JP6088334B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものである。
空気入りタイヤにおいては、車両走行時の騒音を低減することが要求されている。これに対し、例えば、特許文献1では、溝幅の大きい1本以上の周方向主溝をトレッド踏面の車両装着内側に配置し、一方で、トレッド踏面の車両装着外側に溝幅の小さい周方向主溝を2本以上配置することにより、騒音性能を向上させる技術が提案されている。
特許第4499883号明細書
しかしながら、特許文献1に記載の手法では、溝幅の大きい周方向主溝を配置しているため、その主溝縁近傍で接地圧が増大し、偏摩耗が生じるおそれがあった。また、接地面積が低下するため、特に旋回時の操縦安定性が低下するおそれもあった。
従って、本発明は、騒音性能を向上させつつも、操縦安定性を大きく犠牲にすることなく、偏摩耗を抑制することのできる空気入りタイヤを提供することを目的とする。
本発明の要旨構成は、以下の通りである。
本発明の空気入りタイヤは、トレッド踏面に、タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、最大負荷荷重を負荷した際のタイヤのトレッド幅方向の接地幅の13%以上の溝幅を有しトレッド周方向に連続して延びる、1本の広幅主溝を有し、前記広幅主溝の溝中心線は、タイヤ赤道面を中心とする、前記トレッド踏面の車両装着時内側の半部に位置し、タイヤ赤道面を中心とする、前記トレッド踏面の車両装着時外側の半部に、前記広幅主溝の溝幅より小さい溝幅を有する外側周方向主溝を1本のみ有し、前記広幅主溝のトレッド幅方向両側に隣接する陸部は、トレッド周方向に連続するリブ状陸部であり、前記広幅主溝と前記外側周方向主溝とにより挟まれた中央陸部は、タイヤ赤道面上を含む位置に配置され、前記中央陸部のトレッド幅方向の幅は、前記広幅主溝の溝幅以上であることを特徴とする。これにより、騒音性能を向上させつつも、操縦安定性を確保し、さらに偏摩耗を抑制することもできる。
ここで、「適用リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではJATMA(日本自動車タイヤ協会) YEAR BOOK、欧州ではETRTO(European Tyre and Rim Technical Organisation) STANDARD MANUAL、米国ではTRA(THE TIRE and RIM ASSOCIATION INC.)YEAR BOOK等に規定されたリムを指す。また、「規定内圧」とは、タイヤを適用リムに装着し、適用サイズのタイヤにおけるJATMA等の規格のタイヤ最大負荷能力に対応する内圧(最高空気圧)とした状態をいい、「最大負荷荷重」とは、上記最大負荷能力に対応する荷重をいうものとする。また、各溝の「溝幅」は、タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷状態とした際の各溝の開口幅をいうものとする。さらに、「溝中心線」とは、溝幅の中点を繋いでできる線をいうものとする。さらに、「外側周方向主溝が車両装着時外側の半部に位置する」とは、外側周方向主溝の全体が車両装着時外側の半部に位置することを意味する。また、「隣接する陸部がトレッド周方向に連続するリブ状陸部である」とは、当該陸部が溝幅(開口幅)1mm超の溝やサイプによって区画されていないことを意味し、溝幅(開口幅)1mm以下の溝やサイプによって区画されている場合には、周方向に連続するリブ状陸部に含めるものとする。
さらに、本発明にあっては、前記広幅主溝は、前記接地幅の40%以下であることが好ましい。操縦安定性を確保することができるからである。
さらにまた、本発明にあっては、前記外側周方向主溝は、前記接地幅の8%以下であることが好ましい。操縦安定性をさらに確保することができるからである。
また、本発明にあっては、前記広幅主溝の溝底に、さらに溝部を設けることが好ましい。この構成によれば、操縦安定性と排水性とをさらに高い次元で両立させることができる。
さらに、本発明にあっては、前記広幅主溝の車両装着時内側の半部に隣接する陸部は、トレッド幅方向において少なくとも部分的に、溝及びサイプが配置されていないプレーンリブ部を備え、前記プレーンリブ部は、前記広幅主溝に隣接することが好ましい。これにより、操縦安定性をさらに確保することができる。
本発明によれば、騒音性能を向上させつつも、操縦安定性を大きく犠牲にすることなく、偏摩耗を抑制することのできる空気入りタイヤを提供することができる。
本発明の空気入りタイヤのトレッド踏面及びそのトレッド幅方向両外側の領域の展開図である。 広幅主溝の溝幅と音圧レベルとの関係を示す図である。
以下、本実施形態の空気入りタイヤ(以下、単にタイヤとも称する)について、図面を参照して詳細に例示説明する。図1は、本発明のタイヤのトレッド踏面及びそのトレッド幅方向両外側の領域を展開して示す図である。なお、カーカス、ベルト等のタイヤの内部構造については、従来のそれと同様であるため、説明を省略する。
図1に示すように、このタイヤは、トレッド踏面1に、トレッド周方向に連続して延びる1本の広幅主溝2を有している。この広幅主溝2は、タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、最大負荷荷重を負荷した際のタイヤのトレッド幅方向の接地幅(以下、単に接地幅ともいう)の13%以上の溝幅を有しており、図示例で、広幅主溝2の溝幅は、接地幅の40%以下である。また、図1に示すように、広幅主溝2の溝中心線mは、タイヤ赤道面CLを中心とする、トレッド踏面1の車両装着時内側の半部に位置している。
さらに、図1に示すように、このタイヤは、タイヤ赤道面CLを中心とする、トレッド踏面1の車両装着時外側の半部に、広幅主溝2の溝幅より小さい溝幅を有する外側周方向主溝3を1本のみ有している。また、図1に示すように、広幅主溝2のトレッド幅方向両側に隣接する陸部4a、4bは、トレッド周方向に連続するリブ状陸部である。また、図示例では、外側周方向主溝3のトレッド幅方向外側に隣接する陸部4cもトレッド周方向に連続するリブ状陸部となっている。
ここで、図1に示すように、広幅主溝2の溝底には、さらに溝部2aが設けられており、この溝部2aが設けられた箇所は、溝深さが深くなっている。すなわち、広幅主溝2は、溝深さの浅い底浅部と溝部2aが設けられた溝深さの深い底深部とからなる。さらに、図1に示すように、溝部2aは、略S字状に形成されており、溝部2aの延在方向中央側では、トレッド周方向に対する傾斜角度が小さくなっており、一方で、溝部2aの延在方向両端側では、トレッド周方向に対する傾斜角度が大きくなっている。また、溝部2aの溝幅は、その延在方向中央側から両端側に向けて漸減している。
また、外側周方向主溝3は、上述したように、その溝幅が広幅主溝より小さいことが好ましく、具体的には、接地幅の8%以下とすることが接地面積を確保する上で好ましい。また、外側周方向主溝3の溝幅は、接地幅の1%以上とすることが排水性を確保する上で好ましい。さらに、外側周方向主溝3の溝深さは、広幅主溝の溝深さと同程度とすることが好ましく、特には限定しないが、例えば、6.5〜8.5mmとすることができる。
さらに、各陸部4a、4b、4cには、エッジ成分を確保してグリップ性能を向上させるべく、複数本のサイプ5が設けられている。ここで、広幅主溝2のトレッド幅方向外側に隣接する陸部4aにおいては、トレッド幅方向において少なくとも部分的に、溝及びサイプが配置されていないプレーンリブ部4dを備え、プレーンリブ部4dは、広幅主溝2に隣接した位置に配置されている。図示例では、プレーンリブ部4dよりトレッド幅方向外側の陸部領域には、トレッド幅方向に延びるサイプ5が複数本、トレッド周方向に等間隔に配置されており、それらのサイプ5のトレッド幅方向内側端を接続するようにトレッド周方向に延びるサイプ5も1本配置されている。一方で、外側周方向主溝3のトレッド幅方向外側に隣接する陸部4cには、外側周方向主溝3に連通して、トレッド幅方向内側に延びるサイプ5が複数本、トレッド周方向に等間隔に配置されており、それを横切るようにトレッド周方向に延びる1本のサイプ5が設けられている。また、上記トレッド周方向に等間隔に配置されたサイプ5間には、トレッド端TEから(実際には、その幅方向外側の領域から)トレッド幅方向内側に延び、陸部4c内で終端する複数本のサイプ5がトレッド周方向に等間隔に配置されている。
また、中央陸部4bには、外側周方向主溝3に連通する細溝部6aと、該細溝部6aに繋がり、中央陸部4b内で終端し、容積が細溝部6aより大きい気室部6bとを備える、いわゆるヘルムホルツ型共鳴器6がトレッド周方向に等間隔に配置されている。また、気室部6bのうち、細溝部6aとは反対側の端部は、サイプ5と連通しており、このサイプ5は、広幅主溝2の溝部2aとは連通せずに終端している。また、図1に示す例では、ヘルムホルツ型共鳴器6は、タイヤ赤道面CL上には跨っていない。なお、ここで、細溝部6aとは、ヘルムホルツ型共鳴器6のうち、溝幅が1mm以下の部分をいうものとする。
さらに、図示例で、中央陸部4bは、タイヤ赤道面CL上を含む位置に配置されており、中央陸部4bのトレッド幅方向の幅は、広幅主溝2の溝幅以上の幅である。
ここで、本発明のタイヤを発明するに至った実験について説明する。発明者は、タイヤサイズ245/40R18のタイヤのトレッド踏面に、所定の溝幅を有する1本のトレッド周方向に延びる広幅主溝を配置し、その溝幅を5〜40mmの範囲で5mm毎に変更したタイヤを複数作製した。なお、広幅主溝の溝深さは、全て共通であり、8.6mmとした。そして、上記各タイヤをリムサイズ9J−18のリムに組み込み、内圧を250kPaとした(ただし、後述のマイク移動式試験終了時には270kPaまで上昇した)。そして、荷重を2、3、4、5、6、7、8(kN)と変化させ、速度を80km/hとしてマイク移動式試験を行い、音圧レベルを計測した。評価結果を図2に示している。なお、横軸の数値は広幅主溝の溝幅の接地幅に対する割合(%)で表している。
図2に示すように、2〜8kNの範囲の全ての荷重条件において、広幅主溝の溝幅が接地幅の13%以上である場合に、音圧レベルが顕著に低下することがわかる。発明者は、この理由を以下のように考えている。すなわち、一般的にタイヤに路面からの入力が発生すると、その入力エネルギーによってトレッド踏面において共鳴が生じ、気柱管共鳴音が発生する。一方で、上記のように周方向主溝の溝幅が接地幅の13%以上の広幅である場合には、当該広幅主溝により区画されるトレッドの剛性が低下し、広幅主溝の溝底で振動が発生しやすくなる。このため、路面からの入力エネルギーが溝底の振動エネルギーに変換されやすくなる分、気柱管共鳴に変換されるエネルギーが減少し、気柱管共鳴音が低減される。以下、本実施形態の作用効果について説明する。
まず、図1に示す本実施形態のタイヤでは、溝幅が接地幅の13%以下である広幅主溝2を車両装着内側に1本有しているため、上述したとおり、気柱管共鳴音が低減し、騒音性能が向上する。一般的に、車両装着内側は、ディスクがない分、車両装着外側に比べて剛性が低く、タイヤ振動が生じやすいため、上記の広幅主溝2の配置は、特に効果的である。
ここで、操縦安定性、特に旋回時の操縦安定性は、接地面積が大きいほど向上し、特に、車両装着外側域での接地性が重要であるが、本実施形態のタイヤによれば、車両装着外側のトレッド幅方向半部に1本のみの外側周方向主溝3を有しているため、車両装着外側半部の接地面積を確保することができ、操縦安定性、特に旋回時の操縦安定性を確保することができる。ここで、排水性については、上記広幅主溝2の溝幅が接地幅の13%以上であり、この広幅主溝2により十分な排水性を確保することができる。すなわち、排水性に関しては、複数の主溝に分割するより、1本の主溝により大きな排水経路を確保する方が排水効率が良く、本実施形態では、車両装着外側に周方向主溝を2本以上配置せずに1本のみとしているが、広幅主溝2の溝幅が十分に大きいため十分に排水性を確保することができ、その上で、上述したように、騒音性能や操縦安定性も向上させることができるのである。
ここで、広幅主溝2は、溝幅が大きいため、その主溝縁近傍で接地圧が高くなり、偏摩耗等を生じさせるおそれがある。これに対し、例えば、広幅主溝2に隣接する陸部4a、4bにラグ溝を設けると、ヒール・アンド・トウ摩耗が生じやすくなり、また接地圧の高い領域にラグ溝を設けるとパターンノイズが大きくなってしまう。そこで、本実施形態のタイヤでは、広幅主溝2のトレッド幅方向両側に隣接する陸部4a、4bを、トレッド周方向に連続するリブ状陸部としている。これにより、隣接陸部4a、4bの剛性を確保して、偏摩耗やパターンノイズの発生を抑制することができる。以上説明したように、本実施形態のタイヤによれば、排水性を確保した上で、騒音性能を向上させつつ、さらに操縦安定性を確保し、偏摩耗を抑制することができる。
ここで、本発明にあっては、図1に示すように、広幅主溝2と外側周方向主溝3とにより挟まれた中央陸部4bは、タイヤ赤道面CL上を含む位置に配置され、中央陸部4bのトレッド幅方向の幅は、広幅主溝2の溝幅以上である。タイヤ赤道面CL上は陸部である方が通常走行における操縦安定性も確保することができるからである。また、広幅主溝2のトレッド幅方向の幅が狭いと少しでも横力が入力した際に中央陸部4bが広幅主溝2側に倒れこみやすくなってしまうからである。
また、本発明では、上記のように、広幅主溝2の溝幅は、接地幅の25%以下であることが好ましい。広幅主溝2の溝幅を接地幅の25%以下とすることにより、接地面積を確保して、操縦安定性を確保することができるからである。
さらにまた、本発明では、広幅主溝2の溝底に、さらに溝部2aを設けることが好ましい。広幅主溝2が、溝深さの比較的浅い底浅部と溝部2aが設けられた溝深さの比較的深い底深部とからなることにより、底浅部によってトレッドパターンのトレッド幅方向の剛性を確保し、陸部の倒れこみを抑制して操縦安定性を向上させつつ、一方で、底深部を有することにより、排水性を確保することができるからである。なお、図1に示すように、溝部2aを略S字状に配置することが好ましい。トレッド幅方向に延びるような溝部2aを形成する場合に比べてパターンノイズの発生を抑制することができ、また、陸部との接続部分では、トレッド周方向に対する角度を大きくすることにより、陸部の角部が鋭角になって陸部の剛性が低下するのを抑制することができるからである。さらに、陸部の剛性を確保するために、上記略S字状の溝部2aは、その両端側ほど溝幅が小さいことが好ましい。
加えて、本発明のタイヤでは、図1に示すように、広幅主溝2の車両装着時内側の半部に隣接する陸部4aは、トレッド幅方向において少なくとも部分的に、溝及びサイプが配置されていないプレーンリブ部4dを備え、プレーンリブ部4dは、広幅主溝2に隣接することが好ましい。広幅主溝2が車両装着内側に位置することにより、車両装着内側の陸部の剛性が低下し、陸部が広幅主溝2側へ倒れこむおそれがあるが、プレーンリブ部4dを上記の位置に配置することにより、陸部の剛性を高く確保して操縦安定性を確保することができるからである。
ここで、本発明では、図1に示すように、全ての陸部がリブ状陸部であることが好ましく、各陸部には、サイプか、あるいは、両端が陸部内で終端するラグ溝のみを有することが好ましい。接地面積を確保し、また、陸部の剛性を確保することにより、操縦安定性をさらに向上させることができるからである。
また、本発明では、図1に示すように、中央陸部4bは、外側周方向主溝3に連通する細溝部6aと、該細溝部に繋がり、中央陸部4b内で終端し、容積が細溝部6aより大きい気室部6bとを備える、いわゆるヘルムホルツ型共鳴器6を有することが好ましい。外側周方向主溝3により発生する音も低減させることにより、さらに騒音性能を向上させることができるからである。ここで、細溝部6aは、サイプであっても良い。また、図1に示すように、気室部6bは、タイヤ赤道面CLよりトレッド幅方向外側に位置し、タイヤ赤道面を跨がないことが好ましい。タイヤ赤道面CL上は、陸部であることが操縦安定性等を確保するためには好ましいからである。さらに、このヘルムホルツ型共鳴器6をサイプ5等を介して広幅主溝2に接続することもでき、その場合、広幅主溝2で発生する音をさらに低減することができる。
さらに、本発明では、タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、最大負荷荷重を負荷した際のタイヤの、タイヤ幅方向の接地端からタイヤ最大幅位置までの領域の内、接地端側半部の領域に存在するバットレス部10のうち、少なくとも一方側のバットレス部10(図示例では、車両装着内側のバットレス部10)に、少なくとも1本(図示例では、4本)の、タイヤ周方向に連続して延びるバットレス周溝12が形成され、このバットレス周溝12は、所定の溝幅を有する広幅部14と、該広幅部14よりも溝幅の小さい狭幅部16と、を有し、バットレス周溝12の延在方向に沿って、広幅部14と狭幅部16とが交互に繰返し配置されてなることが好ましい。バットレス部10に形成されたバットレス周溝12によって、路面の凹凸がバットレス部10の外表面に接触し難くなるため、バットレス部10の振動を抑制することができ、その結果、バットレス部10の振動に起因するロードノイズの発生を低減することができるからである。バットレス部10にタイヤ周方向に連続して延びるバットレス周溝12を有することで、断続的な溝に比べて高い排水性を発揮することができる。さらに、バットレス周溝12は、交互に繰返し配置されている広幅部14と狭幅部16とを有することにより、バットレス部10における排水能力が向上する。すなわち、バットレス周溝12内を流れる水は、広幅部14を通過後、バットレス周溝12の溝幅の減少に伴い、広幅部14から狭幅部16に向かって溝側壁に沿った流線の延長線方向へ排水される。つまり、バットレス周溝内を流れる水は、所定の周期で脈動し、広幅部14から狭幅部16に向かって溝側壁に沿った流線の延長線方向へ排水される。従って、路面とトレッド踏面との間に入り込んだ水を排水する排水性が向上する。また、バットレス周溝12を、タイヤ周方向に連続した形状としたことで、バットレス周溝12周りのバットレス部10の剛性が低下する虞があるものの、本発明のタイヤは、狭幅部16を有することによって、バットレス部10の剛性を確保し、操縦安定性の低下を抑制することもできる。また、一般的に、車両装着内側は、ディスクがない分、車両装着外側に比べて剛性が低く、タイヤ振動が生じやすいため、バットレス部10が車両装着内側のバットレス部10にバットレス周溝12が形成することで、ロードノイズの低減効果がさらに向上する。
本発明の効果を確かめるため、発明例1〜5、8、9、参考例6、7、および比較例1〜4にかかるタイヤを試作して、タイヤの性能を評価する以下の試験を行った。各タイヤの諸元は以下の表1、表2に示している。なお、発明例1にかかるタイヤは、図1に示すトレッドパターンを有し、比較例1〜4、及び発明例2〜5、8、9、参考例6、7は、表1、2に示す諸元以外は、発明例1と共通している。
タイヤサイズ205/55R16の上記各タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填して、以下の試験を行った。
<偏摩耗>
上記各タイヤについて、ドラム上で3万km走行した後の偏摩耗の有無を検査した。
<排水性>
上記各タイヤについて、ウェット路面上を走行した際の走行性能をドライバーによる官能により評価した。比較例1にかかるタイヤの評価結果を100とした場合の相対値で評価し、数値が大きい方が排水性に優れていることを示す。
<騒音性能>
時速80km/hにて、室内ドラム試験機上で走行させた際のタイヤ側方音をJASO C606規格にて定める条件で測定して気柱共鳴音を評価した。比較例1にかかるタイヤの評価結果を100とした場合の相対値で評価し、数値が大きい方が騒音性能に優れていることを示す。
<操縦安定性>
上記各タイヤについて、ドライ路面上を走行した際の走行性能をドライバーによる官能により評価した。比較例1にかかるタイヤの評価結果を100とした場合の相対値で評価し、数値が大きい方が操縦安定性に優れていることを示す。
以上の各評価結果について、タイヤ諸元と共に、以下の表1、表2に示している。
Figure 0006088334
Figure 0006088334
表1、表2に示すように、発明例1〜5、8、9、参考例6、7にかかるタイヤは、いずれも比較例1〜4にかかるタイヤと比較して、耐偏摩耗性、排水性、騒音性能、操縦安定性を総合的に高い次元で両立することができていることがわかる。また、発明例3と発明例4との比較により、広幅主溝の幅を40%以下とすることにより、操縦安定性をより向上させることができることがわかる。さらに、発明例1と参考例6、7との比較により、中央陸部の位置及び幅を好適化することにより、操縦安定性をさらに向上させることができることがわかる。また、発明例1と発明例8との比較により、広幅主溝が溝部を有することにより、操縦安定性と排水性とを両立させることができることがわかる。さらに、発明例1と発明例9との比較により、プレーンリブ部を有することにより、操縦安定性がさらに向上することがわかる。
本発明によれば、騒音性能を向上させつつも、操縦安定性を大きく犠牲にすることなく、偏摩耗を抑制することのできる空気入りタイヤを提供することができる。
1:トレッド踏面、2:広幅主溝、2a:溝部、3:外側周方向主溝、4a:陸部、
4b:中央陸部、4c:陸部、4d:プレーンリブ部、5:サイプ、
6:ヘルムホルツ型共鳴器、6a:細溝部、6b:気室部、10:バットレス部、
12:バットレス周溝、14:広幅部、16:狭幅部、CL:タイヤ赤道面、
TE:トレッド端

Claims (5)

  1. トレッド踏面に、タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、最大負荷荷重を負荷した際のタイヤのトレッド幅方向の接地幅の13%以上の溝幅を有しトレッド周方向に連続して延びる、1本の広幅主溝を有し、
    前記広幅主溝の溝中心線は、タイヤ赤道面を中心とする、前記トレッド踏面の車両装着時内側の半部に位置し、
    タイヤ赤道面を中心とする、前記トレッド踏面の車両装着時外側の半部に、前記広幅主溝の溝幅より小さい溝幅を有する外側周方向主溝を1本のみ有し、
    前記広幅主溝のトレッド幅方向両側に隣接する陸部は、トレッド周方向に連続するリブ状陸部であり、
    前記広幅主溝と前記外側周方向主溝とにより挟まれた中央陸部は、タイヤ赤道面上を含む位置に配置され、
    前記中央陸部のトレッド幅方向の幅は、前記広幅主溝の溝幅以上であることを特徴とする、空気入りタイヤ。
  2. 前記広幅主溝は、前記接地幅の40%以下である、請求項に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記外側周方向主溝は、前記接地幅の8%以下である、請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記広幅主溝の溝底に、さらに溝部を設けた、請求項1〜のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記広幅主溝の車両装着時内側の半部に隣接する陸部は、トレッド幅方向において少なくとも部分的に、溝及びサイプが配置されていないプレーンリブ部を備え、前記プレーンリブ部は、前記広幅主溝に隣接する、請求項1〜のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
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