JP4063417B2

JP4063417B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4063417B2
Application number: JP25162098A
Authority: JP
Inventors: 弘門脇
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2018-09-04
Also published as: JP2000079808A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワゴン、バン、ピックアップ、小型トラックなどの比較的小型で乗車人数や積載量によってタイヤに対する負荷荷重が大きく変化する自動車に装着される空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、前述のような自動車には、トレッド部のクラウン（タイヤの子午線断面、即ちタイヤの回転軸心を含む平面により切断されたタイヤ断面における踏面の呼び名）が比較的大きな曲率半径、例えばクラウン幅の10倍程度の単一円弧から構成されたタイヤが装着されている。ここで、このようなタイヤは、前述した自動車に大量の人や荷物が積載されることで大きな荷重（重荷重）が負荷されているときには、図２に破線で示すようにショルダー部における接地圧がセンター部における接地圧より高くなるため、このような状態で前記自動車を長期間走行させると、ショルダー部におけるトレッドゴムがセンター部におけるトレッドゴムより早期に摩耗して偏摩耗が発生してしまうのである。
【０００３】
このような事態を防止するため、従来、トレッド部のクラウンを比較的小さな曲率半径、例えばクラウン幅の 1倍程度の単一円弧から構成したタイヤが提案された。このようなタイヤは、重荷重時におけるショルダー部での接地圧が図２に一点鎖線で示すように低く抑えられているため、ショルダー部での早期摩耗を効果的に防止することができるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなタイヤは、前述した自動車に荷物等が殆ど積載されていないことで小さな荷重（軽荷重）しか負荷されていないときには、図３、４に一点鎖線で示すようにセンター部のみが接地し、該部位での接地圧が高くなってしまうのである。このため、このような状態で前記タイヤを長期間走行させると、センター部におけるトレッドゴムがショルダー部におけるトレッドゴムより早期に摩耗して偏摩耗が発生してしまうのである。しかも、このようなタイヤは前述のようにセンター部のみしか接地していないため、接地面積が不足し、これにより、接地しているサイプのエッジ長さの総和が小さくなったり、あるいは、接地しているブロック数が少なくなって、これらブロック間に生成される雪柱の剪断力の総和が小さくなったりして、氷雪性能が低下するという問題点もある。
【０００５】
この発明は、荷重の大小に拘らず接地圧分布の一様化を図ることができるとともに、軽荷重時における接地面積の増大を図ることができる空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、一対のビード部と、これらビード部から略半径方向外側に向かって延びる一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部間を略円筒状に連ねるトレッド部とを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、子午線断面におけるトレッド部のクラウンを、タイヤ赤道面からクラウン端に向って順次、曲率半径が異なるとともに互いに滑らかに連なる４種類の円弧によりそれぞれ構成されたセンター領域、第１中間領域、第２中間領域およびショルダー領域に区分し、かつ、タイヤ赤道面から測った各領域の最外側までの軸方向距離および各領域における円弧の曲率半径をそれぞれ、センター領域では距離L1および曲率半径R1、第１中間領域では距離L2および曲率半径R2、第２中間領域では距離L3および曲率半径R3、ショルダー領域では距離L4および曲率半径R4で表すとともに、タイヤ赤道面から標準荷重の25％負荷および 100％負荷時における各接触領域の最外側までの軸方向距離をそれぞれW1、W2で表したとき、これら軸方向距離W1、W2と各領域における距離および曲率半径とが、
W1＝W2×（0.6〜0.8）、
L1＝W1×（0.5〜0.7）、 R1＝W1×（10〜20）、
L2＝W1×（0.9〜1.1）、 R2＝W1×（ 5〜10）、
L3＝W2×（0.7〜0.9）、 R3＝W2×（1〜5）、
L4＝W2×（0.9〜1.0）、 R4＝W2×（0.2〜2）、
R1＞R2、 R3＞R4
の関係を満たすことにより達成することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、11はワゴン、バン、ピックアップ、小型トラックなどの比較的小型で乗車人数や積載量によってタイヤに対する負荷荷重が大きく変化する自動車に装着される空気入りラジアルタイヤであり、このタイヤ11は環状のビードコア12が埋設された一対のビード部13と、これらビード部13から略半径方向外側に向かってそれぞれ延びる一対のサイドウォール部14と、これらサイドウォール部14の半径方向外端同士を連ねる略円筒状のトレッド部15とを備えている。また、このタイヤ11は一方のビードコア12から他方のビードコア12まで延び、サイドウォール部14およびトレッド部15を補強する略トロイダル状のカーカス層17を有し、このカーカス層17内にはほぼラジアル方向（子午線方向）に延びる多数本の補強コードが埋設されている。前記カーカス層17の半径方向外側にはベルト層18が配置され、このベルト層18は２枚以上の、ここでは２枚のベルトプライ19を重ね合わせることで構成している。各ベルトプライ19内には内部にタイヤ赤道面Ｓに対して傾斜した多数本の非伸張性補強コードが埋設され、これらベルトプライ19内の補強コードは、２枚のベルトプライ19において逆方向となるよう傾斜している。また、前記ベルト層18の幅方向両端部外側には、内部にほぼ円周方向に延びる繊維コードが埋設された補強層20が配置されている。さらに前記ベルト層18の半径方向外側にはトレッドゴム21が配置され、このトレッドゴム21の外表面には図示していない主溝、横溝等が形成されている。
【０００８】
そして、このようなタイヤ11をリム23に組み付けた後、内圧を充填してタイヤ・リム組立体24としている。ここで、リムとは、下記規格に記載されている適用サイズにおける標準リム（または、"Approved Rim"、 "Recommended Rim"）のことであり、内圧とは、下記規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）に対応する空気圧のことである。そして、規格とは、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格によって決められており、例えば、アメリカ合衆国では「The Tire and Rim Association Inc.のYear Book」で、欧州では「The European Tire and Rim Technical Organization の Standards Manual」で、日本では「日本自動車タイヤ協会の JATMA Year Book」にて規定されている。また、図１にはこのようなリム23の外側輪郭線のみを示している。
【０００９】
また、前記トレッド部15のクラウン25（タイヤの子午線断面、即ちタイヤの回転軸心を含む平面により切断されたタイヤ断面における踏面の呼び名）は、タイヤ赤道面Ｓからクラウン端（後述のショルダー領域の最外側）に向って順次配置された４個の領域、即ちセンター領域26、第１中間領域27、第２中間領域28およびショルダー領域29によって区分されている。この結果、タイヤ赤道面Ｓの両側に位置する両ショルダー領域29の最外側間の領域が前記クラウン25に該当することになる。そして、これら各領域26、27、28、29はそれぞれ互いに異なる曲率半径をもつ４種類の円弧、ここでは、曲率半径がそれぞれR1、R2、R3、R4である円弧から構成されるとともに、隣接する円弧同士は滑らかに連ねられ、全体として複合円弧を形成している。ここで、滑らかに連ねるとは、互いに隣接する円弧曲線が接するように、すなわち二つの円弧曲線が一つの共有点をもち、この点において接線を共有させるように円弧を連結させることを意味し、曲率半径R1の中心をタイヤ赤道面Ｓ上にとり、曲率半径R2の中心をセンター領域26の最外側に対する法線上にとり、曲率半径R3の中心を第１中間領域27の最外側に対する法線上にとり、曲率半径R4の中心を第２中間領域28の最外側に対する法線上にとることで達成することができる。また、タイヤ赤道面Ｓからセンター領域26、第１中間領域27、第２中間領域28、ショルダー領域29の最外側までの軸方向距離をそれぞれ距離L1、距離L2、距離L3、距離L4とする。
【００１０】
そして、このタイヤ11において接地幅の増大を図るには、センター領域26の曲率半径R1を可能な限り大きな値とすることが有効であり、具体的には、前記曲率半径R1を、タイヤ赤道面Ｓから標準荷重の25％負荷時における接触領域の最外側までの軸方向距離W1の10倍以上としなければならない。しかしながら、この曲率半径R1が軸方向距離W1の20倍を超えると、クラウン25の中央部における接地長が短くなって接地面積の低下を招いてしまうのである。このようなことから前記曲率半径R1は軸方向距離W1の10倍から20倍の範囲、即ち、R1＝W1×（10〜20）としなければならない。ここで、軸方向距離W1とは、前述したタイヤ・リム組立体24を標準荷重の25％の荷重を負荷しながら平板に押し付けたときの接地領域における外側端P1とタイヤ赤道面Ｓとの間の軸方向距離を、該タイヤ・リム組立体24に負荷している荷重を取り除いたとき（無負荷状態に戻したとき）に測定した値である。また、前述の標準荷重とは、前述の規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）のことである。そして、この軸方向距離W1は、標準荷重の 100％負荷時における同様の軸方向距離W2の 0.6倍から 0.8倍の範囲でなければならない。その理由は、軸方向距離W1が軸方向距離W2の 0.6倍未満であると、軽荷重時（例えば、標準荷重の25％負荷時）において接地面積が減少してしまうからであり、一方、 0.8倍を超えると、重荷重時（例えば、標準荷重の 100％負荷時）においてクラウン25の側端部の接地圧が高くなり該部位が早期に摩耗してしまうからである。ここで、前記軸方向距離W2とは、前述したタイヤ・リム組立体24を標準荷重の 100％の荷重を負荷しながら平板に押し付けたときの接地領域における外側端P2とタイヤ赤道面Ｓとの間の軸方向距離を、該タイヤ・リム組立体24に負荷している荷重を取り除いたとき（無負荷状態に戻したとき）に測定した値である。
【００１１】
また、第１中間領域27の曲率半径R2は、軽荷重時の接地面積を増大させながら重荷重時の接地圧分布を均一化するために、前記センター領域26の曲率半径R1より小さな値、即ちR1＞R2としなければならない。そして、前記曲率半径R2が軸方向距離W1の 5倍未満であると、重荷重時にクラウン25の中央部の接地圧が高くなって該部位が早期に摩耗し、一方、軸方向距離W1の10倍を超えると、クラウン25の側端部の接地圧が高くなって該部位が早期に摩耗してしまう。このようなことから前記曲率半径R2は軸方向距離W1の 5倍〜10倍の範囲、即ち、R2＝W1×（ 5〜10）としなければならない。
【００１２】
次に、第２中間領域28の曲率半径R3は前記軸方向距離W2の 1倍〜 5倍の範囲、即ち、R3＝W2×（1〜5）としなければならない。その理由は、前記曲率半径R3が軸方向距離W2の 1倍未満であると、重荷重時におけるクラウン25の中央部の接地圧が高くなって該部位が早期に摩耗し、逆に、 5倍を超えると、曲率半径R4の値をいかに小さくしても、重荷重時におけるクラウン25の側端部の接地圧が高くなって該部位が早期に摩耗してしまうからである。
【００１３】
また、ショルダー領域29の曲率半径R4は、クラウン25の側端部における接地圧を低減させる目的から可能な限り小さな値、特に第２中間領域28の曲率半径R3より小さくする（R3＞R4）必要があり、具体的には軸方向距離W2の 2倍以下でなければならない。しかしながら、この曲率半径R4が軸方向距離W2の 0.2倍未満となると、重荷重時における接地幅が狭くなって第２中間領域28の接地圧が上昇し、この結果、該第２中間領域28が早期に摩耗してしまうのである。このようなことから前記曲率半径R4は軸方向距離W2の 0.2倍から 2倍の範囲、即ち、R4＝W2×（0.2〜2）としなければならない。
【００１４】
また、前記タイヤ赤道面Ｓからセンター領域26の最外側までの軸方向距離L1は前記軸方向距離W1の 0.5倍から 0.7倍の範囲、即ち、L1＝W1×（0.5〜0.7）としなければならない。その理由は、軸方向距離L1が軸方向距離W1の 0.5倍未満であると、軽荷重時におけるクラウン25の接地幅が狭くなり過ぎて接地面積の増大を図ることができなくなるからであり、一方、 0.7倍を超えると、重荷重時にクラウン25の両端部での接地圧が高くなり過ぎるからである。
【００１５】
さらに、前記第１中間領域27は接地領域の形状と接地圧分布との調整のために用いられるが、センター領域26の曲率半径R1とこの第１中間領域27の曲率半径R2とを種々変化させながら、軽荷重時における接地領域の形状と重荷重時における接地圧分布とを独立に調整しようとすると、ある程度の幅が必要である。そして、第１中間領域27に前記幅を与えるには、タイヤ赤道面Ｓから第１中間領域27の最外側までの軸方向距離L2を軸方向距離W1の 0.9倍から 1.1倍の範囲、即ち、L2＝W1×（0.9〜1.1）としなければならない。
【００１６】
また、タイヤ赤道面Ｓから第２中間領域28の最外側までの軸方向距離L3は軸方向距離W2の 0.7倍から 0.9倍の範囲、即ちL3＝W2×（0.7〜0.9）とする必要がある。その理由は、前記軸方向距離L3が軸方向距離W2の 0.7倍未満であると、重荷重時における接地幅が狭くなるため、第１中間領域27の接地圧が高くなり、この結果、該第１中間領域27が早期に摩耗してしまうからであり、一方、 0.9倍を超えると、重荷重時におけるクラウン25の側端部の接地圧が高くなって該部位が早期に摩耗してしまうからである。また、軸方向距離L4はタイヤ赤道面Ｓからショルダー領域29の最外側までの距離であるが、この軸方向距離L4が軸方向距離W2の 0.9倍未満であると、重荷重時における接地幅が狭くなり過ぎて第２中間領域28の接地圧が上昇し、これにより、該第２中間領域28が早期に摩耗してしまう。このようなことから軸方向距離L4は軸方向距離W2の 0.9倍以上で、最大 1.0倍まで、即ちL4＝W2×（0.9〜1.0）でなければならない。
【００１７】
そして、軸方向距離W1、W2、L1、L2、L3、L4、曲率半径R1、R2、R3、R4が前述のような関係を満たしていると、荷重の大小に拘らず接地圧分布が図２、３に実線で示すように、従来のタイヤより一様化されるとともに、軽荷重時における接地面積が図４に実線で示すように増大する。これにより、クラウン25の中央部、側端部における偏摩耗を抑制することができるとともに、接地しているサイプのエッジ長さの総和の増大、および接地しているブロック数の増加による雪柱の剪断力の総和の増大を図ることができ、氷雪性能、即ち氷雪路での操縦安定性を向上させることができる。なお、前記図２、３、４の結果を得るために用いたタイヤは、以下の実施例で用いたタイヤと同一サイズの空気入りラジアルタイヤである。また、図２、３、４の縦軸はタイヤ赤道面Ｓと一致し、図４は接地長分布を見るため接地領域の外側輪郭形状のみが示されている。
【００１８】
【実施例】
次に、試験例を説明する。この試験に当たっては、本発明を実施したタイヤを実施例として２２種類、数値範囲が本発明から外れているタイヤを比較例として１６種類、および、従来用いられているタイヤを従来例として２種類準備した。ここで、前記各タイヤはサイズが7.00-R16の小型トラック用空気入りラジアルタイヤで、カーカス層はラジアル方向に延びるポリエステルコードが埋設されたカーカスプライを２枚積層して構成し、また、ベルト層は逆方向に傾斜したスチールコードが埋設されているベルトプライを２枚積層して構成し、さらに、補強層は 1260d/2の周方向に延びるナイロンコードが埋設された１枚の補強プライから構成している。そして、前記タイヤのうち、実施例３、４、５および比較例１、２は軸方向距離W1を変化させ、実施例６、２、７および比較例３、４は距離L1を変化させ、実施例８、５、９および比較例５、６は距離L2を変化させ、実施例１０、１１、１２および比較例７、８は距離L3を変化させ、実施例１３、２、１４および比較例９、１０は曲率半径R1を変化させ、実施例１５、２、１６および比較例１１、１２は曲率半径R2を変化させ、実施例１７、１８、１９および比較例１３、１４は曲率半径R3を変化させ、実施例２０、２１、２２および比較例１５、１６は曲率半径R4を変化させたものである。次に、このようなタイヤを 5.5×16のリムに組み付けた後、558kPaの内圧を充填しタイヤ・リム組立体とした。次に、これらタイヤ・リム組立体に 308kg（標準荷重の25％）の荷重を負荷しながら平板に押し付けて接地領域の外側端P1を決定した後、タイヤ・リム組立体を無負荷状態に戻し、このときのタイヤ赤道面と前記外側端P1との間の軸方向距離W1を測定した。同様にタイヤ・リム組立体に1230kg（標準荷重の 100％）の荷重を負荷して外側端P2を決定した後、無負荷状態に戻してタイヤ赤道面と前記外側端P2との間の軸方向距離W2を測定した。これらの結果および各タイヤの諸元は以下の表１、２、３、４に示す。なお、これら表には軸方向距離W1、W2に掛け合わせる数値のみを示している。
【００１９】
【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【００２０】
次に、これら各タイヤを小型トラックに装着した後、各タイヤに標準荷重が作用するよう所定重量のコンクリートブロックを荷台に積載し、一般道、高速道路、山道を含めて合計１万km走行した。その後、これらタイヤをトラックから取り外してクラウンの側端部および中央部における単位幅（ 5mm）当りの摩耗量を測定し、前者の後者に対する摩耗量比を求めて耐偏摩耗性の指標とした。その結果を表１〜４に示すが、この比の値が 1.0に近いほど耐偏摩耗性が良好であり、具体的には、前記比の値が0.5〜1.5の範囲のものを良好と判定している。
【００２１】
また、前記タイヤ・リム組立体を荷台が空の小型トラックに装着した後、氷上最大減速度（m/s^２）および雪上最大減速度（m/s^２）を測定したが、その結果を表１〜４に示す。ここで、前記氷上最大減速度は、氷盤上を20km/hで走行しているときに急ブレーキをかけ、該ブレーキをかけた地点から停止した地点までの制動距離を基に算出した値であり、一方、雪上最大減速度は、雪上を30km/hで走行しているときに急ブレーキをかけ、該ブレーキをかけた地点から停止した地点までの制動距離を基に算出した値である。なお、これら表１〜４には参考として各タイヤの接地面積（ cm^２）も示している。ここで、氷上最大減速度が0.75以上、雪上最大減速度が2.10以上、接地面積が 110.0以上のものを良好と判定している。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、荷重の大小に拘らず接地圧分布の一様化を図ることができるとともに、軽荷重時における接地面積の増大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示すタイヤ・リム組立体の子午線断面図である。
【図２】重荷重時の接地圧分布分布を示すグラフである。
【図３】軽荷重時の接地圧分布分布を示すグラフである。
【図４】軽荷重時の接地長（接地領域の外輪郭）を示すタイヤの接地輪郭図である。
【符号の説明】
11…空気入りラジアルタイヤ 13…ビード部
14…サイドウォール部 15…トレッド部
25…クラウン 26…センター領域
27…第１中間領域 28…第２中間領域
29…ショルダー領域Ｓ…タイヤ赤道面

Claims

一対のビード部と、これらビード部から略半径方向外側に向かって延びる一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部間を略円筒状に連ねるトレッド部とを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、子午線断面におけるトレッド部のクラウンを、タイヤ赤道面からクラウン端に向って順次、曲率半径が異なるとともに互いに滑らかに連なる４種類の円弧によりそれぞれ構成されたセンター領域、第１中間領域、第２中間領域およびショルダー領域に区分し、かつ、タイヤ赤道面から測った各領域の最外側までの軸方向距離および各領域における円弧の曲率半径をそれぞれ、センター領域では距離L1および曲率半径R1、第１中間領域では距離L2および曲率半径R2、第２中間領域では距離L3および曲率半径R3、ショルダー領域では距離L4および曲率半径R4で表すとともに、タイヤ赤道面から標準荷重の25％負荷および 100％負荷時における各接触領域の最外側までの軸方向距離をそれぞれW1、W2で表したとき、これら軸方向距離W1、W2と各領域における距離および曲率半径とは、
W1＝W2×（0.6〜0.8）、
L1＝W1×（0.5〜0.7）、 R1＝W1×（10〜20）、
L2＝W1×（0.9〜1.1）、 R2＝W1×（ 5〜10）、
L3＝W2×（0.7〜0.9）、 R3＝W2×（1〜5）、
L4＝W2×（0.9〜1.0）、 R4＝W2×（0.2〜2）、
R1＞R2、 R3＞R4
の関係を満たすことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。