JP2022016019A - タイヤ、車両及びタイヤ設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ゼロではないキャンバー角が付与された状態で優れた排水性能を発揮できるタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド部２には、タイヤ周方向に連続して延びる複数の周方向溝が形成される。正規リムに装着され、正規内圧が充填され、ゼロではない予め定められたキャンバー角θで正規荷重を負荷して平面に接地させたとき、タイヤ周方向の接地長さが最も大きくなるタイヤ周方向線を傾斜接地中心線ＧＬとしたとき、周方向溝は、傾斜接地中心線ＧＬに対してタイヤ軸方向の第１の側Ｓ１に配される第１周方向溝３と、傾斜接地中心線ＧＬに対してタイヤ軸方向の第２の側Ｓ２に配される第２周方向溝４とを含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は、トレッドパターンを有するタイヤ等に関する。

従来、トレッド部の溝形状を特定することにより、排水性能の向上が図られたタイヤが検討されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５－１４５３０７号公報

サーキットを走行する車両には、ゼロではないやや大きいネガティブキャンバー角が予め付与されていることが多い。しかしながら、上記特許文献１に記載されたタイヤにキャンバー角が付与されると、接地形状が変化し、所望の排水性能が発揮されない場合がある。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、ゼロではないキャンバー角が付与された状態で優れた排水性能を発揮できるタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明は、トレッド部を有するタイヤであって、前記トレッド部には、タイヤ周方向に連続して延びる複数の周方向溝が形成され、正規リムに装着され、正規内圧が充填され、ゼロではない予め定められたキャンバー角で正規荷重を負荷して平面に接地させたとき、タイヤ周方向の接地長さが最も大きくなるタイヤ周方向線を傾斜接地中心線としたとき、前記周方向溝は、前記傾斜接地中心線に対してタイヤ軸方向の第１の側に配される第１周方向溝と、前記傾斜接地中心線に対してタイヤ軸方向の第２の側に配される第２周方向溝とを含む。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記キャンバー角の絶対値は、２゜～４゜である、ことが望ましい。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記トレッド部には、タイヤ赤道に対して非対称なトレッドパターンが形成されている、ことが望ましい。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記第１周方向溝及び前記第２周方向溝は、前記傾斜接地中心線に対して対称に配されている、ことが望ましい。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記第１周方向溝及び前記第２周方向溝は、タイヤ赤道に対して前記第１側に配されている、ことが望ましい。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記周方向溝の幅は、トレッド幅の３～１０％である、ことが望ましい。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記周方向溝は、２本のみである、ことが望ましい。

本発明に係る前記タイヤにおいて、タイヤ子午断面において、前記第１周方向溝及び前記第２周方向溝によって区分される陸部の踏面のプロファイルが円弧状である、ことが望ましい。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記陸部のタイヤ軸方向長さは、１５～６０mmである、ことが望ましい。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記トレッド部は、車両への装着の向きが指定されることにより、車両装着時に車両内側に位置する内側トレッド部と、車両装着時に車両外側に位置する外側トレッド部とを含み、タイヤ子午断面において、前記内側トレッド部の踏面のプロファイルの曲率半径が前記外側トレッド部の踏面のプロファイルの曲率半径よりも小さい、ことが望ましい。

本発明は、前記タイヤが装着された車両であって、前記タイヤは、－４゜～－２゜の対地キャンバー角で装着される。

本発明は、前記タイヤを設計する方法であって、前記傾斜接地中心線のタイヤ軸方向の位置を計算する計算工程と、前記傾斜接地中心線に対して、前記第１周方向溝及び前記第２周方向溝を配置する工程とを含み、前記計算工程は、タイヤ子午断面において、タイヤ軸方向に対して前記キャンバー角に相当する角度だけ傾斜した仮想線が前記トレッド部の踏面のプロファイルと接する接点を求める工程と、前記接点を通るタイヤ周方向に平行な線を求め、前記傾斜接地中心線を得る工程とを含む。

本発明の前記タイヤでは、ゼロではない予め定められた前記キャンバー角での前記傾斜接地中心線に対して、第１の側に第１周方向溝が、第２の側に第２周方向溝がそれぞれ配される。前記傾斜接地中心線の両側に周方向溝が配されるので、前記キャンバー角が付与された状態で、優れた排水性能が得られる。これにより、本発明のタイヤは、実際の車両に装着された状態で、優れた排水性能を発揮する。

本発明のタイヤが装着される車両の正面図である。 図１のタイヤのトレッド部の子午断面図である。 図１のタイヤの傾斜負荷状態での接地形状を示す図である。 本実施形態のタイヤ設計方法の手順を示すフローチャートである。 図４の接点計算工程を示す図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態のタイヤ１が装着される車両１００を示している。本実施形態のタイヤ１は、サーキットを走行する車両１００に好適である。

本タイヤ１は、予め定められた対地キャンバー角θとなるように、車両１００に装着されるのが望ましい。サーキット走行において設定される対地キャンバー角θは、例えば、－４゜～－２゜である。

図２は、タイヤ１のトレッド部２の子午断面図である。図２に示されるように、本実施形態のタイヤ１は、トレッド部２を有している。

トレッド部２には、タイヤ周方向に連続して延びる複数の周方向溝、本実施形態では、周方向溝３、４が形成されている。周方向溝３、４等により、トレッド部２の踏面２０にトレッドパターンＴＰが形成される。

本実施形態の周方向溝３、４の幅は、トレッド幅ＴＷの３～１０％が望ましい。

上記「トレッド幅ＴＷ」とは、トレッド端Ｔｅ、Ｔｅ間のタイヤ軸方向の距離を意味する。「トレッド端Ｔｅ」とは、正規状態のタイヤ１に、正規荷重を負荷しかつキャンバー角０度で平面に接地させたときの最もタイヤ軸方向外側の接地位置を意味する。

「正規状態」とは、タイヤを正規リム（図示省略）に装着し、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態である。以下、特に言及されない場合、タイヤの各部の寸法等はこの正規状態で測定された値である。

「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" 、ＥＴＲＴＯであれば"Measuring Rim" である。

「正規内圧」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、各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" である。

「正規荷重」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、各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。

レース用のタイヤのように、適用される規格がない場合、正規リム、正規内圧及び正規荷重には、メーカにより推奨されるリム、空気圧及び荷重が適用される。

周方向溝３、４の幅がトレッド幅ＴＷの３％以上であることにより、排水性能が高められ、ウェット路面でのラップタイムの短縮が容易となる。一方、周方向溝３、４の幅がトレッド幅ＴＷの１０％以下であることにより、トレッド部２のタイヤ軸方向の剛性が高められ、ドライ路面での操縦安定性能が向上しラップタイムの短縮が容易となる。

図３は、正規状態のタイヤ１にキャンバー角θで正規荷重を負荷して、平面に接地させたとき（傾斜負荷状態とする）の接地形状を示している。図３において、タイヤ１の接地領域は、ドットによるハッチングで描かれている。

キャンバー角θは、ゼロではない予め定められた角度である。図１に示されるように、サーキット走行において設定される対地キャンバー角θは、－４゜～－２゜が多いため、キャンバー角θの絶対値は、２゜～４゜が望ましい。

図３の傾斜負荷状態において、タイヤ周方向の接地長さが最も大きくなるタイヤ周方向線は、傾斜接地中心線ＧＬとして表される。

本実施形態のタイヤ１では、第１周方向溝３が、傾斜接地中心線ＧＬに対してタイヤ軸方向の第１の側Ｓ１に配される。そして、第２周方向溝４が、傾斜接地中心線ＧＬに対してタイヤ軸方向の第２の側Ｓ２に配される。第１の側Ｓ１と第２の側Ｓ２とは、傾斜接地中心線ＧＬに対して互いに逆の位置関係にある。

本実施形態のタイヤ１では、傾斜接地中心線ＧＬに対して、第１の側Ｓ１に第１周方向溝３が、第２の側Ｓ２に第２周方向溝４がそれぞれ配される。すなわち、傾斜接地中心線ＧＬの両側に周方向溝が配されるので、キャンバー角θが付与された状態で、特に、ウェット路面での制動時に優れた排水性能が得られる。これにより、本発明のタイヤ１は、実際の車両に装着された状態で、優れた排水性能を発揮する。

トレッド部２には、タイヤ赤道ＣＬに対して非対称なトレッドパターンＴＰが形成されている、のが望ましい。例えば、比較的大きなキャンバー角θが設定される車両に装着されるタイヤ１にあっては、タイヤ赤道ＣＬに対して第１の側Ｓ１に、第１周方向溝３及び第２周方向溝４を配することにより、第１の側Ｓ１での排水性能が高められ、ウェット路面でのラップタイムの短縮が容易となる。また、第２の側Ｓ２でのタイヤ軸方向の剛性が高められ、ドライ路面での操縦安定性能が向上しラップタイムの短縮が容易となる。

第１周方向溝３及び第２周方向溝４は、傾斜接地中心線ＧＬに対して対称に配されている、のが望ましい。このような第１周方向溝３及び第２周方向溝４によって、車両装着時を想定した傾斜負荷状態で、傾斜接地中心線ＧＬに対して第１周方向溝３及び第２周方向溝４がバランスよく配置される。従って、排水性能が高められ、ウェット路面でのラップタイムの短縮が容易となる。

本実施形態のタイヤ１では、本実施形態のタイヤ１では、傾斜接地中心線ＧＬの両側に周方向溝が配されるので、２本の周方向溝３，４であっても優れた排水性能が得られ、ウェット路面でのラップタイムの短縮が期待できる。従って、周方向溝の本数は、２本のみが望ましい。このようなタイヤ１は、タイヤ軸方向の剛性が高く、ドライ路面での操縦安定性能が向上しラップタイムの短縮も期待できる。

図２に示されるように、本タイヤ１は、トレッド部２に、第１周方向溝３及び第２周方向溝４によって区分される陸部５を有している。傾斜接地中心線ＧＬの近傍は、傾斜負荷状態での接地圧が高い領域である。傾斜接地中心線ＧＬ上に陸部５が配されることにより、
大きなコーナリングフォースを発生しやすくなり、ドライ路面での操縦安定性能が向上しラップタイムの短縮が容易となる。

陸部５における踏面２０のプロファイルが円弧状であることが望ましい。踏面２０のプロファイルが円弧状である陸部５によれば、図３に示されるように、陸部５におけるタイヤ周方向の接地端が凸状となる。従って、ウェット路面において、傾斜負荷状態で陸部５が接地する際に、陸部５の踏面２０によって、図中矢印で示されるように傾斜接地中心線ＧＬの両側に水がかき分けられ、周方向溝３，４に流入する。これにより、周方向溝３，４への排水効率が高められ、ウェット路面でのラップタイムの短縮が容易となる。

陸部５のタイヤ軸方向長さＷは、１５～６０mmが望ましい。長さＷが１５mm以上であることにより、傾斜接地中心線ＧＬの近傍でのトレッド部２のタイヤ軸方向の剛性が高められ、ドライ路面での操縦安定性能が向上しラップタイムの短縮が容易となる。長さＷが６０mm以下であることにより、傾斜接地中心線ＧＬの近傍での排水性能が高められ、ウェット路面でのラップタイムの短縮が容易となる。

本実施形態のタイヤ１は、車両１００への装着の向きが指定されることが望ましい。例えば、図１に示されるように、第１の側Ｓ１が車両内側に、第２の側Ｓ２が車両外側にそれぞれ位置するように、指定されることが望ましい。これにより、直進時に大きな接地圧が掛かる車両内側に位置する周方向溝３，４によって制動時に良好な排水性能が得られ、ウェット路面でのラップタイムの短縮が容易となる。また、コーナリング時に大きな接地圧が掛かる車両外側に周方向溝３，４が配されていないので、タイヤ軸方向の剛性が高められ、ドライ路面での操縦安定性能が向上しラップタイムの短縮が容易となる。

上記指定に基づいて車両１００に装着される本タイヤ１は、内側トレッド部２１と外側トレッド部２２を有する。内側トレッド部２１は、車両内側である第１の側Ｓ１に位置するトレッド部２である。外側トレッド部２２は、車両外側である第２の側Ｓ２に位置するトレッド部２である。

図２に示されるように、タイヤ１では、内側トレッド部２１の踏面２０のプロファイルの曲率半径Ｒ１が、外側トレッド部２２の踏面２０のプロファイルの曲率半径Ｒ２よりも小さい、のが望ましい。このような曲率半径Ｒ１の内側トレッド部２１によって、直進時に大きな接地圧が掛かる内側トレッド部２１で良好な排水性能が得られ、ウェット路面でのラップタイムの短縮が容易となる。このような曲率半径Ｒ２の外側トレッド部２２によって、コーナリング時に大きな接地圧が掛かる外側トレッド部２２の接地面積が大きくなり、ドライ路面での操縦安定性能が向上しラップタイムの短縮が容易となる。

図４は、本実施形態のタイヤ１を設計する方法の手順を示している。タイヤ設計方法は、
計算工程＃１と、溝配置工程＃２とを含んでいる。

計算工程＃１では、傾斜接地中心線ＧＬのタイヤ軸方向の位置が計算される。傾斜接地中心線ＧＬの位置の計算には、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＣＰＵの動作を司るプログラム及び各種の情報を記憶するメモリ等を有するコンピューター装置が用いられる。

計算工程＃１は、接点計算工程＃１１と、傾斜接地中心線計算工程＃１２とを含んでいる。

図５は、接点計算工程＃１１を示している。接点計算工程＃１１では、仮想線ＶＬと踏面２０のプロファイルとの接点ＣＰが計算される。「仮想線ＶＬ」とは、接点ＣＰの計算に用いられる架空の線であり、タイヤ子午断面において、タイヤ軸方向に対してキャンバー角に相当する角度θだけ傾斜した線である。角度θは、タイヤ１が装着される車両のホイール・アラインメントに応じて設定される。

接点計算工程＃１１では、仮想線ＶＬがタイヤ半径方向に移動され、仮想線ＶＬと踏面２０のプロファイルとの接点ＣＰが計算される。接点ＣＰは、キャンバー角θが付与されたタイヤ１が平面に接地するときの中心とみなされる。

傾斜接地中心線計算工程＃１２では、接点ＣＰを通るタイヤ周方向に平行な線が計算される。接点ＣＰを通るタイヤ周方向に平行な線は、傾斜接地中心線ＧＬとみなされる。従って、タイヤ赤道ＣＬから接点ＣＰまでの距離を計算し、タイヤ赤道ＣＬからタイヤ軸方向に上記距離だけずれた平行線を作図等することにより、傾斜接地中心線ＧＬが得られる。
本タイヤ設計方法では、上記平行な線を傾斜接地中心線ＧＬとみなすことにより、簡素な計算で傾斜接地中心線ＧＬを得ることが可能となる。

溝配置工程＃２では、傾斜接地中心線ＧＬに対して、第１周方向溝３及び第２周方向溝４が配置される。第１周方向溝３及び第２周方向溝４は、例えば、予め設定された陸部５のタイヤ軸方向長さＷに応じて配置される。その後、必要に応じて他の溝（例えば、タイヤ軸方向に延びる横溝等）が配置される。

本タイヤ設計方法によれば、簡素な計算で傾斜接地中心線ＧＬを得て、第１周方向溝３及び第２周方向溝４が配置され、トレッドパターンＴＰが設計される。

以上、本発明のタイヤ１が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。例えば、本発明は、大きなキャンバー角θが設定されるサーキット走行車両に装着されるタイヤとして特に好適であるが、そのような車両に限られることなく、ゼロではないキャンバー角が付与される車両に広く用いることもできる。

また、トレッド部２には、第１周方向溝３及び第２周方向溝４以外の溝、例えば、タイヤ軸方向に延びる横溝等が設けられていてもよい。また、幅がトレッド幅ＴＷの３％未満の周方向溝が設けられていてもよい。

図２、３の基本パターンを有するサイズ：２０５／５５Ｒ１６のタイヤが、表１の仕様に基づいて試作され、サイズ：１６×７．０Ｊのリムに組み込まれ、２２０ｋＰＡの内圧が充填された。上記リムは、排気量：２０００ｃｃのＦＲ車両の４輪に装着され、ウェット性能及びドライ性能が評価された。各試供タイヤの仕様のうち、表１に記載されていないものは共通である。テスト方法は、以下の通りである。

＜ウェット性能＞
上記車両が、水深２mmの水たまりを有するアスファルト路面のテストコースに持ち込まれ、１名乗車におけるフルブレーキング時の制動Ｇが測定された。結果は、実施例１を１００とする指数であり、数値が大きい程、ウェット性能が優れていることを示す。

＜ドライ性能＞
上記車両が、ドライ状態の上記テストコースに持ち込まれ、１名乗車における操縦安定性能がテストドライバーの官能によって評価された。結果は、実施例１を１００とする指数であり、数値が大きい程、ドライ性能が優れていることを示す。

なお、ウェット性能の指数と、ドライ性能の評点の和をとることにより、総合的な性能を評価することもできる。

表１から明らかなように、実施例のタイヤは、比較例に比べてウェット性能とドライ性能とがバランスよく有意に向上していることが確認できた。

図２、３の基本パターンを有する上記サイズのタイヤが、表２の仕様に基づいて試作され、上記タイヤと同様にウェット性能及びドライ性能が評価された。

＜ウェット性能＞
結果は、実施例２を１００とする指数であり、数値が大きい程、ウェット性能が優れていることを示す。

＜ドライ性能＞
結果は、実施例２を１００とする指数であり、数値が大きい程、ドライ性能が優れていることを示す。

図２、３の基本パターンを有する上記サイズのタイヤが、表３の仕様に基づいて試作され、上記タイヤと同様にウェット性能及びドライ性能が評価された。

＜ウェット性能＞
結果は、実施例５を１００とする指数であり、数値が大きい程、ウェット性能が優れていることを示す。

＜ドライ性能＞
結果は、実施例５を１００とする指数であり、数値が大きい程、ドライ性能が優れていることを示す。

図２、３の基本パターンを有する上記サイズのタイヤが、表４の仕様に基づいて試作され、上記タイヤと同様にウェット性能及びドライ性能が評価された。

＜ウェット性能＞
結果は、実施例７を１００とする指数であり、数値が大きい程、ウェット性能が優れていることを示す。

＜ドライ性能＞
結果は、実施例７を１００とする指数であり、数値が大きい程、ドライ性能が優れていることを示す。

図２、３の基本パターンを有する上記サイズのタイヤが、表５の仕様に基づいて試作され、上記タイヤと同様にウェット性能及びドライ性能が評価された。

＜ウェット性能＞
結果は、実施例１１を１００とする指数であり、数値が大きい程、ウェット性能が優れていることを示す。

＜ドライ性能＞
結果は、実施例１１を１００とする指数であり、数値が大きい程、ドライ性能が優れていることを示す。

図２、３の基本パターンを有する上記サイズのタイヤが、表６の仕様に基づいて試作され、上記タイヤと同様にウェット性能及びドライ性能が評価された。

＜ウェット性能＞
結果は、実施例１４を１００とする指数であり、数値が大きい程、ウェット性能が優れていることを示す。

＜ドライ性能＞
結果は、実施例１４を１００とする指数であり、数値が大きい程、ドライ性能が優れていることを示す。

１ タイヤ
２ トレッド部
３ 周方向溝
３ 第１周方向溝
４ 周方向溝
４ 第２周方向溝
５ 陸部
２０ 踏面
２１ 内側トレッド部
２２ 外側トレッド部
１００ 車両
ＣＬ タイヤ赤道
ＣＰ 接点
ＧＬ 傾斜接地中心線
Ｒ１ 曲率半径
Ｒ２ 曲率半径
Ｓ１ 第１の側
Ｓ２ 第２の側
ＴＰ トレッドパターン
ＴＷ トレッド幅
ＶＬ 仮想線
θ キャンバー角

Claims (12)

1. トレッド部を有するタイヤであって、
   前記トレッド部には、タイヤ周方向に連続して延びる複数の周方向溝が形成され、
   正規リムに装着され、正規内圧が充填され、ゼロではない予め定められたキャンバー角で正規荷重を負荷して平面に接地させたとき、タイヤ周方向の接地長さが最も大きくなるタイヤ周方向線を傾斜接地中心線としたとき、
   前記周方向溝は、
   前記傾斜接地中心線に対してタイヤ軸方向の第１の側に配される第１周方向溝と、
   前記傾斜接地中心線に対してタイヤ軸方向の第２の側に配される第２周方向溝とを含む、
   タイヤ。
2. 前記キャンバー角の絶対値は、２゜～４゜である、請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記トレッド部には、タイヤ赤道に対して非対称なトレッドパターンが形成されている、請求項１又は２に記載のタイヤ。
4. 前記第１周方向溝及び前記第２周方向溝は、前記傾斜接地中心線に対して対称に配されている、請求項１ないし３のいずれかに記載のタイヤ。
5. 前記第１周方向溝及び前記第２周方向溝は、タイヤ赤道に対して前記第１側に配されている、請求項１ないし４のいずれかに記載のタイヤ。
6. 前記周方向溝の幅は、トレッド幅の３～１０％である、請求項１ないし５のいずれかに記載のタイヤ。
7. 前記周方向溝は、２本のみである、請求項１ないし６のいずれかに記載のタイヤ。
8. タイヤ子午断面において、前記第１周方向溝及び前記第２周方向溝によって区分される陸部の踏面のプロファイルが円弧状である、請求項１ないし７のいずれかに記載のタイヤ。
9. 前記陸部のタイヤ軸方向長さは、１５～６０mmである、請求項８に記載のタイヤ。
10. 前記トレッド部は、車両への装着の向きが指定されることにより、車両装着時に車両内側に位置する内側トレッド部と、車両装着時に車両外側に位置する外側トレッド部とを含み、
    タイヤ子午断面において、前記内側トレッド部の踏面のプロファイルの曲率半径が前記外側トレッド部の踏面のプロファイルの曲率半径よりも小さい、請求項１ないし９のいずれかに記載のタイヤ。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のタイヤが装着された車両であって、
    前記タイヤは、－４゜～－２゜の対地キャンバー角で装着される、
    車両。
12. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のタイヤを設計する方法であって、
    前記傾斜接地中心線のタイヤ軸方向の位置を計算する計算工程と、
    前記傾斜接地中心線に対して、前記第１周方向溝及び前記第２周方向溝を配置する工程とを含み、
    前記計算工程は、
    タイヤ子午断面において、タイヤ軸方向に対して前記キャンバー角に相当する角度だけ傾斜した仮想線が前記トレッド部の踏面のプロファイルと接する接点を求める工程と、
    前記接点を通るタイヤ周方向に平行な線を求め、前記傾斜接地中心線を得る工程とを含む、
    タイヤ設計方法。

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