(57)【要約】      （修正有）【課題】車両旋回時のコーナリングパワーに優れた空気入りタイヤを提供する。【解決手段】空気入りタイヤは、一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカス２のクラウン部のタイヤ径方向外側に、複数のベルト層３からなるベルトと、トレッド４とを順に配置した、空気入りタイヤであって、トレッド４と、複数のベルト層３のうち最もタイヤ径方向外側にあるベルト層３との間で、且つトレッド接地幅の中央位置を境界としたタイヤ幅方向の一方の半部に、タイヤ径方向外側に凸に湾曲した形状の補強材５を配置する。【選択図】図１
2011246003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に、複数のベルト層からなるベルトと、トレッドとを順に配置した、空気入りタイヤであって、
前記トレッドと、前記複数のベルト層のうち最もタイヤ径方向外側にあるベルト層との間で、且つトレッド接地幅の中央位置を境界としたタイヤ幅方向の一方の半部に、タイヤ径方向外側に凸に湾曲した形状の補強材を配置することを特徴とする、空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記補強材は、前記一方の半部のタイヤ幅方向中央部に配置することを特徴とする、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記トレッドは、タイヤ周方向に延びる複数の溝を有し、
前記補強材は、前記周方向溝のうち、タイヤ幅方向最外側の周方向溝の一方と、前記タイヤ径方向最外側ベルト層との間に配置することを特徴とする、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記補強材は、スチール、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、ナイロンのいずれかの材料からなるフィラメントの、1本又は撚り合わせによって構成されるコードからなることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記コードは、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びることを特徴とする、請求項4に記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記補強材は、スチール、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、ナイロンのいずれかの材料からなる板状の部材であり、タイヤ赤道面に沿って配置することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤ、特に、バックリングを抑制することにより、車両旋回時のコーナリングパワーを向上させた空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤにおいては、トレッド踏面の一部が路面から浮き上がる、バックリング現象が生じることがある。
このバックリング現象は、車両旋回時において、トレッドに対する横側からの外力に起因する、タイヤ径方向の圧縮応力が臨界点を超えることにより生じる。
バックリング現象が生じると、タイヤが路面に接地する面積が小さくなる、あるいはタイヤが路面と接地している箇所の接地圧が低くなるため、コーナリングパワーが低下するおそれがある。
【０００３】
ここで、バックリングを抑制する方法として、例えば、ベルト層を金属材料によって形成して、面外曲げ剛性を高めることが考えられるが、この方法ではタイヤの重量増を招いてしまうという問題がある。
【０００４】
これに対し、特許文献1では、トレッドの曲率と最外側ベルト層の曲率との関係を所定のものとして、荷重時におけるトレッドの形状を平坦にし、ベルトをタイヤ径方向外側に凸な形状とすることによって、バックリングを抑制する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開H5−185807
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、バックリングを十分に抑制することができず、実際に特許文献1に記載のタイヤを装着した車両を走行させると、特に車両旋回時においてコーナリングパワーが不足することが判明した。
【０００７】
それゆえ、本発明は上記の問題を解決することを課題とするものであり、その目的は、バックリングを効果的に抑制して、タイヤのコーナリングパワーを向上させた空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた。
その結果、特許文献1の技術における、コーナリングパワーの低下が、タイヤ幅方向の位置によって、上記のタイヤ径方向の圧縮応力の大きさが異なることまで考慮されていなかったことに起因することを見出した。すなわち、トレッドの、上記圧縮応力が最大となる部分が最も補強されることが好ましいものの、特許文献1に記載の方法では、トレッド接地幅の中央部に最外側ベルト層の曲率中心がある構造であるため、該トレッド接地幅中央部において最外層ベルトによる補強効果が最も大きくなり、タイヤ幅方向外側ほどトレッド接地幅中央部対比で、補強効果が小さくなっていた。しかし、実際には、上記圧縮応力のタイヤ幅方向における最大点はトレッド接地幅中央部ではないため、上記圧縮応力に対する剛性を効果的に高めるには至らず、バックリングを十分に抑制することができていなかったことを見出した。
発明者は、上記圧縮応力が最大となる位置が、トレッド接地幅の幅方向中心位置、すなわち、タイヤ赤道面を境界とする、車両装着時のトレッド外側半部、特に車両装着時の外側半部の中央部付近であることを知見し、特に、この中央部付近に周方向溝を有するタイヤは、溝による剛性の低下が相まって、トレッドの変形を助長してしまうことを知見した。
そして、発明者は、上記中央部付近の近傍において、トレッドとタイヤ径方向最外側ベルト層との間に、タイヤ径方向外側に凸に湾曲した形状の補強材を配置することで、バックリングを効果的に抑制し、旋回時のコーナリングパワーを向上させた空気入りタイヤを実現できることの新規知見を得た。
【０００９】
前記の課題を解決するための本発明の要旨構成は、以下の通りである。
(1)一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に、複数のベルト層からなるベルトと、トレッドとを順に配置した、空気入りタイヤであって、
前記トレッドと、前記複数のベルト層のうち最もタイヤ径方向外側にあるベルト層との間で、且つトレッド接地幅の中央位置を境界としたタイヤ幅方向の一方の半部に、タイヤ径方向外側に凸に湾曲した形状の補強材を配置することを特徴とする、空気入りタイヤ。
【００１０】
(2)前記補強材は、前記一方の半部のタイヤ幅方向中央部に配置することを特徴とする、上記(1)に記載の空気入りタイヤ。
【００１１】
(3)前記トレッドは、タイヤ周方向に延びる複数の溝を有し、
前記補強材は、前記周方向溝のうち、タイヤ幅方向最外側の周方向溝の一方と、前記タイヤ径方向最外側ベルト層との間に配置することを特徴とする、上記(1)に記載の空気入りタイヤ。
【００１２】
(4)前記補強材は、スチール、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、ナイロンのいずれかの材料からなるフィラメントの、1本又は撚り合わせによって構成されるコードからなることを特徴とする、上記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の空気入りタイヤ。
【００１３】
(5)前記コードは、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びることを特徴とする、上記(4)に記載の空気入りタイヤ。
【００１４】
(6)前記補強材は、スチール、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、ナイロンのいずれかの材料からなる板状の部材であり、タイヤ赤道面に沿って配置することを特徴とする、上記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、車両旋回時のコーナリングパワーに優れた空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第1の実施形態にかかるタイヤのタイヤ幅方向断面図である。
【図２】本発明の第2の実施形態にかかるタイヤのタイヤ幅方向断面図である。
【図３】本発明のタイヤの補強材の形状を説明するための図である。
【図４】本発明のタイヤの補強材の配置について説明するための図である。
【図５】本発明のタイヤの補強材の配置について説明するための図である。
【図６】本発明の実施例にかかるタイヤのタイヤ幅方向断面図である。
【図７】従来のタイヤのタイヤ幅方向断面図である。
【図８】従来のタイヤのタイヤ幅方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図1は、本発明に従う第1の実施形態の空気入りタイヤ(以下、タイヤと称する)を示す、タイヤ幅方向断面図である。
【００１８】
図1に示すように、本発明のタイヤは、一対のビード部のビードコア1にトロイダル状に跨るカーカス2のクラウン部のタイヤ径方向外側に、複数のベルト層からなるベルト3と、トレッド4とを順に配置してある。
【００１９】
ここで、図示例では、トレッド4と、上記複数のベルト層のうちタイヤ径方向最外側のベルト層3aとの間で、且つトレッド接地幅TWの中心位置Cを境界としたタイヤ幅方向の一方の半部の中央部Bに、タイヤ径方向外側に凸に湾曲した形状の補強材5を配置してある。
【００２０】
このように、本発明のタイヤにおいては、トレッド4と、上記複数のベルト層のうち最もタイヤ径方向外側にあるベルト層3aとの間で、且つトレッド接地幅TWの中心位置Cを境界としたタイヤ幅方向の一方の半部に、タイヤ径方向外側に凸に湾曲した形状の補強材5を配置することが肝要である。
ここで、「トレッド接地幅TW」とは、正規リムに装着された状態で、正規内圧が充填され、かつ、正規荷重が負荷された際のトレッド踏面が地面に接地するトレッド幅方向の幅をいう。
ここでいう、正規荷重とは所定の産業規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）のことであり、正規内圧とは同規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）に対応する空気圧のことであり、また正規リムとは同規格に記載されている適用サイズにおける標準リム（または“Approved Rim”、“Recommended Rim”）のことである。かかる産業規格については、タイヤが生産もしくは使用される地域においてそれぞれ有効な規格が定められており、これらの規格は、例えば、アメリカ合衆国では“The Tire and Rim Association Inc. Year Book”（デザインガイドを含む）により、欧州では、“The European Tire and Rim Technical Organization Standards Manual”により、日本では日本自動車タイヤ協会の“JATMA YEAR BOOK”によりそれぞれ規定されている。 
【００２１】
図1に示すように、上記のタイヤを、補強材を配置した半部が車両の外側となるように車両装着することで、車両の旋回時にトレッドが路面から受ける外力に起因する圧縮応力が最大となる位置付近に補強材が配置されることとなる。
この補強材は、タイヤ径方向外側に凸に湾曲した形状、すなわち、曲率中心を該補強材よりタイヤ径方向内側に有する形状をなしているため、上記圧縮応力によって変形すると、元の曲率に戻ろうとする復元力が、該圧縮応力と逆向きに働く。
このため、補強材を配置した位置付近のトレッドの変形が抑制されて、バックリング現象を抑制することができる。
【００２２】
補強材は、トレッド接地幅TWの中心Cよりタイヤの車両装着時の幅方向外側半部に配置すれば上記の効果が得られるが、特に、図1に示すように、上記圧縮応力が最も大きくなる、トレッド接地幅TWの中心位置Cを境界とするタイヤ幅方向の一方の半部における幅方向中央部Bに配置することが好ましい。
かようなタイヤを、補強材を配置してある半部が車両の外側となるように車両装着することで、最も効果的にトレッドの変形を抑えることができるからである。
ここで、「中央部B」とは、図1に示すように、トレッド踏面4aにおける、トレッド接地幅TWの車両装着時外側半部の中央位置を点Aとするとき、タイヤ幅方向において、点Aを中心とし、幅がTWの25%の幅の領域をいう。
【００２３】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図2は、本発明の第2の実施形態に従う空気入りタイヤのタイヤ幅方向断面図である。
第1の実施形態との違いは、トレッド4が、タイヤ周方向に延びる複数の、図示例でタイヤ赤道面CLを境界とする半部に2本、全体で4本の溝6、6aを有し、図示例で、周方向溝のうち、タイヤ幅方向の最外側の周方向溝の一方の溝6aと、タイヤ径方向最外側ベルト層3aとの間に、補強材5が配置してある点である。
【００２４】
トレッドが複数の溝を有する場合、溝が形成されている部分の剛性が小さくなるため、車両の旋回時における路面からの入力に起因する圧縮応力は、タイヤの車両装着時最外側の溝の位置付近で最大となる。
【００２５】
このため、トレッドが複数の溝を有する場合も、第1の実施形態の場合と同様に、径方向外側に凸に湾曲した形状の補強材5を、トレッド接地幅TWの中心位置Cを境界としたタイヤ幅方向の一方の半部に配置することが肝要である。
かかるタイヤを、補強材が配置している側が車両の外側となるように車両装着することで、最も圧縮応力が大きくなる位置付近を効果的に補強することができる。
【００２６】
また、特に、図2に示すように、路面からの入力に起因した圧縮応力が最も大きくなる、タイヤ幅方向最外側の溝の一方の溝6aに対応する位置に配置することが、最も効果的にトレッドの変形を抑えることができるため、好ましい。
ここで、「対応する位置に配置する」とは、タイヤを正規リムに装着し、正規内圧を充填し、かつ、正規荷重を負荷した状態において、補強材を、上記の車両装着時最外側溝に、タイヤ径方向に投影した際に、補強材が、車両装着時の最外側溝の溝幅wの80%以上の範囲に投影される位置に配置することをいう。
【００２７】
図3(a)は、第1の実施形態のタイヤのトレッド踏面4a及び補強材5を模式的に示した断面図である。
また、図3(b)は第2の実施形態のタイヤの補強材5、タイヤ幅方向最外側溝の一方の溝6a、タイヤ幅方向最外側陸部の一方の陸部7a、陸部7aに隣接するタイヤ幅方向外側から2番目の陸部7bを模式的に示した断面図である。
図3(a)(b)に示すように、補強材5の形状に関して、補強材5のタイヤ幅方向長さをLとし、補強材の曲率半径をrとするとき、補強材の曲率1/rは、
0＜1/r＜2/L
の範囲とするのが好ましい。
曲率が2/L以上だと、補強材がトレッドの変形を抑制する効果が十分でなくなるからである。
また、図3(b)に示すように、トレッドが複数の溝を有する場合は、補強材5の幅方向の長さLは、溝6aの溝幅wの80%以上とすることが好ましい。
80%未満とすると、十分な補強効果が得られないからである。
さらに、補強材は、隣接するバットレス部や溝部の対応位置に届かない長さであることが好ましい。
隣接するバットレス部や溝部の対応位置にまで届く長さとすると、補強材が大きくなり、タイヤの重量が増加してしまうからである。
【００２８】
ところで、補強材5は、面外曲げ剛性が大きい材料であることが好ましい。
具体的には、補強材は、スチール、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、ナイロンのいずれかの材料を用いるができる。
【００２９】
ここで、図4(a)、図5(a)は、トレッド踏面4aに対する補強材5の配置を示す図であり、図4(b)、図5(b)は、タイヤ幅方向最外側溝の一方の溝6a、溝6aによって区画されるタイヤ幅方向最外側陸部7a、溝6aによって区画されるタイヤ幅方向外側から2番目の陸部7bに対する、補強材5の配置を示す図である。
図4(a)(b)に示すように、補強材5を、タイヤ周方向に対して、すなわちタイヤ赤道面に対して傾斜して延びる、コード状のものとすることができる。
コードを傾斜させるのは、コードがタイヤ赤道に沿って延びると、面外曲げ剛性が低下し、補強材としての効果が十分でなくなる場合があるからである。
この場合、コードは、スチール、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、ナイロンのいずれかの材料からなるフィラメントの1本又は撚り合わせによって構成することができる。
あるいは、図5(a)(b)に示すように、補強材5をタイヤ周方向に沿って(タイヤ赤道面に沿って)配置する、板状の部材とすることができる。
【実施例】
【００３０】
本発明のタイヤと従来のタイヤとで、コーナリングパワーに違いがあることを確認するため、サイズ175×170R14のタイヤを、サイズ5.5J×14のリムに組み、内圧を210kPaとした供試タイヤのコーナリングパワーを比較するシミュレーションを行った。
また、コーナリングパワーの違いが、バックリングの抑制効果によるものであることを確認するため、FEMシミュレーションの結果から接地圧分布を求めた。
【００３１】
ここで、発明例1〜7として、トレッドと、複数のベルト層のうち最もタイヤ径方向外側にあるベルト層との間で、且つトレッド接地幅の中央位置を境界としたタイヤ幅方向の一方の半部に、タイヤ径方向外側に凸に湾曲した形状の補強材を配置した空気入りタイヤを試作した。
また、従来例タイヤ1として、補強材を配置しないタイヤを用意した。
さらに、従来例タイヤ2として、特許文献1に記載のタイヤを作成した。
各タイヤの諸元は、以下の表1に示している。
なお、表1において、赤道面に対して傾斜しないとは、製造上の誤差による傾斜は含んでよいものとする。また、コードはモノフィラメントコードである。
また、以下の評価において、補強材を有する各タイヤは、補強材が配置してある側が車両外側となるように車両装着するものとする。
【００３２】
【表１】
2011246003.tif 000003
【００３３】
評価は、まずFEMシミュレーションによって、荷重4kNにおける接地圧分布をそれぞれ求め、そこからバックリング度合いを求めるため、車両装着時最外側陸部の荷重直下における、該陸部の幅方向最外側位置と最内側位置との接地圧差を算出した。
接地圧差は従来例1を100としたときの指数で示す。数値が大きいほど接地圧差は小さく、バックリング度合いが小さいことを示す。
また、シミュレーション上でそのときのコーナリングパワーを求めた。
この値を、従来例1を100とする指数で示す。指数値が大きいほど優れていることを示す。
評価結果を以下の表2に示す。
【００３４】
【表２】
2011246003.tif 000004
【００３５】
表2に示すように、発明例1〜7にかかるタイヤは、いずれも従来例1、2にかかるタイヤよりも接地圧差が小さく、これにより、コーナリングパワーが向上している。
【００３６】
また、発明例1と2との比較により、補強材の幅方向位置を好適化した発明例2にかかるタイヤは、発明例1にかかるタイヤよりも接地圧差が小さく、これにより、コーナリングパワーが高くなっている。
さらに、発明例2と発明例5との比較により、面外曲げ剛性の高い材料からなる補強材を配置した発明例2は、面外曲げ剛性の低い材料からなる補強材を配置した発明例5よりも接地圧差が小さく、これによって、コーナリングパワーが高くなっている。
さらにまた、発明例2と6、及び発明例3と7の比較により、補強材の配置角度を好適化した発明例2、3は発明例6、7よりそれぞれ接地圧差が小さく、これにより、コーナリングパワーが高くなっている。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明によれば、車両旋回時のコーナリングパワーを向上させた空気入りタイヤを製造して市場に提供することができる。
【符号の説明】
【００３８】
1  ビードコア
2  カーカス
3  ベルト
3a  径方向最外側ベルト層
4  トレッド
4a  トレッド踏面
5  補強材
6  周方向溝
6a  タイヤ幅方向最外側の周方向溝の一方
7  陸部
7a  タイヤ幅方向最外側の陸部の一方
7b  タイヤ幅方向の外側から2番目の陸部の一方
A  トレッド接地幅の一方の半部の中央位置
B  タイヤ幅方向の一方の半部における中央部
C  トレッド接地幅の幅方向中心位置
CL  タイヤ赤道
TW  トレッド接地幅
r  曲率半径
L  補強材のタイヤ幅方向の長さ
w  タイヤ幅方向最外側の周方向溝の一方の溝の溝幅
α  補強材の赤道面に対する傾斜角
【図１】
2011246003.tif 000005
【図２】
2011246003.tif 000006
【図３】
2011246003.tif 000007
【図４】
2011246003.tif 000008
【図５】
2011246003.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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