(57)【要約】【課題】乗り心地性を損なわずに、操縦安定性と初期操舵安定性を改善した空気入りラジアルタイヤを提供する。【解決手段】カーカスプライの本体部と巻上部との間にビードコアの外周面にビートフィラを立設し、ビードコアと同心にコードを渦巻状に巻回して、ビード部からサイド部にかけて延びるビード補強層を設け、このビード補強層を、渦巻の半径方向に凹凸する屈曲を繰り返す波形の形付けが施された縦波部１１ａと、渦巻に対し垂直方向に凹凸する屈曲を繰り返す波形の形付けが施された横波部１１ｂとを含む形付けコードで形成することにより、乗り心地性を損なわずに、操縦安定性と初期操舵安定性を改善する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のビード部及び一対のサイド部と、該一対のサイド部間に差し渡されたトレッド部とから構成され、前記ビード部からサイド部にかけて延びるビード補強層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ビード補強層が、ビード部のビードコアと同心にコードを渦巻状に巻回されて構成され、
前記コードは、渦巻の半径方向に凹凸する屈曲を繰り返す波形の形付けが施された縦波部と、渦巻に対し実質垂直な方向に凹凸する屈曲を繰り返す波形の形付けが施された横波部とを含む形付けコードで形成されたことを特徴とするビード補強層を備えた空気入りラジアルタイヤ。
【請求項２】
タイヤに配設されたビード補強層の波形コードの縦波部の合計長さに対する横波部の合計長さの比が０．０１〜０．３又は０．７〜０．９９であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項３】
タイヤに配設されたビード補強層の波形コードの波の頂上から反対向きの波の頂上までの波形高さは、コード径の１．１〜３．０倍の範囲内に設定され、波長がコード径の２〜１００倍の範囲内に設定されたことと特徴とする請求項１または２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項４】
ビード補強層が、ビードコア近傍からビードフィラの側面に沿って延在し、タイヤ半径方向の外端がタイヤ断面幅最大位置よりタイヤ半径内方に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項５】
ビード補強層のコードは、炭素を０．５〜１．０重量％含有し、表面に銅含有量が５０〜８０％の銅合金めっきが施されたスチール素線の複数本を撚り合わせたスチールコードを波形に形付けした波形コードであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項６】
ビード補強層のコードは、炭素を０．５〜１．０重量％含有し、表面に銅含有量が５０〜８０％の銅合金めっきが施されたスチール素線の１本でなるコードを形付けした波形コードであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操縦安定性と乗り心地性に優れた空気入りラジアルタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年自動車の性能の向上、高速道路網の整備などに伴って、長時間高速で走行されるようになり、タイヤに対しては、車両へ装着した場合における操縦安定性、振動乗り心地性、車内低騒音、低燃費性等の多岐にわたる各種性能の向上が求められている。これら性能の中でも操縦安定性と振動乗り心地性が重要視されている。
【０００３】
このような性能向上の要求に対し、従来は既に確立されている設計手法による個々の性能の改善で対処することが一般的であった。例えば、操縦安定性の改善に対しては、ビードフィラのゴムを硬くしてビード部とサイド下部の剛性増加する手法や、カーカスプライコードと交差する方向にコードを配列した補強層をビード部からサイド部にかけて配設し、その部分の剛性増加などによるサイド部領域の剛性を高くする手法が採用されていた。また、振動乗り心地性の向上及び車内騒音の低減に対しては、ビードフィラのゴムを柔らかくてタイヤサイド部の剛性を低くする手法が採用されてきた。
【０００４】
しかしながら、上記従来の手法では、サイド部の剛性を高くして操縦安定性を改善すれば、振動乗り心地性（以下、振動乗り心地性を単に乗り心地性と云う）の低下が生じ、乗り心地性を改善するためにサイド部の剛性を低くすれば操縦安定性が低下し、両者相互に背反の関係にあるので、要求レベルに応じて両者をバランスさせ、妥協せざるを得なかった。
【０００５】
操縦安定性や乗り心地性については、タイヤ内の特定部位の剛性が影響することは既に知られている。例えば、操縦安定性は、タイヤ周方向の剛性が影響し、周方向剛性が高くなるほど操縦安定性がよくなる傾向がある。乗り心地性は、タイヤ縦方向の剛性が影響し、縦剛性が低くなるほどよくなる傾向がある。従って、周方向剛性を高くし、縦剛性を低くすれば、前記背反関係が解消され、操縦安定性と乗り心地性が同時によくなる。
【０００６】
このような周方向剛性を高くし、縦剛性を低くして操縦安定性と乗り心地性を同時に良くする手法として、以下のものが提案されている。
【０００７】
すなわち、特開昭６２−２９４０３号公報では、多数のスチールコード又は有機繊維コードをカーカスプライのコードに対し直角に配列して形成されたビード補強層をビード部からサイドウォール部にかけて配設する方法が提案されている。
【０００８】
特開平１０−４４７２１号公報では、１本又は複数本のコードよりなる紐状物をタイヤ周方向に連続的に螺旋状に巻回して形成したビード補強層をビード部からショルダー部にかけて配設する方法が提案されている。
【０００９】
特開２００１−１８７５２１号公報では、ラジアル線分に対して７０〜１１０°の角度で延在させたコードよりなるビード補強層をビード部内に配設する方法が提案されている。
【００１０】
特開２００１−１９１７６０号公報では、１本又は複数本のコードをタイヤ半径周方向で渦巻状に巻回してなる補強層をビードフィラに沿って配設する方法が提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のビード部内又はビード部からサイドウォール部にかけて、タイヤ周方向に延在する多数のスチールコード又は有機繊維コードで形成されたビード補強層若しくは１本又は複数本のスチールコード又は有機繊維コードをビードコアと同心の渦巻状に巻回してなるビード補強層が配設されたタイヤは、周方向剛性は大幅に増加するが、半径方向の縦剛性はほとんど増加しないので、従来のビートフィラの剛性を増加したタイヤ、或いはカーカスプライコードと交差する方向に多数のコードを配列したビード補強層を付加したタイヤに比して乗り心地性を損なわずに操縦安定性が大幅に改善される。
【００１２】
しかしながら、コードを渦巻状に巻回してなり、ビード部からサイド部にかけて延在するビード補強層が操縦安定性を大幅に増加させる量のコードを使用して形成されたタイヤは、自動車に装着されて高速走行中急カーブに差し掛かって大きくハンドルが切られたとき、操舵応答が速すぎて、運転者に危険と感じさせ、反射的に反対方向にハンドルを切らせ、高速初期操縦安定性が劣る難点がある。また、縦剛性の増加が避けられず、乗り心地性の僅かの低下を伴う難点もあり、これら性能の改善が求められている。
【００１３】
本発明は、上記に鑑み、乗り心地性を損なわずに、操縦安定性と初期操舵安定性を改善した空気入りラジアルタイヤの提供を目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ビード補強層を線状コードから波形コードに代えて渦巻状に巻回し、乗り心地性を損なわずに、操縦安定性と初期操舵安定性を改善しようとするものである。
【００１５】
一般的に、線状コードは、初期弾性率が高く、さらに伸張率が大きくなれば、弾性率が低下する傾向にある。これに対し、波形の形付けを施した波形コードは、低伸張領域では波形構造が優先して伸びるので初期弾性率が低く、伸び率が大きくなるにつれて波形構造が崩れて線状に変化し、弾性率が増加する傾向にある。
【００１６】
このような波形コードを渦巻状に巻回してなるビード補強層を備えたタイヤは、自動車に装着されて走行中急ハンドルが切られ、コーナリングが開始されてタイヤが変形し始めた変形量の小さい時点では、従来の線状コードの渦巻ビード補強層を備えたタイヤより変形しやすいので、操舵の応答に瞬間的な遅れを生じさせ、運転者に心の準備をするゆとりを与えて危険を感じさせることがなくなって操舵初期の操縦性が向上する。操舵が進んでコーナリング時の横すべり角がさらに大きくなれば、周方向剛性は従来の渦巻構造のビード補強層を備えたタイヤと同等になって操縦応答性も同等になる。
【００１７】
また、１つの面内で凹凸を繰り返す波形を有するコードで形成されたビード補強層が配設されたタイヤは、自動車に装着されて高速走行中ハンドルが切られてコードに急激に大きな負荷が作用すると、コードに撚りがあるために自転力が発生して自転し、操舵初期にふらつき、操縦安定性が悪くなることがある。
【００１８】
これを改善するには、渦巻きの半径方向の面内で凹凸が繰り返される縦波部分と、凹凸方向が前記縦波部分に対して垂直な横波部分とを混在させて、予め左向きに回転するくせ付け部分と右向きに回転する部分を形成し、全体で自転力が０（零）になるように設定すれば、任意の部分が自転しようとしても凹凸方向が垂直な波部分が抵抗して自転しにくくなり、操舵初期のふらつきによる操縦安定性の低下を防止できる。
【００１９】
そこで、本発明においては、一対のビード部及び一対のサイド部と、該一対のサイド部間に差し渡されたトレッド部とから構成され、前記ビード部からサイド部にかけて延びるビード補強層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ビード補強層が、ビード部のビードコアと同心にコードを渦巻状に巻回されて構成され、前記コードは、渦巻の半径方向に凹凸する屈曲を繰り返す波形の形付けが施された縦波部と、渦巻に対し実質垂直な方向に凹凸する屈曲を繰り返す波形の形付けが施された横波部とを含む形付けコードで形成されたことを特徴としている。
【００２０】
上記構成によると、ビード補強層が波形コードを渦巻状に巻回した構成にされたことにより、操縦安定性と乗り心地性が同時に改善され、かつ初期操縦安定性が改善される。さらに、縦波部に横波部が混在することにより、縦波部のみによる波形コードのビード補強層を備えたタイヤに比べて、高速初期操舵性も改善される。ここで、横波部における「渦巻に対し実質垂直な方向」とは、渦巻を含む面に対して垂直（９０°）な方向を中心として概ね±２０°（７０°〜１１０°）の範囲も含むが、究極的には本発明の目的である高速初期操舵性を改善できる横波部の波の凹凸屈曲方向をいう。
【００２１】
この場合、タイヤに配設されたビード補強層の波形コードの縦波部の合計長さに対する横波部の合計長さの比が、０．０１〜０．３又は０．７〜０．９９に設定すれば、高速初期操舵性がさらに改善される。
【００２２】
また、空気入りラジアルタイヤに配設されたビード補強層を形成している波形コードの波の頂上から反対向きの波の頂上までの波形の高さ（振幅）は、コード径の１．１〜３．０倍の範囲内に、波長はコード径の２〜１００倍の範囲内に設定することが好適である。
【００２３】
さらに、ビード補強層は、ビードコア近傍からビードフィラの側面に沿って延在し、タイヤ半径方向の外端がタイヤ断面幅最大位置よりタイヤ半径内方に位置するのが、タイヤ製造の容易さから好ましい。
【００２４】
また、ビード補強層のコードは、炭素を０．５〜１．０重量％含有し、表面に銅含有量が５０〜８０％の銅合金めっきが施されたスチール素線の１本でなるスチールコードか、その複数本を撚り合わせたスチールコードを波形に形付けした波形コードが好適である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の空気入りラジアルタイヤ右半分の横断面図であり、図２はビード補強層とビートコア及びビードフィラの相対位置関係を概念的に示すビード部縦断面図である。図３は本発明の別の実施形態のビード補強層とビートコアとビードフィラの相対関係を概念的に示すビード部縦断面図であり、図４は本発明に用いたコードの一部の正面図であり、図５は本発明に用いたコードの一部の平面図であり、図６は図４の部分拡大図である。
【００２６】
図１に示す空気入りラジアルタイヤ１は、一対のビード部２及び一対のサイド部３と、サイド部間に差し渡されたトレッド部４とから構成され、各ビード部２に配設したビードコア５間に多数のコードをタイヤの子午線に沿ってトロイド状に配列した少なくとも１プライのカーカスプライ６が延在して各部を強化する。図示例はカーカスプライが１プライでなる。
【００２７】
カーカスプライ６の少なくとも１プライは、側端部分をビードコア５の周りで内側から半径方向外方に捲り上げて巻上部７を形成する。巻上部の終端位置７ｅは特に限定されないが、装着されるリム１２のフランジ高さ相当位置又は近傍にされ、終端部７ｅ又はその近傍がリムフランジとビードフィラ８とで挟持されるようにするのが好ましい。
【００２８】
カーカスプライの本体部６ａと巻上部７との間には、前記ビードコア５の外周面に立設した高硬度のゴムでなるビートフィラ８が配置される。トレッド部４は、カーカスプライ６の外周に配置したベルト９で強化されている。
【００２９】
一方、ビード部２からサイド部３にかけて、ビード補強層１０がビードフィラ８のタイヤ径方向の外側面に沿って配設される。図２に示すように、ビード補強層１０は、コード１１をビードコア５と同心の渦巻状で、かつ巻回ピッチが等間隔になるように巻回して形成される。
【００３０】
なお、図２において、コードの隣り合った部分が離隔して配置されているが、このように離隔して配置しても、あるいはコードはゴムで被覆された状態で被覆ゴムが隣接するように巻回されてもよい。また、図２においては、１本のコードが巻回されたビード補強層１０が図示されているが、巻回時間短縮のために、複数本のコードを同時に並列して同時に巻回することもできる。
【００３１】
ビード補強層１０の径方向内端１０ｉは、ビードコア５近傍に、また、外端１０ｕは、リム組みしたタイヤの断面幅が最大になっている位置、所謂タイヤ断面最大幅位置Ｗより径方向内方に位置するように定められる。
【００３２】
ビード補強層１０の外端１０ｕがビードフィラ先端より食み出ない構造にすれば、タイヤ製造工程において、ビードコア５の外周面に立設したビードフィラ８の側面にビード補強層１０を添着したビード組み立て体を簡単なビード組み立て装置を用いて予め作製しておき、これを成型機上のカーカスプライに貼り付けてグリーンタイヤに成型することができ、高価な成型機の稼働率を低下させないで本発明の目的が達成できるので好ましい。
【００３３】
ビード補強層の別の実施形態として、乗り心地性を重視する場合には、図３に示すように、コード１１をビード補強層１０の径方向外方部分１０ｂにおける巻回ピッチが内方部分１０ａよりも疎になるように巻回したビード補強層１０を配設し、サイド部３の曲げ剛性を増大させることなく周方向剛性を増大させることができる。
【００３４】
ビード補強層１０を形成するコード１１は、波状に凹凸がコードの長手方向に沿って繰り返す波形の形付けが施された波形コードである。好ましくは、図４及び図５に示すように、タイヤに配設されたビード補強層１０は、渦巻の半径方向に凹凸する屈曲を繰り返す波形の形付けが施された縦波部１１ａと、渦巻に対し実質垂直な方向に凹凸する屈曲を繰り返す波形の形付けが施された横波部１１ｂとを含み、縦波部１１ａの合計長さに対する横波部１１ｂの合計長さの比が０．０１〜０．３０または０．７０〜０．９９に設定される。
【００３５】
さらに、一方の波部分１１ａと他方の波部分１１ｂの間に凹凸の方向が一方の波部分の凹凸方向から他方の波部分の凹凸方向に段階的に移行する遷移部分１１ｃを設けて凹凸方向の変化を滑らかにするのが好ましい。
【００３６】
タイヤに配設されたビード補強層１０を形成している波形コードの波の頂上から反対向きの波の頂上までの波高さｈ（振幅）は、コード径Ｄの１．１〜３．０倍の範囲内に設定される。波形の波長Ｐはコード径の２〜１００倍の範囲内に設定される。
【００３７】
このように、縦波の中に横波部分を配することにより、高速走行中にハンドルが切られてコードに急激に負荷が作用したとき、撚りがあるために発生するコードの自転を反対方向の波部分が抵抗して操舵初期のふらつきが生じにくくなる。縦波の合計長さに対する横にした波の合計長さの比が０．１より小さいと、横波を配した効果が現れず、また、０．３〜０．７になれば、縦波と横波の相互反対向きに奏する波形の作用が拮抗して波形にした効果が期待できない。
【００３８】
また、波高さｈがコード径の１．１倍より小さい場合又は波長Ｐがコード径の１００倍より長い場合は、波形にした効果が期待できず、波高さｈがコード径Ｄの３．０倍より大又は波長Ｐがコード径の２倍より小になれば、剛性が低下するので好ましくない。
【００３９】
また、波形コードは、０．６〜０．９重量％の炭素含有量を有し、銅合金めっきが施されたスチール単線、スチール単線を撚り合わせたスチールコード、５ＧＰａ以上のヤング率を有する有機繊維、例えばナイロンコード、ポリエステルコード、アラミドコード等のタイヤ一般に用いられるコードを、対向する一対の回転軸方向が９０度間歇的に反復転換する歯車の間を通過させて製造される。
【００４０】
ビード補強層１０は、図１に示すビードフィラ８のタイヤ軸方向外面側に沿う配置に限定されない。図７に示すように、ビードフィラ８のタイヤ軸方向内面側に沿う配置にすることができる。
【００４１】
また、図８に示すように、ビードフィラ８をビードコア５に隣接する高硬度ゴムで形成した下フィラ要素８ａと、下フィラ要素より硬度が低いゴムで形成するとともに下フィラ要素の半径方向外方に隣接する上フィラ要素８ｂとから構成し、ビードフィラ８の内面側から両フィラ要素８ａ、８ｂの界面に沿って外面側に向かうとともに半径方向外方に延びる配置にすることもできる。
【００４２】
さらに、図９に示すように、相互に硬度が異なるゴムで形成したフィラ要素８ａ、８ｂの界面に沿って外面側に向かうとともに半径方向外方に延びる配置にすることもできる。
【００４３】
【実施例】
構造式１＋６×０．２３で表されるスチールコードに波長１０ｍｍ、波形高さ１．１ｍｍの波形の形付けした波形スチールコードを、ビードコアの外周面に立設したビードフィラの側面に２ｍｍピッチで渦巻状に１０周巻回しながら貼り付けて形成したビード補強層の半径方向外側に、アラミド繊維の芯にナイロン繊維を巻きつけたハイブリッドコードを１０周渦巻状に巻回したビード補助補強層を連接したビード組み立て体を作製した。このビード組み立て体を補強層を貼り付けた面がタイヤ軸方向外方に位置するようにように組み込んでタイヤサイズ２１５／４５ＺＲ１７の空気入りラジアルタイヤを複数本試作した。
【００４４】
実施例の波形スチールコードは、縦方向に凹凸する縦波部１１ａと横方向に凹凸する波形が混在する横波部１１ｂとが混在する部分がほぼ１ｍ毎に出現するように形付けしたものを用い、縦波部１１ａの波形の凹凸を半径方向に向けて巻回した。また、実施例との比較のために、縦方向に凹凸する縦波部のみを有する形付けコードを用いたラジアルタイヤを比較例１とし、また、波形に形付けしていない線状体コードを用いたラジアルタイヤを比較例２として、夫々複数本試作した。比較例１，２のタイヤは、スチールコードの形状以外は上記実施例と同じ条件でタイヤを試作した。
【００４５】
各試作タイヤを解体して、夫々について２０箇所で波形の波高さｈ、波長Ｐを測定した平均を表１に示す。残りのタイヤを乗用車に装着して訓練された性能評価テストドライバー３人が交代でテストサーキットを高速でレーンチェンジを繰り返しながら走行し、性能評価を行った。
【００４６】
性能評価項目は、操舵直後瞬時に応答して危険感を抱く初期操縦安定性と、操舵初期に微妙にふらつく高速初期操舵性と、操舵応答性とに注意して走行し、操縦安定性及び乗り心地性の評価を行った。各人の評価を総合判断して、比較例２のタイヤの各性能を±０とし、比較例２のタイヤと同等と判断されたものを±０、良いと判断しないドライバーがいたものを＋１、３人とも良いとされたものを＋２、悪いと判断しないドライバーがいたものを−１とし、その評価結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2004058685.tif 000003
【００４８】
表１から明らかなように、縦波部に横波部が混在するスチールコードでビード補強層を形成した実施例は、高速初期操舵性は比較例２と同等になり、初期操縦安定性（＋２）、操舵応答性（＋１）及び乗り心地性（＋１）は優れている。
【００４９】
これに対し、縦波部のみで構成されたスチールコードでビード補強層を形成した比較例１は、形付けしていない線状体スチールコードでビード補強層を形成した比較例２よりも初期操縦安定性（＋２）及び乗り心地性（＋２）については優れているが、本実施例に比べて高速初期操舵性（−１）が劣っている。
【００５０】
従って、初期操縦安定性、高速初期操舵性、及び操舵応答性、並びに乗り心地性を向上させるには、実施例のように、縦波部１１ａと横波部１１ｂとが混在した形付けコードによるビード補強層を備えたタイヤを使用するのが好適であることが判る。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、渦巻状に巻回してビード補強層を形成するコードを波形に形付けすることにより、初期弾性率を高伸張率時弾性率より低くなるようにしたので、コーナリング初期のタイヤ変形が大きくなり、その結果、高速走行時急ハンドルを切ったときの瞬時の操舵応答による不安感が解消される。特に、コードの波形付けとして縦波部に横波部を混在させているので、波形にすることにより生じた良好な初期操縦安定性を維持しながら、高速初期操舵性がよくなり、操舵初期のふらつきを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気入りラジアルタイヤ一実施形態を示す右半部横断面図である。
【図２】ビード補強層とビードコア及びビードフィラの相対位置関係を示すビード部の縦断面図である。
【図３】別の実施形態のビード補強層とビードコア及びビードフィラの相対位置関係を示すビード部の縦断面図である。
【図４】縦波部と横波部が混在するコードの一部の正面図である。
【図５】縦波部と横波部が混在するコードの一部の平面図である。
【図６】図４の部分拡大図である。
【図７】図１に示す本発明タイヤの変形例を示す右半部の要部拡大図である。
【図８】図１に示す本発明タイヤの別の変形例を示す右半部の要部拡大図である。
【図９】図１に示す本発明タイヤの別の変形例を示す右半部の要部拡大図である。
【符号の説明】
１　　タイヤ
２　　ビード部
３　　サイド部
４　　トレッド部
５　　ビードコア
６　　カーカスプライ
７　　巻上部
８　　ビードフィラ
１０　　ビード補強層
１１　　波形コード
１１ａ　　縦波部
１１ｂ　　横波部
１２　　リム
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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