JP5400610B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、車両装着時の外側と内側の指定が有る空気入りタイヤに関する。

近年、空気入りタイヤの性能向上への要求がますます高まるにつれ、操縦安定性、快適性（乗り心地、静粛性）、耐摩耗性など、互いに相反する性能を両立させる技術の必要性が増している。その１つの技術として、タイヤ赤道面に対し非対称化した空気入りタイヤが提案されている。

この種の空気入りタイヤは、車両に装着された際の使用環境において、サスペンションの挙動やアライメント、走行面から空気入りタイヤへの入力がタイヤ赤道面に対して非対称であり、その結果として、直進中、コーナリング中を問わず空気入りタイヤに作用する力、空気入りタイヤが担うべき機能要件がタイヤ赤道面に対してやはり非対称となることに立脚し、空気入りタイヤの車両装着外側と内側での機能分割を行うようにしたものである。

非対称化された空気入りタイヤの第１従来例としては、トレッド部を硬度の低い上層ゴム層と硬度の高い下層ゴム層とから構成し、上層ゴム層の厚さを車両装着外側に向かって漸増させたものがある（特許文献１参照）。この第１従来例では、偏摩耗によるグリップの低下を抑制できるため、トレッド部の耐久性を高めることができる。

第２従来例としては、トレッド部が硬度の異なるゴム層を有し、トレッド面全体若しくは周方向溝で区分される１つ以上の陸部で下層ゴム層の厚さを片方の端部に向かって漸増させたものがある（特許文献２参照）。この第２従来例では、残留横力を打ち消して直進安定性を向上させることができる。

第３従来例としては、下層ゴムの体積率を車両装着外側に向かって大きくしたものがある（特許文献３参照）。
特開平２−１６２１０４号公報 特開平１１−５９１１８号公報 欧州特許１２３６５８７Ａ２号公報

しかしながら、前記第１及び第３従来例では、コーナリング時に大きなコーナリングフォースを発生させることができないため、操縦安定性等を向上させることができない。又、前記第２従来例では、第１及び第３従来例よりコーナリング時のコーナリングフォースがアップするが、大きくアップさせることができない。又、振動吸収特性、減衰性を向上させることができず、快適性の点でも満足できるとはいえない。

又、第１及び第２従来例以外にも、種々の非対称化された空気入りタイヤが提案されているが、操縦安定性と快適性（乗り心地、静粛性）を共に満足させたものが提案されていない。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、操縦安定性と快適性（乗り心地、静粛性）を共に満足させた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴に係る発明は、車両装着時の外側と内側の指定が有り、トレッド部が少なくとも２層以上に積層され、前記トレッド部を構成する２層が貯蔵弾性率の異なるゴム材にてそれぞれ形成された空気入りタイヤであって、前記トレッド部を構成する２層の厚み割合がタイヤ幅方向の外側と内側で異なり、前記トレッド部を構成する各層によって決定されるトータルの貯蔵弾性率が、タイヤ幅方向の内側よりもタイヤ幅方向の外側で高く設定されたことを要旨とする。

かかる特徴によれば、トレッド部の車両装着外側は、各層によって決定されるトータルの貯蔵弾性率が高く、いわゆる硬いゴム構造となるため、コーナリング時に大きなコーナリングフォースを発生させることができ、又、トレッド部の車両装着内側は、各層によって決定されるトータルの貯蔵弾性率が低く、いわゆる軟らかいゴム構造となるため、トレッド部の振動吸収性、減衰性を高めることができる。以上より、操縦安定性と快適性（乗り心地、静粛性）を共に満足させることができる。

その他の特徴に係る発明は、前記トレッド部がタイヤ径方向の内側に配置されるベースゴム層とタイヤ径方向の外側に配置されるキャップゴム層との２層からなり、前記ベースゴム層は、前記キャップゴム層より貯蔵弾性率が低いゴム材にて形成され、前記ベースゴム層の厚みは、タイヤ幅方向の内側よりもタイヤ幅方向の外側が薄く設定されていることを要旨とする。

かかる特徴によれば、装着外側が硬いゴム層となって、コーナリング時に大きなコーナリングフォースを発生させる一方、装着内側は、軟らかいゴム層となって路面からの入力や振動を減衰させるため、操縦安定性と快適性の両立が達成される。

その他の特徴に係る発明は、前記トレッド部がタイヤ径方向の内側に配置されるベースゴム層とタイヤ径方向の外側に配置されるキャップゴム層との２層からなり、前記ベースゴム層は、前記キャップゴム層より貯蔵弾性率が高いゴム材にて形成され、前記ベースゴム層の厚みは、タイヤ幅方向の内側よりもタイヤ幅方向の外側が厚く設定されていることを要旨とする。

かかる特徴によれば、装着外側が硬いゴム層となって、コーナリング時に大きなコーナリングフォースを発生させる一方、装着内側は、軟らかいゴム層となって路面からの入力や振動を減衰させるため、操縦安定性と快適性の両立が達成される。

その他の特徴に係る発明は、前記トレッド部のタイヤ幅方向の任意の位置を境界位置とし、前記境界位置を境として外側区間と内側区間とを含む少なくとも２区間以上に分けられ、前記区間毎に前記ベースゴム層の厚みが異なりつつ、前記区間では前記ベースゴム層の厚みが一定であるよう形成されたことを要旨とする。

かかる特徴によれば、タイヤ目標性能に応じて、境界位置を境としてタイヤ特性をタイヤ幅方向の外側と内側で明確に、且つ細かく変更できる。又、トレッド部の剛性の極端な変化を抑制できる。

その他の特徴に係る発明は、境界位置を境として隣り合う区間の前記ベースゴム層の厚さは、厚みの薄い区間に対して厚みの厚い区間が１２０％〜３００％の範囲に設定されていることを要旨とする。
かかる特徴によれば、境界位置を境とするベースゴム層の厚さ変化が１２０％未満ではベースゴム層の厚さを変化させたことによる快適性の向上があまり期待できず、又、３００％を超えると、トレッド部の剛性が境界位置を境として極端に変化し、ハンドルの応答性が舵角により急変し、操縦安定性の悪化をもたらす。以上より、１２０％〜３００％の範囲とすることによって、快適性と操縦安定性の両方を確実に満足させることができる。

その他の特徴に係る発明は、前記境界位置は、前記トレッド部の溝の位置に合わせた位置であることを要旨とする。
かかる特徴によれば、リブ内での剛性が変化しないため、操縦安定性、耐摩耗性の低下をもたらしにくい。

本発明によれば、操縦安定性と快適性（乗り心地、静粛性）を共に満足させた空気入りタイヤを提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態を示し、空気入りタイヤの断面図である。 図２は、本発明の別態様を示す空気入りタイヤの断面図である。 図３は、従来から一般的に用いられている空気入りタイヤの断面図である。 図４は、従来例、実施例及び比較例の各タイヤの構造（ベースゴム層の厚み変化が２区間）と性能試験の評価結果を示す図である。 図５は、実施例と比較例の各タイヤの構造（ベースゴム層の厚み変化が３区間）と性能試験の評価結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの断面図、図２は本発明の別態様を示す空気入りタイヤの断面図、図３は従来から一般的に用いられている空気入りタイヤの断面図である。図１に示すように、空気入りタイヤ１は、車両装着時の外側と内側の指定が有るものであり、次のような構造である。つまり、空気入りタイヤ１は、タイヤ幅方向に間隔を置いて配置され、ビードコア２ａとビードフィラー２ｂからなる一対のビード補強部２と、一対の両端部がビード補強部２の周囲で折り返されたトロイダル状のカーカス３と、このカーカス３のタイヤ径方向の外側に配置されたベルト層４と、このベルト層４のタイヤ径方向の外側に配置され、走行路に接地するトレッド部５と、カーカス３の両側面の外側に配置された一対のサイドウォール部６と、カーカス３の両端の開口端を被い、タイヤホイール（図示せず）に取り付けされるビード部７とを備えている。

トレッド部５は、タイヤ径方向の内側に配置されるベースゴム層１０と、タイヤ径方向の外側に配置されるキャップゴム層１１との二層構造に構成されている。キャップゴム層１１は走行路に直接接地し、その接地側である外面側には周方向に溝１１ａが適所に形成されている。この複数の溝１１ａによって複数のリブ１１ｂが表面側に形成されている。

ベースゴム層１０とキャップゴム層１１は、互いに貯蔵弾性率の異なるゴム材にて形成され、この実施形態では、ベースゴム層１０がキャップゴム層１１に対して貯蔵弾性率が低いゴム材にて形成されている。摂氏３０度における貯蔵弾性率の高低は、ゴムの所謂「硬い」、「軟らかい」を表現し、貯蔵弾性率が高いものが「硬く」、貯蔵弾性率が低いものが「軟らかい」ものである。つまり、この実施形態では、ベースゴム層１０は軟らかいゴム材で、キャップゴム層１１は硬いゴム材でそれぞれ形成されている。

トレッド部５のタイヤ幅方向のトータル厚みはほぼ均一（例えば１１ｍｍ程度）に形成されているが、ベースゴム層１０とキャップゴム層１１の厚みは次のように可変されている。つまり、トレッド部５のタイヤ幅方向の任意の位置を境界位置Ａとし、この境界位置Ａを境として車両装着の内側区間Ｌ１はベースゴム層１０の厚みｔ１が厚く、外側区間Ｌ２はベースゴム層１０の厚みｔ２が薄く設定されている。キャップゴム層１１の厚みは、ベースゴム層１０とは逆に、内側区間Ｌ１で薄く、外側区間Ｌ２で厚くなっている。同一区間内でのベースゴム層１０及びキャップゴム層１１の各厚みは、ほぼ均一に形成されている。

ここで、ベースゴム層１０の厚みｔ１は、ベルト層４の表面からの厚みをいい、キャップゴム層１１の厚みは、ベースゴム層１０の表面からタイヤ表面（キャップゴム層１１の表面）までの厚みをいう。

この実施形態では、境界位置Ａは、トレッド部５の溝１１ａの位置に合わせた位置とされている。

又、境界位置Ａを境として隣り合う内側区間Ｌ１と外側区間Ｌ２のベースゴム層１０の厚さｔ１，ｔ２は、厚さが薄い外側区間Ｌ２のｔ２に対して厚さが厚い内側区間Ｌ１のｔ１が１２０％〜３００％の範囲に設定されている。

なお、ベースゴム層１０とキャップゴム層１１の厚みについて、加硫成型時にキャップゴム層１１に金型を押込んで成形を行なうため、タイヤ幅方向に対して、ベースゴム層１０とキャップゴム層１１ともに厚みにばらつきが生じるが、本件では所定の区間で平均化したものをそれぞれベースゴム層１０とキャップゴム層１１の厚みとしている。

上記構成の空気入りタイヤ１では、次の理由によって操縦安定性と快適性（乗り心地、静粛性）を共に満足する。車両に装着された状態の空気入りタイヤ１は、タイヤ赤道面Ｏ１に対して車両装着外側にある箇所が内側箇所に較べて操縦安定性への寄与が大きい。これは、操縦安定性を決定付けるコーナリング時の挙動では、車両の重心がコーナリング外側へ移動し、コーナリング外側の空気入りタイヤ１、とりわけ車両装着外側の箇所により大きな荷重負荷がかかるためと考えられる。すなわち、当該箇所の剛性が高く、大きなコーナリングフォースを発生できることが操縦安定性の向上に対して有効である。

一方、タイヤ赤道面Ｏ１に関して車両装着内側の箇所は、快適性への寄与が大きい。現在、殆ど全ての車両において、空気入りタイヤ１を組み付けるホイールは、いわゆる「オフセット」（ホイールの赤道面と、ホイールと車軸を結合するハブ面との幅方向のずれ量）のある形状になっており、ハブ面は車両装着外側にオフセットされている。そのため、ハブ面で結合する車軸によって支持されるホイール・タイヤ系においては、ハブ面との距離が近い車両装着外側の箇所は剛性が高く、ハブ面との距離が遠い車両装着内側の箇所は剛性が低い。そのため、走行中に走行面の凹凸、走行面上の障害物等によって加えられる振動入力に対し、車両装着内側の箇所の方が外側箇所より加振され易く、空気入りタイヤの車両装着内側箇所において振動吸収性、減衰性を高めることが快適性の向上に対して有効である。

本実施形態に係る空気入りタイヤは、ベースゴム層１０がキャップゴム層１１に対して貯蔵弾性率が低いゴム材にて形成され、ベースゴム層１０の厚みは、境界位置Ａを境としてタイヤ幅方向の外側区間Ｌ２が薄く、タイヤ幅方向の内側区間Ｌ１が厚く形成されている。従って、トレッド部５の車両装着外側は、いわゆる硬いゴム構造となるため、コーナリング時に大きなコーナリングフォースを発生させることができる。又、トレッド部５の車両装着内側は、いわゆる軟らかいゴム構造となるため、トレッド部５の振動吸収性、減衰性を高めることができる。以上より、操縦安定性と快適性（乗り心地、静粛性）を共に満足させることができる。

この実施形態では、ベースゴム層１０は、キャップゴム層１１に対して貯蔵弾性率が低いゴム材にて形成され、ベースゴム層１０の厚みｔ１，ｔ２は、タイヤ幅方向の外側が薄く、タイヤ幅方向の内側が厚く設定されている。従って、走行路に接地するキャップゴム層１１が硬いゴム材であるため、操縦安定性のアップに直接的に貢献すると共に、走行路からの凹凸入力、接地反力をタイヤケーシング、ひいては車軸に伝達するベースゴム層１０が軟らかいゴム材であるため、快適性のアップに有効に働く。

この実施形態では、トレッド部５のタイヤ幅方向の任意の位置を境界位置Ａとし、この境界位置Ａを境としてベースゴム層１０の厚みが異なるよう形成されている。従って、タイヤ目標性能に応じて、境界位置Ａを境としてタイヤ特性をタイヤ幅方向の外側と内側で明確に変更できる。また、ベースゴム層１０が、タイヤ幅方向について、キャップゴム層１１の全体に渡って入っていることで、ベースゴムが一部分にしか入っていない場合に起こり得るベースゴム端部での故障が無くなり、トレッド部５の耐久性が向上する。

この実施形態では、境界位置Ａは、トレッド部５の溝１１ａの位置に合わせた位置とされている。従って、リブ１１ｂ内での剛性が変化しないため、操縦安定性、耐摩耗性の低下をもたらしにくい。

この実施形態では、境界位置Ａを境として隣り合う区間のベースゴム層１０の厚さｔ１，ｔ２は、厚さの薄い外側区間Ｌ２のｔ２に対して厚さの厚い内側区間Ｌ１のｔ１が１２０％〜３００％の範囲に設定されている。境界位置Ａを境とするベースゴム層１０の厚さ変化が１２０％未満では、ベースゴム層１０の厚さを変化させたことによる快適性の向上があまり期待できない。又、３００％を超えると、トレッド部５の剛性が境界位置を境として極端に変化し、ハンドルの応答性が舵角により急変し、操縦安定性の悪化をもたらす。以上より、１２０％〜３００％の範囲とすることによって、快適性と操縦安定性の両方を確実に満足させることができる。

この実施形態では、ベースゴム層１０は、キャップゴム層１１より貯蔵弾性率が低いゴム材にて形成され、タイヤ幅方向の外側に対して内側が厚く形成されているが、貯蔵弾性率を逆のパターンが変形例として考えられる。つまり、変形例の構成として、ベースゴム層１０をキャップゴム層１１より貯蔵弾性率が高いゴム材にて形成し、ベースゴム層１０の厚みを、タイヤ幅方向の内側に対して外側を厚く形成する構造が考えられる。このような構成においても、前記実施形態と同様の理由により操縦安定性と快適性（乗り心地、静粛性）を共に満足させることができる。そして、走行面に接するキャップゴムは、耐久性、および耐摩耗性能の観点からある程度の硬さが必要であり、そのような制約によりキャップゴムを硬くし、ベースゴムを軟らかくする方が快適性をより向上させることができる。

この実施形態では、境界位置Ａが１つであり、トレッド部５を２つの区間Ｌ１，Ｌ２に分けているが、境界位置Ａを２つ以上設け、トレッド部５を３つ以上の区間に分けても良い。そして、ベースゴム層１０の厚みを外側から内側に向かって３段階以上で変化させても良い。３つ以上の区間に分けた場合においても、境界位置Ａを境として隣り合う区間のベースゴム層１０の厚さは、薄い区間に対して厚い区間が１２０％〜３００％の範囲に設定する。

このような構成とすれば、空気入りタイヤの目標性能に応じて、タイヤ特性をタイヤ幅方向に沿って細かく変更できる。又、トレッド部５の剛性の極端な変化を抑制できる。

なお、図２に示す空気入りタイヤ１は、ベースゴム層１０がキャップゴム層１１に対して貯蔵弾性率が高いゴム材にて形成され、ベースゴム層１０の厚みは、境界位置Ａを境としてタイヤ幅方向の外側区間Ｌ２が厚く、タイヤ幅方向の内側区間Ｌ１が薄く形成されている。従って、トレッド部５の車両装着外側は、いわゆる硬いゴム構造となるため、上記実施形態と同様にコーナリング時に大きなコーナリングフォースを発生させることができる。又、トレッド部５の車両装着内側は、いわゆる軟らかいゴム構造となるため、トレッド部５の振動吸収性、減衰性を高めることができる。以上より、操縦安定性と快適性（乗り心地、静粛性）を共に満足させることができる。

＜実施例＞
次に、本発明の空気入りタイヤの効果を実証する比較実験を行ったので、それを説明する。実験に使用したタイヤは、前記実施形態を具現化した実施例１〜４のタイヤと、従来例のタイヤと、比較例１〜５のタイヤである。各タイヤのサイズは、２２５／５５Ｒ１７で、リムサイズが７．５Ｊ×１７で、タイヤ内圧は、２２０ｋＰａである。試験車両はトヨタのセルシオ（商標名）で、２名（荷重）が乗車して行った。

図４に示すように、従来例のタイヤは、トレッド部が２層のゴムでトレッド全体でキャップゴム、ベースゴムの厚さが一定である。実施例１、２のタイヤ、及び、比較例１〜３のタイヤは、トレッド部が２層のゴムで、且つ、トレッド部が内側区間Ｌ１と外側区間Ｌ２の２つに区分され、各区間のベースゴム層の厚みｔ１，ｔ２が異なる。実施例１、２のタイヤは、外側区間Ｌ２に対する内側区間Ｌ１のベースゴム層の厚みが１２０％〜３００％の範囲とされ、比較例１〜３のタイヤは、１２０％〜３００％の範囲外とされている。

図５に示すように、実施例３、４のタイヤ、及び、比較例４、５のタイヤは、トレッド部が２層のゴムで、且つ、トレッド部が内側区間Ｌ１と中央区間Ｌ２と外側区間Ｌ３の３つに区分され、各区間のベースゴム層の厚みが異なる。実施例３、４のタイヤは、外側区間Ｌ３に対する中央区間Ｌ２、及び、中央区間Ｌ２に対する内側区間１のベースゴム層の厚みがそれぞれ１２０％〜３００％の範囲とされ、比較例４，５のタイヤは、１２０％〜３００％の範囲外とされている。

（１）快適性については、上記各タイヤ・車両・条件の下で、長い直線部分を含む周回路、及び、カーブの多いハンドリング評価路などからなるテストコース内を、低速から１００ｋｍ／ｈ程度までの公道上で一般的なドライバーが経験する速度域で実車走行し、乗り心地、車内騒音をドライバーが１０点満点でフィーリング評価した。

（２）操縦安定性については、上記各タイヤ・車両・条件の下で、長い直線部分を含む周回路、及び、カーブの多いハンドリング評価路などからなるテストコース内を、低速から１００ｋｍ／ｈ程度までの公道上で一般的なドライバーが経験する速度域で実車走行し、ドライ路面における操縦安定性をドライバーが１０点満点でフィーリング評価した。

図４及び図５の実験結果で分かるように、各実施例のタイヤは、従来例のタイヤに較べ、操縦安定性については同等程度を保つ一方で、快適性については優れていることが実証された。

上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。

本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

なお、日本国特許出願第２００７−１３０２２７号（２００７年５月１６日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

以上のように、本発明に係る空気入りタイヤは、操縦安定性と快適性（乗り心地、静粛性）を共に満足さることができるため、有用である。

Claims (1)

1. 車両装着時の外側と内側の指定が有り、トレッド部が少なくとも２層以上に積層され、前記トレッド部を構成する２層が貯蔵弾性率の異なるゴム材にてそれぞれ形成された空気入りタイヤであって、
   前記トレッド部を構成する２層の厚み割合がタイヤ幅方向の外側と内側で異なり、前記トレッド部を構成する各層によって決定されるトータルの貯蔵弾性率が、タイヤ幅方向の内側よりもタイヤ幅方向の外側で高く設定され、
   前記トレッド部がタイヤ径方向の内側に配置されるベースゴム層とタイヤ径方向の外側に配置されるキャップゴム層との２層からなり、
   前記ベースゴム層は、前記キャップゴム層より貯蔵弾性率が低いゴム材にて形成され、
   前記ベースゴム層の厚みは、タイヤ幅方向の内側よりもタイヤ幅方向の外側が薄く設定され、
   前記トレッド部のタイヤ幅方向の任意の位置を境界位置とし、前記境界位置を境として外側区間と内側区間とを含む少なくとも２区間以上に分けられ、前記区間毎に前記ベースゴム層の厚みが異なりつつ、前記区間では前記ベースゴム層の厚みが一定であるよう形成され、
   前記境界位置を境として隣り合う区間の前記ベースゴム層の厚さは、厚みが薄い区間に対して厚みが厚い区間が１２０％〜３００％の範囲に設定されており、
   前記境界位置は、前記トレッド部の溝の位置に合わせた位置であることを特徴とする空気入りタイヤ。

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