WO2010122840A1

WO2010122840A1 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: WO2010122840A1
Application number: PCT/JP2010/052976
Authority: WO
Inventors: 勇人余合; 明彦新開
Original assignee: 東洋ゴム工業株式会社
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2010-10-28
Also published as: JP2010274853A; CN102026827B; US20110048600A1; US9193216B2; CN102026827A; EP2289713A4; EP2289713B1; JP4527180B1; EP2289713A1

Abstract

　トレッド面の中央部にタイヤ周方向に沿って延びるセンターリブ６を設けた空気入りタイヤにおいて、センターリブ６の幅Ｒｗが接地幅Ｃｗの１０％以上であり、タイヤ径方向に沿ってセンターリブ６に形成された界面１０を境界にして、車両外側には相対的に引張モジュラスの高い外側ゴム５ｏが配され、車両内側には相対的に引張モジュラスの低い内側ゴム５ｉが配され、外側ゴム５ｏの３００％引張モジュラスＭｏ及びゴム硬度Ｈｏと、内側ゴム５ｉの３００％引張モジュラスＭｉ及びゴム硬度Ｈｉが、（Ｍｏ－Ｍｉ）／Ｍｏ≧０．１５、Ｈｏ－Ｈｉ≦±３°の関係を満たす。

Description

空気入りタイヤ

　本発明は、トレッド面の中央部にタイヤ周方向に沿って延びるセンターリブを設けた空気入りタイヤに関する。

　このようなセンターリブを有する空気入りタイヤでは、トレッド面の中央部の剛性が高められるため、シビアリティ（走行過酷度）が低い条件で走行が安定し、直進走行からレーンチェンジを行うときの操縦安定性（以下、「レーンチェンジ安定性」と呼ぶ。）が向上する傾向にある。一方、センターリブを幅広にして剛性を高くし過ぎると、限界旋回時や制動時などのシビアリティが高い条件において、路面に対する接地性が損なわれるために十分なグリップが得られず、旋回時の操縦安定性（以下、「旋回安定性」と呼ぶ。）や制動性能は悪化する。

　要するに、センターリブを幅狭にするとレーンチェンジ安定性が低下し、センターリブを幅広にすると旋回安定性や制動性能が低下する傾向にあり、両者はセンターリブの幅に関して背反する関係にあった。一般に、接地幅が広いタイヤや低偏平のタイヤでは、トレッド面の他領域との相対関係からセンターリブが幅広になりがちであるため、旋回安定性や制動性能の悪化が懸念される。これに対して、細溝やサイプで分断したり、軟性のゴム配合を用いたりして、センターリブを低剛性化する対策が考えられるものの、その場合にはレーンチェンジ安定性が損なわれてしまう。

　ところで、下記特許文献１に記載の空気入りタイヤでは、トレッドバンドをタイヤ幅方向に二分割して、車両外側のゴムの弾性率を１２～１６ＭＰａ、車両内側のゴムの弾性率を７～１１ＭＰａとしているが、これは、車両外側のゴムにより乾燥路面での旋回時の操縦安定性を高め、車両内側のゴムにより乗心地性や濡れた路面での操縦安定性を高めるためである。つまり、当該タイヤでは、車両外側を硬くし、車両内側を軟らかくすることを企図し、それを実現するべく弾性率（貯蔵弾性係数Ｅ’）が異なるゴムを用いているに過ぎない。それ故、実際のタイヤでは、必然的に車両外側に高硬度のゴムが配され、車両内側に低硬度のゴムが配されることになる（特許文献１の表１，２参照）。

　レーンチェンジ安定性と旋回安定性及び制動性能とを両立させるには、センターリブの剛性を維持しながら、シビアリティが高い条件におけるセンターリブの接地性を改善することが重要であるが、特許文献１はそのための解決手段を何ら示唆していない。仮に、上記のタイヤにおいて、トレッド面の中央部にセンターリブを設け、そのセンターリブの中央位置に弾性率が異なるゴムの界面を形成したとしても、車両外側と車両内側とでゴム硬度の差が大きくセンターリブに剛性変動を生ずるため、レーンチェンジ安定性が低下する恐れがあり、上記の背反事象は解決されない。

特表２００２－５３２３３０号公報

　本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーンチェンジ安定性を確保しつつ、優れた旋回安定性及び制動性能を発揮することができる空気入りタイヤを提供することにある。

　本発明者らは、タイヤの接地面には中心部に向かう力（面内収縮力）が作用し、センターリブは変位が少なく歪み難いことに注目した。そして、鋭意研究を重ねたところ、特に歪みの小さい領域がタイヤ径方向に沿ってセンターリブに形成されることを見出し、更に、その歪みの小さい領域に引張モジュラス（ＪＩＳＫ６２００　０１）が異なるゴムの界面を形成することで、センターリブの接地面側での歪みを促し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、下記の如き構成により上記目的を達成できるものである。

　即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド面の中央部にタイヤ周方向に沿って延びるセンターリブを設けた空気入りタイヤにおいて、前記センターリブの幅が接地幅の１０％以上であり、タイヤ径方向に沿って前記センターリブに形成された界面を境界にして、車両外側には相対的に引張モジュラスの高い外側ゴムが配され、車両内側には相対的に引張モジュラスの低い内側ゴムが配され、前記外側ゴムの３００％引張モジュラスＭｏ及びゴム硬度Ｈｏと、前記内側ゴムの３００％引張モジュラスＭｉ及びゴム硬度Ｈｉが、（Ｍｏ－Ｍｉ）／Ｍｏ≧０．１５、Ｈｏ－Ｈｉ≦±３°の関係を満たすものである。

　本発明では、センターリブの幅が接地幅の１０％以上であるため、センターリブが適度に幅広となりレーンチェンジ安定性を確保する上で有利になる。しかも、センターリブに形成した界面を境界にして引張モジュラスの異なるゴムを配しているため、センターリブの接地面側での歪みを促し、限界旋回時や制動時におけるセンターリブの接地性を改善して、十分なグリップを得ることができる。かかる歪み促進作用を確実に奏するべく、外側ゴムと内側ゴムとの引張モジュラス差（Ｍｏ－Ｍｉ）を、外側ゴムの３００％引張モジュラスＭｏの１５％以上に設定している。そして、本発明では、このように引張モジュラス差を積極的に設けているにも関わらず、外側ゴムと内側ゴムとの硬度差（Ｈｏ－Ｈｉ）については±３°以内に収め、センターリブの剛性変動を抑えている。この結果、レーンチェンジ安定性を確保しつつ、優れた旋回安定性及び制動性能を発揮することができる。

　接地幅は、正規リムに装着したタイヤに正規内圧を充填して平坦な路面に置き、該タイヤの最大負荷能力の８８％相当の負荷を与えたときの、接地面の周方向中心部におけるタイヤ軸方向の最外位置間の距離である。正規リムは、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"、或いはＥＴＲＴＯであれば"Measuring Rim"となる。また、正規内圧は、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。

　本発明では、前記センターリブの界面領域に前記センターリブの中央位置が含まれるものが好ましい。センターリブにおける歪みの小さい領域は、特にセンターリブの中央位置に形成され易いため、界面領域を上記の如く設定することにより、センターリブに対する歪み促進作用を的確に奏し、旋回安定性や制動性能を効果的に向上することができる。

　本発明では、前記センターリブの界面領域の幅が前記センターリブの幅の２５％以上となるものが好ましい。かかる構成によれば、センターリブに対する歪み促進作用を保持しながらも、界面の接着領域を確保して該界面での割れなどを防止できるため、耐久性を確保する上で有利になる。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図図１の要部拡大図センターリブの断面における歪みの分布を概念的に示すコンター図本発明と比較するために示した単層のセンターリブにおける歪み分布のコンター図本発明と比較するために示した単層のセンターリブにおける歪み分布のコンター図本発明の別実施形態におけるセンターリブの断面図本発明の別実施形態におけるセンターリブの断面図本発明の別実施形態におけるセンターリブの断面図本発明の別実施形態におけるセンターリブの断面図

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図であり、図２は、その要部拡大図である。空気入りタイヤＴは、一対のビード部１と、そのビード部１の各々からタイヤ径方向外側へ延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部３とを備える。このタイヤＴは、装着方向指定型のタイヤであり、リム２０に装着する際に、車両外側に対してタイヤの左右何れが面するかを指定したものである。

　カーカス層４は、一対のビード部１の間に架け渡されたプライからなり、そのトレッド部３の外周にトレッドゴム５が配設されている。空気入りタイヤＴは、以下に詳しく説明するトレッドゴム５の構造を除けば、従来と同様のタイヤ構造を有するものであり、従来公知の材料や形状などは、特に制限なく本発明に採用することができる。図示を省略しているが、トレッド部３では、カーカス層４の外周に、内外に積層された２枚のベルトプライからなるベルト層が積層され、更にその外周にベルト補強層が積層されている。

　トレッド面の中央部には、タイヤ周方向に沿って延びるセンターリブ６を設けている。センターリブ６は、タイヤ赤道ＣＬを基準にして左右両側にそれぞれ接地幅Ｃｗの１０％（計２０％）の領域内に設けられる。センターリブ６の幅Ｒｗは、接地幅Ｃｗの１０％以上に設定されている。これによって、センターリブ６が適度に幅広になり、レーンチェンジ安定性を確保する上で有利になる。このリブ幅Ｒｗは、接地幅Ｃｗと同じ測定条件において接地面で測定され、せいぜい接地幅Ｃｗの２０％以下である。

　トレッドゴム５は、引張モジュラスの異なる二種のゴム５ｏ，５ｉからなり、タイヤ幅方向に分割された構造を有する。その分割面となる界面１０は、タイヤ径方向に沿ってセンターリブ６に形成されており、この界面１０を境界にして、車両外側には相対的に引張モジュラスの高い外側ゴム５ｏが配され、車両内側には相対的に引張モジュラスの低い内側ゴム５ｉが配されている。即ち、外側ゴム５ｏの引張モジュラスＭｏと内側ゴム５ｉの引張モジュラスＭｉが、Ｍｏ＞Ｍｉの関係を満たしており、このことは旋回安定性を確保する上で有利になる。

　本発明では、この引張モジュラスＭｏ，Ｍｉが、（Ｍｏ－Ｍｉ）／Ｍｏ≧０．１５の関係を満たすように設定され、更には、外側ゴム５ｏのゴム硬度Ｈｏと内側ゴム５ｉのゴム硬度Ｈｉが、Ｈｏ－Ｈｉ≦±３°の関係を満たすように設定されている。引張モジュラスＭｏ，Ｍｉは、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して２５℃で測定した３００％引張モジュラスであり、ゴム硬度Ｈｏ，Ｈｉは、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験機（タイプＡ）により２５℃で測定したゴム硬度である。

　センターリブ６に界面１０を設定することで、接地時には図３に示すようにセンターリブ６の接地面側での歪みを促すことができる。これに対して、センターリブ６が外側ゴム５ｏの単層からなる場合（図４）、同じく内側ゴム５ｉの単層からなる場合（図５）には、タイヤ径方向に沿って歪み難い領域が形成される。即ち、単層のセンターリブでは歪みの小さくなる領域が、引張モジュラスが異なるゴムの界面１０を形成した場合には、図３の如くセンターリブ６の接地面側で歪みが促されるのである。

　ここで、図３～５は、センターリブの断面における歪振幅のコンター図であり、色が淡い領域では歪振幅が大きく、歪みが促されていることを意味する。なお、この歪振幅は、全体座標系における「前後－幅方向」のせん断歪の振幅であり、この「前後－幅方向」はタイヤボディ上の局所座標系における「周－子午線方向」と一致する。タイヤＴのセンターリブ６の中央部に作用する歪みは振幅が概ね２％以下であるが、そのような歪振幅が小さい領域（～約３％）においては、一般に歪振幅が大きくなるほどｔａｎδ（損失係数）が大きくなる傾向にあるため（例えば、日本ゴム協会“新版ゴム技術の基礎”第８４頁の図４．１５（ｂ）を参照）、歪みを促すことによってグリップを高めることができる。

　したがって、このタイヤＴでは、限界旋回時や制動時において、センターリブ６の接地面側での歪みを促し、接地性を改善して十分なグリップが得られるため、優れた旋回安定性及び制動性能を発揮できる。本発明では、かかる歪み促進作用を確実に発現させるために、外側ゴム５ｏと内側ゴム５ｉとの引張モジュラス差（Ｍｏ－Ｍｉ）を、外側ゴム５ｏの引張モジュラスＭｏの１５％以上に設定しており、これが２５％以上であると更に好ましい。引張モジュラス差（Ｍｏ－Ｍｉ）が引張モジュラスＭｏの１５％未満であると、センターリブ６で歪みが適度に促進されず、上記の改善効果を十分に得られ難い。

　このように、外側ゴム５ｏと内側ゴム５ｉに所定以上の引張モジュラス差を設けていることから、リブ幅Ｒｗを接地幅Ｃｗの１０％以上に設定していても、それだけではレーンチェンジ安定性を確保する上で十分ではない。そこで、本発明では、外側ゴム５ｏと内側ゴム５ｉに対して引張モジュラス差を積極的に設けながらも、その硬度差（Ｈｏ－Ｈｉ）については±３°以内に収め、センターリブ６の剛性変動を抑えるようにしている。この結果、レーンチェンジ安定性を確保しつつ、優れた旋回安定性及び制動性能を発揮することができる。

　図４，５で示したような歪みの小さい領域は、センターリブ６の中央位置６Ｃ付近に形成される傾向にある。そのため、センターリブ６の界面領域に中央位置６Ｃが含まれることが好ましい。この界面領域は、センターリブ６において界面１０の外周端から内周端に至る領域であり、図２に示した幅Ａｗを有する領域である。また、該界面領域にはタイヤ赤道ＣＬが含まれることが好ましい。

　界面１０をタイヤ径方向に平行に形成した場合であっても、センターリブ６の歪み促進作用は得られるが、その場合には界面１０周辺での耐久性が懸念されることから、センターリブ６の界面領域の幅Ａｗをリブ幅Ｒｗの２５％以上とし、界面１０の接着領域を確保することが好ましい。但し、センターリブ６において歪み難い領域の幅方向への広がりは限られているため、この幅Ａｗはリブ幅Ｒｗの７５％以下であることが好適である。

　本実施形態では、界面１０がタイヤ径方向に対して傾斜し且つ直線的に延びているため、界面領域の幅Ａｗを適度に確保して、より確実にセンターリブ６の接地面側での歪みを促すことができる。この界面１０の上下では、接地面側に内側ゴム５ｉが配置されているが、界面１０の傾斜方向を逆にして接地面側に外側ゴム５ｏを配置してもよく、その場合においても同様の効果が得られる。

　外側ゴム５ｏの引張モジュラスＭｏは例えば１０～２０ＭＰａであり、内側ゴム５ｉの引張モジュラスＭｉは例えば５～１５ＭＰａである。また、レーンチェンジ安定性を確保する上で、外側ゴム５ｏのゴム硬度Ｈｏ及び内側ゴム５ｉのゴム硬度Ｈｉは、それぞれ７０～８０°が好ましい。

　本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。本発明の空気入りタイヤが有するトレッドパターンは、上記の如きセンターリブを有する限りにおいて特に制限されるものではなく、対称パターン及び非対称パターンの何れであっても構わない。

　本発明の空気入りタイヤは、設計上の理由などでセンターリブが幅広になってしまう場合であっても、前述の如き作用効果を発現して対処し得ることから、偏平率が低いタイヤにおいて特に有用である。

　［他の実施形態］
　（１）本発明では、図６に示すように、外側ゴム５ｏが内側ゴム５ｉの内周側部分と一体化されたものでも構わない。かかる構成によれば、シビアリティが比較的に高い限界旋回時における操縦安定性を良好に高めることができる。この界面１０における界面領域は、幅Ａｗを有する領域として定めればよい。図７に示すように界面１０の傾斜角度を逆にした場合でも、同様の効果が得られ、また図８に示すように内側ゴム５ｉが外側ゴム５ｏの内周側部分と一体化された構造もあり得る。

　（２）図９は、界面１０がタイヤ子午線断面にて略Ｓ字状をなす例であり、この界面１０は外周端と内周端との中間に折れ曲がり部を有している。図４，５で示したように歪みの小さい領域は略Ｓ字状をなす傾向にあり、特にセンターリブ６の幅が大きくなるほどその傾向が顕著であるため、それに沿った形状で界面１０を設定することにより、歪み促進作用を高めて旋回安定性及び制動性能を効果的に改善できる。また、この構造は、界面１０の接着領域を確保する上でも有利である。

　（３）センターリブには、これを横断する細溝（ノッチ、スリット）やサイプが形成されていないことが好ましい。但し、センターリブを区画せず且つ界面に干渉しないものであれば、細溝やサイプが形成されていても支障はない。

　（４）本発明では、センターリブに上記の如き界面が形成されてあれば、センターリブ以外の陸部に分割面を設定するなどして、トレッドゴムを３種以上のゴムで構成しても構わない。

　以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。なお、タイヤの各性能評価は、次のようにして行った。

　（１）操縦安定性
　１９×９Ｊのリムに装着して２６０ｋＰａ前後の空気圧を充填し、実車（国産３０００ｃｃ）にドライバーの他１名（計２名）が乗車した荷重条件にて、レーンチェンジ安定性と旋回安定性に対する官能評価（１０点満点）を行った。前者については、高速周回テストコースの平坦な直線部分において、１００～１５０ｋｍ／ｈでの直進からレーンチェンジ走行を行ったときの操舵性や応答性を評価した。後者については、旋回半径が様々に異なるコーナーを多数有するハンドリングテストコースにおいて、限界挙動に主眼を置いた高シビアリティ走行を行ったときのグリップ力や安定性を評価した。どちらも従来例を１００とした指数で表し、数値が大きいほど性能が良好であることを示す。

　（２）制動性能
　１９×９Ｊのリムに装着して２６０ｋＰａ前後の空気圧を充填し、実車（国産３０００ｃｃ）にドライバーの他１名（計２名）が乗車した荷重条件にて、乾燥路面上で速度を１００ｋｍ／ｈから０ｋｍ／ｈに落としたときの制動距離を測定し、その逆数を算出した。従来例を１００とした指数で表し、数値が大きいほど性能が良好であることを示す。

　各例の試作タイヤは、いずれもタイヤサイズが２６５／３５Ｒ１９　９８Ｙであり、図１で示したようなタイヤ構造を有する。但し、従来例だけは、センターリブに界面が形成されていない単層のトレッドゴムを備えるものとした。また、実施例３では、図９のように界面を略Ｓ字状に形成した。表１にトレッドゴムの引張モジュラスやゴム硬度、各幅寸法を示し、表２に評価結果を示す。

　比較例１では、外側ゴムが内側ゴムよりも低引張モジュラスであるために、旋回安定性を確保できていない。比較例２では、外側ゴムと内側ゴムとの引張モジュラス差が小さいために、センターリブにおける歪み促進作用が十分でないと考えられる。比較例３では、外側ゴムと内側ゴムとの硬度差が大きいために、センターリブに剛性変動を生じ、レーンチェンジ安定性を確保できていない。比較例４では、センターリブの幅が十分に確保されていないため、レーンチェンジ安定性を確保できていない。これらに対し、実施例１～３では、レーンチェンジ安定性を確保しつつ、優れた旋回安定性及び制動性能を発揮できている。

１　　　ビード部
２　　　サイドウォール部
３　　　トレッド部
４　　　カーカス層
５　　　トレッドゴム
５ｉ　　内側ゴム
５ｏ　　外側ゴム
６　　　センターリブ
６Ｃ　　中央位置
１０　　界面
Ａｗ　　界面領域の幅
Ｃｗ　　接地幅
Ｒｗ　　センターリブの幅

Claims

　トレッド面の中央部にタイヤ周方向に沿って延びるセンターリブを設けた空気入りタイヤにおいて、
　前記センターリブの幅が接地幅の１０％以上であり、タイヤ径方向に沿って前記センターリブに形成された界面を境界にして、車両外側には相対的に引張モジュラスの高い外側ゴムが配され、車両内側には相対的に引張モジュラスの低い内側ゴムが配され、
　前記外側ゴムの３００％引張モジュラスＭｏ及びゴム硬度Ｈｏと、前記内側ゴムの３００％引張モジュラスＭｉ及びゴム硬度Ｈｉが、
　（Ｍｏ－Ｍｉ）／Ｍｏ≧０．１５
　　Ｈｏ－Ｈｉ≦±３°
　の関係を満たすことを特徴とする空気入りタイヤ。
　前記センターリブの界面領域に前記センターリブの中央位置が含まれる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
　前記センターリブの界面領域の幅が前記センターリブの幅の２５％以上となる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
　（Ｍｏ－Ｍｉ）／Ｍｏ≧０．２５の関係を満たす請求項１に記載の空気入りタイヤ。
　前記外側ゴムの３００％引張モジュラスＭｏが１０～２０ＭＰａであり、前記内側ゴムの３００％引張モジュラスＭｉが５～１５ＭＰａである請求項１に記載の空気入りタイヤ。
　前記外側ゴムのゴム硬度Ｈｏ及び前記内側ゴムのゴム硬度Ｈｉが、それぞれ７０～８０°である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
　前記外側ゴムが前記内側ゴムの内周側部分と一体化されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
　前記界面が、タイヤ子午線断面にて略Ｓ字状をなして、外周端と内周端との中間に折れ曲がり部を有する請求項１に記載の空気入りタイヤ。