JPH111103A

JPH111103A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPH111103A
Application number: JP9155184A
Authority: JP
Inventors: Chieko Aoki; 知栄子青木; Naoaki Iwasaki; 直明岩崎
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1997-06-12
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 1999-01-06
Anticipated expiration: 2017-06-12
Also published as: JP3223134B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐摩耗性と操縦安定性とを向上しうる空気入り
タイヤを提供する。【解決手段】タイヤ子午断面におけるトレッド表面の輪
郭線Ｌが、タイヤ赤道点Ｐｃからトレッド縁ｅに向かっ
て曲率半径Ｒが連続的に減じ、かつ該曲率半径Ｒの中心
が楕円Ｄの軌道をなすトレッド曲線Ｔｃからなることを
特徴とする空気入りタイヤである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤ子午断面に
おけるトレッド表面の輪郭線を定めることによって、耐
摩耗性と操縦安定性とを向上しうる空気入りタイヤに関
する。

【０００２】

【従来の技術】空気入りタイヤ、とりわけ乗用車用空気
入りタイヤは、近年の乗用車の高出力化、高速化に伴
い、例えば５５％以下の低扁平化が進む傾向にあり、ま
たこれに関連して、タイヤ子午断面におけるトレッド部
外面輪郭は、曲率半径の異なる２種又は３種の円弧を接
続して形成することが行われている。

【０００３】一般に、高速直進時の操縦安定性を向上す
るためには、トレッドの曲率半径を大きくすること、つ
まりフラット化することが望ましい。ところが、トレッ
ドをフラット化すると、トレッドのショルダ部におい
て、タイヤ赤道点を通るタイヤ軸方向線と、トレッド表
面とのタイヤ半径方向距離であるキャンバー量が小さく
なるため、旋回時の横力やホイールアライメントによる
キャンバー角などの影響により、とりわけ前記ショルダ
部が強く路面に押しつけられることにより該ショルダ部
を中心に偏摩耗が発生しやすく、しかもキャンバー角付
加時の高速耐久性が損なわれるという問題がある。

【０００４】従来、このような問題を防止するべく、特
に前記低扁平のタイヤにおいては、トレッドの中央部は
約１０００mmないしそれ以上の曲率半径を有する円弧で
構成する一方、ショルダ部は、例えば２００〜３００mm
といった小さい曲率半径の円弧を採用することにより、
ショルダ部においてキャンバー量を確保し、高速直進時
の操縦安定性、耐偏摩耗性能、旋回性能などをバランス
させることが行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、タイヤの
接地面内の圧力分布を詳細に測定することができる装置
を用いて、前記２種の円弧をトレッドに用いた低扁平の
タイヤの接地圧分布を調べたところ、前記トレッドの中
央部の円弧とショルダ部の円弧との境界付近に、接地圧
が高い部分が集中していることを突き止めた。また、こ
のような接地圧が高い部分は、キャンバー角に拘わらず
ほぼ同じ位置で存在していることも判った。このような
接地圧分布は、トレッドにおいて、隣り合う円弧の曲率
半径差が大きいために生じていると考えられる。

【０００６】本発明者らは、タイヤ子午断面におけるト
レッド表面の輪郭線を、トレッドの中央部からショルダ
部にかけて曲率半径が徐々に減じることにより、急激な
曲率半径の変化を防止するとともに、この曲率半径の中
心の軌跡が楕円の軌道をなす場合には、前記曲率半径の
変化が非常に滑らかになるとの知見に基づき、従来のよ
うに円弧の接続部分において接地圧が急激に高くなるの
を効果的に抑制でき、ひいては耐摩耗性、操縦安定性を
向上しうることを見出したのである。

【０００７】このように、本発明は、タイヤ子午断面に
おけるトレッド表面の輪郭線を定めることによって、耐
摩耗性と操縦安定性とを向上しうる空気入りタイヤを提
供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
タイヤ子午断面におけるトレッド表面の輪郭線が、タイ
ヤ赤道点からトレッド縁に向かって曲率半径が連続的に
減じ、かつ該曲率半径の中心が楕円の軌道をなすトレッ
ド曲線からなることを特徴とする空気入りタイヤであ
る。

【０００９】また請求項２記載の発明は、前記楕円は、
タイヤ子午断面における前記輪郭線のタイヤ赤道をＹ
軸、輪郭線のタイヤ赤道点における曲率半径Ｒｃの中心
点をタイヤ軸方向に通るタイヤ軸方向線をＸ軸とした座
標系において下記式の楕円曲線で表されるとともに、
前記輪郭線は、一端を前記座標系の原点Ｏに固定して前
記楕円に巻き付けた糸が引張されつつ巻き戻されるとき
に該糸の他端が描く基礎円を楕円とするインボリュート
状曲線上にあることを特徴とする請求項１記載の空気入
りタイヤである。（Ｘ−ａ）²／ａ²＋ｙ²／ｂ²＝１ … （ただし、ａ、ｂは定数）

【００１０】請求項３記載の発明は、前記式における
ａ、ｂは、この座標系の前記原点Ｏから点（ａ，ｂ）で
ある９０°点Ｅに至る楕円周長ＯＥを前記曲率半径Ｒｃ
と等しい基準楕円に設定しうる定数であることを特徴と
する請求項２記載の空気入りタイヤである。

【００１１】請求項４記載の発明は、前記輪郭線は、こ
の輪郭線上の点ｒと、この点ｒの曲率半径Ｒの中心であ
る前記基準楕円上の点Ｐをこの基準楕円に接する接線上
とし、しかも曲率半径Ｒは、前記曲率半径Ｒｃから、前
記座標系の原点Ｏから点Ｐまでの楕円周長ＯＰを減じた
長さ（Ｒｃ−ＯＰ）に等しいことを特徴とする請求項３
記載の空気入りタイヤである。

【００１２】請求項５記載の発明は、前記輪郭線は、請
求項４記載のトレッド曲線からの誤差が１／１０（mm）
以内である複数の円弧の連結体からなる空気入りタイヤ
である。

【００１３】なお本明細書において、「トレッド縁」と
はトレッド部の軸方向外端とするが、ショルダ部分が丸
みを帯びているような場合には、タイヤをリム組みして
使用内圧を充填し、規格最大荷重の８８％の荷重を負荷
して接地するトレッド接地端の位置として定めることも
できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を乗
用車用の空気入りタイヤを例示した図面に基づき説明す
る。図１には、リムＪにリム組みして使用内圧を充填し
かつ無負荷とした正規状態のタイヤ子午断面（右半分）
を示している。本実施形態では、前記リムＪは、ＪＡＴ
ＭＡで規定する標準リム、ＴＲＡで規定する "Design R
im" 、或いはＥＴＲＴＯで規定する "Measuring Rim"
を採用している。また、使用内圧には、ＪＡＴＭＡで規
定する最高空気圧、ＴＲＡの表 "TIRE LOAD LIMITS AT
VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、
或いはＥＴＲＴＯで規定する "INFLATION PRESSURE" な
どの正規内圧を用いている。

【００１５】図において、空気入りタイヤは、ビードコ
ア２を有する一対のビード部３と、各ビード部３から半
径方向外方にのびるサイドウォール部４と、その半径方
向外方端間を継ぐトレッド部５とを具え、本例では、タ
イヤ断面巾Ｗに対するタイヤ断面高さＨの比（Ｈ／Ｗ）
である扁平率を５５％以下、本例では４５％とした乗用
車用のタイヤとして形成されたものを示す。

【００１６】又空気入りタイヤは、前記トレッド部５か
らサイドウォール部４をへてビード部３のビードコア２
で折り返されたカーカス６と、このカーカス６の半径方
向外側かつトレッド部５の内方にはベルト層７が配され
る。前記カーカス６は、１枚以上、本例では１枚のカー
カスプライからなり、該カーカスプライは、ナイロン、
ポリエステル、レーヨン、芳香族ポリアミドなどの有機
繊維からなるカーカスコードを、タイヤ赤道Ｃに対して
７０〜９０度の角度で傾けて配列されたラジアル構造を
なすものを示す。

【００１７】前記ベルト層７は、本例ではスチールコー
ドをタイヤ赤道Ｃに対して１０〜３５度の角度で配列し
た少なくとも１枚以上、本例では内外２枚のベルトプラ
イ７Ａ、７Ｂから形成され、各ベルトプライ７Ａ、７Ｂ
は、コードがプライ間で相互に交差するように向きを違
えて配されトレッド部５の剛性を高める。また、ベルト
コードには、例えばレーヨン、芳香族ポリアミド等の高
弾性の有機繊維コードも必要に応じて用いることができ
る。

【００１８】なお高速走行に耐え得るべく、ベルト層７
の半径方向外側に該ベルト層７の少なくとも軸方向外端
部を覆うことにより、高速走行に伴うベルト層７のリフ
ティングなどを抑制するバンド層９を設けることがより
望ましい。このバンド層９は、低弾性の有機繊維コード
をタイヤ赤道Ｃに対して０〜５度の小角度で配列するの
が良い。

【００１９】そして本発明の空気入りタイヤは、図１、
図２に示す如く、リム組みし使用内圧を充填した無負荷
のタイヤ子午断面におけるトレッド表面の輪郭線Ｌが、
タイヤ赤道点Ｐｃからトレッド縁ｅに向かって曲率半径
Ｒが連続的に減じ、かつ該曲率半Ｒの中心が楕円の軌道
（図２に点線で示す）をなすトレッド曲線Ｔｃからなる
ことを特徴としている。

【００２０】このようにトレッド表面の輪郭線Ｌの曲率
半径Ｒが連続的に減じかつ該曲率半径Ｒの中心が楕円の
軌道をなすトレッド曲線Ｔｃからなることによって、前
記曲率半径Ｒの連続的な減少変化が非常に滑らかに行わ
れるため、直進時、旋回時さらにはキャンバ角付加時の
いずれの状態においても、接地面の圧力分布を均一化す
るのに役立ち、耐摩耗性が向上するとともに、路面への
トラクションの伝達が円滑に行えることにより操縦安定
性が向上する。

【００２１】前記トレッド表面の輪郭線Ｌは、本実施形
態ではタイヤ赤道点Ｐｃからトレッド縁ｅまで曲率半径
が連続して減少するとともに、タイヤ赤道Ｃを中心とし
て左右対称に形成しているものを例示している。なお図
１には示していないが、トレッド部５には排水用の溝を
設けても良く、このときトレッド表面の輪郭線Ｌを特定
する際にはタイヤ子午断面において溝縁間を滑らかに継
いだ仮想延長線を補う。

【００２２】また本実施形態においては、図２に示すよ
うにタイヤ子午断面における右半分の前記輪郭線Ｌは、
そのタイヤ赤道ＣをＹ軸、輪郭線Ｌのタイヤ赤道点Ｐｃ
における曲率半径Ｒｃの中心点を原点Ｏとしこの中心点
をタイヤ軸方向に通るタイヤ軸方向線をＸ軸とした座標
系において、前記楕円の軌道は原点Ｏから点Ｅ（ａ，
ｂ）までの範囲で微分可能、すなわち下記式で示され
る関数が描く楕円曲線であるものを例示している。（Ｘ−ａ）²／ａ²＋ｙ²／ｂ²＝１ … （ただし、ａ≠ｂで、ａ，ｂは定数、Ｙ≧０、Ｘ＝０〜
ａ）

【００２３】したがって、前記輪郭線Ｌの曲率半径Ｒ
は、タイヤ赤道点Ｐｃからトレッド縁ｅに向けて非常に
滑らかに減少していくため、前記接地圧の均一化をより
一層促進することができる。また、トレッド表面の輪郭
線Ｌは、一端を前記座標系の原点Ｏに固定して前記楕円
に巻き付けた糸１０が引っ張りされつつ巻き戻されると
きに該糸１０の他端が描くもので、いわゆる基礎円が楕
円となったインボリュート状曲線上にあるものを示す。

【００２４】なお本実施形態では、前記式における定
数ａ、ｂは、この座標系の前記原点Ｏから点（ａ，ｂ）
である９０°点Ｅに至る楕円周長ＯＥを前記曲率半径Ｒ
ｃと等しい基準楕円Ｄに設定しうる好ましい態様を示し
ている。そして、この場合、前記輪郭線Ｌは、この輪郭
線Ｌ上の任意の点ｒと、この点ｒの曲率半径Ｒの中心で
ある前記基準楕円Ｄ上の点Ｐをこの基準楕円Ｄに接する
接線上とする。しかもこの曲率半径Ｒは、前記タイヤ赤
道点の曲率半径Ｒｃから、前記座標系の原点Ｏから点Ｐ
までの楕円周長ＯＰを減じた長さ（Ｒｃ−ＯＰ）に等し
いものとなる。

【００２５】本件出願人は、特願平９−９９３０１号に
おいて既にトレッド曲線にサイクロイド曲線などを用い
る技術的思想を提案している。しかしながら、この提案
では、トレッド表面の輪郭線のキャンバー量しか指定で
きないため、トレッド縁ｅでの曲率半径は任意に定めえ
ないという問題があった。これに対して、本発明では、
タイヤ赤道点Ｐｃとトレッド縁ｅのように２点での曲率
半径を指定して輪郭線をうることができる利点がある。
また、トレッド縁ｅでの曲率半径を指定しうるため、該
トレッド縁ｅでの円弧とショルダー部の円弧との接続を
滑らかにすることができる。さらには、本発明ではキャ
ンバー量を調節するための係数などを使用することな
く、得られたインボリュート状曲線がそのままトレッド
表面の輪郭線になるため、タイヤ赤道からショルダ部に
かけての曲率半径の変化を前記提案のものよりも滑らか
に減少させることができ接地圧の均一化をさらに促進し
うる。

【００２６】次に図３に示すように、前記輪郭線Ｌが前
記実施形態のトレッド曲線からの誤差が１／１０（mm）
以内になるような複数の円弧の連結体、本例ではトレッ
ド縁ｅ、ｅ間を９つの円弧の連結体で近似的に形成する
こともできる。これは、タイヤの加硫金型を製作する際
の金型加工精度を考慮に入れたもので、前記輪郭線Ｌが
インボリュート状曲線と物理的に完全同一でなくとも、
これと実質的に同一の作用効果を期待できる輪郭線を得
るための近似手法として効果がある。

【００２７】この例によれば、トレッド表面を成形する
加硫金型の製作が容易かつ安価となる点で好ましいもの
とする。なお、このような金型の製作容易と、接地圧の
均一性とを両立すべく、前記分割数は５以上１８以下と
するのが特に好ましい。

【００２８】以上詳述したが、基準となる楕円は種々設
定しうる。また、トレッド表面の輪郭線には、インボリ
ュート状曲線の一部を利用することができる。さらに、
インボリュート状曲線を描く糸の長さは、必ずしもタイ
ヤ赤道点での曲率半径と等しくしなくても良い。さらに
本発明の空気入りタイヤは、前記輪郭線がタイヤ赤道を
中心に対称でなくとも良い。

【００２９】

【実施例】タイヤサイズが２３５／４５Ｒ１７（トレッ
ド巾ＴＷ＝２０６mm）のトレッド曲線を次のようにして
うることができる。先ず、希望する２箇所の曲率半径を
例えば次のように指定する。・タイヤ子午断面でのタイヤ赤道点での曲率半径１２５
０mm ・タイヤ子午断面でのトレッド縁での曲率半径５２mm この場合の輪郭線（右半分）の曲率半径の中心の軌跡は
下記式で表すことができ、この場合のインボリュート
状曲線（タイヤ赤道より右半分）を図に示す。なおこ
のとき、トレッド縁ｅでのキャンバー量は８．６mmであ
る。（Ｘ−１１５．２）²／１１５．２²＋Ｙ²／１２３１．９²＝１ …

【００３０】次に、タイヤサイズが２３５／４５Ｒ１７
（トレッド巾ＴＷ＝２０６mm）でありかつトレッド表面
の輪郭線を式を用いた前記インボリュート状曲線で形
成したタイヤ（実施例１〜２）および請求項５記載のよ
うに９個の円弧の連結体で前記トレッド曲線を近似した
本発明のタイヤ（実施例３）を１７×８ＪＪのリムにリ
ム組みし、内圧２３０ＫＰａ、荷重４００kgf 、キャン
バー角をそれぞれ０°、３°の状態で接地させ、接地面
の圧力分布を調べた。

【００３１】また、比較のために、同サイズかつ同一内
部構造で、トレッド表面の輪郭線が、図５に示す如く３
種類の円弧の連結体で形成されたタイヤ（従来例）、図
６に示す如く８種類の円弧の連結体で形成されたタイヤ
（比較例１）、及び図７に示すようにタイヤ赤道Ｃの両
側３０mmを一定の曲率半径の円弧とし、その両側に曲率
半径Ｒが下記数１に示すようにＸの関数Ｒ（Ｘ）で表さ
れるタイヤ（比較例２）についても併せて試作し、同様
にテストした。

【００３２】

【数１】

【００３３】図８、図９には、それぞれのタイヤの接地
面を示し、黒塗部が接地圧５．０kgf/cm²以上の領域を
示している。この領域が小さいほど好ましいもので、実
施例のタイヤは、いずれも従来例、比較例１、２のタイ
ヤよりも黒塗部が少ないことが確認できる。

【００３４】次に、各タイヤを排気量２５００ｃｃター
ボチャージャ付きの国産ＦＲ車に装着し、操縦安定性と
して直進安定性、レーンチェンジ性、旋回性能をドライ
バーのフィーリングにより１０点法で評価した。また耐
摩耗性として、各タイヤを、排気量２５００ｃｃ自然吸
気の国産ＦＲ車にそれぞれ装着して９０００ｋｍ走行し
たときの、摩耗１mm当たりの走行距離と、クラウン部の
摩耗量に対するショルダ部の摩耗量である片落ち摩耗量
とを従来例を１００とする指数で評価した（数値が大き
い程良好）。さらに、高速耐久性として、ＥＣＥ３０の
条件に基づく高速耐久性テスト（キャンバー角＝０°、
４°）を行い、従来例を１００とする指数で評価した
（数値が大きい程良好）。また転がり抵抗を測定し、従
来例を１００とする指数で表示した（数値が小さい程良
好）。テストの結果を表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】テストの結果、実施例１のタイヤは、従来
例のタイヤに比べてとりわけ直進安定性と旋回性能とが
優れており操縦安定性能の向上が確認できた。また耐摩
耗性についても従来例に比べて大きく向上していること
が確認できた。さらに転がり抵抗が小さくなっているの
は、トレッド接地面の圧力分布が均一化したことによる
と考えられる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、この発明では、タイヤ子
午断面におけるトレッド表面の輪郭線を、タイヤ赤道点
からトレッド縁に向かって曲率半径が連続的に減じ、か
つ該曲率半径の中心が楕円の軌道をなすトレッド曲線か
ら構成したことにより、直進時および旋回時、さらにキ
ャンバ角付加時のいずれの状態においても、接地面の圧
力分布を均一化することが可能となり、耐摩耗性を高め
うるとともに、直進時および旋回時の操縦安定性をとも
に向上しうる。

【００３８】さらに、本発明では、２箇所の曲率半径を
指定してトレッド曲線をうることができるため、トレッ
ド縁での曲率半径を指定することにより該トレッド縁ｅ
での円弧とショルダー部の円弧との接続を滑らかにする
ことができ接地圧の均一化をさらに促進しうる。

【００３９】また、請求項５記載の発明のように、タイ
ヤ子午断面におけるトレッド表面の輪郭線が、請求項４
記載のトレッド曲線を複数の円弧の連結体にて近似的に
構成した場合には、直進時旋回時の操縦安定性と、耐摩
耗性とを向上しつつトレッド表面の輪郭を成形する加硫
金型を容易かつ安価に製造しうる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示すタイヤ右半分断面図で
ある。

【図２】トレッド曲線を説明する線図である。

【図３】実施例のトレッド曲線を示す線図である。

【図４】実施例のトレッド輪郭線を示す線図である。

【図５】従来例のトレッド輪郭線を示す線図である。

【図６】比較例１のトレッド輪郭線を示す線図である。

【図７】比較例２のトレッド輪郭線を示す線図である。

【図８】接地圧が高い領域を示す接地面図である。

【図９】接地圧が高い領域を示す接地面図である。

【符号の説明】

Ｃタイヤ赤道Ｌトレッド表面の輪郭線Ｐｃタイヤ赤道点ｅトレッド縁Ｔｃトレッド曲線Ｗタイヤ断面巾Ｈタイヤ断面高さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タイヤ子午断面におけるトレッド表面の輪
郭線が、タイヤ赤道点からトレッド縁に向かって曲率半
径が連続的に減じ、かつ該曲率半径の中心が楕円の軌道
をなすトレッド曲線からなることを特徴とする空気入り
タイヤ。
【請求項２】前記楕円は、タイヤ子午断面における前記
輪郭線のタイヤ赤道をＹ軸、輪郭線のタイヤ赤道点にお
ける曲率半径Ｒｃの中心点をタイヤ軸方向に通るタイヤ
軸方向線をＸ軸とした座標系において下記式の楕円曲
線で表されるとともに、前記輪郭線は、一端を前記座標系の原点Ｏに固定して前
記楕円に巻き付けた糸が引張されつつ巻き戻されるとき
に該糸の他端が描く基礎円を楕円とするインボリュート
状曲線上にあることを特徴とする請求項１記載の空気入
りタイヤ。（Ｘ−ａ）²／ａ²＋ｙ²／ｂ²＝１ … （ただし、ａ、ｂは定数）
【請求項３】前記式におけるａ、ｂは、この座標系の
前記原点Ｏから点（ａ，ｂ）である９０°点Ｅに至る楕
円周長ＯＥを前記曲率半径Ｒｃと等しい基準楕円に設定
しうる定数であることを特徴とする請求項２記載の空気
入りタイヤ。
【請求項４】前記輪郭線は、この輪郭線上の点ｒと、こ
の点ｒの曲率半径Ｒの中心である前記基準楕円上の点Ｐ
をこの基準楕円に接する接線上とし、しかも曲率半径Ｒ
は、前記曲率半径Ｒｃから、前記座標系の原点Ｏから点
Ｐまでの楕円周長ＯＰを減じた長さ（Ｒｃ−ＯＰ）に等
しいことを特徴とする請求項３記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】前記輪郭線は、請求項４記載のトレッド曲
線からの誤差が１／１０（mm）以内である複数の円弧の
連結体からなる空気入りタイヤ。