JP2021195047A

JP2021195047A - タイヤ

Info

Publication number: JP2021195047A
Application number: JP2020103860A
Authority: JP
Inventors: 幸一中島; Koichi Nakajima
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2021-12-27
Also published as: EP3925797A1; EP3925797B1

Abstract

【課題】トレッド部に周方向溝が設けられたタイヤにおいて、トレッド部の摩耗に伴うウェット性能の低下を確実に抑制する。【解決手段】トレッド部を有するタイヤである。トレッド部には、タイヤ周方向に連続して延びる少なくとも１本の周方向溝５が設けられている。周方向溝５は、第１溝縁６と、第１溝壁８とを含む。第１溝壁８は、第１溝縁６よりもタイヤ半径方向内側で、タイヤ周方向に凹凸を繰り返す凹凸壁部１０を含む。凹凸壁部１０は、タイヤ周方向に間隔を開けて並ぶ複数の凹部１１と、隣接する凹部１１の間に形成された柱状部１２とを含む。凹部１１は、その底部分で平面状の第１平面１６を含む。柱状部１２は、第１平面１６と略平行な第２平面１７を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、タイヤに関する。

従来、トレッド部に設けられた主溝の溝壁に凹部が設けられた空気入りタイヤが提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。前記凹部は、トレッド部が摩耗しても、トレッド部の踏面において、主溝の開口面積を十分に確保する。このため、前記空気入りタイヤは、トレッド部の摩耗に伴うウェット性能の低下を抑制できる。

特開２０１９−０２６２４１号公報

近年では、優れたウェット性能をより長期に亘って発揮するタイヤが求められている。このため、前記空気入りタイヤは、上述のウェット性能の低下の抑制について、さらなる改善が求められていた。

本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、トレッド部に周方向溝が設けられたタイヤにおいて、トレッド部の摩耗に伴うウェット性能の低下を確実に抑制することを主たる課題としている。

本発明は、トレッド部を有するタイヤであって、前記トレッド部には、タイヤ周方向に連続して延びる少なくとも１本の周方向溝が設けられており、前記周方向溝は、トレッド踏面を延びる第１溝縁と、前記第１溝縁からタイヤ半径方向内側に延びる第１溝壁とを含み、前記第１溝壁は、前記第１溝縁よりもタイヤ半径方向内側で、タイヤ周方向に凹凸を繰り返す凹凸壁部を含み、前記凹凸壁部は、タイヤ周方向に間隔を開けて並ぶ複数の凹部と、隣接する前記凹部の間に形成された柱状部とを含み、前記凹部は、その底部分で平面状の第１平面を含み、前記柱状部は、前記第１平面と略平行な第２平面を含む。

本発明のタイヤにおいて、前記第１溝壁は、前記凹凸壁部のタイヤ半径方向外側に、前記第１溝縁を通るタイヤ法線に対して０〜１６°の角度を有する平坦壁部を含むのが望ましい。

本発明のタイヤにおいて、前記各凹部の前記第１平面は、前記周方向溝の溝底面と連なっているのが望ましい。

本発明のタイヤにおいて、前記各凹部のタイヤ半径方向の最大長さは、前記周方向溝の最大深さの５０％〜７０％であるのが望ましい。

本発明のタイヤにおいて、前記各凹部のタイヤ周方向の最大長さは、５〜１１mmであるのが望ましい。

本発明のタイヤにおいて、前記各凹部の深さは、１〜３mmであるのが望ましい。

本発明のタイヤにおいて、前記各柱状部のタイヤ周方向の最大長さは、５〜１１mmであるあるのが望ましい。

本発明のタイヤにおいて、前記周方向溝は、トレッド踏面を延びる第２溝縁と、前記第２溝縁からタイヤ半径方向内側に延びる第２溝壁とを含み、前記第２溝壁は、前記第２溝縁よりもタイヤ半径方向内側で、前記第１溝壁の前記凹凸壁部とは異なる位相でタイヤ周方向に凹凸を繰り返す凹凸壁部を含むのが望ましい。

本発明のタイヤにおいて、前記各柱状部は、前記第２平面のタイヤ周方向の両側に連なる側面を含み、前記側面は、前記周方向溝の溝幅方向と平行に延びる平面状であるのが望ましい。

本発明のタイヤにおいて、前記各柱状部の前記第２平面と前記側面との間のコーナ部の曲率半径は、０．５mm以下であるのが望ましい。

本発明のタイヤにおいて、前記周方向溝には、前記トレッド部の踏面で開口する横溝及びサイプが連通していないのが望ましい。

本発明のタイヤは、上記の構成を採用したことによって、トレッド部が摩耗しても周方向溝の溝縁によってウェット走行時に十分に大きな摩擦力を発揮でき、ひいてはトレッド部の摩耗に伴うウェット性能の低下を確実に抑制することができる。

本発明の一実施形態のタイヤのトレッド部の横断面図である。図１の周方向溝の拡大平面図である。図１の周方向溝の拡大斜視図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。トレッド部が摩耗したときの周方向溝の拡大斜視図である。第２平面の角度θ１とウェット性能との関係を示すグラフである。柱状部のトレッド踏面に沿った断面図である。比較例の周方向溝の拡大斜視図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１には、本実施形態のタイヤ１のトレッド部２の横断面図が示されている。なお、図１は、タイヤ１の正規状態におけるタイヤ回転軸を含む子午線断面図である。本実施形態のタイヤ１は、例えば、乗用車用の空気入りタイヤとして好適に用いられる。但し、このような態様に限定されるものではなく、本発明のタイヤ１は、例えば、重荷重用として用いられても良い。

「正規状態」とは、各種の規格が定められた空気入りタイヤの場合、タイヤが正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填され、しかも、無負荷の状態である。各種の規格が定められていないタイヤや、非空気式タイヤの場合、前記正規状態は、タイヤの使用目的に応じた標準的な使用状態であって無負荷の状態を意味する。本明細書において、特に断りがない場合、タイヤ各部の寸法等は、前記正規状態で測定された値である。なお、本明細書で説明された各構成は、ゴム成形品に含まれる通常の誤差を許容するものとする。

「正規リム」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めているリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば "標準リム" 、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim" である。

「正規内圧」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば "最高空気圧" 、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" である。

図１に示されるように、トレッド部２には、タイヤ周方向に連続して延びる少なくとも１本の周方向溝５が設けられている。本実施形態のトレッド部２には、例えば、４本の周方向溝５が設けられている。但し、本発明は、このような態様に限定されるものではない。

本明細書において、周方向溝５の溝長さ方向は、周方向溝５の溝中心線と平行な方向を意味する。本実施形態において、前記溝長さ方向は、タイヤ周方向と平行である。また、周方向溝５の溝幅方向は、前記溝中心線と直交する方向を意味する。

各周方向溝５の溝幅Ｗａは、例えば、トレッド幅ＴＷの３．０％〜６．０％であるのが望ましい。なお、上記溝幅Ｗａは、トレッド部２の踏面（以下、トレッド踏面２ｓという場合がある。）に表れる溝縁間の長さである。トレッド幅ＴＷは、前記正規状態における一方のトレッド端Ｔｅから他方のトレッド端Ｔｅまでのタイヤ軸方向の距離である。各周方向溝５の溝深さは、乗用車用の空気入りタイヤの場合、例えば、５〜１０mmであるのが望ましい。

トレッド端Ｔｅとは、前記正規状態のタイヤ１に、正規荷重を負荷してキャンバー角０°で平面に接地させたときの最もタイヤ軸方向外側の接地位置である。

「正規荷重」は、各種の規格が定められた空気入りタイヤの場合、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば "最大負荷能力" 、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY" である。また、各種の規格が定められていないタイヤや、非空気式タイヤの場合、「正規荷重」は、タイヤの標準使用状態において、１つのタイヤに作用する荷重を指す。前記「標準使用状態」とは、タイヤの使用目的に応じた標準的な車両にタイヤが装着され、かつ、前記車両が走行可能な状態で平坦な路面上に静止している状態を指す。

図２には、周方向溝５の拡大平面図が示されている。図３には、周方向溝５の拡大斜視図が示されている。図２及び図３に示されるように、周方向溝５は、例えば、タイヤ周方向に沿って直線状に延びている。但し、このような態様に限定されるものではなく、周方向溝５は、例えば、タイヤ周方向にジグザグ状に延びるものでも良い。

周方向溝５は、トレッド踏面２ｓを延びる第１溝縁６及び第２溝縁７と、第１溝縁６からタイヤ半径方向内側に延びる第１溝壁８と、第２溝縁７からタイヤ半径方向内側に延びる第２溝壁９とを含んでいる。

図３に示されるように、第１溝壁８は、第１溝縁６よりもタイヤ半径方向内側で、タイヤ周方向に凹凸を繰り返す凹凸壁部１０を含む。換言すれば、凹凸壁部１０は、第１溝縁６とタイヤ半径方向に離間している。また、凹凸壁部１０は、タイヤ周方向に間隔を開けて並ぶ複数の凹部１１と、隣接する凹部１１の間に形成された柱状部１２とを含む。第２溝壁９も同様である。なお、図２では、溝壁に設けられた凹部が破線で示されている。

図４には、図２のＡ−Ａ線断面図が示されている。図３及び図４に示されるように、凹部１１は、その底部分で平面状の第１平面１６を含む。柱状部１２は、第１平面１６と略平行な第２平面１７を含む。なお、第１平面１６と第２平面１７とが略平行であるとは、ゴム成形品に含まれる通常の誤差を許容する趣旨であり、第１平面１６と第２平面１７との角度差が５°以下である態様を含む。より望ましい態様では、第１平面１６と第２平面１７とは、互いに完全に平行に配される。

本発明のタイヤ１は、上記の構成を採用したことによって、トレッド部２が摩耗しても周方向溝５の溝縁によってウェット走行時に十分に大きな摩擦力を発揮でき、ひいてはトレッド部２の摩耗に伴うウェット性能の低下を確実に抑制することができる。その理由としては、以下のメカニズムが推察される。

図５には、トレッド部２が摩耗したときの周方向溝５の拡大斜視図が示されている。図５に示されるように、トレッド部２が摩耗して凹部１１及び柱状部１２がトレッド踏面２ｓに表れた場合、第１平面１６及び第２平面１７が、それぞれ、周方向溝５の溝縁を形成し、ウェット走行時に摩擦力を提供する。また、本発明では、柱状部１２の第２平面１７が凹部１１の第１平面１６と平行であるため、柱状部１２が変形し難く、第１平面１６及び第２平面１７によって形成される溝縁が大きな摩擦力を提供する。このようなメカニズムにより、本発明のタイヤは、上述の作用効果を発揮できるものと推察される。

さらに、上述の周方向溝５は、タイヤ走行時、凹部１１及び柱状部１２によって周方向溝５内を通る空気の振動エネルギーを損失させて気柱共鳴音を低減し、ひいてはノイズ性能を向上させるのにも役立つ。

以下、本実施形態のさらに詳細な構成が説明される。図３及び図４に示されるように、この実施形態の第１溝壁８は、第１溝縁６を通るタイヤ法線と平行に延びるか、又は、タイヤ半径方向外側に向かって溝幅方向の外側に傾斜している。また、第１溝壁８は、凹凸壁部１０のタイヤ半径方向外側に、平面状の平坦壁部１５を含んでいる。なお、タイヤ法線とは、任意の点を通ってタイヤ半径方向に平行に延びる仮想線を意味する。

平坦壁部１５は、例えば、第１溝縁６を通るタイヤ法線に対して０〜１６°の角度で配されている。平坦壁部１５の前記タイヤ法線に対する角度は、０〜４°がより望ましい。このような平坦壁部１５を有する第１溝壁８は、ウェット走行時において第１溝縁６によって大きな摩擦力を発揮できる。

柱状部１２の第２平面１７は、平坦壁部１５と連なっている。本実施形態の第２平面１７は、前記タイヤ法線に対して平坦壁部１５と同程度の角度で配されている。

図６には、本実施形態のタイヤ１における、第１溝縁６を通るタイヤ法線に対する第２平面１７の角度θ１と、ウェット性能との関係を表すグラフが示されている。なお、図６のウェット性能は、凹凸壁部１０が溝のエッジに現れるまで陸部が摩耗した状態におけるウェット性能である。このグラフでは、横軸が前記角度θ１であり、縦軸がウェット性能である。前記角度θ１の符号が（＋）である場合は、第２平面１７がタイヤ半径方向外側に向かって溝幅方向の外側に傾斜していることを示す。前記角度θ１の符号が（−）である場合は、第２平面１７がタイヤ半径方向外側に向かって溝幅方向の内側に傾斜していることを示す。

上述の通り、本実施形態のタイヤ１は、柱状部１２が溝のエッジとして現れた状態で優れたウェット性能を期待できる。一方、柱状部１２の剛性と周方向溝５の溝容積とをバランス良く確保するために、前記角度θ１が適正な範囲に規定されるのが望ましい。図６に示されるように、前記角度θ１は、０〜１６°が望ましく、とりわけ、前記角度θ１が０〜４°の範囲がより望ましい。これにより、周方向溝５が摩耗した状態でも優れたウェット性能が期待できる。

一方、前記角度θ１が０°より小さい場合（すなわち、角度θ１の符号が（−）である場合）、ウェット性能が急減している。これは、第２平面１７がタイヤ半径方向外側に向かって溝幅方向の内側に傾斜している場合、第１溝壁８が溝幅方向の内側に倒れ易くなり、ひいては第１溝縁６が発揮する摩擦力が小さくなるものと推察できる。

図７には、柱状部１２のトレッド踏面２ｓに沿った断面の輪郭が示されている。図７に示されるように、各柱状部１２のタイヤ周方向の最大長さＬ１は、例えば、５〜１１mmである。これにより、凹部１１の容積を大きく確保しつつ、柱状部１２の剛性を高めることができる。

各柱状部１２は、第２平面１７のタイヤ周方向の両側に連なる側面２０を含んでいる。柱状部１２の側面２０は、平面状に構成されている。また、柱状部１２の側面２０は、トレッド平面視において周方向溝５の溝幅方向に延びている。側面２０の溝幅方向に対する角度は、例えば、５°以下が望ましい。より望ましい態様として、本実施形態の側面２０は、周方向溝５の溝幅方向と平行に延びている。すなわち、本実施形態では、前記角度が０°とされている。このような側面２０は、エッジとしてトレッド踏面２ｓに表れたときにトラクション性能を高めることができる。

本実施形態では、各柱状部１２の第２平面１７と側面２０との間のコーナ部２１の曲率半径ｒ１は、０．５mm以下である。このような柱状部１２は、コーナ部２１の偏摩耗を抑制するのに役立つ。

さらに望ましい態様では、周方向溝５に設けられたウェアインジケータ用の凸部（図示省略）の外面と同じタイヤ半径方向の位置における、側面２０の溝幅方向の長さが、側面の溝幅方向の最大長さの９０％以上であるのが望ましい。これにより、摩耗後のウェット性能が確実に維持される。なお、ウェアインジケータ用の凸部は、タイヤの摩耗限度を表示するものである。一般に、前記凸部の高さは、１．６mmとされる。

図２に示されるように、本実施形態の周方向溝５の第１溝壁８には、同一形状状の凹部１１が溝長さ方向に等間隔に設けられている。但し、本発明は、このような態様に限定されるものではなく、例えば、形状の異なる凹部１１が溝長さ方向に複数並ぶものでも良い。

図４に示されるように、本実施形態の各凹部１１の第１平面１６は、周方向溝５の溝底面１９と連なっている。これにより、ウェアインジケータ用の凸部が露出するような摩耗終期においも、凹部１１によってウェット性能を確保することができる。

各凹部１１のタイヤ半径方向の最大長さＬ２は、周方向溝５の最大深さｄ１の望ましくは４０％以上、より望ましくは５０％以上、さらに望ましくは６０％以上であり、望ましくは９０％以下、より望ましくは８０％以下、さらに望ましくは７０％以下である。このような各凹部１１は、タイヤ新品時のドライ路面での操縦安定性を維持しつつ、トレッド部２の摩耗に伴うウェット性能の低下を確実に抑制することができる。

同様の観点から、各凹部１１の深さｄ２は、例えば、５mm以下であり、望ましくは１〜３mmである。なお、凹部１１の深さｄ２は、第１平面１６から第２平面１７までの、第１平面１６と直交する法線方向の距離に相当する。

第１平面１６と第２平面１７とが平行となっている領域のタイヤ半径方向の長さは、凹部１１のタイヤ半径方向の最大長さＬ２の４０％以上が望ましく、より望ましくは５０％〜７０％である。これにより、上述の効果が確実に得られる。

図２に示されるように、各凹部１１のタイヤ周方向の最大長さＬ３は、望ましくは４mm以上、より望ましくは５mm以上、さらに望ましくは６mm以上であり、望ましくは１２mm以下、より望ましくは１１mm以下、さらに望ましくは１０mm以下である。また、凹部１１の前記長さＬ３は、柱状部１２の前記長さＬ１よりも大きいのが望ましい。このような凹部１１は、上述の効果を発揮しつつ、気柱共鳴音を確実に低減できる。

図３に示されるように、周方向溝５の第２溝壁９は、第１溝壁８と同様の構成を具えている。このため、上述の第１溝壁８の構成は、第２溝壁９の構成に適用することができる。

より望ましい態様では、図２に示されるように、第２溝壁９は、第２溝縁７よりもタイヤ半径方向内側で、第１溝壁８の凹凸壁部１０とは異なる位相でタイヤ周方向に凹凸を繰り返す凹凸壁部１０を含む。これにより、周方向溝５内の空気の振動エネルギーがさらに損失され易くなり、ノイズ性能がさらに向上する。

図２に示されるように、本実施形態の周方向溝５には、トレッド部２の踏面で開口する横溝及びサイプが連通していないのが望ましい。これにより、トレッド部２の剛性が向上し、ドライ路面での操縦安定性が確保される。

以上、本発明の一実施形態のタイヤが詳細に説明されたが、本発明は、上記の具体的な実施形態に限定されることなく、種々の態様に変更して実施され得る。

上述した周方向溝を有するサイズ２４５／４０Ｒ１８の空気入りタイヤが、表１の仕様に基づき試作された。比較例として、図８に示されるように、凹部が設けられていない従来の周方向溝ａを有する空気入りタイヤが試作された。なお、各テストタイヤは、上記構成を除いて、実質的に同じ構成を具えている。また、各テストタイヤは、新品状態のウェット性能が実質的に同じである。各テストタイヤについて、摩耗後のウェット性能、及び、ノイズ性能がテストされた。各テストタイヤの共通仕様やテスト方法は、以下の通りである。
装着リム：１８×８．５Ｊ
タイヤ内圧：前輪２５０kPa、後輪２５０kPa
テスト車両：排気量３５００cc、四輪駆動車
タイヤ装着位置：全輪

＜摩耗後のウェット性能＞
各テストタイヤについて、トレッド部を摩耗させ、周方向溝の残り溝深さが、タイヤ新品時の周方向溝の全深さの４０％である状態とされた。この状態の各テストタイヤが装着された上記テスト車両で、ウェット路面を走行したときのウェット性能が、運転者の官能により評価された。結果は、比較例の前記ウェット性能を１００とする評点であり、数値が大きい程、摩耗後のウェット性能が優れていることを示す。

＜ノイズ性能＞
新品のテストタイヤが装着された上記テスト車両でドライ路面を速度１００km/hで走行したときの、周方向溝の気柱共鳴音が測定された。結果は、比較例を基準とするデシベル数で示されている。
テストの結果が表１に示される。

表１に示されるように、各実施例のタイヤは、トレッド部が摩耗した状態においても、優れたウェット性能が発揮されていることが確認できた。すなわち、各実施例のタイヤは、トレッド部の摩耗に伴うウェット性能の低下を確実に抑制していることが確認できた。

また、各実施例のタイヤは、周方向溝の気柱共鳴音が小さく、優れたノイズ性能を発揮していることも確認できた。

２トレッド部
２ｓトレッド踏面
５周方向溝
６第１溝縁
８第１溝壁
１０凹凸壁部
１１凹部
１２柱状部
１６第１平面
１７第２平面

Claims

トレッド部を有するタイヤであって、
前記トレッド部には、タイヤ周方向に連続して延びる少なくとも１本の周方向溝が設けられており、
前記周方向溝は、トレッド踏面を延びる第１溝縁と、前記第１溝縁からタイヤ半径方向内側に延びる第１溝壁とを含み、
前記第１溝壁は、前記第１溝縁よりもタイヤ半径方向内側で、タイヤ周方向に凹凸を繰り返す凹凸壁部を含み、
前記凹凸壁部は、タイヤ周方向に間隔を開けて並ぶ複数の凹部と、隣接する前記凹部の間に形成された柱状部とを含み、
前記凹部は、その底部分で平面状の第１平面を含み、
前記柱状部は、前記第１平面と略平行な第２平面を含む、
タイヤ。
前記第１溝壁は、前記凹凸壁部のタイヤ半径方向外側に、前記第１溝縁を通るタイヤ法線に対して０〜１６°の角度を有する平坦壁部を含む、請求項１に記載のタイヤ。
前記各凹部の前記第１平面は、前記周方向溝の溝底面と連なっている、請求項１又は２に記載のタイヤ。
前記各凹部のタイヤ半径方向の最大長さは、前記周方向溝の最大深さの５０％〜７０％である、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタイヤ。
前記各凹部のタイヤ周方向の最大長さは、５〜１１mmである、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のタイヤ。
前記各凹部の深さは、１〜３mmである、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタイヤ。
前記各柱状部のタイヤ周方向の最大長さは、５〜１１mmである、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタイヤ。
前記周方向溝は、トレッド踏面を延びる第２溝縁と、前記第２溝縁からタイヤ半径方向内側に延びる第２溝壁とを含み、
前記第２溝壁は、前記第２溝縁よりもタイヤ半径方向内側で、前記第１溝壁の前記凹凸壁部とは異なる位相でタイヤ周方向に凹凸を繰り返す凹凸壁部を含む、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のタイヤ。
前記各柱状部は、前記第２平面のタイヤ周方向の両側に連なる側面を含み、
前記側面は、前記周方向溝の溝幅方向と平行に延びる平面状である、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のタイヤ。
前記各柱状部の前記第２平面と前記側面との間のコーナ部の曲率半径は、０．５mm以下である、請求項９に記載のタイヤ。
前記周方向溝には、前記トレッド部の踏面で開口する横溝及びサイプが連通していない、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のタイヤ。