(57)【要約】【課題】  トレッド表面形状を従来にない特有の形状にすることによって、制動性能と、その背反性能（摩耗性能や転がり抵抗性能等）とを両立させる。【解決手段】  タイヤ幅方向断面でのトレッド表面において、トレッド中心ＣＬからのタイヤ幅方向距離をＸとし、トレッド中心ＣＬからのタイヤ径方向における落ち込み量をＹとしたとき、Ｘに対するＹ／Ｘの関係がトレッド中心ＣＬからＪＡＴＭＡ設計常用荷重の８０％荷重での接地端Ｅまでの間で第１領域、第２領域及び第３領域の３つの領域を持ち、第２領域はトレッド中心から接地端までのタイヤ幅方向距離をＷとしたときに１／２Ｗ〜Ｗの範囲内にあり、また、各領域における上記関係を線形一次近似したときにおける各領域の勾配が、β＜α、β＜γ、及びα＜γを満足するトレッド表面を持つ。【選択図】        図１
2005132247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ幅方向断面でのトレッド表面において、トレッド中心からのタイヤ幅方向距離をＸとし、トレッド中心からのタイヤ径方向における落ち込み量をＹとしたとき、Ｘに対するＹ／Ｘの関係がトレッド中心からＪＡＴＭＡ設計常用荷重の８０％荷重での接地端までの間で第１領域、第２領域及び第３領域の３つの領域を持ち、前記第２領域はトレッド中心から前記接地端までのタイヤ幅方向距離をＷとしたときに１／２Ｗ〜Ｗの範囲内にあり、また、前記各領域における前記関係を線形一次近似したときにおける前記第１領域の勾配をα、前記第２領域の勾配をβ、前記第３領域の勾配をγとしたとき、β＜αかつβ＜γを満足するトレッド表面を持つことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【請求項２】
前記トレッド表面が更にα＜γを満足することを特徴とする請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りラジアルタイヤに関し、特にそのトレッド表面形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空気入りラジアルタイヤのトレッド表面形状は、センター部からショルダー部にかけて複数の円弧を接続することで構成されている。その際、従来のラジアルタイヤでは、これら複数の円弧が互いに滑らかに接し合うように接続されており、即ち、隣接する円弧同士が共通の接線を有するように接点で接続するのが一般的である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、トレッド部の外周ラインが、タイヤ半径方向内方に曲率中心を持つ円弧状のクラウンセンター部域と、これに連続するクラウンショルダー部域とを有し、クラウンセンター部域の曲率半径（Ｒ１）とクラウンショルダー部域の曲率半径（Ｒ２）の比（Ｒ２／Ｒ１）が０．５〜１．０の範囲内にあるラジアルタイヤが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、トレッド表面をトレッドセンターからショルダー部にかけて曲率半径Ｒ１，Ｒ２及びＲ３の三つの円弧で形成してなり、各円弧と、これら各円弧で形成される領域の幅とを、それぞれ特定の関係を有するように設計したラジアルタイヤが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、トレッド表面をセンター部からショルダー部にかけて連接する４個以上の円弧から構成し、互いに隣接する円弧の曲率半径が特定の関係を持つように設計したラジアルタイヤが開示されている。
【０００６】
更に、特許文献４には、トレッド外輪部形状がタイヤクラウン中央部からショルダー部に向けて互いに滑らかに接し合う３つ以上の曲率半径を有し、それらが特定の関係を持つようにしたラジアルタイヤが開示されている。
【特許文献１】特開平１０−３１５７１０号公報
【特許文献２】特開平５−２２９３０８号公報
【特許文献３】特開平６−１９１２２３号公報
【特許文献４】特開２００１−１９１７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように従来の空気入りラジアルタイヤにおいては、いずれも複数の円弧を互いに滑らかに接し合うように接点同士で接続することによりトレッド表面が形成されている。しかしながら、このような従来のトレッド表面形状では、制動性能と、その背反性能（例えば、摩耗性能や転がり抵抗性能など）との両立を図ることが容易ではなかった。
【０００８】
すなわち、例えば、従来、制動性能を向上するためには、高荷重時においてタイヤ接地形状を図４（ｂ）に示すようなスクエア型とし、タイヤ幅方向における接地圧が均一化されるようにしているが、この場合、トレッドクラウン半径を小さくする必要があるため、図４（ａ）に示すように実車相当荷重時において、タイヤ接地形状が丸型になり、摩耗性能や転がり抵抗性能が低下してしまう。そのため、極端にトレッドクラウン半径を小さくすることはできなかった。一方、摩耗性能を向上するために、実車相当荷重時においてタイヤ接地形状が図４（ｃ）に示すようなスクエア型となるように設計すると、制動荷重が負荷される高荷重時において、図４（ｄ）に示すように接地形状がショルダー端で幅方向には伸びずタイヤ周方向に成長してしまい、タイヤ幅方向の圧力分布が不均一となり、特にショルダー部での接地圧が高くなって、制動性能が悪化してしまう。
【０００９】
そのため、制動性能と、その背反性能である摩耗性能や転がり抵抗性能とを両立するためには、タイヤ接地形状を、実車相当荷重時に図４（ｃ）に示すスクエア型としつつ、高荷重時にその接地形状を保持したまま、接地面積を大きくしたような図４（ｂ）に示すスクエア型とすることが望まれる。
【００１０】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、トレッド表面形状を従来にない特有の形状にすることによって、制動性能と、その背反性能である摩耗性能や転がり抵抗性能などとを両立させることができる空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る空気入りラジアルタイヤは、タイヤ幅方向断面でのトレッド表面において、トレッド中心からのタイヤ幅方向距離をＸとし、トレッド中心からのタイヤ径方向における落ち込み量をＹとしたとき、Ｘに対するＹ／Ｘの関係がトレッド中心からＪＡＴＭＡ設計常用荷重の８０％荷重での接地端までの間で第１領域、第２領域及び第３領域の３つの領域を持ち、前記第２領域はトレッド中心から前記接地端までのタイヤ幅方向距離をＷとしたときに１／２Ｗ〜Ｗの範囲内にあり、また、前記各領域における前記関係を線形一次近似したときにおける前記第１領域の勾配をα、前記第２領域の勾配をβ、前記第３領域の勾配をγとしたとき、β＜αかつβ＜γを満足するトレッド表面を持つものである。
【００１２】
本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、前記トレッド表面が更にα＜γを満足することが好ましい。
【００１３】
なお、本発明における上記トレッドの表面形状は、微小内圧充填時における外形形状であり、ここで微小内圧とは３０ｋＰａである。また、ＪＡＴＭＡ設計常用荷重の８０％荷重での接地端で定義するのは、これが実車相当荷重での接地端に合致することが多いためである。即ち、実車相当荷重は、評価する車両のフロント単軸にかかる荷重であるが、この荷重は、ＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）の設計常用荷重の８０％の荷重になることが多い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の空気入りラジアルタイヤであると、タイヤ接地形状を、実車相当荷重時にスクエア型としつつ、高荷重時にもその接地形状を保持したまま、接地面積を大きくしたようなスクエア型とすることが可能となり、そのため、制動性能と、その背反性能である摩耗性能や転がり抵抗性能などとを両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る空気入りラジアルタイヤについて図面を参照して説明する。
【００１６】
本実施形態の空気入りラジアルタイヤは、トレッドの表面形状に特徴があり、その形状は以下のようにして定義されるものである。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、空気入りラジアルタイヤの幅方向断面におけるトレッド表面において、トレッド中心ＣＬからのタイヤ幅方向における距離（トレッド表面のある点Ｑからトレッド中心ＣＬまでの距離）をＸとし、トレッド中心ＣＬからのタイヤ径方向における落ち込み量（トレッド表面のある点Ｑと、トレッド中心ＣＬにおけるトレッド表面上の点Ｐとのタイヤ半径方向における距離）をＹとする。そして、トレッド表面上の複数の任意点Ｑについて、ＸとＹ／Ｘの値をプロットして、図１（ｂ）に示す関係を得る。なお、Ｘのサンプリング間隔は、図１（ｂ）の例では、トレッド中心ＣＬから２０ｍｍまでは５ｍｍ間隔とし、２０ｍｍから接地端までは２ｍｍ間隔としたが、これには限定されず、例えばトレッド幅全体で１ｍｍ間隔としてもよい。
【００１８】
本実施形態の空気入りラジアルタイヤでは、Ｘに対するＹ／Ｘの関係が、図１（ｂ）に示すように、トレッド中心ＣＬからＪＡＴＭＡ設計常用荷重の８０％荷重での接地端Ｅまでの間で、第１領域、第２領域及び第３領域の３つの領域に区分される。より詳細には、図１（ｂ）に示すように、Ｘ−Ｙ／Ｘ分布に２つの特異点Ａおよび特異点Ｂ（Ｙ／Ｘの増加傾向が異なる領域の境界となる点）を生じるので、これらを境界として、トレッド中心ＣＬから特異点Ａまでを第１領域とし、特異点Ａから特異点Ｂまでを第２領域とし、特異点Ｂから接地端Ｅまでを第３領域とする。ここで、第２領域は、トレッド中心ＣＬから接地端Ｅまでのタイヤ幅方向距離をＷとしたときに（即ち、ＪＡＴＭＡ設計常用荷重の８０％荷重を負荷したときの接地幅は２Ｗとなる。）、トレッド中心ＣＬから１／２Ｗ〜Ｗの範囲内、即ち、トレッド中心ＣＬからＷ／２の位置と接地端Ｅとの間におけるショルダー側範囲Ｔに存在するように設計される。
【００１９】
そして、上記の各領域内の点列を線形一次近似し、そのときの第１領域の勾配をα、第２領域の勾配をβ、第３領域の勾配をγとしたとき、β＜α、かつ、β＜γを満足するように設計されている。より好ましくは、更にα＜γを満足することである。
【００２０】
このような勾配の規定は、上記した従来の空気入りラジアルタイヤには見られないものである。即ち、従来のように複数の円弧を互いに滑らかに接し合うように接点同士で接続することによりトレッド表面を形成する場合、Ｘ−Ｙ／Ｘ分布の各領域の勾配は、２つの領域の場合で、α＜β、又は、β＜αであり、また、３つの領域を持つ場合でも、α＜β＜γ、又は、γ＜β＜αとなるのが通常である。
【００２１】
ここで、線形一次近似は以下のようにして行う。すなわち、図１（ｂ）のグラフにおいて、横軸をｘ、縦軸をｙとして、プロットされた点の数をｎ個とする。また、個々のｘ−ｙの値については、例えばｉ番目の値を（ｘｉ，ｙｉ）とする。
【００２２】
ｘとｙの関係が線形の関係であると仮定すると、次のように表される。
【００２３】
ｙ＝ａ１ｘ＋ａ０    …（１）
この式（１）の係数ａ１，ａ０を最小二乗法により求める。最小二乗法は残差の二乗和が最小になるように各係数を求める方式であり、ここでいう残差とは推定値と測定値との差である。残差二乗和Ｓは、
【数１】
2005132247.tif 000003
【００２４】
で表され、この二乗和が最小となるということは、
【数２】
2005132247.tif 000004
【００２５】
であるため、上記式（２）より係数ａ１，ａ０を求めれば、算出された係数ａ１により上記勾配α、β、γが与えられる。
【００２６】
本実施形態によれば、上記のように勾配の小さい第２領域を上記ショルダー側範囲Ｔ内に介在させることにより、トレッド外形ラインをショルダー部で効果的に持ち上げて、実車相当荷重時におけるタイヤ接地形状を図４（ｃ）に示すようなスクエア型とすることができ、しかも荷重が増加とした場合でも接地形状は保持したまま、接地面積を大きくすることにより、高荷重時でも接地圧分布の均一化を図れる。
【００２７】
図２は、本実施形態に係るトレッド形状の一例を示すタイヤ幅方向の半部断面図である。
【００２８】
この例では、トレッド表面は、トレッド中心ＣＬから接地端Ｅにかけて、曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の４個の円弧で形成されている。
【００２９】
トレッド中心ＣＬを含む中央部を形成するＲ１の円弧と、その外側に隣接するＲ２の円弧とは、点１を接点として接続されている。より詳細には、Ｒ１の円弧の中心はトレッド中心線ＣＬ上にあり、Ｒ２の円弧の中心は点１と円弧Ｒ１の中心とを結ぶ直線上に存在して、Ｒ１の円弧とＲ２の円弧の点１での接線の傾きが同じに設定されている。また、Ｒ３の円弧とその外側に隣接するＲ４の円弧も、点３を接点として接続されているが、Ｒ２の円弧とその外側に隣接するＲ３の円弧とは、点２を接点ではなく交点として接続されている。すなわち、Ｒ３の円弧の中心は、点２と円弧Ｒ２の中心とを結ぶ直線上にはなく、それよりもタイヤ幅方向外側に位置しており、従って、Ｒ２の円弧とＲ３の円弧の点２での接線は傾きが異なるように設定されている。
【００３０】
また、点２は、トレッド中心ＣＬから接地端Ｅまでの上記距離Ｗに関し、トレッド中心ＣＬから１／２Ｗ〜Ｗのショルダー側範囲Ｔ内に存在するように設計されている。しかも、この点２を介して互いに隣接するＲ２とＲ３の円弧の曲率半径は、Ｒ２＞Ｒ３に設定されている。
【００３１】
このように、この例では、上記ショルダー側範囲Ｔ内において、互いに接点ではない交点で接続される２つの円弧Ｒ２、Ｒ３からなる領域を設け、かつ、トレッド外形ラインを円弧Ｒ３により持ち上げるように外側の円弧Ｒ３を内側の円弧Ｒ２の延長線よりもタイヤ径方向外側に位置させ、しかも外側の円弧Ｒ３は内側の円弧Ｒ２よりも曲率半径を小さく設定している。
【００３２】
これにより、Ｘに対するＹ／Ｘの関係が、図１（ｂ）に示すように、第１領域、第２領域及び第３領域の３つの領域を持ち、各領域内で線形一次近似したときの勾配が、上記したβ＜α、β＜γ、かつ、α＜γを満足するものとなる。より詳細には、円弧Ｒ２と円弧Ｒ３の交点（点２）近傍でのＹ／Ｘ値はその前後の第１領域や第２領域でのＹ／Ｘ値とは傾向が異なるために、Ｘ−Ｙ／Ｘ分布に特異な領域が生じて、上記特異点Ａ及び特異点Ｂが存在しており、すなわち、第２領域は該交点（点２）に起因して形成されている。
【００３３】
なお、図２の例では、交点によって接続される不連続な点を円弧Ｒ２と円弧Ｒ３の交点である点２に設定したが、これには限られず、円弧Ｒ３と円弧Ｒ４の境界である点３など、他の円弧の境界に設定することもできる。また、図２の例では、トレッド表面を４個の円弧で形成したが、円弧の数は４個には限られず、３個でも、２個でも、あるいはまた５個以上としてもよい。
【００３４】
なお、本実施形態に係る空気入りラジアルタイヤは、その基本構造については従来と同様であり、すなわち、左右一対のビードコアを備えるビード部と、該ビード部から半径方向外向きに延びるサイドウォール部と、両サイドウォール部間にまたがるトレッド部とからなり、トレッド部の半径方向内側に配されたカーカスがそこから両側のサイドウォール部を経てビード部でビードコアにより係止され、また、トレッド部におけるカーカスの半径方向外側にベルト層が配された構造を持つ。
【実施例１】
【００３５】
タイヤサイズ：２２５／４５Ｒ１７、接地幅２Ｗ＝１７６ｍｍの空気入りラジアルタイヤについて、トレッド表面が上記図２に示す構成を持つ実施例１のタイヤを作製した。ここで、Ｒ１＝９００ｍｍ、Ｒ２＝５００ｍｍ、Ｒ３＝１３０ｍｍ、Ｒ４＝３０ｍｍとし、点２の位置はトレッド中心ＣＬから６０ｍｍとした。このタイヤについて、上記Ｘ−Ｙ／Ｘ分布を求めたところ、図１（ｂ）に示す通りであり、第１領域の幅Ｇ１，第２領域の幅Ｇ２，第３領域の幅Ｇ３、およびこれら各領域Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の勾配α、β、γは下記表１に示すとおりであった。
【００３６】
また、比較のために、コントロールと従来例の各タイヤを作製した。コントロールと従来例のタイヤは、共に、４個の円弧を接点同士で接続することによりトレッド表面を形成したものであり、従来例のタイヤは、コントロールのタイヤに対して、制動性能を向上するために従来の手法（接点同士での接続を維持しつつ、接地形状を丸型に近づける手法）で改良を加えたものである。より詳細には、コントロールではトレッド中心側からの各円弧の曲率半径をｒ１＝９００ｍｍ、ｒ２＝６５０ｍｍ、ｒ３＝１９０ｍｍ、ｒ４＝３０ｍｍとし、従来例ではトレッド中心側からの各円弧の曲率半径をｒ１＝９００ｍｍ、ｒ２＝６５０ｍｍ、ｒ３＝１５０ｍｍ、ｒ４＝３０ｍｍとした。コントロールと従来例のタイヤについて、上記Ｘ−Ｙ／Ｘ分布を求めたところ、同分布は２つの領域を持ち、各領域の幅Ｇ１，Ｇ２および勾配α、βは下記表１に示すとおりであった。なお、従来例のタイヤのＸ−Ｙ／Ｘ分布を図３に示す。
【００３７】
得られた各タイヤについて、制動性能と摩耗性能を評価した。結果を表１に示す。なお、各評価方法は以下の通りである。
【００３８】
・制動性能：使用リム＝１７×７．５ＪＪ、空気圧＝２２０ｋＰａとして、２５００ｃｃの乗用車に装着し、助走区間で１００ｋｍ／ｈまで加速して、初速度調整区間で試験速度を維持し、制動開始点を通過すると同時にブレーキペダルを迅速に強く踏み込み、停止するまでその状態を維持した。そして、停止距離を計測し、コントロールのタイヤを１００として指数評価した。指数が大きいほど制動性能が良好であることを示す。
【００３９】
・摩耗性能：使用リム＝１７×７．５ＪＪ、空気圧＝２２０ｋＰａとして、２５００ｃｃの乗用車に装着し、テストコースにて２０，０００ｋｍ走行した。そして、トレッドセンター部及びショルダー部の摩耗量を測定し、センター部／ショルダー部の摩耗比を算出し、摩耗比が小さいほど良好とし（即ち均一摩耗）、コンロトールを１００として指数評価した。指数が大きいほど摩耗性能が良好であることを示す。
【表１】
2005132247.tif 000005
【００４０】
表１に示すように、従来の改良方法（従来例）では、制動性能は向上するものの、摩耗性能はコントロールに対して逆に悪化していた。これに対し、実施例１のタイヤでは、摩耗性能を損なうことなく制動性能を向上することができた。
【実施例２】
【００４１】
タイヤサイズ：１８５／６５Ｒ１５、接地幅２Ｗ＝１３０ｍｍの空気入りラジアルタイヤについて、下記表２に示す各寸法を持つ実施例２のタイヤを作製した。また、比較のために、下記表２に示す各寸法を持つコントロールと従来例の各タイヤを作製した。
【００４２】
得られた各タイヤについて、制動性能と転がり抵抗性能を評価した。結果を表２に示す。なお、制動性能の評価方法は、上記した評価方法において、使用リム＝１５×６ＪＪ、空気圧＝２１０ｋＰａとし、その他同様とした。また、転がり抵抗性能は、ＳＡＥ Ｊ１２６９に準じて評価した。
【表２】
2005132247.tif 000006
【００４３】
表２に示すように、従来の改良方法（従来例）では、制動性能は向上するものの、転がり抵抗性能はコントロールに対して逆に悪化していた。これに対し、実施例２のタイヤでは、転がり抵抗性能を損なうことなく制動性能を向上することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（ａ）は空気入りラジアルタイヤのトレッド表面形状を示すタイヤ幅方向断面の半部断面図であり、（ｂ）は本実施形態に係るタイヤのトレッド表面形状に関するＸ−Ｙ／Ｘ分布を示すグラフである。
【図２】本実施形態の一例に係るタイヤのトレッド表面形状を示すタイヤ幅方向断面の半部断面図である。
【図３】従来のタイヤのトレッド表面形状に関するＸ−Ｙ／Ｘ分布を示すグラフである。
【図４】（ａ）及び（ｃ）は実車相当荷重時におけるタイヤ接地形状図であり、（ｂ）及び（ｄ）は高荷重時におけるタイヤ接地形状図である。
【図１】
2005132247.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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