(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両装着時のネガティブキャンバー角が最大３°であることを前提とするレース用タイヤにおいて、タイヤ外径（OD）、トレッド接地幅（TDW ）、車両装着時のキャンバー角（CA）に基づいて、数式ｘ＝ sin[CA]×([TDW]/2-tan([CA]/2)×[OD]/2) から求められるトレッドの接地端位置でのタイヤ外径（OD）からの落ち込み量（ｘ）と、該落ち込み量（ｘ）となる位置（Ｐ）とセンターラインがトレッド表面に交わる位置（Ｏ）とを通り該センターライン上に中心を持つ仮想円弧の半径（R0）に対して、前記トレッドのプロファイルをセンター側から順次センターラジアス（R1) と隣接ラジアス（R2) とショルダーラジアス（R3) から構成し、前記センターラインから前記センターラジアス（R1) の変曲点までの距離（ａ）をａ＝0.50〜0.75×[TDW]/2 の範囲にすると共に、前記センターラジアス（R1) をR1＝ 0.9〜1.1 ×R0の関係にし、前記隣接ラジアス（R2) をR2≧0.10×R1の関係にし、前記ショルダーラジアス（R3) をR3＝0.05〜0.15×R2の関係にしたレース用空気入りタイヤ。
【請求項２】
車両装着時のネガティブキャンバー角が最大３°であることを前提とするレース用タイヤの設計において、タイヤ外径（OD）、トレッド接地幅（TDW ）、車両装着時のキャンバー角（CA）に基づいて、トレッドの接地端位置でのタイヤ外径（OD）からの落ち込み量（ｘ）を数式ｘ＝ sin[CA]×([TDW]/2-tan([CA]/2)×[OD]/2) から求め、該落ち込み量（ｘ）となる位置（Ｐ）とセンターラインがトレッド表面に交わる位置（Ｏ）とを通り該センターライン上に中心を持つ仮想円弧の半径（R0）を求め、前記トレッドのプロファイルをセンター側から順次センターラジアス（R1) と隣接ラジアス（R2) とショルダーラジアス（R3) から構成し、前記センターラインから前記センターラジアス（R1) の変曲点までの距離（ａ）をａ＝0.50〜0.75×[TDW]/2 の範囲にすると共に、前記センターラジアス（R1) をR1＝ 0.9〜1.1 ×R0の関係にし、前記隣接ラジアス（R2) をR2≧0.10×R1の関係にし、前記ショルダーラジアス（R3) をR3＝0.05〜0.15×R2の関係にするようにトレッドプロファイルを設計するレース用空気入りタイヤの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両装着時のネガティブキャンバー角が最大３°であることを前提とするレース用空気入りタイヤ及びそのタイヤを設計する方法に関し、さらに詳しくは、偏摩耗やブローの発生を抑制すると共に、上記キャンバー角の条件において優れたタイヤ性能を発揮することを可能にしたレース用空気入りタイヤ及びその設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のレーシングカーの進歩は目覚ましく、エンジンはもとよりその進化はシャシー全般に及んでいる。とりわけサスペンションについての改善は著しく、タイヤの設計に当たっても車両側の進化を考慮することが今まで以上に大切になっている。
【０００３】
レースシングタイヤの使用条件で重要なファクターの一つにキャンバー角が挙げられるが、サスペンション形式の進化やサスペンション自体の高剛性化により、レース走行時における対地キャンバー角の変化が少なくなるに連れ、タイヤを車両に装着する際のネガティブキャンバー角も従来ほど必要ではなくなっている。一方、従来のレースシングタイヤはキャンバー角が大きく付けられることを前提に設計されているため、偏摩耗やブロー等の危険性を内包しながらもキャンバー角を大きく付けて使用せざるを得なかった。
【０００４】
従って、レーシングカーの車両側の進化に鑑みて、車両装着時のネガティブキャンバー角を小さく設定した場合に優れたタイヤ性能を発揮するレースシングタイヤの開発が要望されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、偏摩耗やブローの発生を抑制すると共に、車両装着時のネガティブキャンバー角を最大３°とする条件において優れたタイヤ性能を発揮することを可能にしたレース用空気入りタイヤ及びその設計方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のレース用空気入りタイヤは、車両装着時のネガティブキャンバー角が最大３°であることを前提とするレース用タイヤにおいて、タイヤ外径（OD）、トレッド接地幅（TDW ）、車両装着時のキャンバー角（CA）に基づいて、数式ｘ＝ sin[CA]×([TDW]/2-tan([CA]/2)×[OD]/2) から求められるトレッドの接地端位置でのタイヤ外径（OD）からの落ち込み量（ｘ）と、該落ち込み量（ｘ）となる位置（Ｐ）とセンターラインがトレッド表面に交わる位置（Ｏ）とを通り該センターライン上に中心を持つ仮想円弧の半径（R0）に対して、前記トレッドのプロファイルをセンター側から順次センターラジアス（R1) と隣接ラジアス（R2) とショルダーラジアス（R3) から構成し、前記センターラインから前記センターラジアス（R1) の変曲点までの距離（ａ）をａ＝0.50〜0.75×[TDW]/2 の範囲にすると共に、前記センターラジアス（R1) をR1＝ 0.9〜1.1 ×R0の関係にし、前記隣接ラジアス（R2) をR2≧0.10×R1の関係にし、前記ショルダーラジアス（R3) をR3＝0.05〜0.15×R2の関係にしたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、上記目的を達成するための本発明のレース用空気入りタイヤの設計方法は、車両装着時のネガティブキャンバー角が最大３°であることを前提とするレース用タイヤの設計において、タイヤ外径（OD）、トレッド接地幅（TDW ）、車両装着時のキャンバー角（CA）に基づいて、トレッドの接地端位置でのタイヤ外径（OD）からの落ち込み量（ｘ）を数式ｘ＝ sin[CA]×([TDW]/2-tan([CA]/2)×[OD]/2) から求め、該落ち込み量（ｘ）となる位置（Ｐ）とセンターラインがトレッド表面に交わる位置（Ｏ）とを通り該センターライン上に中心を持つ仮想円弧の半径（R0）を求め、前記トレッドのプロファイルをセンター側から順次センターラジアス（R1) と隣接ラジアス（R2) とショルダーラジアス（R3) から構成し、前記センターラインから前記センターラジアス（R1) の変曲点までの距離（ａ）をａ＝0.50〜0.75×[TDW]/2 の範囲にすると共に、前記センターラジアス（R1) をR1＝ 0.9〜1.1 ×R0の関係にし、前記隣接ラジアス（R2) をR2≧0.10×R1の関係にし、前記ショルダーラジアス（R3) をR3＝0.05〜0.15×R2の関係にするようにトレッドプロファイルを設計することを特徴とするものである。
【０００８】
このように車両装着時のネガティブキャンバー角が最大３°であることを前提とするレース用タイヤのトレッドプロファイルを上記関係に基づいて設計することにより、上記キャンバー角の条件において優れたタイヤ性能を発揮することが可能になり、しかもキャンバー角が小さいことから偏摩耗やブローの発生を抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１及び図２は本発明の実施形態からなるレース用空気入りタイヤの設計方法を例示するものである。なお、このタイヤは車両装着時のネガティブキャンバー角が最大３°であることを前提とするものである。
【００１１】
図１に示すように、設計しようとするレース用空気入りタイヤのタイヤ外径をODとし、タイヤ最大幅をSWとし、トレッド接地幅をTDW とした場合、このタイヤにキャンバー角CAを与えると、タイヤは垂直状態（実線）から傾斜状態（斜線）となる。このとき、垂直状態のタイヤの外周面と傾斜状態のタイヤの外周面との交点から傾斜状態のタイヤのセンターラインCLまでの距離をｙとすると、この距離ｙは下式（１）のように表される。
【００１２】
ｙ＝tan( 1/2×[CA]) ×(1/2×[OD])               ・・・（１）
また、キャンバー角CAを付けた際に、タイヤが路面に垂直に接地するために必要なトレッド接地端位置でのタイヤ外径ODからの落ち込み量ｘは下式（２）のように表される。
【００１３】
ｘ＝sin[CA] ×(1/2×[TDW]-y)                    ・・・（２）
従って、上記式（２）に式（１）を代入すると、落ち込み量ｘは下式（３）のように表される。
【００１４】
ｘ＝ sin[CA]×([TDW]/2-tan([CA]/2)×[OD]/2)     ・・・（３）
そこで、上記タイヤのトレッドプロファイルを設計するに当たって、先ずタイヤ外径OD、トレッド接地幅TDW 、キャンバー角CAに基づいて、上記（３）式から落ち込み量ｘを求める。次いで、図２に示すように、落ち込み量ｘとなる位置ＰとセンターラインCLがトレッド表面に交わる位置Ｏとを通り、かつセンターラインCL上に中心を持つ仮想円弧の半径R0（不図示）を求める。
【００１５】
トレッドプロファイルはセンター側から順次センターラジアスR1と隣接ラジアスR2とショルダーラジアスR3との３つの異なる輪郭から構成する。センターラジアスR1は 0.9〜1.1 ×R0の範囲（R0±10％）で決定する。このセンターラジアスR1が上記範囲を外れて大き過ぎると、想定キャンバー角に対してトレッドラジアスがフラットになるため対地キャンバー変化時の路面追従性が損なわれる。逆に小さ過ぎると、接地端の接地圧が低下し、しかもショルダー部における接地長が短くなり接地面積が減少するため、十分なタイヤ性能を発揮できない。
【００１６】
このセンターラジアスR1によりトレッドプロファイルを形成する領域は、トレッド接地幅TDW の50〜75％、より好ましくは55〜65％にする。即ち、センターラインCLからセンターラジアスR1の変曲点までの距離ａを0.50〜0.75×[TDW]/2 、より好ましくは0.55〜0.65×[TDW]/2 の範囲にする。このセンターラジアスR1の領域がトレッド接地幅TDW の50％未満であると小さいキャンバー角を想定したタイヤ性能を発揮することができず、逆に75％を超えるとトレッド全体がフラットになり過ぎ、従来からの平衡カーカスラインの考え方に則ったプロファイルの成立が困難になる。
【００１７】
つまり、従来からの平衡カーカスラインの考え方によれば、カーカスに内圧を均等に分担させるようにタイヤの各種寸法に基づいてカーカスラインが特定されるが、トレッド全体がフラットになり過ぎると上記カーカスラインに対してショルダー部のゴム厚さが必要以上に厚くなって発熱し易くなるので、平衡カーカスラインの考え方に基づいてカーカスラインを選定できなくなってしまう。
【００１８】
隣接ラジアスR2はR2≧0.10×R1の範囲で任意に設定する。この隣接ラジアスR2がR2＜0.10×R1であると接地端の接地圧が低下し、しかもショルダー部における接地長が短くなり接地面積が減少するため、十分なタイヤ性能を発揮できない。また、隣接ラジアスR2は平衡カーカスラインとの関係で、より好ましくはR2＝0.15〜0.25×R1の範囲に設定するとよい。
【００１９】
ショルダーラジアスR3はR3＝0.05〜0.15×R2の範囲で任意に設定する。このショルダーラジアスR3が上記範囲から外れると平衡カーカスラインの考え方に則ったプロファイルの成立が困難になる。
【００２０】
上述の設計手順で設計されたレース用空気入りタイヤは、車両装着時のネガティブキャンバー角を３°以下に設定した条件において優れたタイヤ性能を発揮することができる。より具体的には、タイヤに高い摩擦係数μを与え、その高い摩擦係数μを大きなスリップアングルまで維持することを可能にするため、サーキット走行におけるラップタイムを短縮することができる。また、ネガティブキャンバー角を３°以下に設定した条件では、キャンバー角が小さいことから偏摩耗やブローの発生を抑制することができる。
【００２１】
【実施例】
タイヤサイズを２１０／６５０Ｒ１８とし、トレッドプロファイルだけを下記のように異ならせた本発明タイヤ及び比較タイヤを製作した。
【００２２】
本発明タイヤ
想定キャンバー角CA＝ 2°（車両ネガティブキャンバー角）
タイヤ外径OD＝646mm
トレッド接地幅TDW ＝208mm
落ち込み量ｘ＝sin2°×(104−tan1°×323)≒3.43mm
仮想円弧の半径R0≒1578.39mm
センターラジアスR1＝1600mm
変曲点の距離ａ＝ 208×1/2 ×0.5 ＝52mm
隣接ラジアスR2＝1600×0.15＝240mm
ショルダーラジアスR3＝ 240×0.1 ≒25mm
【００２３】
比較タイヤ
想定キャンバー角CA＝ 6°（車両ネガティブキャンバー角）
タイヤ外径OD＝646mm
トレッド接地幅TDW ＝208mm
落ち込み量ｘ＝sin6°×(104−tan3°×323)≒9.10mm
仮想円弧の半径R0≒593.5mm
センターラジアスR1＝600mm
距離ａ＝52mm
隣接ラジアスR2＝450mm
ショルダーラジアスR3＝25mm
【００２４】
上記各試験タイヤをそれぞれ排気量２リットルの自然吸気エンジン搭載のレーシングカーに装着し、同一ドライバーにより周状のワインディングコースを走行してラップタイムを計測し、その結果を表１に示した。なお、表１中のＯＵＴ及びＩＮは、その周回にピットイン又はピットアウトを含むため、走行したもののラップタイムの計測は行わなかったことを示す。
【００２５】
【表１】
0004072801.tif 000002
【００２６】
この表１から判るように、本発明タイヤは比較タイヤに比べて始終同等以上の安定したラップタイムで推移していた。また、本発明タイヤはレースディスタンスの約半分に当たる１０周目の走行でも熱劣化によるグリップダウン等の性能低下は見られなかった。つまり、本発明タイヤはネガティブキャンバー角が２°と小さいにも拘らず、ネガティブキャンバー角を６°に設定したタイヤと同等以上のタイヤ性能を発揮することができた。また、本発明タイヤはネガティブキャンバー角が小さいので、走行距離を延ばしたときの耐摩耗性及び耐ブロー性が優れていることは明らかである。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、タイヤ外径、トレッド接地幅、車両装着時のキャンバー角に基づいて、トレッドの接地端位置でのタイヤ外径からの落ち込み量を求め、該落ち込み量となる位置とセンターラインがトレッド表面に交わる位置とを通り該センターライン上に中心を持つ仮想円弧の半径を求め、これら数値に基づいてトレッドプロファイルをセンター側から順次センターラジアス、隣接ラジアス、ショルダーラジアスを特定することにより、車両装着時のネガティブキャンバー角を３°以下に設定した条件において優れたタイヤ性能を発揮することができ、しかも偏摩耗やブローの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなるレース用空気入りタイヤの設計方法を示すタイヤ設計図である。
【図２】本発明の実施形態からなるレース用空気入りタイヤの設計方法を示すトレッドプロファイル設計図である。
【符号の説明】
OD  タイヤ外径
TDW   トレッド接地幅
CA  車両装着時のキャンバー角
ｘ  落ち込み量
R0  仮想円弧の半径
R1  センターラジアス
R2  隣接ラジアス
R3  ショルダーラジアス
ａ  センターラジアスの変曲点までの距離
【図１】
0004072801.tif 000003
【図２】
0004072801.tif 000004