JP2014101040A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】ノイズ性能の低下を抑制しつつウエット性能と操縦安定性との向上を高レベルで両立させる。
【解決手段】タイヤ赤道近傍領域に配されるセンター主溝と、それよりも車両装着外側に位置する外のショルダー主溝と、車両装着内側に位置するショルダー主溝とを具える。 外のショルダー主溝の溝幅は、センター主溝及び内のショルダー主溝の溝幅よりも幅広である。外のショルダー主溝には、溝、サイピングから選択される凹条が交差することがなく、かつセンター主溝及び内のショルダー主溝には、前記凹条が交差する。外のショルダー主溝のタイヤ軸方向内外に面取り部が設けられ、しかも前記面取り部は、面取り幅が面取り深さよりも大であり、かつ面取り面がトレッド踏面に滑らかに接する。
【選択図】図1

Description

本発明は、ノイズ性能の低下を抑制しつつウエット性能と操縦安定性との向上を高レベルで両立させた空気入りタイヤに関する。
例えば、乗用車用等の空気入りタイヤには、トレッド部にタイヤ周方向に連続してのびる複数本の主溝が形成される。そして、主にこの主溝の溝幅を大とすることによって、排水性を高めてウエット性能を向上させている。
しかしながら、単に主溝の溝幅を大としただけでは、トレッドパターンの剛性低下を招いて操縦安定性能を低下させるという問題がある。また主溝の溝幅を大きくしたタイヤでドライ路面を走行した場合、前記主溝に起因する気柱共鳴音が大となって車内騒音及び車外騒音を増加させるなどノイズ性能の低下を招くという問題も生じる。このようにウエット性能と、ノイズ性能および操縦安定性との間には相反する関係があり、これらをともに向上させたタイヤの出現が強く望まれている。なお関連する技術として、下記特許文献1、2がある。
特開2003−285610号公報 特開2002−087022号公報
本発明は、トレッド部にタイヤ周方向にのびる3本の主溝を形成するとともに、この主溝間の溝幅の関係、主溝に対する溝やサイピングの交差状況、及び主溝に対する面取り部の形成状況を特定することを基本として、ノイズ性能の低下を抑制しつつウエット性能と操縦安定性との向上を高レベルで両立させた空気入りタイヤを提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本願請求項1の発明は、トレッド部に、タイヤ赤道面を中心としてトレッド接地幅TWの20%の巾を有するタイヤ赤道近傍領域に溝巾中心を有してタイヤ周方向にのびるセンター主溝と、車両装着時に前記センター主溝よりも装着外側に位置してタイヤ周方向にのびる外のショルダー主溝と、前記センター主溝よりも装着内側に位置してタイヤ周方向にのびる内のショルダー主溝とを具えた左右非対称のトレッドパターンを有する空気入りタイヤであって、
前記外のショルダー主溝の溝幅は、前記センター主溝及び内のショルダー主溝の溝幅よりも幅広であり、
しかも前記外のショルダー主溝には、溝、サイピングから選択される凹条が交差することがなく、かつ前記センター主溝及び内のショルダー主溝には、前記凹条が交差するとともに、
前記外のショルダー主溝には、その両側の溝壁面とトレッド踏面との間をそれぞれ面取り面によって面取りしたタイヤ軸方向内外の面取り部が設けられ、
しかも前記内外の面取り部は、それぞれ面取り幅が面取り深さよりも大であり、かつ前記面取り面は、前記トレッド踏面に滑らかに接することを特徴としている。
また請求項2では、前記センター主溝と内のショルダー主溝とには、トレッド踏面との間に面取り部が形成されない、叉は前記外のショルダー主溝の面取り部の面取り幅よりも面取り幅が小な面取り部が形成されることを特徴としている。
また請求項3では、前記外のショルダー主溝の外の面取り部の面取り幅は、前記外のショルダー主溝の内の面取り部の面取り幅よりも大であり、
しかも前記外のショルダー主溝の外の面取り部の面取り深さは、前記外のショルダー主溝の内の面取り部の面取り深さよりも小であることを特徴としている。
また請求項4では、前記外のショルダー主溝の内の面取り部のタイヤ軸方向内側に、タイヤ周方向にのびる周方向サイピングが配されるとともに、この周方向サイピングの前記外のショルダー主溝からの離間距離を10mm以下としたことを特徴としている。
本明細書において、前記トレッド接地幅TWとは、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した状態のタイヤに、正規荷重を負荷してキャンバー角0度で平面に接地させたときのトレッド接地面のタイヤ軸方向最大巾を意味する。叉、前記トレッド接地面のタイヤ軸方向最大巾位置を、トレッド接地端Teと呼ぶ。
叉本明細書では、特に断りがない限り、タイヤの各部の寸法等は、正規リムにリム組みしかつ正規内圧の5%の内圧を充填した5%内圧状態にて特定される値とする。この5%内圧状態でのタイヤ形状は、通常、加硫金型内でのタイヤ形状に近似している。
なお前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばJATMAであれば標準リム、TRAであれば "Design Rim" 、或いはETRTOであれば "Measuring Rim"を意味する。前記「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば最高空気圧、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE"を意味するが、乗用車用タイヤの場合には180kPaとする。叉前記「正規荷重」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、JATMAであれば最大負荷能力、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "LOAD CAPACITY"である。
本発明の空気入りタイヤは、センター主溝と内外のショルダー主溝とを有する左右非対称のトレッドパターンを具え、前記外のショルダー主溝の溝幅を、他の2本の主溝(センター主溝及び内のショルダー主溝)の溝幅よりも幅広に設定している。
ここで、車両装着時に装着外側となる外のショルダー主溝では、旋回走行時(車線変更時などを含む)に、他の2本の主溝に比して大きな荷重が作用するなど、操縦安定性への影響が大きい。従って、前記外のショルダー主溝を最も幅広とすることで、海面積比が同じトレッドパターンに対して排水性を高めてウエット性能を向上させることができる。
叉、前記外のショルダー主溝に、溝、サイピングから選択される凹条を交差させないことにより、この外のショルダー主溝の両側の陸部の剛性を高く確保することができ、ドライ走行時の操縦安定性を向上させうる。叉、外のショルダー主溝が幅広となることにより、気柱共鳴が発生しやすくなってノイズ性能に不利となるが、本発明では、凹条が交差しないことによって前記気柱共鳴の励起を抑えることができ、ノイズ性能の低下を抑制しうる。
叉、外のショルダー主溝が幅広となることでゲーピングが大きくなり、外のショルダー主溝の側縁部で接地圧が不均一に高まるという不利が生じる。しかも、凹条が交差しないことにより、前記外のショルダー主溝両側の剛性が高まるため、前記接地圧の不均一による影響が大となって、前記操縦安定性の向上効果を阻害する傾向を招く。しかし本発明では、外のショルダー主溝の両側に面取り部を設けるとともに、この面取り部では、面取り幅を面取り深さよりも大とし、しかも面取り面をトレッド踏面に滑らかに接触させている。このような断面形状の面取り部を設けることにより、剛性低下や接地面積の低下を抑えながら外のショルダー主溝の側縁部での接地圧の偏りを抑制でき、前記操縦安定性の向上効果を有効に発揮させることができる。
このように本発明は、各前記要素が有機的に結合し合い、不利を互いに補いながら有利な効果を高く発揮させることができ、ノイズ性能の低下を抑制しながら、ウエット性能および操縦安定性の向上を高レベルで両立させることが可能となる。
本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンの一実施例を示す展開図である。 トレッドパターンの展開図である。 (A)ゲーピングによる影響を示す断面図、(B)は外のショルダー主溝の面取り部を示す断面図である。 (A)、(B)はセンター主溝及び内のショルダー主溝を面取り部とともに示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ1は、左右非対称のトレッドパターンを有するタイヤであって、車両への装着の向きは、例えばサイドウォール部(図示せず)等に設ける文字等で表示される。
叉前記トレッドパターンでは、トレッド部2に、タイヤ赤道近傍領域Ycに溝巾中心を有してタイヤ周方向にのびるセンター主溝3cと、車両装着時に前記センター主溝3cよりも装着外側に位置してタイヤ周方向にのびる外のショルダー主溝3oと、前記センター主溝3cよりも装着内側に位置してタイヤ周方向にのびる内のショルダー主溝3iとを具える。
これにより前記トレッド部2は、前記外のショルダー主溝3oとトレッド接地端Teとの間の外のショルダー陸部4、前記外のショルダー主溝3oとセンター主溝3cとの間の外のセンター陸部5、前記センター主溝3cと内のショルダー主溝3iとの間の内のセンター陸部6、及び前記内のショルダー主溝3iとトレッド接地端Teとの間の内のショルダー陸部7に区分される。なお前記タイヤ赤道近傍領域Ycは、タイヤ赤道面Coを中心としたトレッド接地幅TWの20%の巾CWを有する幅領域として定義される。
なお前記センター主溝3c及び内外のショルダー主溝3i、3oを総称するとき、主溝3c、3i、3oと呼ぶ場合がある。これら主溝3c、3i、3oは、溝幅が4mm以上の溝として定義される。
前記主溝3c、3i、3oは、優れた排水性を発揮させるために、タイヤ周方向に直線状にのびるストレート溝として形成される。叉前記外のショルダー主溝3oの溝幅Wgoは、前記センター主溝3cの溝幅Wgc及び内のショルダー主溝3iの溝幅Wgiよりも幅広に設定される。ここで、車両装着時に装着外側となる前記外のショルダー主溝3oでは、旋回走行時(車線変更時などを含む)に、他の2本の主溝3c、3iに比して大きな荷重が作用するなど操縦安定性への影響が大きい。従って、前記外のショルダー主溝3oを最も幅広とすることで、海面積比が同じトレッドパターンに対して排水性を高めてウエット性能を向上させることができる。
叉本例では、前記センター主溝3cの溝幅Wgcが、前記3本の主溝3c、3i、3oの中で最も幅狭に設定されている。これは、直進走行時、タイヤ赤道面Co側の接地圧が高くなってセンター主溝3cでの気柱共鳴音が大きくなってしまうからであり、このセンター主溝3cを最も幅狭とすることで、気柱共鳴音を減じてノイズ性能を向上しうる。
好ましくは、前記外のショルダー主溝3oの溝幅Wgoは、前記センター主溝3cの溝幅Wgcの1.2〜2.0倍の範囲であり、1.2倍を下回ると、前記効果が不十分となる。叉2.0倍を超えた場合にも、排水性がアンバランスとなってタイヤ全体としてウエット性能が低下するとともに、外のショルダー主溝3oでの気柱共鳴音が逆に大きくなってタイヤ全体としてのノイズ性能の低下を招く。
前記主溝3c、3i、3oの溝幅Wgc、Wgi、Wgoの上限については特に規制されないが、その和Σ(Wgc+Wgi+Wgo)は、従来的なタイヤと同様、トレッド接地幅TWの15〜25%の範囲が好適である。叉前記主溝3c、3i、3oの溝深さDgc、Dgi、Dgo(図3、4に示す。)についても、従来的なタイヤと同様の範囲が採用でき、例えば乗用車用タイヤの場合、溝深さDgc、Dgi、Dgoは、それぞれ5〜10mmの範囲が好適である。本例の場合、各溝深さDgc、Dgi、Dgoは実質的に等しく設定されている。
次に、前記空気入りタイヤ1では、前記外のショルダー主溝3oには、溝、サイピングから選択される凹条10が交差することがなく、かつ前記センター主溝3c及び内のショルダー主溝3iには、前記凹条10が交差している。
具体的には、図2に示すように、本例の場合、前記外のショルダー陸部4には、凹条10をなす横溝11とサイピング12とがタイヤ周方向に隔設される。これら横溝11及びサイピング12は、タイヤ軸方向内外にのびるとともに、そのタイヤ軸方向の各内端部は、前記外のショルダー主溝3oに交差することなくショルダー陸部4内で終端している。なお本明細書では、溝幅が2.0mm未満の切り込み状の極細溝をサイピングと呼び、溝幅が2.0mm以上のものを溝と呼ぶ。
叉前記外のセンター陸部5には、凹条10をなすサイピング13〜15がタイヤ周方向に隔設される。これらサイピング13〜15はタイヤ軸方向内外にのびるとともに、そのタイヤ軸方向の各外端部は、前記外のショルダー主溝3oに交差することなくセンター陸部5内で終端している。叉前記サイピング13〜15のうちのサイピング13、15のタイヤ軸方向の内端部は、前記センター主溝3cに交差している。
叉前記内のセンター陸部6には、凹条10をなすサイピング16〜18がタイヤ周方向に隔設される。これらサイピング16〜18はタイヤ軸方向内外にのびる。そして、このうちのサイピング16、17のタイヤ軸方向の内端部は、前記センター主溝3cに交差し、叉サイピング16、18のタイヤ軸方向の外端部は、前記内のショルダー主溝3iに交差している。
叉前記内のショルダー陸部7には、凹条10をなす横溝19とサイピング20とがタイヤ周方向に隔設される。これら横溝19及びサイピング20は、タイヤ軸方向内外にのびるとともに、サイピング20のタイヤ軸方向の内端部は、前記内のショルダー主溝3iに交差している。
前記凹条10としては、横溝11、19に代えてサイピングを用いることも、叉サイピング12、13〜18、20に代えて横溝を用いることもできる。叉前記凹条10では、その深さ、幅、タイヤ軸方向に対する形成角度、形成長さ、形成数などは、従来的なタイヤと同様、要求するタイヤ性能に応じて適宜設定することができる。
前述したように、本実施形態のタイヤ1では、前記外のショルダー主溝3oには、凹条10が交差していない。そのため、前記外のショルダー主溝3o両側の剛性を高く確保することができ、ドライ走行時の操縦安定性を向上させることができる。叉前記外のショルダー主溝3oが幅広となることにより気柱共鳴が発生しやすくなるという不利に対して、本発明では、凹条10を交差させないことによって外のショルダー主溝3oにおける気柱共鳴の励起を抑えることができ、ノイズ性能の低下を抑制しうる。
しかしながら、前記外のショルダー主溝3oが幅広となることで溝底剛性が低下し、図3(A)に誇張して示すように、溝の開口が広がる向きに変形する所謂ゲーピングを起こし、外のショルダー主溝3oの側縁部Eで接地圧が不均一に高まるという不利が発生する。しかも、外のショルダー主溝3oに凹条10が交差しないことにより、外のショルダー主溝3o両側の剛性が高いため、前記接地圧の不均一による接地性への悪影響が大となる。その結果、前述の操縦安定性の向上効果を阻害する傾向を招く。
しかしながら本発明では、外のショルダー主溝3oの両側には、図3(B)に示すように、各溝壁面3Sとトレッド踏面2Sとの間をそれぞれ面取り面SCによって面取りしたタイヤ軸方向内外の面取り部26i、26oが設けられる。この内外の面取り部26i、26oは、それぞれ、面取り幅Owi、Owoが、面取り深さOhi、Ohoよりも大、即ちOwi>Ohi、Owo>Ohoとし、しかも前記面取り面SCをトレッド踏面2Sに滑らかに接触させている。前記内外の面取り部26i、26oを総称する時、面取り部26と呼び、その面取り幅Owi、Owo、及び面取り深さOhi、Ohoを総称する時、面取り幅Ow、及び面取り深さOhと呼ぶ。
このような断面形状の面取り部26は、面取り深さOhが浅くかつ面取り幅Owが大、しかも面取り面SCがトレッド踏面2Sに滑らかに接する。そのため、接地面積の減少、及び外のショルダー主溝3oの両側部での剛性低下を低く抑えながら、ゲーピングに起因する接地圧の偏りを抑えて接地圧を均一化しうる。その結果、操縦安定性の向上効果を発揮させることができる。
なお前記面取り深さOhは、0.1〜0.5mmの範囲が好ましく、叉面取り幅Owは1.0〜5.0mmの範囲が好ましい。叉その比Oh/Owは0.02〜0.5が好ましい。各前記面取り面SCは円弧面であって、内の面取り部26iにおける面取り面SCの曲率半径Riは、外の面取り部26oにおける面取り面SCの曲率半径Roよりも小である。なお前記外のショルダー主溝3oの溝幅Wgoは、前記面取り面SCの下端P、P間のタイヤ軸方向の距離で示される。
叉本例では、前記外の面取り部26oの面取り幅Owoを、前記内の面取り部26iの面取り幅Owiよりも大、かつ外の面取り部26oの面取り深さOhoを、前記内の面取り部26iの面取り深さOhiよりも小としている。即ち、Owo>Owi、Oho<Ohiとしている。これは、タイヤ全体として、タイヤ赤道面Co側の方が相対的に接地圧が高いため、外のショルダー主溝3oのタイヤ軸方向内側の溝側縁にかかる接地圧力も大きくなる。従って、内の面取り部26iには、深い面取り深さOhoが必要となる。逆に外の面取り部26oを深くすると、内側の溝側縁により高い圧力がかかるため、接地圧の偏りを抑えて接地性を向上させるためには、外の面取り部26oでは、面取り深さOhoは浅くしつつ面取り幅Owoを広くするのがより効果的である。
叉本例では、前記接地圧の偏りを抑えるため、前記内の面取り部26iのタイヤ軸方向内側に、タイヤ周方向にのびる周方向サイピング22が形成される。この周方向サイピング22は、周方向の剛性低下を抑えながら、タイヤ軸方向の曲げに対して柔軟性を持たせることができ、特に、外のショルダー主溝3oからの離間距離Lを10mm以下とすることで、内側の溝側縁での接地圧の偏りを抑えて接地圧の均一化をさらに図ることができる。本例では、前記周方向サイピング22は前記サイピング13、14の外端部の位置に形成される。
なお前記センター主溝3c側、及び内のショルダー主溝3i側では、前記凹条10が交差することによって溝側縁に柔軟性が付与されているため、接地圧の偏りは小である。そのため、センター主溝3c、及び内のショルダー主溝3iでは、トレッド踏面2Sとの間に面取り部を形成しないで、接地面積の減少を抑えることが操縦安定性の観点から好ましい。或いは図4(A)、(B)に示すように、センター主溝3c、及び内のショルダー主溝3iに面取り部30、31を形成する場合には、その面取り部30、31の面取り幅Cw、Iwを前記外のショルダー主溝3oの面取り部26の面取り幅Owよりも小として、接地面積の減少をできるだけ抑えることが好ましい。本例では前記面取り部30、31が半径が例えば1mmの円弧面で形成された場合が示される。
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
図1に示すトレッドパターンを基本パターンとして、タイヤサイズ175/65R14の空気入りタイヤを表1の仕様に基づき試作した。そして、各試供タイヤのノイズ性能、ウエット性能及び操縦安定性をテストし、互いに比較した。表1に記載以外は実質的に同仕様である。共通仕様は以下の通りである。
(共通仕様)
トレッド接地幅TW :134mm
凹条10
・横溝11、19
溝幅 :3.8mm
溝深さ :6.0mm
・サイピング12、13〜18、20
サイプ幅 :0.8mm
サイプ溝深さ:4.0mm
外のショルダー主溝3o
溝幅Wgo :表1
溝深さDgo:7.5mm
面取り :表1
センター主溝3c
溝幅Wgc :表1
溝深さDgc:7.5mm
面取り :円弧面(面取り深さ1.0mm、面取り幅1.0mm)
内のショルダー主溝3i
溝幅Wgi :表1
溝深さDgi :7.5mm
面取り :円弧面(面取り深さ1.0mm、面取り幅1.0mm)
テスト方法は、次の通りである。
<ノイズ性能>
直径1.7mのドラム試験機を用い、各試供タイヤをリム(14×5.0J)、内圧(230kPa)、荷重(3.48kN)の条件下で、ドラム上を速度100km/hで走行させたときの1000Hzバンドの騒音レベル(dB)を測定した。騒音測定器は、JASOC606−81に準拠して配設された。結果は、比較例1の逆数を100とする指数で表示し、指数の大きい方が良好である。
<ウエット性能>
排気量2500ccの国産FR乗用車に、前記試供タイヤを4輪装着して、半径100mのアスファルト路面に、水深10mm、長さ20mの水たまりを設けたコース上を、速度を段階的に増加させながら前記車両を進入させ、50〜80km/hの速度における前輪の平均横加速度(横G)を算出した。結果は、比較例1を100とする指数で表示し、指数の大きい方が良好である。
<操縦安定性>
前記車両を用い、ドライアスファルト路面のテストコースをドライバー1名乗車で走行し、ハンドル応答性、剛性感及びグリップ等に関する特性をドライバーの官能評価により評価した。結果は、比較例1を100とする指数で表示し、指数の大きい方が良好である。
Figure 2014101040
Figure 2014101040
表に示されるように、実施例のタイヤは、ノイズ性能の低下を抑制しつつウエット性能と操縦安定性との向上を高レベルで両立させうるのが確認できる。
1 空気入りタイヤ
2 トレッド部
2S トレッド踏面
3c センター主溝
3o 外のショルダー主溝
3i 内のショルダー主溝
3S 溝壁面
10 凹条
22 周方向サイピング
26、26i、26o 内外の面取り部
Oh、Ohi、Oho 面取り深さ
Ow、Owi、Owo 面取り幅
Co タイヤ赤道面
SC 面取り面
Wgc、Wgi、Wgo 溝幅
Yc タイヤ赤道近傍領域

Claims (4)

  1. トレッド部に、タイヤ赤道面を中心としてトレッド接地幅TWの20%の巾を有するタイヤ赤道近傍領域に溝巾中心を有してタイヤ周方向にのびるセンター主溝と、車両装着時に前記センター主溝よりも装着外側に位置してタイヤ周方向にのびる外のショルダー主溝と、前記センター主溝よりも装着内側に位置してタイヤ周方向にのびる内のショルダー主溝とを具えた左右非対称のトレッドパターンを有する空気入りタイヤであって、
    前記外のショルダー主溝の溝幅は、前記センター主溝及び内のショルダー主溝の溝幅よりも幅広であり、
    しかも前記外のショルダー主溝には、溝、サイピングから選択される凹条が交差することがなく、かつ前記センター主溝及び内のショルダー主溝には、前記凹条が交差するとともに、
    前記外のショルダー主溝には、その両側の溝壁面とトレッド踏面との間をそれぞれ面取り面によって面取りしたタイヤ軸方向内外の面取り部が設けられ、
    しかも前記内外の面取り部は、それぞれ面取り幅が面取り深さよりも大であり、かつ前記面取り面は、前記トレッド踏面に滑らかに接することを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記センター主溝と内のショルダー主溝とには、トレッド踏面との間に面取り部が形成されない、叉は前記外のショルダー主溝の面取り部の面取り幅よりも面取り幅が小な面取り部が形成されることを特徴とする請求項1記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記外のショルダー主溝の外の面取り部の面取り幅は、前記外のショルダー主溝の内の面取り部の面取り幅よりも大であり、
    しかも前記外のショルダー主溝の外の面取り部の面取り深さは、前記外のショルダー主溝の内の面取り部の面取り深さよりも小であることを特徴とする請求項1叉は2記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記外のショルダー主溝の内の面取り部のタイヤ軸方向内側に、タイヤ周方向にのびる周方向サイピングが配されるとともに、この周方向サイピングの前記外のショルダー主溝からの離間距離を10mm以下としたことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の空気入りタイヤ。
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