JP6482395B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
乗用車用等のタイヤでは、ウエット路面走行時のハイドロプレーニング性能とドライ路面走行時の操縦安定性能との高度な両立が求められている。陸部を小さくしてトレッドパターンのネガティブ率を大きくとることでウエット路面走行時のハイドロプレーニング性能を向上させることができ、反対に陸部を大きくして陸部の剛性を大きくすることでドライ路面走行時の操縦安定性能を向上させることができる。
他性能との兼ね合いから、トレッドパターンのネガティブ率を小さくすることで陸部の剛性を大きくすることが出来ない場合、溝側壁を傾斜させて陸部の剛性を大きくする手法があるが、溝のボリュームが減って排水性能が低下するためハイドロプレーニング性能が低下する。また、溝のボリュームが減ることは、溝が細くなって相対的にゴム量増加することになるので、転がり抵抗の悪化にも繋がる。
一方、溝側壁を踏面に対して垂直に近づけて溝の容積を増大させると、溝で区画される陸部の剛性が低下する。
このため、ウエット性能とドライ路面走行時の操縦安定性能との高度な両立が困難であった。
また、溝のトレッドの踏面から溝深さの1/2の溝深さまでの溝側壁を第1溝側壁、溝深さの1/2の溝深さから溝底の最深部までの溝側壁を第2溝側壁とし、溝の長手方向に直交する断面で見たときの、第1溝側壁の踏面側の端部を通り踏面に垂直な第1仮想線と、第1溝側壁の溝底側の端部を通り、かつ第1仮想線と直交する第2仮想線と、第1溝側壁とで囲まれる領域の面積をAとし、溝の長手方向に直交する断面で見たときの、第1溝側壁の溝底側の端部を通り踏面に垂直な第3仮想線と、溝底の最深部を通り、踏面と平行な第4仮想線と、第2溝側壁とで囲まれる領域の面積をBとしたときに、面積Aと面積Bとの関係をA<Bとすることで、溝のボリュームを確保しつつ、陸部の剛性を確保するための陸部の溝底側の剛性を高めることができ、排水性能と陸部の剛性との高度な両立が可能となる。
ここで、請求項1に記載の空気入りタイヤによれば、溝の互いに対向する一方側の溝側壁と他方側の溝側壁とを比較したときに、何れか一方の溝側壁における比率B/Aが、何れか他方の溝側壁における比率B/Aよりも大きく設定されているため、比率B/Aが大きく設定された溝側壁を有する陸部の方が、相対的に比率B/Aが小さく設定された溝側壁を有する陸部よりも剛性の向上効果が高くなる。
また、請求項1に記載の空気入りタイヤによれば、相対的に剛性の低い第1の陸部の側壁である溝側壁における比率B/Aを、相対的に剛性の高い第2の陸部の側壁である溝側壁における比率B/Aよりも大きくすることで、第1の陸部の方が第2の陸部よりも剛性の向上効果が高まり、第1の陸部と第2の陸部との剛性差を小さくすることができる。
なお、請求項1の空気入りタイヤの規定は、空気入りタイヤをJATMA YEAR BOOK(日本自動車タイヤ協会規格)に規定されている標準リムに装着し、JATMA YEAR BOOKでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力(内圧−負荷能力対応表の太字荷重)に対応する空気圧(最大空気圧)の100%の内圧を充填し、無負荷状態としたときのものである。なお、使用地又は製造地において、TRA規格、ETRTO規格が適用される場合は各々の規格に従う。
また、溝のトレッドの踏面から溝深さの1/2の溝深さまでの溝側壁を第1溝側壁、溝深さの1/2の溝深さから溝底の最深部までの溝側壁を第2溝側壁とし、溝の長手方向に直交する断面で見たときの、第1溝側壁の踏面側の端部を通り踏面に垂直な第1仮想線と、第1溝側壁の溝底側の端部を通り、かつ第1仮想線と直交する第2仮想線と、第1溝側壁とで囲まれる領域の面積をAとし、溝の長手方向に直交する断面で見たときの、第1溝側壁の溝底側の端部を通り踏面に垂直な第3仮想線と、溝底の最深部を通り、踏面と平行な第4仮想線と、第2溝側壁とで囲まれる領域の面積をBとしたときに、面積Aと面積Bとの関係をA<Bとすることで、溝のボリュームを確保しつつ、陸部の剛性を確保するための陸部の溝底側の剛性を高めることができ、排水性能と陸部の剛性との高度な両立が可能となる。
ラグ溝は、タイヤ幅方向中央側からタイヤ幅方向外側に向けて面積Bが漸増しているため、ラグ溝で区画される陸部においては、タイヤ幅方向中央側からタイヤ幅方向外側に向けて剛性が高まる。
なお、面積Bを増やす方法としては、例えば、第2溝側壁の幅を広くすることが挙げられる。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の気入りタイヤにおいて、面積Bと面積Aとの比率B/Aが120%以上に設定されている。
面積Bと面積Aとの比率B/Aを120%以上に設定することで、溝のボリュームを確保しつつ、陸部の溝底側の剛性をより高めることができる。
第2溝側壁の幅寸法が溝の溝幅に対して20%未満になると、陸部の剛性を十分に高めることが困難となる。一方、第2溝側壁の幅寸法が溝の溝幅に対して50%を超えると、溝のボリュームを十分に確保することが困難となる。
さらに、ラグ溝を、周方向溝からトレッドの接地端まで延ばすことで、周方向溝に取り込まれた水の一部を、ラグ溝を介してトレッドの接地端外側へ排水することができ、これにより、排水の効率を高めることができる。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態にかかる空気入りタイヤ10を図面にしたがって説明する。なお、本実施形態の空気入りタイヤ10は乗用車用であり、内部構造については、従来の空気入りタイヤと同様であるため説明を省略する。また、以後図面において、矢印A方向はタイヤ回転方向(踏み込み側)、矢印B方向はタイヤ回転方向とは反対方向(蹴り出し側)、矢印W方向はタイヤ幅方向を示す。
本実施形態のラグ溝16は、センター周方向溝14から接地端12Eに向けて傾斜して延びており、接地端12Eに向かうにつれてタイヤ幅方向に対する傾斜角度θ0が漸減していると共に、溝幅が漸増している。また、ラグ溝16のタイヤ幅方向に対する傾斜角度θ0の変化は、タイヤ幅方向中央側よりも接地端12E側の方が大きくなっている。
ここで、ラグ溝16のタイヤ幅方向に対する傾斜角度θ0とは、図1に示すように、ラグ溝16の溝幅中心線GCLの接線のタイヤ幅方向に対する傾斜角度のことである。
なお、ラグ溝16は、タイヤ幅方向に沿って平行に形成されていても良く、タイヤ幅方向に対して一定角度で傾斜して延びていても良い。また、ラグ溝16の溝幅は、センター周方向溝14から接地端12Eに向けて一定であっても良い。
図2に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ10を適用リム30に装着してタイヤ規格(本実施形態ではJATMA)の最大荷重(最大負荷能力)に対応する最大空気圧を充填し、水平、かつ平坦な路面31に対してタイヤ回転軸を路面と平行にした状態で最大荷重の100%の荷重を負荷させた時のラグ溝16を溝長手方向(溝幅中心線GCLにおいて)に沿った断面で見たときに、ラグ溝16は、接地端12Eの近傍においては、溝深さがタイヤ赤道面CL側から接地端12Eに向けて溝深さが徐々に浅くなるように形成されて溝底16Bが路面31に接した踏面12Aに対して傾斜しており、タイヤ赤道面CL側においては、溝底16Bが路面31に接地した踏面12Aに対して平行で溝深さが一定に形成されている。なお、図2においては、センター周方向溝14、及びショルダー側周方向溝20の図示を省略している。
また、ラグ溝16の接地端12Eにおける溝深さは、タイヤ赤道面CL側の端部と同等若しくは浅くなるが、タイヤ赤道面CL側の最大溝深さに対して、接地端12E側における溝深さは、100〜50%の範囲内であることが好ましい。タイヤ赤道面CL側の最大溝深さに対して、接地端12Eにおける溝深さが50%未満では、ラグ溝16の溝深さが浅くなり過ぎて排水性能が低下する。一方、接地端12Eにおける溝深さが100%を超えると、ラグ溝16の溝深さが深くなり過ぎて、接地端12E付近のブロック剛性が低下する虞がある。
図3には、本実施形態の空気入りタイヤ10を適用リム30に装着してタイヤ規格(本実施形態ではJATMA)の最大荷重(最大負荷能力)に対応する最大空気圧を充填し、荷重を負荷させていない時のラグ溝16の溝長手方向に沿った断面が示されている。図3に示すように、ラグ溝16は、接地端12Eの近傍において、溝深さがタイヤ赤道面CL側から接地端12Eに向けて溝深さが徐々に浅くなっており、タイヤ赤道面CL側においては、溝深さが一定となっている。なお、図3においては、センター周方向溝14、及びショルダー側周方向溝20の図示を省略している。
図4に示すように、本実施形態のラグ溝16は、溝幅(W0)中心線GCLを境にしてタイヤ回転方向側(矢印A方向側)とタイヤ回転方向側とは反対方向側(矢印B方向側)とで非対称形状となっている。
ここで、踏み込み側第2傾斜部16Fbの幅寸法W2、及び蹴り出し側第2傾斜部16Kbの幅寸法W4は、ラグ溝16の溝幅W0の20〜50%の範囲内に設定することが好ましい。
なお、ラグ溝16において、最深部分を溝底16Bと呼び、ラグ溝16を長手方向に対して直交する断面で見たときに、溝底16Bは、例えば、図4に示すように溝幅方向に寸法を有する場合と、例えば、図6に示すように溝幅方向に寸法を有していない場合がある。
なお、B1とA1との比率B1/A1は、ブロック剛性をより高めるには120%以上とすることが好ましく、ブロック剛性をさらに高めるには180%以上とすることがより好ましく、270%以上とすることがより一層好ましい。比率B1/A1の上限は実用的には500%であるが、無限大(∞:A1が零の場合(例えば、踏み込み側第1傾斜部16Faが踏面に対して直角な場合等))であっても良い。
従来の空気入りタイヤでは、ブロック剛性を高めるために、ブロックを区画する溝の溝側壁全体を傾斜させていたが、これでは、溝のボリュームが減少し、ウエット性能が低下するため、ブロック剛性とウエット性能とを高度に両立することが困難であったが、本実施形態の空気入りタイヤ10では、ブロック剛性とウエット性能とを高度に両立することが可能となる。以下に、本実施形態の空気入りタイヤ10を車両に装着した場合の作用効果を説明する。
次に、本発明の第2の実施形態に係る空気入りタイヤ10を図5にしたがって説明する。なお、第1の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
図5に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ10のラグ溝16は、踏み込み側の溝側壁16F、及び蹴り出し側の溝側壁16Kが、複数の直線状部分で形成されている。
本実施形態の空気入りタイヤ10もA1<B1、A2<B2設定されているので、第1の実施形態と同様に、ラグ溝16の排水性能に必要な溝のボリュームを確保しつつ、各ブロックのブロック剛性を高めることができる。
次に、本発明の第3の実施形態に係る空気入りタイヤ10を図6にしたがって説明する。なお、第1の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
図6に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ10のラグ溝16は、第1の実施形態に比較して踏み込み側第2傾斜部16Fbの円弧状部分の曲率半径Ra、及び蹴り出し側第2傾斜部16Kbの円弧状部分の曲率半径Rbが大きく設定されており、踏み込み側第2傾斜部16Fbの円弧状部分と蹴り出し側第2傾斜部16Kbの円弧状部分とが滑らかに接続されている。
本実施形態の空気入りタイヤ10もA1<B1、A2<B2設定されているので、第1の実施形態と同様に、ラグ溝16の排水性能に必要な溝のボリュームを確保しつつ、各ブロックのブロック剛性を高めることができる。
また、本実施形態では、曲率半径Ra、及び曲率半径Rbが第1の実施形態よりも大きく設定されているため、第1の実施形態よりもブロック剛性を高めることが出来る。
次に、本発明の第4の実施形態に係る空気入りタイヤ10を図7〜図10にしたがって説明する。なお、第1の実施形態と同一構成は同一符号を付し、その説明は省略する。
図7に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ10は、ラグ溝16のタイヤ赤道面CL側の端部における溝深さD0に対して、ラグ溝16の溝底16Bの交点P1と交点P3(1/3点P2の直下)との間における平均の溝深さD1が90%以上に設定されている。
図7に示すように、底上げ部32の高さ寸法(サイプ28の溝底から計測)hは、サイプ28の溝深さ寸法よりも小さく、底上げ部32の頂部の位置は、トレッド12の踏面12Aよりも低い(即ち、タイヤ径方向内側にある。)。本実施形態では、サイプ28に底上げ部32が2個設けられているが、少なくとも1個設けられていれば良く、3個以上設けられていても良く、ブロック剛性を高めたい部位に設けることができる。
次に、本発明の第5の実施形態に係る空気入りタイヤ10を図11にしたがって説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
図11に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ10のラグ溝16には、接地端12Eからタイヤ幅方向内側へ向けて、踏面12Aと溝底16Bとが平行とされた溝深さが一定の平行部分16Bbが設けられており、平行部分16Bbのタイヤ幅方向内側に、溝深さが深くなる方向に傾斜した傾斜部分16Baが設けられている。なお、傾斜部分16Baのタイヤ幅方向内側端からタイヤ赤道面CL側へ向けては、踏面12Aと溝底16Bとが平行とされ溝深さが一定に設定されている。なお、本実施形態においても、交点P1から交点P3に至るラグ溝16の溝底16Bは、路面31に接した踏面12Aに対する平均の傾斜角度θ1が5°以下に設定されている。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
ラグ溝16においては、少なくとも、A1<B1、及びA2<B2の少なくとも一方が設定されていれば良く、ラグ溝16の断面形状、即ち、踏み込み側の溝側壁16F、及び蹴り出し側の溝側壁16K、及び溝底16Bの断面形状は、図4,5,6に示したものに限らず、円弧以外の曲線で形成されていても良く、種々の変更が可能である。
また、比率B1/A1と、比率B2/A2とを対比したときに、比率B1/A1>比率B2/A2に設定されても良く、比率B1/A1=比率B2/A2に設定されても良い。
本発明の効果を確かめるため、従来例、及び本発明の適用された実施例のタイヤ1〜4を試作した。各タイヤの諸元は、表1に示した通りである。各タイヤは、図1で示されるトレッドパターンを有しており、表1に示すようにラグ溝の溝側壁の面積A及び面積Bの関係が異なっている。
上記各タイヤについて、ウエット路面でのハイドロプレーニング性能、ドライ路面でのラップタイム、及び耐摩耗性を評価する以下の試験を行った。
タイヤサイズ195/65R15の上記各供試タイヤを適用リムに組み込んで、内圧を200kPaとして、水深7mmの湿潤路面を加速し、ハイドロプレーニング現象の発生速度を比較することにより、排水性能を評価した。
評価は、従来例にかかるタイヤの評価結果を100としたときの相対値で指数評価し、数値が大きい方がウエット性能に優れていることを示す。
タイヤサイズ195/65R15の上記各タイヤを適用リムに組み込んで、内圧を200kPaとして、水深5mm、半径80mのウエット路面通過時のハイドロプレーニング発生限界横Gを計測した。評価は従来例のタイヤのハイドロプレーニング発生限界横Gを100とする指数で表しており、数値が大きいほどコーナリング時のハイドロプレーニング性能が良いことを表している。
タイヤサイズ195/65R15の上記各タイヤを適用リムに組み込んで、内圧を200kPaとして、路面が乾燥したテストコースを走行してラップタイムを計測した。
評価は、従来例にかかるタイヤのラップタイムを100とした指数表示とし、数値が小さいほどラップタイムが短く、ドライ性能に優れていることを示す。
タイヤサイズ195/65R15の上記各タイヤを適用リムに組み込んで、内圧を200kPaとして、テストコース内でセンター部が1.2mm摩耗するまで走行させた。
摩耗量比はショルダー端部の摩耗量をセンター部の摩耗量で除したもので、数値1に近いほど均一に摩耗しており、偏摩耗性に優れている事を示す。
Claims (5)
- 路面に接地するトレッドと、
前記トレッドに設けられ、陸部を区画する複数の溝と、
を備え、
前記溝の前記トレッドの踏面から溝深さの1/2の溝深さまでの溝側壁を第1溝側壁、溝深さの1/2の溝深さから溝底の最深部までの溝側壁を第2溝側壁とし、
前記溝の長手方向に直交する断面で見たときの、前記第1溝側壁の踏面側の端部を通り前記踏面に垂直な第1仮想線と、前記第1溝側壁の溝底側の端部を通り、かつ前記第1仮想線と直交する第2仮想線と、前記第1溝側壁とで囲まれる領域の面積をA、前記溝の長手方向に直交する断面で見たときの、前記第1溝側壁の溝底側の端部を通り前記踏面に垂直な第3仮想線と、前記溝底の最深部を通り、前記踏面と平行な第4仮想線と、前記第2溝側壁とで囲まれる領域の面積をB、としたときに、A<Bに設定されており、
前記溝の互いに対向する一方側の溝側壁と他方側の溝側壁とを比較したときに、何れか一方の溝側壁における比率B/Aが、何れか他方の溝側壁における比率B/Aよりも大きく設定されており、
複数の前記溝で区画される第1の陸部、及び前記第1の陸部よりも剛性の高い第2の陸部を備え、前記第1の陸部の側壁である前記溝側壁における比率B/Aが、前記第2の陸部の側壁である前記溝側壁における比率B/Aよりも大きく設定されている、空気入りタイヤ。 - 前記陸部の蹴り出し側の前記溝側壁における比率B/Aが、前記陸部の踏み込み側の前記溝側壁における比率B/Aよりも大きく設定されている、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
- 路面に接地するトレッドと、
前記トレッドに設けられ、陸部を区画する複数の溝と、
を備え、
前記溝の前記トレッドの踏面から溝深さの1/2の溝深さまでの溝側壁を第1溝側壁、溝深さの1/2の溝深さから溝底の最深部までの溝側壁を第2溝側壁とし、
前記溝の長手方向に直交する断面で見たときの、前記第1溝側壁の踏面側の端部を通り前記踏面に垂直な第1仮想線と、前記第1溝側壁の溝底側の端部を通り、かつ前記第1仮想線と直交する第2仮想線と、前記第1溝側壁とで囲まれる領域の面積をA、前記溝の長手方向に直交する断面で見たときの、前記第1溝側壁の溝底側の端部を通り前記踏面に垂直な第3仮想線と、前記溝底の最深部を通り、前記踏面と平行な第4仮想線と、前記第2溝側壁とで囲まれる領域の面積をB、としたときに、A<Bに設定されており、
複数の前記溝は、タイヤ幅方向に沿って延びるラグ溝を含み、
前記ラグ溝は、タイヤ幅方向中央側からタイヤ幅方向外側に向けて前記面積Bが漸増している、空気入りタイヤ。 - 面積Bと面積Aとの比率B/Aが120%以上に設定されている、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記溝の溝幅方向に沿って計測した第2溝側壁の幅寸法が、前記溝の溝幅に対して20〜50%の範囲内に設定されている、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の空気入りタイヤ。
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