(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッド部からサイドウォール部をへて、リムに装着されるビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるベルト層とを具え、
タイヤを標準リムにリム組みしかつ標準内圧を充填した標準内圧状態のタイヤ子午断面において、
前記ベルト層のタイヤ軸方向最外点Ｊは、トレッド面の接地端よりもタイヤ軸方向外方に位置し、
かつビードベースからトレッド赤道点までの半径方向の高さ（Ｙ）範囲をタイヤ軸方向に通るタイヤ軸方向線ｘがタイヤ外表面Ｓに交わる交点Ｐｘ、Ｐｘ間の距離である外表面巾をＬ（Ｙ）としたとき、この外表面巾Ｌ（Ｙ）において、前記ベルト層のタイヤ軸方向最外端Ｊの高さＹｊを通るタイヤ軸方向線ｘｊがタイヤ外表面に交わる交点Ｐｘｊ、Ｐｘｊ間の外表面巾Ｌ（Ｙｊ）を最大とするとともに、
前記リムのリムフランジとの離間点Ｕから前記交点Ｐｘｊまで、円弧状の曲線で伸びかつ前記交点Ｐｘｊに向かって前記外表面巾Ｌ（Ｙ）を滑らかに増加させることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記標準内圧状態のタイヤに標準荷重の７０％を負荷して接地させた７０％荷重状態のタイヤ子午断面において、
前記ベルト層のタイヤ軸方向最外端Ｊを通る半径方向線ｙｊがタイヤ外表面に交わる交点Ｐｙｊと、接地端Ｑとを通る傾き線がタイヤ軸方向線ｘに対してなす角度αは、０〜１８度であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
標準内圧状態のタイヤに標準荷重の７０％を負荷して接地させた前記７０％荷重状態のタイヤ子午断面において、
前記ビード部のヒール端を通る半径方向線上におけるタイヤの厚さの中間点Ｋ１と、前記ヒール端からタイヤ軸方向外側に１５ｍｍの距離を隔たる半径方向線上におけるタイヤの厚さの中間点Ｋ２とを通る傾き線が半径方向線に対してなす角度βは、５０〜９０度であることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ外側面のプロファイルを特定することにより、横剛性を効果的に高め重量増加を招くことなく操縦安定性を向上しうる空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、タイヤにも低燃費性が強く求められるようになり、そのためにタイヤのゴム厚さを薄くしたり、カーカスなどのプライ数を減らすことなどによりタイヤ重量の軽量化が行われている。
【０００３】
しかしながらその反面、このような軽量化は、タイヤ剛性、特に横剛性を減じるなどコーナリングパワー等の低下を招き、操縦安定性を損ねるとう問題がある。なお横剛性を高める手段として、サイドウォール部に補強コード層を設けたり、ビードエーペックスゴムの高さを増すことなどが、従来より知られているが、これらは何れも重量増加を招くなど当初の目的である軽量化を阻害し、また縦剛性の増加を伴うため乗り心地性を悪化させるという問題もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況に鑑み、本発明者は、タイヤのプロファイルに着目し、横剛性を計る指針となる横バネ定数とこのプロファイルとの関係について研究した。
【０００５】
そこで、まずタイヤをドーナツ状の風船状膜体としてモデル化して捉え、図６（Ａ）に示すように、このタイヤｔに垂直荷重を負荷した変形状態ｔ１（一点鎖線）から、さらに横力を加えて横変形状態ｔ２（実線）まで変形させた時の、横変形量と横力との関係について検討した。
【０００６】
なお同図６（Ａ）において、変形状態ｔ１での半径方向距離をＲ、周方向単位長さ当たりの膜力の右側をＦＲ、左側をＦＬ、横力をＦ、横変形状態ｔ２における最大巾点の一方側（右側）の半径方向距離をＲCR、他方側（左側）の半径方向距離をＲCL、内圧をＰ、周方向の接地長さをＬとしている。そして、膜体の釣り合い式から次式（１）を得ることができる。
Ｆ＝Ｌ×Ｐ×（ＲCR2 −ＲCL2 ）／２Ｒ    …    （１）
【０００７】
この式（１）から、距離ＲCRが距離ＲCLより大きいほど横力Ｆも大きくなり、横バネ定数を高めうるのがわかる。また、この距離差ＲCR−ＲCLが最も大きくなる理想的な断面形状は、図６（Ｂ）に示すように、横変形状態ｔ２において平行四辺形となる形状、即ち変形状態ｔ１における長方形である。
【０００８】
しかし長方形のタイヤは、リムとの嵌合性が悪く、またタイヤ内面がブラダーによって略楕円状断面に押広げられて制作されるため、外面プロファイルのみ長方形としたのではタイヤの歪み分布が不均一となるなどタイヤとしての基本性能を確保することが難しい。従って、実際には、ある程度の曲線を用いてやや台形に近いプロファイルでタイヤを形成するのが好ましいことを究明し得た。
【０００９】
そこで本発明は、タイヤのプロファイルを特定することにより、横変形状態における前記距離の差ＲCR−ＲCLを増大でき、これにより縦剛性の増加を抑えつつ横剛性を効果的に高めることができ、重量増加を招くことなく操縦安定性を向上しうる空気入りタイヤの提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の空気入りタイヤの発明は、トレッド部からサイドウォール部をへて、リムに装着されるビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるベルト層とを具え、
タイヤを標準リムにリム組みしかつ標準内圧を充填した標準内圧状態のタイヤ子午断面において、
前記ベルト層のタイヤ軸方向最外点Ｊは、トレッド面の接地端よりもタイヤ軸方向外方に位置し、
かつビードベースからトレッド赤道点までの半径方向の高さ（Ｙ）範囲をタイヤ軸方向に通るタイヤ軸方向線ｘがタイヤ外表面Ｓに交わる交点Ｐｘ、Ｐｘ間の距離である外表面巾をＬ（Ｙ）としたとき、この外表面巾Ｌ（Ｙ）において、前記ベルト層のタイヤ軸方向最外端Ｊの高さＹｊを通るタイヤ軸方向線ｘｊがタイヤ外表面に交わる交点Ｐｘｊ、Ｐｘｊ間の外表面巾Ｌ（Ｙｊ）を最大とするとともに、
前記リムのリムフランジとの離間点Ｕから前記交点Ｐｘｊまで、円弧状の曲線で伸びかつ前記交点Ｐｘｊに向かって前記外表面巾Ｌ（Ｙ）を滑らかに増加させることを特徴とする空気入りタイヤである。
【００１１】
また請求項２の空気入りタイヤは、前記標準内圧状態のタイヤに標準荷重の７０％を負荷して接地させた７０％荷重状態のタイヤ子午断面において、前記ベルト層のタイヤ軸方向最外端Ｊを通る半径方向線ｙｊがタイヤ外表面に交わる交点Ｐｙｊと、接地端Ｑとを通る傾き線がタイヤ軸方向線ｘに対してなす角度αは、０〜１８度であることを特徴としている。
【００１２】
また請求項３の空気入りタイヤは、前記標準内圧状態のタイヤに標準荷重の７０％を負荷して接地させた７０％荷重状態のタイヤ子午断面において、前記ビード部のヒール端を通る半径方向線上におけるタイヤの厚さの中間点Ｋ１と、前記ヒール端からタイヤ軸方向外側に１５ｍｍの距離を隔たる半径方向線上におけるタイヤの厚さの中間点Ｋ２とを通る傾き線が半径方向線に対してなす角度βは、５０〜９０度であることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
図１は、請求項１である第１発明の空気入りタイヤ１Ａ（以下タイヤ１Ａという）が、乗用車用ラジアルタイヤとして形成される場合を例示しており、また図１の状態は、タイヤ１Ａを標準リムＪＯにリム組みしかつ標準内圧を充填した標準内圧状態におけるタイヤ子午断面を示している。
【００１４】
本明細書において「標準リムＪＯ」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" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"  となる。また、「標準内圧」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" である。なお乗用車用タイヤである場合には１８０ｋＰａとする。
【００１５】
図１において、前記タイヤ１Ａは、トレッド部２と、その両端からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウオール部３の内方端に位置する一対のビード部４とを具える。またタイヤ１Ａは、前記ビード部４、４に跨ってのびるカーカス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の内部に配置される強靱なベルト層７とを具えている。
【００１６】
前記カーカス６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に至るカーカス本体部６ａと、このカーカス本体部６ａに連なり前記ビードコア５の周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるカーカス折返し部６ｂとを一体に有する。
【００１７】
このカーカス６は、カーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して７５〜９０度の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａからなり、カーカスコードとしてナイロン、ポリエステル、レーヨン、芳香族ポリアミド等の有機繊維コードが好適に用いうる。
【００１８】
また前記カーカス本体部６ａとカーカス折返し部６ｂとの間には、ビードコア５から半径方向外方にのびる断面先細状のビードエーペックスゴム８が設けられる。このビードエーペックスゴム８は、ＪＩＳＡ硬度が６５〜９５゜の比較的硬質のゴムからなり、ビード部４に必要な剛性を付与するとともにサイドウォール部３にかけて補強している。
【００１９】
また前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して３０度以下の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなり、ベルトコードがプライ間相互で交差することによってトラス構造を形成し、タガ効果を有してトレッド部２を補強している。ベルトコードとしては、スチール等の金属コード、及びこれに準じる高強力を有する有機繊維コード、例えば芳香族ポリアミド（アラミド）、全芳香族ポリエステル、ポリビニルアルコールが好適に使用できる。
【００２０】
本例では、内のベルトプライ７Ａは外のベルトプライ７Ｂよりも巾広であり、この巾広側のベルトプライ７Ａのプライ端で定義されるベルト層７のタイヤ軸方向最外点Ｊは、トレッド面２Ｓの接地端Ｑよりもタイヤ軸方向外方に位置している。これによって、トレッド部２の略全巾が補強される。
【００２１】
なお前記接地端Ｑは、前記標準内圧状態のタイヤに標準荷重の７０％を負荷した７０％荷重状態において、トレッド面部２Ｓが接地する接地部のタイヤ軸方向外端であり、また標準荷重とは、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"を意味する。
【００２２】
そして、タイヤ１Ａは、前記標準内圧状態のタイヤ子午断面におけるタイヤ外表面Ｓのプロファイルに以下のような特徴を具えている。
【００２３】
すなわち、ビードベースＢＬからトレッド赤道点ＣＯまでの半径方向の高さ（Ｙ）範囲においてタイヤ軸方向に通るタイヤ軸方向線をｘとし、かつこのタイヤ軸方向線ｘがタイヤ外表面Ｓに交わる交点をＰｘ、Ｐｘ間の距離である外表面巾をＬ（Ｙ）とする。このとき、前記外表面巾Ｌ（Ｙ）において、ベルト層７の前記最外端Ｊの高さＹｊを通るタイヤ軸方向線ｘｊがタイヤ外表面に交わる交点Ｐｘｊ、Ｐｘｊ間の外表面巾Ｌ（Ｙｊ）を最大としている。
【００２４】
言い換えると、タイヤ１Ａは、ベルト層７の前記最外端Ｊの高さ位置において最大のタイヤ巾を有する、台形に近い長方形形状のプロファイルをなし、本例では、リムフランジＪｆとの離間点Ｕから前記交点Ｐｘｊまで、円弧状の曲線で伸びることによって、前記交点Ｐｘｊに向かって前記外表面巾Ｌ（Ｙ）を滑らかに増加させている。従って、リムとの嵌合性などタイヤとして必要な基本性能の確保が可能となる。
【００２５】
しかも、図２に略示するように、横変形状態（一点鎖線）における最大巾点の一方側の半径方向距離ＲCRと他方側の半径方向距離ＲCLとの差ＲCR−ＲCLが従来のタイヤの場合（図６（Ａ）に示す）に比べて非常に大きくなる。
【００２６】
その結果、前述した式（１）からも明らかなように、横力Ｆを大巾に増大させることができ、横バネ定数、即ち横剛性を効果的に向上できる。またこの横剛性の向上効果は、プロファイルの特定によって発揮されるため、タイヤ重量の増加を招くことがなく、しかも縦剛性の増加も抑えられるため乗り心地性を維持できる。
Ｆ＝Ｌ×Ｐ×（ＲCR2−ＲCL2）／２Ｒ    …  （１）
Ｆ：横力
Ｌ：周方向の接地長さ
Ｐ：内圧
ＲCR：最大巾点の一方側の半径方向距離
ＲCL：最大巾点の他方側の半径方向距離
Ｒ：半径方向距離
【００２７】
次に、タイヤ１Ｂでは、図３（Ａ）に示すように、前記７０％荷重状態におけるトレッド側のサイドウォール部３のタイヤ外表面Ｓのプロファイルを特定している。すなわち、タイヤ１Ｂは、前記７０％荷重状態において、ベルト層７の前記最外端Ｊを通る半径方向線ｙｊがタイヤ外表面Ｓに交わる交点Ｐｙｊと、接地端Ｑとを通る傾き線ＧＡがタイヤ軸方向線ｘに対してなす角度αを０〜１８度の範囲に規制している。
【００２８】
これにより、第１発明のタイヤ１Ａと同様に、横変形状態における前記差ＲCR−ＲCLが減じ、縦バネ定数の上昇を低く抑えながら横バネ定数を高めることができる。
【００２９】
もし、前記角度αが０度未満では前記交点Ｐｙｊが接地することとなるなど、ベルト巾が過小となり、特にトレッド肩部における補強効果が不充分となる。逆に角度αが１８度を越えると、垂直荷重による変形状態のプロファイルが前記長方形形状から外れて行く方向となり、横剛性の向上効果が充分に発揮されなくなる。なお図３（Ｂ）には、標準内圧状態のタイヤ１Ｂのプロファイルを示し、又比較のために、従来タイヤｔのプロファイルを破線で示す。
【００３０】
次に、タイヤ１Ｃでは、図４（Ａ）に示すように、前記７０％荷重状態におけるビード側のサイドウォール部３のタイヤ外表面Ｓのプロファイルを特定している。すなわち、タイヤ１Ｃは、前記７０％荷重状態において、前記ビード部５のヒール端５ｅを通る半径方向線ｙ１上におけるタイヤの厚さの中間点Ｋ１と、前記ヒール端５ｅからタイヤ軸方向外側に１５ｍｍの距離を隔たる半径方向線ｙ２上におけるタイヤの厚さの中間点Ｋ２とを通る傾き線ＧＢが半径方向線ｙに対してなす角度βを、５０〜９０度の範囲に規制している。
【００３１】
これにより、第１発明のタイヤ１Ａと同様に、横変形状態における前記差ＲCR−ＲCLが減じ、縦バネ定数の上昇を低く抑えながら横バネ定数を高めることができる。
【００３２】
もし前記角度βが５０度未満では、垂直荷重による変形状態のプロファイルが前記長方形形状から外れて行く方向となり、横剛性の向上効果が充分に発揮されなくなる。また前記角度βが９０度を越えることは、リムフランジＪｆの形状から困難である。なお図４（Ｂ）には、標準内圧状態のタイヤ１Ｂのプロファイルを示し、又比較のために、従来タイヤｔのプロファイルを破線で示す。
【００３３】
なお、タイヤ１Ａにおいても、７０％荷重状態における前記角度αを０〜１８度の範囲内に、又前記角度βを、５０〜９０度の範囲内に、夫々規制することが、横バネ定数の向上効果の上でより好ましい。
【００３４】
なお本願においては、前記「ビードベースＢＬ」は、ＪＡＴＭＡなどの前記タイヤ規格で定められるリム径を通るタイヤ軸方向線を意味し、前記「ヒール端５ｅ」とは、ビード部５の外面において、前記タイヤ規格で定まるリム巾を通る半径方向線と交わる点を意味している。
【００３５】
なお本願の空気入りタイヤ１Ａ、１Ｂ、１Ｃでは、その内部構造を、特に限定することがなく、例示の如きラジアル構造の他、バイアス構造なども採用できるが、横剛性に劣るラジアル構造において最も効果を発揮できる。
【００３６】
【実施例】
図１の構造をなすタイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５の乗用車用ラジアルタイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤのバネ定数（縦バネ定数、横バネ定数）及びタイヤ重量を測定して比較した。なお角度α、βは、ＣＴスキャンによって撮影したタイヤ断層写真を読み取り、角度を測定した。
【００３７】
（１）バネ定数：
タイヤを基準リム（リムサイズ１５×６ＪＪ）に装着し、室内試験器を用いて、充填内圧１９６ｋＰａで荷重別の撓み量を測定し、基準荷重４．２４ＫＮでの接線勾配より縦バネ定数および横バネ定数を測定し、従来タイヤを１００とした指数によって比較した。数値が大きいほどバネ定数が高い。
（２）重量：
タイヤ１本当たりの重量を測定し、従来タイヤを１００とする指数で表示している。指数は小さい方が良好である。
【００３８】
【表１】
0004555412.tif 000002
【００３９】
実施例のタイヤは、縦バネ定数の上昇を低く抑えながら横バネ定数を高めることができるのが確認できた。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、タイヤのプロファイルの特定により、縦バネ定数の上昇を低く抑えながら横バネ定数を増加でき、直進性能を維持しながら旋回性能を効果的に高めうるなど操縦安定性の向上を、重量増加を招くことなく達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明のタイヤの断面図である。
【図２】その作用効果を説明するプロファイルの線図である。
【図３】（Ａ）は第２発明のタイヤの７０％荷重状態でのプロファイルを示す線図、（Ｂ）は標準内圧状態でのプロファイルを示す線図である。
【図４】（Ａ）は第３発明のタイヤの７０％荷重状態でのプロファイルを示す線図、（Ｂ）は標準内圧状態でのプロファイルを示す線図である。
【図５】（Ａ）は表１で用いた比較例タイヤの７０％荷重状態でのプロファイルを示す線図、（Ｂ）はその標準内圧状態でのプロファイルを示す線図である。
【図６】（Ａ）は横変形状態における横変形量と横力との関係を説明する線図、（Ｂ）は、理論上横バネ定数に最適なプロファイルを示す線図である。
【符号の説明】
２  トレッド部
３  サイドウォール部
４  ビード部
５  ビードコア
５ｅ  ヒール端
６  カーカス
７  ベルト層
ＢＬ  ビードベース
ＣＯ  トレッド赤道点
Ｊ０  標準リム
【図１】
0004555412.tif 000003
【図２】
0004555412.tif 000004
【図３】
0004555412.tif 000005
【図４】
0004555412.tif 000006
【図５】
0004555412.tif 000007
【図６】
0004555412.tif 000008