JP6777531B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、空気入りタイヤに関する。
空気入りタイヤにおいては、様々な性能を向上させることを目的として、タイヤ断面形状における各構成要素の設計等がなされている(例えば、特許文献1参照)。
例えば、空気入りタイヤの制動性能を向上させるため、タイヤの接地面積を増加させる方法があり、具体的にはタイヤ断面形状におけるトレッド幅を拡大し、特にショルダー陸部の接地面積を増加させる方法がある。しかしながら、接地面積を増加させると、その背反として、高い重力加速度が作用する高G域での操縦安定性が悪化し、操縦安定性の限界挙動が損なわれるという問題がある。
国際公開第2011/126077号
本発明の実施形態は、以上の点に鑑み、制動性能と操縦安定性の両立を図ることを目的とする。
本発明の実施形態に係る空気入りタイヤは、一対のビード部と、これらビード部からタイヤ径方向外方に延びる一対のサイドウォール部と、前記一対のサイドウォール部の径方向外方端同士を繋いで接地面を構成するトレッド部と、前記一対のビード部間に跨がって延びるカーカス層と、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に配されたベルトと、を備え、前記トレッド部が、タイヤ周方向に延びる4本の周方向主溝により、タイヤ幅方向中央部に位置するセンター陸部と、トレッド部のタイヤ幅方向端部に位置する一対のショルダー陸部と、センター陸部とショルダー陸部の間に位置する一対のメディエート陸部とに区画されたものである。前記トレッド部は、接地幅内における前記一対のショルダー陸部の面積、前記一対のメディエート陸部の面積、及び前記センター陸部の面積を、それぞれAs、Am、及びAcとして、As/(As+Am+Ac)で表されるショルダー陸部の面積比率が0.40以上0.52以下である。また、正規リム組み内圧未充填状態のタイヤ幅方向断面において、タイヤ赤道面からトレッド端までの距離をDbとし、タイヤ赤道面からベルト端までの距離をDcとして、Dc/Dbが0.86以上0.98以下であり、前記ベルト端でのゴム厚みをTgとし、前記トレッド端でのゴム厚みをThとして、Tg>Thである。
本実施形態によれば、制動性能と操縦安定性の両立を図ることができる。
一実施形態に係る空気入りタイヤのタイヤ幅方向断面を示す図 同空気入りタイヤのトレッドパターンを示す展開図 図1の要部拡大図
以下、実施形態について図面を参照して説明する。
図1,2に示す一実施形態に係る空気入りタイヤは、左右一対のビード部10と、ビード部12からタイヤ径方向外方に延びる左右一対のサイドウォール部12と、サイドウォール部14のタイヤ径方向外方端同士を繋いで接地面を構成するトレッド部14とを備える。この例では、図1に示すタイヤ幅方向断面の形状は左右対称であり、左側半分は図示を省略している。
図中、符号CLは、タイヤ幅方向中心に相当するタイヤ赤道面を示す。ここで、タイヤ径方向とは、タイヤ回転軸に垂直な方向であり、図において符号RDで示す。タイヤ径方向内側とはタイヤ回転軸に近づく方向であり、タイヤ径方向外側とはタイヤ回転軸から離れる方向である。タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸に平行な方向であり、図において符号WDで示す。タイヤ幅方向内側とはタイヤ赤道面CLに近づく方向であり、タイヤ幅方向外側とはタイヤ赤道面CLから離れる方向である。タイヤ周方向とは、タイヤ回転軸を中心とした円周上の方向であり、図において矢印CDで示す。
一対のビード部10には、それぞれリング状のビードコア16が埋設されている。ビードコア16のタイヤ径方向外側には、タイヤ径方向外側に向かって先細り状をなす硬質ゴム製のビードフィラー18が設けられている。
空気入りタイヤは、一対のビード部10間に跨がってトロイダル状に延びるカーカス層20を備える。カーカス層20は、トレッド部14から両側のサイドウォール部12を経てビード部10に至り、ビード部10においてビードコア16の周りにタイヤ幅方向内側から外側に折り返されることにより、カーカス層20の両端部が係止されている。カーカス層20は、有機繊維コードからなるカーカスコードをタイヤ周方向CDに対して実質上直角になるように配列しゴムで被覆してなる少なくとも1枚のカーカスプライからなり、この例では2枚のカーカスプライで構成されている。
トレッド部14におけるカーカス層20の外周側には、カーカス層20とトレッドゴム22との間にベルト24が設けられている。ベルト24は、ベルトコードをタイヤ周方向CDに対して10°〜35°の傾斜角度で配列した、少なくとも2枚の交差ベルトプライからなり、この例では、タイヤ径方向内側に配された第1ベルトプライ26と、その外周側に配された第2ベルトプライ28との2層構造である。このうち第1ベルトプライ26が最も幅の広い最大幅ベルトプライであり、そのタイヤ幅方向外端がベルト24のタイヤ幅方向端であるベルト端24Aに相当する。
この例では、ベルト24のタイヤ径方向外側、即ちベルト24とトレッドゴム22との間にベルト補強層30が設けられている。ベルト補強層30は、タイヤ周方向CDに対して実質的に平行に延びるコードを有するキャッププライにより構成されている。
図2に示されるように、トレッド部14の表面には、タイヤ周方向CDに延びる4本の周方向主溝が、タイヤ幅方向WDに間隔をおいて設けられている。4本の周方向主溝は、タイヤ赤道面CLの両側に位置する一対のセンター主溝32,32と、各センター主溝32のタイヤ幅方向外側に位置する一対のショルダー主溝34,34である。なお、周方向主溝は、一般に5mm以上の溝幅(開口幅)を持つ。
トレッド部14は、上記4本の周方向主溝32,34により、タイヤ幅方向中央部に位置するセンター陸部36と、トレッド部14のタイヤ幅方向端部に位置する一対のショルダー陸部38,38と、センター陸部36とショルダー陸部38の間に位置する一対のメディエート陸部40,40とに区画されている。センター陸部36は、一対のセンター主溝32,32の間に挟まれたタイヤ赤道上の陸部である。メディエート陸部40は、センター主溝32とショルダー主溝34との間に挟まれた陸部である。ショルダー陸部38は、ショルダー主溝34によりそのタイヤ幅方向外側に区画された陸部である。
これらの陸部36,38,40には、それぞれ周方向主溝32,34に交差する方向に延びる貫通又は非貫通の横溝42が多数設けられ、またセンター陸部36にはタイヤ周方向CDに延びる副溝44が設けられている。これにより、トレッド部14の表面には所定のトレッドパターンが形成されている。この例では、空気入りタイヤは回転方向の指定のないタイヤであり、そのため、トレッドパターンは図2に示す展開図においてタイヤ赤道上の任意の点を対称中心として点対称である。
一実施形態に係る空気入りタイヤにおいて、トレッド部14は、接地幅Cw(図2参照)内における一対のショルダー陸部38,38の面積、一対のメディエート陸部40,40の面積、及びセンター陸部36の面積を、それぞれAs、Am、及びAcとして、As/(As+Am+Ac)で表されるショルダー陸部38の面積比率(Sh比)が0.40以上0.52以下に設定される。このようにショルダー陸部38の面積比率を高めることにより、制動に対する寄与の大きいショルダー陸部38の接地圧を下げて制動性能を向上することができる。また、Sh比が0.52以下であることにより、高荷重でのコーナリングパワーが高くなりすぎるのを抑えて、操縦安定性の限界挙動の低下を抑制することができる。Sh比は、0.43〜0.50であることが好ましい。
ここで、接地幅Cwとは、空気入りタイヤを正規リムに装着し、正規内圧を充填した状態で平坦な路面に垂直に置き、正規荷重を加えたときに路面に接地する両側の接地端46,46間の幅である。なお、正規リムとは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばJATMAであれば標準リム、TRAであれば"Design Rim"、ETRTOであれば"MeasuringRim"である。正規内圧とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば最高空気圧、TRAであれば表"TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES"に記載の最大値、ETRTOであれば"INFLATION PRESSURE"であるが、タイヤが乗用車用である場合には180kPaとする。また、正規荷重は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、JATMAであれば最大負荷能力、TRAであれば上記の表に記載の最大値、ETRTOであれば"LOAD CAPACITY"であるが、タイヤが乗用車用である場合には前記荷重の88%に相当する荷重とする。
上記Asは、ショルダー陸部38の幅(即ち、タイヤ幅方向内側エッジ38Aから接地端46までの幅)Ws(図2参照)でのタイヤ周方向CD全周での面積であり、一対のショルダー陸部38,38の合計の面積であり、かつ横溝42等の細溝を除く面積である。
上記Amは、メディエート陸部40の幅Wmでのタイヤ周方向CD全周での面積であり、一対のメディエート陸部40,40の合計の面積であり、かつ横溝42等の細溝を除く面積である。
上記Acは、センター陸部36の幅Wcでのタイヤ周方向CD全周での面積であり、横溝42及び副溝44等の細溝を除く面積である。
また、一実施形態に係る空気入りタイヤでは、図1に示す正規リム組み内圧未充填状態のタイヤ幅方向断面において、下記(1)〜(6)のように各寸法が設定される。
ここで、タイヤ幅方向断面とは、タイヤ幅方向WDに沿う断面であり、タイヤ子午線方向断面ということもできる。また、正規リム組み内圧未充填状態とは、空気入りタイヤを正規リムに装着した状態であって、内圧をかけていない状態である。そのため、以下の各寸法を測定するに際しては、空気入りタイヤをタイヤ幅方向WDに沿って切断したものを用いてもよい。具体的には、空気入りタイヤをタイヤ幅方向WDに沿って厚み5cm程度で切断したものを試料として、その試料の一対のビード部を正規リム位置に固定した状態で、各寸法を測定すればよい。
(1)0.68≦Db/Da≦0.88
ここで、Daは、タイヤ赤道面CLからタイヤ最大幅位置48までの距離であり、タイヤ赤道面CLからタイヤ幅方向WDに沿って(即ち、タイヤ赤道面CLに垂直に)タイヤ最大幅位置48まで延びる線分の長さである。Daは、タイヤ最大幅の半幅であるが、断面形状は左右対称であるため、以下、便宜上単にタイヤ最大幅Daということがある。
タイヤ最大幅位置48とは、タイヤ幅方向WDにおいてサイドウォール部12の表面の最も外側にある位置であり、タイヤ最大幅をとるサイドウォール部表面上の位置である。タイヤ最大幅は、断面幅とも称され、サイドウォール部表面の模様や文字等の突起を除いた幅である。
Dbは、タイヤ赤道面CLからトレッド部14のタイヤ幅方向端であるトレッド端50までの距離であり、タイヤ赤道面CLからタイヤ幅方向WDに沿ってトレッド端50まで延びる線分の長さである。Dbは、トレッド幅の半幅であるが、断面形状は左右対称であるため、以下、便宜上単にトレッド幅Dbということがある。
トレッド端50とは、タイヤの最大接地幅を規定するトレッド部14のタイヤ幅方向端であり、より詳細には、図3に示すタイヤ幅方向断面において、ショルダー陸部38のプロファイルを規定する円弧52と、サイドウォール部12のプロファイル(タイヤ最大幅位置48よりもタイヤ径方向外側の輪郭)を規定する円弧54と、を繋ぐタイヤ表面プロファイルを規定する円弧56の中点である。図1,3に示されるように、トレッド部14とサイドウォール部12との境界領域は円弧56を介してなだらかに連結されている。図3中、符号52Aは円弧52のタイヤ幅方向外端を示し、符号54Aは円弧54のタイヤ径方向外端を示し、これら52A及び54Aは円弧56の両端に相当する。
上記(1)のように、Db/Daが0.68以上0.88以下であること、即ちトレッド幅Dbをタイヤ最大幅Daの68〜88%の範囲内に設定することにより、トレッド幅が拡大され、接地形状及び張力分布がよくなることで制動性能を向上することができる。Db/Daは、より好ましくは0.70〜0.85であり、更に好ましくは0.75〜0.80である。
(2)0.86≦Dc/Db≦0.98
ここで、Dcは、タイヤ赤道面CLからベルト24のタイヤ幅方向端であるベルト端24Aまでの距離であり、タイヤ赤道面CLからタイヤ幅方向WDに沿ってベルト端24Aまで延びる線分の長さである。Dcは、ベルト幅の半幅であるが、断面形状は左右対称であるため、以下、便宜上単にベルト幅Dcということがある。
上記(2)のように、Dc/Dbが0.86以上0.98以下であること、即ちベルト幅Dcをトレッド幅Dbの86〜98%の範囲内に設定することにより、トレッド幅Dbの拡大やショルダー陸部38の面積拡大による制動性能の向上効果を得ながら、操縦安定性の限界挙動が悪化を抑えて、制動性能と操縦安定性を両立することができる。詳細には、Dc/Dbが0.86以上であることにより、ショルダー陸部38の接地圧を下げて、制動性能を向上することができ、Dc/Dbが0.98以下であることにより、高荷重でのコーナリングパワーの過度な上昇を抑えて、操縦安定性の限界挙動の悪化を抑えることができる。Dc/Dbは、より好ましくは0.90〜0.95である。
(3)Tg>Th
ここで、Tgは、ベルト端24Aでのゴム厚み、即ち、ベルト端24Aのタイヤ幅方向位置でのタイヤ表面からのゴム厚みである。詳細には、図3に示すように、ベルト端24Aを通るタイヤ径方向線L1がタイヤ表面と交じる点を点Eとして、点Eでのタイヤ表面プロファイルに対する法線でのゴム厚みであり、タイヤ表面の点Eからベルト補強層30までの線分の長さである。
Thは、トレッド端50でのゴム厚みである。詳細には、図3に示すように、トレッド端50でのタイヤ表面プロファイルに対する法線でのゴム厚みであり、タイヤ表面に位置するトレッド端50からベルト補強層30までの線分の長さである。
上記(3)のように、ベルト端24Aでのゴム厚みTgをトレッド端50でのゴム厚みThよりも大きく設定することにより、局部的な非接地部分の発生を抑えて接地圧の均一化を図ることができ、制動性能の悪化を抑えることができる。
(4)0.50≦Dd/Db≦0.64
ここで、Ddは、タイヤ赤道面CLからショルダー陸部38のタイヤ幅方向内側エッジ38Aまでの距離であり、タイヤ赤道面CLからタイヤ幅方向WDに沿って該内側エッジ38Aまで延びる線分の長さである。ショルダー陸部38のタイヤ幅方向内側エッジ38Aは、ショルダー主溝34のタイヤ幅方向外側の開口端に一致する。
上記(4)のように、Dd/Dbが0.50以上0.64以下であること、即ちショルダー陸部38の内側エッジ38Aまで距離Ddをトレッド幅Dbの50〜64%の範囲内に設定することにより、次の作用効果が奏される。すなわち、Dd/Dbが0.50以上であることにより、高荷重でのコーナリングパワーが大きくなりすぎるのを抑えることができる。また、Dd/Dbが0.64以下であることにより、ショルダー陸部38での接地圧の上昇を抑えて、制動性能の悪化を抑制することができる。Dd/Dbは、より好ましくは0.55〜0.60である。
(5)0.84≦Tf/Te≦1.00
ここで、Teは、タイヤ赤道面CLでのゴム厚みである。詳細には、図3に示すように、タイヤ赤道面CLにおけるタイヤ表面プロファイルに対する法線でのゴム厚みであり、当該法線におけるタイヤ表面からベルト補強層30までの線分の長さである。
Tfは、ショルダー陸部38のタイヤ幅方向内側エッジ38Aでのゴム厚みである。詳細には、図3に示すように、該内側エッジ38Aでのタイヤ表面プロファイルに対する法線でのゴム厚みであり、タイヤ表面の内側エッジ38Aからベルト補強層30までの線分の長さである。
上記(5)のように、Tf/Teが0.84以上1.00以下であること、即ちショルダー陸部38のタイヤ幅方向内側エッジ38Aでのゴム厚みTfをタイヤ赤道面CLでのゴム厚みTeの84〜100%に設定することにより、次の作用効果が奏される。すなわち、Tf/Teが0.84以上であることにより、当該内側エッジ38Aでの接地性を確保して、ショルダー陸部38の接地面積が小さくなることによる制動性能の悪化を抑えることができる。また、Tf/Teが1.00以下であることにより、ショルダー陸部38での接地長がセンター陸部36での接地長よりも大きくなることによる接地圧の不均一化を抑えて、制動性能の悪化を抑制することができる。Tf/Teは、より好ましくは0.90〜0.95である。
(6)0.60≦Tg/Te≦0.74、0.60≦Th/Te≦0.74
このように、ベルト端24Aでのゴム厚みTgとトレッド端50でのゴム厚みThを、ともにタイヤ赤道面CLでのゴム厚みTeに対して60〜74%の範囲内に設定したことにより、次の作用効果が奏される。すなわち、Tg/Te及びTh/Teが0.60以上であることにより、これらの部分を接地しやすくしてショルダー陸部38の接地面積を確保することができ、制動性能の向上効果を高めることができる。また、Tg/Te及びTh/Teが0.74以下であることにより、通常荷重時におけるショルダー陸部38の接地長の増加を抑えることができ、そのため、制動時にショルダー陸部38の接地圧が大きくなりすぎて制動性能が悪化するのを抑制することができる。Tg/Teは、より好ましくは0.65〜0.72であり、Th/Teは、より好ましくは0.62〜0.70である。
以上よりなる本実施形態によれば、トレッド幅の拡大やショルダー陸部38の面積比率の増大により制動性能を向上しつつ、高G域での操縦安定性を向上するために上記のようにベルト幅を設定したことにより、制動性能と操縦安定性を両立することができる。
なお、上記実施形態では、タイヤ断面形状が左右対称な場合を例に挙げて説明したが、必ずしも左右対称でなくてもよく、左右それぞれで上記の寸法設定を満たせば同様な効果が奏される。
タイヤサイズ:205/60R16の乗用車用空気入りタイヤについて実施例及び比較例を行った。実施例及び比較例の各タイヤについて、基本的な構成は上記実施形態で説明した通りであり、下記表1に示すように各諸元を設定してタイヤを試作した。各試作タイヤについて、操縦安定性と制動性能を評価した。評価方法は以下の通りである。
・操縦安定性:試作タイヤを16×6.0のリムに装着し、内圧230kPaを充填して、試験車両に装着し、実車による官能評価を行った。評価は、連続したコーナーでの切り返し、及びコーナリングを行ったときの車両の安定性を評価し、比較例を100とした指数で表示した。指数が大きいほど操縦安定性が良好であることを示す。
・制動性能:試作タイヤを16×6.0のリムに装着し、内圧230kPaを充填して、試験車両に装着し、走行速度を100km/hから0km/hとしたときの制動距離を測定し、制動距離の逆数について比較例1の値を100とした指数で表示した。指数が大きいほど制動距離が短く、制動性能に優れている。
Figure 0006777531
結果は、表1に示す通りである。トレッド幅Dbが狭い比較例1に対して、比較例2ではトレッド幅Dbを拡大することにより制動性能が向上したが、操縦安定性が低下した。比較例3ではトレッド幅Dbは拡大したもののショルダー陸部38の面積比率(Sh比)が小さく、制動性能の向上効果は得られなかった。比較例4では比較例2に対してベルト幅Dcが小さく制動性能が低下した。比較例5では、ベルト端24Aでのゴム厚みTgがトレッド端50でのゴム厚みThよりも小さいため、比較例2に対して制動性能が低下した。
これに対し、実施例1〜11であると、制動性能を向上させるためにトレッド幅Dbを拡大し、特にショルダー陸部38の面積比率(Sh比)を拡大したものにおいて、ベルト幅Dcを所定範囲内に設定し、更にベルト端24Aでのゴム厚みTgをトレッド端50でのゴム厚みThよりも大きく設定したことにより、制動性能と操縦安定性を高レベルで両立することができた。
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
10…ビード部、12…サイドウォール部、14…トレッド部、20…カーカス層、24…ベルト、24A…ベルト端、32…センター主溝、34…ショルダー主溝、36…センター陸部、38…ショルダー陸部、38A…タイヤ幅方向内側エッジ、40…メディエート陸部、48…タイヤ最大幅位置、50…トレッド端、CL…タイヤ赤道、CD…タイヤ周方向、RD…タイヤ径方向、WD…タイヤ幅方向、Cw…接地幅、Da…タイヤ赤道面からタイヤ最大幅位置までの距離、Db…タイヤ赤道面からトレッド端までの距離、Dc…タイヤ赤道面からベルト端までの距離、Dd…タイヤ赤道面からショルダー陸部のタイヤ幅方向内側エッジまでの距離、Te…タイヤ赤道面でのゴム厚み、Tf…ショルダー陸部のタイヤ幅方向内側エッジでのゴム厚み、Tg…ベルト端でのゴム厚み、Th…トレッド端でのゴム厚み

Claims (5)

  1. 一対のビード部と、これらビード部からタイヤ径方向外方に延びる一対のサイドウォール部と、前記一対のサイドウォール部の径方向外方端同士を繋いで接地面を構成するトレッド部と、前記一対のビード部間に跨がって延びるカーカス層と、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に配されたベルトと、を備え、
    前記トレッド部が、タイヤ周方向に延びる4本の周方向主溝により、タイヤ幅方向中央部に位置するセンター陸部と、トレッド部のタイヤ幅方向端部に位置する一対のショルダー陸部と、センター陸部とショルダー陸部の間に位置する一対のメディエート陸部とに区画された、空気入りタイヤにおいて、
    前記トレッド部は、接地幅内における前記一対のショルダー陸部の面積、前記一対のメディエート陸部の面積、及び前記センター陸部の面積を、それぞれAs、Am、及びAcとして、As/(As+Am+Ac)で表されるショルダー陸部の面積比率が0.40以上0.52以下であり、
    正規リム組み内圧未充填状態のタイヤ幅方向断面において、
    タイヤ赤道面からトレッド端までの距離をDbとし、タイヤ赤道面からベルト端までの距離をDcとして、Dc/Dbが0.86以上0.98以下であり、
    前記ベルト端でのゴム厚みをTgとし、前記トレッド端でのゴム厚みをThとして、Tg>Thである、
    ことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記タイヤ幅方向断面において、タイヤ赤道面からタイヤ最大幅位置までの距離をDaとして、Db/Daが0.68以上0.88以下である、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記タイヤ幅方向断面において、タイヤ赤道面から前記ショルダー陸部のタイヤ幅方向内側エッジまでの距離をDdとして、Dd/Dbが0.50以上0.64以下である、請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記タイヤ幅方向断面において、タイヤ赤道面でのゴム厚みをTeとし、前記ショルダー陸部のタイヤ幅方向内側エッジでのゴム厚みをTfとして、Tf/Teが0.84以上1.00以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記タイヤ幅方向断面において、タイヤ赤道面でのゴム厚みをTeとして、Tg/Te及びTh/Teがともに0.60以上0.74以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
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