲げ変形２は、プライを圧縮する方向の曲げ変形である。
【００１６】
カーカスプライのコード配設方向張力を小さくすれば、式（１）より、ベルトの円周張力は高められる。
従って、発明タイヤは、変曲点を有する前記カーカスラインが、リム組みすることによって変曲点が無くなるような変形、好ましくは、規定空気圧及び／又は規定空気圧の５％の空気圧に充填した無負荷の自立姿勢において変曲点が無くなるような変形がタイヤに与えられれば、曲げ変形の張力コントロール効果を引き出すことができるので、従来タイヤに比べて、ベルトの円周張力、及びカーカスプライのコード配設方向張力をコントロールしやすくなる。
【００１７】
図６（ａ），（ｂ）に、発明タイヤをリム組みして規定空気圧の５％の空気圧及び規定空気圧に充填したときの、カーカスプライのコード配設方向張力を測定した結果の一例を示し、図７（ａ），（ｂ）に、発明タイヤをリム組みして規定空気圧の５％の空気圧及び規定空気圧に充填したときの、ベルトの円周方向の張力の結果の一例をそれぞれ示す。なお、比較のため、従来タイヤの張力も併せて示してある。
【００１８】
図６（ａ），（ｂ）は、カーカスプライのコード配設方向張力を、ビード部からトレッド部までを横軸にしてプロットしたものであるが、発明タイヤは、特に、規定空気圧に充填したときのカーカスプライのコード配設方向張力が、従来タイヤに比べて、ビード部で大きく、トレッド部で小さくなっているのがわかる（図６（ｂ））。
【００１９】
これは、発明タイヤのビード部が、カーカスプライの前記張力の増加に伴って強化されていることを意味する。しかも、トレッド部では、カーカスプライの前記張力が小さくなったことによって、図７に示すようにベルトの円周張力が高められているため（（１）式参照）、発明タイヤは、従来タイヤに比し、トレッド部も強化されている。
【００２０】
また、図７（ａ），（ｂ）は、ベルトの円周張力を、タイヤ幅方向に測定したものであるが、従来タイヤは、規定空気圧の５％の空気圧に充填したときは、ベルトの円周張力が、あまり変化せず（図７（ａ））、また、規定空気圧に充填したときは、ベルトの円周張力が、ベルトの幅中央部で最も大きく、ベルトの幅端部に向かって漸減している（図７（ｂ））。
【００２１】
一方、発明タイヤは、規定空気圧の５％の空気圧に充填したときは、規定空気圧の５％の空気圧に充填したときは、ベルトの円周張力が、ベルトの幅中央部で小さくベルトの幅端部で大きくなるように設定してあるため（図７（ａ））、規定空気圧に充填したときは、ベルトの円周張力が、ベルトの幅中央部からベルトの幅端部に向かって漸減する割合は、従来タイヤに比し、小さく（図７（ｂ））、この結果、発明タイヤは、従来タイヤに比べ、ベルトの幅端部でのベルトの円周張力の急激な低下が抑制され、これによって、トレッド部が強化される。これに加えて、ベルトの幅方向の円周張力分布の均一化も図られる。
【００２２】
なお、上記作用はラジアルタイヤ以外のバイアスタイヤ、ベルテッドバイアスタイヤに於ても同様であるので、それらタイヤにこの発明を適用して性能を向上させることも可能である。
【００２３】
図８は、規定空気圧を充填したときのタイヤ表面の径方向歪を、カーカスライン上のＡ−Ｃ間に対応するタイヤ表面で測定したものである。発明タイヤは、従来タイヤ比べて、タイヤ表面の径方向歪が大きい。タイヤ表面の径方向歪が大きいと、該歪がクラックを開く方向に作用するため、オゾン耐久性は悪化する傾向にある。よって、この場合は、図９に示すように、タイヤ表面にオゾン耐久性の良いゴム、具体的には、適切な老化防止剤を配合したゴムを配することが好ましい。
【００２４】
また、図１０は、タイヤをリム組みしたときに、タイヤのビード部に、リムのビードシート及びフランジからの反力が作用する状態を示した図である。この図に示すように、タイヤには太線矢印で示すモーメントが生じるので、図４（ａ）のＢ−Ｃ間の曲率変化がなくなるように作用する。Ｂ−Ｃ間の曲率変化がなくなるため、その上部であるＡ−Ｂ間も曲率変化がなくなる方向に変形する。これによって、前記カーカスラインの変曲点を無くす方向に変形させる方向に働き、場合によっては無くなる。
【００２５】
従って、本発明では、リムからの反力を大きくして前記モーメントを大きくすることによって、張力コントロールする。そのため、図１１（ａ）に示すように、ビードトゥ部分のゴムを硬質ゴムにするか、又は、図１１（ｂ）に示すように、リム径ラインに対する、リムのビードシートの角度αに比べて、ビードシートに面するタイヤのビード部表面の角度βをより大きくすることが必要である。
【００２６】
また、加硫モールド内におけるカーカスラインの具体的な断面形状は、以下のように規定することが好ましい。
図１２に加硫モールド内におけるこの発明に従う空気入りラジアルタイヤのタイヤ放射方向の左半断面を示すが、（このタイヤは赤道面の両側で左右対称である）、上記の加硫モールド内でのタイヤ断面において、ベルト６のうち、最大の幅のコード配列層の幅端にて、このタイヤを適用リム７に組付けた際の適用リム７のリム径ラインＲＬに降ろした垂線がカーカス５と交わる点を位置Ａとし、また適用リム７のリム幅位置でリム径ラインＲＬと直交する直線がカーカスと交わる点を位置Ｃとし、さらにカーカスが最も広がった点を位置Ｂとそれぞれ定め、位置Ｂを通るリム径ラインＲＬと平行な直線をＣＬとして、この直線ＣＬ上に中心をもち位置Ａ及びＢを通る円弧の半径をＲＡ、同じく位置Ｂ及びＣを通る円弧の半径をＲＢとし、またカーカス５の図に蛇行曲線で示したカーカスラインの変曲点に×印を付して示すこととして位置Ａ若しくは同Ｃと変曲点×、並びに隣り合う変曲点×の相互間を結んだ線分から最も離れたカーカスライン上の点に▲印を付して示すとき、位置Ａ若しくはＣと変曲点又は隣り合う二つの変曲点と、それらの間の点▲とを通る円弧を考えて、これら円弧のうちまずタイヤの内側方向に中心を有し、その円弧に属する点▲が直線ＣＬを基準にしてベルト６の側にある円弧の半径は
【数１】
0003563451.tif 000002
次にタイヤの内側方向に中心を有しその円弧に属する点▲が直線ＣＬを基準にして適用リム７の側にある円弧の半径は
【数２】
0003563451.tif 000003
他方タイヤの外側方向に中心を有しその円弧に属する点▲が直線ＣＬを基準にしてベルト６の側にある円弧の半径は
【数３】
0003563451.tif 000004
そしてタイヤの外側方向に中心を有しその円弧に属する点▲が直線ＣＬを基準にして適用リム７の側にある円弧の半径は
【数４】
0003563451.tif 000005
でそれぞれ表し、上記ＲＡ，ＲＢに対し次式  （４）〜（７）  の範囲とするのが好適である。
【数５】
0003563451.tif 000006
【００２７】
【実施例】
次に、本発明に従う空気入りラジアルタイヤの実施例を図４（ａ）を参照しながら説明する。
実施例に使用した発明タイヤは、タイヤサイズが１８５／７０Ｒ１４であり、一対のビード部からサイドウォール部及びトレッド部にわたってトロイド状に延びるカーカスのクラウン部外周に、二枚のコードゴム引き層の交差積層配置になるベルトを具えている。コードの材質は、スチールであり、コードの配設角度は、タイヤ円周に対してそれぞれ±２２°とした。このタイヤは、加硫モールド内にて、前記カーカスラインが、Ａ−Ｂ間及びＢ−Ｃ間にそれぞれ２か所の変曲点を有している。そして、タイヤを適用リムに組み付け、規定空気圧の５％の空気圧に充填した無負荷の自立姿勢、及び、規定空気圧に充填した無負荷の自立姿勢の双方とも、前記カーカスラインを、Ａ−Ｃ間で変曲点をもたずにタイヤ内側に曲率中心を有するようにした。
【００２８】
・従来例
従来例に使用したタイヤは、図４（ｂ）に示すようなタイヤ形状を有し、このタイヤは、加硫モールド内、タイヤを適用リムに組み付けて規定空気圧の５％の空気圧に充填した無負荷の自立姿勢、及び、規定空気圧に充填した無負荷の自立姿勢のいずれにおいても、前記カーカスラインを、Ａ−Ｃ間で変曲点をもたずにタイヤ内側に曲率中心を有するようにしたこと以外は実施例１に使用したタイヤとほぼ同様な構造を有する。
【００２９】
・試験結果
試験は、乾いた路面及び濡れた路面での操縦安定性と、振動乗り心地性とについてフィーリング評価によって行った。フィーリング評価は、１０点満点による減点方式で行った。表１にこれらの結果を示す。
【００３０】
【表１】
0003563451.tif 000007
【００３１】
表１の結果から、発明タイヤは、従来タイヤに比べて、乾いた路面及び濡れた路面での操縦安定性と、振動乗り心地性に優れている。また、上記試験の他に、転がり抵抗とオゾン耐久性についても併せて試験したが、発明タイヤは、従来タイヤに比べて、転がり抵抗が５％小さくなり、また、オゾン耐久性は、幾分劣っていたものの、図９に示すようにオゾン耐久性の良いゴムを配したことで、従来タイヤよりも７％程度向上した。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、補強部材の使用量、及び、タイヤの空気圧を増加させることなく、トレッド部及びビード部が補強され、従って、操縦安定性等の運動性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】タイヤを薄膜として取扱った時のベルト及びプライ張力等を説明するための図である。
【図２】タイヤを厚肉体として取扱った時の曲げ変形による張力分布を説明するための図である
【図３】加硫成型直後の加硫モールド内周面と面した状態の一般的なタイヤの幅方向断面形状を模式的に示した図である。
【図４】（ａ）は、代表的な発明タイヤのリム組み前（実線）及びリム組み後（破線）の幅方向断面図であり、
（ｂ）は、従来タイヤのリム組み前（実線）及びリム組み後（破線）の幅方向断面図である。
【図５】図５は、発明タイヤの曲げ変形を示した図である。
【図６】発明タイヤをリム組みして、
（ａ）は、規定空気圧の５％の空気圧に充填したときの、
（ｂ）は、規定空気圧に充填したときの、
カーカスプライのコード配設方向張力を測定した結果の一例を示した図である。
【図７】発明タイヤをリム組みして、
（ａ）は、規定空気圧の５％の空気圧に充填したときの、
（ｂ）は、規定空気圧に充填したときの、
ベルトの円周張力を測定した結果の一例を示した図である。
【図８】規定空気圧を充填したときのタイヤ表面の径方向歪を、カーカスライン上のＡ−Ｃ間のに対応するタイヤ表面で測定した図である。
【図９】オゾン耐久性を向上させるため、タイヤ表面にオゾン耐久性の良いゴムを配した発明タイヤの幅方向断面図である。
【図１０】リム組み時の、タイヤのビード部に、リムのビードシート及びフランジからの反力が作用する状態を示した図である。
【図１１】本発明タイヤの他の実施例であり、
（ａ）は、ビードトゥ部分に硬質ゴムを配した場合、
（ｂ）は、リム径ラインに対する、リムのビードシートの角度に比べて、ビードシートに面するタイヤのビード部表面の角度をより大きくした場合である。
【図１２】タイヤの断面形状を具体的に規定するための説明図である。
【符号の説明】
１  ビード部
２  サイドウォール部
３  トレッド部
４  ビードコア
５  カーカス
６  ベルト
７  適用リム
【図１】
0003563451.tif 000008
【図２】
0003563451.tif 000009
【図３】
0003563451.tif 000010
【図４】
0003563451.tif 000011
【図５】
0003563451.tif 000012
【図６】
0003563451.tif 000013
【図７】
0003563451.tif 000014
【図８】
0003563451.tif 000015
【図９】
0003563451.tif 000016
【図１０】
0003563451.tif 000017
【図１１】
0003563451.tif 000018
【図１２】
0003563451.tif 000019