JP7553807B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ドライ操縦安定性能（以下、「ドライ操安性」と称する場合がある。）と、ウェット操縦安定性能（以下、「ウェット操安性」と称する場合がある。）と、をバランス良く改善した空気入りタイヤに関する。

従来、スポーツ・ユーティリティ・ビークルやスポーツセダンなどの新車装着用タイヤの開発では、ドライ操安性を維持したままウェット操安性を改良することが要請されてきた。

このような要請に対し、タイヤ材料についてはキャップトレッドゴムにシリカを比較的多く含ませることなどにより、またタイヤ構造については主溝面積を増加させることなどにより、排水性を向上させることが行われてきた。

例えば、ドライ操安性を維持したままウェット操安性を向上させた技術としては、複数の陸部のうち、外側最外周方向主溝に対してタイヤ赤道面側に隣り合う陸部を外側セカンド陸部とし、タイヤ幅方向外側に隣り合う陸部を外側ショルダー陸部とし、複数の陸部のうち、内側最外周方向主溝に対してタイヤ赤道面側に隣り合う陸部を内側セカンド陸部とし、タイヤ幅方向外側に隣り合う陸部を内側ショルダー陸部としたとき、外側ショルダー陸部からタイヤ赤道面を跨ぎ、内側セカンド陸部まで連続して延在すると共に内側セカンド陸部内で終端する連通ラグ溝を備え、内側セカンド陸部には、連通ラグ溝の終端部を通り、内側最外周方向主溝から離間する副溝が備えられた空気入りタイヤが知られている（特許文献１）。

特開２０１８－０７９９０３号公報

特許文献１に開示された技術では、連通ラグ溝や副溝を形成することで、溝面積比が増大するため、優れたウェット操安性を実現することはできる。しかしながら、陸部剛性を高めて操安性を高めることと排水性を高めることは、二律背反の関係にあることから、排水性向上を目的とした技術には、ドライ操安性を良好に実現できない場合もあり得る。

従って、特許文献１に開示された技術を採用する場合には、併せて、ドライ操安性について改良の余地がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ドライ操安性とウェット操安性とをバランス良く改善した空気入りタイヤを提供することにある。

本発明に係る空気入りタイヤは、正規内圧を付与した無負荷状態のタイヤ子午断面視で、両接地端間のタイヤプロファイルが、タイヤプロファイルに沿った両接地端間寸法に対して２０％以上３５％以下のタイヤプロファイルに沿った寸法を有する２つのタイヤ外側プロファイルと、上記２つのタイヤ外側プロファイル以外のタイヤ内側プロファイルと、から構成され、上記タイヤ外側プロファイルが、少なくとも４つの異なる形状の曲線から構成されていることを特徴とする。

本発明に係る空気入りタイヤでは、タイヤ子午断面視でのタイヤプロファイルをタイヤ外側プロファイルとタイヤ内側プロファイルとに区分した上で、特にタイヤ外側プロファイルについて改良を加えている。その結果、本発明に係る空気入りタイヤによれば、ドライ操安性とウェット操安性とをバランス良く改善することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤを示すタイヤ子午断面図である。

以下に、本発明に係る空気入りタイヤの実施形態（以下に示す、基本形態及び付加的形態１から３）を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施形態は、本発明を限定するものではない。また、当該実施形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。さらに、当該実施形態に含まれる各種形態は、当業者が自明の範囲内で任意に組み合わせることができる。

[基本形態]
以下に、本発明に係る空気入りタイヤについて、その基本形態を説明する。以下の説明において、タイヤ径方向とは、空気入りタイヤの回転軸と直交する方向をいい、タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向において回転軸に向かう側、タイヤ径方向外側とはタイヤ径方向において回転軸から離れる側をいう。また、タイヤ周方向とは、上記回転軸を中心軸とする周り方向をいう。さらに、タイヤ幅方向とは、上記回転軸と平行な方向をいい、タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面（タイヤ赤道線）に向かう側、タイヤ幅方向外側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面から離れる側をいう。なお、タイヤ赤道面とは、空気入りタイヤの回転軸に直交するとともに、空気入りタイヤのタイヤ幅の中心を通る平面である。

図１は、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤを示すタイヤ子午断面図である。なお、図１に示す例は、正規リムに組んで正規内圧を付与した無負荷状態を示すものである。

ここで、正規リムとは、JATMAに規定される「適用リム」、TRAに規定される「Design Rim」、又はETRTOに規定される「Measuring Rim」をいう。また、正規内圧とは、JATMAに規定される「最高空気圧」、TRAに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、又はETRTOに規定される「INFLATION PRESSURES」をいう。

図１に示す空気入りタイヤのトレッド部１０は、ゴム材（トレッドゴム）からなり、空気入りタイヤのタイヤ径方向の最も外側で露出し、その表面が空気入りタイヤの輪郭となる。トレッド部１０の表面は、空気入りタイヤを装着する車両（図示せず）が走行した際に路面と接触する面であるトレッド表面１２として形成されている。同図に示す例では、タイヤ赤道面ＣＬの両側において、２本の周方向主溝１４（１６）、１８（２０）によって、５つの陸部２２、２４、２６、２８、３０が区画形成されている。なお、図１に示すように、トレッド部１０のタイヤ幅方向両側にはショルダー部４０が連なっている。

また、本実施形態の空気入りタイヤでは、図１に示すように、両接地端Ｅ１、Ｅ２の間のタイヤプロファイル（具体的には、溝がないとした場合のプロファイル）が、タイヤプロファイルに沿った両接地端間寸法に対して２０％以上３５％以下のタイヤプロファイルに沿った寸法を有する２つのタイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２と、２つのタイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２以外のタイヤ内側プロファイルＰｉと、から構成されている。

このような前提の下、本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤでは、タイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２のそれぞれが、少なくとも４つの異なる形状の曲線（図１に示すところでは１０の異なる形状の曲線）から構成されている。これに対し、タイヤ内側プロファイルＰｉは、図１に示すように１つの曲線によって構成してもよいし、複数の曲線によって構成してもよい。

（作用等）
上述のとおり、従来、ドライ操安性を維持したままウェット操安性を改良した空気入りタイヤが多数開発されてきたが、当該開発に伴い、さらにドライ操安性を高めることが近年の課題となっていた。このため、本発明者は、たとえウェット操安性を高めたタイヤを採用した場合であっても、その排水性を低減せずにドライ操安性を高めることについて、鋭意、検討した。

その結果、本発明者は、トレッド表面に形成する溝の形状等については変更せずに、接地圧の観点、より具体的には、タイヤ幅方向において接地圧の高い部分と接地圧の低い部分とにおける接地圧の差を低減し、タイヤ幅方向において接地圧を平準化する観点から、ドライ操安性を高めることに着目した。

即ち、例えば特許文献１に開示された空気入りタイヤの接地圧を調査したところ、タイヤ赤道面付近のセンター領域（タイヤ赤道面を含み、かつ、タイヤプロファイル（具体的には、溝がないとした場合のプロファイル）に沿った両接地端間寸法に対して３０％以上６０％以下のタイヤプロファイルに沿った寸法を有するタイヤ内側プロファイル）よりも、ショルダー領域（両接地端間においてセンター領域以外の領域）において、他の部分と比較して接地圧が明らかに高い部分（特に、接地端近傍）が存在する。

これは、例えば、車両のレーンチェンジ時やコーナリング時において、タイヤに横力が負荷された場合に、特にショルダー領域の中でも接地端近傍において応力が集中してタイヤ周方向における接地長が大きくなるとともに、接地端近傍における接地圧が高くなるという現象が起こるためである。

そこで、本発明者は、ショルダー領域（特には接地端近傍）のプロファイル部分に変更を加えてショルダー領域の接地圧を低減し、これによりタイヤ全体としてみた場合に、いずれのタイヤ幅方向領域についても接地圧が著しく異なる部分が生ずることを抑制すれば、たとえウェット操安性を高めたタイヤを採用した上でトレッド表面に形成する溝の形状等に変更を加えなくても、ドライ操安性を高めることができ、その結果ドライ操安性とウェット操安性とをバランス良く改善することができる、との知見を得た。

以上のような知見の下、本実施形態では、図１に示すように、ショルダー領域に相当するタイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２を、少なくとも４つの異なる形状の曲線（図１に示すところでは、Ｐｏ１０１～Ｐｏ１１０、Ｐｏ２０１～Ｐｏ２１０）から構成している。

このように、タイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２を４つ以上の部分に分割し、プロファイルを細分化することで、従来接地圧が局所的に高かった領域について、当該接地圧を低減することができる。これにより、タイヤ全体としてみた場合に、いずれのタイヤ幅方向領域についても接地圧が著しく異なる部分が生ずることを抑制して接地圧が平準化でき、ひいてはドライ操安性を高め、その結果、ドライ操安性とウェット操安性とをバランス良く改善することができる。なお、各タイヤ外側プロファイルの少なくとも４つの異なる形状の曲線（図１に示すところでは、異なる形状の曲線Ｐｏ１０１～Ｐｏ１１０、Ｐｏ２０１～Ｐｏ２１０）については、タイヤ幅方向内側の曲線から外側の曲線に向けて曲率半径を徐々に小さくすることが、タイヤ幅方向で接地圧を平準化する作用効果を効率的に得ることができる点で好ましい。

なお、タイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２が２つ又は３つの部分にしか分割されていない場合には、接地圧の平準化を行うにあたって接地圧低減のために改良したプロファイル部分とそれに隣り合うプロファイル部分との形状が著しく異なることとなる。そのため、このよう場合には、いわゆるバックル（トレッド表面がウェーブ状に湾曲する現象）が生ずるおそれがある。従って、本実施形態では、タイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２の分割後のプロファイル部分の数を４以上としている。

また、本実施形態では、タイヤプロファイルに沿った両接地端Ｅ１、Ｅ２間寸法に対するタイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２のタイヤプロファイルに沿った寸法の割合（以下、「タイヤ外側プロファイル割合」と称する場合がある）を、２０％以上３５％以下としている。タイヤ外側プロファイル割合を２０％以上とすることで、接地圧低減対象であるタイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２を十分に確保することができる。これにより、タイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２の分割数を十分に確保することができ、ひいては接地圧低減効果が十分に得られ、その結果優れたドライ操安性を実現することができる。なお、タイヤ外側プロファイル割合を２２％以上とした場合には、上記効果がより高いレベルで奏さるため好ましく、２５％以上とした場合には、上記効果がさらに一層高いレベルで奏されるため極めて好ましい。

これに対し、タイヤ外側プロファイル割合を３５％以下とすることで、主に排水性を担うタイヤ内側プロファイルを十分に確保することができ、その結果優れたウェット操安性を得ることができる。なお、タイヤ外側プロファイル割合を３３％以下とした場合には、上記効果がより高いレベルで奏さるため好ましく、３０％とした場合には、上記効果がさらに一層高いレベルで奏されるため極めて好ましい。

以上に示す、本実施形態に係る空気入りタイヤは、その全体を図示しないが、従来の空気入りタイヤと同様の子午断面形状を有する。即ち、本実施形態に係る空気入りタイヤは、タイヤ子午断面視で、タイヤ径方向内側から外側に向かって、ビード部、サイドウォール部、ショルダー部及びトレッド部を有する。そして、上記空気入りタイヤは、例えば、タイヤ子午断面視で、トレッド部から両側のビード部まで延在して一対のビードコアの周りで巻回されたカーカス層を有し、上記カーカス層のタイヤ径方向外側に、上述したようなベルト層及び場合によってはベルトカバー層を備える。

また、以上に示す本実施形態に係る空気入りタイヤは、通常の各製造工程、即ち、タイヤ材料の混合工程、タイヤ材料の加工工程、グリーンタイヤの成型工程、加硫工程及び加硫後の検査工程等を経て得られるものである。本実施形態に係る空気入りタイヤを製造する場合には、加硫用金型の内壁に、例えば、図１に示す溝等に対応する凸部及び凹部を形成し、この金型を用いて加硫を行う。

[付加的形態]
次に、本発明に係る空気入りタイヤの上記基本形態に対して、任意選択的に実施可能な、付加的形態１から３を説明する。

（付加的形態１）
基本形態においては、図１におけるタイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２の少なくともいずれかを構成する部分（曲線）のうちタイヤ幅方向最内側の曲線（同図では、プロファイル部分Ｐｏ１０１及び／又はプロファイル部分Ｐｏ２０１）の曲率半径（以下、「曲率半径１」と称する場合がある。）が、タイヤ内側プロファイルＰｉを構成する部分（曲線）のうちタイヤ幅方向最外側の曲線（図１に示す例ではプロファイルＰｉそのもの）の曲率半径（以下、「曲率半径２」と称する場合がある）の０．４０倍以上０．６０倍以下であること（付加的形態１）が好ましい。

（曲率半径１／曲率半径２）を０．４０以上とすることで、プロファイル部分Ｐｏ１０１及び／又はプロファイル部分Ｐｏ２０１と、それに隣り合うプロファイルＰｉとの形状を過度に異ならせることなく、これら隣り合う曲線同士の接続点においてバックルの発生をさらに抑制することができる。

これに対し、（曲率半径１／曲率半径２）を０．６０以下とすることで、接地圧の比較的低いセンター領域に相当するタイヤ内側プロファイルＰｉの曲率半径に対して、接地圧の比較的高いショルダー領域に相当するタイヤ外側プロファイルＰｏ１（Ｐｏ２）の曲率半径を、さらに異ならせることができる。これにより、タイヤ全体としてみた場合に、いずれのタイヤ幅方向領域についても接地圧が著しく異なる部分が生ずることをさらに抑制することができ、ひいてはドライ操安性をさらに高め、その結果ドライ操安性とウェット操安性とをさらにバランス良く改善することができる。

なお、（曲率半径１／曲率半径２）を０．４２以上０．５８以下とした場合には、上記各効果がより高いレベルで奏されるためさらに好ましく、０．４５以上０．５５以下とした場合には、上記各効果がさらに一層高いレベルで奏されるため極めて好ましい。

（付加的形態２）
基本形態又は基本形態に付加的形態１を加えた形態においては、図１に示すタイヤ外側プロファイルＰｏ１（タイヤ外側プロファイルＰｏ２）を構成する曲線のうちタイヤ幅方向内側から２番目のプロファイル部分Ｐｏ１０２（Ｐｏ２０２）の曲率半径（以下、「曲率半径３」と称する場合がある。）が、タイヤ外側プロファイルＰｏ１（タイヤ外側プロファイルＰｏ２）を構成する曲線のうちタイヤ幅方向最内側のプロファイル部分Ｐｏ１０１（Ｐｏ２０１）の曲率半径１の０．７０倍以上０．９０倍以下であること（付加的形態２）が好ましい。

（曲率半径３／曲率半径１）を０．７０以上とすることで、プロファイル部分Ｐｏ１０２（プロファイルＰｏ２０２）と、それに隣り合うプロファイル部分Ｐｏ１０１（プロファイルＰｏ２０１）との形状を過度に異ならせることなく、これら曲線同士の接点においてバックルの発生を抑制することができる。

これに対し、（曲率半径３／曲率半径１）を０．９０以下とすることで、ショルダー領域の中でも接地圧の比較的低いタイヤ幅方向最内側のプロファイル部分Ｐｏ１０１（プロファイルＰｏ２０１）の曲率半径１に対して、接地圧の比較的高いタイヤ幅方向外側のプロファイルＰｏ１０２（プロファイルＰｏ２０２）の曲率半径３を、さらに異ならせることとなる。これにより、ショルダー領域全体としてみた場合に、いずれのタイヤ幅方向領域についても接地圧が著しく異なる部分の発生がさらに抑制され、ひいてはドライ操安性をさらに高め、その結果ドライ操安性とウェット操安性とをさらにバランス良く改善することができる。

なお、（曲率半径３／曲率半径１）を０．７２以上０．８８以下とした場合には、上記各効果がより高いレベルで奏されるためさらに好ましく、０．７５以上０．８５以下とした場合には、上記各効果がより一層高いレベルで奏されるため極めて好ましい。

（付加的形態３）
基本形態又は基本形態に付加的形態１、２の少なくともいずれかを加えた形態においては、図１に示すタイヤ外側プロファイルＰｏ１（Ｐｏ２）を構成する各プロファイル部分Ｐｏ１０１～Ｐｏ１１０（各プロファイル部分Ｐｏ２０１～Ｐｏ２１０）のタイヤプロファイルに沿った寸法（以下、「各曲線の寸法」と称する場合がある。）が、トレッド展開幅の２．０％以上５．０％以下であること（付加的形態３）が好ましい。ここで、トレッド展開幅とは、図１における接地端Ｅ１、Ｅ２間のタイヤ幅方向寸法ＴＤＷをいう。

各プロファイル部分の寸法をトレッド展開幅の２．０％以上とすることで、タイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２の各プロファイル部分への分割数を過度に多くすることを抑制できる。これにより、使用する金型の構成要素数の増大を抑制するとともに、タイヤ製造時の工数の増大を抑制し、その結果タイヤ製造コストを低減することができる。

また、各プロファイル部分の寸法をトレッド展開幅の５．０％以下とすることで、タイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２の各プロファイル部分への分割数を十分に確保することができる。タイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２のそれぞれの、タイヤ幅方向内端と外端とでは接地圧の均一化を図るべく、タイヤ径方向位置を相当に異ならせることが必要であるところ、上記のような分割数の十分な確保により、隣り合うプロファイル間において曲率半径を極端に異ならせる必要がなく、ひいては隣り合う曲線同士の接続点においてバックルを効率的に抑制することができる。

なお、各プロファイル部分の寸法をトレッド展開幅の２．２％以上４．８％以下とした場合には、上記各効果がより高いレベルで奏されるためさらに好ましく、２．５％以上４．５％以下とした場合には、上記各効果がより一層高いレベルで奏されるため極めて好ましい。

タイヤサイズを２２５／５０Ｒ１８ ９５Ｖ （ＪＡＴＭＡにて規定）とし、図１に示す形状の発明例１から４の空気入りタイヤ及び従来例の空気入りタイヤを作製した。なお、これらの空気入りタイヤの細部の諸条件については、以下の表１に示すとおりである。

なお、表１中、タイヤ外側プロファイル割合とは、タイヤプロファイルに沿った両接地端間寸法に対する、２つのタイヤ外側プロファイルのタイヤプロファイルに沿った各寸法の割合を意味する。タイヤ外側プロファイル（両方）の分割数とは、図１に示すタイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２を構成する要素（プロファイル部分）の数を意味する。曲率半径１とは、図１に示すタイヤ外側プロファイルＰｏ１、Ｐｏ２を構成する曲線のうちタイヤ幅方向最内側の曲線（プロファイル部分Ｐｏ１０１、プロファイル部分Ｐｏ２０１）の曲率半径を意味する。曲率半径２とは、図１に示すタイヤ内側プロファイルＰｉの曲率半径を意味する。曲率半径３とは、図１に示すタイヤ外側プロファイルＰｏ１（Ｐｏ２）を構成する曲線のうちタイヤ幅方向内側から２番目の曲線（プロファイル部分Ｐｏ１０２、プロファイル部分Ｐｏ２０２）の曲率半径を意味する。各曲線の寸法とは、図１に示すタイヤ外側プロファイルＰｏ１（Ｐｏ２）を構成する各曲線（プロファイル部分Ｐｏ１０１～Ｐｏ１１０、プロファイル部分Ｐｏ２０１～Ｐｏ２１０）のタイヤプロファイルに沿った寸法を意味する。なお、上記の各用語に含まれる符号等は、上述した本明細書の記載に準拠するものである。

このように作製した、発明例１から４の空気入りタイヤ及び従来例の空気入りタイヤについて、以下の要領に従い、ドライ操安性及びウェット操安性についての評価を行った。

（ドライ操安性・ウェット操安性についての評価）
上記供試タイヤをリムサイズ７ＪのＪＡＴＭＡ標準リムのリムホイールにリム組みして、空気圧を２３０ｋＰａに調整し、排気量が２０００ｃｃの前輪駆動車を試験車両として、試験タイヤを試験車両の総輪に装着してテスト走行することにより行った。

ドライ操安性については、平坦な周回路を有するドライ路面のテストコースを、試験車両によって１０ｋｍ／ｈから１８０ｋｍ／ｈで走行し、テストドライバーがレーンチェンジ時及びコーナリング時における操舵性、及び直進時における安定性についての官能評価を行った。ドライ操安性は、従来例を１００とする評点で表示され、その数値が大きいほど優れていることを示す。その結果を表１に併記する。

ウェット操安性については、水膜１ｍｍのアスファルト路を、試験車両によって速度４０ｋｍ／ｈで走行し、テストドライバーがレーンチェンジ時及びコーナリング時における操舵性、及び直進時における安定性についての官能評価を行った。ウェット操安性は、従来例を１００とする評点で表示され、その数値が大きいほど優れていることを示す。その結果を表１に併記する。

表１によれば、本発明の技術的範囲に属する（即ち、タイヤ子午断面視でのタイヤプロファイルをタイヤ外側プロファイルとタイヤ内側プロファイルとに区分した上で、特にタイヤ外側プロファイルについて改良を加えた）発明例１から発明例４の空気入りタイヤについては、いずれも、本発明の技術的範囲に属さない、従来例の空気入りタイヤに比べて、ドライ操安性とウェット操安性とがバランス良く改善されていることが判る。

１０ トレッド部
１２ トレッド表面
１４、１６、１８、２０ 周方向主溝
２２、２４、２６、２８、３０ 陸部
４０ ショルダー部
ＣＬ タイヤ赤道面
Ｅ１、Ｅ２ 接地端
Ｐｉ タイヤ内側プロファイル
Ｐｏ１、Ｐｏ２ タイヤ外側プロファイル
ＴＤＷ トレッド展開幅

Claims (3)

1. 正規内圧を付与した無負荷状態のタイヤ子午断面視で、両接地端間のタイヤプロファイルが、タイヤプロファイルに沿った両接地端間寸法に対して２０％以上３５％以下のタイヤプロファイルに沿った寸法を有する２つのタイヤ外側プロファイルと、前記２つのタイヤ外側プロファイル以外のタイヤ内側プロファイルと、から構成され、
   前記タイヤ外側プロファイルが、少なくとも４つの異なる形状の曲線から構成されており、
   前記タイヤ外側プロファイルを構成する曲線のうちタイヤ幅方向最内側の曲線の曲率半径が、前記タイヤ内側プロファイルを構成する曲線のうちタイヤ幅方向最外側の曲線の曲率半径の０．４５倍以上０．６０倍以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記タイヤ外側プロファイルを構成する曲線のうちタイヤ幅方向内側から２番目の曲線の曲率半径が、前記タイヤ外側プロファイルを構成する曲線のうちタイヤ幅方向最内側の曲線の曲率半径の０．７０倍以上０．９０倍以下である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記タイヤ外側プロファイルを構成する各曲線のタイヤプロファイルに沿った寸法が、トレッド展開幅の２．０％以上５．０％以下である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

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