JP5606847B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、操縦安定性能を維持しながら転がり抵抗を低減できるようにした空気入りタイヤに関する。
近年の地球環境保護に対する意識が高まっている状況の中、タイヤの転がり抵抗は、車両の燃費性能に対する寄与が大きく、これを有効に低減する必要がある。従来、トレッドゴムの配合を変えて転がり抵抗を低減する手法が提案されているものの、タイヤの操縦安定性能や耐摩耗性能に少なからず影響を及ぼすことから、ゴム配合とは無関係に転がり抵抗を低減できる方策が強く望まれている。
転がり抵抗を低減するには、タイヤ転動時のエネルギー損失を抑えることが重要であり、かかるエネルギー損失には、トレッド部に生じる歪みが大きく関与していることが分かってきた。また、本発明者が鋭意研究を重ねたところ、タイヤが接地した際には、図5に示すように、ショルダーブロック25に面した主溝23の溝底周辺の領域20に歪みが局所的に集中しやすく、この歪みの増大がエネルギー損失を引き起こして転がり抵抗を悪化させることが判明した。
下記特許文献1には、接地端よりもタイヤ幅方向外側におけるショルダーブロックの表面に、タイヤ周方向に連続して延びる細溝を設けた空気入りタイヤが記載されている。しかし、このタイヤは、タイヤ転動時の振動を細溝で吸収してロードノイズの低減を企図するものに過ぎず、その細溝によってタイヤ周方向の剛性低下を少なからず引き起こすため、操縦安定性能が悪化する恐れがある。また、当該文献は、燃費性能の維持について、トレッド部のゴムを厚くしなくても済むことによる効果と位置付けている。
特開2001−1719号公報
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操縦安定性能を維持しながら転がり抵抗を低減することができる空気入りタイヤを提供することにある。
上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、タイヤ周方向と交差する方向に延び且つ溝壁面が平坦に形成された横溝と、前記横溝によって区分されたショルダーブロックとを含むトレッドパターンを備えた空気入りタイヤにおいて、接地端よりもタイヤ幅方向外側における前記ショルダーブロックの表面に、タイヤ周方向に延びる4本以上の窪みをタイヤ幅方向に配列した窪み領域が形成され、前記窪みが、前記横溝に開口し且つ前記ショルダーブロックのタイヤ周方向の中央部で分断されていて、タイヤ幅方向の最外側に位置する前記窪みが、前記ショルダーブロックのサイドウォール部側の端縁位置となる意匠端に接している、或いは、前記窪みの間隔以下のタイヤ幅方向距離を介して前記意匠端から離れているものである。
本発明の空気入りタイヤでは、ショルダーブロックの表面に、タイヤ周方向に延びる複数の窪みがタイヤ幅方向に配列された窪み領域を形成しているため、タイヤのバットレス部が撓みやすく、ショルダーブロックに面した主溝の溝底周辺に集中しがちな歪みを分散させて、転がり抵抗を低減することができる。それでいて、接地端よりもタイヤ幅方向外側に窪み領域が形成されるとともに、ショルダーブロックのタイヤ周方向の中央部で窪みが分断されていることから、窪み領域による剛性低下を抑えて操縦安定性能を有効に維持できる。また、窪みが横溝に開口しているため、タイヤ周方向における剛性変化が緩やかになり、ショルダーブロックを区分する横溝の溝底周辺に生じる歪みを小さくして、転がり抵抗の低減効果を高めることができる。
本発明では、前記窪み領域が、接地端よりもタイヤ幅方向外側の始端位置から前記ショルダーブロックのサイドウォール部側の端縁位置付近まで延びるものが好ましい。かかる構成によれば、窪み領域の形成による剛性低下を好適に抑えて、操縦安定性能を維持しやすくなる。特に、タイヤの接地面がタイヤ幅方向外側に拡大する限界域のコーナリング時においては、接地面積の極端な低下を防止できるため、操縦安定性能を維持するうえで有益である。
本発明では、前記窪みが、深さよりも幅が大きい形状をしているものが好ましい。これにより、タイヤのバットレス部の撓みやすさを確保し、上述した歪み分散効果を適切に奏して転がり抵抗を効果的に低減できる。
本発明では、タイヤ幅方向外側に向かって前記窪みの幅が大きくなるものが好ましい。かかる構成では、タイヤ幅方向における窪み領域の外側部分が比較的軟らかく、内側部分が比較的硬くなるため、上述した歪み分散効果を向上して転がり抵抗を良好に低減できるとともに、操縦安定性能を良好に維持できる。
本発明の空気入りタイヤにおけるトレッドパターンの一例を示す展開図 図1の要部を拡大して示す図 図1のA−A矢視断面図 比較例における窪み領域を示す図 タイヤが接地した際に生じる歪みを説明するための要部断面図
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の空気入りタイヤにおけるトレッドパターンの一例を示す展開図である。図2は、その要部を拡大して示す図であり、図3は、そのA−A矢視断面図である。本発明の空気入りタイヤは、図1に例示されるように、タイヤ周方向CDと交差する方向に延びた横溝2と、その横溝2によって区分されたショルダーブロック5とを含むトレッドパターンを備えたものである。
このトレッド面には、タイヤ周方向CDに沿って延びる四本の主溝3a〜3dが設けられ、その最外側に位置する主溝3a,3dのタイヤ幅方向外側にショルダーブロック5が設けられている。ショルダーブロック5を区分する横溝2は、接地端CEを横切って延在し、ショルダーブロック5のサイドウォール部6側の端縁位置となる意匠端DEに到達している。横溝2は、主溝と同様に溝壁面が平坦に形成されており、本実施形態では横溝2が主溝3a,3dに開口していないが、これを開口させても構わない。
接地端CEはショルダーブロック5上に位置しており、この接地端CEと意匠端DEとの間の部位は、バットレス部と呼ばれる部位に相当する。バットレス部は、サイドウォール部6のタイヤ径方向外側に位置し、平坦な舗装路での通常走行時には接地しない部分である。接地半幅HWは、センターラインとなるタイヤ赤道線CLから接地端CEまでのタイヤ幅方向距離として測定される。接地端CEは、正規リムにリム組みして正規内圧と正規荷重を負荷したタイヤを平坦路面に接地させたときのタイヤ幅方向の最外位置である。
正規リムには、JATMAに規定される標準リム、TRAに規定される"Design Rim"、或いはETRTOに規定される"Measuring Rim"が該当する。正規内圧には、JATMAに規定される最高空気圧、TRAの表"TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES"に記載の最大値、或いはETRTOに規定される"INFLATION PRESSURE"が該当する。正規荷重には、JATMAに規定される最大負荷能力、TRAの前記表に記載の最大値、或いはETRTOに規定される"LOAD CAPACITY"が該当する。
この空気入りタイヤは、図2,3に拡大して示すように、接地端CEよりもタイヤ幅方向外側におけるショルダーブロック5の表面に、タイヤ周方向CDに延びる複数の窪み10をタイヤ幅方向に配列した窪み領域1が形成されている。この窪み領域1では、浅溝状の窪み10が、横溝2に開口し且つショルダーブロック5のタイヤ周方向CDの中央部で分断されている。図示の都合上、窪み領域1を示す破線枠を周囲に拡げて描いているが、実際の窪み領域1は、窪み10と、その間に介在する細リブ11とにより構成される領域である。
このような窪み領域1を形成していることによって、タイヤのバットレス部が撓みやすくなり、主溝3a,3dの溝底周辺に集中しがちな歪みを分散させて、転がり抵抗を低減することができる。それでいて、接地端CEよりもタイヤ幅方向外側に窪み領域1が形成されるとともに、ショルダーブロック5の中央部で窪み10が分断されていることから、タイヤ周方向CDの剛性低下を抑えて操縦安定性能を有効に維持できる。また、窪み10が横溝2に開口しているため、タイヤ周方向CDにおける剛性変化が緩やかになり、ショルダーブロック5を区分する横溝2の溝底周辺に生じる歪みを小さくして、転がり抵抗の低減効果を高めることができる。
本実施形態では、窪み領域1が、接地端CEよりもタイヤ幅方向外側の始端位置SPから意匠端DE(ショルダーブロック5のサイドウォール部6側の端縁位置)まで延びている。これにより、窪み領域1の形成による剛性低下を好適に抑えて、操縦安定性能を維持しやすくなる。また、この場合には、タイヤの接地面が接地端CEよりもタイヤ幅方向外側に大きく拡がる限界域のコーナリング時において、接地面積の極端な低下を防止できるため、操縦安定性能を維持するうえで有益である。
本実施形態の窪み領域1では、タイヤ幅方向の最外側に位置する窪み10が意匠端DEに接している。これに対し、最外側に位置する窪み10が意匠端DEから離れている場合であっても、その窪み10から意匠端DEまでのタイヤ幅方向距離が、後述する窪み10の間隔g以下であれば、窪み領域1が意匠端DEまで延びているものとする。始端位置SPは、窪み領域1において最もタイヤ赤道線CLに近い窪み10のタイヤ幅方向内側の端縁位置である。
タイヤ赤道線CLから窪み領域1の始端位置SPまでのタイヤ幅方向距離SWは、接地半幅HWの1.04〜1.25倍であることが好ましい。この範囲を下回る場合には、窪み領域1が接地面に近付くため、操縦安定性能を維持する効果が小さくなる傾向にある。また、この範囲を上回る場合には、窪み領域1のサイズを確保することが難しくなり、上述した歪みを分散する作用が小さくなるため、転がり抵抗の低減効果が小さくなる恐れがある。
窪み10の幅wは、例えば0.5〜3.0mmに設定される。窪み10の深さdは、例えば0.3〜3.0mmに設定される。この幅wを0.5mm以上或いは深さdを0.3mm以上にすることで、主溝3a,3dの溝底周辺に集中しがちな歪みが良好に分散し、転がり抵抗の低減効果を確保しやすくなる。また、幅wを3.0mm以下或いは深さdを3.0mm以下にすることで、窪み領域1による剛性低下を抑えて操縦安定性能を維持しやすくなる。
窪み10の間隔gは、例えば0.5〜3.0mmに設定される。この間隔gを0.5mm以上にすることで、バットレス部の撓みやすさを損なわずに、転がり抵抗の低減効果を確保しやすくなる。また、間隔gを3.0mm以下にすることで、窪み領域1の形成による過度の剛性低下を抑えて、転がり抵抗の低減効果を確保しやすくなる。この窪み10の間隔gは、タイヤ幅方向に並んだ窪み10の間に介在する細リブ11の幅に相当する。
図2,3に示すように、本実施形態では、タイヤ幅方向外側(図例では左側)に向かって窪み10の幅wが大きくなるように形成されている。これにより、タイヤ幅方向における窪み領域1の外側部分が比較的軟らかく、内側部分が比較的硬くなるため、上述した歪み分散効果を向上して転がり抵抗を良好に低減できるとともに、操縦安定性能を良好に維持できる。かかる構成においても、窪み10の幅wは上述した範囲内にあることが好ましい。
窪み10の断面形状は特に限られるものではないが、バットレス部の撓みやすさを確保して歪み分散効果を適切に発現するうえで、深さdよりも幅wが大きい形状であることが好ましい。窪み領域1を構成する窪み10の本数は、歪み分散効果を確保して転がり抵抗を適切に低減する観点から、4本以上であることが好ましく、5本以上であると更に好ましい。
図2に示すように、ショルダーブロック5には、タイヤ周方向CDの両側に窪み領域1が形成され、それらの間に非窪み領域8が形成されている。ショルダーブロック5の長さL5を1.0とするとき、非窪み領域8の長さL8は、そのショルダーブロック5のタイヤ周方向中央から±0.3の範囲内であることが好ましい。これによって、窪み領域1のサイズを確保して転がり抵抗の低減効果を発現しやすくなり、またショルダーブロック5の偏摩耗を抑制するうえでも有効である。
始端位置SPと意匠端DEとの間におけるショルダーブロック5の面積に対する、窪み領域1の面積の比率は、0.4〜0.6の範囲内であることが好ましい。この比率が0.4以上であることにより、窪み領域1のサイズを確保して、主溝3a,3dの溝底周辺に集中しがちな歪みを円滑に分散させることができる。また、この比率が0.6以下であることにより、窪み領域1による剛性低下を抑えて操縦安定性能を維持しやすくなる。
本発明の空気入りタイヤは、上記の如き窪み領域を形成したショルダーブロックを備えること以外は、通常の空気入りタイヤと同様に構成できる。したがって、全体的な図示は省略しているものの、当該タイヤは、一対のビード部と、各ビード部からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部6と、そのサイドウォール部6のタイヤ径方向外側端にバットレス部を介して連なるトレッド部7とを備えている。通常、意匠端DEは、トレッド部のタイヤ外周端を基準にして、タイヤ断面高さの0.3〜0.2の範囲内に配置される。
本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であり、トレッドパターンなどは使用する用途や条件に応じて適宜に変更することができる。
本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。各性能評価に供したテストタイヤは、タイヤサイズが195/65R15、使用リムが6J、空気圧が200kPaである。タイヤの各性能評価は、次のようにして行った。
(1)転がり抵抗(燃費性能)
国際規格ISO28580(JISD4234)に準じて転がり抵抗を測定し、その逆数を算出した。比較例1の結果を100として指数で評価し、当該指数が大きいほど転がり抵抗が小さく、燃費性能に優れていることを示す。
(2)操縦安定性能
実車(国産2000ccセダン車)にテストタイヤを装着して乾燥路面を走行し、ドライバーによる官能試験を行った。比較例1の結果を100として指数で評価し、当該指数が大きいほど操縦安定性能に優れていることを示す。
図1のトレッドパターンにおいて、窪み領域を形成していないものを比較例1、図4(a)〜(d)に示した窪み領域を形成したものを比較例2〜5、図2に示した窪み領域を形成したものを実施例1,2とした。比較例2,3及び実施例1では、窪みの幅を一律に形成し、実施例2では、タイヤ幅方向外側に向かって窪みの幅が大きくなるように形成した。表1に示した評価結果において、窪み領域の面積は、始端位置と意匠端との間におけるショルダーブロックの面積に対する窪み領域の面積の比率を表している。
Figure 0005606847
比較例1では、ショルダーブロックに窪み領域を形成しておらず、バットレス部の撓みを促進する作用が発現されないことから、転がり抵抗については最も劣った結果になっている。その反面、窪み領域による剛性低下を引き起こすことがないため、操縦安定性能は比較的優れている。
比較例2では、図4(a)のようにタイヤ周方向に連続して延びる窪み15をタイヤ幅方向に配列しているために、転がり抵抗の低減効果が得られている。しかし、その反面、窪み15からなる窪み領域によって剛性低下を引き起こすことから、操縦安定性能が大きく低下している。
比較例3では、図4(b)のようにショルダーブロック5のタイヤ周方向の両端部で分断した窪み16を形成しており、転がり抵抗の低減効果が得られているものの、その改善効果は大きくない。これは、非窪み領域が横溝2に隣接していることで、タイヤ周方向における剛性変化が急激となり、横溝2の溝底周辺に大きな歪みを生じたことが要因と考えられる。
比較例4では、図4(c)のように始端位置SPから意匠端DEに亘って全面的に凹んだ窪み17を形成している。比較例5では、図4(d)のように始端位置SPから意匠端DEに亘って全面的に凹み且つショルダーブロック5のタイヤ周方向の両端部で分断した窪み18を形成している。このため、タイヤ周方向の剛性が小さくなり、限界域のコーナリング時には接地面積が極端に低下するため、操縦安定性能が悪化している。
これらに対して、実施例1,2では、図2,3の如き窪み領域によって、バットレス部が撓みやすくなり、主溝の溝底周辺に集中しがちな歪みを分散させて、転がり抵抗を低減できている。それでいて、ショルダーブロック5のタイヤ周方向の中央部で窪み10を分断しているため、窪み領域による剛性低下を抑えて操縦安定性能を良好に維持できている。また、窪み10が横溝2に開口するため、タイヤ周方向における剛性変化が緩やかになり、転がり抵抗の低減効果を確保できている。転がり抵抗に対する改善効果は、実施例1よりも実施例2の方が少し大きい。
1 窪み領域
2 横溝
3a 主溝
3d 主溝
5 ショルダーブロック
6 サイドウォール部
7 トレッド部
8 領域
10 窪み
11 細リブ
CE 接地端
DE 意匠端
SP 始端位置

Claims (6)

  1. タイヤ周方向と交差する方向に延び且つ溝壁面が平坦に形成された横溝と、前記横溝によって区分されたショルダーブロックとを含むトレッドパターンを備えた空気入りタイヤにおいて、
    接地端よりもタイヤ幅方向外側における前記ショルダーブロックの表面に、タイヤ周方向に延びる4本以上の窪みをタイヤ幅方向に配列した窪み領域が形成され、前記窪みが、前記横溝に開口し且つ前記ショルダーブロックのタイヤ周方向の中央部で分断されていて、
    タイヤ幅方向の最外側に位置する前記窪みが、前記ショルダーブロックのサイドウォール部側の端縁位置となる意匠端に接している、或いは、前記窪みの間隔以下のタイヤ幅方向距離を介して前記意匠端から離れていることを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記窪み領域が、接地端よりもタイヤ幅方向外側の始端位置から前記ショルダーブロックのサイドウォール部側の端縁位置付近まで延びる請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記窪みが、深さよりも幅が大きい形状をしている請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
  4. タイヤ幅方向外側に向かって前記窪みの幅が大きくなる請求項1〜3いずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  5. タイヤ赤道線から前記窪み領域の始端位置までのタイヤ幅方向距離が、接地半幅の1.04〜1.25倍である請求項1〜4いずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  6. タイヤ周方向の両側に前記窪み領域がそれぞれ形成され、それら窪み領域の間が非窪み領域となっている請求項1〜5いずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
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