JP3822324B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ転動時に発生する横力を調整でき、車輌の直進安定性を向上させる空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術、および発明が解決しようとする課題】
タイヤにおいては、その骨格構造及びトレッドパターン等の影響によって片流れ現象を招くなど車輌の直進性を損ねることがある。この車輌の直進性に関係するタイヤの横力持性として所謂コニシティーおよび残留横力が知られており、又その主原因として、トレッドパターン、及びベルト層における最外側のベルトコード配列の関与がある。
【０００３】
この中で、ベルトコード配列等の骨格構造に関しては、路面カントが、例えば日本等においては左下がりに、又欧米等においては右下がりと異なるため、これら仕向地別の路面カントに合わせてコードプライの貼り付け向きを使い分け、コード配列の傾斜方向を違えることによりある程度対応することは可能である。
【０００４】
しかしトレッドパターンにあっては、金型を表裏で使い分けすることは困難であり、従って残留横力の発生ができるだけ小さいトレッドパターンを採用することが望まれている。
【０００５】
他方、トレッドパターンでは、トレッドに複数のブロックを設けたブロックパターン、リブ・ブロックパターンのものが、ウェット性能に優れているため多用されており、又この種のパターンでは、一般に、図７に示すように、接地時の衝撃音を減じノイズを低下させるため、横溝ｙをタイヤ軸方向に対して傾けた、例えば菱形形状のブロックｂが採用されている。しかし、この形状のブロックｂは、接地時に先着する鋭角側のコーナーＰが進行方向の前方側、又は後方側に押されるため、そのねじれ変形によって例えば右廻りのトルクＭを発生させるなど、残留横力の増加を招く。又近年、ノイズ性能、接地性、耐摩耗性、操縦安定性等を改良するため、非対称パターン化の傾向にあるが、このような非対称パターンも、同様に残留横力を増加する傾向にあり、直進安定性能の低下原因となっている。
【０００６】
そこで本発明は、このような状況に鑑み、パターン形状等に実質的に影響を与えることなく、残留横力を調整でき直進安定性を向上させるべく研究を行った結果えられたものであり、その目的は、ゴム硬度が異なるベースゴム層とキャップゴム層で形成したトレッドゴム部において、ベースゴム層のゴム厚さを、トレッド面部の一方の端位置から他方の端位置まで実質的に漸増させることを基本として、トレッドパターン等に原因する残留横力に対抗しうる横力を自在に発生させることができ、このトレッドパターンの設計自由度を損ねることなく、直進安定性を向上しうる空気入りタイヤの提供にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、ベルト層の半径方向外側に配されかつ半径方向外表面がトレッド面をなすトレッドゴム部を、半径方向内側のベースゴム層と、このベースゴム層よりもゴム硬度が小かつ半径方向外側に配されるキャップゴム層とで形成し、しかも進行方向が定められた空気入りタイヤであって、前記トレッド面には、周方向の縦溝により区分された複数のリブが設けられ、該リブは、タイヤ赤道上をのびる内のリブと、最もトレッド縁側の一対の外のリブとを含み、かつ前記各リブは、傾斜してのびる横溝によって複数のブロックに区分されるとともに、前記各リブがなすトレッド面部において、前記ベースゴム層のタイヤ半径方向のゴム厚さを、前記トレッド面部における一方の端位置から他方の端位置まで実質的に漸増させ、しかも前記一方の端位置を、当該トレッド面部に属するブロックの先着側の頂部側に一致させた横力調整手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
なお前記キャップゴム層とベースゴム層とのゴム硬度の差は、ＪＩＳＡ硬度で５以上かつ１５度以下とすることが好ましく、又前記ベースゴム層の一方の端位置のゴム厚さと他方の端位置のゴム厚さとの差は、１．０ｍｍ以上かつ４．０ｍｍ以下とするのが良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
図１において、空気入りタイヤ１は、本例では、乗用車用ラジアルタイヤであって、トレッド部２と、その両端からタイヤ半径方向内方にのびるサイドウオール部３と、各サイドウオール部３の内方端に位置するビード部４とを具える。又空気入りタイヤ１は、ビード部４、４間にカーカス６を架け渡すとともに、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２内方には強靭なベルト層７を設け、タガ効果を有してトレッド部２を補強している。
【００１０】
前記カーカス６は、例えばポリエステル等の有機繊維コードをタイヤ赤道Ｃに対して７０〜９０゜の角度で配列した１枚以上、本例では２枚のカーカスプライから形成され、このカーカスプライはトレッド部２からサイドウオール部３をへてビード部４のビードコア５の廻りで折り返して係止される。
【００１１】
又前記ベルト層７は、例えばスチールコード等の高弾性のベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して１０゜〜３０゜の角度で配列した、２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂを具え、各ベルトコードがプライ間で交差するように傾斜方向を違えて重置きされる。なお最外側となるベルトプライ７Ｂは、例えば、日本等の左側通行地域では左下がりの路面カントとなるため、タイヤ外側から見て右上がりのコード配列とし、逆に欧米等の右側通行地域では最外側のベルトプライを左上がりのコード配列とする。
【００１２】
又ベルト層７は、本例では、高速走行に伴う前記ベルトプライ７Ａ、７Ｂのリフティングを抑制するための補強層９を含む。この補強層９は、本例では、ベルトプライ外端部分のみを被覆して保護する左右両側のエッジバンド９Ａと、ベルトプライ全体を覆うフルバンド９Ｂとからなり、各バンド９Ａ、９Ｂは、タイヤ赤道Ｃに対して５度以下の小角度で螺旋状に巻回するナイロン等の有機繊維コードを有する。なおこの補強層９は、前記５度以下のコード角度を有することにより、ベルトコード配列に起因する残留横力の低減にも役立つ。
【００１３】
又このベルト層７の半径方向外側には、外表面がトレッド面２Ｓをなすトレッドゴム部１０が配されるとともに、このトレッド面２Ｓには、周方向にのびる縦溝を含むトレッドパターンが形成される。
【００１４】
本例では、トレッドパターンは、図２に模型的に簡略化して示すように、周方向に連続しかつ例えば直線状にのびる複数本、本例では４本の縦溝Ｇにより、トレッド面２Ｓを、タイヤ赤道Ｃ上の内のリブＲａと、その外側の中のリブＲｂ、Ｒｃと、さらに外側の外のリブＲｄ、Ｒｅとに区分するとともに、これらのリブＲを横溝Ｙにより複数のブロックＢに分割した、ブロックパターン、或いはリブ・ブロックパターンに形成している。
【００１５】
なおリブＲａ、Ｒｂに配される各横溝Ｙａ、Ｙｂは、例えば右上がりに、又リブＲｃ、Ｒｄ、Ｒｅに配される各横溝Ｙｃ、Ｙｄ、Ｙｅは、左上がりに傾斜してのびる非対称のブロックパターンなす。ここで、タイヤが転動する際、最もタイヤ赤道側となるリブＲａのブロックＢａでは、先着側の頂部Ｐに進行方向に向く力Ｆ１が作用し右回りのトルクＭが生じる。又最もトレッド縁側となるリブＲｄ、ＲｅのブロックＢｄ、Ｂｅでは、先着側の頂部Ｐに、回転半径の相違に原因する路面とのスベリによって、進行方向と逆向きの力Ｆ２（ブレーキ力）が作用し、同様に右回りのトルクＭが生じる。なおタイヤ赤道Ｃとトレッド縁との中間域となるブロックＢｂ、Ｂｃでは、スベリが非常に小さくトルクが小であるため残留横力への影響はほとんどない。従って、本例のトレッドパターンでは、進行方向に対して右向きの残留横力を発生させる。
【００１６】
そして本例では、前記トレッドゴム部１０に、このトレッドパターンに基づく残留横力に対抗する左向きの横力を発生する横力調整手段１１を設けている。
【００１７】
この横力調整手段１１は、前記トレッドゴム部１０を、半径方向内側のベースゴム層１０Ｂと、このベースゴム層１０Ｂよりもゴム硬度が小かつ半径方向外側に配されるキャップゴム層１０Ｃとで形成するとともに、前記トレッド面２Ｓの全体又は少なくとも１つのリブＲであるトレッド面部１２において、前記ベースゴム層１０Ｂのタイヤ半径方向のゴム厚さＴを、前記トレッド面部１２における一方の端位置Ｅ１から他方の端位置Ｅ２まで実質的に漸増させるものである。
【００１８】
図３に、トレッド面２Ｓ全体を、一つのトレッド面部１２としてとらえた場合を示す。
【００１９】
このトレッド面部１２は、トレッド面２Ｓの一方の接地端ｔｅを通る半径方向線である一方の端位置Ｅ１から、他方の接地端ｔｅを通る半径方向線である他方の端位置Ｅ２までの領域として定義され、前記ベースゴム層１０Ｂのゴム厚さＴを、本例では進行方向左側の端位置Ｅ１から右側の端位置Ｅ２まで実質的に漸増させている。
【００２０】
ここで「実質的に漸増」とは、縦溝Ｇおよび横溝Ｙの溝下においては、加硫成型時の成形圧によってゴム厚さが局部的に変化し、従って、この溝下等の局部的な厚さ変化部分１３を除外することを意味する。又前記接地端ｔｅとは、タイヤをＪＡＴＭＡで規定する標準リムにリム組みし、かつＪＡＴＭＡで規定する最大負荷能力に対応する空気圧にてこの最大負荷能力を負荷した時に接地する接地域のタイヤ軸方向外端を意味する。
【００２１】
なおベースゴム層１０Ｂのゴム硬度Ｈｂは、キャップゴム層１０Ｃのゴム硬度Ｈｃより大（Ｈｂ＞Ｈｃ）であって、そのゴム硬度差（Ｈｂ−Ｈｃ）は、ＪＩＳＡ硬度で５以上かつ１５度以下としている。又前記ベースゴム層１０Ｂの一方の端位置Ｅ１のゴム厚さＴ１と他方の端位置Ｅ２のゴム厚さＴ２との差（Ｔ２−Ｔ１）を、１．０mm以上かつ４．０mm以下としている。
【００２２】
トレッドゴム部１０が接地により圧縮する際、キャップゴム層１０Ｃにはベースゴム層との境界面Ｓにおいて斜面を下る側（左向き）の剪断力が発生する。しかもトレッドゴム部１０の圧縮変形量は、端位置Ｅ１から端位置Ｅ２に向かって傾向的に変化し、これによる円錐効果および前記剪断力の相互作用によって左向きの横力を効果的に発生しうる。その結果、前記トレッドパターンに基づく横力を減少できる。
【００２３】
なお前記ゴム厚さの差（Ｔ２−Ｔ１）が１．０ｍｍ未満では、発生する横力が過小であり、又４．０ｍｍをこえると、摩耗時にベースゴム層１０Ｂが露出する恐れが生ずる。従って、ゴム厚さの差（Ｔ２−Ｔ１）は２．０〜４．０ｍｍの範囲が好ましい。
【００２４】
又前記ゴム硬度差（Ｈｂ−Ｈｃ）が５度未満の時、同様に発生する横力が過小であり、又１５度をこえると前記境界面Ｓでセパレーションを誘発させるなど耐久性を低下させる。従って、ゴム硬度差（Ｈｂ−Ｈｃ）は、８〜１５度の範囲が好ましい。又ゴム硬度Ｈｂ、ＨｃはそれぞれＪＩＳＡ５０〜８０度が好ましい。
【００２５】
なお左向きの横力を発生させるためには、図４に示すように、境界面Ｓを左上がりとすることが必要である。
【００２６】
次に、図５に、リブＲを、一つのトレッド面部１２としてとらえた場合を示す。
【００２７】
かかる場合、リブＲａ、Ｒｂ、Ｒｃにおいては、各リブＲの両端を通る半径方向線を端位置Ｅ１、Ｅ２とし、この端位置Ｅ１、Ｅ２間をトレッド面部１２として定義するとともに、最外のリブＲｄ、Ｒｅにおいては、リブＲの内端および前記接地端ｔｅを通る各半径方向線を端位置Ｅ１、Ｅ２とし、この端位置Ｅ１、Ｅ２間をトレッド面部１２として定義する。
【００２８】
そしてこの例では、ベースゴム層１０Ｂのゴム硬度Ｈｂをキャップゴム層１０Ｃのゴム硬度Ｈｃより大（Ｈｂ＞Ｈｃ）とするとともに、各トレッド面部１２ごとに、前記ベースゴム層１０Ｂのゴム厚さＴを、進行方向左側の端位置Ｅ１から右側の端位置Ｅ２まで実質的に漸増させている。
【００２９】
前記ゴム硬度差（Ｈｂ−Ｈｃ）は、ＪＩＳＡ硬度で５以上かつ１５度以下であり、又ベースゴム層１０Ｂの一方の端位置Ｅ１でのゴム厚さＴ１と他方の端位置Ｅ２でゴム厚さＴ２との差（Ｔ２−Ｔ１）を、１．０ｍｍ以上かつ４．０ｍｍ以下としている。なお前記端位置Ｅ１、Ｅ２が、溝下等の前記厚さ変化部分１３に掛かる時には、ゴム厚さＴは、この前記厚さ変化部分１３以外で最も端位置Ｅ１、Ｅ２に近い位置で測定する。
【００３０】
従って、この例では、各トレッド面部１２ごとに、前記境界面Ｓを下る側（左向き）の剪断力と、圧縮変形量の差に起因する円錐効果が発生し、トレッド面２Ｓ全体として左向きの横力を効果的に発生しうる。なおゴム厚さの差（Ｔ２−Ｔ１）、およびゴム硬度差（Ｈｂ−Ｈｃ）は、前記第１実施例と同様の理由で、２．０〜４．０ｍｍの範囲、および８〜１５度の範囲がそれぞれ好ましい。
【００３１】
ここで、ゴム厚さＴ１、Ｔ２は、各トレッド面部１２ごとに違えても良いが、均一性の点で、本例のように、同じとするのが良い。
【００３２】
本発明の実施例の横力調整手段１１においては、さらに、ブロックＢの先着側の頂部Ｐと、このブロックＢが属するトレッド面部１２において前記ゴム厚さＴが小な側とを一致させる。これにより、ブロックＢに作用するトルクＭを緩和し、トレッドパターン自体の残留横力を減少させる効果が発生する。
【００３３】
すなわち、図６に示すように、最外側のトレッド面部１２ｄ、１２ｅにおいては、前記境界面Ｓの傾斜方向を右下がりとし、内のトレッド面部１２ａの境界面Ｓの傾斜方向と逆とするのが好ましい。かかる場合、トレッド面部１２ｄ、１２ｅには、境界面Ｓの傾斜に基づく剪断力と円錐効果とにより、右向きの横力が発生し、残る他のトレッド面部１２ａ〜１２ｃによる左向きの横力を阻害し減じることとなる。
【００３４】
しかしながら、最外側のトレッド面部１２ｄ、１２ｅでは、図２のトレッドパターンにおける、トレッド面部１２ｄ、１２ｅに相当するブロックＢｄ、Ｂｅの前記頂部Ｐの位置が、硬質であるベースゴム層１０Ｂの厚さＴが小（Ｔ１）となる右側の端位置Ｅ１と一致する。その結果、この頂部Ｐに作用する前記ブレーキ力Ｆ２が厚い軟質ゴムによって緩和吸収され、このブロックＢｄ、Ｂｅにおける前記右廻りのトルクＭが減じられるため、トレッドパターン自体の残留応力が減少し、総合的には直進性を向上できる。
【００３５】
又本願では、ゴム厚さの差、ゴム硬度差及び境界面Ｓの傾斜方向は、トレッドパターン等に起因する残留横力の大きさ方向に応じて適宜決定される。
【００３６】
【実施例】
図２のトレッドパターンを有するタイヤサイズが２０５／６０Ｒ１５のタイヤを、表１の仕様に基づき試作するとともに、各試作タイヤの残留横力およびコニシティーを測定し、従来タイヤと比較した。なお表中、残留横力およびコニシティーは、フラットベルト式試験機を用い、装着リム（１５×６ＪＪ）、内圧（２．０kgｆ／cm² ）、負荷荷重（４５０kgｆ）の標準条件で測定した各試作タイヤ２０本当たりの測定値の平均であり、又残留横力は、セルフアライニングトルクが０になる時の横力の値をもって示すとともに、進行方向に対して右向きの残留横力を正（＋）としている。
【００３７】
又前記試供タイヤを、前記試験機上で負荷荷重（６７５kgｆ）、速度（１００km/h) で２４０００ｋｍの距離を走行させた後のトレッドのゴム層間の剥離損傷の有無を、タイヤを解体して確認し、その結果を表１に記載する。
【００３８】
【表１】

【００３９】
表１に示すように、参考例１〜５のタイヤは、残留横力に変化はないものの、コニシティーが大巾に減じられ、全体として直進安定性が改善されるのがわかる。
【００４０】
本発明に係る横力調整手段を有する実施例のタイヤは、コニシティーの低減に加え残留横力自体も減じられるため、より優れた直進安定性の向上効果が発揮される。又実施例のタイヤでは、最外側のトレッド面部によりコニシティーの低減には劣るが残留横力自体を大巾に減じ得るため、総合的に参考例６よりも優れた直進安定性の向上効果が発揮される。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、トレッドパターン形状等に実質的に影響を与えることなく、このパターン等に原因する残留横力に対抗しうる横力を自在に発生させることができ、このトレッドパターンの設計自由度を損ねることなく、直進安定性を大巾に向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 タイヤの断面図である。
【図２】 そのトレッドパターンを示す展開図である。
【図３】 参考例１〜４のトレッド部を拡大して示す断面図である。
【図４】 参考例５のトレッド部を拡大して示す断面図である。
【図５】 参考例６のトレッド部を拡大して示す断面図である。
【図６】 本発明の横力調整手段の例を示す断面図である。
【図７】 従来技術を説明するためのブロックの略図である。
【符号の説明】
２Ｓ トレッド面
７ ベルト層
１０ トレッドゴム部
１０Ｂ ベースゴム層
１０Ｃ キャップゴム層
１１ 横力調整手段
１２ トレッド面部
Ｅ１、Ｅ２ 端位置
Ｇ 縦溝
Ｒ、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ リブ
Ｔ、Ｔ１、Ｔ２ ゴム厚さ

Claims (2)

1. ベルト層の半径方向外側に配されかつ半径方向外表面がトレッド面をなすトレッドゴム部を、半径方向内側のベースゴム層と、このベースゴム層よりもゴム硬度が小かつ半径方向外側に配されるキャップゴム層とで形成し、しかも進行方向が定められた空気入りタイヤであって、
   前記トレッド面には、周方向の縦溝により区分された複数のリブが設けられ、該リブは、タイヤ赤道上をのびる内のリブと、最もトレッド縁側の一対の外のリブとを含み、
   かつ前記各リブは、傾斜してのびる横溝によって複数のブロックに区分されるとともに、 前記各リブがなすトレッド面部において、前記ベースゴム層のタイヤ半径方向のゴム厚さを、前記トレッド面部における一方の端位置から他方の端位置まで実質的に漸増させ、
   しかも前記一方の端位置を、当該トレッド面部に属するブロックの先着側の頂部側に一致させた横力調整手段を設けたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記キャップゴム層とベースゴム層とは、ＪＩＳＡゴム硬度が５以上かつ１５度以下の範囲で異なり、しかも前記ベースゴム層の一方の端位置のゴム厚さと他方の端位置のゴム厚さとの差を１．０ｍｍ以上かつ４．０ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。

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