(57)【要約】【課題】ラジアルタイヤは放射状に配されたカーカス構造を特徴とするためサイドウォール部が変形しやすい弱点がある。駆動力、制動力によってサイドウォールが捩じられる力とカーブを曲がる時に作用する横方向の力に対しサイドウォール部に配されるカーカスが補強繊維として有効に作用するように従来とは異なる方向にカーカスを配置することによってサイドウォールの剛性を高めるタイヤ構造を提供する。【解決手段】縄跳びの縄の動きを参考にして、従来のラジアルタイヤにビード部に対して接線方向に輪切りにしたラインに沿うループ状のカーカスを付加するか、ビード部に対して接線方向に輪切りにしたラインに沿うループ状のカーカスを重ね合わせた構造に替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビード部に対してタイヤを接線方向に輪切りにしたラインに沿うループ状のカーカスを配することによりビート部に対して接線方向に後方に配されるループ状のカーカスによって駆動力を伝え、ビート部に対して接線方向に前方に配されるループ状のカーカスによって制動力を伝える構造を特徴とするタイヤ
【請求項２】
請求項１のビード部に対してタイヤを接線方向に輪切りにしたラインに沿うループ状のカーカスを重ね合わせることにより、サイドウォール部をトラス構造と同じ形で支える構造を特徴とするタイヤ
【請求項３】
タイヤの中心に対して放射状に配したカーカスに加え請求項１または請求項２のカーカスを付加した構造を特徴とするラジアルタイヤ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、車両に装着するタイヤの補強プライ配列に関するものである。
【背景技術】
【０００２】現在乗用車にはカーカスをタイヤ中心に対し放射状に配置したラジアル構造のタイヤがほとんどの一般車両に取り付けられており、カーカスを斜めに配したバイアスタイヤはモーターサイクル、産業車両、建築車両、農業機械などに限定的な使用にとどまっている。ラジアル構造のタイヤは接地性にすぐれた構造であるが、放射状に配されたカーカスは加速時にかかる駆動力と減速時にかかる制動力加わった時放射状に配されたループ状のカーカスを倒す方向に力が加わるためタイヤの捩じれを防ぐ強化繊維としては有効に作用せず、ラジアルタイヤは、駆動力または制動力がかかった時に回転方向に捻じれやすい構造であった。またカーブでの横方向の荷重に対しても捻じれやすくサイドウォールの剛性を確保しにくい構造であった。【０００３】ラジアルタイヤのサイドウォール部の剛性の低さを補う手段としてはタイヤの扁平率を低くしてサイドウォールの高さを低くする手段が一般的である。また放射状に配置されたカーカスはタイヤの内圧によって支えられピンと引っ張られた状態が保たれているので空気圧が低下してしまうとカーカスはピンと張られた状態を保てなってしまうので、空気圧を適正に保つことがラジアルタイヤの性能を保つために重要な要素となっていた。空気圧が低くなってしまうと接地面で大きく変形させられたカーカスは元の形に戻りにくくなってスタンディングウェーブ現象を起こしてしまう可能性があった。【０００４】カーカスを放射状に配する構造は静止した状態では内圧を支える強化繊維として有効に作用するが、駆動力や制動力に対しては放射状に配されたループ状のカーカスは内圧によってぴんと張られた状態でも倒される方向力がかかるため回転方向に捩じる力に対しては強化繊維として抵抗力を発揮できないため、充填された空気の内圧とゴム自体の剛性によって支える必要があった。また内圧によってカーカスがぴんと張られた状態でも横方向の力に対しては変形しやすいため扁平率を低くすることによって変形量が小さくなるようにしてきた。【０００５】一方、縄跳びに用いる縄の動きを見ると、回転させていない状態では自由に曲げられるフニャフニャした素材が、縄を手に持って手首を小さく回すことによって縄はピンと張られた状態が作り出され地面を鞭のように叩きつける剛性が生じることが確認できる。手に持って縄を回すことによって剛性が高まる縄とびの縄の動きを解明しその原理をタイヤ構造に取り入れれば、サイドウォールを捩じるような力が加わった時でもカーカスが倒されることなくぴんと張られた状態を保ち続けて強化繊維として有効に機能させることができるようになるはずである。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】ラジアルタイヤは放射状に配されたカーカス構造を特徴とするためサイドウォールの剛性が低く、駆動力、制動力そしてカーブを曲がる時に作用する横方向の力がかかった時に変形しやすい弱点がある。駆動力、制動力そしてカーブを曲がる時に作用する横方向の力に対してカーカスが補強繊維として有効に作用するようにサイドウォール部のカーカスをラジアルタイヤとは異なる方向に配置することによってサイドウォール部の剛性を高められるタイヤ構造を提供する。
【０００７】縄跳びの縄が回されることによってピンと張られた状態が保たれる原理を応用してカーカスの配列を変えることにより、駆動力、制動力そしてカーブを曲がる時に作用する横方向の力がかかった時に、サイドウォール部のカーカスが強化繊維として有効に作用しピンと張られた状態を保つことができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】縄跳びの縄が回されることによってピンと張られた状態が保たれるのは、手首を前方に向かって小さな円を描きながら回転させることによって縄を手首が描く小さな円の接線方向に縄を引っ張る力を加え続けているからである。縄跳びの縄を手首の動きによって引っ張りながら回転させると回転させられる縄は接線方向に向かってそのまま進もうとする慣性力が作用する。手首を小さく回転させることによって接線方向に進み続けようとする縄を前方内側に引っ張り続けることで縄が進みたい接線方向とは異なる方向引っ張られことで縄跳びの縄はぴんと張られた状態を保ったまま回転させられることになる。この時手首の動きによって縄が引っ張られる方向を見ると手首の回転運動に対して縄は後方に向かって接線方向に引っ張られていることが確認できる。
【０００９】手首の動きを止めると縄を前方に引っ張り続ける力が無くなり内側に引っ張る力だけが残る。縄は手首を回転中心として慣性力によってそのまま前方に移動し前方の地面に当たって動きを止める。この時手首の回転によって後ろ向きに接線方向に引っ張られていた縄は、緩みながら手首の位置に対して接線方向から放射状の位置を通過し前方に移動していく。本発明では縄をぴんと張った状態を保ちながら回転させるためには手首を回転させる動きが縄が回転させられる動きに先行させ続けることが必要だと考える。手首の動きを止めてしまうと縄はぴんと張られた状態が保たれなくなり慣性力だけによってそのまま前方に移動し続け最終的に地面に当たった位置で動きを止める。
【００１０】ラジアル構造のタイヤはカーカスをタイヤの中心に対して放射状に配置しトレッド面をベルトで覆う構造になっており、タイヤが静止している状態ではカーカスはタイヤを膨らませようとする内圧の力がかかる方向と強化繊維の方向がいっちするため効率よく強化繊維として機能するが、駆動力がかかってホイールの動きがタイヤトレッド面の動きに先行するとカーカスはホイールに対して後方接線方向に倒れようとするのでカーカスはホイールに近づく方向に倒れようとする。カーカスがホイール方向に倒れる動きは、タイヤトレッド面をホイールに向かって近づけようとする動きになりタイヤトレッド面は内側に向かって凹む方向に変形させようとする力が加わる。タイヤトレッド面が内側に凹めばサイドウォール部のカーカスは横に広がろうとする。この動きはタイヤの接地性を弱めサイドウォール部を変形しやすくする。
【００１１】放射状にループ状のカーカスを配置すればこのような動きが生じるが、ホイールに対して接線方向つまりタイヤのビード部に対して接線方向にカーカスを配しておけば駆動力がかかった時にループ状のカーカスを倒す動きは生じない。ビード部に対して後方に向かって接線方向にカーカスを配することによって駆動力がかかった時にカーカスをぴんと張った状態に維持することができる。ビード部に対して前方に向かって接線方向にカーカスを配すると制動力がかかった時にカーカスをぴんと張った状態に維持することができる。
【００１２】ビード部に対してカーカスを接線方向にカーカスを配し一定間隔で重ね合わせるとサイドウォールを側面から見た時トレッド面を横切るカーカスから前後方向に２本のカーカスが斜めに配されたトラス構造と同じような形で支えられているように見える。定常走行時や僅かな加速減速時はトレッド面から前後方向に斜めに伸びた２本のカーカスによって、ビード部を底辺とするトラス構造と同じような形でトレッド面を横切るカーカスが支えられる。このことによりサイドウォールを捩じる力が加わってもどちらかまたは両方のサイドウォール部のカーカスがぴんと張られた状態が維持される。
【００１３】ホイールに接するビート部に対して接線方向にタイヤを輪切りにした方向にカーカスを配することによってサイドウォール部を捩じる力が生じた時にトレッド面を斜め前方内側に効率よく引っ張ることが可能になる。ホイールがトレッド面の動きに先行する加速時はカビード部から前方に向けて接線方向に配したカーカスがぴんと張った状態になり、減速時はビード部から後方に向けて接線方向に配したカーカスがぴんと張られた状態になる。定常走行時は両方のカーカスが力を分担しながらぴんと張られた状態を保つことになる。
【００１４】ビート部の円周に対して接線方向にタイヤを輪切りにする仮想のラインに沿ってカーカスをループ状に配すると、ビード部の前後に対して接線方向にカーカスを配することができる。ビート部の円周に沿って接線方向に輪切りにした仮想のラインを一定間隔でずらしながら連続的に巻き付ければビード部に対して接線方向に近い配列で連続的にカーカスを巻き付けることが可能である。
【００１５】ビード部に対して接線方向に配するカーカスはタイヤの中心から放射状に配されたカーカスが倒されないようにする補強材として従来のラジアルタイヤに付加する手段と放射状のカーカスに替えてビード部に対して接線方向に配したループ状のカーカスだけで構成する手段がある。
【００１６】従来のラジアルタイヤに付加する場合はビード部に対して接線方向に配するカーカスの数は多くの数を必要としないがカーカス全てを接線方向に配置する場合はカーカスの隙間を狭くしてカーカスの巻き数を増やす必要がある。
【００１７】ビード部に対して接線方向に配するカーカスは接線方向に合わせて配置することがタイヤの捩じれに対して一番効率よく強化繊維としてカーカスを機能させることができるが、扁平率が低くなるほどタイヤトレッド面に対して浅い角度でカーカスを配置しなくてはならなくなる。
【００１８】扁平率が低くサイドウォールの高さが低いタイヤの場合は接線方向に限定する必要はなくサイドウォール部をトラス構造と同じ形で支える形状に配置すればカーカスの方向は接線方向に限定する必要はない。
【発明を実施するための形態】
【００１９】本発明の実施形態を図面に示して説明する。
【００２０】図１にビート部に対してカーカスを接線方向にループ状に配する基本的な考え方を示す。タイヤの内側に沿って円周状に配されるビート部１に対して接線方向にタイヤを輪切りにした仮想のライン２に沿ってカーカス３をループ状に配することを基本形とする。このループ状のカーカス３をビート部２の円周に沿って一定間隔に配置する。駆動力を伝えるカーカス６と制動力を伝えるカーカス７の２本のカーカスによってタイヤトレッド面を保持する。
【００２１】図２はビート部に対して接線方向にループ状に配したカーカスが受け持つ力を説明するものである。タイヤの内側に沿って円周状に配されるビート部１に対して接線方向にタイヤを輪切りにした仮想のライン２に沿うループ状のカーカス３はタイヤの回転方向に対して後方に伸びるカーカスのループは駆動力を伝え、タイヤの回転方向に対して前方に伸びるカーカスのループは制動力を伝える。
【００２２】図３にビート部に対して接線方向にループ状にしたカーカスを付加してサイドウォール部の剛性を高めたタイヤの事例を示す。タイヤの回転方向に対してビート部１から後方に向かってタイヤトレッド部を引っ張るループ状のカーカスは、加速時にホイールを前方に回転する駆動力が加わると引っ張られ、タイヤのビード部１の動きをタイヤトレッド面４に伝える。タイヤの回転方向に対して前方に向って接線方向に配したループ状のカーカスは減速時の制動力が加わると引っ張られビード部１からタイヤトレッド面４に制動力を伝える。
【００２３】定常走行時ではタイヤの回転方向に対して後方に伸びたループ状のカーカスと前方に伸びたループ状のカーカスで荷重を分配しながらショルダー部とサイドウォール部を支える。緩やかな加速減速とカーブでのサイドロードと後方に伸びたループ状のカーカスと前方に伸びたループ状のカーカスにかかる力は変化するがどちらかのカーカスが引っ張られる状態は常に維持されるのでライアルタイヤの放射状に配置されたカーカスが前後方向に倒れようとする動きを阻止する。
【００２４】図３及び図４に示した事例は、従来のラジアルタイヤの構造をベースにしてビート部に対して接線方向にループ状にしたカーカス３を付加したものである。図３及び図４に示した事例ではタイヤトレッド面４を支えるカーカス８はラジアルタイヤと同じようにタイヤの回転方向に対して直角に配し駆動力を伝えるカーカス６と制動力を伝えるカーカス７を付加することによってトラス構造と同じような形でタイヤのサイドウォール部５を支える。ビート部１に対して接線方向にループ状にしたカーカス３の数は任意に設定できる。従来のラジアルタイヤのカーカスはタイヤの中心から放射状に配置されているが、ビート部に対して接線方向にループ状に付加したカーカス３に放射状に配置されるカーカスが受け持っている強度の一部を受け持たせることができる。
【００２５】図５にラジアル構造のカーカスに替えて接線方向のカーカス３だけで支える構造を特徴とするタイヤの事例を示す。ラジアルタイヤでは放射線状に配していたカーカスを接線方向に倒したような形で配し駆動力を伝えるカーカス６と制動力を伝えるカーカス７を重ね合わせることによって、タイヤトレッド面４を支えるカーカス８はラジアルタイヤと同じようにタイヤの回転方向に対して直角に配し駆動力を伝えるカーカス６と制動力を伝えるカーカス７を付加することによってトラス構造と同じような形でタイヤのサイドウォール部５を支える。
【００２６】ビード部に対してタイヤを接線方向に輪切りにしたラインに沿うループ状のカーカスを配することによりビート部に対して接線方向に後方に配されるループ状のカーカスによって駆動力を伝え、ビート部に対して接線方向に前方に配されるループ状のカーカスによって制動力を伝える。ビード部に対してタイヤを接線方向に輪切りにしたラインに沿うループ状のカーカスを重ね合わせることにより、サイドウォール部をトラス構造と同じ形で支える。
【００２７】駆動力を伝えるカーカス６と制動力を伝えるカーカス７を重ね合わせると、駆動力を伝えるカーカス６と制動力を伝えるカーカス７ビート部を底辺とするトラス構造に似た形でタイヤのショルダー部とサイドウォール部を支える。タイヤが内圧によって放射状に膨らもうとする力は駆動力を伝えるカーカス６と制動力を伝えるカーカス７の両方でトラス構造と同じ形で支える。
【００２８】ビート部に対して接線方向に配することが理想であるが、接線方向でなくてもトラス構造のように駆動力を伝えるカーカス６と制動力を伝えるカーカス７を支えることが可能である。本発明ではラジアル構造では放射状に配されていたループ状のカーカスをビート部に対して接線方向に向けて倒すことによって駆動力を伝えるカーカス６と制動力を伝えるカーカス７を配しトラス構造と同じ形でサイドウォール部を支える構造であれば駆動力を伝えるカーカス６と制動力を伝えるカーカス７はビート部に対して接線方向に限定しない。
【発明の効果】
【００２９】ビート部に対して接線方向にカーカスを配することによって加速減速時にカーカスが倒れる方向に力が作用するラジアルタイヤの弱点を補いタイヤが捩じれる方向に対して剛性を高めることができる。駆動力を伝えるカーカス６と制動力を伝えるカーカス７を配する角度はビート部に対して接線方向を基本とするが、タイヤの扁平率によってその角度変わってくるのでその角度は接線方向に限定されるものではない。ビート部に対して接線方向に配することが理想であるが、接線方向でなくてもトラス構造のように駆動力を伝えるカーカス６と制動力を伝えるカーカス７を支えることよって駆動力または制動力がかかったときに放射状に配されたカーカスが倒れにくいように保持することができる。
【００３０】縄跳びの縄を廻した時に縄がぴんと張って地面を叩きつけるような剛性を発生させるように、ビート部に対して接線方向にカーカスを配することによりタイヤが回転することによってカーカスがピンと張った状態になりラジアルタイヤの弱点であるサイドウォールの剛性の弱さを補うことができる。空気圧が低い場合でも接線方向に配したカーカスはピンと引き伸ばされるので扁平率の高い車でもスタンディングウェーブ現象が発生しにくくなる。
【００３１】ビート部に対して接線方向に配したタイヤが回転することによりサイドウォール部のカーカスがぴんと張った状態になることにより、ラジアルタイヤではカーカスが倒されるような力が加わる加速、減速、カーブでのサイドロードがかかった時にサイドウォールを樽の箍のように締め付けてタイヤ接地面の変形を最小限に押さえるとともに接地圧の低下を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】本発明のタイヤは現在のラジアルタイヤの弱点を改善するものであり産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ビート部に対して接線方向に配するカーカスの基本的な考え方のイメージを示す斜視図及び側面図である。
【図２】ビート部に対し接線方向に配するカーカスが伝える力を示す側面図である。
【図３】ラジアルタイヤにビート部に対し接線方向に配するカーカスを付加するイメージを示す側面図である。
【図４】ビート部に対し接線方向に配するカーカスによって構成されるタイヤのイメージを示す正面図である。
【図５】ビート部に対し接線方向に配するカーカスによって構成されるタイヤのイメージを示す側面図である。
【符号の説明】
【００３４】１．    ビート部
２．    接線方向にタイヤを輪切りにした仮想のライン
３．    仮想のラインに沿って配するループ状のカーカス
４．    タイヤトレッド部
５．    サイドウォール部
６．    駆動力を伝えるカーカス
７．    制動力を伝えるカーカス
８．    トレッド部のカーカス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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