JP2009519856A - 非対称トレッドプロファイルを有する空気タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 トレッドバンドの耐摩耗性に悪影響を及ぼすことなく、動作速度が速くても、操作およびアクアプレーニング性能が大幅に改善するタイヤを提供する。
【解決手段】 タイヤは、（ｉ）肩落ち差が０．３〜０．９の非対称トレッドプロファイルと、（ｉｉ）内側ボイド／ソリッド比対外側ボイド／ソリッド比の比率が１．１〜１．５０となる非対称トレッドパターンとを有する。上記の構成の組み合わせによって、トレッドバンドの耐摩耗性に悪影響を及ぼすことなく、動作速度が速くても、操作およびアクアプレーニング性能が大幅に改善する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気タイヤ、特に、非対称トレッドプロファイルを有する高または超高性能空気タイヤに関する。

空気タイヤは、通常、少なくとも１つのカーカスプライと、カーカス構造に対して半径方向に外側の位置のトレッドバンドと、カーカス構造とトレッドバンドとの間に介挿されたベルト構造と、カーカス構造に、軸方向に対向する位置に適用された一対のサイドウォールとを含むトロイダルカーカス構造を含む。少なくとも１つのカーカスプライの端部が、各環形強化要素に関連して、タイヤビードを形成し、タイヤをホイールリムに固定する。

通常、タイヤは、対称のトレッドプロファイルを有する、すなわち、タイヤラジアル面にある断面と考えられるトレッドプロファイルは、タイヤの赤道面に対して対称の形状を有する。高出力車、特に、高速でのコーナリングに用いられるタイヤの性能を改善するには、非対称のトレッドプロファイルが当業界では提案されている。

例えば、欧州特許第０ ７５５ ８０８ Ｂ１号明細書には、ビードからビードまでタイヤ周囲に延在するカーカスと、サイドウォールと、ゴムトレッド領域とを含む空気タイヤであって、ゴムトレッド領域が、それぞれ、内側および外側肩領域においてトレッドの側部で終わっている新しいタイヤの交差断面で考えたプロファイルを有しており、各前記肩領域が、半径方向に内側方向における、最大タイヤ直径点から、肩領域の端部の肩点までの距離である肩落ちを有する空気タイヤにおいて、タイヤを指定ホイールリムに装着して、指定の圧力まで膨張させると、トレッド領域が非対称で、前記最大タイヤ直径の点が、内側肩の方向において、タイヤ部分の中央線から、タイヤの軸方向において、オフセットであり、外側肩の肩落ちが、内側肩の肩落ちより大きく、トレッド領域が非対称のプロファイルを有するという特徴を有する空気タイヤを開示している。

欧州特許第０ ８２０ ８８４ Ｂ１号明細書には、ビードからビードまでタイヤ周囲に延在するカーカスと、サイドウォールと、ゴムトレッド領域とを含む空気タイヤであって、ゴムトレッド領域が、それぞれ、内側および外側肩領域においてトレッドの側部で終わっている新しいタイヤの交差断面で考えたプロファイルを有しており、各前記肩領域が、半径方向に内側方向における、最大タイヤ直径点から肩領域の端部の肩点までの距離である肩落ちを有し、タイヤを指定ホイールリムに装着して、指定の圧力まで膨張させると、トレッド領域が非対称で、最大タイヤ直径の前記点が、内側肩の方向において、タイヤ部分の中央線から、タイヤの軸方向において、オフセットであり、外側肩の肩落ちが、内側肩の肩落ちより大きく、トレッド領域が非対称のプロファイルを有し、内側肩プロファイルがトリミングされて局所的に減じたトレッドゲージまたは厚さを有する内側肩を除いて、実質的に一定のトレッドゲージまたは厚さをトレッド領域が有するという特徴を有する空気タイヤを開示している。

米国特許出願公開第２００３／０１２１５８２Ａ１号明細書には、タイヤ中心線の少なくとも１つの側部のトレッド表面部分にタイヤ子午線断面構成を有する空気式ラジアルタイヤであって、位置Ａが、タイヤ中心線とトレッド表面との交点であって、位置Ｂが、最も内側のベルト層の端部からのタイヤ軸に垂直に引かれた直線Ｐとトレッド表面との交点であるときに、空気式ラジアルタイヤが、ＪＡＴＭＡに指定された標準リムに、１８０ｋＰａの空気圧で、負荷をかけずに、取り付けられると、位置ＡとＢを接続する直線Ｘと、位置Ａからタイヤ中心線に垂直に引かれた直線Ｙとの間の角度αが、８〜１０度の範囲に設定された空気式ラジアルタイヤが開示されている。

本発明では、以下のとおりに定義される。
・「赤道面」ＥＰは、タイヤ回転軸に垂直な面であり、タイヤの軸方向中心線を含む。
・「キャンバ角」は、地面に垂直な面に重なり、タイヤ中心を通るまで、タイヤの赤道面を回転することにより定義される、車両リムに装着されたタイヤについての最小角度である。キャンバ角は、リムに装着されたタイヤの上部が、内側に（すなわち、車両に向って）傾斜しているときは、「負」とされる。
・「リム幅」ＲＷは、タイヤが装着されたリムの部分（フランジ）間で、リム回転軸に平行に測定された最低内側距離である。
・「肩落ち」ＳＤは、リム幅Ｒ_ｉｎおよびＲ_ｏｕｔの４０％に対応する、タイヤ赤道面からの距離での、最大タイヤ半径Ｒ_ｍａｘの長さとタイヤ半径の長さとの差である。タイヤ半径は、公称膨張圧力で、負荷をかけずに膨張した、対応のリムに装着されたタイヤで、タイヤ回転軸に垂直な半径方向に外側のトレッドプロファイルから測定される。
・「内側トレッド部分」は、タイヤが、車両リムに装着されたときに、赤道面から、車両に対して内側に配置されたタイヤ肩まで延びるトレッドの部分である。
・「外側トレッド部分」は、タイヤが、車両リムに装着されたときに、赤道面から、車両に対して外側に配置されたタイヤ肩まで延びるトレッドの部分である。
・「内側肩落ち」ＳＤ_ｉｎは、内側トレッド部分の肩落ちである。
・「外側肩落ち」ＳＤ_ｏｕｔは、外側トレッド部分の肩落ちである。
・「肩落ち差」△ＳＤは、外側肩落ちと内側肩落ちとの間の差である。
△ＳＤ＝ＳＤ_ｏｕｔ−ＳＤ_ｉｎ
△ＳＤは、対称トレッドプロファイルについてはゼロであり、非対称トレッドプロファイルについてはゼロではない。
・「ボイド／ソリッド比」Ｖ／Ｓは、トレッドバンドの自由体積（すなわち、トレッドパターンを形成する溝、サイプ及びその他カービングの体積）と、トレッドバンドのゴム材料が占める体積との比率である。すなわち、

式中、Ｖ_ｖｏｉｄは、トレッドパターンカービング（溝、サイプ、ノッチ等）が占めるトレッドバンドのボイド体積であり、Ｖ_{ｒｕｂｂｅｒ}は、ゴム材料が占めるトレッドバンドの体積であり、Ｖ_{ｔｒｅａｄ}は、トレッドバンドの合計体積であり（体積は、地面と接触することになるトレッドパターン突出部、ブロック、リブ等を接続して、スリック表面を形成することにより得られる、すなわち、トレッドパターンカービングを考慮せずに、下にあるベルトと接触するトレッドバンドの下面と、トレッドバンドの上面に対して計算される）、ボイド／ソリッド比は、全体のトレッドバンドについて、またはその一部について求めることができる。
・「内側ボイド／ソリッド比」（Ｖ／Ｓ）_ｉｎは、内側トレッド部分の自由体積（すなわち、内側トレッドパターンを形成する溝、サイプおよびその他カービングの体積）と、内側トレッド部分のゴム材料が占める体積との比率である。
・「外側ボイド／ソリッド比」（Ｖ／Ｓ）_ｏｕｔは、外側トレッド部分の自由体積（すなわち、内側トレッドパターンを形成する溝、サイプおよびその他カービングの体積）と、外側トレッド部分のゴム材料が占める体積との比率である。

出願人は、高出力車用に設計された高性能（ＨＰ）および超高性能（ＵＨＰ）タイヤの性能を上げる必要性を感じている。特に、出願人は、操作と、アクアプレーニング、特に、ベンドに沿ったアクアプレーニングの両方に関して、かかるタイヤの性能を改善する必要性を感じている。この性能は、比較的低速（すなわち、１５０ｋｍ／ｈ以下）で改善され、比較的高速（すなわち、１５０ｋｍ／ｈを超える）で、かつ／または、高出力車の試験や使用時に達することが多い極端な運転条件において、実質的に維持される。

さらに、出願人は、通常、高出力車は、高速で曲がる際の性能を改善するためには、ゼロではないキャンバ角、通常は、負のキャンバ角のタイヤを必要とするということに着目した。しかしながら、ゼロではないキャンバ角（例えば、−４．５°〜＋４．５°）だと、特に、直線道路を比較的低速で走行すると、トレッドバンドの摩耗が不均一となる。

出願人は、肩落ち差（△ＳＤ）が０．３〜０．９の非対称トレッドプロファイルと、内側ボイド／ソリッド比（Ｖ／Ｓ）_ｉｎと外側ボイド／ソリッド比（Ｖ／Ｓ）_ｏｕｔとの比率が１．１〜１．５０となるような非対称トレッドパターンとの組み合わせによるタイヤを提供することにより、トレッドバンドの耐摩耗性に悪影響を及ぼすことなく、高動作速度であっても、操作およびアクアプレーニング性能が大幅に改善されることを見出した。

従って、一態様によれば、本発明は、少なくとも１つのカーカスプライを含むトロイダルカーカス構造を含む空気タイヤであって、前記カーカス構造が、タイヤをリムに装着するための各ビード構造にそれぞれ関連するクラウン部分および軸方向に対向する２つの側部と、カーカス構造に対して半径方向に外側にあるトレッドバンドと、カーカス構造とトレッドバンドとの間に介挿されたベルト構造と、カーカス構造に軸方向に対向する位置で適用された一対のサイドウォールとを含み、
前記タイヤが、トレッドバンドを内側トレッド部分と外側トレッド部分に分割する赤道面を有していて、タイヤをリムに装着するとき、内側トレッド部分は内側に位置しており、外側トレッド部分は外側に位置しており、
内側トレッド部分が、内側肩落ちＳＤ_ｉｎを有し、外側トレッド部分が、外側肩落ちＳＤ_ｏｕｔを有し、各肩落ちが、タイヤ赤道面から、リム幅の４０％に対応する距離で、最大タイヤ半径Ｒ_ｍａｘの長さとタイヤ半径の長さとの差として測定され、
内側トレッド部分が、内側ボイド／ソリッド比（Ｖ／Ｓ）_ｉｎを有し、外側トレッド部分が、内側ボイド／ソリッド比（Ｖ／Ｓ）_ｉｎとは異なる外側ボイド／ソリッド比（Ｖ／Ｓ）_ｏｕｔを有し、
前記タイヤが、
（ｉ）外側肩落ちと内側肩落ちとの差として計算される０．３０ｍｍ〜１．３０ｍｍの肩落ち差△ＳＤを有する非対称トレッドプロファイルと、
（ｉｉ）内側ボイド／ソリッド比（Ｖ／Ｓ）_ｉｎと外側ボイド／ソリッド比（Ｖ／Ｓ）_ｏｕｔの比率が１．１０〜１．５０である非対称トレッドパターンと
を有するタイヤに関する。

さらなる構成および利点は、本発明によるタイヤの、好ましいが、限定するものではない実施形態の詳細な説明からより明白となるであろう。本明細書は、本発明を限定しない具体例として添付された１枚の図面を参照して説明される。

図１を参照すると、本発明によるタイヤ１は、トロイダルカーカス構造２を含み、これは、クラウン部分と２つの軸方向に対向する側部とを有しており、それぞれ、タイヤをリムに装着するための各ビード構造に関連している。各ビード構造は、通常、ビードワイヤ４とビードフィラー３とを含み、カーカスプライ２の対向する側面端部を、ビードワイヤに折り曲げることにより、カーカス構造に関連して、図１に示すような、いわゆるカーカス端部折り曲げ部を形成する。

変形ビード構造は、例えば、欧州特許出願第０ ９２８ ６８０号明細書および同第０ ９２８ ７０２号明細書に示されており、各ビード構造は、同心コイルに配置された金属コードから形成された少なくとも２つの環形インサートにより形成され、カーカスプライは、前記環形インサート周囲には折り曲げられていない。

トレッドバンド５は、カーカス構造２のクラウン部分に対して半径方向に外側の位置で周囲に適用されている。

タイヤ１は、さらに、カーカス構造とトレッドバンドとの間に介挿されたベルト構造を含む。通常、ベルト構造は、２枚のベルト層６１、６２を含み、複数の強化コード（図示せず）、典型的に、金属コードを組み込んでおり、これらは、各層において互いに平行で、近接する層に対して反対方向に交差していて、赤道面に対して所定の角度を成す。通常、半径方向に最も外側のベルト層上に、少なくとも１枚のゼロ度の強化層６３が適用されていて、通常、赤道面ＥＰに対して数度の角度で配列された、複数の強化コード（図示せず）、典型的にテキスタイルコードが組み込まれている。前記カーカス構造と前記ベルト構造とを含む本発明によるタイヤの内側構造は、赤道面ＥＰに対して対称である。

サイドウォール７はまた、カーカス構造の各軸方向に反対側の部分に外側に適用されていて、これらのサイドウォールはそれぞれ、各ビード構造から、トレッドバンド５の端部へ延びている。

好ましくは、本発明によるタイヤ１は、明らかに平坦な部分のあるタイヤである。好ましくは、本発明のタイヤは、０．２０〜０．８０の右断面の高さ対その部分の最大幅のＨ／Ｃ比を有する。好ましくは、本発明のタイヤは、非常に低断面、例えば、０．２０〜０．６５、好ましくは０．２５〜０．４５の比Ｈ／Ｃのタイヤである。

明瞭にするために、図１において、内側トレッド部分と外側トレッド部分についての肩落ちＳＤ_ｉｎ、ＳＤ_ｏｕｔは拡大して示してある（縮尺は合っていない）。本発明によれば、肩落ち差△ＳＤは、０．３０ｍｍ〜１．３０ｍｍ、好ましくは０．４０ｍｍ〜１．２０ｍｍ、より好ましくは０．６０ｍｍ〜１．１０ｍｍである。

既に上述した通り、内側トレッド部分と外側トレッド部分についての肩落ちＳＤ_ｉｎ、ＳＤ_ｏｕｔは、タイヤ製造業者により規定されたリム幅を有するリムに装着され、公称膨張圧力で、負荷をかけずに、膨張したタイヤにより決まる。レーザービームプロファイル測定装置を用いて、肩落ちＳＤ_ｉｎおよびＳＤ_ｏｕｔ、例えば、Dr.Noll GmbH（ドイツ）またはBytewise Measurement Systems Corp.（米国）により製造されたようなものを決めてもよい。本発明によれば、最大のタイヤ半径の長さは、赤道面で測定したタイヤ半径の長さである。

好ましくは、肩落ちは、静的状態、すなわち、タイヤが回転していないときに測定する。変形として、肩落ちは、約５０Ｋｍ／ｈより遅い回転速度で測定することができる。

本発明によるタイヤは、非対称トレッドパターンを有しており、内側ボイド／ソリッド比（Ｖ／Ｓ）_ｉｎと外側ボイド／ソリッド比（Ｖ／Ｓ）_ｏｕｔの比率が１．１０〜１．５０、好ましくは１．２０〜１．４５、より好ましくは１．３０〜１．４０である。

好ましい実施形態によれば、内側ボイド／ソリッド比（Ｖ／Ｓ）_ｉｎは、０．３０〜０．６０、好ましくは０．３５〜０．５５、より好ましくは０．３８〜０．４５である。

好ましい実施形態によれば、外側ボイド／ソリッド比（Ｖ／Ｓ）_ｏｕｔは、０．１５〜０．４５、好ましくは０．２０〜０．４０、より好ましくは０．２５〜０．３５である。

本発明のさらなる説明のために、例示の実施形態を下に挙げる。

本発明によるタイヤ（タイヤＡ）を製造した。特に、２２５／４０ＺＲ１８のサイズの２つの第１のタイヤＡを、２つの各８Ｊ×１８リムに装着し、２．３バールで膨張した。２６５／３５ＺＲ１８のサイズの２つの第２のタイヤＡを、各９Ｊ×１８リムに装着し、２．７バールで膨張した。各タイヤＡと同じサイズ、同じ構造および同じトレッドパターンの４つのタイヤ（タイヤＢ）を製造した。２２５／４０ＺＲ１８のサイズの２つのタイヤＢを、２つの各８Ｊ×１８リムに装着し、２．３バールで膨張した。２６５／３５ＺＲ１８のサイズの２つのタイヤＢを、各９Ｊ×１８リムに装着し、２．７バールで膨張した。

タイヤＡおよびタイヤＢは、以下の特徴を有する非対称トレッドパターンを有していた。
内側ボイド／ソリッド比（Ｖ／Ｓ）_ｉｎ＝０．４０９
外側ボイド／ソリッド比（Ｖ／Ｓ）_ｏｕｔ＝０．３０３
（Ｖ／Ｓ）_ｉｎ／（Ｖ／Ｓ）_ｏｕｔ＝１．３５

唯一の違いは、タイヤＡ（本発明）は、肩落ち差△ＳＤ＝０．７０で、非対称トレッドプロファイルを有しているが、タイヤＢ（比較）は、対称プロファイル（△ＳＤ＝０）を有していたことであった。

Porsche996車に、まず、上述の４つのタイヤＡを装備し、次に、上述の４つのタイヤＢを装備して、アクアプレーニングと操作性能の試験に用いた。２２５／４０ＺＲ１８のサイズの２つのタイヤを、前車軸に装着した。２６５／３５ＺＲ１８のサイズの２つのタイヤを後車軸に装着した。

ベンド周囲のアクアプレーニングを、平滑な乾燥したアスファルトの道路トラックに沿って、実質的に定速で実施した。ベンドは一定の半径（１００ｍ）で、最後の部分は、水の層で浸水していた。試験を異なる速度値で繰り返し、各試験について、車に取り付けられた加速度計により濡れた部分を走行したときの側部加速を測定した。

曲線側部加速対得られた速度を比較することにより、次のことが分かった。
−最大側部加速は、２台の車で実質的に同じである。
−実質的にゼロの側部加速での速度は、タイヤＡを装備した車は、タイヤＢを装備した車より約６．６％早い。
−曲線の積分（ベンド中の車両の制御性の測定値）は、タイヤＡを装備した車は、タイヤＢを装備した車より約７．４％大きい。

操作試験については、ｉ）ステアリングの機敏さ、ｉｉ）ステアリングプルおよびｉｉｉ）ベンドに沿った最大トラストを評価した。試験は、上述したのと同じ車で、試験トラックで行った。表１に、操作についての試験ドライバーのスコアシートをまとめてある。前記試験の結果は、試験ドライバーによる主観的な意見を表す０〜１０の評価基準でのスコアとして示されている。以下の表に示した値は、何回かの試験セッションと、異なる試験ドライバーにより得られたものの平均値を表している。

ステアリング迅速性は、車両ステアリングが、左右方向に小さく回転したときに、車両がその直線方向へ戻る能力を示すものである。

ステアリングプルは、車両が、直線方向から外れる態勢、例えば、定速で評価される体勢を示す。本発明における「ステアリングプル」には、「トルクステア」がさらに含まれるものとし、これは、車両が直線方向から外れる態勢、例えば、車両を加速しながら評価される態勢を示す。

ベンドに沿った最大側部力は、ベンドに沿って走行する車両が出す力の量を示す。言い換えると、車両をベンドに沿って走行したときに、より荷重のかかるタイヤの接地面の面積に応じて異なる。

上の結果を分析すると、本発明によるタイヤを装備した車両の操作性能は、低速（８０Ｋｍ／ｈ）で改善され、高速および超高速（１６０および２２０Ｋｍ／ｈ）でもその改善が維持されるということが分かる。

非対称トレッドプロファイルを有する本発明によるタイヤの断面の概略を示す。

Claims (14)

1. 少なくとも１つのカーカスプライを含むトロイダルカーカス構造を含む空気タイヤであって、前記カーカス構造が、タイヤをリムに装着するための各ビード構造にそれぞれ関連するクラウン部分および軸方向に対向する２つの側部と、前記カーカス構造に対して半径方向に外側にあるトレッドバンドと、前記カーカス構造と前記トレッドバンドとの間に介挿されたベルト構造と、前記カーカス構造に軸方向に対向する位置で適用された一対のサイドウォールとを含み、
   前記タイヤが、前記トレッドバンドを内側トレッド部分と外側トレッド部分に分割する赤道面を有していて、前記タイヤを前記リムに装着するとき、前記内側トレッド部分は内側に位置しており、前記外側トレッド部分は外側に位置しており、
   前記内側トレッド部分が、内側肩落ちを有し、前記外側トレッド部分が、外側肩落ちを有し、
   前記内側肩落ちが、前記タイヤ赤道面から、前記リム幅の４０％に対応する距離で、最大タイヤ半径長さと前記内側トレッド部分におけるタイヤ半径の長さとの差として測定され、
   前記外側肩落ちが、前記タイヤ赤道面から、前記リム幅の４０％に対応する距離で、最大タイヤ半径長さと前記外側トレッド部分におけるタイヤ半径の長さとの差として測定され、
   前記内側トレッド部分が、内側ボイド／ソリッド比を有し、前記外側トレッド部分が、前記内側ボイド／ソリッド比とは異なる外側ボイド／ソリッド比を有し、
   前記タイヤが、
   （ｉ）前記外側肩落ちと前記内側肩落ちとの差として計算される、０．３０ｍｍ〜１．３０ｍｍの肩落ち差を有する非対称トレッドプロファイルと、
   （ｉｉ）前記内側ボイド／ソリッド比と前記外側ボイド／ソリッド比の比率が１．１０〜１．５０である非対称トレッドパターンと
   を有するタイヤ。
2. 前記肩落ち差が、０．４０ｍｍ〜１．２０ｍｍである請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記肩落ち差が、０．６０ｍｍ〜１．１０ｍｍである請求項１に記載のタイヤ。
4. 前記内側ボイド／ソリッド比と前記外側ボイド／ソリッド比との前記比率が、１．２０〜１．４５である請求項１、２または３に記載のタイヤ。
5. 前記内側ボイド／ソリッド比と前記外側ボイド／ソリッド比との前記比率が、１．３０〜１．４０である請求項１、２または３に記載のタイヤ。
6. 前記内側ボイド／ソリッド比が、０．３０〜０．６０である請求項１〜５のいずれか一項に記載のタイヤ。
7. 前記内側ボイド／ソリッド比が、０．３５〜０．５５である請求項１〜５のいずれか一項に記載のタイヤ。
8. 前記内側ボイド／ソリッド比が、０．３８〜０．４５である請求項１〜５のいずれか一項に記載のタイヤ。
9. 前記外側ボイド／ソリッド比が、０．１５〜０．４５である請求項１〜８のいずれか一項に記載のタイヤ。
10. 前記外側ボイド／ソリッド比が、０．２０〜０．４０である請求項１〜８のいずれか一項に記載のタイヤ。
11. 前記外側ボイド／ソリッド比が、０．２５〜０．３５である請求項１〜８のいずれか一項に記載のタイヤ。
12. 前記トロイダルカーカス構造が、前記赤道面に対して対称である請求項１〜１１のいずれか一項に記載のタイヤ。
13. 前記最大タイヤ半径長さが、前記赤道面で測定されたタイヤ半径の長さである請求項１〜１２のいずれか一項に記載のタイヤ。
14. タイヤ右断面の高さと、前記タイヤの最大幅との比率が、０．２０〜０．８０である請求項１〜１３のいずれか一項に記載のタイヤ。

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