JP6178529B1 - キャンバー角対応タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】キャンバー角に対応し路面との接触面積を広くし走行安定性を向上させ偏摩耗を減少させるタイヤ。【解決手段】タイヤのトレッド部を挟む左右のサイドウォール部の高さを変えあるいはトレッド部の肉厚に傾斜を持たせ、キャンバー角に対応してトレッド部の路面との接触面積を増加させ、接触面積を広くし走行安定性を向上させ偏摩耗を減少させるタイヤである。【選択図】図５

Description

本発明は、 キャンバー角に対応したタイヤに関するものである。

ステアリングの操作性や走行性を高めるために、サスペンションの形状によって、さまざまな方向に大小の角度がつけられ、これらの角度を適正な状態にそろえる事を「ホイールアライメント調整」というが、キャスタ角・キャンバー角他4つの要素からなっている。このキャンバー角に対応し路面との接触面積を広くし走行安定性を向上させ偏摩耗を減少させるタイヤを発明し、本出願をする次第である。

キャンバー角とは、車両を正面から見たときのタイヤ垂線に対する傾きをいい、タイヤ上部が外側に傾くことをポジティブキャンバー(＋キャンバーともいう)といい、内側に傾くことをネガティブキャンバー(−キャンバーともいう)という。
車両の直行安定性を向上させるため、ほとんどの車両のフロントタイヤにはポジティブキャンバーが設けられている。リアタイヤについては、トラック、バン等の商業用車両では キャンバーが設けられていない場合が多いが、乗用車では、ほとんどがネガティブキャンバーを設けている。
最近の乗用車ではトレッド幅がおおきな扁平タイヤの装着が主流のため、自動車メーカーはフロントタイヤ、リアタイヤ共に キャンバー角が少ない車両を生産している。

図１は今後の説明のためタイヤ各部位の名称と扁平率を示した図である。
扁平率(％)＝タイヤの高さ(Ｈ)／タイヤの幅(Ｗ)×１００であらわした数値であり、その数字が小さくなるほどより偏平化し接地幅が広がり、サイドウォールが低くなる。偏平化は時代とともに進行し、1960年代は１００％前後だったものが、現代では30〜35％といった低偏平タイヤも出てきている。
トレッド部１１は、路面と直接接する部分で、表面にはトレッドパタンが刻み込まれており、濡れた路面で水を排除したり、駆動力・制動力を向上させている。
ショルダー部１２は、タイヤの肩の部分で、サイドウォール部１３は、走行する際に最も屈曲の激しい部分である。ビード部１４は、カーカスコードの両端を固定し、タイヤ１をリム２１に固定させる部分である。

図２にタイヤのキャンバー角３の説明図を示す。車両の正面から見て、路面の垂線とタイヤ中心線の傾きとの角度差をキャンバー角３といい、(Ａ)は キャンバー角３が（±０）であり、(Ｂ)は、キャンバー角３が車両の外側にタイヤが向けられた（＋）のポジティブキャンバーであり、(Ｃ)は内側に向けられたキャンバー角（−）のネガティブキャンバーである。

キャンバーをポジティブにするとタイヤの外側が偏摩耗し、ネガティブにするとタイヤの内側が偏摩耗する。外側とは車を正面から見た場合、車両の外側をいい、内側とは車両側をいう(以下同じ)。
また キャンバー角を付けることにより、タイヤのトレッド部の接地面の面積が減少し走行安定性及び制動力に影響を及ぼすことにもなる。なお、現在のタイヤでは、タイヤの外側又は内側は材質を硬くして摩耗を避ける方法も採られている。

キャンバー角はトー角４の調整によりさらにタイヤの摩耗を抑制している。トー角４とは、車両の上方から見た進行方向に対するタイヤ１の角度差をいい、図３にトー角の説明図を示す。図３の(Ｄ)はトー角３が（±０）であり、(Ｅ)はトー角３が(−)であり進行方向に対しハの字になっている。(Ｆ)はトー角が(+)であり、進行方向に対し逆ハの字となっている。

さて、本願は、キャンバー角に対応し、路面との接触面積を広くし、走行安定性及び制動力を向上させ偏摩耗を減少させるタイヤの提供を目的するものであるが、先行技術としては以下のような文献が見つかる。
タイヤのトレッド部において、クラウンセンターを中心とする左右のショルダー部の剛性を互いに異ならしめるか、又はトレッド部全体のプロフィール形状を予め略円錐状に形成することにより、走行時における車体寄りの内側のタイヤ有効径が外側のタイヤ有効径よりも大きくなるように構成したタイヤ（特許文献１）、
軽自動車並びに普通乗用車タイヤの外側の偏平率は高くして裏側の偏平率を下げ、タイヤ裏側のサイドウォール部分の柔軟性が大きくなりタイヤのトレッド部分〈接地面〉全体が路面に密着するようにした軽自動車並びに普通乗用車の偏平率の高いタイヤ（特許文献２）、
ショルダー陸部には、幅方向サイプおよび周方向サイプがタイヤ周方向に所定ピッチで複数形成され、ネガティブキャンバーが付与された状態で車両に装着された場合でも効果的にショルダー偏摩耗を抑制し得るタイヤ（特許文献３）、
タイヤ赤道面に対する角度が１５°〜７５°のコードを延在させた第１のベルト層と、０°〜５°のコードを延在させた第２のベルト層とを備え、第２のベルト層は、前記第２のコードの中間伸度が０．２％〜２．５％であり、タイヤの軸から第２のベルト層８のタイヤ赤道面Ｓに至る。半径方向長さをＲｓとし、その幅方向最外端に至る半径方向長さをＲｅとし、ＲｓとＲｅとの差をδとする場合に、０．００３＜δ／Ｒｓ＜０．０２の関係を満たし、タイヤ半径方向外側に位置するベルト層のタイヤ赤道面ＳでのトレッドゴムゲージをＧｃとし、その幅方向最外端でのトレッドゴムゲージをＧｓとする場合に、Ｇｓ＜Ｇｃの関係を満たすことを特徴とする転がり抵抗を低減させるとともにキャンバーを付与して車両に装着される際の偏摩耗性能にも優れた空気入りタイヤ（特許文献４）、
内側陸部ブロックにおける幅方向壁を画成する内側横溝のタイヤ周方向に対する角度θ１inは、外側陸部ブロックにおける幅方向壁を画成する内側横溝Ｒのタイヤ周方向に対する角度θ２inよりも小さい角度に設定され、具体的には、θ１inは、３０°〜６０であり、θ２inは６０°〜９０°である車両走行時における騒音や振動を確実に抑制することができる空気入りタイヤ（特許文献５）、等がある。

公開実用Ｓ５８‐６８４０７号公報 実用新案登録第３０８９３７７号公報 特開２０１６‐２１５９８１号公報 特開２０１３‐１８９１４５号公報 特開２０１０‐１２０４７３号公報

上記先行技術文献を検討すると、特許文献１では、タイヤの部位による剛性や形状の違いにより走行時における車体寄りの内側のタイヤ有効径が外側のタイヤ有効径よりも大きくなるように構成したタイヤの考案であるが、その外延が不明確である。特許文献２は、タイヤの外側と内側での扁平率を変化させ接地面を広くする考案であるが、キャンバー角との対応は本考案の対象外である。特許文献３は、ネガティブキャンバーが付与された状態で車両に装着された場合でも効果的にショルダー偏摩耗を抑制するため、ショルダー部を改良した発明であり、特許文献４はタイヤ内部のコードに関する発明であり、特許文献５は、車両走行時における騒音や振動を確実に抑制することを目的とする発明であり本願とはその趣旨が異なる。

本願の解決しようとする課題は、キャンバー角に対応して、路面との接触面積を広くし、走行安定性及び制動力を向上させ、かつ、偏摩耗の発生を減少させるタイヤを目的するものである。

すなわち第１発明は、タイヤの幅方向について、タイヤのトレッド部を挟む左右のサイドウォール部の高さを変えて、無荷重時及び荷重時に、路面に接触するトレッド部は、キャンバー角に直角ではなく、路面に平行に接地できるキャンバー角対応タイヤである。

図４は、従来のタイヤ１をポジティブキャンバーの車両に装着した図であり(Ｇ)は車両重量負荷をかけないすなわち無荷重時の図であり、(Ｈ)は車両重量負荷をかけた荷重時を各部位の図である。無荷重時(図４の（Ｇ)）では キャンバー角とトレッド部は直角となっている。荷重時(図４の（Ｈ)）では、タイヤ１の内部の空気がより圧縮され変形し、トレッド部が路面と平行に接地している。無荷重時にはタイヤ１と路面５との接地面積５１は、(Ｇ)のようにかなり面積が小さい点となり、荷重時には(Ｈ)のようにタイヤの外側は広く、内側に行くほど狭くなっている。尚、この接地面積５１は想定上のものである(以下同じ)。
ネガティブキャンバーの場合は、この逆でタイヤ１との接地面積５１は外側に行くほど狭くなる。また、一般走行時よりも高速走行時にはタイヤの空気圧を高くするため更に接地面積が狭くなる。

図５は、タイヤのトレッド部を挟む左右のサイドウォール部の高さを変えたタイヤの説明図である。この左右のサイドウォール部の高さを変えたタイヤは高低差があり、これを高差(ΔＨ)とし、高差のあるタイヤを高差タイヤ１−１とする(以下同じ)。
図５の(Ｉ)は左右のサイドウォール部の高さを変えた高差タイヤ１−１の キャンバー角±０、無負荷時の状態図である。(Ｉ)において、Ｈ_１はサイドウォール部が短い方の高さであり、Ｈ_２は、サイドウォール部の長い方の高さである。高さの差である高差は、ΔＨ＝Ｈ_２−Ｈ_１で表される。θは、無負荷時の水平線と左右のサイドウォール部の高さを変えたタイヤのトレッド部中心線１５との成す角であり、ｔａｎθ＝ΔＨ／Ｗ(タイヤの幅)で表される。

図５の(Ｊ)、(Ｋ)は、左右のサイドウォール部の高さを変えた高差タイヤ１−１をポジティブキャンバーの車両に装着した図であり(Ｊ)は車両重量負荷をかけないすなわち無荷重時の図であり、(Ｋ)は車両重量負荷をかけた荷重時の図である。左右のサイドウォール部の高さを変えた高差タイヤ１−１は、無荷重時及び荷重時共にキャンバー角に直角とならず、路面５に平行に接地している。無荷重時及び荷重時のいずれの場合もトレッド部１１は路面５に平行に接地し、荷重時にはトレッド部１１は路面５との接地面積５１が、無負荷時に比べ当然に拡大する。
高差タイヤを装着することにより、路面５とタイヤのトレッド部１１の接触面５１が拡大し、走行安定性及び制動力を向上させ偏摩耗を減少させることが可能となる。

続いて第２発明は、トレッド部を挟む左右のサイドウォール部の高さの差を キャンバー角に比例対応させた第１発明のキャンバー角対応タイヤである。

一般的には、ポジティブキャンバーにせよネガティブキャンバーにせよそのキャンバー角は、±0.1、0.2、・・・・・・1.0、・・・・3.0、・・・・・というように装着される。 キャンバー角が小さい場合には、図５(Ｉ)に示す左右のサイドウォール部の高さの差すなわち高差ΔＨは小さく、キャンバー角が大きい場合には、ΔＨも大きくなる必要がある。
そこで、左右のサイドウォール部の高さの差ΔＨをキャンバー角に比例対応させるものである。比例対応とは、必ずしも直線的な比例ではなく、一定の規則の下に キャンバー角が増加すればΔＨも増加する関係であればよいとするものである。
例えば、キャンバー角とΔＨの比例関係を路面とトレッド部の接地面積を実験的に確かめ、キャンバー角を縦軸にΔＨを横軸にした図を作成し、この図よりΔＨを決めることも１つの方法である。

続いて第３発明は、タイヤの幅方向について、タイヤのトレッド部の肉厚が均等ではなく、傾斜した肉厚とすることで無荷重時及び荷重時には路面に接触するトレッド部は、キャンバー角に直角ではなく、路面に平行に接地できるキャンバー角対応タイヤである。

第１発明は、サイドウォール部の高さを変えて、キャンバー角があっても路面に平行に接地できるキャンバー角対応タイヤである。第３発明は、タイヤのトレッド部の肉厚に傾斜をつけて、キャンバー角があっても路面に平行に接地するようにしたキャンバー角対応タイヤである。

図６にトレッド部の肉厚に傾斜を持たせたタイヤの説明図を示す。トレッド部の肉厚に傾斜を持たせたタイヤであり肉厚が左右で異なるため、このタイヤを厚差タイヤ１−２とする(以下同じ)。図６(Ｌ)は、トレッド部の肉厚に傾斜を持たせた厚差タイヤ１−２をキャンバー角±０で無荷重の状態で車両に装着した図である。タイヤの肉厚断面は、左右の肉厚の差であるΔＨ(厚差)により傾斜となる。また、この肉厚の傾斜角度であるθは、図６(Ｌ)に示すように、肉厚の傾斜の始点１６１を通る水平線と肉厚の傾斜の始点１６１と終点１６２間を結ぶ厚差タイヤのトレッド部の接地面の接線１６から成る角としている。第１発明と同様ｔａｎθ＝ΔＨ／Ｗ(タイヤの幅)で表される。なお、この厚差タイヤのトレッド部の幅Ｗは、左右のサイドウォール部の距離ではなく、肉厚の傾斜の始点１６１と終点１６２間の距離としている。
図６(Ｌ)では、トレッド部の肉厚を右から左へ増していき、肉厚の傾斜の始点１６１と終点１６２の距離の間Ｗに厚差ΔＨだけ傾斜を持たせている。このトレッド部１１の肉厚に傾斜を持たせた厚差タイヤ１−２を、ポジティブキャンバー角を設けた車両に装着した状態を図６(Ｍ)と(Ｎ)に示す。無荷重時及び荷重時においてトレッド部は路面５と平行に接地できている。
図６の(Ｍ)、(Ｎ)は厚差タイヤ１−２をポジティブキャンバーの車両に装着した図であり(Ｍ)は車両重量負荷をかけないすなわち無荷重時の図であり、(Ｍ)は車両重量負荷をかけた荷重時の図である。トレッド部の肉厚に傾斜を持たせた厚差タイヤ１−２は、無荷重時及び荷重時共にキャンバー角に直角とならず、路面５に平行に接地している。無荷重時及び荷重時のいずれの場合もトレッド部１１は路面５と並行に接地でき、荷重時にはトレッド部１１は、路面５との接地面積５１が無負荷時に比べ当然に拡大する。

続いて第４発明は、トレッド部の肉厚の傾斜をキャンバー角に比例対応させた第３発明のキャンバー角対応タイヤである。

キャンバー角に応じトレッド部の肉厚の傾斜角すなわちタイヤの左右の肉厚に傾斜を持たせ、路面との接触面積が拡大させるものである。第２発明と同様の考えである。

第１発明及び第２発明では、タイヤのトレッド部を挟む左右のサイドウォール部の高さを変えて、キャンバー角に応じて路面との接触面積を拡大するものであり、第３発明及び第４発明はタイヤのトレッド部の肉厚に傾斜を持たせてキャンバー角に応じて路面との接触面積を拡大するものである。いずれも路面との接触面積を拡大させ車両の走行安定性及び制動力を向上させ、タイヤの偏摩耗を減少させるものである

図１は、タイヤ各部位の名称と扁平率を示した説明図である。 図２は、タイヤのキャンバー角の説明図である。 図３は、タイヤのトー角を示した説明図である。 図４は、普通タイヤをポジティブキャンバー車両に装着した説明図である。 図５は、タイヤのトレッド部を挟む左右のサイドウォール部の高さを変えたタイヤの説明図である。 図６は、タイヤのトレッド部の肉厚に傾斜を持たせたタイヤの説明図である。 図7は、高差タイヤ及び厚差タイヤをポジティブキャンバーの車両に装着した図である。

以下に本発明の代表的な実施例を挙げる。

以下の表１は、トレッド部の幅に応じ、キャンバー角と左右のサイドウォール部の高差を示したものである。

表１において、キャンバー角３を、図５の路面５とトレッド部中心線１５との成す角(偏角とする)として三角関数ｔａｎに代入した。高差ΔＨをタイヤの幅長に（ｔａｎ(キャンバー角) の数値を乗じて算出した。すなわちΔＨ＝タイヤ幅長（Ｗ）×ｔａｎ（キャンバー角）としたのは、キャンバー角の変化に応じ、トレッド部１１が路面５と平行になると考えられたからである。三角関数のｔａｎを使用してもキャンバー角に比例的に対応し キャンバー角が大きくなれば左右のサイドウォール部の高差ΔＨも大きくなる。

第３発明のタイヤのトレッド部を傾斜した肉厚とする厚差タイヤ１−２においても、肉厚の厚差ΔＨは、肉厚の傾斜の始点１６１と終点１６２間の直線距離（Ｗ）にキャンバー角３を三角関数のｔａｎに代入した数値を乗じて求めることができる。図６(Ｌ)では、厚差タイヤ１−２のトレッド部の接地面の接線１６と水平線との成す角をθとし、このθをキャンバー角として、厚差であるΔＨ＝トレッド部の一端から他の一端までの接地面での直線距離（Ｗ）×ｔａｎ（キャンバー角）とし、トレッド部の肉厚の厚差ΔＨを求め、その値より傾斜を決めるものである。高差タイヤ１−１と同じ考えである。

図7(Ｏ)は、高差タイヤ１-１を、(Ｐ)は厚差タイヤ１-２をポジティブキャンバーの車両に装着した図である。キャンバー角を３°から５°と想定した図である。
いずれもトレッド部１１が路面５と平行となり接地面積が従来のタイヤと比較し拡大する。本発明に係るタイヤは、ポジティブキャンバー、ネガティブキャンバーいずれにも装着できる利点がある。
なお、キャンバー角に応じた本願に係る高差タイヤ、厚差タイヤを装着することにより、路面に接地するタイヤの幅方向も実質的に延長されるという利点がある。

実務上 キャンバー角は、±0.1、0.2、・・・・・・1.0、・・・・3.0、・・装着している。そこで、各キャンバー角に対応するタイヤを準備することにより、路面との接触面積を広くし走行安定性及び制動力を向上させ偏摩耗を減少させることが可能となり本発明に係るタイヤの需要が期待される。

１ タイヤ 1-１ 高差タイヤ １-２ 厚差タイヤ １１ トレッド部
１２ ショルダー部 １３ サイドウォール部 １４ ビート部
１５ 高差タイヤのトレッド部の中心線
１６ 厚差タイヤのトレッド部の接地面の接線
１６１ 厚差タイヤのトレッド部の肉厚の傾斜の始点
１６２ 厚差タイヤのトレッド部の肉厚の傾斜の終点
２ タイヤホイール ２１ リム
３ キャンバー角
４ トー角
５ 路面 ５１ (想定上の)接地面積

Claims (2)

1. タイヤの幅方向について、その車両のキャンバー角に対応し、無荷重時及び荷重時においてタイヤのトレッド部が路面に平行に接地できるようにするため、タイヤのトレッド部を挟む左右のサイドウォール部の高さの差を、その車両のキャンバー角を三角関数ｔａｎに入れた数値にトレッド幅を乗ずる値をその高さの差の数値として、キャンバー角に比例対応させ、無荷重時及び荷重時において、路面に接触するトレッド部は、その車両のキャンバー角の線分に直角ではなく、路面に平行に接地できるキャンバー角対応タイヤ。
2. タイヤの幅方向について、その車両のキャンバー角に対応し、無荷重時及び荷重時においてタイヤのトレッド部が路面に平行に接地できるようにするため、タイヤの幅方向のトレッド部の接地面の一端から他の一端にまでの肉厚の差を、その車両のキャンバー角を三角関数ｔａｎに代入した数値にトレッド部の一端から他の一端までの接地面での直線距離に乗じた値をその肉厚の差の数値として、キャンバー角に比例対応させ、タイヤの幅方向のトレッド部の接地面の一端から他の一端まで傾斜をつけて直線的に肉厚を増加させ、 路面に接触するトレッド部は、その車両のキャンバー角の線分に直角ではなく、路面に平行に接地できるキャンバー角対応タイヤ。