JP2009161001A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】車両の直進安定性を確保できるとともに、車両旋回時の操縦安定性の向上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。
【解決手段】トレッド踏面４ａを有するトレッド部４と、タイヤ周方向に沿って形成される主溝９，１０と、この主溝９，１０によって区画され、タイヤ周方向に沿った面がタイヤ幅方向に矩形断面形状を有する複数の陸部１６とを備えた空気入りラジアルタイヤに、車両装着状態でトレッド踏面に対して垂直な圧縮力が加わわった際に、主溝９，１０に面した陸部１２の側面からタイヤ幅方向に向かって膨出する体積と同体積を有するトレッド突出部１７が、陸部１６の少なくとも１つのトレッド踏面４ａに、陸部１２の中央部が仮想トレッド面Ｗから外側に向かって円弧状に凸になるように形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビード部、サイドウォール部およびトレッド部の各部にわたって連続して延びるカーカス層を備えた空気入りラジアルタイヤに関する。

この種のハイドロプレーニング防止性能、およびドライグリップ性能を高めたタイヤに関する技術として、特許文献１〜特許文献３に開示されたものがある。特許文献１、２では、トレッド部の周方向の中心線である赤道部に沿って配置される２本の縦溝によって、トレッド部を中央部と２つのショルダ部の３つの陸部に分割されている。また、中央陸部は、その幅方向断面形状が角を落とした円弧状の突形状に形成され、且つ頂部が仮想トレッド面に接するように設定されている。特許文献３では、中央陸部は、その幅方向断面形状が角を落とした円弧状の突形状に形成されている点が特許文献１，２と同様であるが、中央陸部の幅がトレッド部の幅の１０〜２０％程度で、頂部が仮想トレッド面から外側へ突出するように設定されている。
特開平７−１８６６２８号公報 特開平７−１９５９１１号公報 特開平２００５−３１９８９０号公報

しかしながら、上述した従来例では、設定される陸部の幅、突出高さ、および負荷荷重によっては、ハイドロプレーニング防止性能を満足できても、トレッド剛性が低下して、陸部の変形によって排水性が低下するため、ウェットブレーキ性能を満足することができない場合があり、適用可能なタイヤの種類が限定されていた。

そこで、本発明は、ウェットブレーキ性能、およびハイドロプレーニング防止性能を高め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。

請求項１の発明は、タイヤ径方向の外方に環帯形状に配置されるベルトと、このベルトの外方にほぼ一定の厚さに設定され、且つタイヤ赤道部を含むトレッド踏面を有するトレッド部と、このトレッド部のタイヤ周方向に沿って形成される主溝と、この主溝によって区画され、タイヤ周方向に沿った面がタイヤ幅方向に矩形断面形状を有する複数の陸部とを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、車両装着状態で前記トレッド踏面に対して垂直な圧縮力が加わわった際に、前記主溝に面した前記陸部の側面からタイヤ幅方向に向かって膨出する体積と同体積を有するトレッド突出部が、前記陸部の少なくとも１つのトレッド踏面に、陸部の中央部が仮想トレッド面から外側に向かって円弧状に凸になるように形成されたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、前記陸部を構成する主陸部が車両装着状態で車両装着外側に偏在されつつ、前記トレッド踏面の接地幅の３０〜５０％に、前記主溝の深さが６〜１０ｍｍに、前記主陸部の前記トレッド踏面に形成される前記トレッド突出部の突出高さが０．２〜０．４ｍｍにそれぞれ設定されたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、車両装着状態で、前記トレッド踏面の幅方向中心線よりも車両装着内側の内側溝面積比が、前記幅方向中心線よりも車両装着外側の外側溝面積比よりも高く設定されたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、前記幅方向中心線よりも車両装着内側に前記主溝を構成する２本の内側主溝と、前記幅方向中心線よりも車両装着外側に前記主溝を構成する１本の外側主溝と、がそれぞれ設定されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、陸部の中央部が仮想トレッド面よりも外側に向かって凸になるように設定されていることで、陸部中央から路面に接するため、当該陸部によって路面の水が陸部中央から主溝へ向かって掻き分けられるように排水される。これにより、排水性が向上し、ハイドロプレーニング防止性能を向上させることができる。

また、陸部の幅方向全体が路面に接した際、つまりトレッド踏面に対して垂直な圧縮力が加わわった際には、陸部表面の全面が路面と接する。これにより、路面に対して大きな摩擦力を発生することができるため、ウェットブレーキ性能を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、主陸部のタイヤ幅方向の寸法をトレッド踏面の接地幅の３０％以上に設定することで、負荷荷重が加えられても主陸部、およびトレッド突出部の剛性が高まり、変形が防止される。特にブレーキング時にはトレッド突出部に負荷荷重が集中してトレッド突出部が変形しやすく、トレッド突出部が変形した場合には、操縦安定性や排水性の低下を招くことになる。主陸部、およびトレッド突出部の変形が防止されることで、ハイドロプレーニング防止性能、およびウェットブレーキ性能を向上させることができる。

また、主陸部のタイヤ幅方向の寸法をトレッド踏面の接地幅の５０％以下に設定することで、ショルダ部、および主溝に充分な寸法を割り当てることが可能になるので、ショルダ部の剛性低下や排水性の低下によるハイドロプレーニング防止性能、およびウェットブレーキ性能の低下を防止することができる。

主溝の深さを６〜１０ｍｍに、トレッド突出部の突出高さを０．２〜０．４ｍｍにそれぞれ設定することで、主陸部、およびトレッド突出部の剛性を確保するとともに、操縦安定性の向上、および偏摩耗の発生を防止することができる。

陸部を構成し、トレッド突出部を有する主陸部が車両装着状態で車両装着外側に偏在されることで、ハンドルを切った状態でブレーキングした際に発生する負荷荷重に対して踏ん張ることができるため、ウェットブレーキ性能を向上することができる。

請求項３の発明によれば、トレッド部における溝部の割合を示す指標を溝面積比とし、トレッド踏面の幅方向中心線よりも車両装着内側の内側溝面積比が、幅方向中心線よりも車両装着外側の外側溝面積比よりも高く設定されたことにより、車両にネガティブキャンバーで装着された際に、直進走行状態では、タイヤの車両装着内側部分が主に路面との間で摩擦力を発生するため、溝部の割合を増やしてやることで、ハイドロプレーニング防止性能を向上させることができる。また、コーナリング時、およびブレーキング時のように負荷荷重が掛かる状態では、タイヤの車両装着外側部分が主に路面との間で摩擦力を発生するため、溝部の割合を減らしてやることで、陸部の剛性を高めて、ウェットブレーキ性能を向上させることができる。

請求項４の発明によれば、幅方向中心線よりも車両装着内側に主溝を構成する２本の内側主溝と、幅方向中心線よりも車両装着外側に主溝を構成する１本の外側主溝と、がそれぞれ設定されたことにより、陸部の剛性を低下させることなく、排水性を向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３は本発明の一実施形態を示し、図１は空気入りラジアルタイヤの断面図、図２は図１に示される主陸部の拡大図、図３は主陸部の働きを示す模式図で、（ａ）は負荷荷重が加わっていない状態を示し、（ｂ）は負荷荷重が加わった状態を示した図、図４は従来形状の陸部の働きを示す模式図で、（ａ）は負荷荷重が加わっていない状態を示し、（ｂ）は負荷荷重が加わった状態を示した図である。

図１に示すように、本実施形態の空気入りラジアルタイヤ（以下、タイヤと称する）１は、左右一対のビード部２，３と、このビード部２，３のタイヤ径方向の外方に環帯形状に配置されるベルト８と、このベルト８の外側に位置し、所定のゲージ厚に設定され、表面にトレッド踏面４ａを有するトレッド部４と、このトレッド部４のタイヤ幅方向両端部とビード部２，３のタイヤ径方向外方端とを連結する左右一対のサイドウォール部５，６とを備えており、これらのビード部２，３、サイドウォール部５，６およびトレッド部４の各内部には、これらの各部にわたって連続して延びるカーカス層７が設けられている。

また、本実施形態のタイヤ１は、ビード部２，３が図示しないタイヤホイールに取付けられた状態で所定気圧の空気が充填されるとともに、車両装着方向の内側および外側が指定されており、一方のビード部である外側ビード部２およびサイドウォール部５が車両装着方向の外側に、他方のビード部である内側ビード部３およびサイドウォール部６が車両装着方向の内側に、それぞれ位置するように装着される。

図２に示すように、トレッド部４のタイヤ赤道部、すなわちタイヤ中心線ＣＬを境として外側パターンおよび内側パターンが非対称に形成され、タイヤ中心線ＣＬの両側に、タイヤ周方向に沿って延びる３本の主溝（外側主溝９、内側主溝１０，１１）が配置されている。これらの外側主溝９と内側主溝１０，１１によって、タイヤ１のトレッド踏面４ａが、タイヤ中心線ＣＬを含み且つタイヤ中心線ＣＬに沿って延びる主陸部１２と、この主陸部１２よりも車両装着外側に位置する外側ショルダー部１３と、主陸部１２よりも車両装着内側に位置する内側陸部１４、内側ショルダー部１５とからなる複数の陸部１６に区画されている。

なお、タイヤ中心線ＣＬに対して、車両装着内側の内側溝面積比が、幅方向中心線よりも車両装着外側の外側溝面積比よりも高くなるように、主溝９，１０，１１の幅がそれぞれ設定されているとともに、主溝９，１０，１１は、これら陸部１６のタイヤ幅方向に沿った断面形状が矩形形状になるように形成されている。ここで、溝面積比とは、トレッド部の幅に対する主溝の割合を示している。

主陸部１２は、タイヤ中心線ＣＬを跨ぎつつ、車両装着外側にトレッド踏面４ａの３０〜５０％となるように偏在配置されている。

また、図３に示すように、主陸部１２は、車両装着状態でトレッド踏面４ａに対して垂直な圧縮力Ｆが加わわった際に、主陸部１２のトレッド踏面４ａに、主陸部１２の中央部が仮想トレッド面Ｗから外側に向かって円弧状に凸になるように形成されている。

そして、図３（ａ）に示すように、路面５０に主陸部１２が接地する際に、トレッド突出部１７によって路面上の水は掻き分けて外側主溝９と内側主溝１０に排水するので、トレッド踏面４ａと路面５０との間に水が残らず、図３（ｂ）に示すように、接地圧力が主陸部１２の角部１２ｂと中央部１２ｃとで均一になり、主陸部１２全面で充分な摩擦力を発生させることができる。なお、主溝９，１０，１１の深さ、つまり陸部１６の高さを６〜１０ｍｍ程度に設定した場合、トレッド突出部１７の突出高さを０．２〜０．４ｍｍに設定すると、タイヤ幅方向に向かって膨出する体積とほぼ同等になる。

また、図４（ａ）に示すようなトレッド踏面１０４ａが平坦な従来の陸部１１２の形状では、図４（ｂ）に示すように、トレッド踏面１０４ａに対して垂直な圧縮力Ｆが加わわり、陸部側面１１２ａから幅方向へ向かって膨出する際に、陸部１１２の角部１１２ｂが中央部１１２ｃ側へ巻込まれるように変形するため、中央部１１２ｃ付近の接地圧力が角部１１２ｂ近傍に比べて低くなり、陸部１１２全面で充分な摩擦力を発生させることが困難である。

また、従来の陸部形状では、接地する際に路面５０の水を掻き分けることができないため、トレッド踏面１０４ａと路面５０との間に主溝１０９，１１０へ排水しきれなかった水が残る可能性が高く、さらに、圧縮力Ｆが加わわった際には、陸部１１２の角部１１２ｂが中央部１１２ｃ側へ巻込まれるように変形して、陸部１１２のトレッド踏面１０４ａに水を集め、閉じこめる働きをしてしまうため、ハイドロプレーニング現象を引き起こしたり、ウェットブレーキ性能を低下させる要因になると考えられる。なお、図４（ｂ）では、陸部１１２の中央部と路面５０との間に隙間ができているが、これは、陸部１１２が変形することで、陸部１１２の角部近傍よりも中央部では、接地圧力が小さくなることを分かり易くするために極端に示している。

上記構成において、主陸部１２の中央部１２ｃが仮想トレッド面Ｗよりも外側に向かって凸になるように設定されていることで、陸部中央から路面に接するため、主陸部１２によって路面５０の水が陸部中央から主溝９，１０へ向かって掻き分けられるように排水される。これにより、排水性が向上し、ハイドロプレーニング防止性能を向上させることができる。

また、主陸部１２の幅方向全体が路面５０に接した際、つまりトレッド踏面４ａに対して垂直な圧縮力Ｆが加わわった際には、トレッド突出部１７と同体積分が、主陸部１２の側面１２ａからタイヤ幅方向に向かって膨出するため、主陸部表面の全面が路面と接する。これにより、路面５０に対して大きな摩擦力を発生することができるため、ウェットブレーキ性能を向上させることができる。

さらに、主陸部１２のタイヤ幅方向の寸法をトレッド踏面４ａの接地幅の３０％以上に設定することで、負荷荷重が加えられても主陸部１２、およびトレッド突出部１７の剛性が高まり、変形が防止される。特にブレーキング時にはトレッド突出部１７に負荷荷重が集中してトレッド突出部１７が変形しやすく、トレッド突出部１７が変形した場合には、操縦安定性や排水性の低下を招くことになる。しかし、主陸部１２、およびトレッド突出部１７の変形が防止されることで、ハイドロプレーニング防止性能、およびウェットブレーキ性能を向上させることができる。

また、主陸部１２のタイヤ幅方向の寸法をトレッド踏面４ａの接地幅の５０％以下に設定することで、ショルダ部１３，１４、および主溝９，１０，１１に充分な寸法を割り当てることが可能になるので、ショルダ部１３，１４の剛性低下や排水性の低下によるハイドロプレーニング防止性能、およびウェットブレーキ性能の低下を防止することができる。

主溝９，１０，１１の深さを６〜１０ｍｍに、トレッド突出部１７の突出高さを０．２〜０．４ｍｍにそれぞれ設定することで、主陸部１２、およびトレッド突出部１７の剛性を確保するとともに、操縦安定性の向上、および偏摩耗の発生を防止することができる。

陸部１６を構成し、トレッド突出部１７を有する主陸部１２が車両装着状態で車両装着外側に偏在されることで、ハンドルを切った状態でブレーキングした際に発生する負荷荷重に対して踏ん張ることができるため、ウェットブレーキ性能を向上することができる。

トレッド部４における主溝９，１０，１１の割合を示す指標を溝面積比とし、トレッド踏面４ａの幅方向中心線よりも車両装着内側の内側溝面積比が、幅方向中心線よりも車両装着外側の外側溝面積比よりも高く設定されたことにより、車両にネガティブキャンバーで装着された際に、直進走行状態では、タイヤの車両装着内側部分が主に路面との間で摩擦力を発生するため、内側主溝１０，１１の割合を増やしてやることで、ハイドロプレーニング防止性能を向上させることができる。また、コーナリング時、およびブレーキング時のように負荷荷重が掛かる状態では、タイヤの車両装着外側部分が主に路面との間で摩擦力を発生するため、外側主溝９の割合を減らしてやることで、陸部の剛性を高めて、ウェットブレーキ性能を向上させることができる。

タイヤ中心線ＣＬよりも車両装着内側に主溝を構成する２本の内側主溝１０，１１と、タイヤ中心線よりも車両装着外側に主溝を構成する１本の外側主溝９と、がそれぞれ設定されたことにより、陸部の剛性を低下させることなく、排水性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、陸部１６の内の主陸部１２にのみトレッド突出部１７が形成されているが、他の陸部１６、つまり外側ショルダー部１３、内側陸部１４、および内側ショルダー部１５にトレッド突出部を形成することで、さらにハイドロプレーニング防止性能、およびウェットブレーキ性能を高めることができる。

各種比較例と実施例の空気入りラジアルタイヤを用いて同一試験車両でウェットブレーキ性能とハイドロプレーニング防止性能、およびドライブレーキ性能を評価した。図５はその際の各種データをまとめた図、図６は実施例の接地面形状を示す図、図７は実施例と比較例の主溝の位置を示す断面図である。

なお、タイヤサイズは２０５／５５Ｒ１６、タイヤホイールのリムサイズは１６−７Ｊ、空気圧は２２０ｋＰａとした。なお、トレッド踏面４ａの接地幅は、ＪＴＡＭＡの空気圧−負荷能力対応表から読取り、その負荷能力で接地させたときの幅を測定した。

＜ウェットブレーキ性能＞
時速８０キロで走行し、ウェット路面でブレーキングを行ない、車両が停止するまでの制動距離を測定した。表の数値は、実施例の制動距離を１００として、指数の逆数をとって表し、この数値が小さいほど制動距離が長く、ウェットブレーキ性能が低いことを示す。

＜ハイドロプレーニング防止性能＞
加速ハイドロプレーニング特性試験で評価を行なった。水深１０ｍｍのプールを走行し、徐々に速度を上げて行き、タイヤがスリップしたときの速度をハイドロプレーニング発生速度とした。表の数値は、実施例でのハイドロプレーニング発生速度を１００として表し、この数値が小さいほど低速度でハイドロプレーニング現象が発生し、ハイドロプレーニング防止性能が低いことを示す。

＜ドライブレーキ性能＞
時速８０キロで走行し、ドライ路面でブレーキングを行ない、車両が停止するまでの制動距離を測定した。表の数値は、実施例の制動距離を１００として、指数の逆数をとって表し、この数値が小さいほど制動距離が長く、ドライブレーキ性能が低いことを示す。

実施例のタイヤは、トレッド突部の高さが０．２ｍｍ、トレッド踏面の接地幅に対する主陸部の幅の割合が３３％（図７の実線で示す溝）に設定されている。比較例１のタイヤは、トレッド突部の高さが０ｍｍ、トレッド踏面の接地幅に対する主陸部の幅の割合が３３％に設定されている。比較例２のタイヤは、トレッド突部の高さが０．２ｍｍ、トレッド踏面の接地幅に対する主陸部の幅の割合が５５％（図７の破線で示す溝）に設定されている。比較例３のタイヤは、トレッド突部の高さが０．２ｍｍ、トレッド踏面の接地幅に対する主陸部の幅の割合が２８％（図７の二点鎖線で示す溝）に設定されている。

比較例１のタイヤは、実施例と比較して、トレッド突部がないため、主陸部の排水性が低下して、ウェットブレーキ性能、ハイドロプレーニング防止性能がともに低下している。また、ドライグリップ性能についても、主陸部が路面に対して均一に接地していたいために低下している。

比較例２のタイヤは、実施例と比較して、主陸部の幅が広く設定されているため、主陸部の排水性が低下して、ウェットブレーキ性能、ハイドロプレーニング防止性能がともに低下している。また、ドライグリップ性能については、主陸部の幅が大きいことで、剛性が高まり、制動時の変形が防止され、路面に対する摩擦力を充分に発生したために向上している。

比較例３のタイヤは、実施例と比較して、主陸部の幅が狭く設定されているため、主陸部の排水性が向上したため、ハイドロプレーニング防止性能が向上したが、主陸部の剛性が低下し、制動時の変形が大きくなって路面に対する摩擦力を充分に発生できなかったため、ウェットブレーキ性能、およびドライブレーキ性能が低下した。

本発明の一実施形態を示し、空気充填時における空気入りラジアルタイヤの断面図である。 本発明の一実施形態を示し、図１に示される主陸部の拡大図である。 主陸部の働きを示す模式図で、（ａ）は負荷荷重が加わっていない状態を示し、（ｂ）は負荷荷重が加わった状態を示した図である。 従来形状の陸部の働きを示す模式図で、（ａ）は負荷荷重が加わっていない状態を示し、（ｂ）は負荷荷重が加わった状態を示した図である。 実施例と比較例の性能評価試験に対する各種データをまとめた図である。 図５における実施例の接地面形状を示す図である。 図５における実施例と比較例の主溝の位置を示す断面図である。

符号の説明

１ 空気入りラジアルタイヤ（タイヤ）
２、３ ビード部
４ トレッド部
４ａ トレッド踏面
７ カーカス層
８ ベルト
９ 主溝（外側主溝）
１０、１１ 主溝（内側主溝）
１２ 陸部（主陸部）
１７ トレッド突出部
ＣＬ タイヤ中心線
Ｗ 仮想トレッド面

Claims (4)

1. タイヤ径方向の外方に環帯形状に配置されるベルトと、このベルトの外方にほぼ一定の厚さに設定され、且つタイヤ赤道部を含むトレッド踏面を有するトレッド部と、このトレッド部のタイヤ周方向に沿って形成される主溝と、この主溝によって区画され、タイヤ周方向に沿った面がタイヤ幅方向に矩形断面形状を有する複数の陸部とを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、
   車両装着状態で前記トレッド踏面に対して垂直な圧縮力が加わわった際に、前記主溝に面した前記陸部の側面からタイヤ幅方向に向かって膨出する体積と同体積を有するトレッド突出部が、前記陸部の少なくとも１つのトレッド踏面に、陸部の中央部が仮想トレッド面から外側に向かって円弧状に凸になるように形成されたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記陸部を構成する主陸部が車両装着状態で車両装着外側に偏在されつつ、前記トレッド踏面の接地幅の３０〜５０％に、
   前記主溝の深さが６〜１０ｍｍに、
   前記主陸部の前記トレッド踏面に形成される前記トレッド突出部の突出高さが０．２〜０．４ｍｍにそれぞれ設定されたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
3. 請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、
   車両装着状態で、前記トレッド踏面の幅方向中心線よりも車両装着内側の内側溝面積比が、前記幅方向中心線よりも車両装着外側の外側溝面積比よりも高く設定されたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
4. 請求項３に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記幅方向中心線よりも車両装着内側に前記主溝を構成する２本の内側主溝と、
   前記幅方向中心線よりも車両装着外側に前記主溝を構成する１本の外側主溝と、
   がそれぞれ設定されたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。

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