JP2006001360A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】トレッド部の踏面プロファイルの適正化を図ることにより、操縦性、耐摩耗性及び耐久性等の他の性能を損なうことなく転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】タイヤ１は、一対のビード部２、ビード部２からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部３、及び両サイドウォール部間にまたがってトロイド状に延びるトレッド部４を具え、トレッド部４の直下に、タイヤ赤道面Ｅに対して傾斜して延びるコードをゴム被覆してなる２層のベルト層５ａ、５ｂを配設し、コードがタイヤ赤道面Ｅを挟んで互いに交差する交差ベルト６を形成してなる。トレッド部４は、交点Ｑでは０≦δ／ＳＨ≦０．０２であり、交点Ｑからトレッド接地端Ｒまでの領域ではδが単調増加し、トレッド接地端Ｒでは０．１２≦δ／ＳＨ≦０．２５である踏面プロファイルを有し、かつ交差ベルト６のコード交差幅ＢＷが、トレッド接地幅ＣＷよりも狭い。
【選択図】図１

Description

この発明は、一対のビード部、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部間にまたがってトロイド状に延びるトレッド部を具え、該トレッド部の直下に、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びるコードをゴム被覆してなる少なくとも２層を配設し、該ベルト層のうち少なくとも２層のベルト層は、コードがタイヤ赤道面を挟んで互いに交差する交差ベルトを形成してなる空気入りタイヤに関し、特に、かかるタイヤの転がり抵抗の低減を図る。

空気入りタイヤが負荷転動する際には、トレッド接地面やタイヤ自体の変形に起因していわゆる転がり抵抗が発生し、主に熱エネルギーの形でのエネルギー損失を招く。この転がり抵抗は車両の燃費に深刻な影響を及ぼすことから、従来より転がり抵抗を低減する種々の提案がなされている。例えば、トレッド部に損失正接（ｔａｎδ）の小さいゴムを使用したり、トレッド部の厚さを薄くすることが知られているが、損失正接の小さいゴムを使用した場合には、ゴムの物性から不可避的にウェット性能や操縦性の低下を伴い、また、トレッド部の厚さを薄くした場合には、不可避的に耐摩耗性や乗心地性の低下を伴うという問題があった。

また、特許文献１には、加硫成型時のタイヤのカーカスラインを適正化することによって、操縦性や乗心地性等の運動性能を向上させることも提案もなされている。かかるタイヤは、加硫モールド内でタイヤ幅方向断面でのカーカスラインが、サイド部で２箇所以上の変曲点を有するように構成されているが、この場合に変曲点付近のカーカスラインの凹凸を大きくすると、ゴムが流動して加硫時に不具合が生じる結果、転がり抵抗を低減する効果が限定されてしまう場合があった。

特開平８−４００１１号公報

したがって、この発明の目的は、トレッド部の踏面プロファイルと交差ベルトのコード交差幅の適正化を図ることにより、操縦性、耐摩耗性及び耐久性等の他の性能を損なうことなく転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを提供することにある。

上記の目的を達成するため、この発明は、一対のビード部、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部間にまたがってトロイド状に延びるトレッド部を具え、該トレッド部の直下に、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びるコードをゴム被覆してなる少なくとも２層のベルト層を配設し、該ベルト層のうち少なくとも２層のベルト層は、コードがタイヤ赤道面を挟んで互いに交差する交差ベルトを形成してなる空気入りタイヤにおいて、タイヤ幅方向断面にて、タイヤ赤道面とトレッド踏面との交点をＰ、タイヤ赤道面からタイヤ幅方向に沿って測定した距離がトレッド接地半幅の２５％である面とトレッド踏面との交点をＱ、タイヤ断面高さをＳＨ、前記交点Ｐからタイヤ径方向に測定したトレッド踏面の肩下がり量をδとしたとき、前記トレッド部は、前記交点Ｑで０≦δ／ＳＨ≦０．０２を満足し、前記交点Ｑからトレッド接地端に向かってδ／ＳＨが漸増し、トレッド接地端で０．１２≦δ／ＳＨ≦０．２５を満足する踏面プロファイルを有し、かつ前記交差ベルトのコード交差幅が、トレッド接地幅よりも狭いことを特徴とする空気入りタイヤである。

本明細書において、タイヤ各部の寸法は、ＪＡＴＭＡまたはこれに準ずる規格に記載されている適用リムにタイヤを装着し、そのタイヤ内に同規格に定める最高空気圧を適用し、無負荷状態にしたタイヤにおいて測定するものとする。但し、「トレッド接地半幅」は、ＪＡＴＭＡまたはこれに準ずる規格に記載されている適用リムにタイヤを装着し、そのタイヤ内に同規格に定める最高空気圧を適用し、静止した状態で平板に対し垂直に置き、最大負荷荷重（乗用車空気入りタイヤの場合にあっては、最大負荷能力の８８％に相当する荷重）を加えたときの平板との接触面におけるタイヤ幅方向最大直線距離の１／２をいうものとし、「コード交差幅」とは、少なくとも２層のベルト層を構成するコードが互いに交差している領域をタイヤ幅方向に沿って測定した距離をいうものとする。

また、交差ベルトのコード交差幅は、トレッド接地幅の０．６〜０．８５倍の範囲であることが好ましい。

さらに、交差ベルトを構成するベルト層の１層は、トレッド接地幅よりも広い幅を有することが好ましい。

さらにまた、踏面プロファイルは、トレッド接地端で０．１５≦δ／ＳＨ≦０．２５であることが好ましい。

加えて、踏面プロファイルが、タイヤ赤道面からトレッド接地端に向かって、曲率半径が段階的に小さくなる少なくとも３つの円弧をつないで形成されることが好ましい。

この発明によれば、トレッド部の踏面プロファイルと交差ベルトのコード交差幅の適正化を図ることにより、操縦性、耐摩耗性及び耐久性等の他の性能を損なうことなく転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを提供することが可能となる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明に従う代表的な空気入りタイヤ（以下、「タイヤ」という。）の幅方向左半断面図であり、リムに装着した状態で示す。

図１に示すタイヤ１は、一対のビード部２、ビード部２からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部３、及び両サイドウォール間にまたがってトロイド状に延びるトレッド部４を具える。トレッド部４の直下には、タイヤ赤道面Ｅに対して傾斜して延びるコードをゴム被覆してなる少なくとも２層のベルト層、図１では２層のベルト層５ａ、５ｂを配設する。ベルト層５ａ、５ｂのうち少なくとも２層のベルト層、図１では２層のベルト層５ａ、５ｂは、コードがタイヤ赤道面Ｅを挟んで互いに交差する交差ベルト６を形成してなる。

そして、この発明の構成上の主な特徴は、タイヤ幅方向断面にて、タイヤ赤道面Ｅとトレッド踏面７との交点をＰ、タイヤ赤道面Ｅからタイヤ幅方向に沿って測定した距離がトレッド接地半幅１／２ＣＷの２５％である面Ａとトレッド踏面７との交点をＱ、タイヤ断面高さをＳＨ、交点Ｐとタイヤ径方向に測定したトレッド踏面７の肩下がり量をδとしたとき、トレッド部４は、交点Ｑで０≦δ／ＳＨ≦０．０２を満足し、交点Ｑからトレッド接地端Ｒに向かってδ／ＳＨが漸増し、トレッド接地端Ｒで０．１２≦δ／ＳＨ≦０．２５、好ましくは０．１５≦δ／ＳＨ≦０．２５を満足する踏面プロファイルを有し、かつ交差ベルト６のコード交差幅ＢＷが、トレッド接地幅ＣＷよりも狭いことにある。

以下、この発明が上記構成を採用するに至った経緯を作用とともに説明する。
タイヤの転がり抵抗の多くは、トレッド部を構成するゴムの歪エネルギーロスによるものである。このトレッド部の歪エネルギーロスについてのさらに詳細な観察から、パターンセンター付近ではタイヤ周方向へのせん断変形により生じるものが主であり、トレッド接地端付近ではタイヤ幅方向へのせん断変形により生じるものが主であることが分かっている。こうした知見をもとに、まず発明者は、図３に示すような、トレッド踏面の肩下がり量が小さく、かつ交差ベルトのコード交差幅がトレッド接地端よりも広い従来タイヤ（破線で示す。）と、トレッド踏面の肩下がり量が大きく、かつ交差ベルトのコード交差幅がトレッド接地端よりも狭い試作タイヤ（実線で示す。）を試作し、変形状態を調べたところ、従来タイヤに比べて、試作タイヤは、トレッド接地端付近での撓み変形が大きくなるため、パターンセンター付近での偏芯変形が増加する結果、パターンセンター付近に発生するタイヤ周方向へのせん断変形を抑制することができること、及び従来タイヤは、撓み変形量こそ少ないものの、図４（ａ）に示すように、トレッド接地端直下に交差ベルトが存在するため、交差ベルトの幅方向変形量が大きく、トレッド接地端付近のトレッドゴムの幅方向せん断力が大きいのに対して、試作タイヤは、図４（ｂ）に示すように、トレッド接地端付近では大きく撓むが、トレッド接地端直下に交差ベルトが存在しないため、交差ベルトが幅方向内側に縮むことによる幅方向せん断変形を抑制できる結果、タイヤの耐久性を損なうことなく、転がり抵抗を低減できることを見出し、この発明を完成させるに至ったのである。

ここで踏面プロファイルを、交点Ｑでは０≦δ／ＳＨ≦０．０２とするのは、δ／ＳＨが０未満、すなわち負の場合には、ＰＱ間に接地しない部分が発生してしまうからであり、０．０２を超える場合には、トレッド部が接地した際にパターンセンター付近のタイヤ周方向へのせん断変形が大きくなり、転がり抵抗が増加するからであり、交点Ｑからトレッド接地端Ｒに向かってδ／ＳＨを漸増させるのは、トレッド接地端付近での撓み変形が大きくなり、パターンセンター付近での偏芯変形が増加することで、パターンセンター付近に発生するタイヤ周方向へのせん断変形が抑制されて転がり抵抗が減少するからであり、トレッド接地端Ｒでは０．１２≦δ／ＳＨ≦０．２５とするのは、δ／ＳＨが０．１２未満の場合には、タイヤの撓み量が小さくなることにより、パターンセンター付近での偏芯変形量が減少し、パターンセンター付近のタイヤ周方向せん断変形による歪エネルギーロスが増加するからであり、０．２５を超える場合には、トレッド接地幅が狭くなりすぎ、交差ベルトのコード交差幅がトレッド接地幅を越える結果、トレッド接地端付近のタイヤ幅方向せん断変形による歪エネルギーロスが増加するからである。

また、交差ベルト６のコード交差幅ＢＷは、トレッド接地幅ＣＷの０．６〜０．８５倍の範囲であることが好ましい。コード交差幅ＢＷがトレッド接地幅ＣＷの０．６倍未満の場合には、ベルト５ａ、５ｂのコード交差幅ＢＷが狭すぎ、発生するコーナリングフォースが小さくなりすぎることから、操縦性が低下するおそれがあるからであり、０．８５倍を超える場合には、交差ベルト層６のタイヤ幅方向せん断変形によるひずみエネルギー損失が増加し、転がり抵抗が低下するおそれがあるからである。

図２は、この発明に従う他のタイヤの幅方向左半断面図であり、リムに装着した状態で示す。図２に示すように、交差ベルト６を構成するベルト層の１層、図２ではベルト層５ａは、トレッド接地幅ＣＷよりも広い幅ＤＷを有することが好ましい。より大きなコーナリングフォースを得ることができるので操縦性が向上するとともに、トレッド部踏面からの異物の貫通を防ぐことができるので耐久性が向上するからである。

さらに、踏面プロファイルが、タイヤ赤道面Ｅからトレッド接地端Ｒに向かって、曲率半径が段階的に小さくなる少なくとも３つの円弧をつないで形成されることが好ましい。このように円弧を用いて踏面プロファイルを形成すると、設計及び加工が容易になるからである。より好ましくは、踏面プロファイルは、交点Ｐから少なくとも交点Ｑまでの領域を１つの円弧で形成する。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一部を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。

次に、この発明に従う空気入りタイヤを試作し、性能評価を行ったので、以下に説明する。

実施例１及び２のタイヤは、タイヤサイズが２３５／３５ＺＲ１９の乗用車用ラジアルタイヤであり、交差ベルトが２層のベルト層からなり、表１に示す諸元を有する。

比較のため、タイヤサイズが実施例１及び２と同じであり、交差ベルト層が２層のベルト層からなるものの、踏面プロファイルが実施例１及び２と異なり、表１に示す諸元を有するタイヤ（従来例）、及び踏面プロファイルが実施例１及び２と同じであるが、交差ベルトのコード交差幅が異なり、表１に示す諸元を有するタイヤ（比較例）についても併せて試作した。

（転がり抵抗）
前記各供試タイヤをサイズ８ １／２ＪＪのリムに取り付けてタイヤ車輪とし、このタイヤ車輪に空気圧：２５０ｋＰａ（相対圧）を適用し、速度８０ｋｍ／ｈ、タイヤ負荷荷重４．８ｋＮの条件下でドラム試験機上を走行させ、その際の転がり抵抗を測定して評価した。

（耐久性）
前記転がり抵抗試験と同一の条件でドラム試験機上を走行させ、トレッド接地端付近に故障が発生するまでの走行距離を測定して評価した。

転がり抵抗及び耐久性の各評価結果を表１に示す。なお、表１中の転がり抵抗の評価結果は、従来例の評価結果を１００としたときの指数比で示してあり、数値が小さいほど転がり抵抗が小さい。また、操縦性や耐摩耗性についても評価したが、いずれのタイヤとも差が認められなかった。

表１に示す評価結果から、実施例１及び２のタイヤは、従来例のタイヤに比べて耐久性は同等でありながら転がり抵抗が大幅に低減されており、比較例のタイヤに比べて転がり抵抗及び耐久性に優れていることが分かる。

この発明によれば、トレッド部の踏面プロファイルの適正化を図ることにより、操縦性、耐摩耗性及び耐久性等の他の性能を損なうことなく転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを提供することが可能となった。

この発明に従う代表的な空気入りタイヤの幅方向左半断面図である。 この発明に従う他の空気入りタイヤの幅方向左半断面図である。 トレッド接地時におけるタイヤの偏芯変形を表すための断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、トレッド接地時におけるトレッド接地端付近のせん断変形を説明するための断面図である。

符号の説明

１ タイヤ
２ ビード部
３ サイドウォール部
４ トレッド部
５ａ、５ｂ ベルト層
６ 交差ベルト
７ トレッド踏面

Claims (5)

1. 一対のビード部、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部間にまたがってトロイド状に延びるトレッド部を具え、該トレッド部の直下に、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びるコードをゴム被覆してなる少なくとも２層のベルト層を配設し、該ベルト層のうち少なくとも２層のベルト層は、コードがタイヤ赤道面を挟んで互いに交差する交差ベルトを形成してなる空気入りタイヤにおいて、
   タイヤ幅方向断面にて、タイヤ赤道面とトレッド踏面との交点をＰ、タイヤ赤道面からタイヤ幅方向に沿って測定した距離がトレッド接地半幅の２５％である面とトレッド踏面との交点をＱ、タイヤ断面高さをＳＨ、前記交点Ｐからタイヤ径方向に測定したトレッド踏面の肩下がり量をδとしたとき、
   前記トレッド部は、前記交点Ｑで０≦δ／ＳＨ≦０．０２を満足し、前記交点Ｑからトレッド接地端に向かってδ／ＳＨが漸増し、トレッド接地端で０．１２≦δ／ＳＨ≦０．２５を満足する踏面プロファイルを有し、かつ
   前記交差ベルトのコード交差幅が、トレッド接地幅よりも狭いことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記交差ベルトのコード交差幅は、トレッド接地幅の０．６〜０．８５倍の範囲である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記交差ベルトを構成するベルト層の１層は、トレッド接地幅よりも広い幅を有する、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記踏面プロファイルは、トレッド接地端で０．１５≦δ／ＳＨ≦０．２５である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記踏面プロファイルが、タイヤ赤道面からトレッド接地端に向かって、曲率半径が段階的に小さくなる少なくとも３つの円弧をつないで形成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。

Images