JP5041588B2 - 空気入りスタッドレスタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、氷雪路上で使用目的とした空気入りスタッドレスタイヤに関し、より詳細には、アイス路面での制動性能や駆動性能が向上された空気入りスタッドレスタイヤに関する。

図４に示すように、制動時には進行方向と逆向きの応力がタイヤのサイド部に発生する。逆に、駆動時には進行方向と同じの応力がタイヤのサイド部に発生する。スタッドレスタイヤと呼ばれる、氷雪路上での空気入りタイヤでは、制動時に発生する応力が大きければ、制動性能が向上する。逆に、駆動時に発生する応力が小さいと、駆動性能が向上する。

一般的に乗用車に使用される空気入りタイヤにおいては、サイドウォールの表面には文字、記号や図形などが装飾されているのみに留まっていた。したがって、タイヤのサイド部は回転方向に関して方向性がないので、制動時及び駆動時において、サイド部には、向きが異なるが大きさが同じである応力が発生する。その結果、制動性能と駆動性能を同時に向上させることができなかった。

また、特許文献１に記載の空気入りタイヤでは、タイヤの回転方向は指定されておらず、サイドウォールに配置されたリブはロードノイズの低減を目的とするものである。

特開２００１−３９１２９号公報（図１、２）

上記のように、制動性能と駆動性能を同時に向上させることが困難である。特許文献１のタイヤのようにサイドウォールにリブを配置すると、タイヤの剛性が高くなりすぎて乗り心地が悪化することが懸念される。したがって、本発明の課題は、氷雪路上での制動性能と駆動性能を同時に向上させ、乗り心地を確保した空気入りスタッドレスタイヤを提供することにある。

上記課題を解決するため、本願発明の空気入りスタッドレスタイヤは、一対のビード部と、前記ビード部を巻回しトロイダル形状をなすカーカスと、前記カーカスのサイド部を覆う一対のサイドウォールと、前記カーカスのクラウン部を覆うトレッドとを備えた、回転方向が指定された空気入りスタッドレスタイヤにおいて、
各サイドウォールに複数の突条がタイヤ赤道面に関して対称に配置され、
前記突条はタイヤ半径方向内側から外側に延びるにつれ、回転方向とは逆の方向に傾斜し、前記突条の延びる方向とタイヤ半径方向とがなす傾斜角度が４５度〜８０度であり、
前記突条のタイヤ半径方向内側端部は、前記ビード部のビードフィラーのタイヤ半径方向外側端部から０ｍｍ〜４ｍｍだけタイヤ半径方向内側にあり、
前記突条のタイヤ半径方向外側端部は、タイヤ赤道面でのトレッド面からタイヤ断面高さの３５％〜４５％だけタイヤ半径方向内側にあり、
前記突条の幅は５ｍｍ〜１５ｍｍであり、前記突条の間隔は５ｍｍ〜２０ｍｍ、前記突条の高さは２ｍｍ〜６ｍｍであり、
前記突条の２３℃における１００％モジュラスが、前記サイドウォールの２３℃における１００％モジュラスの１．０〜１．６倍であることを特徴とする。

突条はタイヤ半径方向内側から外側に延びるにつれ、回転方向とは逆の方向に傾斜しているので、突条は、回転方向とは逆の方向にタイヤのサイド部が変形しないように、サイド部の剛性を高めている。そのため、制動時には、突条がないタイヤと比べて、タイヤのサイド部ではより大きい応力が発生する。逆に、駆動時には、タイヤのサイド部で発生する応力は小さくなる。結果として、アイス路面での制動性能と駆動性能を同時に向上させることができる。

また、突条の１００％モジュラスは、サイドウォールの１００％モジュラスの１．０〜１．６倍とすることが好ましい。突条の１００％モジュラスをサイドウォールに比べて高くすることにより、より効果的に制動時と駆動時における応力の差を大きくすることができる。なお、本願では１００％モジュラスとは２３℃における値をいう。

以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る空気入りスタッドレスタイヤの側面の一部を示す図である。タイヤ１は装着時の回転方向Ｒが定められたタイヤである。タイヤ１のサイドウォール２には、複数の突条３が配置されている。突条３はタイヤ半径方向内側から外側に延びるにつれ、回転方向Ｒとは逆の方向に傾斜している。突条３の延びる方向とタイヤ半径方向Ｌとがなす角度はθである。

したがって、突条３は、回転方向Ｒとは逆の方向Ｒ′にタイヤ１のサイド部が変形しないように、サイド部の剛性を高めている。その結果、制動時には、突条３がないタイヤと比べて、タイヤ１のサイド部ではより大きい応力が発生する。逆に、駆動時には、タイヤ１のサイド部で発生する応力は小さくなる。その結果、アイス路面での制動性能と駆動性能を同時に向上させることができる。

突条３の傾斜角度θは、４５度〜８０度が好ましい。角度θが４５度未満であると、タイヤの縦剛性が大きくなりすぎて、乗り心地が悪化したり、操縦安定性が低下したりする。逆に、角度θが８０度を超えると、突条３を多く配置できず、サイド部の剛性を高める効果も低い。

図２は、図１のＡ−Ａ断面であり、タイヤ１の右半断面を示している。カーカス７は、ビードフィラー４、ビードワイヤ５からなるビード部６を巻き上げ、トロイダル形状を形成している。カーカス７のサイド部を覆う一対のサイドウォール２と、カーカス７のクラウン部を覆うトレッド８とを備えている。これらは公知の空気入りタイヤの構造であり、トレッドに刻まれる溝やサイプ、カーカス７とトレッドの間に挿入されるベルト補強層などは省略している。

突条３の半径方向内側の端部３ａは、ビードフィラー４の半径方向外側端部４ａから０ｍｍ〜４ｍｍだけ半径方向内側にある。端部３ａが４ｍｍを超えて半径方向内側にあると、タイヤの縦剛性が大きくなりすぎて、乗り心地が悪化したり、操縦安定性が低下したりする。逆に、０ｍｍ未満であって端部３ａが、ビードフィラー４の半径方向外側端部４ａより半径方向外側にあると、サイド部の剛性を高める効果も低くなる。

赤道面Ｃでのタイヤ断面高さＨとして、タイヤ赤道面でのトレッド面から突条３の半径方向外側の端部３ｂまでの距離Ｈ１は、タイヤ断面高さＨの３５％〜４５％であることが好ましい。すなわち、突条３の半径方向外側の端部３ｂは、タイヤ赤道面でのトレッド面からタイヤ断面高さＨの３５％〜４５％だけタイヤ半径方向内側にあることが好ましい。Ｈ１がＨの３５％未満であると、突条３を成型する金型の凹部が、トレッドを成型する金型とサイドウォールを成型する金型との接合面を跨ぐこととなり、製造が困難となる。逆に、Ｈ１がＨの４５％を超えると、偏平率の低いタイヤではサイド部の剛性を高め得る程度に突条３を設けることができないことがある。

右半断面の突条３と、左半断面側の突条３（図示しない）とは、タイヤ赤道面Ｃに関して対称になるように配置されている。制動時及び駆動時のいずれにおいても、応力は、サイド部の、タイヤ赤道面Ｃに関して対称な位置で発生するため、効果的にサイド部の剛性を高めることができる。

図３は、図１、２のＢ−Ｂ線断面（断面高さにおいて突条３の中間点に相当する）における突条３のタイヤ周方向断面を示す図である。突条３の幅αは５ｍｍ〜１５ｍｍ、間隔βは５ｍｍ〜２０ｍｍ、高さγは２ｍｍ〜６ｍｍが好ましい。これらの範囲を外れて、幅αが狭かったり、間隔βが広かったり、高さγが低かったりすると、制動時と駆動時における応力の差が小さく、効果が低くなる。逆に、これらの範囲を外れて、幅αが広かったり、間隔βが狭かったり、高さγが高かったりすると、タイヤの縦剛性が大きくなりすぎて、乗り心地が悪化したり、操縦安定性が低下したりする。また、間隔βが狭いと、タイヤを成型する金型の製作が困難となる。

なお、突条３はサイドウォール２と同じ組成のゴムとしてもよいが、突条３の１００％モジュラスは、サイドウォール２の１００％モジュラスの１．０〜１．６倍となるように、突条３のゴム組成を変化させてもよい。より効果的に制動時と駆動時における応力の差を大きくすることができる。突条の１００％モジュラスをサイドウォールに比べて高くすることにより、より効果的に制動時と駆動時における応力の差を大きくすることができる。なお、１．６倍を超えると、タイヤの縦剛性が大きくなりすぎて、乗り心地が悪化したり、操縦安定性が低下したりする。

この場合、図５に示すように、突条３を構成するゴム１３と、サイドウォール２を構成するゴム１２とからなるサイドウォールゴム１０を一体に押し出し成形し、カーカスに貼り付けてグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤを加硫成型して、突条３の１００％モジュラスのみを大きくすることができる。

実施例として本発明に係るタイヤ、比較例に係るタイヤをそれぞれ試作し、排気量２０００ｃｃの前輪駆動乗用車の全輪に装着して評価を行なった。いずれのタイヤサイズは１９５／６５Ｒ１５、リムサイズは１５×６−ＪＪ、内圧は２００ｋＰａであった。

アイス制動は、アイス路面上で時速４０ｋｍからのＡＢＳ制動距離を示し、数字が大きいほど制動距離が短くタイヤの制動性能が良いことを示す。アイス加速は、アイス路面上で停止した状態から３０ｍ走行するのに要する時間を示し、数字が大きいほど走行時間が短くタイヤの駆動性能が良いことを示す。いずれも比較例１を１００とした指数で表している。乗り心地は、評価コースにおいて１名乗車による１０段階の官能評価した点数であり、数字が大きいほど乗り心地が良いことを示す。

表１は、突条の傾斜角度を変化させて評価した結果である。比較例３は、突条がタイヤ半径方向内側から外側に延びるにつれ、回転方向に傾斜しているタイヤで、傾斜角度θを負値で表している。比較例４は、左右サイドウォールの突条が赤道面に関して対称に配置されず、一方の突条の周方向中間位置に相当する位置に他方の突条が配置されたタイヤである。

表１によれば、傾斜角度θが小さい比較例２では制動性能や駆動性能がさほど向上せず、逆向きに傾斜した比較例３では制動性能や駆動性能が低下し、乗り心地も悪化している。比較例４では左右サイドウォールの突条が赤道面に関して対称に配置されていないので、制動性能や駆動性能が向上せず、乗り心地も悪化している。一方、実施例１〜５では、傾斜角度θを４５度〜８０度としたことにより、アイス路面での制動性能や駆動性能が同時に向上でき、乗り心地も確保することができた。

表２及び表３は、突条の寸法を変化させて評価した結果である。表３においてビードフィラーの半径方向外側端部より突条の半径方向内側の端部までの距離が負値となっているのは、突条の半径方向内側の端部がビードフィラーの半径方向外側端部より半径方向外側にあることを示す。表２及び表３によれば、比較例５〜１２では突条の寸法や位置が適切でないため、制動性能や駆動性能の向上と、乗り心地の確保とを同時に実現でなかった。一方、実施例では、突条の寸法を適切に設定することによりアイス路面での制動性能や駆動性能が同時に向上でき、乗り心地も確保することができた。

表４は、突条の１００％モジュラスをサイドウォールに比べて変化させて評価した結果である。突条の１００％モジュラスを適切に設定することによりアイス路面での制動性能や駆動性能が同時に向上できたが、比較例１３では突条の１００％モジュラスがサイドウォールに比べて大きいため、乗り心地が悪化した。

本発明に係る空気入りスタッドレスタイヤの側面の一部を示す図である。 本発明に係る空気入りスタッドレスタイヤの右半断面を示す図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 制動時及び駆動時に発生する応力を示す図である。 本発明に係る空気入りスタッドレスタイヤの製造に使用されるサイドウォールゴムの一例を示す図である。

符号の説明

１ タイヤ
２ サイドウォール
３ 突条
４ ビードフィラー
５ ビードコア
６ ビード部
７ カーカス
８ トレッド

Claims (1)

1. 一対のビード部と、前記ビード部を巻回しトロイダル形状をなすカーカスと、前記カーカスのサイド部を覆う一対のサイドウォールと、前記カーカスのクラウン部を覆うトレッドとを備えた、回転方向が指定された空気入りスタッドレスタイヤにおいて、
   各サイドウォールに複数の突条がタイヤ赤道面に関して対称に配置され、
   前記突条はタイヤ半径方向内側から外側に延びるにつれ、回転方向とは逆の方向に傾斜し、前記突条の延びる方向とタイヤ半径方向とがなす傾斜角度が４５度〜８０度であり、
   前記突条のタイヤ半径方向内側端部は、前記ビード部のビードフィラーのタイヤ半径方向外側端部から０ｍｍ〜４ｍｍだけタイヤ半径方向内側にあり、
   前記突条のタイヤ半径方向外側端部は、タイヤ赤道面でのトレッド面からタイヤ断面高さの３５％〜４５％だけタイヤ半径方向内側にあり、
   前記突条の幅は５ｍｍ〜１５ｍｍであり、前記突条の間隔は５ｍｍ〜２０ｍｍ、前記突条の高さは２ｍｍ〜６ｍｍであり、
   前記突条の２３℃における１００％モジュラスが、前記サイドウォールの２３℃における１００％モジュラスの１．０〜１．６倍であることを特徴とする空気入りスタッドレスタイヤ。

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