(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記センター領域に配置される前記第1ピッチ配列を構成する複数のピッチ種のうちピッチ長が最も短いピッチ種の溝面積比率は、ピッチ長が最も長いピッチ種の溝面積比率よりも0.5%以上1.5%以下大きく、
前記ショルダー領域に配置される前記第2ピッチ配列を構成する複数のピッチ種のうちピッチ長が最も短いピッチ種の溝面積比率は、ピッチ長が最も長いピッチ種の溝面積比率よりも0.5%以上1.5%以下小さい、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
前記第2ピッチ配列は、前記複数のピッチ種のうちピッチ長が最も短いピッチ種のピッチ長に対してピッチ長が10%長い範囲に含まれるピッチ種が連続して隣接する数が3個以下である、請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本実施形態の空気入りタイヤについて説明する。以下に説明する実施形態の空気入りタイヤは、例えば、JATMA YEAR BOOK 2009(日本自動車タイヤ協会規格)のA章に定められる乗用車用タイヤに適用することができる。この他、本発明の空気入りタイヤは、B章に定められる小型トラック用タイヤあるいはC章に定められるトラック及びバス用タイヤに適用することもできる。
【0015】
なお、以下の説明において、タイヤ幅方向とは、空気入りタイヤの回転軸と平行な方向である。また、タイヤ幅方向外方とは、タイヤ幅方向において、タイヤセンターラインCLから離れる方向である。また、タイヤ幅方向内方とは、タイヤ幅方向において、タイヤセンターラインCLに近づく方向である。また、タイヤ周方向とは、空気入りタイヤの回転軸を回転の中心として回転する方向である。タイヤ径方向とは、空気入りタイヤの回転軸に直交する方向である。タイヤ径方向外方とは、前記回転軸から離れる方向をいう。
【0016】
まず、本実施形態の空気入りタイヤについて説明する。
本実施形態の空気入りタイヤは、骨格材として、カーカスプライ材と、ベルト材と、ベルト補強材と、ビードコアとを有し、これらの骨格材の周りに、トレッドゴム部材と、サイドゴム部材と、ビードフィラーゴム部材と、リムクッションゴム部材と、インナーライナゴム部材と、を主に有する。
【0017】
カーカスプライ材は、一対の円環状のビードコアの間を巻きまわしてトロイダル形状を成した、有機繊維をゴムで被覆した部材である。カーカスプライ材のタイヤ径方向外方に2枚のベルト材が設けられている。ベルト材は、タイヤ周方向に対して、所定の角度、例えば20〜30度傾斜したスチールコードにゴムを被覆した部材であり、下層のベルト材が上層のベルト材に比べてタイヤ幅方向の幅が広い。2層のベルトのスチールコードの傾斜方向は互いに逆方向である。このため、ベルト材は、交錯層となっており、充填された空気圧によるカーカスプライ材の膨張を抑制する。さらに、ベルト材の上記機能を補強するように、ベルト材のタイヤ径方向外方に、有機繊維にゴムを被覆したベルトカバー材が設けられていてもよい。
【0018】
ベルト材及びベルトカバー材のタイヤ径方向外方には、トレッドゴム部材が設けられてトレッド部を形成している。さらに、トレッドゴム部材の端部には、サイドゴム部材が接続されてサイド部を形成している。サイドゴム部材のタイヤ径方向内方の端には、リムクッションゴム部材が設けられ、タイヤを装着するホイールと接触する。ビードコアのタイヤ径方向外方には、ビードコアの周りに巻きまわす前のカーカスプライ材の部分と、ビードコアの周りに巻きまわした後のカーカスプライ材の部分との間に挟まれるようにビードフィラーゴム部材が設けられている。タイヤとホイールとで囲まれる空気を充填するタイヤ空洞領域に面するタイヤの内表面には、インナーライナゴム部材が設けられている。
カーカスプライ材は、ビードの周りに巻き回され、サイド部に延びている。
この他に、空気入りタイヤは、ビード部に沿って設けられた、有機繊維をゴムで被覆したシート材を備えてもよい。
【0019】
図1は、本実施形態の空気入りタイヤのトレッドに設けられるトレッドパターン10の一例を示す展開図である。
図1に示すトレッドパターン10は、以下に述べるピッチバリエーションが施されてタイヤ全周に設けられている。本実施形態のトレッドパターン10は、タイヤセンターラインCLを中心とする点対称パターンである。
【0020】
トレッドパターン10は、タイヤセンターラインCLから順に、周方向リブ12,14と、ブロック16と、ショルダーブロック18と、を有する。
トレッドパターン10は、ブロック16とショルダーブロック18との間に設けられる周方向溝20により、センター領域とショルダー領域に分けられる。以下の説明では、タイヤ幅方向において最も外側に形成された周方向溝よりもタイヤ幅方向外方の領域をショルダー領域と定義する。また、タイヤ幅方向において最も外側に形成された周方向溝よりもタイヤ幅方向内方の領域をセンター領域と定義する。
【0021】
周方向リブ12は、2つの周方向溝22によって画されている。また、周方向リブ12には、一端が閉塞した傾斜ラグ溝24が設けられている。
周方向リブ14は、周方向溝22と周方向細溝26とによって画されている。
【0022】
ブロック16は、周方向細溝26と、周方向溝20と、周方向細溝26と周方向溝20を結ぶ傾斜ラグ溝28とによって画されている。
ショルダーブロック18は、周方向溝20とショルダー端との間を連通するショルダーラグ溝30により画されている。また、ショルダーブロック18には、ショルダー端から延び、ショルダーブロック18の途中で閉塞するショルダー閉塞ラグ溝32が設けられている。
【0023】
周方向溝20,22の溝幅は、例えば、6mm以上9mm以下であり、周方向溝20,22の溝深さは、例えば、7mm以上9mm以下である。また、周方向細溝26の溝幅は、例えば、1mm以上3mm以下であり、周方向細溝26の溝深さは、例えば、4mm以上5mm以下である。
傾斜ラグ溝24の溝幅は、例えば、2mm以上6mm以下であり、傾斜ラグ溝24の溝深さは、例えば、3mm以上7mm以下である。また、傾斜ラグ溝28の溝幅は、例えば、2mm以上7mm以下であり、傾斜ラグ溝28の溝深さは、例えば、3mm以上7mm以下である。
また、ショルダーラグ溝30の溝幅は、例えば、2mm以上4以下であり、ショルダーラグ溝30の溝深さは、例えば、3mm以上6mm以下である。また、ショルダー閉鎖ラグ溝32の溝幅は、例えば、2mm以上4mm以下であり、ショルダー閉鎖ラグ溝32の溝深さは、例えば、3mm以上6mm以下である。
【0024】
なお、周方向溝20,22や周方向細溝26は、
図1に示されるようにタイヤセンターラインCLと平行な溝に限定されない。周方向溝20,22や周方向細溝26は、例えば、タイヤセンターラインCLに対して35度以内の角度で傾斜する溝も含む。
【0025】
次に、本実施形態のトレッドパターン10に施されるピッチバリエーションについて説明する。ここで、トレッドパターン10のピッチとは、タイヤ周方向に沿って同じパターンが繰り返される最小単位である。
図1にPc
1、Pc
2で示されるピッチは、センター領域に配置されるピッチを示す。また、
図1にPsh
1、Psh
2で示されるピッチは、ショルダー領域に配置されるピッチを示す。
【0026】
本実施形態の空気入りタイヤのセンター領域には、ピッチ長が異なる複数のピッチ種を第1ピッチ配列によりタイヤ周方向に分散配置した第1パターン要素が形成されている。また、本実施形態の空気入りタイヤのショルダー領域には、ピッチ長が異なる複数のピッチ種を第2ピッチ配列によりタイヤ周方向に分散配置した第2パターン要素が形成されている。第1ピッチ配列および第2ピッチ配列の定義は、後述する。
【0027】
以下、
図2を参照して、第1ピッチ配列および第2ピッチ配列について説明する。
図2(a)は、第1ピッチ配列の一例を示す図であり、
図2(b)は、第2ピッチ配列の一例を示す図である。
図2に示される例では、ピッチ長が異なる5種類のピッチ種A〜Eを用いたピッチ配列が示されている。5種類のピッチ種A〜Eのピッチ長をそれぞれP
A〜P
Eとすると、P
A>P
B>P
C>P
D>P
Eである。
例えば、
図2(a)に示される第1ピッチ配列は、ピッチ種Aが3つ、ピッチ種Bが3つ、ピッチ種Cが4つ、ピッチ種Dが4つ、…の順に、タイヤ周方向に各ピッチが配列されることを示す。また、
図2(b)に示される第2ピッチ配列は、ピッチ種Bが2つ、ピッチ種Cが2つ、ピッチ種Aが3つ、ピッチ種Bが1つ、…の順に、タイヤ周方向に各ピッチが配列されることを示す。
【0028】
ここで、複数のピッチ種A〜Eをピッチ長の順番に並べたとき、互いに隣り合うピッチ種を隣接ピッチ種と定義する。例えば、ピッチ種Aに対する隣接ピッチ種は、ピッチ種Bである。また、ピッチ種Bに対する隣接ピッチ種は、ピッチ種Aとピッチ種Cである。また、ピッチ種Cに対する隣接ピッチ種は、ピッチ種Bとピッチ種Dである。また、ピッチ種Dに対する隣接ピッチ種は、ピッチ種Cとピッチ種Eである。また、ピッチ種Eに対する隣接ピッチ種は、ピッチ種Dである。
【0029】
なお、隣接ピッチ種のピッチ長の比は、0.85以上1.15以下であることが好ましい。これは、隣接ピッチ種のピッチ長の差が15%以内であることを意味する。
例えば、
図2(a)に示される第1ピッチ配列のピッチ種A〜Eのピッチ長は、P
A=39.00mm、P
B=35.50mm、P
C=30.90mm、P
D=26.90mm、P
E=25.40mmである。また、
図2(b)に示される第2ピッチ配列のピッチ種A〜Eのピッチ長は、P
A=37.20mm、P
B=34.30mm、P
C=31.20mm、P
D=28.10mm、P
E=25.00mmである。
【0030】
ここで、タイヤ周方向に隣接するピッチ種(例えば、
図1に示されるPc
1とPc
2)が、互いに同じピッチ種あるいは隣接ピッチ種であるピッチ配列を第1ピッチ配列と定義する。例えば、
図2(a)に「A3」と示される部分のように、ピッチ種Aが3つ連続する部分は、タイヤ周方向に隣接するピッチ種が互いに同じピッチ種となる部分である。また、
図2(a)に示される「A3」の次に「B3」と示される部分のように、3つ連続するピッチ種Aの3つ目のピッチ種Aと、その次に配置される3つ連続するピッチ種Bの1つ目のピッチ種Bとは、タイヤ周方向に隣接するピッチ種が隣接ピッチ種となる部分を形成する。
【0031】
また、タイヤ周方向に隣接ピッチ種以外のピッチ種が隣接する部分を備え、かつ、複数のピッチ種のうちピッチ長が最も短いピッチ種が連続する数が3個以下であるピッチ配列を第2ピッチ配列と定義する。例えば、
図2(b)に「C2」の次に「A3」と示される部分のように、第2ピッチ配列は、ピッチ種Cに隣接ピッチ種以外のピッチ種であるピッチ種Aが隣接する部分を備える。また、
図2(b)に「E1」、「E2」と示される部分のように、第2ピッチ配列は、複数のピッチ種A〜Eのうちピッチ長が最も短いピッチ種Eが連続する数が3個以下となるピッチ配列である。
【0032】
なお、本実施形態では、5種類のピッチ種A〜Eを用いて第1ピッチ配列、第2ピッチ配列を形成する例について説明したが、第1ピッチ配列、第2ピッチ配列を形成するために用いられるピッチ種の数はこれに限定されるものではない。例えば、ピッチ長が最も長いピッチ種のピッチ長と、ピッチ長が最も短いピッチ種のピッチ長とを一定とする条件において、第1ピッチ配列、第2ピッチ配列を形成するために用いられるピッチ種の数を多くすると、隣接ピッチ種のピッチ長の差は小さくなる。このような場合、第2ピッチ配列は、複数のピッチ種のうちピッチ長が最も短いピッチ種のピッチ長に対して、ピッチ長が10%長い範囲に含まれるピッチ種が連続して隣接する数が3個以下であることが好ましい。
【0033】
本実施形態の空気入りタイヤでは、上述した第1ピッチ配列の第1パターン要素がセンター領域に形成されることにより、タイヤ周方向に隣接するピッチの間で生じるブロックの剛性差を低減することができる。そのため、センター領域においてタイヤ周方向に隣接するピッチの間で高速走行時に発生するパターンノイズの高周波成分を低減することができる。
また、本実施形態の空気入りタイヤでは、上述した第2ピッチ配列の第2パターン要素がショルダー領域に形成されるため、タイヤ周方向に沿って、小さいブロックが連続する区間や大きいブロックが連続する区間によって生じるブロックの剛性差を低減することができる。そのため、制動性能を安定的に向上させることができる。
【0034】
なお、本実施形態では、第1ピッチ配列に用いられるピッチ種の数と第2ピッチ配列に用いられるピッチ種の数をいずれも5種類としたが、第1ピッチ配列に用いられるピッチ種の数は、第2ピッチ配列に用いられるピッチ種の数と異なるものでもよい。
【0035】
さらに、本実施形態のセンター領域に配置される第1ピッチ配列を構成する複数のピッチ種は、ピッチ長が短くなるにつれて溝面積比率が大きくなる。また、ショルダー領域に配置される第2ピッチ配列を構成する複数のピッチ種は、ピッチ長が短くなるにつれて溝面積比率が小さくなる。なお、溝面積比率とは、ピッチ内の全面積に対してタイヤ幅方向に延びる溝が占める面積の比率である。なお、上記溝面積比率は、ピッチの取り方によって変化する場合がある。例えば、
図1に示すブロック16のタイヤ周方向の両側に隣接する傾斜ラグ溝28のうちどちらの傾斜ラグ溝をピッチに含めるかによって上記溝面積比率は変化する場合がある。本実施形態では、各ピッチのいずれか一方の端にピッチを区切るラグ溝が来るようにピッチを定めたときに上記溝面積比率は定められる。例えば、後述する
図3に示すように、各ピッチの下方の端にラグ溝が位置するようにピッチを定める場合と、各ピッチの上方の端にラグ溝が位置するようにピッチを定める場合とがあるが、上記2つの場合のいずれか一方における溝面積比率をいう。
【0036】
ここで、
図3、
図4を参照して、本実施形態のように各ピッチの溝面積比率を変える意義について説明する。
図3は、本実施形態の各ピッチの溝面積比率の関係をタイヤ幅方向に延びる溝を用いて説明する概略図である。
図3に斜線で示される部分は、各ピッチの面積に対してタイヤ幅方向に延びるラグ溝が占める面積を示す。また、
図3の縦方向に並ぶ複数のピッチは、ピッチ長が短いピッチほど
図3の下方向に配置されるように示されている。例えば、
図3の一番上に示されるピッチはピッチ種A、真中に示されるピッチはピッチ種C、一番下に示されるピッチはピッチ種Eである。
また、
図4(a)は、センター領域に配置される第1ピッチ配列の溝下ゴムのゲージ厚を模式的に説明する図であり、
図4(b)は、ショルダー領域に配置される第2ピッチ配列の溝下ゴムのゲージ厚を模式的に説明する図である。
図4(a),(b)は、タイヤ製造時に用いる加硫用金型MによりトレッドゴムGの一部が溝下側に押し込められる状態を示している。この押し込みにより、トレッドゴムGのタイヤ径方向内方にあるベルト材はタイヤ径方向に微小に変形する。
【0037】
図3に示されるように、センター領域に配置される第1ピッチ配列を構成する複数のピッチ種は、ピッチ長が短くなるにつれて溝面積比率が大きくなる。そのため、
図4(a)に示されるように、異なるピッチ種に対して、加硫用金型MによるトレッドゴムGの押し込み量が略均等に近づく。トレッドゴムGの押し込み量が略均等に近づくことにより、トレッドゴムGのタイヤ径方向内方に位置するベルト材のトレッドゴムGの押し込みによる変形も均一に近づく。このため、ベルト材が溝に対応して局部的に波状に変形する程度は小さくなるので、その結果、ベルト材が地面から荷重反力を受けたときベルト材が抗する剛性のタイヤ周上における不要な変動は、溝に対応して波状に変形したベルト材に比べて小さくなり、転がり抵抗は低減する。また、ベルト材の剛性のタイヤ周上の変動は小さくなるので、タイヤが荷重を受けながら転動しとき発生する軸力の変動、例えばRFV(Radial Force Variation)等のユニフォーミィティも低減する。このようにセンター領域においてピッチ長が短くなるにつれて溝面積比率を大きくするのは、センター領域におけるベルト材の形状が、転がり抵抗やユニフォーミティに大きな影響を与えるからである。
センター領域に配置される第1ピッチ配列を構成する複数のピッチ種のうちピッチ長が最も短いピッチ種Eの溝面積比率は、ピッチ長が最も長いピッチ種Aの溝面積比率よりも、溝面積比率が0.5%以上1.5%以下だけ大きいことが好ましい。溝面積比率が0.5%未満である場合、トレッドゴムGの押し込み量が大きく変動するので、上記剛性の変動が大きく、転がり抵抗が向上しない。溝面積比率が1.5%を超える場合、ブロック16の剛性がピッチ種に応じて大きく変動するので、操縦性(初期応答、旋回性)のうち初期応答が低下する。
【0038】
また、
図3に示されるように、ショルダー領域に配置される第2ピッチ配列を構成する複数のピッチ種は、ピッチ長が短くなるにつれて溝面積比率が小さくなる。そのため、
図4(b)に示されるように、異なるピッチ種に対して、溝面積比率が一定の場合に比べて、ブロックの大きさは均等に近づく。ブロックの大きさを均一にすることにより、空気入りタイヤの操縦性(初期応答、旋回性)のうち、特に旋回性を向上させることができる。すなわち、
図2(b)に示すような第2ピッチ配列を用いても、ピッチ長が短くなるにつれて溝面積比率を小さくすることにより、ブロックの大きさは均等に近づくので、旋回時のタイヤの横力の発生も一定に近づき、タイヤは、安定した旋回性能を発揮する。このため、旋回性能は向上する。ショルダー領域においてピッチ長が短くなるにつれて溝面積比率を小さくするのは、タイヤの旋回状態、すなわちタイヤにスリップ角が与えられて転動する状態では、タイヤに発生する横力はショルダー領域で発生する横力の寄与が大きいからである。
ショルダー領域に配置される第2ピッチ配列を構成する複数のピッチ種のうちピッチ長が最も短いピッチ種Eの溝面積比率は、ピッチ長が最も長いピッチ種Aの溝面積比率よりも、溝面積比率が0.5%以上1.5%以下だけ小さいことが好ましい。溝面積比率が0.5%未満である場合、ブロック16の剛性がピッチ種に応じて大きく変動するので、操縦性(旋回性)が低下する。溝面積比率が1.5%を超える場合、トレッドゴムGの押し込み量が大きく変動するので、転がり抵抗を低下させやすい。
【0039】
以上説明したように、本実施形態の空気入りタイヤでは、センター領域に配置される第1ピッチ配列を構成する複数のピッチ種は、ピッチ長が短くなるにつれて溝面積比率が大きくなり、ショルダー領域に配置される第2ピッチ配列を構成する複数のピッチ種は、ピッチ長が短くなるにつれて溝面積比率が小さくなる。そのため、本実施形態の空気入りタイヤによれば、操縦性、特に旋回性とユニフォーミティ、転がり抵抗を高次元でバランスさせることができる。ここで、操縦性とユニフォーミティ、転がり抵抗を高次元でバランスさせるとは、操縦性とユニフォーミティ、転がり抵抗のいずれか1つを向上させ、残りは少なくとも性能が維持することをいう。
【0040】
なお、本実施形態では、第1ピッチ配列に用いられるピッチ種の数と第2ピッチ配列に用いられるピッチ種の数をいずれも5種類としたが、第1ピッチ配列に用いられるピッチ種の数は、第2ピッチ配列に用いられるピッチ種の数と異なるものでもよい。
【0041】
〔実施例〕
種々の空気入りタイヤを用いて、本発明の効果を確認するための性能評価を行った。空気入りタイヤのタイヤサイズは、205/55R16である。性能評価のために、以下のような試験を行った。
【0042】
(操縦性)
各試験タイヤの空気圧条件は、JATMA YEAR BOOK 2009(日本自動車タイヤ協会規格)に規定された条件を用いた。使用したリムは、JATMA規定のリムサイズのリムである。1.8Lクラスの前輪駆動車の4輪にJATMA規定のリムサイズのリムに組んで装着し、JATMA規定の荷重の80%の荷重を加えた。
乾燥路面において、時速100kmで走行したときの操縦性(初期応答、旋回性)をドライバーが官能評価した。評価点数は、従来例1を100として基準にした。評価点数が高いほど、性能が優れていることを示す。
【0043】
(ユニフォーミティ)
各試験タイヤをJATMA規定のリムサイズのリムに組んで、空気圧を200kPaにして、ユニフォーミティ測定試験機に取り付け、荷重5.31kNの条件の下、各試験タイヤのRFV(ラジアル・フォース・バリエーション)を測定した。その評価結果を従来例1を100とする指数値を求めた。この値が大きいほど、ユニフォーミティが優れている。
【0044】
(転がり抵抗)
転がり抵抗は、JATMA規定のリムサイズのリムに組んで、ISO規定の条件(荷重4.82kN、空気圧210kPa)で転がり抵抗試験機を用いて、走行速度80km/時の条件で、各種類のタイヤを3本ずつ測定した。測定結果は、従来例1を100とする指数値を求めた。この値が大きいほど、転がり抵抗が低減する。
【0045】
(制動性能)
各試験タイヤの空気圧条件は、JATMA YEAR BOOK 2009(日本自動車タイヤ協会規格)に規定された条件を用いた。使用したリムは、JATMA規定のリムサイズのリムである。1.8Lクラスの前輪駆動車の4輪にJATMA規定のリムサイズのリムに組んで装着し、JATMA規定の荷重の80%の荷重を加えた。
乾燥路面において、時速100kmで直進走行中の車両にフル制動を付与し、車両が停止するまでの制動距離を測定した。制動距離の逆数により評価結果を求め、従来例1を100とする指数値を求めた。この値が大きいほど、制動距離が短く、制動性能が優れている。
【0046】
(高周波パターンノイズ)
各試験タイヤの空気圧条件は、JATMA YEAR BOOK 2009(日本自動車タイヤ協会規格)に規定された条件を用いた。使用したリムは、JATMA規定のリムサイズのリムである。1.8Lクラスの前輪駆動車の4輪にJATMA規定のリムサイズのリムに組んで装着し、JATMA規定の荷重の80%の荷重を加えた。
平滑路面において、時速100kmで直進走行中の車両内の騒音を計測し、630Hz以上2000Hz以下の周波数帯の騒音レベルの合算値の逆数を求め、従来例1を100とする指数値を求めた。この値が大きいほど、パターンノイズの高周波成分が小さいことを示す。
下記表1は、従来例1,2、比較例1〜3と実施例1の仕様と性能評価の結果を示す。
【0048】
上記表1より、実施例1は、従来例1,2、比較例1〜3に対して、旋回性、ユニフォーミティ及び転がり抵抗の少なくとも1つの性能が向上し、その他の性能を維持している、ことがわかる。すなわち、実施例1は、旋回性、ユニフォーミティ及び転がり抵抗が高次元でバランスさせることができる。
下記表2は、実施例1を含めて、実施例2〜5の仕様と性能評価の結果を示す。
【0050】
表2より、センター領域及びショルダー領域の溝面積比率の差は、0.5〜1.5%の範囲にあることが、初期応答及び旋回性を含む操縦性、転がり抵抗及びユニフォーミティを高次元でバランスさせる点で有効である、ことがわかる。
【0051】
以上、本発明の空気入りタイヤについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。