JP2002144817A - タイヤトレッドプロファイル展開方法、及びそれによって決定された空気入りタイヤ - Google Patents
タイヤトレッドプロファイル展開方法、及びそれによって決定された空気入りタイヤInfo
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Abstract
する。 【解決手段】次の〜のステップから成る。 基準トレッドプロファイルFaを関数F(x,y)
=0で表示する。 展開タイヤBの目標接地巾Kbを
求める。 荷重Gbと内圧Pbとから展開タイヤBの
目標接地面積Sbを求める。 基準トレッドプロファ
イルの関数F(x,y)=0から、仮展開トレッドプロ
ファイルFb’を関数F(x・α、y・β)=0として
求める。 仮展開トレッドプロファイルFb’をタイ
ヤ回転軸I回りで回転させてなる仮展開三次元トレッド
プロファイルVb’をうる。 仮展開三次元トレッド
プロファイルをスライスカットし、カット断面3の巾方
向長さKxyと、目標接地巾Kbとを比較する。 K
xyとKbとが一致しないとき、一致するまで仮展開ト
レッドプロファイルFb’を変化させてKxyとKbと
が一致する展開トレッドプロファイルFbをうる算定ス
テップ。
Description
基準モデルAの基準トレッドプロファイルから、このタ
イヤ基準モデルAとはタイヤサイズが異なる展開タイヤ
Bの展開トレッドプロファイルを決定するタイヤトレッ
ドプロファイル展開方法、及びそれによって決定された
空気入りタイヤに関する。
接地する部分であって、その輪郭形状(トレッドプロフ
ァイル)によってタイヤの直進安定性、操縦安定性、乗
り心地性、耐摩耗性などの諸性能に大きな影響を与える
ことが知られており、そのためにトレッドプロファイル
の開発が種々進められている。
開発は、一般に、ある特定サイズのタイヤに対して行わ
れ、しかる後、そのタイヤ特性を他のタイヤサイズのも
のにも反映させるため、トレッドプロファイルのサイズ
展開が行われる。言い換えると、開発されたタイヤ基準
モデルの基準トレッドプロファイルから、異なるタイヤ
サイズの展開タイヤの展開トレッドプロファイルを決定
し、前記タイヤ基準モデルの性能傾向を有するタイヤの
シリーズ化が図られるのである。
ルpbの決定は、図9(A)に示すように、まず、タイ
ヤ基準モデルAと展開タイヤBとのタイヤサイズを比較
することによって、展開タイヤBの呼び巾Wbとタイヤ
基準モデルAの呼び巾Waとの比Wb/Waである巾方
向比α、及び展開タイヤBの断面高さHbとタイヤ基準
モデルAの断面高さHaとの比Hb/Haである高さ方
向比βを求める。そして、図9(B)に示すように、基
準トレッドプロファイルpaを、前記α、βの倍率で巾
方向及び高さ方向に拡大(又は縮小)することによっ
て、展開トレッドプロファイルpbを決定している。
トレッドプロファイルpbは、タイヤ基準モデルAおよ
び展開タイヤBの断面サイズに基づく二次元的要素のみ
によって設定されており、タイヤ性能への影響力が大き
い接地性などの三次元的要素の考慮に欠けるものであっ
た。
化してしまうなど、タイヤ基準モデルが有する優れた性
能を、展開タイヤに充分に反映させることができないと
いう問題がある。又そのために、開発段階において展開
タイヤの性能確認を充分に行う必要が生じるなど、多く
の時間、労力、コストが費やされることにもなる。
元的要素だけでなく、タイヤの接地性に係わる接地面積
及び接地巾を考慮して展開トレッドプロファイルを決定
することを基本として、タイヤ基準モデルが有する優れ
た性能、とりわけ乗り心地性を展開タイヤに充分に反映
することができ、サイズ展開の信頼性を高めるととも
に、開発段階における展開タイヤの性能確認の手間を大
巾に省きうるタイヤトレッドプロファイル展開方法、及
びそれによって決定された空気入りタイヤの提供を目的
としている。
記載の発明は、開発されたタイヤ基準モデルAの基準ト
レッドプロファイルから、このタイヤ基準モデルAとは
タイヤサイズが異なる展開タイヤBの展開トレッドプロ
ファイルを、前記タイヤ基準モデルAの性能傾向を有し
て決定するタイヤトレッドプロファイル展開方法であっ
て、基準トレッドプロファイルをトレッド縁間において
関数Fa=F(x,y)=0により表示するステップ
と、展開タイヤの目標接地巾Kbを求める接地巾設定ス
テップと、タイヤ規格に規定された展開タイヤBの使用
荷重Gbを使用内圧Pbで除すことにより目標接地面積
Sbを求めるステップと、タイヤ基準モデルAの前記関
数F(x,y)=0に、展開タイヤBの呼び巾Wbとタ
イヤ基準モデルAの呼び巾Waとの比(Wb/Wa)に
より巾方向比初期値α、及び展開タイヤBの断面高さH
bとタイヤ基準モデルAの断面高さHaとの比(Hb/
Ha)により高さ方向比初期値βを定めて、仮展開トレ
ッドプロファイルを関数Fb=F(x・α、y・β)=
0によって求めるステップと、前記仮展開トレッドプロ
ファイルをタイヤ回転軸回りで回転させることにより仮
展開三次元トレッドプロファイルをうるステップと、こ
の仮展開三次元トレッドプロファイルを、カット断面積
Sxyが前記目標接地面積Sbと一致するまでスライス
カットし、そのカット断面の巾方向長さKxyと、前記
目標接地巾Kbとを比較するステップと、前記巾方向長
さKxyと、前記目標接地巾Kbとが一致しないとき、
少なくとも高さ方向比初期値βを変え一致するまで仮展
開トレッドプロファイルを変化することにより巾方向長
さKxyと、前記目標接地巾Kbとが一致する前記展開
トレッドプロファイルをうる算定ステップとからなり、
かつ前記接地巾設定ステップにおいて、前記目標接地巾
Tbを、展開タイヤの呼び巾Wb×(−0.60×扁平
率+1.116)よりも小、かつ展開タイヤの呼び巾W
b×(−0.48×扁平率+0.893)よりも大に設
定することを特徴としている。
断面積Sxyと前記目標接地面積Sb、及び巾方向長さ
Kxyと前記目標接地巾Kbは、夫々その比が2.0%
以下の差異のとき、一致すると判定されることを特徴と
している。
2のいずれかのタイヤトレッドプロファイル展開方法に
より展開トレッドプロファイルが設定されてなる空気入
りタイヤである。
図示例とともに説明する。第1発明であるタイヤトレッ
ドプロファイル展開方法は、図1にそのフローチャート
を例示するように、 基準トレッドプロファイルFaを関数F(x,y)
=0で表示するステップと、 展開タイヤBのタイヤサイズから目標接地巾Kbを
求める接地巾設定ステップと、 タイヤ規格に規定された使用荷重Gbと使用内圧P
bとから展開タイヤBの目標接地面積Sbを求めるステ
ップと、 基準トレッドプロファイルFaの前記関数F(x,
y)=0から、仮展開トレッドプロファイルFb’を関
数F(x・α、y・β)=0として求めるステップと、 前記仮展開トレッドプロファイルFb’をタイヤ回
転軸I回りで回転させてなる仮展開三次元トレッドプロ
ファイルVb’をうるステップと、 前記仮展開三次元トレッドプロファイルVb’をス
ライスカットし、カット断面積Sxyが前記目標接地面
積Sbと一致したときのカット断面3の巾方向長さKx
yと、前記目標接地巾Kbとを比較するステップと、 前記巾方向長さKxyと目標接地巾Kbとが一致し
ないとき、一致するまで仮展開トレッドプロファイルF
b’を変化させて巾方向長さKxyと目標接地巾Kbと
が一致する展開トレッドプロファイルFbをうる算定ス
テップと、を含んでいる。
されたタイヤ基準モデルAの基準トレッドプロファイル
Faを、トレッド縁2e、2e間において関数F(x,
y)=0により表示して特定するステップである。
知の如く、タイヤ回転軸Iを含んだタイヤ子午線断面に
おけるトレッド面2の輪郭線であり、本例では、便宜
上、ビードベースラインをx軸、タイヤ赤道をy軸とし
たx−y直交座標で表示したものを例示している。なお
タイヤ回転軸IをX軸、タイヤ赤道をY軸としたX−Y
直交座標とすることもでき、このときX=x、Y=y+
0.5・Dとした座標変換を行う(Dはリムの呼び径で
ある)。このように、関数F(x,y)=0は、座標変
換しうるものであるならば、例えば極座標(r、θ)な
ど種々の座標系で表示される関数を含むことができ、さ
らには複数の関数をつなぎ合わせたものであっても良
い。
タイヤサイズから、次式(1)を充足する目標接地巾K
bを求めるステップである。 Wb×(−0.60×扁平率+1.116)>Kb> Wb×(−0.48×扁平率+0.893) −−−(1) ここで、タイヤサイズ表示において、例えば「195/
60R14」など呼び扁平率が表示される場合には、こ
の呼び扁平率を使用する。また、例えば「7.5R1
6」など呼び扁平率が表示されていな場合には、そのタ
イヤサイズにおいてタイヤ規格で規定される設計断面
巾、設計外径、及びリム径等から算出される扁平率を使
用する。
験結果から見出されたものであり、直進安定性、操縦安
定性、乗り心地性、耐摩耗性などのタイヤ諸性能のう
ち、とりわけ乗り心地性を展開タイヤに充分に反映させ
るために必要な接地巾の呼び巾に対する割合を示すもの
である。従って、式(1)を充足していない場合には、
タイヤ基準モデルAにおける乗り心地性を、充分に受け
継ぐことが困難となる。このような観点からタイヤ基準
モデルAにおいても、前記式(1)を満たしていること
が好ましい。
次式(1)’を満足することが、上記点で好ましい。 Kb=0.889×Wb−1.505×(扁平率)+68.051 …(1)’
定された展開タイヤBの使用荷重Gbと使用内圧Pbと
から、次式(2)を用いて目標接地面積Sbを求めるス
テップである。 Sb=Gb/Pb …(2)
JATMAであれば最高空気圧、TRAであれば表 "TI
RE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURE
S" に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION P
RESSURE" であり、特に乗用車用タイヤでは200kP
aとする。又使用荷重Gbとは、JATMAであれば最
大負荷能力の66%、TRAであれば表 "TIRE LOAD LI
MITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の
最大値の66%、ETRTOであれば "LOAD CAPACITY"
の66%を意味する。
の圧力容器については、薄膜理論が適用できる。この薄
膜理論では、例えば風船を荷重gで平面に押し当てた
際、その平面と風船の接触面積sは、荷重gを充填内圧
pで除した値(s=g/p)として近似的に求めること
ができる、というものである。
り、またその剛性分布もトレッド部、サイドウォール部
で異なるものではある。しかしながら、実際、タイヤの
接地面積は、上述のようにタイヤの使用荷重Gbを使用
内圧Pbで除して求まる目標接地面積Sbに非常に近い
値になることが経験的、実験的にも確認されている。
ップ〜を行い、前記基準トレッドプロファイルFa
から断面サイズに基づいて二次元的に得られる従来的な
プロファイルを、仮展開トレッドプロファイルFb’と
するとともに、この仮展開トレッドプロファイルFb’
を少しずつ変化せしめ、前記目標接地面積Sbに一致す
る接地面積と、前記目標接地巾Kbに一致する接地巾と
の双方を有する接地面を形成しうる仮展開トレッドプロ
ファイルFb’を探し出し、それを展開トレッドプロフ
ァイルFbとして決定するものである。
ッドプロファイルFaの前記関数F(x,y)=0か
ら、仮展開トレッドプロファイルFb’を関数F(x・
α、y・β)=0として求める。
如く、従来と同様、タイヤ基準モデルAと展開タイヤB
との断面サイズを比較し、展開タイヤBの呼び巾Wbと
タイヤ基準モデルAの呼び巾Waとの比Wb/Waによ
り巾方向比初期値α、及び展開タイヤBの断面高さHb
とタイヤ基準モデルAの断面高さHaとの比Hb/Ha
により高さ方向比初期値βを定める。α=Wb/Wa、
β=Hb/Haである。
を、x軸方向にα倍、y軸方向にβ倍の割合で拡大(又
は縮小)することによって、仮展開トレッドプロファイ
ルFb’を関数F(x・α、y・β)=0として求める
のである。
関数F(x・α、y・β)=0が、最終の展開トレッド
プロファイルpbであるのに対して、本発明では、この
関数F(x・α、y・β)=0が、展開トレッドプロフ
ァイルFbを求めるための出発点に過ぎないことであ
る。
レッドプロファイルFb’を前記タイヤ回転軸I(本例
ではX軸に相当)の回りで回転させることにより、図3
に示す如く、X−Y−Z座標上に仮展開三次元トレッド
プロファイルVb’を特定する。なお仮展開三次元トレ
ッドプロファイルVb’は、必ずしも360゜連続しな
くても良く、接地形状を推定するのに必要な範囲で特定
されれば良い。
く、前記仮展開三次元トレッドプロファイルVb’を、
カット断面積Sxyが前記目標接地面積Sbと一致する
までスライスカットし、そのカット断面3の巾方向長さ
Kxyと、前記目標接地巾Kbとを比較するのである。
ファイルVb’を、仮想路面と平行な平面5で切断(ス
ライスカット)し、その切り口であるカット断面3のカ
ット断面積Sxyを演算する。そして、このカット断面
積Sxyが、前記目標接地面積Sbと一致するまで、前
記プロファイルVb’表面からの平面5のカット深さδ
を違えながらスライスカットを繰り返す。具体的には、
例えばカット深さδにきざみ値Δδを順次加算する。そ
して、Sxy≒Sbとなった時のカット断面3の巾方向
長さKxyと、前記目標接地巾Kbとを比較するのであ
る。
例ではZ軸と直交な平面であり、従って、そのカット断
面3は、仮展開三次元トレッドプロファイルVb’の最
大半径をRmax としたとき、平面5の方程式Z=(Rma
x −δ)と、仮展開三次元トレッドプロファイルVb’
の曲面方程式G(X,Y,Z)=0とを連立して得られ
る曲線の関数f(X,Y)=0として求めることができ
る。また、このカット断面3の輪郭を表す関数f(X,
Y)=0を積分することにより、推定接地面積であるカ
ット断面積Sxyを演算しうるのである。
断面積Sxyと目標接地面積Sbとが一致(Sxy≒S
b)することを条件に、このときのカット断面3の形状
を、直進状態における接地形状として近似的に推定して
いるのである。
条件の下で、前記カット断面3の巾方向長さKxyと前
記目標接地巾Kbとを比較し、一致(Kxy≒Kb)し
たときには、そのときの仮展開トレッドプロファイルF
b’を、最終の展開トレッドプロファイルFbとして決
定するのである。一致しないとき、次のステップを行
う。
向比初期値βを変え、一致するまで仮展開トレッドプロ
ファイルFb’を変化させることにより、巾方向長さK
xyと前記目標接地巾Kbとが一致する前記展開トレッ
ドプロファイルFbをうるのである。
(=Hb/Ha)に、きざみ値Δβを加算(又は減算)
し、β+Δβ(又はβ−Δβ)を高さ方向比βiとして
初期値βと置換え、仮展開トレッドプロファイルFb’
を、新たな関数F(x・α、y・βi)=0として再設
定する。その後、前記ステップ、を繰り返し、巾方
向長さKxyと目標接地巾Kbとを比較する。そして、
前記巾方向長さKxyと目標接地巾Kbとが一致するま
で、この「高さ方向比βiの値変更による仮展開トレッ
ドプロファイルFb’の再設定」→「ステップ」→
「ステップ」を順次繰り返すのである。
如く、前記初期値βを基準とし、値が増大する方向、或
いは減少する方向に向かって順次行うことが、目的の展
開トレッドプロファイルFbに早く到達するために好ま
しい。なお、前記仮展開トレッドプロファイルFb’の
再設定においては、巾方向比初期値αの値を同様に変え
て行うのも良い。
プロファイル展開方法では、断面サイズに基づいて得ら
れる従来的なプロファイルを、仮展開トレッドプロファ
イルFb’として設定する。そして、この仮展開トレッ
ドプロファイルFb’の形状を所定手法により少しずつ
変化せしめ、前記目標接地面積Sbに一致する推定接地
面積(カット断面積Sxyに相当)と、前記目標接地巾
Kbに一致する推定接地巾(巾方向長さKxyに相当)
との双方を有する推定接地面(カット断面3に相当)を
形成しうる仮展開トレッドプロファイルFb’を探し出
し、この仮展開トレッドプロファイルFb’を展開トレ
ッドプロファイルFbとして決定するのである。
レッドプロファイルFbを有する展開タイヤBでは、タ
イヤ性能への影響力が非常に大きい接地性が充分に考慮
されているため、タイヤ基準モデルAが有する優れた性
能、とりわけ乗り心地性を充分に受け継ぐことができ、
このタイヤ基準モデルの性能傾向を有するタイヤを高精
度でシリーズ化しうるのである。又これによって、サイ
ズ展開の信頼性が大巾に高まり、開発段階における展開
タイヤの性能確認の手間を省くことも可能となる。
設定される目標接地巾Kbは、前述の如く前記式(1)
を満たしていることが乗り心地性のために不可欠である
が、タイヤのシリーズ化を図るとき、この目標接地巾K
bの呼び巾Wbに対する比Kb/Wbは、シリーズ内の
展開タイヤBにおいて、夫々略等しいことが好ましい。
yが前記目標接地面積Sbの0.98〜1.02倍の範
囲内のとき、好ましくは0.99〜1.01倍の範囲内
のとき、前記カット断面積Sxyが前記目標接地面積S
bと一致すると判定するものとする。同様に、前記巾方
向長さKxyが前記目標接地巾Kbの0.98〜1.0
2倍の範囲内のとき、好ましくは0.99〜1.01倍
の範囲内のとき、前記巾方向長さKxyが前記目標接地
巾Kbと一致すると判定する。
における前記ステップ〜の処理は、例えばコンピュ
ータを用いて容易に行うことができる。図1には、この
ような処理手順の一例をフローチャートによって示して
いるが、これはあくまで一例であり、特にステップ、
は、ステップよりも前であれば、その処理位置は適
宜入れ替えうる。
15/45R15であるタイヤ基準モデルから、表1、
2に示すタイヤサイズを有する展開タイヤを決定した例
を示す。なお図4〜8には、決定した展開タイヤのトレ
ッドプロファイル及びカット断面を、タイヤ基準モデル
のトレッドプロファイル及びカット断面とともに図示し
ている。
に基づく二次元的要素だけでなく、タイヤ性能への影響
力が非常に大きい接地性を充分に考慮して展開トレッド
プロファイルを決定しているため、タイヤ基準モデルが
有する優れた性能、とりわけ乗り心地性を展開タイヤに
充分に反映することができ、このタイヤ基準モデルの性
能傾向を有するタイヤを高精度でシリーズ化しうる。又
サイズ展開の信頼性が大巾に高まり、開発段階における
展開タイヤの性能確認の手間を省くことも可能となる。
すフローチャートである。
る平面図である。
ライスカットを説明する斜視図である。
ァイル及びカット断面、(B)〜(D)はその展開タイ
ヤのトレッドプロファイル及びカット断面を示す線図で
ある。
プロファイル及びカット断面を示す線図である。
プロファイル及びカット断面を示す線図である。
プロファイル及びカット断面を示す線図である。
プロファイル及びカット断面を示す線図である。
イズ比較した線図、(B)は従来のトレッドプロファイ
ルの展開手段を説明する線図である。
Claims (3)
- 【請求項1】開発されたタイヤ基準モデルAの基準トレ
ッドプロファイルから、このタイヤ基準モデルAとはタ
イヤサイズが異なる展開タイヤBの展開トレッドプロフ
ァイルを、前記タイヤ基準モデルAの性能傾向を有して
決定するタイヤトレッドプロファイル展開方法であっ
て、 基準トレッドプロファイルをトレッド縁間において関数
Fa=F(x,y)=0により表示するステップと、 展開タイヤの目標接地巾Kbを求める接地巾設定ステッ
プと、 タイヤ規格に規定された展開タイヤBの使用荷重Gbを
使用内圧Pbで除すことにより目標接地面積Sbを求め
るステップと、 タイヤ基準モデルAの前記関数F(x,y)=0に、展
開タイヤBの呼び巾Wbとタイヤ基準モデルAの呼び巾
Waとの比(Wb/Wa)により巾方向比初期値α、及
び展開タイヤBの断面高さHbとタイヤ基準モデルAの
断面高さHaとの比(Hb/Ha)により高さ方向比初
期値βを定めて、仮展開トレッドプロファイルを関数F
b=F(x・α、y・β)=0によって求めるステップ
と、 前記仮展開トレッドプロファイルをタイヤ回転軸回りで
回転させることにより仮展開三次元トレッドプロファイ
ルをうるステップと、 この仮展開三次元トレッドプロファイルを、カット断面
積Sxyが前記目標接地面積Sbと一致するまでスライ
スカットし、そのカット断面の巾方向長さKxyと、前
記目標接地巾Kbとを比較するステップと、 前記巾方向長さKxyと、前記目標接地巾Kbとが一致
しないとき、少なくとも高さ方向比初期値βを変え一致
するまで仮展開トレッドプロファイルを変化することに
より巾方向長さKxyと、前記目標接地巾Kbとが一致
する前記展開トレッドプロファイルをうる算定ステップ
とからなり、 かつ前記接地巾設定ステップにおいて、前記目標接地巾
Tbを、展開タイヤの呼び巾Wb×(−0.60×扁平
率+1.116)よりも小、かつ展開タイヤの呼び巾W
b×(−0.48×扁平率+0.893)よりも大に設
定することを特徴とするタイヤトレッドプロファイル展
開方法。 - 【請求項2】前記カット断面積Sxyと前記目標接地面
積Sb、及び巾方向長さKxyと前記目標接地巾Kb
は、夫々その比が2.0%以下の差異のとき、一致する
と判定されることを特徴とする請求項1記載のタイヤト
レッドプロファイル展開方法。 - 【請求項3】請求項1又は2のいずれかのタイヤトレッ
ドプロファイル展開方法により展開トレッドプロファイ
ルが設定されてなる空気入りタイヤ。
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