JP5981108B2 - 乗用車用空気入りラジアルタイヤ及びその使用方法 - Google Patents
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Description
また、特に、将来に向けて実用化されている電気自動車は、タイヤ車軸回りにタイヤを回転させるトルクを制御するためのモーターなどの駆動部品を収容するスペースの確保が必要となることから、タイヤ回りのスペース確保の重要性も高まりつつある。
その結果、タイヤの狭幅化及び大径化、すなわちタイヤの断面幅SWと外径ODとを適切な比の下に規制することが、ラジアルタイヤの燃費性及び居住性を向上させ、且つタイヤのウェット性能も向上させるのに、極めて有効であることを見出した。
(1)一対のビード部間でトロイダル状に跨るラジアル配列コードのプライからなるカーカスと、トレッドとを備えた、乗用車用空気入りラジアルタイヤであって、
前記トレッドの踏面をトレッド幅方向に6つの領域に等分し、トレッド幅方向中央の2つの領域をセンタ部とし、該センタ部のトレッド幅方向両外側の他の4つの領域をショルダ部とするとき、
前記トレッド踏面に、前記センタ部の少なくとも一部分と、タイヤ赤道面を境界とする少なくとも片側のショルダ部の少なくとも一部分とに跨ってトレッド幅方向に延びる、少なくとも1本の横溝を有し、
前記横溝の各々は、前記センタ部でのトレッド周方向に対する傾斜角度θ1が、前記ショルダ部でのトレッド周方向に対する傾斜角度θ2より小さく、
前記タイヤの断面幅SWと外径ODとの比SW/ODが0.24以下であり、前記タイヤの断面幅は、155mm以上であり、
前記トレッド踏面のネガティブ率は、20%以下であり、
前記タイヤは、回転方向が指定され、
前記横溝の各々は、タイヤ赤道面上に位置する陸部においては、前記横溝の各々より指定された前記回転方向の逆方向側に曲率中心を有するように湾曲した形状であり、かつ、トレッド端に隣接するトレッド幅方向最外側陸部においては、前記横溝の各々より指定された前記回転方向側に曲率中心を有するように湾曲した形状であることを特徴とする、乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
P/TW≧0.2
を満たす、上記(1)に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
δg/δt ≦0.85
を満たす、上記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
(6)前記横溝は、タイヤ赤道面を中心として対称に配置されている、上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
(7)前記横溝は、タイヤ赤道面を中心として非対称に配置されている、上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
(8)前記トレッド踏面に、周方向主溝を2本のみ設けてなる、上記(6)又は(7)に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
(9)前記横溝のトレッド周方向のピッチ間隔Pは、トレッド幅をTWとするとき、
P/TW≦0.45
を満たす、上記(1)〜(8)のいずれか1つに記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
(10)前記トレッド踏面のネガティブ率が10%以上である、上記(1)〜(9)のいずれか1つに記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
(11)タイヤ赤道面における、前記横溝の溝深さをδgとし、タイヤ赤道面における、前記トレッド踏面からタイヤ径方向最外側補強部材までのトレッドゴムの厚さをδtとするとき、
δg/δt ≧0.65
を満たす、上記(1)〜(10)のいずれか1つに記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
(12)前記横溝は、タイヤ赤道面において、トレッド幅方向に延びている、上記(1)〜(11)のいずれか1つに記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
(13)前記タイヤは、回転方向が指定され、
トレッド周方向に隣接する2つの前記横溝に区画される、トレッド端に隣接するトレッド幅方向最外側陸部における、トレッド端側の2つの角部のうち、指定された前記タイヤ回転方向の逆方向側の角部は、鋭角である、上記(1)〜(12)のいずれか1つに記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
(14)上記(1)〜(13)のいずれか1つに記載のタイヤを、内圧を250kPa以上として使用することを特徴とする、乗用車用空気入りラジアルタイヤの使用方法。
まず、発明者らは、ラジアルタイヤのタイヤ断面幅SW(図2参照)を従前に比し狭くすることによって、車両スペースの確保が可能であること、特にタイヤの車両装着内側近傍に駆動部品の設置スペースが確保されることに着目した(図3参照)。
さらに、タイヤ断面幅SWを狭くすると、タイヤを前方から見た面積(以下、前方投影面積と称する)が減少するため、車両の空気抵抗値(Cd値)が低減されるという効果がある。
しかしながら、接地部分の変形が大きくなるため、同じ空気圧の場合、タイヤの転がり抵抗値(RR値)が大きくなるという問題がある。
以下、比SW/ODの好適範囲を導出するに至った実験結果について、詳しく説明する。
まず、評価基準となるタイヤとして、最も汎用的な車両で使用され、タイヤ性能の比較に適している、タイヤサイズ195/65R15のタイヤを基準タイヤとして用意した。
また、様々なタイヤサイズのタイヤを用意し、リムに組み込み、内圧を220kPaとし、以下の試験を行った。
表1に各タイヤの諸元を示す。タイヤの内部構造等、表1に示さないタイヤの諸元については、一般的なタイヤと同様であり、各タイヤは、一対のビード部間でトロイダル状に跨るラジアル配列コードのプライからなるカーカスと、トレッドとを備える。
なお、タイヤサイズに関しては、JATMA(日本のタイヤ規格)、TRA(アメリカのタイヤ規格)、ETRTO(欧州のタイヤ規格)等の従来の規格に捉われずに、これらの規格外のタイヤサイズも含めて、幅広く検討した。
実験室にて、上記各タイヤを排気量1500ccの車両に装着し、100km/hに相当する速度で送風したときの空気力を車輪下にある床置き天秤を用いて測定し、基準タイヤを100とする指数によって評価した。数値が小さいほど空気抵抗は小さい。
<転がり抵抗値>
上記各タイヤをリムに装着して、タイヤ・リム組立体とし、タイヤを装着する車両毎に規定される最大荷重を負荷し、ドラム回転速度100km/hの条件にて転がり抵抗を測定した。
評価結果は、基準タイヤを100とする指数にて示した。この指数値が小さいほど転がり抵抗が小さいことを意味する。
以下、評価結果を表2及び図4に示す。
JOC8モード走行による試験を行った。評価結果は、基準タイヤの評価結果を100とした指数で表し、指数が大きい方が、燃費が良いことを表している。
<居住性>
1.7m幅車両にタイヤを装着した際のリアトランク幅を計測した。評価結果は、基準タイヤの評価結果を100とした指数で表し、指数が大きい方が、居住性が良いことを表している。
試験結果を以下の表3に示す。
発明者らは、斯くの如くして、空気入りラジアルタイヤにおいて、比SW/ODを0.24以下とすることで、車両の居住性を向上させつつ、車両の空気抵抗値及びタイヤの転がり抵抗値を共に低減して、燃費性を向上させることができることを見出したものである。
図5に示すように、第1の実施形態にかかるタイヤは、トレッド踏面1に、図示例で2本のトレッド周方向に延びる主溝2と、少なくとも1本、図示例で3本のトレッド幅方向に延びる横溝3とを有し、これらの主溝2、横溝3、及びトレッド端TE1、TE2により陸部4が区画されている。
なお、トレッド踏面とは、タイヤをリムに装着するとともに、タイヤを装着する車両毎に規定される最高空気圧を充填して平板上に垂直に置き、タイヤを装着する車両毎に規定される最大負荷に相当する重量を負荷したときに平板と接触することになるトレッドゴムの表面領域をいうものとする。
また、トレッド踏面1のタイヤ赤道面CLを境界とする一方の半部をT1、他方の半部をT2とする。
図5に示す例では、横溝3は、タイヤ赤道面CLを境界として非対称に配設されている。
この横溝3は、センタ部5の少なくとも一部分と、少なくともタイヤ赤道面CLを境界とする片側のショルダ部6の一部分とに跨って(図示例ではトレッド踏面1の幅方向全域にわたって)、トレッド幅方向に延びている。すなわち、横溝2は、図示例のように、センタ部の幅方向全域と、タイヤ赤道面CLを境界とする2つの幅方向半部の両側とに跨ってもよく、あるいは、センタ部の少なくとも一部分と、任意の一方側の幅方向半部のみに跨っていてもよい。
すなわち、横溝3は、一方の半部T1においては、トレッド端TE1からトレッド周方向の一方向に向かってトレッド幅方向内側に延びている。また、横溝3は、他方の半部T2においては、トレッド端TE2から上記一方向の逆方向に向かってトレッド幅方向内側に延びている。
ここで、「センタ部でのトレッド周方向に対する傾斜角度」とは、図10(a)〜(c)に示すように、トレッド幅方向をy軸とし、あるセンタ部内の幅方向位置yにおける、横溝2とタイヤ周方向とがなす挟角(鋭角)θ(y)を、センタ部での溝の幅方向延在領域全域にわたって、「y」で積分した値をセンタ部での溝の幅方向延在距離で除した値をいうものとする。すなわち、θ1は次式で表される(ただし、「y1」、「y2」は、図10(a)〜(c)に示すように、センタ部内での横溝の端部のy座標であり、y2>y1とする)。
また、「ショルダ部でのトレッド周方向に対する傾斜角度」とは、図10(a)〜(c)に示すように、トレッド幅方向をy軸とし、あるショルダ部内の幅方向位置yにおける、横溝2とタイヤ周方向とがなす挟角(鋭角又は直角)θ(y)を、ショルダ部での横溝の幅方向延在範囲の全域にわたって、「y」で積分した値をショルダ部での溝の幅方向延在距離の総和(定義域)で除した値をいうものとする。すわわち、図10(b)に示すように、横溝2が一方の幅方向半部のショルダ部から他方の幅方向半部のショルダ部まで延びている場合は、θ2は、次式で表される(ただし、ycは、ショルダ部の幅方向最内側の正のy座標であり、y3、y4は、ショルダ部における横溝の端部の座標とし、y3が負、y4が正とする)。
まず、図10(a)に示すように、y座標が正であるショルダ部から他方の半部のセンタ部まで横溝が延びている場合には、以下の式で表される。
以下、第1の実施形態にかかるタイヤを車両に装着した場合の作用効果について説明する。
また、横溝のタイヤ周方向に対する傾斜角度が、センタ部において小さく、ショルダ部において大きく、すなわち横溝が水の流れに沿ったパターンとなっているため、排水性を高めることができる。
従って、第1の実施形態によれば、上述のように低燃費性と車両スペースの確保とを実現できることに加えて、ウェット路面での走行性能も向上させることができる。
さらに、タイヤの回転方向が指定されないため、装着内側と装着外側のクロスローテーションが可能となり、左右荷重不当配分等による偏磨耗を抑制でき、タイヤの寿命を増進することができる。
図6に示すように、このタイヤは、トレッド踏面1に、図示例では2本のトレッド周方向に延びる主溝2と、少なくとも1本、図示例では4本のトレッド幅方向に延びる横溝3と、これらの主溝2、横溝3、及びトレッド端TEにより区画される陸部4とを有する。
また、図6に示す例では、横溝3は、タイヤ赤道面CLを中心として対称に配置されており、センタ部5と、少なくともタイヤ赤道面CLを境界とする片側のショルダ部とに跨って(図示例ではトレッド踏面1の幅方向全域にわたって)、トレッド幅方向に延びている。
図6に示すように、横溝3は、タイヤ赤道面CLを境界とするトレッド幅方向半部において、トレッド端TEから指定タイヤ回転方向Rの方向に向かってトレッド幅方向内側に延びている。
さらに、図6に示すように、横溝3は、トレッド半部において、タイヤ赤道面CLからトレッド端TEに向かって幅方向内側へ延びるにつれ、よりトレッド幅方向に沿った形状となるように配設されており、センタ部5でのトレッド周方向に対する傾斜角度θ1が、ショルダ部6でのトレッド周方向に対する傾斜角度θ2より小さい。
以下、第2の実施形態にかかるタイヤを図6の矢印の方向Rをタイヤ回転方向として車両に装着したときの作用効果について説明する。
また、横溝のタイヤ周方向に対する傾斜角度がセンタ部において小さく、ショルダ部において大きく、すなわち横溝が水の流れに沿ったパターンとなっているため、排水性を高めることができる。
従って、第2の実施形態によれば、低燃費性と車両スペースの確保とを実現でき、且つ、ウェット路面での走行性能を向上させることができる。
P/TW≧0.2
を満たすことが好ましい。
上述の通り、本発明にかかるタイヤにあっては、排水性が高いため、比P/TWを上記の範囲としても排水性を確保できる一方で、陸部の剛性を高めて、操縦安定性、耐磨耗性、静音性など、タイヤのドライ路面での性能を向上させることができるからである。
タイヤのドライ路面での走行性能をさらに向上させるためには、P/TW≧0.3を満たすことがより好ましく、一方で、排水性を確保するためには、P/TW≦0.45を満たすことが好ましい。
なお、周方向ピッチ間隔Pは、横溝がタイヤ赤道面を境界とする一方の半部のショルダ部にのみ跨る場合は、センタ部とショルダ部との境界における周方向ピッチ間隔をいうものとする。一方で、横溝がタイヤ赤道面を境界とする両側の半部のショルダ部に跨る場合は、センタ部とショルダ部との2つの境界における2つの周方向ピッチ間隔が、それぞれ上記範囲を満たすことが好ましい。
また、周方向位置によってピッチ間隔が一定でないときは、上記平均値を周方向全域にわたってさらに平均をとった値をいうものとする。
40°以上とすることにより、横溝の開口部近傍でのブロックの欠けを抑制し、耐磨耗性能を向上させることができ、一方で、75°以下とすることにより、横溝の開口部において踏込端前面の水を効率よく押し出すことができるからである。
δg/δt≦0.85
を満たすことが好ましい。
上記比δg/δtを0.85以下とすることで、陸部の剛性をより一層確保して、ドライ路面での走行性能を向上させることができるからである。
また、排水に必要な溝部の体積と耐磨耗性確保とのバランスを確保するため、
δg/δt≧0.65
を満たすことが好ましい。
なお、補強部材とは、ベルト及びベルト保護層である。
なぜなら、高内圧とすることにより、ベルト張力が増大し、接地圧が増大することと相まって、ハイドロプレーニング性が向上するからである。
また、内圧は、350kPa以下として使用することが好ましい。
なお、本発明のタイヤは、エアボリュームが15000cm3以上のものであることが好ましい。タイヤの最低限の負荷能力を保持するために必要だからである。
各タイヤの諸元は、以下の表4に示している。
これらの各タイヤに対し、タイヤ性能を評価するため、以下の試験を行った。
上記各タイヤをリムに装着して、タイヤ・リム組立体とし、タイヤを装着する車両毎に規定される最大荷重を負荷し、ドラム回転速度100km/hの条件にて転がり抵抗を測定した。
評価結果は、従来例1にかかるタイヤを100とする指数にて示した。この指数値が小さいほど転がり抵抗が小さいことを意味する。
<ウェット制動性>
上記各タイヤを装着した車両につき、ウェット路面を、初速40km/hで走行し、フルブレーキ時の停止距離(mm)を指数評価した。その結果を表1に示す。
評価において従来例タイヤ1を100とした指数で表し、数値が大きい方が、性能が優れていることを示す。
<操縦安定性>
上記各タイヤについて、長い直線部分を含む周回路、および緩やかなカーブの多いハンドリング評価路などからなるテストコース内を、低速から150km/h程度までの速度域で走行し、操縦安定性(ハンドル応答性)をドライバーがフィーリング評価した。従来例タイヤ1を100として指数化したもので操縦安定性を評価し、数値が大きい方が性能に優れていることを示す。
<耐磨耗性>
10万キロ走行後の残溝測定から磨耗量を算出した。従来例1における評価の値を100として、指数評価をした。数値が小さいほど耐磨耗性に優れていることを示す
<静音性>
静音性は、プロのドライバーが上記各タイヤを装着した車両をサーキット路にて時速60〜120km/hにて走行させて、フィーリングにより評価した。この時、従来例タイヤ1の静音性を100として換算し、その他のタイヤを相対評価した。なお、数値が大きいほど静音性に優れることを示す。
以下の表4に、これらの試験の評価結果を示す。
また、参考例1と、参考例6及び発明例2、3との比較により、比P/TWの値を好適化した参考例6は、参考例1より操縦安定性、耐磨耗性、静音性に優れていることがわかる。
さらに、参考例1と、発明例2、3との比較により、ネガティブ率を好適化した発明例2、3は、参考例1より操縦安定性、静音性に優れていることがわかる。
さらにまた、参考例1と参考例4、5との比較により、横溝の傾斜角度θ2を好適化した参考例1は、参考例4、5より、ウェット制動性に優れていることがわかる。
加えて、参考例1、発明例2と、発明例3との比較により、比δg/δtの値を好適化した発明例3は、参考例1、発明例2より転がり抵抗値が低減されていることがわかる。
各タイヤの諸元及び評価結果を以下の表5に示す。なお、表5においては、内圧を250kPaとした場合の結果を100としたときの指数で示している。いずれも数値は大きい方が性能に優れていることを示す。
2 主溝
3 横溝
4 陸部
5 センタ部
6 ショルダ部
7a、7b 補強材(ベルト層)
10 トレッド踏面
20 主溝
30 横溝
40 陸部
Claims (14)
- 一対のビード部間でトロイダル状に跨るラジアル配列コードのプライからなるカーカスと、トレッドとを備えた、乗用車用空気入りラジアルタイヤであって、
前記トレッドの踏面をトレッド幅方向に6つの領域に等分し、トレッド幅方向中央の2つの領域をセンタ部とし、該センタ部のトレッド幅方向両外側の他の4つの領域をショルダ部とするとき、
前記トレッド踏面に、前記センタ部の少なくとも一部分と、タイヤ赤道面を境界とする少なくとも片側のショルダ部の少なくとも一部分とに跨ってトレッド幅方向に延びる、少なくとも1本の横溝を有し、
前記横溝の各々は、前記センタ部でのトレッド周方向に対する傾斜角度θ1が、前記ショルダ部でのトレッド周方向に対する傾斜角度θ2より小さく、
前記タイヤの断面幅SWと外径ODとの比SW/ODが0.24以下であり、前記タイヤの断面幅は、155mm以上であり、
前記トレッド踏面のネガティブ率は、20%以下であり、
前記タイヤは、回転方向が指定され、
前記横溝の各々は、タイヤ赤道面上に位置する陸部においては、前記横溝の各々より指定された前記回転方向の逆方向側に曲率中心を有するように湾曲した形状であり、かつ、トレッド端に隣接するトレッド幅方向最外側陸部においては、前記横溝の各々より指定された前記回転方向側に曲率中心を有するように湾曲した形状であることを特徴とする、乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 - 前記横溝のトレッド周方向のピッチ間隔Pは、トレッド幅をTWとするとき、
P/TW≧0.2
を満たす、請求項1に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 - 前記横溝の少なくとも一端がトレッド端に開口し、当該開口部での、前記横溝がトレッド周方向に対する傾斜角度θ2は、40°〜75°である、請求項1又は2に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
- タイヤ赤道面における、前記横溝の溝深さをδgとし、タイヤ赤道面における、前記トレッド踏面からタイヤ径方向最外側補強部材までのトレッドゴムの厚さをδtとするとき、
δg/δt ≦0.85
を満たす、請求項1〜3のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 - 前記タイヤのタイヤサイズは、155/55R21、165/55R21、155/55R19、155/70R17、165/55R20、165/65R19、165/70R18、155/45R21のいずれかである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
- 前記横溝は、タイヤ赤道面を中心として対称に配置されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
- 前記横溝は、タイヤ赤道面を中心として非対称に配置されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
- 前記トレッド踏面に、周方向主溝を2本のみ設けてなる、請求項6又は7に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
- 前記横溝のトレッド周方向のピッチ間隔Pは、トレッド幅をTWとするとき、
P/TW≦0.45
を満たす、請求項1〜8のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 - 前記トレッド踏面のネガティブ率が10%以上である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
- タイヤ赤道面における、前記横溝の溝深さをδgとし、タイヤ赤道面における、前記トレッド踏面からタイヤ径方向最外側補強部材までのトレッドゴムの厚さをδtとするとき、
δg/δt ≧0.65
を満たす、請求項1〜10のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 - 前記横溝は、タイヤ赤道面において、トレッド幅方向に延びている、請求項1〜11のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
- 前記タイヤは、回転方向が指定され、
トレッド周方向に隣接する2つの前記横溝に区画される、トレッド端に隣接するトレッド幅方向最外側陸部における、トレッド端側の2つの角部のうち、指定された前記タイヤ回転方向の逆方向側の角部は、鋭角である、請求項1〜12のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 - 請求項1〜13のいずれか一項に記載のタイヤを、内圧を250kPa以上として使用することを特徴とする、乗用車用空気入りラジアルタイヤの使用方法。
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