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JP7167475B2 - タイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、トレッド部の踏面のプロファイルを改善したタイヤに関する。
_タイヤに高い操縦安定性(グリップ性含む)及び耐摩耗性能が要求される。そして、近年、この操縦安定性及び耐摩耗性能の向上に対して、トレッド部の踏面のプロファイルからのアプローチが種々試みられている。
このような背景に基づき、本発明者は、荷重変化に伴う接地形状の変化に着目して研究を行った。
図7(A)に、従来のプロファイルa(図9に示す)を有するタイヤに、最大負荷能力荷重の20%を負荷したときの接地形状Fa1と、最大負荷能力荷重の100%を負荷したときの接地形状Fa2とが示される。又図8(A)、(B)には、荷重の増加に伴う接地長Lyの変化、及び接地巾Lxの変化の状態が示される。図8(A)、(B)に示されるように、従来のプロファイルaのタイヤでは、接地長Lyの増加の傾きがほぼ一定であるのに対し、接地巾Lxの増加の傾きは、高荷重側において大きく減少している。そのため、接地端側において接地圧が不均一に高まり、肩落ち摩耗等のショルダ摩耗が大きくなって、耐摩耗性能を低下させている。なお前記プロファイルaは、例えばインボリュート曲線等に基づいて曲率半径を漸減させた所謂CTTプロファイル、或いはMRTプロファイルである(特許文献1等参照)。
これに対して下記の特許文献2には、プロファイルb(図9に示す)を有するタイヤが提案されている。この提案のプロファイルbでは、接線角度が3°となる接点のタイヤ赤道からのタイヤ軸方向距離が、トレッド半巾の65%よりも小となる。このタイヤでは、接地面において接地長が最も長くなる位置が、タイヤ赤道に近くなるため、ショルダ部への負荷が軽減され、耐久性が向上されるという利点がある。
図7(B)に、プロファイルbのタイヤに、最大負荷能力荷重の20%を負荷したときの接地形状Fb1と、最大負荷能力荷重の100%を負荷したときの接地形状Fb2とが示される。又図8(A)、(B)には、荷重の増加に伴う接地長Lyの変化、及び接地巾Lxの変化の状態が示される。図8(A)、(B)に示されるように、プロファイルbの場合、接地長Lyの増加の傾き、及び接地巾Lxの増加の傾きがほぼ一定である。そのため、接地端側での接地圧を軽減でき、ショルダ摩耗を低減しうるという利点を有する。
しかしながら、前記提案のプロファイルbの場合、高荷重時における接地面積が、小となるため、グリップ性を含む操縦安定性を低下させる傾向を招く。
なお本発明者の研究の結果、プロファイルbにおいて、そのセンタ領域における曲率半径を大きくすることで、接地面積を増加させることは可能である。しかしその場合、接地巾Lxの増加の傾きが高荷重側において減少してしまい、ショルダ摩耗の低減効果が発揮されないという問題が生じる。
特開2017-159810号公報 特開2016-041563号公報
本発明は、操縦安定性(グリップ性含む)を確保しながら耐摩耗性能を向上しうるタイヤを提供することを課題としている。
本発明は、正規リムに装着されかつ30kPaの空気圧が付与された無負荷の標準状態のタイヤの子午断面において、
トレッド部の踏面のプロファイルは、このプロファイルの接線のタイヤ軸方向線に対する角度θが3°となる接点の位置をPとしたとき、前記位置Pのタイヤ赤道からのタイヤ軸方向の距離Lはトレッド半巾Twの65%よりも小であり、
しかも前記プロファイルは、タイヤ赤道からトレッド半巾Twの60%の距離を隔てたタイヤ軸方向の位置P60におけるプロファイルの接線のタイヤ軸方向線に対する角度θ60と、タイヤ赤道からトレッド半巾Twの90%の距離を隔てたタイヤ軸方向の位置P90におけるプロファイルの接線のタイヤ軸方向線に対する角度θ90との差(θ90-θ60)が、7°~12°の範囲である。
本発明に係るタイヤでは、前記プロファイルは、タイヤ赤道を含むセンタ領域を有し、
このセンタ領域は、曲率半径Rcが700mm以上の円弧からなるのが好ましい。
本発明に係るタイヤでは、前記トレッド部は、タイヤ赤道の両側に配されるセンタ主溝を含む2本以上の主溝を有し、
前記センタ主溝間の領域であるセンタ陸部の陸部巾Wcと、前記2本のセンタ主溝の溝巾Wgの合計ΣWgとの比(Wc/ΣWg)は、0.50~1.60であり、
かつ前記陸部巾Wcと前記溝巾の合計ΣWgとの和(Wc+ΣWg)は、トレッド半巾Twの50%以下であるのが好ましい。
本発明に係るタイヤでは、前記プロファイルは、トレッド端側にショルダ領域を有し、
このショルダ領域は、曲率半径Rsが前記曲率半径Rcの10%~30%の円弧からなり、かつ前記ショルダ領域のタイヤ軸方向内端のタイヤ赤道からの距離Lsiは、トレッド半巾Twの50%以上かつタイヤ軸方向外端のタイヤ赤道からの距離Lsoは、トレッド半巾Twの95%以下であるのが好ましい。
「標準状態」でのタイヤ形状は、通常、加硫金型内でのタイヤ形状に近似したものであり、加硫金型の形状を特定することにより、標準状態のタイヤ形状をコントロールしうる。特に断りがない限り、タイヤの各部の寸法等は、前記標準状態にて特定される値とする。
「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。
本発明は叙上の如く、プロファイルの接線の角度が3°となる接点が、タイヤ赤道からの距離がトレッド半巾の65%よりも小となる範囲に位置している。しかも、位置P60における接線の角度θ60と、位置P90における接線の角度θ90との差(θ90-θ60)を7°~12°の範囲に高めている。
これらの相乗効果により、センタ領域の曲率半径Rcを例えば700mm以上と大に設定した場合にも、荷重の上昇に伴う接地長Lyの増加の傾き、及び接地巾Lxの増加の傾きをほぼ一定に保つことが可能となる。即ち、接地面積の増加によりグリップ性を含む操縦安定性の向上を図りながら、接地端側での接地圧を軽減でき、ショルダ摩耗を減じ耐摩耗性を向上しうる。
本発明のタイヤの一実施形態を示す子午断面図である。 プロファイルにおける接線角度θが3°となる接点の距離を示す線図である。 プロファイルにおける位置P60、P90、及び接線の角度θ60、θ90を示す線図である。 プロファイルのセンタ領域及びショルダ領域を示す線図である。 本発明のプロファイルの、荷重変化に伴う接地形状の変化を示す模式図である。 (A)、(B)は、本発明のプロファイルの、荷重変化に伴う接地長Lyの変化、及び接地巾Lxの変化を示すグラフである。 (A)、(B)は、従来のプロファイルa、bの、荷重変化に伴う接地形状の変化を示す模式図である。 (A)、(B)は、従来のプロファイルa、bの、荷重変化に伴う接地長Lyの変化、及び接地巾Lxの変化を示すグラフである。 従来のプロファイルa、bを示す線図である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態のタイヤ1は、例えば乗用車用等の空気入りタイヤであって、トレッド部2からサイドウォール部3を経てビード部4のビードコア5に至るカーカス6と、このカーカス6の半径方向外側かつトレッド部2の内部に配されるベルト層7とを具える。
カーカス6は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば70~90度の角度で配列した1枚以上、本例では2枚のカーカスプライ6A、6Bから形成される。各カーカスプライ6A、6Bは、ビードコア5、5間に跨る本体部6aの両側に、ビードコア5の廻りで折り返される折返し部6bを具える。また本体部6aと折返し部6bとの間には、ビードコア5から半径方向外側にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム8が配される。
ベルト層7は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば10~40度の角度で配列した2枚以上、本例では2枚のベルトプライ7A、7Bから形成される。ベルトコードは、ベルトプライ7A、7B間で互いに交差するように、傾斜の向きを違えて配される。これによりベルト剛性を高め、トレッド部2を強固に補強する。
要求により、ベルト層7の半径方向外側に、バンド層(図示省略)を設けることができる。このバンド層は、バンドコードを螺旋状に巻回したバンドプライから形成される。バンド層は、そのタガ効果によってベルト層7の動きを拘束し、高速耐久性を含む高速走行性を向上させることができる。
そして、標準状態のタイヤ1の子午断面において、トレッド部2の踏面2Sのプロファイル10は、以下のように規定される。なお標準状態とは、タイヤ1が正規リムJに装着されかつ30kPaの空気圧が付与された無負荷の状態を意味する。
図2に示すように、プロファイル10では、このプロファイル10の接線のうちで、タイヤ軸方向線に対する角度θが3°となる接線を11としたとき、この接線11とプロファイル10とが接する接点の位置Pのタイヤ赤道Coからのタイヤ軸方向の距離Lは、トレッド半巾Tw(図1に示す)の65%よりも小である。
図1に示すように、トレッド半巾Twは、タイヤ赤道Coからトレッド端Teまでのタイヤ軸方向の距離で定義される。又トレッド端Teは、踏面2Sの延長線j1(厳密には図4に示すように、ショルダ領域Ysをなす円弧の延長線j1)と、サイドウォール面3Sの延長線j2との交点をKとしたとき、この交点Kを通る半径方向線がプロファイル10と交わる位置で定義される。
本発明者の研究の結果、距離Lがトレッド半巾Twの65%以下であるタイヤ1は、前述の背景技術の欄で述べたように、荷重が変化したときの接地形状の変化が比較的小さいことが判明した。即ち、前記図8(A)、(B)に示されるように、荷重の増加に伴う接地長Lyの増加の傾き、及び接地巾Lxの増加の傾きの変化が小さい。そのため、接地端側での接地圧を軽減でき、ショルダ摩耗を低減しうるという利点を有する。
なお距離Lの上限は、トレッド半巾Twの60%以下がさらに好ましく、又下限は、トレッド半巾Twの30%以上が好ましい。
しかし、距離Lをトレッド半巾Twの65%以下としただけでは、高荷重時における接地面積が小となり、グリップ性を含む操縦安定性の低下を招く。この接地面積の低下は、後述するセンタ領域Yc(図4に示す)の曲率半径Rcを大に設定することで克服可能である。しかし、この場合、接地巾Lxの増加の傾きが高荷重側で減少してしまい、前述の接地端側での接地圧の軽減効果が十分に発揮されなくなる。
そこで本発明では、図3に示すように、プロファイル10において、位置P60におけるプロファイル10の接線の角度θ60と、位置P90におけるプロファイル10の接線の角度θ90との差(θ90-θ60)を7°~12°の範囲としている。
位置P60とは、タイヤ赤道Coからトレッド半巾Twの60%の距離L60を隔てたタイヤ軸方向の位置を意味する。又位置P90とは、タイヤ赤道Coからトレッド半巾Twの90%の距離L90を隔てたタイヤ軸方向の位置を意味する。又角度θ60、及び角度θ90は、それぞれ、各接線のタイヤ軸方向線に対する角度で定義される。
このように、距離Lをトレッド半巾Twの65%以下とすること、及び接線の角度の差(θ90-θ60)を7°~12°の範囲とすることとの相互作用により、センタ領域Ycの曲率半径Rcを大に設定し、接地面積の増加を図った場合にも、荷重の上昇に伴う接地長Lyの増加の傾き、及び接地巾Lxの増加の傾きをほぼ一定に保つことが可能となる。即ち、接地面積の増加により、グリップ性を含む操縦安定性の向上を図りながら、接地端側での接地圧を軽減でき耐摩耗性を向上することが可能となる。接地巾Lxの傾きの変化をより減じるために、差(θ90-θ60)の下限は、9°以上が好ましく、又上限は11°以下が好ましい。
図5に、曲率半径Rcを1200mmとしたプロファイル10のタイヤに、最大負荷能力荷重の20%を負荷したときの接地形状F1と、最大負荷能力荷重の100%を負荷したときの接地形状F2とが示される。又図6(A)、(B)には、荷重の上昇に伴う接地長Lyの変化、及び接地巾Lxの変化の状態が示される。図6(A)、(B)に示されるように、角度の差(θ90-θ60)を7°~12°の範囲とした場合、曲率半径Rcを大に設定したときにも、接地長Lyの増加の傾き、及び接地巾Lxの増加の傾きがほぼ一定となり、接地端側での接地圧を軽減しうるのが確認できる。
図4に示すように、プロファイル10では、接地面積の増加を図るために、センタ領域Ycは、曲率半径Rcが700mm以上、好ましくは1000mm以上、より好ましくは1200mm以上の円弧で形成される。曲率半径Rcが大きいと、センタ領域Ycでの接地長が長くなり、又接地長が長くなることで接地面積も大きくなる。センタ領域Ycは、タイヤ赤道Coを中心とし、かつトレッド半巾Twの40%の巾CWを有する巾領域として定義される。即ち、センタ領域Ycは、タイヤ赤道Coの両側に、それぞれトレッド半巾Twの20%の巾を具える。又センタ領域Ycの曲率半径Rcは、センタ領域Ycのタイヤ表面を円近似させたときの半径であって、深さ1mm以上の溝は無視される。
プロファイル10は、トレッド端Te側にショルダ領域Ysを有する。このショルダ領域Ysは、曲率半径Rsが前記曲率半径Rcの10%~30%の円弧で形成される。ショルダ領域Ysのタイヤ軸方向内端のタイヤ赤道Coからの距離Lsiは、トレッド半巾Twの50%以上、かつタイヤ軸方向外端のタイヤ赤道Coからの距離Lsoは、トレッド半巾Twの95%以下であるのが好ましい。
曲率半径Rcに対する曲率半径Rsの比Rs/Rcが30%を越えると、踏面2Sがフラットになりすぎるため、偏摩耗性能が悪化傾向となる。逆に比Rs/Rcが10%を下回ると、ショルダ領域Ysの接地長が短くなりすぎ、操縦安定性が悪化傾向となる。
センタ領域Ycとショルダ領域Ysとの間には、ミドル領域Ymが配される。ミドル領域Ymは、曲率半径Rmの円弧を含んで形成される。曲率半径Rmは、曲率半径Rcの35%~65%の範囲が好ましい。なおミドル領域Ymは、センタ領域Ycと接続する側に、曲率半径Rcの円弧部分を含むことができる。
なおショルダ領域Ysの外側には、トレッド端Teをなす曲率半径Reの外ショルダ領域Yeが配される。この外ショルダ領域Yeは、ショルダ領域Ysとサイドウォール面3Sとを滑らかに接続する。曲率半径Reは、曲率半径Rcの2%~8.0%の範囲が好ましい。なお曲率半径は、Rc>Rm>Rs>Re であり、各円弧は接点により滑らかに接続される。
図3に示すように、トレッド部2には、タイヤ赤道Coの両側に配されるセンタ主溝15cを含む2本以上の主溝15が配される。本例では、主溝15が、センタ主溝15cと、その外側に配されるショルダ主溝15sとから構成される場合が示される。これにより、トレッド部2に、センタ主溝15c、15c間の領域であるセンタ陸部16c、センタ主溝15cとショルダ陸部16sと間の領域であるミドル陸部16m、及びショルダ主溝15sより外側の領域であるショルダ陸部16sが形成される。
そして本例では、操縦安定性をさらに高めるために、図4に示すように、センタ陸部16cの陸部巾Wcと、前記2本のセンタ主溝15cの溝巾Wgの合計ΣWgとの比(Wc/ΣWg)を0.50~1.60の範囲に規制している。この比(Wc/ΣWg)は、下限が0.60以上がより好ましく、又上限は1.40以下さらには1.20以下がより好ましい。前記陸部巾Wcと前記溝巾の合計ΣWgとの和(Wc+ΣWg)を、トレッド半巾Twの50%以下に規制している。
和(Wc+ΣWg)が大きくなりすぎる場合、センタ陸部16cの剛性が大きくなって操縦安定性が悪化する。又陸部巾Wcに対して溝巾Wgが広すぎると、センタ陸部16cからミドル陸部16bにかけての力のつながりが悪くなり、操縦安定性が悪化傾向となる。陸部巾Wcに対して溝巾Wgが狭すぎるとウエット性能が悪化する。
以上、本発明の特に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うる。
図1に示す内部構成と、表1に示す仕様のプロファイルとを有する空気入りタイヤ(235/65R16 115/113R)を試作した。各タイヤともプロファイルのみ相違し、タイヤ内部構成は同一である。そして、各試作タイヤのドライ操縦安定性、ウエット操縦安定性、及び耐摩耗性をテストした。
(1)ドライ操縦安定性:
タイヤを、リム(16×6.5J)、内圧(前輪340kPa、後輪420kPa)の条件にて、車両(フォルクスワーゲン社のクラフターの全輪に装着した。前輪への負荷加重は6.86kN、後輪への負荷加重は10.29kNであった。そしてドライ路面のテストコース(1周約10km)を3周走行し、直線路において、速度約140km/hにてレーンチェンジを1周当たり10回行った。そのときの操縦安定性を、ドライバーの官能評価により、比較例1を100とする指数で評価した。数値が大きいほど操安性能に優れている。
(2)ウエット操縦安定性:
タイヤを、リム(16×6.5J)、内圧(前輪300kPa、後輪300kPa)の条件にて、車両(フォルクスワーゲン社のクラフターの全輪に装着した。前輪への負荷加重は6.86kN、後輪への負荷加重は5.17kNであった。そしてウエット路面のテストコース(1周約5km)を3周走行し、直線路において、速度約50km/hにてレーンチェンジを1周当たり5回行った。そのときの操縦安定性を、ドライバーの官能評価により、比較例1を100とする指数で評価した。数値が大きいほど操安性能に優れている。
(3)耐摩耗性:
上記の車両を用い、ドライアスファルト路面の摩耗評価テストコースを20000km走行しさせ、センタ主溝の位置における摩耗量δcと、ショルダ主溝の位置における摩耗量δsとの比(δs/δc)を測定し、比較例1を100とする指数で評価した。数値が大きいほど耐摩耗性能に優れている。
Figure 0007167475000001
比較例1、2と、実施例1~3とを比較するように、接線角度の差(θ90-θ60)を所定範囲に規制することで、せんた領域の曲率半径Rcが大な場合にも、優れた操縦安定性を確保しながら、耐偏摩耗性を向上させうることが確認できる。
比較例3及び実施例4では、曲率半径Rcを1000mmに減じているため、その分、比較例1より接地面積が減じて操縦安定性が低下するが、接線角度の差(θ90-θ60)を所定範囲に規制することで、耐偏摩耗性の向上効果が充分発揮されることが確認できる。
比較例4に示すように、距離Lがトレッド半幅Twの0.65を越える場合には、接線角度の差(θ90-θ60)が所定範囲であっても、耐偏摩耗性の向上効果が充分発揮されないことが確認できる。
1 タイヤ
2 トレッド部
2S 踏面
10 プロファイル
15c センタ主溝
15 主溝
16c センタ陸部
Co タイヤ赤道
J 正規リム
Yc センタ領域
Ys ショルダ領域

Claims (4)

  1. 正規リムに装着されかつ30kPaの空気圧が付与された無負荷の標準状態のタイヤの子午断面において、
    トレッド部の踏面のプロファイルは、このプロファイルの接線のタイヤ軸方向線に対する角度θが3°となる接点の位置をP3としたとき、前記位置P3のタイヤ赤道からのタイヤ軸方向の距離L3はトレッド半巾Twの30%以上65%以下であり、
    しかも前記プロファイルは、タイヤ赤道からトレッド半巾Twの60%の距離を隔てたタイヤ軸方向の位置P60におけるプロファイルの接線のタイヤ軸方向線に対する角度θ60と、タイヤ赤道からトレッド半巾Twの90%の距離を隔てたタイヤ軸方向の位置P90におけるプロファイルの接線のタイヤ軸方向線に対する角度θ90との差(θ90-θ60)が、7°~12°の範囲であるタイヤ。
  2. 前記プロファイルは、タイヤ赤道を含むセンタ領域を有し、このセンタ領域は、曲率半径Rcが700mm以上の円弧からなる請求項1記載のタイヤ。
  3. 前記トレッド部は、タイヤ赤道の両側に配されるセンタ主溝を含む2本以上の主溝を有し、
    前記センタ主溝間の領域であるセンタ陸部の陸部巾Wcと、前記2本のセンタ主溝の溝巾Wgの合計ΣWgとの比(Wc/ΣWg)は、0.50~1.60であり、
    かつ前記陸部巾Wcと前記溝巾の合計ΣWgとの和(Wc+ΣWg)は、トレッド半巾Twの50%以下である請求項1または2記載のタイヤ。
  4. 前記プロファイルは、トレッド端側にショルダ領域を有し、
    このショルダ領域は、曲率半径Rsが前記曲率半径Rcの10%~30%の円弧からなり、かつ前記ショルダ領域のタイヤ軸方向内端のタイヤ赤道からの距離Lsiは、トレッド半巾Twの50%以上かつタイヤ軸方向外端のタイヤ赤道からの距離Lsoは、トレッド半巾Twの95%以下である請求項1~3の何れかに記載のタイヤ。
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