JP2000079808A

JP2000079808A - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP2000079808A
Application number: JP10251620A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kadowaki; 弘門脇
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2000-03-21
Anticipated expiration: 2018-09-04
Also published as: JP4063417B2

Abstract

(57)【要約】【課題】クラウン25の輪郭形状を最適化することに
より、荷重の大小に拘らず接地圧分布を一様化するとと
もに、軽荷重時における接地面積の増大を図る。【解決手段】トレッド部15のクラウン25を、曲率半
径が異なる４種類の円弧からそれぞれ構成されたセンタ
ー領域26、第１中間領域27、第２中間領域28およびショ
ルダー領域29に区分するとともに、これら各領域（各円
弧）の曲率半径R1、R2、R3、R4およびタイヤ赤道面Ｓか
ら各領域の最外側までの距離L1、L2、L3、L4を所定の値
とすれば、接地圧分布を一様化するとともに接地面積を
増大させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワゴン、バン、
ピックアップ、小型トラックなどの比較的小型で乗車人
数や積載量によってタイヤに対する負荷荷重が大きく変
化する自動車に装着される空気入りラジアルタイヤに関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、前述のような自動車には、トレ
ッド部のクラウン（タイヤの子午線断面、即ちタイヤの
回転軸心を含む平面により切断されたタイヤ断面におけ
る踏面の呼び名）が比較的大きな曲率半径、例えばクラ
ウン幅の10倍程度の単一円弧から構成されたタイヤが装
着されている。ここで、このようなタイヤは、前述した
自動車に大量の人や荷物が積載されることで大きな荷重
（重荷重）が負荷されているときには、図２に破線で示
すようにショルダー部における接地圧がセンター部にお
ける接地圧より高くなるため、このような状態で前記自
動車を長期間走行させると、ショルダー部におけるトレ
ッドゴムがセンター部におけるトレッドゴムより早期に
摩耗して偏摩耗が発生してしまうのである。

【０００３】このような事態を防止するため、従来、ト
レッド部のクラウンを比較的小さな曲率半径、例えばク
ラウン幅の 1倍程度の単一円弧から構成したタイヤが提
案された。このようなタイヤは、重荷重時におけるショ
ルダー部での接地圧が図２に一点鎖線で示すように低く
抑えられているため、ショルダー部での早期摩耗を効果
的に防止することができるのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなタイヤは、前述した自動車に荷物等が殆ど積載され
ていないことで小さな荷重（軽荷重）しか負荷されてい
ないときには、図３、４に一点鎖線で示すようにセンタ
ー部のみが接地し、該部位での接地圧が高くなってしま
うのである。このため、このような状態で前記タイヤを
長期間走行させると、センター部におけるトレッドゴム
がショルダー部におけるトレッドゴムより早期に摩耗し
て偏摩耗が発生してしまうのである。しかも、このよう
なタイヤは前述のようにセンター部のみしか接地してい
ないため、接地面積が不足し、これにより、接地してい
るサイプのエッジ長さの総和が小さくなったり、あるい
は、接地しているブロック数が少なくなって、これらブ
ロック間に生成される雪柱の剪断力の総和が小さくなっ
たりして、氷雪性能が低下するという問題点もある。

【０００５】この発明は、荷重の大小に拘らず接地圧分
布の一様化を図ることができるとともに、軽荷重時にお
ける接地面積の増大を図ることができる空気入りラジア
ルタイヤを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的は、一対
のビード部と、これらビード部から略半径方向外側に向
かって延びる一対のサイドウォール部と、これらサイド
ウォール部間を略円筒状に連ねるトレッド部とを備えた
空気入りラジアルタイヤにおいて、子午線断面における
トレッド部のクラウンを、タイヤ赤道面からクラウン端
に向って順次、曲率半径が異なるとともに互いに滑らか
に連なる４種類の円弧によりそれぞれ構成されたセンタ
ー領域、第１中間領域、第２中間領域およびショルダー
領域に区分し、かつ、タイヤ赤道面から測った各領域の
最外側までの軸方向距離および各領域における円弧の曲
率半径をそれぞれ、センター領域では距離L1および曲率
半径R1、第１中間領域では距離L2および曲率半径R2、第
２中間領域では距離L3および曲率半径R3、ショルダー領
域では距離L4および曲率半径R4で表すとともに、タイヤ
赤道面から標準荷重の25％負荷および 100％負荷時にお
ける各接触領域の最外側までの軸方向距離をそれぞれW
1、W2で表したとき、これら軸方向距離W1、W2と各領域
における距離および曲率半径とが、 W1＝W2×（0.6〜0.8）、 L1＝W1×（0.5〜0.7）、 R1＝W1×（10〜20）、 L2＝W1×（0.9〜1.1）、 R2＝W1×（ 5〜10）、 L3＝W2×（0.7〜0.9）、 R3＝W2×（1〜5）、 L4＝W2×（0.9〜1.0）、 R4＝W2×（0.2〜2）、 R1＞R2、 R3＞R4 の関係を満たすことにより達成することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。図１において、11はワゴン、バ
ン、ピックアップ、小型トラックなどの比較的小型で乗
車人数や積載量によってタイヤに対する負荷荷重が大き
く変化する自動車に装着される空気入りラジアルタイヤ
であり、このタイヤ11は環状のビードコア12が埋設され
た一対のビード部13と、これらビード部13から略半径方
向外側に向かってそれぞれ延びる一対のサイドウォール
部14と、これらサイドウォール部14の半径方向外端同士
を連ねる略円筒状のトレッド部15とを備えている。ま
た、このタイヤ11は一方のビードコア12から他方のビー
ドコア12まで延び、サイドウォール部14およびトレッド
部15を補強する略トロイダル状のカーカス層17を有し、
このカーカス層17内にはほぼラジアル方向（子午線方
向）に延びる多数本の補強コードが埋設されている。前
記カーカス層17の半径方向外側にはベルト層18が配置さ
れ、このベルト層18は２枚以上の、ここでは２枚のベル
トプライ19を重ね合わせることで構成している。各ベル
トプライ19内には内部にタイヤ赤道面Ｓに対して傾斜し
た多数本の非伸張性補強コードが埋設され、これらベル
トプライ19内の補強コードは、２枚のベルトプライ19に
おいて逆方向となるよう傾斜している。また、前記ベル
ト層18の幅方向両端部外側には、内部にほぼ円周方向に
延びる繊維コードが埋設された補強層20が配置されてい
る。さらに前記ベルト層18の半径方向外側にはトレッド
ゴム21が配置され、このトレッドゴム21の外表面には図
示していない主溝、横溝等が形成されている。

【０００８】そして、このようなタイヤ11をリム23に組
み付けた後、内圧を充填してタイヤ・リム組立体24とし
ている。ここで、リムとは、下記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 Ri
m"、 "Recommended Rim"）のことであり、内圧とは、下
記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る。
そして、規格とは、タイヤが生産または使用される地域
に有効な産業規格によって決められており、例えば、ア
メリカ合衆国では「The Tire and Rim Association In
c.のYear Book」で、欧州では「The European Tire and
Rim Technical Organization の Standards Manual」
で、日本では「日本自動車タイヤ協会の JATMA Year Bo
ok」にて規定されている。また、図１にはこのようなリ
ム23の外側輪郭線のみを示している。

【０００９】また、前記トレッド部15のクラウン25（タ
イヤの子午線断面、即ちタイヤの回転軸心を含む平面に
より切断されたタイヤ断面における踏面の呼び名）は、
タイヤ赤道面Ｓからクラウン端（後述のショルダー領域
の最外側）に向って順次配置された４個の領域、即ちセ
ンター領域26、第１中間領域27、第２中間領域28および
ショルダー領域29によって区分されている。この結果、
タイヤ赤道面Ｓの両側に位置する両ショルダー領域29の
最外側間の領域が前記クラウン25に該当することにな
る。そして、これら各領域26、27、28、29はそれぞれ互
いに異なる曲率半径をもつ４種類の円弧、ここでは、曲
率半径がそれぞれR1、R2、R3、R4である円弧から構成さ
れるとともに、隣接する円弧同士は滑らかに連ねられ、
全体として複合円弧を形成している。ここで、滑らかに
連ねるとは、互いに隣接する円弧曲線が接するように、
すなわち二つの円弧曲線が一つの共有点をもち、この点
において接線を共有させるように円弧を連結させること
を意味し、曲率半径R1の中心をタイヤ赤道面Ｓ上にと
り、曲率半径R2の中心をセンター領域26の最外側に対す
る法線上にとり、曲率半径R3の中心を第１中間領域27の
最外側に対する法線上にとり、曲率半径R4の中心を第２
中間領域28の最外側に対する法線上にとることで達成す
ることができる。また、タイヤ赤道面Ｓからセンター領
域26、第１中間領域27、第２中間領域28、ショルダー領
域29の最外側までの軸方向距離をそれぞれ距離L1、距離
L2、距離L3、距離L4とする。

【００１０】そして、このタイヤ11において接地幅の増
大を図るには、センター領域26の曲率半径R1を可能な限
り大きな値とすることが有効であり、具体的には、前記
曲率半径R1を、タイヤ赤道面Ｓから標準荷重の25％負荷
時における接触領域の最外側までの軸方向距離W1の10倍
以上としなければならない。しかしながら、この曲率半
径R1が軸方向距離W1の20倍を超えると、クラウン25の中
央部における接地長が短くなって接地面積の低下を招い
てしまうのである。このようなことから前記曲率半径R1
は軸方向距離W1の10倍から20倍の範囲、即ち、R1＝W1×
（10〜20）としなければならない。ここで、軸方向距離
W1とは、前述したタイヤ・リム組立体24を標準荷重の25
％の荷重を負荷しながら平板に押し付けたときの接地領
域における外側端P1とタイヤ赤道面Ｓとの間の軸方向距
離を、該タイヤ・リム組立体24に負荷している荷重を取
り除いたとき（無負荷状態に戻したとき）に測定した値
である。また、前述の標準荷重とは、前述の規格に記載
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）のことである。そして、この軸方向距離W1は、
標準荷重の 100％負荷時における同様の軸方向距離W2の
0.6倍から 0.8倍の範囲でなければならない。その理由
は、軸方向距離W1が軸方向距離W2の 0.6倍未満である
と、軽荷重時（例えば、標準荷重の25％負荷時）におい
て接地面積が減少してしまうからであり、一方、 0.8倍
を超えると、重荷重時（例えば、標準荷重の 100％負荷
時）においてクラウン25の側端部の接地圧が高くなり該
部位が早期に摩耗してしまうからである。ここで、前記
軸方向距離W2とは、前述したタイヤ・リム組立体24を標
準荷重の 100％の荷重を負荷しながら平板に押し付けた
ときの接地領域における外側端P2とタイヤ赤道面Ｓとの
間の軸方向距離を、該タイヤ・リム組立体24に負荷して
いる荷重を取り除いたとき（無負荷状態に戻したとき）
に測定した値である。

【００１１】また、第１中間領域27の曲率半径R2は、軽
荷重時の接地面積を増大させながら重荷重時の接地圧分
布を均一化するために、前記センター領域26の曲率半径
R1より小さな値、即ちR1＞R2としなければならない。そ
して、前記曲率半径R2が軸方向距離W1の 5倍未満である
と、重荷重時にクラウン25の中央部の接地圧が高くなっ
て該部位が早期に摩耗し、一方、軸方向距離W1の10倍を
超えると、クラウン25の側端部の接地圧が高くなって該
部位が早期に摩耗してしまう。このようなことから前記
曲率半径R2は軸方向距離W1の 5倍〜10倍の範囲、即ち、
R2＝W1×（ 5〜10）としなければならない。

【００１２】次に、第２中間領域28の曲率半径R3は前記
軸方向距離W2の 1倍〜 5倍の範囲、即ち、R3＝W2×（1
〜5）としなければならない。その理由は、前記曲率半
径R3が軸方向距離W2の 1倍未満であると、重荷重時にお
けるクラウン25の中央部の接地圧が高くなって該部位が
早期に摩耗し、逆に、 5倍を超えると、曲率半径R4の値
をいかに小さくしても、重荷重時におけるクラウン25の
側端部の接地圧が高くなって該部位が早期に摩耗してし
まうからである。

【００１３】また、ショルダー領域29の曲率半径R4は、
クラウン25の側端部における接地圧を低減させる目的か
ら可能な限り小さな値、特に第２中間領域28の曲率半径
R3より小さくする（R3＞R4）必要があり、具体的には軸
方向距離W2の 2倍以下でなければならない。しかしなが
ら、この曲率半径R4が軸方向距離W2の 0.2倍未満となる
と、重荷重時における接地幅が狭くなって第２中間領域
28の接地圧が上昇し、この結果、該第２中間領域28が早
期に摩耗してしまうのである。このようなことから前記
曲率半径R4は軸方向距離W2の 0.2倍から 2倍の範囲、即
ち、R4＝W2×（0.2〜2）としなければならない。

【００１４】また、前記タイヤ赤道面Ｓからセンター領
域26の最外側までの軸方向距離L1は前記軸方向距離W1の
0.5倍から 0.7倍の範囲、即ち、L1＝W1×（0.5〜0.7）
としなければならない。その理由は、軸方向距離L1が軸
方向距離W1の 0.5倍未満であると、軽荷重時におけるク
ラウン25の接地幅が狭くなり過ぎて接地面積の増大を図
ることができなくなるからであり、一方、 0.7倍を超え
ると、重荷重時にクラウン25の両端部での接地圧が高く
なり過ぎるからである。

【００１５】さらに、前記第１中間領域27は接地領域の
形状と接地圧分布との調整のために用いられるが、セン
ター領域26の曲率半径R1とこの第１中間領域27の曲率半
径R2とを種々変化させながら、軽荷重時における接地領
域の形状と重荷重時における接地圧分布とを独立に調整
しようとすると、ある程度の幅が必要である。そして、
第１中間領域27に前記幅を与えるには、タイヤ赤道面Ｓ
から第１中間領域27の最外側までの軸方向距離L2を軸方
向距離W1の 0.9倍から 1.1倍の範囲、即ち、L2＝W1×
（0.9〜1.1）としなければならない。

【００１６】また、タイヤ赤道面Ｓから第２中間領域28
の最外側までの軸方向距離L3は軸方向距離W2の 0.7倍か
ら 0.9倍の範囲、即ちL3＝W2×（0.7〜0.9）とする必要
がある。その理由は、前記軸方向距離L3が軸方向距離W2
の 0.7倍未満であると、重荷重時における接地幅が狭く
なるため、第１中間領域27の接地圧が高くなり、この結
果、該第１中間領域27が早期に摩耗してしまうからであ
り、一方、 0.9倍を超えると、重荷重時におけるクラウ
ン25の側端部の接地圧が高くなって該部位が早期に摩耗
してしまうからである。また、軸方向距離L4はタイヤ赤
道面Ｓからショルダー領域29の最外側までの距離である
が、この軸方向距離L4が軸方向距離W2の0.9倍未満であ
ると、重荷重時における接地幅が狭くなり過ぎて第２中
間領域28の接地圧が上昇し、これにより、該第２中間領
域28が早期に摩耗してしまう。このようなことから軸方
向距離L4は軸方向距離W2の 0.9倍以上で、最大 1.0倍ま
で、即ちL4＝W2×（0.9〜1.0）でなければならない。

【００１７】そして、軸方向距離W1、W2、L1、L2、L3、
L4、曲率半径R1、R2、R3、R4が前述のような関係を満た
していると、荷重の大小に拘らず接地圧分布が図２、３
に実線で示すように、従来のタイヤより一様化されると
ともに、軽荷重時における接地面積が図４に実線で示す
ように増大する。これにより、クラウン25の中央部、側
端部における偏摩耗を抑制することができるとともに、
接地しているサイプのエッジ長さの総和の増大、および
接地しているブロック数の増加による雪柱の剪断力の総
和の増大を図ることができ、氷雪性能、即ち氷雪路での
操縦安定性を向上させることができる。なお、前記図
２、３、４の結果を得るために用いたタイヤは、以下の
実施例で用いたタイヤと同一サイズの空気入りラジアル
タイヤである。また、図２、３、４の縦軸はタイヤ赤道
面Ｓと一致し、図４は接地長分布を見るため接地領域の
外側輪郭形状のみが示されている。

【００１８】

【実施例】次に、試験例を説明する。この試験に当たっ
ては、本発明を実施したタイヤを実施例として２２種
類、数値範囲が本発明から外れているタイヤを比較例と
して１６種類、および、従来用いられているタイヤを従
来例として２種類準備した。ここで、前記各タイヤはサ
イズが7.00-R16の小型トラック用空気入りラジアルタイ
ヤで、カーカス層はラジアル方向に延びるポリエステル
コードが埋設されたカーカスプライを２枚積層して構成
し、また、ベルト層は逆方向に傾斜したスチールコード
が埋設されているベルトプライを２枚積層して構成し、
さらに、補強層は 1260d/2の周方向に延びるナイロンコ
ードが埋設された１枚の補強プライから構成している。
そして、前記タイヤのうち、実施例３、４、５および比
較例１、２は軸方向距離W1を変化させ、実施例６、２、
７および比較例３、４は距離L1を変化させ、実施例８、
５、９および比較例５、６は距離L2を変化させ、実施例
１０、１１、１２および比較例７、８は距離L3を変化さ
せ、実施例１３、２、１４および比較例９、１０は曲率
半径R1を変化させ、実施例１５、２、１６および比較例
１１、１２は曲率半径R2を変化させ、実施例１７、１
８、１９および比較例１３、１４は曲率半径R3を変化さ
せ、実施例２０、２１、２２および比較例１５、１６は
曲率半径R4を変化させたものである。次に、このような
タイヤを 5.5×16のリムに組み付けた後、558kPaの内圧
を充填しタイヤ・リム組立体とした。次に、これらタイ
ヤ・リム組立体に 308kg（標準荷重の25％）の荷重を負
荷しながら平板に押し付けて接地領域の外側端P1を決定
した後、タイヤ・リム組立体を無負荷状態に戻し、この
ときのタイヤ赤道面と前記外側端P1との間の軸方向距離
W1を測定した。同様にタイヤ・リム組立体に1230kg（標
準荷重の 100％）の荷重を負荷して外側端P2を決定した
後、無負荷状態に戻してタイヤ赤道面と前記外側端P2と
の間の軸方向距離W2を測定した。これらの結果および各
タイヤの諸元は以下の表１、２、３、４に示す。なお、
これら表には軸方向距離W1、W2に掛け合わせる数値のみ
を示している。

【００１９】

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【００２０】次に、これら各タイヤを小型トラックに装
着した後、各タイヤに標準荷重が作用するよう所定重量
のコンクリートブロックを荷台に積載し、一般道、高速
道路、山道を含めて合計１万km走行した。その後、これ
らタイヤをトラックから取り外してクラウンの側端部お
よび中央部における単位幅（ 5mm）当りの摩耗量を測定
し、前者の後者に対する摩耗量比を求めて耐偏摩耗性の
指標とした。その結果を表１〜４に示すが、この比の値
が 1.0に近いほど耐偏摩耗性が良好であり、具体的に
は、前記比の値が0.5〜1.5の範囲のものを良好と判定し
ている。

【００２１】また、前記タイヤ・リム組立体を荷台が空
の小型トラックに装着した後、氷上最大減速度（m/
s^２）および雪上最大減速度（m/s^２）を測定したが、そ
の結果を表１〜４に示す。ここで、前記氷上最大減速度
は、氷盤上を20km/hで走行しているときに急ブレーキを
かけ、該ブレーキをかけた地点から停止した地点までの
制動距離を基に算出した値であり、一方、雪上最大減速
度は、雪上を30km/hで走行しているときに急ブレーキを
かけ、該ブレーキをかけた地点から停止した地点までの
制動距離を基に算出した値である。なお、これら表１〜
４には参考として各タイヤの接地面積（ cm^２）も示し
ている。ここで、氷上最大減速度が0.75以上、雪上最大
減速度が2.10以上、接地面積が 110.0以上のものを良好
と判定している。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、荷重の大小に拘らず接地圧分布の一様化を図ること
ができるとともに、軽荷重時における接地面積の増大を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示すタイヤ・リム組立
体の子午線断面図である。

【図２】重荷重時の接地圧分布分布を示すグラフであ
る。

【図３】軽荷重時の接地圧分布分布を示すグラフであ
る。

【図４】軽荷重時の接地長（接地領域の外輪郭）を示す
タイヤの接地輪郭図である。

【符号の説明】

11…空気入りラジアルタイヤ 13…ビード部 14…サイドウォール部 15…トレッド部 25…クラウン 26…センター領域 27…第１中間領域 28…第２中間領域 29…ショルダー領域Ｓ…タイヤ赤道面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対のビード部と、これらビード部から略
半径方向外側に向かって延びる一対のサイドウォール部
と、これらサイドウォール部間を略円筒状に連ねるトレ
ッド部とを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、子
午線断面におけるトレッド部のクラウンを、タイヤ赤道
面からクラウン端に向って順次、曲率半径が異なるとと
もに互いに滑らかに連なる４種類の円弧によりそれぞれ
構成されたセンター領域、第１中間領域、第２中間領域
およびショルダー領域に区分し、かつ、タイヤ赤道面か
ら測った各領域の最外側までの軸方向距離および各領域
における円弧の曲率半径をそれぞれ、センター領域では
距離L1および曲率半径R1、第１中間領域では距離L2およ
び曲率半径R2、第２中間領域では距離L3および曲率半径
R3、ショルダー領域では距離L4および曲率半径R4で表す
とともに、タイヤ赤道面から標準荷重の25％負荷および
100％負荷時における各接触領域の最外側までの軸方向
距離をそれぞれW1、W2で表したとき、これら軸方向距離
W1、W2と各領域における距離および曲率半径とは、 W1＝W2×（0.6〜0.8）、 L1＝W1×（0.5〜0.7）、 R1＝W1×（10〜20）、 L2＝W1×（0.9〜1.1）、 R2＝W1×（ 5〜10）、 L3＝W2×（0.7〜0.9）、 R3＝W2×（1〜5）、 L4＝W2×（0.9〜1.0）、 R4＝W2×（0.2〜2）、 R1＞R2、 R3＞R4 の関係を満たすことを特徴とする空気入りラジアルタイ
ヤ。