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

非対称トレッドプロファイルを有する空気タイヤ Download PDF

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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RinおよびRout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Rmax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」SDinは、内側トレッド部分の肩落ちである。
・「外側肩落ち」SDout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=SDout−SDin
△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、
Figure 2009519856
式中、Vvoid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、Vrubberは、ゴム材料が占めるトレッドバンドの体積であり、Vtread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SDinを有し、外側トレッド部分が、外側肩落ちSDout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Rmax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SDin、SDout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SDin、SDout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SDinおよびSDout、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。
Figure 2009519856
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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