JP2010534159A - 自家用車用タイヤ - Google Patents

Abstract

本発明は、２つのアクスルを備えた自家用車のアクスル用のタイヤであって、アクスルが、横加速度の場合に路面に対する車輪キャンバを積極的に制御するための懸架装置を備え、タイヤが、路面上に接触跡を生じさせ、接触跡が、左ショルダ部のところに長さ（Ｌ_ｅｇ）を有し、右ショルダ部のところに長さ（Ｌ_ｅｄ）及び中心長さ（Ｌ_ｃ）を有し、接触跡比（Ｒ_ｅｐ）が、ショルダ部長さの平均値を中心長さで除算して得られる商によって定められる、タイヤにおいて、タイヤは、接触跡比が、０．６５よりも大きいことを特徴とするタイヤに関する。

Description

本発明は、地面との車両の接触、特に路面との乗用車の接触に関する。

路面との車両の接触の必要不可欠な構成部品は、タイヤ及び懸架装置である。

懸架装置の本質的な役割は、車両の動的性能の観点からであるにせよタイヤの安全性又は高い走行距離性能の観点からであるにせよ、いずれにせよ、タイヤから考えられる限り最も良い利点を導き出すことを目的として、タイヤが考えられる最善の条件で働くように車両の車輪を案内することにある。

かくして、懸架装置は、例えば車両のローリングの影響の全体的な補償を可能にすることにより又はカーブにおいて車両の内側に向かう車輪の平面の傾斜を可能にすることにより横加速度に対する車輪のキャンバの制御を向上させることを目的として提案された。本願において、「横加速度の場合に路面に対する車輪のキャンバを積極的に制御するための」という表現は、制御装置がカーブの内側に向かう車輪をカーブの内側に向かって傾ける作用効果を有する場合に用いられる。かかる懸架装置は、例えば、欧州特許第１０７０６０９号明細書、国際公開第２００４／０５８５２１号パンフレット、欧州特許第０９７９７６９明細書又は同第１７５２３２１明細書に記載されている。これら装置は、能動式であっても良く、即ち、これら装置は、キャンバに変化を与えるためにエネルギ（電気的エネルギ、油圧的エネルギ又は他の種類のエネルギ）の供給源を利用することができ、或いは他方において、これら装置は、受動式であっても良く、即ち、これら装置は、車両の運動と関連した機械的エネルギ（位置エネルギ又は運動エネルギ）だけを利用できる。

欧州特許第１０７０６０９号明細書 国際公開第２００４／０５８５２１号パンフレット 欧州特許第０９７９７６９明細書 欧州特許第１７５２３２１明細書

これら装置は、実際に車両性能の相当な向上を可能にした。しかしながら、この向上は、製造業者がこれら装置の大きな機械的嵩を補償する上で製造業者の目に十分なほど高い関心をもたらさなかった。したがって、今日までのところ、このことによって乗用車へのかかる懸架装置の採用が妨げられている。本発明は、キャンバの確実な制御装置を備えたかかる懸架装置と組み合わせて特定形式のタイヤを利用することが車両の性能を実質的に一段と向上させるという知見に基づいている。

かくして、本発明は、２つのアクスルを備えた自家用車両のアクスル用のタイヤであって、アクスルが、横加速度の場合に路面に対する車輪のキャンバを積極的に制御するための懸架装置を備え、タイヤが、路面上に接触パッチを生じさせ、接触パッチが、左ショルダ部のところに長さを有し、右ショルダ部のところに長さ、及び中心長さを有し、接触パッチ比が、ショルダ部長さの平均値を中心長さで除算して得られる商によって定められる、タイヤにおいて、タイヤは、接触パッチ比が、０．６５、好ましくは０．７０よりも大きいことを特徴とするタイヤに関する。

より好ましくは、タイヤのトレッドは、ゴム配合物で構成され、−１０℃で測定されたかかるゴム配合物のｔａｎδの値は、０．８５、好ましくは０．９０よりも大きい。
本発明は、更に、２つのアクスルを備えた自家用車両であって、２つのアクスルのうちの少なくとも一方は、横加速度の場合に路面に対する車輪のキャンバの変化を積極的に制御するための懸架装置を備え、少なくとも一方のアクスルは、上述のタイヤを備えていることを特徴とする車両を提案する。

２つのアクスルの各々は、横加速度の場合に路面に対する車輪のキャンバの変化を積極的に制御するための懸架装置を有し、２つのアクスルは、上述のタイヤを備えている。

懸架装置は、好ましくは、受動式システムである。

懸架装置は、好ましくは、横加速度の関数として−０．３ｇ〜０．３ｇの横加速度において５°／ｇ、より好ましくは１０°／ｇよりも大きいチャンバの平均変化率を提供するよう構成されている。

技術の現状としての乗用車用のタイヤの接触パッチを示す図である。 本発明の乗用車用のタイヤの接触パッチを示す図である。 横加速度の関数として本発明の車両の前輪のキャンバの変化を示すグラフの一例を示す図である。 横加速度の関数として本発明の車両の後輪のキャンバの変化を示すグラフの一例を示す図である。

図１は、路面に対する先行技術の乗用車用タイヤの接触パッチを示している。この場合のタイヤは、車両ＢＭＷ７４５ｉ（Ｅ６５）のイヤーモデル（year model）２００２の製造業者によって承認済みのミシュラン・プリマシー（Michelin Primacy）245/50 R 18 100 W の形式のものである。本願の以下の部分では、このタイヤを「基準タイヤ」又は「タイヤＡ」という。接触パッチは、接触領域におけるタイヤと路面の接触像である。タイヤ技術分野における当業者は、「接触領域」という表現と「接触パッチ」という表現を実際には区別無く用いている場合が多い。接触パッチは、２．５バールまでインフレートされ、水平表面上で垂直位置に維持され（即ち、キャンバがゼロの状態にある）且つその定格荷重指数の８０％に等しい荷重を支えているタイヤが、非常に低速（３ｋｍ／ｈよりも低い速度）で直線状に転動しているときに定められる。

本願において言及する接触パッチ比“Ｒ_eｐ”は、ショルダ部のところの接触パッチの長さと中心のところのその長さの比に一致する。本願では、便宜上、接触パッチの最大長さを中心の長さ“Ｌ_c”と見なす。接触パッチは、幅“ι”を有する。左ショルダ部のところの長さ“Ｌ_eｇ”及び右ショルダ部のところの距離“Ｌ_eｄ”は、接触パッチの側方末端から接触パッチの幅の５％に相当する距離のところで測定される。次に、接触パッチ比を以下の公式に従って計算する。

これらの長さを求めるため、タイヤの互いに異なる方位角で取られた連続接触パッチの十分な数（例えば１０個）の測定値の平均値を見出すことが必要な場合がある。その目的は、トレッドパターンにより引き起こされる変化の影響を無くすことにある。技術の現状の乗用車用のタイヤは、一般に、０．５よりも小さい接触パッチ比を有している。

タイヤの接触パッチを求める一手法は、上述の条件下においてタイヤが転動する透明な舗装材を通して接触領域を写真撮影することである。その結果得られた画像を画像処理ソフトウェアにより自動的に処理するのが良く、その目的は、接触パッチの特徴的寸法を抽出することにある。

タイヤの接触パッチを求める別の手法は、米国マサチューセッツ州０２１２７‐１３０９サウスボストン・ウエストファーストストリート３０７所在のテックスキャン・インコーポレイテッド（Tekscan Inc.）から入手でき、Tirescan（登録商標）モデル８０５０という名称で市販されている種類のセンサを利用することである。この種のセンサは、以下に説明する方法において透明な舗装材に取って代わり、接触領域における圧力の分布に関する情報を提供する。圧力がゼロよりも高いゾーンは、タイヤの接触領域を定めている。

基準タイヤに関し、荷重指数１００は、８００ｋｇの荷重に相当している（かくして、この荷重の８０％は、６４０ｋｇである）。かくして、接触パッチが図１に見えるタイヤは、１５２．５ｍｍの中心長さ並びに７３ｍｍ及び７２ｍｍのショルダ部長さを有している。しかしながら、接触パッチ比は、この基準タイヤの場合、０．４７５である。

図２は、路面に対する本発明のタイヤの接触パッチを示している。このタイヤの寸法（245/50 R 18 100 W ）及びトレッドパターンは、基準タイヤのものと同一であるが、その接触パッチは、異なっている。中心長さは、減少しており（Ｌ_c＝１４６ｍｍ）、ショルダ部長さ（Ｌ_eｇ＝１０５ｍｍ、Ｌ_eｄ＝１０７ｍｍ）は、基準タイヤに対して増大している。この実施形態では、接触パッチ比は、０．７２６である。

本発明のタイヤの性能を、本質的な点において、例えば、有効耐摩耗性又はレース場（乾いたトラック及び湿ったトラック）上における有効性に関して測定し、これを以下に説明する条件下において技術の現状のタイヤの性能と客観的に比較した。

２台の互いに異なる乗用車を用いた。第１の基準車両（車両１）は、欧州で販売されているＢＭＷ７４５ｉモデルＥ６５車のイヤーモデル２００２である。

第２の基準車両（車両２）は、これが国際公開第２００４／０５８５２１号パンフレット及び同第２００６／００２７９５号パンフレットに記載されたキャンバの制御のための懸架装置を備えている点においてのみ基準車両１と異なっているＢＭＷ７４５ｉモデルＥ６５車のイヤーモデル２００２である。フロントアクスルは、国際公開第２００６／００２７９５号パンフレットの図８及び図９に記載されている装置を備え、リヤアクスルは、同第２００６／００２７９５号パンフレットの図１０及び図１１に記載された装置を備えている。

本願の図３及び図４は、車両の受ける横方向加速度の関数としての各車輪のキャンバの平均的変化を示すグラフ図である。図３のグラフは、前輪に関し、図４のグラフ図は、後輪に関している。破線でプロットされた曲線は、車両１（従来型懸架装置を備えている）に関し、実線でプロットされた曲線は、車両２（積極的キャンバ制御装置を備えている）に関する。

自動車分野における慣例として、横加速度（グラフ図中、ｘ軸上にプロットされている）は、“ｇ”の数として表され、“ｇ”は、重力加速度（ｇ＝９．８１ｍ／ｓ²）である。約束上、正の横加速度は、加速度が車両の外部の方に向いている場合に相当し、負の横加速度は、加速度が車両の内部の方に差し向けられている場合に相当している。路面に対する車輪のキャンバは、ｙ軸上にプロットされ、度（°）で表されている。

これらの図から理解できるように、車両２の懸架装置により、車輪をカーブの内側に向かって傾けることができる。この挙動を、車輪が転動の影響を受けると共に懸架装置の弾性運動力学的変形の影響を受けてカーブの外側に向かって傾けられる従来型車両（車両１）の挙動と比較するのが良い。また、理解されるように、車両２に関し、キャンバは、横加速度がゼロである場合、即ち、車両が直線状にローリングしている場合、実質的にゼロである。他方、車両１に関し、キャンバの静的セットアップは、フロントアクスルに関して＋０．５°のオーダであり、リヤアクスルに関し−１°のオーダである。２つの車両（車両１及び車両２）に関する曲線の傾斜度を互いに比較する場合、「キャンバの積極的制御」という表現により意図されるものが明確に指定可能であり、結果的に車両１の挙動によって表される従来傾向を逆にすることは、横加速度の関数としてのキャンバの変化率が正（少なくとも、横加速度の中心範囲に関して）であるようにするかどうかの問題である。

フロントアクスルに関する図３のグラフ図では、注目できるように、横加速度の関数としてのキャンバの平均変化率は、−０．３ｇ〜０．３ｇの横加速度において、車両２に関しては＋６°／ｇのオーダであり、車両１に関しては−５．５°／ｇのオーダである。

リヤアクスルに関する図４のグラフ図では、注目できるように、横加速度の関数としてのキャンバの平均変化率は、−０．３ｇ〜０．３ｇの横加速度において、車両２に関しては＋１２．５°／ｇのオーダであり、車両１に関しては−５．５°／ｇのオーダである。

車両２のキャンバの制御装置は、キャンバの変化を生じさせるために、遠心力の結果として路面を介して車輪に及ぼされる横力を利用した受動式の制御装置である。しかしながら、能動式装置は、これが車輪をコーナの内側に向かって傾けるように制御される場合、同様な作用効果を生じさせることができる。

所与の車両に関するこれらグラフ図を作成する一手法は、横加速度を測定し（定常状態で）、一方においては車両に対する車輪のキャンバの光学的測定値に基づくと共に他方においてこれと同時に得られる車両のローリングの測定値に基づいて路面に対する車輪のキャンバを推定することである。

３つの互いに異なる形式のタイヤ、即ち、基準タイヤ（タイヤＡ）及び本発明の２つのタイヤ（タイヤＢ及びタイヤＣ）について評価した。

上記において既に理解できるように（図２も又参照されたい）、本発明の第１の実施形態としてのタイヤＢは、タイヤＡと同一サイズ（245/50 R 18 100 W ）のものであり、そのトレッドは、同種の材料で構成されている。タイヤＢは、０．７２６の接触パッチ比、即ち、０．６５よりも大きい接触パッチ比を有している。

乗用車用タイヤの技術分野における当業者は、技術の現状の接触パッチ比よりも大きい接触パッチ比を得る仕方を知っているであろう。当業者は、トレッドの曲率半径を増大させるために上述の目的に合わせてタイヤのプロフィールを修正することができ、その手段として、例えば硬化用金型のプロフィールを修正することにより又はベルトの円周方向補強材の張力、密度又は分布状態を修正する。これらパラメータその他を採用するプロセスによって、当業者であれば、本発明に従って、所与の接触パッチ比、例えば０．６５よりも大きい接触パッチ比を得ることができる。

本発明の第２の実施形態としてのタイヤＣは、タイヤＡ及びタイヤＢと同一のサイズ（245/50 R 18 100 W ）のものであり、そのアーキテクチャ、その接触パッチ及びその接触パッチ比は、タイヤＢのものと同一である。タイヤＣは、そのトレッドの材料に関してのみタイヤＢとは異なっている。

タイヤＣのトレッド及びタイヤＡ，Ｂのトレッドは両方とも以下のように、シリカで補強されているが、処方がほんの僅かに異なるゴム配合物で構成されている。
‐タイヤＡ及びタイヤＢは、耐摩耗性と特に濡れた表面上におけるグリップとの間の優れた妥協策を提供するものとして認識されている溶液ＳＤＲエラストマーの基剤を含む第１の組成物を利用している。
‐タイヤＣは、グリップを高め、それに応じて耐摩耗性を非常に良く知覚できる仕方で減少させるようにエラストマーマトリクス及びシリカの比率が特に第１の組成物と比較して加減された第２の組成物を利用している。

濡れた表面上におけるこれらのグリップ能力の著しい差が、粘度分析装置（MetraVib VA4000）を用いて規格ＡＳＴＭ Ｄ５９９２‐９６に従って組成物の動的特性の測定により確認された。１０Ｈｚの周波数で単純な交互剪断形態の正弦波応力を受けると共に０．７ＭＰａの一定圧力である温度範囲にさらされた場合における加硫組成物のサンプル（厚さ４ｍｍ、断面積４００ｍｍ²の円筒形試験片）の応答を試験中に記録する。かくして、−１０℃で測定されたｔａｎδの値は、濡れた表面上におけるグリップ性能の認識される指標であり、“ｔａｎ（δ）−１０℃”の値が高ければ高いほど、グリップはそれだけ一層良好である。第１の組成物に関して０．７８であり、第２の組成物について約１．００である値が記録され、これは、当業者にとって非常に著しい差を表している。

試験では、次のように、５つの互いに異なる状況の比較を行った。
‐４本のタイヤＡを備えた車両１、
‐４本のタイヤＢを備えた車両１、
‐４本のタイヤＡを備えた車両２、
‐４本のタイヤＢを備えた車両２、
‐４本のタイヤＣを備えた車両２。

有効耐摩耗性に関して行った試験は、道路上で駆動された場合の非常に激しい摩耗度に対応している。この非常に激しい摩耗度は、最も激しい摩耗度のうちの１０％と最も激しくない摩耗度のうちの９０％を分かつ摩耗度に一致している。Ｄ１０で示されたこの基準摩耗度は、ソサエティ・オブ・オートモビル・エンジニアズ・インコーポレイテッド（ＳＡＥ）により基準番号９８０２５６で発行され、文献名が「エバリュエーション・オブ・タイヤ・ウエア・パフォーマンス（Evaluation of Tire Wear Performance）」という文献に記載されている。有効耐摩耗性の試験の結果は、性能指数の形態でここに与えられている。指数１００は、これら条件において（摩耗Ｄ１０）、第１の基準車両（車両１）に対する基準タイヤ（タイヤＡ）の有効耐摩耗性に相当している。１００よりも大きい指数は、これよりも高い有効耐摩耗性に相当し、２００という指数は、有効耐摩耗性の２倍に相当している。この組み合わせの技術的適切さが欠けているので、タイヤＢは、車両１に関する摩耗性につき評価されなかった。

レース場における試験が、グリップレベル及び挙動品質の像である車両の究極的性能を評価する意図で、特に曲がりくねったトラックについて実施された。次に、車両が、その限度についてこの目的のために職業的運転手により運転され、サーキットの１回のラップを完了するのに必要な平均時間が測定された。各車両及び種々のタイヤで達成されるラップ時間を比較するのが良い。

乾いた表面上における性能に関し、用いられたサーキットの長さは、２７７０ｍであり、その幅は８ｍである。サーキットは、道路型の表面及びバンキングがなだらかであり、アールは３０〜２４０ｍの種々のカーブを備えている。

濡れた表面上における性能に関し、用いられたサーキットの長さは、２７７０ｍであり、その幅は８ｍである。サーキットは、道路型の表面及びバンキングがなだらかであり、アールは３０〜２４０ｍの種々のカーブを備えている。散水条件は、雨天における道路網上で遭遇する条件の全範囲をできるだけ忠実にシミュレートするような仕方でサーキットの長さに沿って様々である。

比較を容易にするために、達成された時間は、タイヤＡを備えた車両１については絶対値として表され、他の組み合わせについてはこの基準値に関する相対値として表されている。負の相対値は、短い時間に対応し（かくして速い）、正の相対値は長い時間に対応している（かくして遅い）。

これら互いに異なる試験結果は、以下の表に記録されている。

注目されるように、試験結果の読み取りの際、本発明の車両２のタイヤＢの耐摩耗性は、タイヤＡが車両２に取り付けられている場合を含むタイヤＡの耐摩耗性よりも非常に高い。また、注目されるように、車両２のキャンバの積極的制御のための懸架装置はそれ自体、耐摩耗性の観点から見て顕著な利点に寄与しているが、本発明によってなされた貢献は、これがリヤタイヤの有効耐摩耗性を２倍にするほど拡大しているので、耐摩耗性の観点から見て極めて優れている。さらに、サーキット場の性能も又、乾いた状態の表面上で相当に向上し（−１秒）、濡れた状態の表面上では劇的に向上している（−２．４秒）。タイヤの技術分野における当業者は、このオーダにおける利益が非常に顕著な利益であることに気づくであろう。

サーキット場におけるタイヤＣの性能は、特に、濡れた状態のトラックに関する限り劇的であり（−７．４秒）、かかるタイヤＣの性能は、耐摩耗性の観点で基準タイヤとほぼ同じである。これは、本発明の利点を示しており、かかる本発明の利点により、高いグリップ性能を備えたトレッド材料を利用し、耐摩耗性が基準タイヤとの比較において劣化することなく、純粋な性能における相当な利益を得ることが可能である。これは、耐摩耗性レベルが許容できないのでこの種のタイヤトレッドを乗用車に用いたくない当業者にとってかなりの技術的進歩である。

事実、本発明によりなされる貢献を種々の仕方で表すことができる。本発明者は、タイヤが意図されている使用中にタイヤが種々の性能相互間の妥協策を提供するよう設計されていることを知っている。本発明により許容され、試験により実証された耐摩耗性は、かくして、他の対照的な性能の形態に「変換」可能又は「消費」可能である。試験により、グリップ性能の考えられる変換を説明することができた。理解されるように、得られる耐摩耗性における利益は、変形例として、妥協策の他の要素性能、例えば、耐ローリング性、快適性、外部騒音又はタイヤの重量において技術的改良を同様に劇的なレベルで生じさせるよう利用できる。また、例えば濡れた表面上におけるグリップ、耐ローリング性及び重量の相当な改良を組み合わせるよう選択することにより（平面上における摩耗の実質的な増大無く）、利益を本質的に同じ仕方で幾つかの性能領域全体に配分することが可能である。これら組み合わせの全ては、実際に想到できる。

本発明のタイヤから考えられる最善の利点を導き出すため、本発明の車両のキャンバを制御する懸架装置は、横加速度の関数としてのキャンバの平均変化率が、−０．３ｇ〜０．３ｇの横加速度において好ましくは５°／ｇを超え、より好ましくは１０°／ｇを超えるよう構成される。

さらに、技術の現状のタイヤに対する本発明のタイヤの補完的利点は、このタイヤが必要とするキャンバの運動の大きさが小さく、それにより、車輪及びキャンバの積極的な制御に必要な懸架装置により占められる容積の減少が可能になるということにある。

Claims (9)

1. ２つのアクスルを備えた自家用車両のアクスル用のタイヤであって、前記アクスルが、横加速度の場合に路面に対する車輪のキャンバを積極的に制御するための懸架装置を備え、前記タイヤが、前記路面上に接触パッチを生じさせ、前記接触パッチが、左ショルダ部のところに長さ（Ｌ_eｇ）を有し、右ショルダ部のところに長さ（Ｌ_eｄ）、及び中心長さ（Ｌ_c）を有し、接触パッチ比（Ｒ_ep）が、前記ショルダ部長さの平均値を前記中心長さで除算して得られる商によって定められる、タイヤにおいて、前記タイヤは、前記接触パッチ比が、０．６５よりも大きい、タイヤ。
2. 前記接触パッチ比（Ｒ_ep）は、更に、０．７０よりも大きい、請求項１記載のタイヤ。
3. トレッドは、ゴム配合物で構成され、−１０℃で測定された前記ゴム配合物のｔａｎδの値は、０．８５よりも大きい、請求項１又は２記載のタイヤ。
4. −１０℃で測定された前記ｔａｎδの値は、０．９０よりも大きい、請求項３記載のタイヤ。
5. ２つのアクスルを備えた自家用車両であって、前記２つのアクスルのうちの少なくとも一方は、横加速度の場合に路面に対する車輪のキャンバの変化を積極的に制御するための懸架装置を備え、前記少なくとも一方のアクスルは、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のタイヤを備えている、車両。
6. 前記２つのアクスルの各々は、横加速度の場合に路面に対する車輪のキャンバの変化を積極的に制御するための懸架装置を有し、前記２つのアクスルは、請求項１〜３のうちいずれか一に記載のタイヤを備えている請求項５記載の車両。
7. 前記懸架装置は、受動式システムである、請求項６記載の車両。
8. 前記懸架装置は、前記横加速度の関数として−０．３ｇ〜０．３ｇの横加速度において５°／ｇよりも大きい前記チャンバの平均変化率を提供するよう構成されている、請求項５〜７のうちいずれか一に記載の車両。
9. 前記横加速度の関数としての前記キャンバの前記平均変化率は、−０．３ｇ〜０．３ｇの横加速度において１０°／ｇよりも大きい、請求項８記載の車両。

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