JP4327553B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ＲＶ用スタッドレスタイヤその他の幅広い空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、複数の曲率半径からなるトレッド面を有するタイヤにおいて、当該トレッド面の幾何学的形状に工夫を加え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面の主溝間に形成されるブロックについて、トレッド面の曲率半径であるトレッドラジアスが小さいとブロック中心部の接地圧が上がりブロック端の接地が不十分になるという問題点があった。ブロック面の接地圧が不均一になってしまうとタイヤの走行性能、耐摩耗性に悪影響を与えたり、タイヤ表面にバックルが発生しやすくなる。そのような問題を解消すべく、２種類のトレッドラジアスを組み合わせたプロファイルを有し、それぞれのトレッド面形状が特定の角度で交差するようにした空気入りタイヤが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００１−１８６１５号公報

しかしながら、例えば３２５／２５Ｒ２４のようなＲＶ扁平サイズの空気入りタイヤを対象とした場合、当該タイヤの接地幅が広いことから、上記背景技術のように２つの大きなラジアスを４度〜１４度に屈曲させたプロファイルを採用してもバックルを防ぎきれない。逆に小さなラジアスを採用し、屈曲させたプロファイルを用いた場合は、従来と同じくブロック面内の接地圧の均一化を図れない。さらにそのようなプロファイルを４度から１４度に屈曲させると、ショルダー部の接地面積の確保が困難となってしまう。

そこで、本発明は上記に鑑みてなされたものであって、幅の広いＲＶサイズにおいても接地形状、接地圧分布を適正化できるプロファイルを有する空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、請求項１に係る空気入りタイヤは、赤道面で２分割したときに片側のプロファイルが３つ以上のトレッドラジアスから成り、かつ当該片側のトレッド面に２本以上の周方向主溝が刻まれる赤道面対称パターンの空気入りタイヤにおいて、赤道面から最内側の前記周方向主溝までの間、前記各周方向主溝の間、および最外側の前記周方向溝からショルダー部のトレッド接地端までの間におけるプロファイルが、それぞれ円弧で形成され、隣り合う前記円弧が交差することによって生じるプロファイル上の変曲点を当該周方向主溝内に有し、前記変曲点における前記円弧相互間の鋭角側交差角がすべて１度以上３度以下であるようにしたものである。

赤道面対象パターンの空気入りタイヤとは、赤道面を境として左右対称のプロファイルおよびトレッドパターンを有する空気入りタイヤという意味である。このため、赤道面で２分割したときの片側のプロファイルは、反対側のプロファイにもあてはまる。したがって、本発明では当該片側のプロファイルおよびトレッド面の特徴を明確にすることによって空気入りタイヤ全体の特徴とするものである。

この発明は、上記片側のトレッド面に周方向主溝が２本以上刻まれる比較的幅広のタイヤに適用可能である。たとえば片側トレッド面に周方向主溝が３本の場合、当該片側のトレッド上ブロックは４つとなる。それらのブロックは、最も赤道面よりの周方向主溝、すなわち最内側となる周方向主溝と赤道面の間、複数の各周方向主溝の間、および最もショルダー側よりの周方向主溝、すなわち最外側の周方向主溝からショルダー部のトレッド接地端までの間のブロックで構成される。

上記ブロックのプロファイルは円弧の連結で構成される。そして、連結される円弧の変曲点は周方向主溝内に配置されるように設計され、トレッドブロック上に変曲点は現れない。したがって、当該ブロックの断面曲線は滑らかな円弧曲線となる。また、連結されるそれぞれの円弧はその中心位置が異なり、当該連結は交差連結となる。そして、この交差角のうち、鋭角となる方の角度を１度以上３度以下とすることにより、幅広いタイヤに対してもタイヤ全体幅を通して接地圧が均一となるプロファイルを提供できるようになる。

また、請求項２に係る空気入りタイヤは、請求項１に記載の空気入りタイヤにおいて、隣り合う前記円弧のうち、幅方向外側に位置する前記円弧の曲率半径の大きさが内側に位置する前記円弧の曲率半径以上で、かつ隣り合う周方向溝における前記鋭角交差角のうち幅方向外側における前記鋭角交差角の大きさが内側における前記鋭角交差角以上であるようにしたものである。

この発明では、プロファイ上、隣り合う円弧の曲率半径のうち、幅方向外側に位置するものが内側に位置するものと同じ大きさか又はそれ以上の大きさとなる。したがって、赤道面位置からトレッド接地端にむかって、プロファイル上、曲率半径が小さくなることがない。したがって、ショルダー部近くでも曲率半径が小さいことによる接地圧の不均一を防止する。また、隣り合う円弧どうしの鋭角交差角は、周方向主溝の数だけ存在するが、赤道面からタイヤ幅方向外側にむかってそれら複数の鋭角交差角が小さくならないようにすることによって局所的な接地圧不均一も防止でき、幅広いタイヤに対しても最適なプロファイルを提供できる。

また、請求項３に係る空気入りタイヤは、請求項１または２に記載の空気入りタイヤにいおいて、前記周方向主溝は、トレッド面への開口部が円弧で面取りされているようにしたものである。

プロファイルを複数の円弧の連結によって構成すると、周方向主溝部分が間口の狭くなる方向に変形する傾向が現れやすくなる。そこで、主溝のトレッド面への開口部を円弧で面取りすることにより、主溝の開口寸法を維持させる。これにより、主溝の雪上グリップ性、排水性の悪化を防止できるようになる。また、主溝のエッジを有効に効かせることが可能となる為、他の性能を落とすことなく横滑り性の改善に有効となる。

本発明にかかる空気入りタイヤは、トレッドプロファイルを幾何学的に工夫することにより、ＲＶ用スタッドレスその他の幅広サイズのタイヤにおいてもショルダー部の接地面積を増加できるため、トレッド面の接地性を高めることができる。また、タイヤ全体の接地圧の均一化を図ることができ、センター部のバックルを防止できる他、耐偏摩耗性、氷上制動性、雪上横滑り性を向上させることが可能となる。

以下に、本発明にかかる空気入りタイヤの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、この発明の実施例に係る空気入りタイヤを示す断面図である。同図は、正規リムに装着し、空気充填した後の空気入りタイヤ１を半径方向に切断したときの子午断面であって、赤道面２で２分割したときの片側を示している。この空気入りタイヤ１は、周方向主溝３、４、５が片側３本、したがってタイヤ表面全体では６本あるタイプであり、赤道面２を境界として対称パターンのものである。

タイヤの断面輪郭であるプロファイルは、各主溝間のブロック形状および最もショルダー側となる主溝５とトレッド接地端６との間のブロックの形状によって決定される。したがって、ここに図示した例でいえば、この空気入りタイヤ１は対称タイプであるから、４つのブロック７、８、９、１０の断面形状でタイヤ全体のプロファイルが特定される。一般的には、片側Ｎ本の主溝があるタイプのタイヤでは、タイヤ幅全域で２Ｎ＋１個のブロックがあり、対称タイプであれば片側Ｎ＋１個のブロックのプロファイルでタイヤ全体のプロファイルが決定されることになる。

ここで、タイヤの接地幅に対する周方向主溝の中心位置同士の間隔は、上記片側の周方向主溝の数をＮとすると接地幅／（Ｎ＋１）の±３０％以内とする。タイヤ幅方向の接地幅が小さすぎたりすると、接地面内におけるブロック剛性が不均一になり、偏摩耗を起こしてしまうからである。

各ブロック７、８、９、１０のプロファイルは円弧で形成され、それぞれの曲率半径ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４を有する。タイヤプロファイルを円弧の連続で形成する場合、各円弧の中心点は一致しないのが普通である。また各曲率半径も一致しなければ円弧の端点では他方の円弧と交差する。この発明では、この円弧の交差する点を周方向主溝３、４、５の位置と一致させる。したがって、交差する場合に起きる変曲点は設計時のように理論的にのみ存在し、実際のプロファイル上には現れない。そして、この発明では交差する変曲点における理論上の交差角がすべて１度以上３度以下にする。

交差角は文字通り隣り合う円弧プロファイル同士が交差するときの角度である。この場合の交差角は鋭角と鈍角となる角度のうち鋭角となる方の角度をいう。図でいうと、同じ主溝内で交差する各円弧の端点からそれぞれ法線を延ばしたときのずれる角度が交差角である。すなわち、ブロック７の円弧とブロック８の円弧の交差角はθ１、ブロック８の円弧とブロック９の円弧との交差角はθ２、およびブロック９の円弧とブロック１０の円弧との交差角はθ３ということになる。

このθ１、θ２、およびθ３をそれぞれ１度以上３度以下という角度にすると、幅が広いタイヤでも接地面積の適正化および接地圧の均一化を図ることができ、これによってバックリングの防止、氷上制動性および耐偏摩耗性の向上が図れる。特にＲＶ用スタッドレスタイヤであれば、雪上グリップや雪上耐横滑り性を損なうことなく十分な接地面積を確保でき、氷雪地帯の安全走行に資する。

また、この発明では、上記ＴＲ１〜４について、隣り合う上記円弧のうち幅方向外側に位置する円弧の曲率半径の大きさが内側に位置する前記円弧の曲率半径以上となる関係とする。これに加え、θ１〜３については、隣り合う上記周方向溝における鋭角交差角のうち幅方向外側における鋭角交差角の大きさが内側における鋭角交差角以上となる関係とする。上記関係を式で表せば、ＴＲ１＜ＴＲ２、ＴＲ２＜ＴＲ３、ＴＲ３＜ＴＲ４とし、かつ、θ１≦θ２≦θ３とする。

これにより、ショルダー部近くでも曲率半径が小さいことによる接地圧の不均一が防止される。また、隣り合う円弧どうしの鋭角交差角は、周方向主溝の数だけ存在するが、赤道面からタイヤ幅方向外側にむかってそれら複数の鋭角交差角が小さくならないようにすることによって局所的な接地圧不均一も防止され、幅広いタイヤに対しても最適なプロファイルを提供できる。接地圧が均一で接地面積をかせげれば、耐偏摩耗性や制動性も向上させることができる。ＲＶ用スタッドレスタイヤであれば、氷上制動性、制動性が向上することになる。

また、周方向主溝３、４、５は、トレッド面への開口部１１、１２、１３が円弧で面取りされる。プロファイを複数の円弧の連結によって構成すると、周方向主溝部分が間口の狭くなる方向に変形する傾向が現れる。そこで、主溝のトレッド面への開口部を円弧で面取りすることにより、主溝の開口寸法を維持することができ、主溝の雪上グリップ性、排水性の悪化を防止できるようになる。なお、周方向主溝３、４、５の溝底部１４、１５、１６の断面形状は、矩形やＶ字形のようにタイヤ外側に開口するような形状であれば、直線で構成してもよいし、曲線、円弧で構成してもよい。また、主溝の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で、深さは８ｍｍ〜１３ｍｍのものが好ましい。

表１は、プロファイルの曲率半径と鋭角交差角およびその効果を示す実験結果である。同表において、ＴＲ１〜４、θ１〜３は図１に対応したプロファイル曲率半径および鋭角交差角である。

氷上制動性は、 ２５５／５５Ｒ１８サイズのタイヤを標準リムに組み込み、２００ｋＰａの標準空気圧とした上で、それを３．５リットルの乗用自動車に装着して測定した。具体的には、氷路テストコースにおいて、速度４０ｋｍ／ｈの走行状態からＡＢＳ制動したときの制動距離を５回測定し、最大値および最小値を除く３回の平均制動距離を求めた。表の値はこの平均制動距離の逆数を求め、従来タイヤの値を１００とする指数により示した。したがって、この値が大きいほど氷上制動性が優れている。

雪上横滑り性は、上記試験タイヤを上記車両に装着し、雪上を走行したときの熟練パネラーの官能試験によって評価した。熟練パネラーは３人とし、横滑りの発生しない最高速度を３人の平均値として求め、それを従来タイヤを１００とする指数で表した。この値も数値が大きいほど雪上横滑り性が優れているといえる。

耐偏摩耗性は、おなじく上記試験タイヤを上記車両に装着し、乾燥した舗装路からなるテストコースを平均速度３５ｋｍ／ｈで８０００ｋｍ走行した後、タイヤ踏面（トレッド面）のセンター域の摩耗量とショルダー域の摩耗量を測定して評価した。具体的には、双方の摩耗量差の逆数を求めて評価した。測定結果は、従来タイヤを１００とする指数で表したので、この値も数値が大きいほど耐偏摩耗性が優れているといえる。

鋭角交差角θｎ（ｎ＝１、２、３）を１≦θｎ≦３（ｄｅｇ）の関係を満たすようにすると、氷上制動性、および耐偏摩耗性が従来の場合よりも向上する（従来例、実験例１、２）。このことは曲率半径ＴＲ１〜４が幅方向外側に向かって増加傾向であると減少傾向であるとにかかわらない。これは上式を満たさない場合（比較例１、２）と比較して明らかである。また、ＴＲ１〜４について、さらにＴＲ（ｎ）≦ＴＲ（ｎ＋１）（ｎ＝１、２、３）の関係を満たすようにすると、氷上制動性がさらに向上する（従来例、実験例３）。なお、周方向主溝が片側４本以上の場合のように上記ｎが４以上となっても同じである。

また、周方向主溝の開口部に面取りを有すると、主溝の押しつぶれが抑制され、排水性とグリップ力の減少を防止できる。これにより、氷上制動性や耐偏摩耗性、特に雪上横滑り性を向上させることができる。

この発明は、経験と精査および発明者の高度の創造力によって導き出した発明であって、タイヤのプロファイルは、その様々な性能という観点から単純な幾何学的な設計のみで最適な形状を導き出せるわけではない。たとえば、幅が広くなったからといって単純に変曲点の数を増やし、交差角を従来のように４度〜１４度としたのでは、プロファイル自体の落ち込み量が大きくなりすぎ、接地面積を確保できない。したがって、幅広のタイヤにとって、制動性、横滑り性、および耐偏摩耗性の向上という観点からこの発明は大きな指標となり得る優れたものである。

以上のように、本発明にかかる空気入りタイヤは、幅広タイプの空気入りタイヤのプロファイルを決定する際の大きな指標概念となり、これにより実際にタイヤの接地圧を幅全域にわたり均一化できる。

この発明の実施例１に係る空気入りタイヤを示す断面図である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
２ 赤道面
３、４、５ 周方向主溝
６ トレッド接地端
７、８、９、１０ ブロック
１１、１２、１３ 開口部
１４、１５、１６ 溝底部
ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４ 曲率半径
θｎ 鋭角交差角

Claims (3)

1. 赤道面で２分割したときに片側のプロファイルが３つ以上のトレッドラジアスから成り、かつ当該片側のトレッド面に２本以上の周方向主溝が刻まれる赤道面対称パターンの空気入りタイヤにおいて、
   赤道面から最内側の前記周方向主溝までの間、前記各周方向主溝の間、および最外側の前記周方向溝からショルダー部のトレッド接地端までの間におけるプロファイルが、それぞれ円弧で形成され、
   隣り合う前記円弧が交差することによって生じるプロファイル上の変曲点を当該周方向主溝内に有し、前記変曲点における前記円弧相互間の鋭角側交差角がすべて１度以上３度以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 隣り合う前記円弧のうち、幅方向外側に位置する前記円弧の曲率半径の大きさが内側に位置する前記円弧の曲率半径以上で、かつ隣り合う周方向溝における前記鋭角交差角のうち幅方向外側における前記鋭角交差角の大きさが内側における前記鋭角交差角以上であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記周方向主溝は、トレッド面への開口部が円弧で面取りされていることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。

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