JP2016107693A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】陸部の接地形状を均一にすることで操縦安定性および摩耗耐性を向上する。【解決手段】空気入りタイヤ１０のトレッド部Ｔは、タイヤ幅方向にタイヤ周方向に延び、溝幅の異なる３本以上の周方向主溝３１，３２，３３，３４によって区画される複数の領域Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を有し、各領域は異なる溝面積比を有し、各領域の陸部の踏面は基準輪郭線Ｂに対してタイヤ径方向に突出しており、各領域の溝面積比が大きいほど各領域の陸部の踏面の基準輪郭線からの突出量が大きいので、溝面積比が大きいほど大きい接地したときの変形量を突出量により相殺し、接地形状を均一にすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、トレッド部にトレッドパターンが形成された空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤの排水性を含むウェット操縦安定性を向上させるために、タイヤのトレッド部には周方向に延びる主溝及び幅方向に延びるラグ溝が設けられる。ウェット性能を向上させるためには溝面積比を大きくする必要がある。一方、溝面積比を大きくすると、走行時の騒音が大きくなる。また、溝面積比を大きくすると、タイヤの接地面積が低減するため、タイヤのグリップ力が小さくなり、操縦安定性が低下するおそれがある。このため、騒音の低減や操縦安定性を向上させるために、溝面積比を小さくすることが求められる。
このように相反するタイヤ性能をバランスよく満たすため、トレッド部に設けられるタイヤ周方向主溝の幅や数、ラグ溝の傾斜角度や幅の工夫が行われている。

ところで、操縦安定性を重視するタイヤでは、グリップ力を高めるために、複数の周方向主溝の間隔を広くすることで、周方向主溝に挟まれた陸部のタイヤ幅方向の長さを大きくすることで、陸部の剛性を高めることが行われる。また、ウェット操縦安定性を維持するために、周方向主溝に挟まれた陸部の領域には、ラグ溝が設けられる。特にタイヤセンターラインを含む陸部の領域は、ウェット操縦安定性に大きな影響があるため、この領域には多数のラグ溝が設けられる。このため、タイヤセンターラインを含む陸部の領域では、溝面積比が大きくなる。

一方、複数の周方向主溝の間隔を広くすると、周方向主溝に挟まれた陸部におけるタイヤ周方向の接地長が、タイヤ幅方向の中央部ほど短く、タイヤ幅方向の両端部ほど長くなる傾向がある。このため、陸部の接地形状が接地前端および接地後端においてタイヤ幅方向の中央部で凹となる不均一な形状となりやすい。このような不均一な接地形状では、接地長が長いタイヤ幅方向の両端部がタイヤ幅方向の中央部よりも摩耗する偏摩耗が生じやすい。また、接地形状が不均一であると操縦安定性が低下するという問題がある。

陸部の踏面を仮想トレッドプロファイルよりも突出させることで、耐偏摩耗性能を向上させることも試みられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１１８１２３号公報

ところで、隣接する２つの周方向主溝の間にタイヤ幅方向に延びるラグ溝があると、ラグ溝の近傍でトレッド部のゴムの量が減少し、陸部の剛性が低下する。このため、複数の周方向主溝の間隔を広くしたときに生じる接地形状の不均一さは陸部の溝面積によって変動する。このため、陸部の踏面を一律に突出させても、操縦安定性の低下や偏摩耗を解消することができなかった。
そこで、本発明は、陸部の接地形状を均一にすることで操縦安定性および摩耗耐性を向上することができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、トレッドパターンが設けられたトレッド部を有する空気入りタイヤであって、
前記トレッド部は、
タイヤ幅方向にタイヤ周方向に延び、溝幅の異なる３本以上の周方向主溝によって区画される複数の領域を有し、
前記各領域は異なる溝面積比を有し、
前記各領域の陸部の踏面は前記トレッド部の基準輪郭線に対してタイヤ径方向外側に突出しており、
前記各領域の溝面積比が大きいほど前記各領域の陸部の踏面の前記基準輪郭線からの突出量が大きいことを特徴とする。

前記各陸部の踏面の前記基準輪郭線からの突出量は、０．０５ｍｍ〜２．００ｍｍであることが好ましい。
前記溝面積比が０％以上５％未満のとき、踏面の前記基準輪郭線からの突出量は０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ未満であり、
前記溝面積比が５％以上１０％以下のとき、踏面の前記基準輪郭線からの突出量は０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下であることが好ましい。

上述の態様によれば、周方向主溝によって区画される各領域の溝面積比が大きいほど各領域の陸部の踏面を基準輪郭線から大きく突出させることで、この突出量により接地したときの変形量を相殺し、接地形状を均一にすることができる。このため、操縦安定性および摩耗耐性を向上することができる。

本発明の第１実施形態である空気入りタイヤ１０を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態である空気入りタイヤ１０のトレッドパターンを示す展開図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（タイヤの全体説明）
以下、本実施形態の空気入りタイヤについて説明する。図１は、本実施形態の空気入りタイヤ（以降、タイヤという）１０の断面を示すタイヤ断面図である。
タイヤ１０は、例えば、乗用車用タイヤである。乗用車用タイヤは、JATMA YEAR BOOK 2012（日本自動車タイヤ協会規格）のＡ章に定められるタイヤをいう。この他、Ｂ章に定められる小型トラック用タイヤおよびＣ章に定められるトラック及びバス用タイヤに適用することもできる。
以降で具体的に説明する各パターン要素の寸法の数値は、乗用車用タイヤにおける数値例であり、本発明である空気入リタイヤはこれらの数値例に限定されない。

以降で説明するタイヤ周方向とは、タイヤ回転軸を中心にタイヤ１０を回転させたとき、トレッド面の回転する方向（両回転方向）をいい、タイヤ径方向とは、タイヤ回転軸に対して直交して延びる放射方向をいい、タイヤ径方向外側とは、タイヤ回転軸からタイヤ径方向に離れる側をいう。タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸方向に平行な方向をいい、タイヤ幅方向外側とは、タイヤ１０のタイヤセンターラインＣＬから離れる両側をいう。

（タイヤ構造）
タイヤ１０は、骨格材として、一対のビードコア１１と、カーカスプライ層１２と、ベルト層１４とを有し、これらの骨格材の周りに、トレッドゴム部材１８と、サイドゴム部材２０と、ビードフィラーゴム部材２２と、リムクッションゴム部材２４と、インナーライナゴム部材２６と、を主に有する。

一対のビードコア１１は円環状であり、タイヤ幅方向の両端部であって、タイヤ径方向内側端部に配置されている。
カーカスプライ層１２は、有機繊維をゴムで被覆した１又は複数のカーカスプライ材１２ａ、１２ｂからなる。カーカスプライ材１２ａ、１２ｂは、一対のビードコア１１の間に巻き回すことによりトロイダル形状に形成されている。
ベルト層１４は複数のベルト材１４ａ、１４ｂからなり、カーカスプライ層１２のタイヤ径方向外側にタイヤ周方向に巻き回されている。タイヤ径方向内側のベルト材１４ａのタイヤ幅方向の幅は、タイヤ径方向外側のベルト材１４ｂの幅に比べて広い。
ベルト材１４ａ、１４ｂは、スチールコードにゴムを被覆した部材である。ベルト材１４ａのスチールコード、および、ベルト材１４ｂのスチールコードは、タイヤ周方向に対して所定の角度、例えば２０〜３０度傾斜して配置されている。ベルト材１４ａのスチールコードと、ベルト材１４ｂのスチールコードとは、タイヤ周方向に対して互いに逆方向に傾斜し、互いに交錯する。ベルト層１４は充填された空気圧によるカーカスプライ層１２の膨張を抑制する。

ベルト層１４のタイヤ径方向外側には、トレッドゴム部材１８が設けられる。トレッドゴム部材１８の両端部には、サイドゴム部材２０が接続されている。トレッドゴム部材１８は、タイヤ径方向外側に設けられる上層トレッドゴム部材１８ａと、タイヤ径方向内側に設けられる下層トレッドゴム部材１８ｂとの２層のゴム部材からなる。サイドゴム部材２０のタイヤ径方向内側の端には、リムクッションゴム部材２４が設けられる。リムクッションゴム部材２４はタイヤ１０を装着するリムと接触する。ビードコア１１のタイヤ径方向外側には、ビードコア１１の周りに巻きまわしたカーカスプライ層１２に挟まれるようにビードフィラーゴム部材２２が設けられている。タイヤ１０とリムとで囲まれる空気を充填するタイヤ空洞領域に面するタイヤ１０の内表面には、インナーライナゴム部材２６が設けられている。
この他に、タイヤ１０は、ベルト層１４のタイヤ径方向外側面を覆うベルトカバー層２８を備える。ベルトカバー層２８は、有機繊維と、この有機繊維を被覆するゴムとからなる。

タイヤ１０は、図１に示すタイヤ構造を有するが、本発明の空気入りタイヤのタイヤ構造は、これに限定されない。

図２は空気入りタイヤ１０のトレッドパターン３０を示す展開図である。本発明のタイヤ１０は、図２に示すように、トレッド部Ｔにトレッドパターン３０が形成されている。トレッドパターン３０を有するタイヤ１０は、乗用車用タイヤに好適に用いることができる。ここでは、図２の右側が車両への装着時に車両の幅方向内側に配置される側、図２の左側が車両への装着時に車両の幅方向外側に配置される側である場合について説明する。

本実施形態のタイヤ１０は、タイヤ回転方向が予め定められており、車両の前進時に図２のタイヤ回転方向Ｒに回転するように、車両に装着される。タイヤ１０のサイドゴム部材２０の表面には、この回転移動の方向を指定する記号や情報（セリアル記号）が表示されている。本実施形態においては、図示しないが、図２の左側のサイドゴム部材２０の表面にセリアル記号が設けられている。タイヤ１０がタイヤ回転方向Ｒに回転するとき、トレッド部Ｔが図２の上から下に回転移動し、トレッド部Ｔの路面と接触する位置は図２の下から上に移動する。
図２において、符号ＣＬはタイヤのセンターラインを示す。トレッドパターン３０は、タイヤ１０が車両に装着された状態で、接地端Ｅ１、Ｅ２の間で示すタイヤ幅方向領域において路面に接地する。

ここで、接地端Ｅ１、Ｅ２の間隔が接地幅Ｗである。接地端Ｅ１、Ｅ２は、タイヤ１０を規定リムに組み付け、規定内圧を充填し、規定荷重の８０％を負荷荷重とした条件において水平面に接地させたときの接地面のタイヤ幅方向の両端部である。

本実施形態においてタイヤ幅方向Ｗとは、タイヤ１０の回転中心軸方向をいい、図１および図２の左右方向である。また、タイヤ周方向Ｃとはタイヤ１０の回転方向Ｒおよびその反対方向をいい、図１の紙面に垂直な方向および図２の上下方向である。

トレッドパターン３０は、複数の周方向主溝３１、３２、３３、３４、周方向副溝３５、および、複数のラグ溝群と、を備える。

第１周方向主溝３１、第２周方向主溝３２、第３周方向主溝３３、第４周方向主溝３４、および周方向副溝３５は、タイヤ接地端Ｅ１側からタイヤ接地端Ｅ２側に向けてこの順に設けられている。
第１周方向主溝３１、第２周方向主溝３２、第３周方向主溝３３、第４周方向主溝３４、および周方向副溝３５は、タイヤ周方向に延び、タイヤ全周にわたって環状に設けられている。本実施形態においては、第１周方向主溝３１および第２周方向主溝３２がタイヤセンターラインＣＬよりも接地端Ｅ１側に設けられ、第３周方向主溝３３、第４周方向主溝３４、および周方向副溝３５がタイヤセンターラインＣＬよりも接地端Ｅ２側に設けられている。

第１ラグ溝群は、複数の第１ラグ溝４１からなる。複数の第１ラグ溝４１は第１周方向主溝３１と第２周方向主溝３２との間の領域Ｌ１において、タイヤ周方向に互いに離間して設けられている。
各第１ラグ溝４１は、第１周方向主溝３１および第２周方向主溝３２から離間した位置を開始端とし、タイヤ回転方向Ｒと反対方向に向かうとともに、第１周方向主溝３１側に向かって傾斜して第１周方向主溝３１に開口している。このため、領域Ｌ１の陸部は、タイヤ周方向に連続している。

第２ラグ溝群は、複数の第２ラグ溝４２からなる。複数の第２ラグ溝４２は第２周方向主溝３２と第３周方向主溝３３との間の領域Ｌ２において、タイヤ周方向に互いに離間して設けられている。
各第２ラグ溝４２は、第２周方向主溝３２および第３周方向主溝３３から離間した位置を開始端とし、タイヤ回転方向Ｒと反対方向に向かうとともに、第２周方向主溝３２側に向かって傾斜して第２周方向主溝３２に開口している。このため、領域Ｌ２の陸部は、タイヤ周方向に連続している。なお、本実施形態においては、各第２ラグ溝４２の開始端はタイヤセンターラインＣＬよりも接地端Ｅ１側に設けられている。

第３ラグ溝群は、複数の第３ラグ溝４３からなる。複数の第３ラグ溝４３は第３周方向主溝３３と第４周方向主溝３４との間の領域Ｌ３において、タイヤ周方向に互いに離間して設けられている。
各第３ラグ溝４３は、第３周方向主溝３３および第４周方向主溝３４から離間した位置を開始端とし、タイヤ回転方向Ｒと反対方向に向かうとともに、第３周方向主溝３３側に向かって傾斜して第３周方向主溝３３に開口している。このため、領域Ｌ３の陸部は、タイヤ周方向に連続している。

第４ラグ溝群は、複数の第４ラグ溝４４からなる。複数の第４ラグ溝４４は第４周方向主溝３４と周方向副溝３５との間の領域Ｌ４において、タイヤ周方向に互いに離間して設けられている。
各第４ラグ溝４４は、第４周方向主溝３４および周方向副溝３５から離間した位置を開始端とし、タイヤ回転方向Ｒと反対方向に向かうとともに、第４周方向主溝３４側に向かって傾斜して第４周方向主溝３４に開口している。このため、領域Ｌ４の陸部は、タイヤ周方向に連続している。

ラグ溝群が設けられていることで、各領域Ｌ１〜Ｌ４における溝面積比が異なっている。本実施形態においては、領域Ｌ２の溝面積比が最も大きく、領域Ｌ１の溝面積比が領域Ｌ２の次に大きく、領域Ｌ３の溝面積比が領域Ｌ１の次に大きく、領域Ｌ４の溝面積比が領域Ｌ３の次に大きい。
ラグ溝群が設けられていると、各ラグ溝４１〜４４が接地前端近傍では各領域Ｌ１〜Ｌ４の陸部が路面に接地することでタイヤ幅方向およびタイヤ周方向の曲率が０になるように変形する。この変形量は各領域Ｌ１〜Ｌ４の溝面積比が大きいほど大きくなるため、各領域Ｌ１〜Ｌ４の溝面積比が異なると、接地形状が不均一になるおそれがある。接地後端においても同様である。

本実施形態においては、各領域Ｌ１〜Ｌ４の溝面積比に応じて、溝面積比が大きい領域の陸部ほど踏面の基準輪郭線Ｂからの最大突出量を大きくしている。具体的には、溝面積比が大きい領域ほど、接地したときの変形量が大きくなるため、この変形量に応じて各領域Ｌ１〜Ｌ４の陸部の踏面を基準輪郭線Ｂから突出させている。各領域Ｌ１〜Ｌ４の溝面積比が大きいほど各領域Ｌ１〜Ｌ４の陸部の踏面を、図１に破線で示す基準輪郭線Ｂから大きく突出させることで、接地したときの変形量を相殺し、接地形状を均一にすることができる。
このため、操縦安定性および摩耗耐性を向上することができる。
本実施形態においては、各領域Ｌ１〜Ｌ４の陸部の踏面の基準輪郭線Ｂからの最大突出量をＰ１〜Ｐ４とすると、Ｐ２＞Ｐ１＞Ｐ３＞Ｐ４となっている。なお、領域Ｌ４は最も溝面積が小さいため、領域Ｌ４の陸部の踏面の基準輪郭線Ｂからの突出量Ｐ４は０であってもよい。

ここで、「基準輪郭線」とは、タイヤ径方向の断面において、対象となる陸部を区画する２本の周方向主溝の溝壁と踏面との４つの接続端に対してカーブフィッティング（曲線あてはめ）した円弧である。

ここで、「接続端」とは、周方向主溝の溝壁と陸部の踏面とにより形成される角部の頂点であり、周方向主溝の溝壁と陸部の踏面とにより形成される角部が面取りされている場合には、面取り面と陸部の踏面との交点である。
上記接続端の位置に対し、最小二乗法を用いて円弧状の回帰曲線を求め、これを基準輪郭線Ｂとすることができる。

各陸部の踏面の基準輪郭線Ｂからの最大突出量は、０．０５ｍｍ〜２．００ｍｍであることが好ましい。最大突出量が０．０５ｍｍよりも小さいと接地形状を改善する効果が充分に得られない。一方、最大突出量が２．００ｍｍよりも大きいと各陸部のタイヤ幅方向の中央部での偏摩耗が生じる。

各陸部の踏面の基準輪郭線Ｂからの突出形状は、タイヤ径方向の断面において、各陸部の両端を通る任意の２次曲線形状（例えば、円弧、放物線、双曲線等）であってもよい。各領域Ｌ１〜Ｌ４の溝面積比が大きいほど、タイヤ径方向の断面における陸部の踏面と基準輪郭線Ｂとで囲まれる領域の面積を大きくすることで、ラグ溝によるトレッドゴムの減少量を補い、陸部の剛性の低下を相殺することができる。

溝面積比が大きい領域の陸部ほど踏面の基準輪郭線Ｂからの突出量を大きくする例として、例えば、溝面積比が０％以上５％未満のとき、踏面の基準輪郭線Ｂからの突出量を０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ未満とし、溝面積比が５％以上１０％以下のとき、踏面の基準輪郭線Ｂからの突出量を０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下とすることができる。このように突出量を設定することで、周方向主溝を除く溝面積比が１０％以下であるタイヤにおいて、偏摩耗を抑制することができる。

［実験例］
本発明のタイヤ１０の効果を調べるために、以下の表１、表２に示す仕様のトレッドパターンを設けたタイヤを作製し、タイヤ性能を評価した。

タイヤサイズは、２１５／６０Ｒ１７ ９６Ｈとした。
従来例、比較例、実施例１〜１０のタイヤでは、図２に示すのと同様のトレッドパターンを有するタイヤを使用した。各領域Ｌ１〜Ｌ３における溝面積比および突出量Ｐ１〜Ｐ３はそれぞれ表１、表２に示すとおりである。なお、領域Ｌ４における突出量Ｐ４は、いずれも０ｍｍとした。

以上の試作したタイヤのタイヤ性能として、操縦安定性および偏摩耗について、下記のようにして評価した。

〔操縦安定性〕
上記タイヤを装着した乗用車で試験コースを走行してドライバーによる操縦安定性能の官能評価を行った。タイヤ空気圧は２４０ｋＰａとした。従来例のタイヤでの評価を基準値（１００）とする指数で評価し、指数が高いほど操縦安定性が優れると評価した。

〔偏摩耗〕
新品タイヤを装着した車両で試験コースを１００００ｋｍ走行した後、第２周方向主溝３２と第３周方向主溝３３との間の領域のタイヤ幅方向の中央部と両端部の摩耗量の差を求めた。従来例のタイヤでの摩耗量の逆数を基準値（１００）とする指数で評価し、指数が高いほど偏摩耗性能が優れると評価した。

表２の実施例５と実施例６〜１０とを比較すると、溝面積比が０％以上５％未満のときの突出量を０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ未満とし、溝面積比が５％以上１０％以下のときの突出量を０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下とすることで、操縦安定性および偏摩耗性能がさらに高まることがわかる。

以上、本発明の空気入りタイヤについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

ＣＬ センターライン
Ｅ１、Ｅ２ 接地端
Ｔ トレッド部
３０ トレッドパターン
３１ 第１周方向主溝
３２ 第２周方向主溝
３３ 第３周方向主溝
３４ 第４周方向主溝
３５ 周方向副溝
４１ 第１ラグ溝
４２ 第２ラグ溝
４３ 第３ラグ溝
４４ 第４ラグ溝

Claims (3)

1. トレッドパターンが設けられたトレッド部を有する空気入りタイヤであって、
   前記トレッド部は、
   タイヤ幅方向にタイヤ周方向に延び、溝幅の異なる３本以上の周方向主溝によって区画される複数の領域を有し、
   前記各領域は異なる溝面積比を有し、
   前記各領域の陸部の踏面は前記トレッド部の基準輪郭線に対してタイヤ径方向外側に突出しており、
   前記各領域の溝面積比が大きいほど前記各領域の陸部の踏面の前記基準輪郭線からの突出量が大きいことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記各陸部の踏面の前記基準輪郭線からの突出量は、０．０５ｍｍ〜２．００ｍｍである、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記溝面積比が０％以上５％未満のとき、踏面の前記基準輪郭線からの突出量は０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ未満であり、
   前記溝面積比が５％以上１０％以下のとき、踏面の前記基準輪郭線からの突出量は０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
   

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