JP5597961B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤに関する。

空気入りタイヤの転がり抵抗は、車両の燃費に影響を与えるため、転がり抵抗を低減した空気入りタイヤが求められている。一般に、転がり抵抗の低下とウェット路面でのタイヤの運動性能は、二律背反の関係にあることが知られている。例えば、転がり抵抗を低減するために、トレッドゴム部材のｔａｎδを低くする方法が用いられる。しかし、この場合、耐ハイドロプレーニング性能などを含むウェット路面での性能は低下する。

一方、耐ハイドロプレーニング性能と転がり抵抗性能を改善した空気入りタイヤとして、トレッドと、前記トレッドに設けられ、溝幅が前記トレッドの接地幅の８〜３５％とされた周方向に連続する幅広主溝と、を備え、前記トレッドは、前記幅広主溝がタイヤ赤道面からタイヤ幅方向に偏在して配置されることで幅広の幅広陸部と、前記幅広陸部よりも幅狭とされた幅狭陸部とに２分され、タイヤ回転軸に沿った断面で見たときに、前記幅狭陸部の外輪郭は、前記幅広陸部の外輪郭よりも曲率半径が小さい空気入りタイヤが提案されている（特許文献１）。

特開２００９−１０１７７５号公報

本発明は、従来の空気入りタイヤとは異なる構成により、耐ハイドロプレーニング性能の低下を抑制しつつ、転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に複数の周方向溝が形成され、トレッド面とカーカスとの間にベルトを備える空気入りタイヤであって、前記タイヤの扁平率は５５％以上であり、タイヤ幅方向において最も外側に形成された前記周方向溝よりもタイヤ幅方向外方であるショルダー領域における溝面積比率は９％以下であり、前記ショルダー領域における前記ベルトのタイヤ幅方向に沿った断面形状は、タイヤ回転軸と平行、又は、前記ベルトに対してタイヤ径方向外側に曲率中心を有する凸形状であることを特徴とする。

また、タイヤ幅方向において最も外側に形成された前記周方向溝の底部から前記ベルトの端部までの長さは１０ｍｍ以上であることが好ましい。

また、タイヤ最大幅位置におけるサイドゴムの厚さは３ｍｍ以上であることが好ましい。

また、前記空気入りタイヤは、前記ショルダー領域にサイプが形成されていることが好ましい。

本発明の空気入りタイヤによれば、従来の空気入りタイヤとは異なる構成により、耐ハイドロプレーニング性能の低下を抑制しつつ、転がり抵抗を低減することができる。

第１の実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドの平面図である。 第１の実施形態に係る空気入りタイヤのプロファイル断面図である。 変形例１に係る空気入りタイヤのプロファイル断面図である。 第２の実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドの平面図である。 従来例の空気入りタイヤのトレッドの平面図である。 従来例の空気入りタイヤのプロファイル断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態の乗用車用空気入りタイヤについて、詳細に説明する。本実施形態の空気入りタイヤは乗用車用として説明するが、他のカテゴリーの車両に用いることもできる。
まず、図１を参照して、本実施形態の空気入りタイヤのトレッドパターンを説明する。図１は、本実施形態の空気入りタイヤのトレッド面の一例を示す平面図である。

なお、以下の説明において、タイヤ幅方向とは、空気入りタイヤの回転軸と平行な方向である。また、タイヤ幅方向外方とは、タイヤ幅方向においてタイヤ赤道面ＣＬから離れる方向である。また、タイヤ幅方向内方とは、タイヤ幅方向においてタイヤ赤道面ＣＬに近づく方向である。また、タイヤ径方向とは、空気入りタイヤの回転軸と直交する方向である。また、タイヤ周方向とは、空気入りタイヤの回転軸を回転の中心として回転する方向である。

図１の縦方向はタイヤ周方向を示し、横方向はタイヤ幅方向を示す。また、ＣＬはタイヤ赤道面を示す。図１に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤのトレッド面１０には、タイヤ周方向に延びる複数の周方向溝１２，１４，１６，１８が設けられている。また、タイヤ幅方向に延びる複数のラグ溝２０が設けられている。

ここで、周方向溝１２，１４，１６，１８は、図１に示されるようなタイヤ赤道面ＣＬと平行な溝に限定されない。周方向溝１２，１４，１６，１８は、例えば、タイヤ赤道面ＣＬに対して３５度以内の角度で傾斜する溝も含む。また、周方向溝１２，１４，１６，１８の幅は、５ｍｍ以上である。
また、ラグ溝２０は、タイヤ幅方向と平行な溝に限定されない。ラグ溝２０は、例えば、図１に示されるように、タイヤ幅方向に対して３５度以内の角度で傾斜する溝も含む。また、ラグ溝２０の幅は、１．５ｍｍ以上である。

図１に示されるように、本実施形態のトレッド面１０には、タイヤ幅方向において最も外側（タイヤ幅方向外方）に形成された周方向溝１２，１８よりもタイヤ幅方向外方であるショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率は９％以下である。これは、ショルダー領域Ｔｓにおいてラグ溝が全く形成されない場合（すなわち、溝面積比率が０％）を含む。ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率は９％以下とすることにより、ショルダー領域Ｔｓにおいて、ラグ溝の底とベルト４０の間でトレッドゴムにクラックが発生するのを抑制することができる。なお、図１に示す例では、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率は０％である。

なお、ショルダー領域Ｔｓとは、タイヤ幅方向において最も外側に形成された周方向溝よりもタイヤ幅方向外方であり、かつ、タイヤ幅方向の接地端Ｅよりもタイヤ幅方向内方の領域である。また、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率とは、ショルダー領域Ｔｓの全面積に占めるラグ溝の面積の比率をいう。
また、図１に示される空気入りタイヤのタイヤ幅方向の接地端Ｅは、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ ２００９（日本自動車タイヤ協会規格）に規定される適用リムに空気入りタイヤを装着し、乗用車用タイヤの場合には、空気圧を２２０ｋＰａ、ＪＡＴＭＡに規定される最大負荷能力の８８％に相当する荷重を負荷した状態において、トレッド面が路面と接地する端部である。乗用車用以外のタイヤの場合は、ＪＡＴＭＡに規定される最大負荷能力に対応する空気圧、最大負荷能力に相当する荷重を負荷した状態において、トレッド面が路面と接地する端部である。

次に、図２を参照して、本実施形態の空気入りタイヤの詳細な構成を説明する。図２は、本実施形態に係る空気入りタイヤのプロファイル断面図である。なお、本実施形態に係る空気入りタイヤのプロファイル断面図は、タイヤ赤道面ＣＬに対して対称であるため、図１のタイヤ赤道面ＣＬより左側の半分を省略している。図２に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤは、ビードコア３０と、カーカス３２と、ベルト４０と、を備える。
ビードコア３０は、空気入りタイヤのタイヤ幅方向両側の一対を一組として構成される。カーカス３２は、左右のビードコア３０間にトロイド状に架け渡される。ベルト４０は、タイヤ径方向において、カーカス３２の外側に配置される。

図２に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤのベルト４０は、タイヤ幅方向に沿った断面において、ショルダー領域Ｔｓにおける形状がベルト４０に対してタイヤ径方向外側に曲率中心を有する凸形状である。図２においては、ショルダー領域Ｔｓにおけるベルト４０の曲率半径をＲとして図示している。ここで、ベルト４０が複数の層を含む場合、ベルト４０の断面形状は、複数の層のうち最もタイヤ径方向外側に位置する層の形状とする。
また、タイヤ幅方向において最も外側に形成された周方向溝１８の底部からベルト４０の端部までの長さをＬとする。Ｌは、１０ｍｍ以上であることが好ましい。Ｌが１０ｍｍ以上であることにより、転がり抵抗をより低減することができる。本実施形態では、Ｌ＝２０ｍｍである。さらに、Ｌは、７０ｍｍ以下であることが好ましい。
また、タイヤ最大幅位置Ｍにおけるサイドゴム３４の厚さをＷとする。Ｗは、３ｍｍ以上であることが好ましい。Ｗが３ｍｍ以上であることにより、転がり抵抗をより低減することができる。本実施形態では、Ｗ＝６ｍｍである。さらに、Ｗは、１０ｍｍ以下であることが好ましい。
また、空気入りタイヤの扁平率は、５５％以上であることが好ましい。本実施形態の空気入りタイヤの扁平率は、６５％である。

一般に、ラグ溝を備える空気入りタイヤでは、ラグ溝の底からベルトまでの距離が小さくなるとラグ溝の底付近のトレッドゴムにクラックが発生することがある。クラックの発生を抑制するために、ラグ溝の底からベルトまでの距離を大きくする必要がある。しかし、ラグ溝の底からベルトまでの距離が大きくなると、空気入りタイヤの転がり抵抗は大きくなる。

本実施形態の空気入りタイヤは、上述したラグ溝の底付近で発生するクラックを考慮し、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率が９％以下とする。また、ショルダー領域Ｔｓにおけるベルト４０のタイヤ幅方向に沿った断面形状を、タイヤ径方向外側に曲率中心を有する凸形状（図２において下に凸の形状）とする。これにより、トレッド面１０からベルト４０までの距離を小さくすることができる。そのため、本実施形態の空気入りタイヤは、転がり抵抗を低減することができる。

なお、本実施形態の空気入りタイヤは、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率が９％以下であるが、扁平率を５５％以上としたため、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率を９％以下としたことによる耐ハイドロプレーニング性能の低下を抑制することができる。

（変形例１）
第１の実施形態の変形例１について、図３を参照して説明する。図３は、変形例１の空気入りタイヤのプロファイル断面図である。変形例１の空気入りタイヤの基本的な構成は、図１及び図２を参照して説明した第１の実施形態の空気入りタイヤと同様である。
変形例１の空気入りタイヤは、ショルダー領域Ｔｓにおけるベルト４０のタイヤ幅方向に沿った断面形状が、第１の実施形態と異なる。図３に示されるように、変形例１の空気入りタイヤのベルト４０は、タイヤ幅方向に沿った断面において、ショルダー領域Ｔｓにおける形状がタイヤ回転軸と平行である。

変形例１の空気入りタイヤは、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率が９％以下であるため、ショルダー領域Ｔｓにおけるベルト４０のタイヤ幅方向に沿った断面形状を、タイヤ回転軸と平行とすることにより、トレッド面１０からベルト４０までの距離を小さくすることができる。そのため、変形例１の空気入りタイヤは、転がり抵抗を低減することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、図４を参照して、第２の実施形態の空気入りタイヤのトレッドパターンを説明する。図４は、本実施形態の空気入りタイヤのトレッド面の一例を示す図である。本実施形態の空気入りタイヤの基本的な構成は、図１及び図２を参照して説明した第１の実施形態の空気入りタイヤと同様である。
本実施形態の空気入りタイヤは、第１の実施形態と同様、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率が９％以下である。本実施形態の空気入りタイヤは、ショルダー領域Ｔｓにサイプ２２が形成されている。
ここで、サイプとは、溝幅が１．５ｍｍ未満の細溝である。

本実施形態の空気入りタイヤは、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率が９％以下であるため、ショルダー領域Ｔｓにおけるベルト４０のタイヤ幅方向に沿った断面形状を、ベルト４０に対してタイヤ径方向外側に曲率中心を有する凸形状とすることにより、トレッド面１０からベルト４０までの距離を小さくすることができる。そのため、本実施形態の空気入りタイヤによれば、転がり抵抗を低減することができる。

また、本実施形態の空気入りタイヤは、ショルダー領域Ｔｓにサイプが形成されているため、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率を９％以下としたことによる耐ハイドロプレーニング性能の低下を抑制することができる。

本発明の効果をより明確にするために従来例、実施例、比較例の空気入りタイヤを用いて試験を行った。タイヤの幅を１９５ｍｍに揃え、扁平率が５０％、５５％、６５％の空気入りタイヤを用いた。また、タイヤの空気圧は、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ ２００９（日本自動車タイヤ協会規格）に規定された空気圧の条件を用いた。荷重条件は、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ ２００９（日本自動車タイヤ協会規格）で規定される条件とした。

（転がり抵抗）
ドラム径１７０７ｍｍのドラム試験機を用い、空気圧２３０ｋＰａ、荷重４．０ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件でこの空気入りタイヤの抵抗力を測定し、これを転がり抵抗とした。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例の空気入りタイヤを１００とする転がり抵抗指数で示した。この指数値が大きいほど転がり抵抗が少ないことを意味する。転がり抵抗指数が１０１以上の場合に、優位な効果があると判断した。

（耐ハイドロプレーニング性能）
水深１０ｍｍの直進路にて走行速度を徐々に上昇させ、車両速度と試験タイヤの回転速度とから求められるタイヤのスリップ率が１０％に達する最低速度を計測した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐ハイドロプレーニング性能が優れていることを意味する。耐ハイドロプレーニング性能が１００以下であるが９５以上の場合に、耐ハイドロプレーニング性能の低下を抑制することができると判断した。

（従来例、比較例１、実施例１，２）
まず、従来例、比較例１、実施例１，２を用いて、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率を０％とし、ショルダー領域Ｔｓにおけるベルト４０のタイヤ幅方向に沿った断面形状を、ベルト４０に対してタイヤ径方向外側に曲率中心を有する凸形状とし、扁平率を５５％以上としたときの効果を調べた。

図５は、従来例の空気入りタイヤのトレッドを示す平面図である。また、図６は、従来例の空気入りタイヤのプロファイル断面図である。図５及び図６に示されるように、従来例の空気入りタイヤは、ショルダー領域Ｔｓにラグ溝２４が多数形成されている。そのため、従来例の空気入りタイヤは、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率が９％よりも大きい。具体的には、従来例の溝面積比率は、１３％である。また、図６に示されるように、従来例の空気入りタイヤは、ショルダー領域Ｔｓにおけるベルト４０のタイヤ幅方向に沿った断面形状が、ベルト４０に対してタイヤ径方向内側に曲率中心を有する凸形状（図６において上に凸の形状）である。図６においては、ショルダー領域Ｔｓにおけるベルト４０の曲率半径をＲとして図示している。また、従来例の空気入りタイヤの扁平率は、６５％であり、タイヤサイズは１９５／６５Ｒ１５である。

比較例１の空気入りタイヤは、扁平率が５０％であり、タイヤサイズが１９５／５０Ｒ１５である点を除いて、図１及び図２を参照して説明した第１の実施形態の空気入りタイヤと同様である。
実施例１の空気入りタイヤは、扁平率が５５％であり、タイヤサイズが１９５／５５Ｒ１５である点を除いて、図１及び図２を参照して説明した第１の実施形態の空気入りタイヤと同様である。
実施例２の空気入りタイヤは、図１及び図２を参照して説明した第１の実施形態の空気入りタイヤと同様である。すなわち、実施例２の空気入りタイヤの扁平率は、６５％であり、タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５である。

従来例、比較例１、実施例１，２における転がり抵抗と耐ハイドロプレーニング性能の試験結果を表１に示す。

表１の結果によると、実施例１，２は、従来例、比較例に対して、耐ハイドロプレーニング性能の低下を抑制しつつ、転がり抵抗を低減することができる。これにより、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率を０％とし、ショルダー領域Ｔｓにおけるベルト４０のタイヤ幅方向に沿った断面形状を、ベルト４０に対してタイヤ径方向外側に曲率中心を有する凸形状とし、扁平率を５５％以上とすることにより、耐ハイドロプレーニング性能の低下を抑制しつつ、転がり抵抗を低減することができることが分かった。

（実施例３，４）
次に、実施例３を用いて、ショルダー領域Ｔｓにおけるタイヤ幅方向に沿った断面におけるベルト４０の形状をタイヤ回転軸と平行にしたときの効果を調べた。また、実施例４を用いて、ショルダー領域Ｔｓにサイプを形成したときの効果を調べた。

実施例３の空気入りタイヤは、図３を参照して説明したように、ショルダー領域Ｔｓにおけるタイヤ幅方向に沿った断面におけるベルト４０の形状をタイヤ回転軸と平行にした点を除いて、実施例２の空気入りタイヤと同様である。
また、実施例４の空気入りタイヤは、図４を参照して説明したように、ショルダー領域Ｔｓにサイプを形成した点を除いて、実施例２の空気入りタイヤと同様である。

実施例３，４における転がり抵抗と耐ハイドロプレーニング性能の試験結果を表２に示す。

表２の結果によると、実施例３，４は、耐ハイドロプレーニング性能の低下を抑制しつつ、転がり抵抗を低減することができる。特に、実施例３より、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率を０％とし、ショルダー領域Ｔｓにおけるタイヤ幅方向に沿った断面におけるベルト４０の形状をタイヤ回転軸と平行とし、扁平率を５５％以上とすることにより、耐ハイドロプレーニング性能の低下を抑制しつつ、転がり抵抗を低減することができることが分かった。また、実施例４より、ショルダー領域Ｔｓにサイプを形成することにより、耐ハイドロプレーニング性能の低下をより抑制することができることが分かった。

（他の実施例）
上述した実施例１〜４の空気入りタイヤは、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率を０％としたが、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率が９％以下となるようにショルダー領域Ｔｓにラグ溝を形成した場合も、実施例１〜４と同様の効果が確認された。また、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率を９％よりも大きくした場合、例えば、溝面積比率を１０％とした場合、ショルダー領域Ｔｓにおいて、ラグ溝の底とベルト４０の間でトレッドゴムにクラックが発生しやすくなることが確認された。これより、ショルダー領域Ｔｓにおける溝面積比率を９％以下とすることにより、ショルダー領域Ｔｓにおいて、ラグ溝の底とベルト４０の間でトレッドゴムにクラックが発生するのを抑制することができることが分かった。

１０ トレッド面
１２，１４，１６，１８ 周方向溝
２０，２４ ラグ溝
２２ サイプ
３０ ビードコア
３２ カーカス
３４ サイドゴム
４０ ベルト
Ｔｓ ショルダー領域
Ｅ 接地端
Ｍ タイヤ最大幅位置

Claims (4)

1. タイヤ周方向に複数の周方向溝が形成され、トレッド面とカーカスとの間にベルトを備える空気入りタイヤであって、
   前記タイヤの扁平率は５５％以上であり、
   タイヤ幅方向において最も外側に形成された前記周方向溝よりもタイヤ幅方向外方であるショルダー領域における溝面積比率は９％以下であり、
   前記ショルダー領域における前記ベルトのタイヤ幅方向に沿った断面形状は、前記ベルトに対してタイヤ径方向外側に曲率中心を有し、タイヤ径方向内側に向かって凸形状であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. タイヤ幅方向において最も外側に形成された前記周方向溝の底部から前記ベルトの端部までの長さは１０ｍｍ以上である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. タイヤ最大幅位置におけるサイドゴムの厚さは３ｍｍ以上である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記空気入りタイヤは、前記ショルダー領域にサイプが形成されている、請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。