JP5471511B2

JP5471511B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5471511B2
Application number: JP2010015096A
Authority: JP
Inventors: 謙一森田
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-01-27
Also published as: RU2524522C2; US9333807B2; RU2011102920A; DE102011009558A9; US20110180190A1; CN102133841A; CN102133841B; DE102011009558B4; JP2011152845A; DE102011009558A1

Description

本発明は、ピッチバリエーション構造が採用された空気入りタイヤにおいて、操縦安定性およびユニフォミティを改善する空気入りタイヤに関するものである。

空気入りタイヤには、周方向に設けられた縦溝と、この縦溝に交差して設けられた横溝とからなるトレッドパターンをトレッド部に有したものがある。このような空気入りタイヤでは、横溝をタイヤ周方向に複数ピッチで設けるピッチバリエーション構造が採用されることで、タイヤ周方向のピッチノイズを広い周波数に分散させ、騒音特性を向上している。

従来、例えば、特許文献１では、ピッチバリエーション構造が採用された空気入りタイヤにおいて、ユニフォミティ（ハンドルや車両の振動の発生原因となる空気入りタイヤの均一性）を改善するため、横溝の溝断面積を調整し、タイヤ径方向に対するトレッド部の剛性をタイヤ周方向で均一化する空気入りタイヤが開示されている。

特開２００４−２１０１３３号公報

上述した特許文献１において、トレッド部の剛性とは、タイヤ成型時での加硫ゴムの押し込まれ量によるもので、特許文献１に記載の空気入りタイヤでは、この押し込まれ量を均一化している。このため、小さなピッチの部分では、押し込まれ量を調整されることで横溝の体積が大きくなり、トレッド部において縦溝および横溝からなる陸部の剛性が低下する傾向にある。タイヤ赤道面寄りのセンター領域における陸部の剛性が低下した場合には、操縦安定性が低下する傾向となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ピッチバリエーション構造が採用された空気入りタイヤにおいて、ユニフォミティを維持しつつ操縦安定性を向上させることのできる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に沿って設けられた縦溝と、当該縦溝に交差して設けられた横溝とからなる陸部をトレッド部に有し、前記横溝をタイヤ周方向に複数ピッチで配置した空気入りタイヤにおいて、前記トレッド部のショルダー域では小ピッチほど自身のピッチ体積に対する前記横溝の体積比率を大きくすると共に、前記トレッド部のセンター域では小ピッチほど自身のピッチ体積に対する前記横溝の体積比率を小さくすることを特徴とする。

この空気入りタイヤによれば、トレッド部のショルダー域において、小ピッチほど自身のピッチ体積に対する横溝の体積比率を大きくしているため、横溝の体積を一定としてピッチバリエーション構造を採用した場合に比較し、陸部の体積が小さい小ピッチほど横溝の体積比率が大きいため、タイヤ成型時での加硫ゴムの押し込まれ量が各ピッチ（周方向）で均一化される。この結果、ショルダー域において、ハンドルや車両の振動の発生原因となるユニフォミティを改善できる。一方、この空気入りタイヤは、トレッド部のセンター域において、小ピッチほど自身のピッチ体積に対する横溝の体積比率を小さくしている。このため、横溝の体積を一定としてピッチバリエーション構造を採用した場合に比較し、陸部の体積が小さい小ピッチほど横溝の体積比率が小さいため、陸部の剛性が各ピッチ（周方向）で均一化される。この結果、センター域において、極端に陸部の剛性が低下する部分がなくなるので、操縦安定性を改善できる。したがって、ユニフォミティを維持しつつ操縦安定性を向上できる。

また、本発明の空気入りタイヤでは、前記横溝の溝幅を変えることで、前記横溝の体積比率を設定することを特徴とする。

この空気入りタイヤによれば、上記構成として上述した効果を得ることができる。

また、本発明の空気入りタイヤでは、前記横溝の溝壁角度を変えることで、前記横溝の体積比率を設定することを特徴とする。

また、本発明の空気入りタイヤでは、前記横溝の溝深さを変えることで、前記横溝の体積比率を設定することを特徴とする。

本発明に係る空気入りタイヤは、ピッチバリエーション構造が採用された空気入りタイヤにおいて、ユニフォミティを維持しつつ操縦安定性を向上できる。

図１は、本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤの平面図である。図２は、図１に示した横溝のタイヤ周方向の概略断面図である。図３は、図１に示した横溝のタイヤ周方向の概略断面図である。図４は、図１に示した横溝のタイヤ周方向の概略断面図である。図５は、本発明の実施例に係る空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

以下の説明において、タイヤ幅方向とは、空気入りタイヤ１の回転軸（図示せず）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）Ｃ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Ｃから離れる側をいう。また、タイヤ周方向とは、前記回転軸を中心軸とする周方向である。また、タイヤ径方向とは、前記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。タイヤ赤道面Ｃとは、空気入りタイヤ１の回転軸に直交すると共に、空気入りタイヤ１のタイヤ幅の中心を通る平面である。タイヤ赤道線とは、タイヤ赤道面Ｃ上にあって空気入りタイヤ１の周方向に沿う線をいう。本実施の形態では、タイヤ赤道線にタイヤ赤道面と同じ符号「Ｃ」を付す。

本実施の形態の空気入りタイヤ１は、一般的な乗用車に装着されるタイヤとして好適である。この空気入りタイヤ１は、図１に示すように、トレッド部２を有している。トレッド部２は、ゴム材からなり、空気入りタイヤ１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１の輪郭となる。このトレッド部２の表面は、空気入りタイヤ１を装着する車両（図示省略）が走行した際に路面と接触する面であるトレッド面２１として形成されている。

トレッド面２１には、タイヤ周方向に沿って延在する複数の縦溝２２が設けられている。本実施の形態における縦溝２２は、トレッド面２１に４本設けられた周方向主溝２２ａと、２本設けられた周方向細溝２２ｂとを含んでいる。そして、トレッド面２１には、複数の周方向主溝２２ａにより、タイヤ周方向に沿って延び、タイヤ赤道線Ｃと平行なリブ状の陸部２３が複数形成されている。本実施の形態における陸部２３は、周方向主溝２２ａを境にしてトレッド面２１に５本設けられ、タイヤ赤道線Ｃ上に配置された第一陸部２３ａと、第一陸部２３ａのタイヤ幅方向外側に配置された第二陸部２３ｂと、第二陸部２３ｂのタイヤ幅方向外側であってトレッド面２１のタイヤ幅方向最外側に配置された第三陸部２３ｃとを有している。第二陸部２３ｂは、周方向細溝２２ｂを含む。

トレッド面２１において、各陸部２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）には、縦溝２２（周方向主溝２２ａ）に交差する横溝２４が設けられている。第一陸部２３ａに設けられた横溝２４は、周方向主溝２２ａに一端が開口すると共に他端が閉塞し、かつタイヤ幅方向およびタイヤ周方向に対して傾斜した突起溝２４ａとして形成されている。この突起溝２４ａは、タイヤ赤道線Ｃを間において対向する突起溝２４ａ同士で傾斜方向が逆方向に形成されている。

また、第二陸部２３ｂに設けられた横溝２４は、タイヤ幅方向外側の周方向主溝２２ａに一端が開口すると共に周方向細溝２２ｂに他端が開口し、かつタイヤ幅方向およびタイヤ周方向に対して傾斜しつつ湾曲した傾斜溝２４ｂとして形成されている。この傾斜溝２４ｂは、タイヤ赤道線Ｃを間において対向する傾斜溝２４ｂ同士で傾斜方向が逆方向に形成されている。

また、第三陸部２３ｃに設けられた横溝２４は、トレッド面２１のタイヤ幅方向最外端からタイヤ幅方向内側に湾曲して延在しつつ延在端が周方向主溝２２ａに開口する第一円弧溝２４ｃ、およびトレッド面２１のタイヤ幅方向最外端からタイヤ幅方向内側に湾曲して延在しつつ延在端が閉塞する第二円弧溝２４ｄとして形成されている。第一円弧溝２４ｃと第二円弧溝２４ｄとは、タイヤ周方向で交互に配置されている。この第一円弧溝２４ｃおよび第二円弧溝２４ｄは、タイヤ赤道線Ｃを間において対向する第一円弧溝２４ｃ同士および第二円弧溝２４ｄ同士で湾曲方向が逆方向に形成されている。

上述した本実施の形態の空気入りタイヤ１は、上述した横溝２４をタイヤ周方向に複数ピッチで配置したピッチバリエーション構造が適用されている。このピッチバリエーション構造によれば、タイヤ周方向のピッチノイズを広い周波数に分散させ、騒音特性が向上できる。なお、ピッチの配列は、タイヤ周方向で周期的に配列しても、任意に配置してもよい。

そして、本実施の形態の空気入りタイヤ１は、ピッチバリエーション構造において、ピッチ体積に対する横溝２４の体積比率が設定されている。ピッチ体積とは、横溝２４を含む陸部２３の体積であって、タイヤ周方向では、横溝２４の配置により１ピッチの区切りのタイヤ径方向最外側のベルト層３までの範囲とし、タイヤ幅方向では、陸部２３をなす周方向主溝２２ａの溝壁面をタイヤ径方向最外側のベルト層３まで延長した範囲とする。また、横溝２４の体積比率とは、ピッチ体積における横溝２４の溝内体積の占める割合である。

そして、体積比率の設定は、図１に示すトレッド部２のショルダー域Ｗｓでは、小ピッチほど自身のピッチ体積に対する横溝２４の体積比率を大きくすると共に、トレッド部２のセンター域Ｗｃでは小ピッチほど自身のピッチ体積に対する横溝２４の体積比率を小さくしている。ここで、ショルダー域Ｗｓは、展開幅Ｗｔ（タイヤ幅方向における前記トレッド面２１の両端間距離）の中央の３５［％］よりもタイヤ幅方向外側に位置する周方向主溝２２ａのタイヤ幅方向外側の領域であり、センター域Ｗｃは、展開幅Ｗｔの中央の３５［％］よりもタイヤ幅方向外側に位置する周方向主溝２２ａのタイヤ幅方向内側の領域である。

ピッチ体積に対する横溝２４の体積比率は、横溝２４の溝幅（タイヤ周方向の溝開口寸法）Ｗ、横溝２４の溝壁角度（タイヤ周方向の溝壁のトレッド面２１の法線に対する角度）θ、横溝２４の溝深さＤの少なくとも１つを変えることにより設定される。

図２は、横溝２４の溝壁角度θおよび溝深さＤを一定とし、溝幅Ｗの変更により、ピッチ体積に対する横溝２４の体積比率を設定した例を示す。また、図２（ａ）は、ショルダー域Ｗｓの陸部２３であり、図２（ｂ）は、センター域Ｗｃの陸部２３である。また、図２においては、横溝２４のタイヤ周方向の中央をピッチの区切りとして示し、かつピッチＰ１から、ピッチＰ２、ピッチＰ３に向かうに連れピッチが小さくなるように示している。

すなわち、図２（ａ）に示すように、トレッド部２のショルダー域Ｗｓでは、小ピッチほど溝幅Ｗを大きくして溝体積を大きくすることで、自身のピッチ体積に対する横溝２４の体積比率を大きく設定する。一方、図２（ｂ）に示すように、トレッド部２のセンター域Ｗｃでは、小ピッチほど溝幅Ｗを小さくして溝体積を小さくすることで、自身のピッチ体積に対する横溝２４の体積比率を小さく設定する。

図３は、横溝２４の溝幅Ｗおよび溝深さＤを一定とし、溝壁角度θの変更により、ピッチ体積に対する横溝２４の体積比率を設定した例を示す。また、図３（ａ）は、ショルダー域Ｗｓの陸部２３であり、図３（ｂ）は、センター域Ｗｃの陸部２３である。また、図３においては、横溝２４のタイヤ周方向の中央をピッチの区切りとして示し、かつピッチＰ１から、ピッチＰ２、ピッチＰ３に向かうに連れピッチが小さくなるように示している。

すなわち、図３（ａ）に示すように、トレッド部２のショルダー域Ｗｓでは、小ピッチほど溝壁角度θを小さくして（すなわち、横溝２４の溝壁を立てて）溝体積を大きくすることで、自身のピッチ体積に対する横溝２４の体積比率を大きく設定する。一方、図３（ｂ）に示すように、トレッド部２のセンター域Ｗｃでは、小ピッチほど溝壁角度θを大きくして（すなわち、横溝２４の溝壁を寝かせて）溝体積を小さくすることで、自身のピッチ体積に対する横溝２４の体積比率を小さく設定する。

図４は、横溝２４の溝幅Ｗおよび溝壁角度θを一定とし、溝深さＤの変更により、ピッチ体積に対する横溝２４の体積比率を設定した例を示す。また、図４（ａ）は、ショルダー域Ｗｓの陸部２３であり、図４（ｂ）は、センター域Ｗｃの陸部２３である。また、図４においては、横溝２４のタイヤ周方向の中央をピッチの区切りとして示し、かつピッチＰ１から、ピッチＰ２、ピッチＰ３に向かうに連れピッチが小さくなるように示している。

すなわち、図４（ａ）に示すように、トレッド部２のショルダー域Ｗｓでは、小ピッチほど溝深さＤを大きくして（すなわち、横溝２４をより深くして）溝体積を大きくすることで、自身のピッチ体積に対する横溝２４の体積比率を大きく設定する。一方、図４（ｂ）に示すように、トレッド部２のセンター域Ｗｃでは、小ピッチほど溝深さＤを小さくして（すなわち、横溝２４の深さをより浅くして）溝体積を小さくすることで、自身のピッチ体積に対する横溝２４の体積比率を小さく設定する。

このように、本実施の形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２のショルダー域Ｗｓにおいて、小ピッチほど自身のピッチ体積に対する横溝２４の体積比率を大きくしている。このため、横溝２４の体積を一定としてピッチバリエーション構造を採用した場合に比較し、陸部２３の体積が小さい小ピッチほど、横溝２４の体積比率が大きいため、タイヤ成型時での加硫ゴムの押し込まれ量が各ピッチ（周方向）で均一化される。この結果、ショルダー域Ｗｓにおいて、ハンドルや車両の振動の発生原因となるユニフォミティを改善することが可能になる。

一方、本実施の形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２のセンター域Ｗｃにおいて、小ピッチほど自身のピッチ体積に対する横溝２４の体積比率を小さくしている。このため、横溝２４の体積を一定としてピッチバリエーション構造を採用した場合に比較し、陸部２３の体積が小さい小ピッチほど、横溝２４の体積比率が小さいため、陸部２３の剛性が各ピッチ（周方向）で均一化される。この結果、センター域Ｗｃにおいて、極端に陸部２３の剛性が低下する部分がなくなるので、操縦安定性を改善することが可能になる。

したがって、本実施の形態の空気入りタイヤ１によれば、トレッド部２のショルダー域Ｗｓでユニフォミティを改善し、センター域Ｗｃで操縦安定性を改善して、機能分けしたことにより、ピッチバリエーション構造が採用された空気入りタイヤ１において、ユニフォミティを維持しつつ操縦安定性を向上させることが可能になる。

また、本実施の形態の空気入りタイヤ１では、最小ピッチでのピッチ体積に対する横溝２４の体積比率と最大ピッチでのピッチ体積に対する横溝２４の体積比率との差（体積比率差）を、０．５［％］〜１．５［％］の範囲に設定することが好ましい。すなわち、ショルダー域Ｗｓでは、最小ピッチでのピッチ体積に対する横溝２４の体積比率から最大ピッチでのピッチ体積に対する横溝２４の体積比率を差し引いた体積比率差を、０．５［％］〜１．５［％］の範囲に設定し、センター域Ｗｃでは、最大ピッチでのピッチ体積に対する横溝２４の体積比率から最小ピッチでのピッチ体積に対する横溝２４の体積比率を差し引いた体積比率差を、０．５［％］〜１．５［％］の範囲に設定する。

ショルダー域Ｗｓでの体積比率差が０．５［％］未満の場合は、タイヤ成型時での加硫ゴムの押し込まれ量の各ピッチ（周方向）での均一化が図れず、ユニフォミティの改善効果が小さい。一方、ショルダー域Ｗｓでの体積比率差が１．５［％］を超える場合は、小ピッチでの陸部２３の剛性が低下するので操縦安定性が悪い傾向となる。また、センター域Ｗｃでの体積比率差が０．５［％］未満の場合は、陸部２３の剛性の各ピッチ（周方向）での均一化が図れず、操縦安定性の改善効果が小さい。一方、センター域Ｗｃでの体積比率差が１．５［％］を超える場合は、小ピッチでの陸部２３の剛性が十分向上できず、操縦安定性の改善効果が小さい。

本実施例では、条件が異なる複数種類の空気入りタイヤについて、操縦安定性（初期応答）およびユニフォミティに関する性能試験が行われた（図５参照）。

操縦安定性の評価方法では、タイヤサイズ１７５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤを、正規リム（ＪＡＴＭＡで規定する「標準リム」、ＴＲＡで規定する「Design Rim」、あるいは、ＥＴＲＴＯで規定する「Measuring Rim」）に組み付け、空気圧（２３０［ｋＰａ］）を充填し、試験車両（国産１．３リットルクラスのハッチバック型乗用車）に装着した。そして、試験車両にて直線のテストコースを１００［ｋｍ／ｈ］で走行しつつ走行レーンを変更した際の初期応答性を、ドライバーが官能評価により操縦安定性について従来例を基準として評価する。この場合、５人のドライバーによる評価を平均したものを評価点として基準を１００とした指数で示し、指数が高いほど操縦安定性が高く好ましい。

また、ユニフォミティの評価方法では、タイヤサイズ１７５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤを、正規リム（ＪＡＴＭＡで規定する「標準リム」、ＴＲＡで規定する「Design Rim」、あるいは、ＥＴＲＴＯで規定する「Measuring Rim」）に組み付け、空気圧（２００［ｋＰａ］）を充填し、荷重（３．４３［ｋＮ］）を加え、フォースバリエーション試験機により、ＪＡＳＯＣ６０７の規格に基づくラジアルフォースバリエーション（ＲＦＶ）を測定した。そして、ラジアルフォースバリエーションについて従来例を基準（１００）とした指数で示し、この指数が９７までをユニフォミティが良好であるとする。

従来例の空気入りタイヤは、ピッチバリエーション構造を採用せず、同一体積の横溝が一定ピッチで設けられている。一方、実施例１〜実施例８の空気入りタイヤは、ピッチバリエーション構造を採用され、トレッド部のショルダー域では小ピッチほど自身のピッチ体積に対する横溝の体積比率を大きく設けられると共に、トレッド部のセンター域では小ピッチほど自身のピッチ体積に対する横溝の体積比率を小さく設けられている。また、実施例１〜実施例３、および実施例５〜実施例７の空気入りタイヤは、センター域の体積比率差と、ショルダー域の体積比率差とが規定内（０．５［％］〜１．５［％］）とされている。

図５の試験結果に示すように、実施例１〜実施例８の空気入りタイヤでは、それぞれユニフォミティが維持され、かつ操縦安定性が向上されていることが分かる。

以上のように、本発明に係る空気入りタイヤは、ピッチバリエーション構造が採用された空気入りタイヤにおいて、ユニフォミティを維持しつつ操縦安定性を向上させることに適している。

１空気入りタイヤ
２トレッド部
２１トレッド面
２２縦溝
２２ａ周方向主溝
２２ｂ周方向細溝
２３陸部
２３ａ第一陸部
２３ｂ第二陸部
２３ｃ第三陸部
２４横溝
２４ａ突起溝
２４ｂ傾斜溝
２４ｃ第一円弧溝
２４ｄ第二円弧溝
３ベルト層
Ｃタイヤ赤道面（タイヤ赤道線）
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ピッチ
Ｗｃセンター域
Ｗｓショルダー域
Ｗｔ展開幅
Ｗ溝幅
θ 溝壁角度
Ｄ溝深さ

Claims

タイヤ周方向に沿って設けられ周方向主溝を含む縦溝と、当該縦溝に交差して設けられた横溝とからなる陸部をトレッド部に有し、前記横溝をタイヤ周方向に複数ピッチで配置した空気入りタイヤにおいて、
展開幅の中央の３５［％］よりもタイヤ幅方向外側に位置する前記周方向主溝のタイヤ幅方向外側の領域である前記トレッド部のショルダー域では小ピッチほど自身のピッチ体積に対する前記横溝の体積比率を大きくすると共に、前記展開幅の中央の３５［％］よりもタイヤ幅方向外側に位置する前記周方向主溝のタイヤ幅方向内側の領域である前記トレッド部のセンター域では小ピッチほど自身のピッチ体積に対する前記横溝の体積比率を小さくすることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記横溝の溝幅を変えることで、前記横溝の体積比率を設定することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記横溝の溝壁角度を変えることで、前記横溝の体積比率を設定することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記横溝の溝深さを変えることで、前記横溝の体積比率を設定することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。