JP4373815B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに係り、ドライ性能とウエット性能を両立可能な空気入りタイヤに関する。

タイヤのトレッドパターンにおいて、従来から方向性のみを有するパターンは多く存在し、また非対称のみのパターンも存在したが、非対称方向性パターン（例えば、特許文献１）は稀である。
特開昭６３−６１６０５号公報

従来技術での問題点は、ドライ路面、ウエット路面においてどちらかの性能を向上させようとすると一方が犠牲になり、双方の性能をバランスさせることが容易でなかった。

例えば、方向性パターンの場合、ウエット性能を向上させるには溝接地面中心部に排水性を考慮したストレート溝や、所謂ハイアングル（周方向に対する角度が小さい）溝を配置する必要があったが、トレッドにおいて、車両装着外側部分に近づくほどドライ時のコーナリング走行によって受ける溝エッジ部分のメクレ摩耗や、トレッド面の剛性低下が大きく、ドライ時のコーナリング性能の低下を引き起こしていた。

一方、非対称パターンの場合、右輪と左輪でラグ溝の方向が車両上方から見て同方向となってしまうため、排水性を考慮した場合は片輪は水流に逆らう方向に配置されてしまっていた。

さらに、従来知られている非対称方向性パターンの場合、トレッドには、車両装着外側部分に周方向溝もしくはハイアングル溝が存在するため、方向性パターン同様、ドライ時のメクレ摩耗の点で不利であった。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、ドライ性能とウエット性能を両立可能な空気入りタイヤの提供を目的とする。

請求項１に記載の空気入りタイヤは、タイヤ赤道面を境にして車両装着時内側に配置され、タイヤ赤道面側から接地するようにタイヤ赤道面に対して傾斜して延び、タイヤ赤道面側の始点がタイヤ赤道面から車両装着時外側へ接地半幅の７〜１０％の領域内に配置され、タイヤ赤道面から車両装着時内側へ接地半幅の５０％の領域内ではタイヤ赤道面に対して１０〜３０°の範囲内で傾斜し、タイヤ赤道面から車両装着時内側へ接地半幅の５０％を超えてからはタイヤ赤道面に対する角度が漸増し、ショルダー部側の終端においてはタイヤ赤道面に対して６０〜８０°の範囲内で傾斜する複数の内側傾斜溝と、タイヤ赤道面を境にして車両装着時外側に配置され、前記内側傾斜溝と同方向にタイヤ赤道面に対して５５〜７５°の範囲内で傾斜する複数の外側傾斜溝と、タイヤ赤道面から車両装着時外側に向けて接地半幅７〜１７％の領域内に配置され、周方向に連続する陸部と、を有することを特徴としている。

次に、請求項１に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。

高速運動性能を追求した車両は、ドライ路コーナリング時のタイヤ接地性を向上させるため、通常ネガティブキャンバーが付加されており、タイヤ接地面中心は、タイヤ赤道面から車両装着内側部分となり、その部分の溝を如何に効果的に配置するかによってウエット時の排水性が決定される。

請求項１に記載の空気入りタイヤでは、タイヤ赤道面の車両装着時内側に、タイヤ赤道面から車両装着時外側へ接地半幅の７〜１０％の領域内に始点を有し、タイヤ赤道面側から接地するように傾斜した内側傾斜溝を配置し、該内側傾斜溝を、タイヤ赤道面から車両装着時内側へ接地半幅の５０％の領域内ではタイヤ赤道面に対して１０〜３０°の範囲内で傾斜させ、タイヤ赤道面から車両装着時内側へ接地半幅の５０％を超えてからはタイヤ赤道面に対する角度を漸増させ、かつショルダー部側の終端においてはタイヤ赤道面に対して６０〜８０°で傾斜させたので、内側傾斜溝がウエット路面時の水の流線方向に沿う形状となり、高い排水性が得られた。

また、ドライ路走行時において、コーナリングスピードを高めるには、車両装着外側部分のトレッド面の剛性を高め、応答性の向上と横力の発生を大きくする必要があり、形成する溝のタイヤ赤道面との成す角度が９０°に近いほど、その剛性は高まる。

請求項１に記載の空気入りタイヤでは、タイヤ赤道面の車両装着時外側に、タイヤ赤道面に対する角度を５５〜７５°の範囲内で内側傾斜溝と同方向に傾斜させた外側傾斜溝を配置したので、コーナリング時に必要なトレッドの剛性が確保された。

また、タイヤ赤道面から車両装着時外側に向けて接地半幅７〜１７％の領域内に配置した周方向に連続する陸部は、陸部付近のトレッド剛性を高め、ドライ時の応答性を高めることができた。

なお、内側傾斜溝のタイヤ赤道面側の始点が、タイヤ赤道面から車両装着時外側へ接地半幅の７〜１０％の領域内よりも車両内側に配置されると、ウエット路走行時、接地面内中央部の水を排することが困難となり、走行安定性が低下する。

一方、内側傾斜溝のタイヤ赤道面側の始点が、タイヤ赤道面から車両装着時外側へ接地半幅の７〜１０％の領域内よりも車両外側に配置されると、ドライ路走行時のコーナリング中に発生する溝エッジ部分のメクレ摩耗が大きくなり、また、トレッド面の剛性が低下し、走行安定性が低下する。

また、タイヤ赤道面から車両装着時内側へ接地半幅の５０％の領域内において、内側傾斜溝のタイヤ赤道面に対する角度が１０°未満になると、溝方向がウエット路面時の水の流線方向から外れ、走行安定性が低下する。

一方、タイヤ赤道面から車両装着時内側へ接地半幅の５０％の領域内において、内側傾斜溝のタイヤ赤道面に対する角度が３０°を超えると、溝方向がウエット路面時の水の流線方向から外れ、走行安定性が低下する。

また、内側傾斜溝のショルダー部側の終端のタイヤ赤道面に対する角度が、タイヤ赤道面に対して６０°未満になると、溝方向がウエット路面時の水の流線方向から外れ、走行安定性が低下する。

一方、内側傾斜溝のショルダー部側の終端のタイヤ赤道面に対する角度が、タイヤ赤道面に対して８０°を超えると、溝方向がウエット路面時の水の流線方向から外れ、走行安定性が低下する。

外側傾斜溝のタイヤ赤道面に対する角度が５５°未満になると、ドライ路走行時のコーナリング中に発生する溝エッジ部分のメクレ摩耗が大きくなり、また、トレッド面の剛性が低下し、走行安定性が低下する。

一方、外側傾斜溝のタイヤ赤道面に対する角度が７５°を超えると、溝方向がウエット路面時の水の流線方向から大きく外れるため好ましくない。

周方向に連続する陸部が、タイヤ赤道面から車両装着時外側に向けて接地半幅の７〜１７％の領域よりも車両装着時内側に配置されると、ウエット路走行時、接地面内中央部の水を排することが困難となり、走行安定性が低下する。

一方、周方向に連続する陸部が、タイヤ赤道面から車両装着時外側に向けて接地半幅の７〜１７％の領域よりも車両装着時外側に配置されると、ドライ路走行時のコーナリング中に発生する溝エッジ部分のメクレ摩耗が大きくなり、また、トレッド面の剛性が低下し、走行安定性が低下する。

ここで、接地半幅とは、接地幅の半分の幅であり、接地幅は、空気入りタイヤをＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（２００４年度版、日本自動車タイヤ協会規格）に規定されている標準リムに装着し、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力（内圧−負荷能力対応表の太字荷重）に対応する空気圧（最大空気圧）の１００％の内圧を充填し、最大負荷能力を負荷したときのものである。なお、使用地又は製造地において、ＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は各々の規格に従う。

また、内側傾斜溝が接地端（接地幅計測位置）よりもショルダー側（タイヤ幅方向外側）へ延びている場合、終端は接地端部分とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気入りタイヤにおいて、トレッドとカーカスとの間に複数枚のベルトプライからなるベルトを備え、タイヤ径方向最外側のベルトプライは、前記内側傾斜溝の傾斜方向とは反対方向に傾斜して延びるコードを含む、ことを特徴としている。

次に、請求項２に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。

空気入りタイヤは、通常の場合、仕向け地（右側通行、左側通行）別に路面に付けられたカント（傾斜）の影響で発生する片流れ減少を打ち消すべく、ベルトの貼り方向（コードの傾斜方向）を変えて、片流れ現象を打ち消すべく、ベルトの貼り方向を変えて片流れ方向とは反対方向に残留コーナリングフォース（コードの傾斜方向による）を発生させ、直進安定性を向上させているが、サーキットでは、排水のためのカントは存在しない。

請求項２に記載の空気入りタイヤでは、残留コーナリングフォースの発生要因であるタイヤ径方向最外側のベルトプライにおいて、コードの傾斜方向を内側傾斜溝の傾斜方向とは反対方向に傾斜させている。

したがって、車両右輪と左輪とでは、最外のベルトプライのコードの傾斜方向が逆方向となり、右輪の残留コーナリングフォースと左輪の残留コーナリングフォースとが打ち消し合い、カントの設けられていない路面において直進性が得られ、また、コーナリング初期の小舵角時に荷重の増加するコーナリング外側のタイヤの残留コーナリングフォースを利用して応答性を向上させることができる。

一方、パターンの片流れ方向の違い（溝の右上がり、左上がり）によって生じるトレッド剪断変形の反力の方向とコーナリングフォースの発生方向が同一となるため、コーナリング中期でのスリップアングルが深い領域でのコーナリングフォースがコーナリング外側輪でより高まり、旋回性能が向上する。

以上説明したように、請求項１に記載の空気入りタイヤは上記の構成としたので、ドライ性能とウエット性能を両立することができる、という優れた効果を有する。

また、請求項２に記載の空気入りタイヤは上記の構成としたので、旋回性能を向上できる、という優れた効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
図１には、車両に左輪に用いる空気入りタイヤ１０Ｌのトレッド１２及びベルト１４が展開図にて示されている。なお、図１において、矢印Ａ方向はタイヤ回転方向であり、矢印ＯＵＴ方向は車両外側方向である。

この左輪用の空気入りタイヤ１０Ｌのトレッド１２には、タイヤ赤道面ＣＬを境にして車両装着時内側（矢印ＩＮ方向側）に、タイヤ赤道面ＣＬ側から接地するようにタイヤ赤道面ＣＬに対して傾斜して延び、タイヤ赤道面ＣＬ側の始点１６Ｓがタイヤ赤道面ＣＬからタイヤ装着時外側へ接地半幅０．５ＴＷの７〜１０％の領域内に配置され、タイヤ赤道面ＣＬからタイヤ装着時内側へ接地半幅０．５ＴＷの５０％の領域内では１０〜３０°の範囲内で傾斜し、タイヤ赤道面ＣＬからタイヤ装着時内側へ接地半幅０．５ＴＷの５０％を超えてからはタイヤ赤道面ＣＬに対する角度が漸増し、トレッド端１２Ｅにおいては６０〜８０°の範囲内で傾斜する複数の内側傾斜溝１６が形成されている。

また、トレッド１２には、タイヤ赤道面ＣＬを境にして車両装着時外側（矢印ＯＵＴ方向側）に配置され、内側傾斜溝１６と同方向にタイヤ赤道面ＣＬに対して５５〜７５°の範囲内で傾斜する複数の外側傾斜溝１８が形成されている。

上記内側傾斜溝１６と外側傾斜溝１８とは互いに接続されておらず、タイヤ赤道面ＣＬから車両装着時外側に向けて接地半幅７〜１７％の領域内には、周方向に連続する陸部２０（図１において一対の２点鎖線の間の領域）が形成されている。

次に、この空気入りタイヤ１０Ｌは、タイヤ構造がラジアル構造であるが、ベルトプライのコードとパターンとの関係に特徴がある。

本実施形態の空気入りタイヤ１０Ｌには、図示しないカーカスのタイヤ径方向外側に、通常のラジアルタイヤのベルトプライと同様の構成であるタイヤ径方向内側の第１のベルトプライ１４Ａ、及びタイヤ径方向外側の第２のベルトプライ１４Ｂからなるベルト１４が配置されている。

なお、タイヤ径方向最外側の第２のベルトプライ１４Ｂは、コード２２の傾斜方向が内側傾斜溝１６とは反対方向に傾斜している。

また、第１のベルトプライ１４Ａのコード２２は、第２のベルトプライ１４Ｂのコード２２とは反対方向に傾斜している。

図２に示すように、右輪用の空気入りタイヤ１０Ｒは、左輪用の空気入りタイヤ１０Ｌに対し、トレッドパターン、及びベルト構造が車両中心線を境にして左右対称である。
（作用）
本実施形態の空気入りタイヤ１０Ｌ、及び空気入りタイヤ１０Ｒでは、タイヤ赤道面ＣＬの車両装着時内側に、タイヤ赤道面ＣＬから車両装着時外側へ接地半幅の７〜１０％の領域内に始点を有し、タイヤ赤道面ＣＬから接地するように傾斜した内側傾斜溝１６を配置し、該内側傾斜溝１６を、タイヤ赤道面ＣＬから車両装着時内側へ接地半幅０．５ＴＷの５０％の領域内ではタイヤ赤道面ＣＬに対して１０〜３０°の範囲内で傾斜させ、タイヤ赤道面ＣＬから車両装着時内側へ接地半幅０．５ＴＷの５０％を超えてからはタイヤ赤道面ＣＬに対する角度（θin）を漸増させ、かつショルダー部側の終端においてはタイヤ赤道面ＣＬに対して６０〜８０°で傾斜させたので、内側傾斜溝１６がウエット路面時の水の流線方向に沿う形状となり、高い排水性が得られる。

また、本実施形態の空気入りタイヤ１０Ｌ、及び空気入りタイヤ１０Ｒでは、タイヤ赤道面ＣＬの車両装着時外側に、タイヤ赤道面ＣＬに対する角度（θout）を５５〜７５°の範囲内で内側傾斜溝１６と同方向に傾斜させた外側傾斜溝１８を配置したので、コーナリング時に必要なトレッド１２の剛性が確保される。

また、タイヤ赤道面ＣＬから車両装着時外側に向けて接地半幅７〜１７％の領域内に配置した周方向に連続する陸部２０は、陸部２０付近のトレッド剛性を高め、ドライ時の応答性を高めることがでる。

また、本実施形態の左輪用の空気入りタイヤ１０Ｌ、及び右輪用の空気入りタイヤ１０Ｒとでは、最外の第２のベルトプライ１４Ｂのコード２２の傾斜方向が逆方向となり、右輪の残留コーナリングフォースと左輪の残留コーナリングフォースとが打ち消し合うので、カントの設けられていない路面において直進性が得られ、また、コーナリング初期の小舵角時に荷重の増加するコーナリング外側のタイヤの残留コーナリングフォースを利用して応答性を向上させることができる。

さらに、パターンの溝の傾斜方向によって生じるトレッド剪断変形の反力の方向とコーナリングフォースの発生方向が同一となるため、コーナリング中期でのスリップアングルが深い領域でのコーナリングフォースがコーナリング外側輪でより高まり、旋回性能が向上する。

なお、内側傾斜溝１６のタイヤ赤道面ＣＬ側の始点１６Ｓが、タイヤ赤道面ＣＬから車両装着時外側へ接地半幅０．５ＴＷの７〜１０％の領域内よりも車両内側に配置されると、ウエット路走行時、接地面内中央部の水を排することが困難となり、走行安定性が低下する。

一方、内側傾斜溝１６のタイヤ赤道面ＣＬ側の始点１６Ｓが、タイヤ赤道面ＣＬから車両装着時外側へ接地半幅０．５ＴＷの７〜１０％の領域内よりも車両外側に配置されると、ドライ路走行時のコーナリング中に発生する溝エッジ部分のメクレ摩耗が大きくなり、また、トレッド面の剛性が低下し、走行安定性が低下する。

また、タイヤ赤道面ＣＬから車両装着時内側へ接地半幅０．５ＴＷの５０％の領域内において、内側傾斜溝１６のタイヤ赤道面ＣＬに対する角度（θin）が１０°未満になると、溝方向がウエット路面時の水の流線方向から外れ、走行安定性が低下する。

一方、タイヤ赤道面ＣＬから車両装着時内側へ接地半幅０．５ＴＷの５０％の領域内において、内側傾斜溝１６のタイヤ赤道面ＣＬに対する角度（θin）が３０°を超えると、溝方向がウエット路面時の水の流線方向から外れ、走行安定性が低下する。

また、内側傾斜溝１６のショルダー部側の終端１６Ｅにおいて、タイヤ赤道面ＣＬに対する角度（θin）が、タイヤ赤道面ＣＬに対して６０°未満になると、溝方向がウエット路面時の水の流線方向から外れ、走行安定性が低下する。

一方、内側傾斜溝１６のショルダー部側の終端１６Ｅにおいて、タイヤ赤道面ＣＬに対する角度（θin）が、タイヤ赤道面に対して８０°を超えると、溝方向がウエット路面時の水の流線方向から外れ、走行安定性が低下する。

外側傾斜溝１８のタイヤ赤道面ＣＬに対する角度（θout）が５５°未満になると、ドライ路走行時のコーナリング中に発生する溝エッジ部分のメクレ摩耗が大きくなり、また、トレッド面の剛性が低下し、走行安定性が低下する。

一方、外側傾斜溝１８のタイヤ赤道面ＣＬに対する角度（θout）が７５°を超えると、溝方向がウエット路面時の水の流線方向から大きく外れるため好ましくない。

周方向に連続する陸部２０が、タイヤ赤道面ＣＬから車両装着時外側に向けて接地半幅０．５ＴＷの７〜１７％の領域よりも車両装着時内側に配置されると、ウエット路走行時、接地面内中央部の水を排することが困難となり、走行安定性が低下する。

一方、周方向に連続する陸部２０が、タイヤ赤道面ＣＬから車両装着時外側に向けて接地半幅０．５ＴＷの７〜１７％の領域よりも車両装着時外側に配置されると、ドライ路走行時のコーナリング中に発生する溝エッジ部分のメクレ摩耗が大きくなり、また、トレッド面の剛性が低下し、走行安定性が低下する。
（試験例１）
本発明の効果を確かめるために、従来例の空気入りタイヤ、及び本発明の適用された実施例の空気入りタイヤとを用意し、実車に装着してウエット路面にて走行試験を行なった。

実施条件
試験車両：三菱自動車株式会社製「ランサーエボリユーション７」
試験場所：テストコース（ウエットステアリング路）、水深１ｍｍ、気温２５°Ｃ、路 面温度２７°Ｃ
タイヤサイズ：２５５／４０Ｒ１７
空気圧：フロント２００ｋＰａ、リア１９０ｋＰａ
リム：フロント９．５Ｊ−１７、リア８．５Ｊ−１７
荷重：１名乗車
実施例のタイヤ：上述した実施形態の構造を有する空気入りタイヤ。

従来例のタイヤ：図５に示すトレッドパターンの空気入りタイヤ。トレッドパターンは、左輪、および右輪共に同一パターンであり、ベルトの構造（コードの傾斜方向）も左輪、および右輪共に同一である。

（試験例２）
本発明の効果を確かめるために、従来例の空気入りタイヤ、及び本発明の適用された実施例の空気入りタイヤとを用意し、実車に装着してドライ路面にて走行試験を行なった。

実施条件
試験車両：富士重工株式会社製「インプレッサ」
試験場所：筑波サーキット コース２０００ ）、気温２５°Ｃ、路面温度２７°Ｃ
タイヤサイズ：２５５／４５Ｒ１７
空気圧：フロント２２０ｋＰａ、リア２００ｋＰａ
リム：フロント９．０Ｊ−１７、リア８．５Ｊ−１７
荷重：１名乗車
実施例のタイヤ：上述した実施形態の構造を有する空気入りタイヤ（但し、試験例１とはタイヤサイズが異なる。）。

従来例のタイヤ：図５に示すトレッドパターンを有する空気入りタイヤ。なお、符合１００〜１０６は溝である。トレッドパターンは、左輪、および右輪共に同一パターンであり、ベルトの構造（コードの傾斜方向）も左輪、および右輪共に同一である（但し、試験例１とはタイヤサイズが異なる。）。

上記試験例１、及び試験例２の結果から、本発明の適用された実施例の空気入りタイヤは、ドライ性能とウエット性能が両立されていることが分かる。
（試験例３）
請求項２の発明の効果を確かめるため、ベルトプライ構造の異なる２種類の空気入りタイヤを用意し、スリップアングルとコーナリングフォースとの関係を調べた。

図３に示すグラフは、本発明の適用された左輪用の空気入りタイヤ、及び右輪用の空気入りタイヤのスリップアングル（ＳＡ）とコーナリングフォース（ＣＦ）との関係を示したものであり、図４に示すグラフは、本発明の適用された左輪用の空気入りタイヤ、及び右輪用の空気入りタイヤのスリップアングル（ＳＡ）とコーナリングフォース（ＣＦ）との関係を示しているが、左輪用は、空気入りタイヤを逆向きに取り付け（即ち、回転方向が指定とは逆方向）ており、かつ最外の第２ベルトプライのコードの傾斜方向を内側傾斜溝、及び外側傾斜溝と同方向に設定している。

試験結果から、本発明の適用された左輪用の空気入りタイヤを車両の左輪に、及び右輪用の空気入りタイヤを車両に右輪に用いることで、残留コーナリングフォースを互いに打ち消すことができることが分かる。

本発明の一実施形態に係る左輪用の空気入りタイヤのトレッド、及びベルトの平面図である。 本発明の一実施形態に係る右輪用の空気入りタイヤのトレッド、及びベルトの平面図である。 スリップアングルとコーナリングフォースとの関係を示すグラフである。 スリップアングルとコーナリングフォースとの関係を示すグラフである。 従来例に係る空気入りタイヤのトレッド、及びベルトの平面図である。

符号の説明

１０ 空気入りタイヤ
１６ 内側傾斜溝
１８ 外側傾斜溝
２０ 陸部

Claims (2)

1. タイヤ赤道面を境にして車両装着時内側に配置され、タイヤ赤道面側から接地するようにタイヤ赤道面に対して傾斜して延び、タイヤ赤道面側の始点がタイヤ赤道面から車両装着時外側へ接地半幅の７〜１０％の領域内に配置され、タイヤ赤道面から車両装着時内側へ接地半幅の５０％の領域内ではタイヤ赤道面に対して１０〜３０°の範囲内で傾斜し、タイヤ赤道面から車両装着時内側へ接地半幅の５０％を超えてからはタイヤ赤道面に対する角度が漸増し、ショルダー部側の終端においてはタイヤ赤道面に対して６０〜８０°の範囲内で傾斜する複数の内側傾斜溝と、
   タイヤ赤道面を境にして車両装着時外側に配置され、前記内側傾斜溝と同方向にタイヤ赤道面に対して５５〜７５°の範囲内で傾斜する複数の外側傾斜溝と、
   タイヤ赤道面から車両装着時外側に向けて接地半幅７〜１７％の領域内に配置され、周方向に連続する陸部と、
   を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. トレッドとカーカスとの間に複数枚のベルトプライからなるベルトを備え、
   タイヤ径方向最外側のベルトプライは、前記内側傾斜溝の傾斜方向とは反対方向に傾斜して延びるコードを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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