(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リム組される一対のビード部と、路面と接するトレッド部と、該トレッド部とビード部とを繋ぐサイド部とから構成された空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ビード部のタイヤ軸方向外側に配置されるリムストリップの上端が、タイヤ外径からの断面高さの６０〜７５％の位置まで配置され、前記サイド部を構成するサイドウオールゴムが複層ゴム構造に形成され、かつその内側ゴム層の下端がタイヤ外径からの断面高さの３０〜５０％の位置まで配置され、さらに、サイドウオールゴムを構成する内側ゴム層と外側ゴム層のゴムモジュラス比が１．５〜５．５に設定され、サイドウオールゴムの総厚みに対する内側ゴム層の平均厚み比が０．３〜０．７に設定された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】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの前後剛性の増加を図ることができるサイドウオールゴム構造を備え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、タイヤについても常に安定した操縦性能、特に、高速走行での高い制動性能の要求に加えて、乗り心地についても高い性能が要求されてきている。タイヤの制動性能を高くするにはタイヤの前後剛性を高くすればよいが、この方策としては、例えば、高硬度サイドウオールを用いればよいことが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高硬度サイドウオールを用いると、前後剛性の増加とともに縦剛性も増加するという二律背反する現象が生じることになり、タイヤに要求される性能を満足することができない。
【０００４】
本発明は、上記に鑑み、乗り心地性能の悪化を回避しつつ前後剛性を増加させて制動性能を向上させ得る空気入りラジアルタイヤの提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明者らはＦＥＭ（有限要素法）解析による最適化手法を用いることにより、縦剛性と前後剛性に影響を与えるサイド部のゴム層部位について解析した結果、サイドウオールのゴム層を複層構造とし、ビード部のリムストリップ上端からベルト端にかけて内側のゴム層のゴムモジュラスが縦剛性と前後剛性に対する感度（影響度）が大きく、内側ゴム層のゴムモジュラスを高く設定すれば、縦剛性の増加を抑えつつ、前後剛性の増加を図ることができるとの知見が得られた。
【０００６】
これらの知見に基づき、本発明者らは、縦剛性の増加を抑えつつ、前後剛性の増加を図る解決手段として、リムストリップ上端をタイヤ外径からの断面高さで６０〜７５％まで延ばし、ベルト端付近のサイドウオールゴム層をタイヤ外径からの断面高さ３０〜５０％の位置まで部分的に２層構造としたサイド部を形成すれば、上記目的を達成することができることを見出した。
【０００７】
すなわち、本発明は、リム組される一対のビード部と、路面と接するトレッド部と、該トレッド部とビード部とを繋ぐサイド部とから構成された空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ビード部のタイヤ軸方向外側に配置されるリムストリップの上端が、タイヤ外径からの断面高さの６０〜７５％の位置まで配置され、前記サイド部を構成するサイドウオールゴムが複層ゴム構造に形成され、かつその内側ゴム層の下端がタイヤ外径からの断面高さの３０〜５０％の位置まで配置され、さらに、サイドウオールゴムを構成する内側ゴム層と外側ゴム層のゴムモジュラス比が１．５〜５．５に設定され、サイドウオールゴムの総厚みに対する内側ゴム層の平均厚み比が０．３〜０．７に設定されたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤを提供するものである。
【０００８】
上記構成の場合、ＦＥＭ解析の数値計算結果では、サイドウオールを外側と内側の２層にしたとき、内側のゴムモジュラスを高くすれば、縦剛性を抑え、前後剛性を高くすることができるとの結果が得られた。
【０００９】
ここで、サイドウオールゴムを構成する内側ゴム層と外側ゴム層のゴムモジュラス比としては、１．５〜５．５に設定するのが好ましい。後述するように、１．５よりも小さいと、剛性増加の効果代が小さくなり、また、５．５よりも大きいと、前後剛性と共に縦剛性も上がり、乗り心地性能を悪化するからである。
【００１０】
また、複層構造のサイドウオールゴムの厚みについて言及すると、サイドウオールゴムの総厚みに対する内側ゴム層の平均厚み比を０．３〜０．７に設定するのが好ましい。０．３よりも小さいと、剛性増加の効果代が小さく、また、０．７よりも大きいと、前後剛性と共に縦剛性も上がり、乗り心地性能を悪化するからである。
【００１１】
ここで、上記平均厚みとは、上記リムストリップをベルト端付近まで延ばした態様では、タイヤ最大幅付近の平均厚みをいい、また、サイドウオールの一部を複層構造とした態様では、ベルト端からビード部側に向かって配された内層サイドウォールペリフェリの中心付近の平均厚みをいう。また、上記サイドウオールの複層構造は、２層構造に限らす、３層以上の構造であってもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は空気入りタイヤの参考例を示し、正規リムにリム組みして正規空気圧を充填したときのタイヤ幅方向断面図を示している。タイヤ断面形状は左右対称であるので、右半分のみを示す。
【００１３】
図において、１は空気入りラジアルタイヤ、２はカーカス、３はビードコア、４はビードフィラー、５はトレッド、６はサイドウオール、７はリムストリップ、８はインナライナー、９はビードチェーファ、１０はベルト層である。また、図１において、Ａはタイヤ最大幅位置を示す。
【００１４】
空気入りラジアルタイヤ１は、空気圧を満たしたタイヤをリムに固定する役目を果たす左右一対のビード部１２と、タイヤが路面と接するトレッド部１３と、トレッド部１３とビード部１２との間のサイド部１４とから断面略円弧形状に形成されてなる。
【００１５】
空気入りラジアルタイヤ１の主要な構成要素は、左右一対のビード部１２を構成するビードコア３と、トレッド部１３から両サイド部１４を経て両ビード部１２に延び、ビードコア３にタイヤの内側から外側に巻上げられビード部に係留して大きな内圧を保持する略円弧形状のカーカス２と、トレッド部１３においてカーカス２の半径方向外側に配置され、使用中のタイヤの寸法成長を抑えるベルト層１０と、ベルト層１０の半径方向外側に配置され路面に接触して直接力を伝達するゴム層からなるトレッド５と、サイド部１４においてカーカス２のタイヤ軸方向外側に配置され、走行中、外傷を受けやすいサイド部１４を保護するゴム層からなるサイドウオール６とが挙げられる。
【００１６】
カーカス２は、少なくとも１プライのカーカスプライから構成される。カーカスプライは、熱収縮性有機繊維、例えばナイロン、ポリエステル等の繊維を複数本撚り合わせた構造のコードを簾織りし、これをゴムコーティングして形成されたもので、コード方向がラジアル方向になっている。カーカス２のタイヤ内側にはタイヤ内圧をチューブに代わって保持するためのインナライナー８がビード部１２まで張付けられている。
【００１７】
ビード部１２では、複数本の金属芯線をゴムで被覆してなるビードコア３と、ビードコア３からサイドウオール側に延びる硬質ゴムからなる断面略三角形のビードフィラー４とが設けられており、これらの周囲にカーカスプライがタイヤ内側から外側に折り返して巻回され、その巻き上げ部２ａの端部がタイヤ最大幅位置Ａ付近まで到達している。
【００１８】
さらに、ビード部１２では、カーカス２の折り返し部の外側がチェーファー９によって覆われ、ビード部１２を補強するようになっている。チェーファー９のタイヤ軸方向内側はインナライナー８で覆われ、またタイヤ軸方向外側にはリムストリップ７が接合している。
【００１９】
サイド部においては、サイドウオールゴム６が内側のゴム層７ａと外側のゴム層６ａの２層ゴム構造に形成されている。このうち、内側のゴム層７ａは、リムストリップ７をトレッド部１３のベルト端付近までシート状に延設して、このシート状の延設部を内側ゴム層７ａとして利用している。
【００２０】
シート状の延設部は、リムストリップ７と一体成形されるものであるため、その剛性が高い。従って、リムストリップ７の剛性の高さを利用して、内側ゴム層７ａのゴムモジュラスは、外側ゴム層６ａのそれよりも大きく設定されている。具体的には、ＪＩＳ  Ｋ６２５１による測定法で、試験片の１００％伸び時の応力が、従来品１のサイドウオールゴムや外側ゴム層６ａのゴムモジュラスが１．２ＭＰａ程度である場合、１．８〜６．６ＭＰａ程度であるのが好ましい。
【００２１】
つまり、内外層６ａ，７ａのゴムモジュラスを内側ゴム層７ａと外側ゴム層６ａのゴムモジュラス比に置き換えると、内側ゴムモジュラス／外側ゴムモジュラス＝１．５〜５．５に設定されている。本発明者らの実験によると、後述の表１に示すとおり、ゴムモジュラス比が１．５よりも小さいと、剛性増加の効果代が小さくなり、また、５．５よりも大きいと、前後剛性と共に縦剛性も上がり、乗り心地性能を悪化する結果が得られた。
【００２２】
また、内外のゴム層６ａ，７ａの厚みは、サイドウオールゴム６の総厚みに対して内側ゴム層の平均厚み比（内側ゴム層厚み／サイドウオールゴム総厚み）＝０．３〜０．７に設定されている。本発明者らの実験によると、後述の表１に示すとおり、平均厚み比が０．３よりも小さいと、剛性増加の効果代が小さく、また、０．７よりも大きいと、前後剛性と共に縦剛性も上がり、乗り心地性能を悪化する結果が得られた。なお、「平均厚み」とは、タイヤ最大幅位置Ａ付近での平均厚みをいう。
【００２３】
トレッド部１３においては、カーカス２の半径方向外側に２層のベルト層１０が配置され、その外側にトレッドゴム５が配置されている。ベルト層１０は、２枚のベルトプライから構成され、各ベルトプライは、タイヤ周方向に対して傾斜した多数本のコードが埋設されると共にこれらが隣接するベルトプライにおいて互いに交差した態様となっている。
【００２４】
上記構成によると、サイドウオール６を外側ゴム層６ａと内側ゴム層７ａの２層構造とし、内側のゴムモジュラスを高くしているので、縦剛性を抑え、前後剛性を増加させて、乗り心地性能を悪化させることなく、制動性能を向上させることができる。
【００２５】
図２は本発明に係る空気入りタイヤの実施形態を示し、正規リムにリム組みして正規空気圧を充填したときのタイヤ幅方向断面図を示している。タイヤ断面形状は左右対称であるので、図１と同様に右半分のみを示す。また、図２において、図１と同様の機能部品は同一符号を付して、その説明を省略する。
【００２６】
本実施形態における空気入りラジアルタイヤ１は、リムストリップ７は、上記参考例のように、ベルト端付近まで延設されるものではなく、図２に示すように、リムストリップ７の上端７ｂが、タイヤ外径Ｂからの断面高さＨ０の６０〜７５％の位置Ｈ１まで配置され、サイド部１４を構成するサイドウオールゴム６が２層ゴム構造に形成され、かつその内側ゴム層７ａの下端がタイヤ外径Ｂからの断面高さＨ０の３０〜５０％の位置Ｈ２まで配置されている。
【００２７】
ここで、リムストリップ７の上端７ｂをタイヤ外径Ｂからの断面高さＨ０の６０〜７５％の位置Ｈ１に設定するとは、従来と同様なリムストリップ７高さを維持することを意味している。そして、内側ゴム層７ａのゴムモジュラスが外側ゴム層６ａのそれよりも大きく設定されている。
【００２８】
そして、この内側ゴム層７ａと外側ゴム層６ａのゴムモジュラス比が１．５〜５．５に設定されている点、及びサイドウオールゴムの総厚みに対する内側ゴム層７ａの平均厚み比が０．３〜０．７に設定されている点は上記参考例と同様である。なお、この場合の「平均厚み」とは、ベルト端からビード部側に向かって配された内側ゴム層７ａのペリフェリ（図２のＣで表わされる範囲）の中心付近の平均厚みをいう。その他の構成は上記参考例と同様であるので、その説明は省略する。
【００２９】
上記構成においては、サイドウオール６を外側ゴム層６ａと内側ゴム層７ａの２層構造とし、内側のゴム層７ａのゴムモジュラスを高く設定しているので、縦剛性を抑え、前後剛性を増加させて、乗り心地性能を悪化させることなく、制動性能を向上させることができる。
【００３０】
【実施例】
本発明者らは、本発明に係る空気入りラジアルタイヤについて下記の条件で剛性試験、ウェット実車制動試験、及び乗り心地性能試験を行った。テストタイヤは、いずれも２１５／６０Ｒ１６のタイヤを用い、従来品１、従来品２、参考例、実施例、比較品１〜４についてテストを行った。
【００３１】
従来品１はサイドウオールゴムが単層のタイヤである。従来品２はサイドウオールゴムが単層で、そのゴムモジュラスを従来品１に比べて３倍程度にアップさせたタイヤである。参考例は図１に示すリムストリップをベルト端まで延長したサイドウオール２層構造のタイヤである。実施例は図２に示すサイドウオール２層構造のタイヤである。
【００３２】
比較品１〜４は本発明の範囲外のタイヤを示す。比較品１は実施例２に対してサイドウオール内外２層のゴムモジュラス比が本発明の範囲（下限）よりも小さいタイヤである。比較品２は同じくゴムモジュラス比が本発明の範囲（上限）よりも大きいタイヤである。比較品３は実施例２に対してサイドウオール２層構造の総厚みと内層との平均厚み比が本発明の範囲（下限）よりも小さいタイヤである。比較品４はサイドウオール２層の総厚みと内層との平均厚み比が本発明の範囲（上限）よりも大きいタイヤである。
【００３３】
テスト条件は以下のとおりである。
縦剛性：圧縮試験機により、垂直方向に基準負荷に対して所定の負荷を増減させたときのタイヤの撓みを測定し、増減させた負荷量を撓み量で除して算出する。この際、従来品１を１００としたときの指数評価で表わし、数値が高いほど、縦剛性が大きいことを表わす。
【００３４】
前後剛性：基準負荷をかけたタイヤに対して、基準負荷の３０％に相当する前後方向の力を作用させて前後撓みを測定し、前後方向の力を前後撓み量で除して算出する。この際、従来品１を１００としたときの指数評価で表わし、数値が大きいほど前後剛性が良好なことを示す。
【００３５】
ウェットＡＢＳ制動：水深１ｍｍ程度の路面で、初速１００ｋｍ／ｈから停止までフルブレーキでＡＢＳを作動させ、速度９０ｋｍ／ｈから２０ｋｍ／ｈまで減速させた場合の区間制動距離を測定し、この際の従来品１を１００としたときの指数評価で表わす。その数値が大きいほど良好な状態を示す。
【００３６】
乗り心地：２名のドライバーによるフィーリング試験を実施した。評価は１０点満点法で行い、２名のドライバーの平均値を従来品１のタイヤを１００としたときの指数評価で表わした。その数値が小さいほど乗り心地が悪いことを示す。
【００３７】
以上のような条件の下で行ったテスト結果を表１に示す。表中、「ゴムモジュラス：Ｍ１００（ＭＰａ）」は、ＪＩＳ  Ｋ６２５１による測定方法による試験片１００％伸び時における引張応力を示す。
【００３８】
【表１】
0004179589.tif 000002
【００３９】
参考例は、リムストリップをベルト端まで延長したサイドウオール２層構造のタイヤであり、その内側ゴム層７ａ（リムストリップのシート状延設部）と外側ゴム層６ａとのゴムモジュラス比が２．７であり、内外ゴム層の総厚みに対する内側ゴム層の厚み比が０．５である。この実施例１のテスト結果は、表１に示すように、その縦剛性が従来品１に対して「１０１」とわずかに高くなっているが、乗り心地性能としては従来品と同等な結果が得られている。一方、前後剛性は、「１０７」と従来品１に比べて大幅に増加していることから、ウェットＡＢＳ制動性能は「１０５」と良好な結果が得られた。
【００４０】
実施例は、リムストリップ７の上端７ｂが、タイヤ外径Ｂからの断面高さＨ０の６０〜７５％の位置Ｈ１まで配置され、サイド部１４を構成するサイドウオールゴム６が２層ゴム構造に形成され、かつその内側ゴム層７ａの下端がタイヤ外径Ｂからの断面高さＨ０の３０〜５０％の位置Ｈ２まで配置されたタイヤであり、その内側ゴム層７ａと外側ゴム層６ａとの比が２．７であり、内外ゴム層の層厚みに対する内側ゴム層の厚み比が０．５である。この実施例２のテスト結果は、表１に示すように、縦剛性が従来品１と同等であり、乗り心地性能が従来品１と同等な結果が得られている。一方、前後剛性は、「１０５」と従来品１に比べて大幅に増加していることから、ウェットＡＢＳ制動性能は「１０３」と良好な結果が得られた。
【００４１】
これに対し、ゴムモジュラスを従来品１に比べて３倍程度にアップさせた従来品２では、前後剛性の増加（「１０８」）と共に縦剛性も「１０４」と増加しており、制動性能は増加するものの、乗り心地が「９５」と悪化した結果が得られた。
【００４２】
また、実施例に対応するゴム構造で、サイドウオール内外２層のゴムモジュラス比を本発明の範囲（下限）よりも小さく設定した比較品１（ゴムモジュラス比＝１．３）では、前後剛性が「１０１」とわずかに増加しているものの、制動性能が従来品１と同等であり、所望の効果代がない。
【００４３】
また、ゴムモジュラス比が本発明の範囲（上限）よりも大きく設定した比較品２（ゴムモジュラス比＝１．３）では、前後剛性の増加（「１１０」）と共に縦剛性も増加（「１０３」）しており、制動性能は向上しているものの、乗り心地が悪化した結果（「９５」）が得られている。
【００４４】
実施例に対応するゴム構造で、サイドウオール２層構造の総厚みと内側ゴム層との平均厚み比を本発明の範囲（下限）よりも小さく設定した比較品３（厚み比＝０．２）では、前後剛性及び縦剛性共に従来品１と変わらず、制動性能及び乗り心地も同等であり、所望の効果代が期待できない。
【００４５】
また、サイドウオール２層の総厚みと内側ゴム層との平均厚み比を本発明の範囲（上限）よりも大きく設定した比較品４（厚み比＝０．８）では、前後剛性の増加（「１０８」）と共に縦剛性も増加（「１０４」）しており、制動性能が「１０６」と向上しているものの、乗り心地が悪化した結果（「９５」）が得られている。
【００４６】
上記の結果から、サイドウオールを２層構造とし、リムストリップの上端をタイヤ外径からの断面高さの６０〜７５％の位置まで配置し、サイドウオールゴムを２層ゴム構造とし、かつその内側ゴム層の下端をタイヤ外径からの断面高さの３０〜５０％の位置まで配置してサイド部を構成し、内側ゴム層のゴムモジュラスを外側ゴム層のそれよりも大きく設定し、内側ゴム層と外側ゴム層のゴムモジュラス比を１．５〜５．５で、かつサイドウオールゴムの総厚みに対する内側ゴム層の平均厚み比を０．３〜０．７に設定したタイヤが、乗り心地性能を損なわずに、ウェットＡＢＳ制動などの運動特性を向上させることができることが判る。
【００４７】
【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、サイド部を構成するサイドウオールゴムを複層構造とし、リムストリップ上端をタイヤ外径からの断面高さで６０〜７５％まで延ばし、ベルト端付近のサイドウオールゴム層をタイヤ外径からの断面高さ３０〜５０％の位置まで部分的に２層構造としてサイド部を形成し、内側ゴム層と外側ゴム層のゴムモジュラス比を１．５〜５．５で、かつサイドウオールゴムの総厚みに対する内側ゴム層の平均厚み比を０．３〜０．７に設定したので、乗り心地性能を損なわずに、ウェットＡＢＳ制動などの運動特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  空気入りタイヤの参考例であるタイヤ幅方向断面図である。
【図２】  本発明に係る空気入りタイヤの実施形態であるタイヤ幅方向断面図である。
【符号の説明】
１    空気入りラジアルタイヤ
２    カーカス
３    ビードコア
４    ビードフィラー
５    トレッド
６    サイドウオール
６ａ  外側ゴム層
７    リムストリップ
７ａ  内側ゴム層（シート状延設部）
８    インナライナー
９    ビードチェーファ
１０  ベルト層
【図１】
0004179589.tif 000003
【図２】
0004179589.tif 000004