JP5503457B2

JP5503457B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5503457B2
Application number: JP2010185942A
Authority: JP
Inventors: 順一郎両角
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-08-23
Also published as: JP2012041007A

Description

本発明は、トレッドプロファイルを改善することにより、旋回時の操縦安定性を向上させた空気入りタイヤに関する。

従来、空気入りタイヤのトレッド部の外面輪郭線であるトレッドプロファイルとして、曲率半径が異なる複数の円弧を滑らかに連ねたいわゆるマルチラジアストレッド（以下、単に「ＭＲＴ」という場合がある。）が知られている。図４には、このようなＭＲＴのトレッドプロファイルＴＰの一例が示される。

図４に示されるように、ＭＲＴのトレッドプロファイルＴＰは、通常、タイヤ軸方向外側ほど曲率半径Ｒａｉ（ｉ＝１、２…）が小さい円弧が採用される。この結果、タイヤ赤道Ｃの位置を通るタイヤ軸方向線ＸとトレッドプロファイルＴＰとのタイヤ半径方向距離であるキャンバー量Ｙは、タイヤ赤道側で小さく、かつ、接地端Ｔｅに近づくほど大きくなる。

従って、直進走行時に主として路面と接するトレッド部のタイヤ赤道付近では、相対的に大きな曲率半径の円弧曲線が形成され、接地圧が均一化しやすい。これにより、直進時には大きなグリップが得られ、直進安定性が確保される。

他方、ＭＲＴのトレッドプロファイルＴＰでは、トレッド部とサイドウォール部とを滑らかに接続させるために、タイヤ赤道Ｃからトレッド接地幅ＴＷの３０％の距離を隔てるミドル領域付近で曲率半径が急激に小さくなる傾向がある。しかしながら、このミドル領域付近は、旋回時に路面と接して大きな荷重を受ける領域であるため、該ミドル領域の曲率半径が小さくなると、旋回時にこの部分の接地圧が不均一となり、安定したサイドグリップが得られないおそれがある。

なお、旋回時の操縦安定性を向上するため、種々の研究がなされている。関連する技術としては次のものがある。

特開平０５−０１６６０８号公報

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、タイヤ子午断面でのトレッドプロファイルにおいて、旋回時に主な接地領域となるミドル区間を直線で形成することを基本として、旋回時での操縦安定性を向上させる空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部を具えた空気入りタイヤであって、正規リムに装着されかつ正規内圧が充填された無負荷である正規状態におけるタイヤ回転軸を含むタイヤ子午断面での前記トレッド部のプロファイルは、タイヤ赤道Ｃからトレッド接地幅ＴＷの３０±２．５％の距離を隔てるトレッド外面上の第１の点Ｐ１から、タイヤ赤道Ｃからトレッド接地幅ＴＷの４０±２．５％の距離を隔てるトレッド外面上の第２の点Ｐ２までのミドル区間が、直線からなることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記トレッドプロファイルは、前記タイヤ赤道Ｃから前記第１の点Ｐ１までのクラウン区間が第１の円弧曲線からなる請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記第１の円弧曲線は、タイヤ軸方向外側に向かって曲率半径が小さくなる複数の円弧を連ねて形成される請求項２記載の空気入りタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記トレッドプロファイルは、前記第２の点Ｐ２から少なくとも接地端までのショルダー区間が第２の円弧曲線からなる請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項５記載の発明は、前記第２の円弧曲線は、タイヤ軸方向外側に向かって曲率半径が小さくなる複数の円弧を連ねて形成される請求項４記載の空気入りタイヤである。

ここで、前記トレッド接地幅ＴＷは、前記正規状態のタイヤに、正規荷重を負荷してキャンバー角０度で平面に接地させたときの接地端間のタイヤ軸方向の距離とする。また、タイヤの各部の寸法等は、特に断りがない場合、前記正規状態での値とする。

また、前記「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" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。

また前記「正規内圧」とは、前記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" を意味するが、乗用車用タイヤの場合には１８０ｋＰａとする。

さらに「正規荷重」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荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば "最大負荷能力" 、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 "LOAD CAPACITY" であるが、タイヤが乗用車用の場合には前記荷重の８８％に相当する荷重とする。

本発明の空気入りタイヤのトレッドプロファイルは、タイヤ赤道Ｃからトレッド接地幅ＴＷの３０±２．５％の距離を隔てるトレッド外面上の第１の点Ｐ１から、タイヤ赤道Ｃからトレッド接地幅ＴＷの４０±２．５％の距離を隔てるトレッド外面上の第２の点Ｐ２までのミドル区間が、直線で形成される。これにより、旋回時の接地圧が均一化され、かつ、接地面積が大きく確保される、従って、操縦安定性が向上する。

本発明の一実施形態の空気入りタイヤを示す右半分の断面図である。トレッドプロファイルを示す図である。（ａ）は比較例、（ｂ）は実施例のトレッドプロファイルである。従来のＭＲＴのトレッドプロファイルを示す線図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２と、その両側からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３のタイヤ半径方向内方端に位置しかつ正規リムＪに装着されるビード部４とを有し、本実施形態では、乗用車用のものが示されている。

また、空気入りタイヤ１は、トロイド状のカーカス６と、該カーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されるベルト層７とを含んで構成される。

前記カーカス６は、一対のビードコア５、５間をトロイド状に跨る本体部６ａと、この本体部６ａの両側に連なりかつ前記ビードコア５の回りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを有する少なくとも１枚のカーカスプライ６Ａからなる。前記カーカスプライ６Ａは、例えば有機繊維からなるカーカスコードがタイヤ赤道Ｃ方向に対して例えば７５〜９０°の角度で配列されている。

前記ベルト層７は、スチールコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば１５〜４５°の角度で傾けて配列された内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂを、前記スチールコードが互いに交差する向きに重ねられて構成される。また、ベルト層７は、前記トレッド部２の略全幅に亘って配され、必要なトレッド剛性が確保される。

図２には、正規リムＪに装着されかつ正規内圧が充填された無負荷の正規状態におけるタイヤ回転軸を含むタイヤ子午断面でのトレッドプロファイルＴＰ（トレッド部２の外面２Ａの輪郭形状）が示される。前記トレッドプロファイルＴＰは、接地端Ｔｅ、Ｔｅ間の領域が、クラウン区間Ｃｒ、ミドル区間Ｍｄ及びショルダー区間Ｓｈに区分される。

前記クラウン区間Ｃｒは、タイヤ赤道Ｃからトレッド接地幅ＴＷの３０±２．５％の距離Ｌ１を隔てるトレッド外面２Ａ上の第１の点Ｐ１まで区間とする。このクラウン区間Ｃｒは、主に直進走行時に路面と接地する領域である。本実施形態では、このクラウン区間Ｃｒが第１の円弧曲線Ｋ１から形成される。

前記第１の円弧曲線Ｋ１は、タイヤ半径方向外側に凸となる滑らかな曲線であって、本実施形態では、ＭＲＴに従い、タイヤ軸方向外側に向かって曲率半径が小さくなる複数の円弧を連ねて形成されている。なお、図２には、代表的な曲率半径Ｒ１が描かれている。該第１の円弧曲線Ｋ１を構成する円弧の数は、２以上であれば特に限定されないが、好ましくは３以上、より好ましくは４以上が望ましい。

また、第１の円弧曲線Ｋ１の曲率半径は、トレッド接地幅ＴＷの３〜７倍程度の範囲の中で設定されるのが望ましい。これにより、直進走行時の接地圧を均一化しかつクラウン摩耗といった偏摩耗の発生を抑制できる。なお、第１の円弧曲線Ｋ１は、連続的に曲率半径が変化するものでも良い。

前記ミドル区間Ｍｄは、前記第１の点Ｐ１から、タイヤ赤道Ｃからトレッド接地幅ＴＷの４０±２．５％の距離Ｌ２を隔てるトレッド外面２Ａ上の第２の点Ｐ２までの区間とする。そして、本発明の空気入りタイヤでは、このミドル区間Ｍｄが直線Ｌで形成されている。この直線Ｌは、クラウン区間Ｃｒと変曲点を形成することなく滑らかに接続されている。即ち、本実施形態において、直線Ｌは、クラウン区間Ｃｒの第１の円弧曲線の第１の点Ｐ１における接線をなす。

このように、トレッドプロファイルＴＰのミドル区間Ｍｄを直線Ｌで形成しこれをクラウン区間と滑らかに接続することにより、従来の円弧で形成された場合に比べて、接地圧の均一化及び接地面積の拡大を図ることができる。従って、ミドル区間Ｍｄに大きな荷重が作用しやすい旋回走行時には、大きくかつ安定したグリップが得られ、操縦安定性が向上する。しかも、クラウン区間Ｃｒとミドル区間Ｍｄとの接続部での接地圧の上昇を抑え、この位置を起点とする偏摩耗を抑制できる。

なお、直線Ｌで形成されるミドル区間Ｍｄを上述の範囲に限定した理由は、この区間が旋回時に最も大きな荷重を受け、グリップに影響を及ぼす領域だからである。また、クラウン区間Ｃｒでは、トレッドプロファイルＴＰの曲率半径Ｒ１がそれなりに大きく形成されるため、既に操縦安定性の向上に必要な接地面積の確保及び接地圧の均一化が図られている。このため、タイヤ赤道Ｃ付近の範囲では、トレッドプロファイルＴＰを直線にしても、十分な効果が見込めないばかりか、偏摩耗を招くおそれがあるため好ましくない。

また、前記ショルダー区間Ｓｈは、前記第２の点Ｐ２からタイヤ軸方向外側の区間とする。この区間は、ミドル区間Ｍｄとサイドウォール部３との間を滑らかに接続させるため、第２の円弧曲線Ｋ２で形成されるのが望ましい。第２の円弧曲線Ｋ２も、タイヤ半径方向外側に凸となる曲線であれば特に限定されるものではないが、好ましくは、慣例のＭＲＴに従い、タイヤ軸方向外側に向かって曲率半径が小さくなる複数の円弧を連ねて形成されるのが望ましい。なお、図２には、代表的な曲率半径Ｒ２が描かれている。

本実施形態において、ショルダー区間Ｓｈの最大の曲率半径は、クラウン区間Ｃｒの最小の曲率半径よりも小さく形成される。より好ましくは、ショルダー区間Ｓｈの円弧の曲率半径は、トレッド接地幅ＴＷの０．１〜０．２倍の範囲の中から設定されるのが望ましい。

さらに、ミドル区間Ｍｄを形成する直線Ｌは、ショルダー区間Ｓｈとも変曲点を形成することなく滑らかに接続されている。即ち、本実施形態において、直線Ｌは、ショルダー区間Ｓｈの第２の円弧曲線の第２の点Ｐ２における接線をなす。従って、ショルダー区間Ｓｈとミドル区間Ｍｄとの接続部でも接地圧の局部的な上昇を抑え、この位置を起点とする偏摩耗を抑制できる。

さらに、本実施形態のトレッドプロファイルＴＰでは、キャンバー量Ｙが、タイヤ赤道Ｃからタイヤ軸方向外側に向かって漸増するように形成される。即ち、第２の点Ｐ２でのキャンバー量は、第１の点Ｐ１でのキャンバー量よりも大きい。これは、偏摩耗の抑制に役立つ他、荷重の増加に伴って接地幅を漸増させ、滑らかな走行過渡特性を発揮させる点でも望ましい。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。

図４のトレッドプロファイルを有するサイズ２５５／４０Ｒ２０の乗用車用空気入りタイヤを表１に仕様に基づいて試作し、操縦安定性等についてのテストが行われた。タイヤの内部構造及びトレッドゴムはいずれも同一とし、トレッド部の外面は、排水用の溝が設けられていないプレーントレッドとした。各仕様は、次の通りである。なお、比較例１において、トレッド接地幅ＴＷは２４０mm、接地端Ｔｅでのキャンバー量は１２mmに調整されている。

＜比較例：図３（ａ）＞
従来のＭＲＴのトレッドプロファイルであり、各区間の曲率半径は、次のように形成されている。
・クラウン区間
円弧の数３
円弧の曲率半径（内側から順に）１２００mm、１０００mm、７５０mm
・ミドル区間
円弧の数１
円弧の曲率半径４００mm
・ショルダー区間（Ｐ２〜Ｔｅまで）
円弧の数２
円弧の曲率半径（内側から順に）１００mm、５０mm

＜実施例：図３（ｂ）＞
・クラウン区間
円弧の数２
円弧の曲率半径（内側から）１２００mm、１０００mm
・ミドル区間
直線
・ショルダー区間（Ｐ２〜Ｔｅまで）
円弧の数１
円弧の曲率半径３５mm
テストの方法は、次の通りである。

＜操縦安定性＞
室内試験器を用いて測定したコーナリングフォースからコーナリングパワーを求め、比較例を１００とした指数によって比較した。数値が大きいほどコーナリングパワーが高く、操縦安定性に優れることを示す。なおコーナリングパワーは、スリップ角＋１゜の時のコーナリングフォース値ＣＦ（＋１゜）から、スリップ角−１゜の時のコーナリングフォース値ＣＦ（−１゜）を引いた値を２で割って得た、次式で示す、スリップ角１゜当たりのコーナリングフォースとして求める。
｛ＣＦ（＋１゜）−ＣＦ（−１゜）｝／２
なおＣＦ（＋１゜）、ＣＦ（−１゜）は、夫々プラスマイナスの符号を考慮する。

＜直進安定性＞
試供タイヤを９．０ＪＪのリムに内圧１８０ｋＰａでリム組み後、排気量３０００ccの後輪駆動車の４輪に装着し、ドライバーのみ乗車してタイヤテストコースのドライアスファルト路面、ウエットアスファルト路面をそれぞれ高速走行し、ドライバーの官能評価によりふらつきの有無などの直進安定性を５点法で評価した。数値が大きいほど、直進安定性に優れている。

＜耐摩耗性＞
上記と同様の車両条件でテストコースを合計３０００ｋｍ走行させて、トレッド部の外面の摩耗状況を肉眼で観察した。
テストの結果を表１に示す。

テストの結果、実施例のものは、比較例に比べて操縦安定性が向上していることが確認できる。

次に、実施例品について、直線をなすミドル区間の範囲を異ならせて同様の実験を行った。この場合においても、トレッド部の接地端でのキャンバー量を一定とした。また、クラウン区間及びミドル区間は、比較例１の円弧曲線を基調としているが、各々の区間において、直線部に連なる円弧については、曲率半径を調整して直線部と滑らかに接続させた。テストの結果を表２に示す。

テストの結果、実施例のものは、比較例に比べて良好な結果が得られていることが確認できる。

１空気入りタイヤ
２トレッド部
２Ａトレッド外面
Ｃタイヤ赤道
Ｊリム
Ｋ１第１の円弧曲線
Ｋ２第２の円弧曲線
Ｃｒクラウン区間
Ｍｄミドル区間
Ｓｈショルダー区間
Ｔｅ接地端
ＴＰトレッドプロファイル
ＴＷトレッド接地幅

Claims

トレッド部を具えた空気入りタイヤであって、
正規リムに装着されかつ正規内圧が充填された無負荷である正規状態におけるタイヤ回転軸を含むタイヤ子午断面での前記トレッド部のプロファイルは、タイヤ赤道Ｃからトレッド接地幅ＴＷの３０±２．５％の距離を隔てるトレッド外面上の第１の点Ｐ１から、タイヤ赤道Ｃからトレッド接地幅ＴＷの４０±２．５％の距離を隔てるトレッド外面上の第２の点Ｐ２までのミドル区間が、直線からなることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記トレッドプロファイルは、前記タイヤ赤道Ｃから前記第１の点Ｐ１までのクラウン区間が第１の円弧曲線からなる請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記第１の円弧曲線は、タイヤ軸方向外側に向かって曲率半径が小さくなる複数の円弧を連ねて形成される請求項２記載の空気入りタイヤ。
前記トレッドプロファイルは、前記第２の点Ｐ２から少なくとも接地端までのショルダー区間が第２の円弧曲線からなる請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記第２の円弧曲線は、タイヤ軸方向外側に向かって曲率半径が小さくなる複数の円弧を連ねて形成される請求項４記載の空気入りタイヤ。