JP2022089630A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ウェット性能を維持しつつ摩耗性能を向上する。【解決手段】トレッド１６には、センター主溝２８Ａと、その両側に位置する一対のショルダー主溝２８Ｂ，２８Ｃとの、３本の主溝が設けられている。接地端ＴＥ，ＴＥ間のトレッド表面１６Ａの面積ＳＡに対する当該トレッド表面１６Ａ内の非接地部分の面積ＳＢの比ＳＢ／ＳＡであるボイド比ＶＲが２６．５～２８．５％であり、各主溝２８の溝深さＤＧが、各主溝２８の溝下における複数の補強層の最外層２６の外表面からトレッド表面１６Ａまでの距離ＤＸの７９～８５％である。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいては、湿潤路面での高いグリップ性能（即ち、ウェット性能）を付与することが求められており、例えばトレッド表面を形成するトレッドゴムのゴム配合によりウェット性能を向上することができる。

なお、特許文献１，２には、トラックやバス等の重荷重用空気入りタイヤにおいて、トレッドに設けた主溝の溝深さと溝下のゴム厚さとの関係を規定することが開示されている。

特開２０１９－０５９３４０号公報 特開２０１７－０７１２７５号公報

上記のようにトレッドゴム配合によりウェット性能を向上させた場合、一般的にその背反として摩耗性能が低下する。そのため、トレッドゴム配合により向上したウェット性能を維持しつつ、トレッドパターンにより摩耗性能を向上することが求められる。

本発明の実施形態は、上記の点に鑑み、ウェット性能を維持しつつ摩耗性能を向上することができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延びる主溝として、センター主溝と、前記センター主溝のタイヤ幅方向両側に位置する一対のショルダー主溝との、３本の主溝がトレッドに設けられた空気入りタイヤにおいて、前記トレッドにおける接地端間のトレッド表面の面積に対する当該接地端間のトレッド表面内の非接地部分の面積の比であるボイド比が２６．５％以上２８．５％以下であり、前記３本の主溝の各溝深さが、各主溝の溝下における複数の補強層の最外層の外表面からトレッド表面までの距離の７９％以上８５％以下であることを特徴とする。

本実施形態に係る空気入りタイヤによれば、そのトレッドパターンにおいてボイド比と主溝の溝深さ比を規定することにより、ウェット性能を維持しつつ摩耗性能を向上することができる。

一実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドパターンを示す展開図 同空気入りタイヤの断面図 図２の一部拡大断面図

以下、実施形態について図面を参照して説明する。

本明細書における各形状及び寸法等は、特に断らない限り、空気入りタイヤ（以下、単にタイヤということがある。）を正規リムに装着して正規内圧を充填した無負荷の正規状態でのものである。正規リムとは、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るリムであり、例えばＪＡＴＭＡ規格における「標準リム」、ＴＲＡ規格における「Design Rim」、又はＥＴＲＴＯ規格における「Measuring Rim」である。正規内圧とは、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、例えばＪＡＴＭＡ規格における「最高空気圧」、ＴＲＡ規格における表「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の「最大値」、又はＥＴＲＴＯ規格における「INFLATION PRESSURE」である。

一実施形態に係る空気入りタイヤ１０は、乗用車用タイヤであり、図２に示すように、リムに固定される左右一対のビード１２，１２と、該一対のビード１２，１２からそれぞれタイヤ半径方向外側に連なる左右一対のサイドウォール１４，１４と、該一対のサイドウォール１４，１４の間に跨がって延び接地面を構成するトレッド１６とを有する。

図中、符号ＣＬは、タイヤ幅方向中心に相当するタイヤ赤道面を示す。本明細書において、タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸に平行な方向をいい、図において符号ＷＤで示す。タイヤ幅方向ＷＤ内側とはタイヤ赤道面ＣＬに近づく方向であり、タイヤ幅方向ＷＤ外側とはタイヤ赤道面ＣＬから離れる方向である。タイヤ半径方向とは、タイヤ回転軸に垂直な方向をいい、図において符号ＲＤで示す。タイヤ半径方向ＲＤ内側とはタイヤ回転軸に近づく方向であり、タイヤ半径方向ＲＤ外側とはタイヤ回転軸から離れる方向である。タイヤ周方向とは、タイヤ回転軸を中心として回転する方向をいい、図において符号ＣＤで示す。

本実施形態では、トレッドパターン以外については一般的なタイヤ構造を採用することができ、特に限定されない。図２に示す例では、空気入りタイヤ１０は、一対のビードコア１８，１８と、該一対のビードコア１８，１８間に掛け渡されたカーカスプライ２０と、カーカスプライ２０のクラウン部のタイヤ半径方向ＲＤ外側に配置されたベルト２２と、ベルト２２の外周側に設けられたトレッドゴム２４とを備える。

ビードコア１８は、ビードワイヤで構成されたタイヤ周方向の全周にわたって延びる環状部材であり、ビード１２に埋設されている。カーカスプライ２０は、子午線方向に沿って配される繊維コードの配列体をトッピングゴムで被覆してなり、両端部がビードコア１８の周りに折り返されて係止されている。ベルト２２は、タイヤ周方向に対して所定角度で傾斜したベルトコードの配列体をトッピングゴムで被覆してなり、トレッド１６におけるカーカスプライ２０の外周側において複数層（図では２層）が設けられている。図２の例では、ベルト２２の外周側に、タイヤ周方向に対して実質的に平行に延びる有機繊維コードを含むベルト補強層２６が設けられている。本実施形態では、ベルト２２とベルト補強層２６を総称して「補強層」といい、「補強層の最外層」とは、図２の例ではベルト補強層２６であるが、ベルト補強層２６がない場合はベルト２２の最外層である。

図１及び図２において、符号ＴＥは、トレッド１６の接地端を示す。接地端ＴＥは、タイヤを正規リムにリム組みし、正規内圧を充填した状態でタイヤを平坦な路面に垂直に置き、正規荷重を加えたときの路面に接地するトレッド表面のタイヤ幅方向ＷＤの最外位置を指す。正規荷重は、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荷重であり、例えばＪＡＴＭＡ規格における最大負荷能力、ＴＲＡ規格における上記の表に記載の最大値、ＥＴＲＴＯ規格における「LOAD CAPACITY」であるが、タイヤが乗用車用である場合には前記荷重の８８％に相当する荷重とする。

図１及び図２に示す空気入りタイヤ１０は、車両への装着向きが指定されたタイヤであり、車両に装着する際に外側に装着される側面と内側に装着される側面とが指定されている。そのため、空気入りタイヤ１０の例えばサイド部には、車両への装着向きを指定するための表示が設けられている。図中、符号ＯＵＴで示す側が車両装着姿勢において外側（車両装着外側）に向き、符号ＩＮで示す側が車両装着姿勢において内側（車両装着内側）に向くように、車両に装着される。

図１及び図２に示すように、トレッド１６の表面（即ち、トレッド表面１６Ａ）には、タイヤ周方向ＣＤに延びる主溝２８がタイヤ幅方向ＷＤに間隔をおいて３本設けられている。詳細には、トレッド１６におけるタイヤ幅方向ＷＤの中央部に位置するセンター主溝２８Ａと、該センター主溝２８Ａのタイヤ幅方向ＷＤ両側に位置する一対のショルダー主溝２８Ｂ，２８Ｃとが設けられている。この例では、これらの主溝２８は、いずれもタイヤ周方向ＣＤに平行に延びるストレート状である。なお、主溝２８は、一般に５ｍｍ以上の溝幅（開口幅）を持つ周方向溝である。

トレッド１６には３本の主溝２８によって４つの陸部３０が区画形成されている。すなわち、センター主溝２８Ａと一対のショルダー主溝２８Ｂ，２８Ｃとの間にそれぞれ挟まれた左右のセンター陸部３０Ａ，３０Ｂと、ショルダー主溝２８Ｂ，２８Ｃのタイヤ幅方向ＷＤ外側に位置して接地端ＴＥを含む左右のショルダー陸部３０Ｃ，３０Ｄが設けられている。

各陸部３０には、タイヤ周方向ＣＤに対して交差する方向に延びる横溝３２及び／又はサイプ３４が設けられている。ここで、サイプ３４とは、溝幅が１．５ｍｍ以下（好ましくは０．４～１．２ｍｍ）の細い溝をいう。横溝３２とは、溝幅が１．５ｍｍを超える（通常は溝幅２ｍｍ以上）溝をいう。

この例では、車両装着内側ＩＮのセンター陸部３０Ａには、タイヤ幅方向ＷＤ外側のエッジから延びて当該センター陸部３０Ａ内で終端する第１横溝３２Ａと、タイヤ幅方向ＷＤ内側のエッジから延びて当該センター陸部３０Ａ内で終端する第１サイプ３４Ａが、タイヤ周方向ＣＤに交互に設けられている。第１横溝３２Ａのトレッド表面１６Ａへの開口部には逆テーパ状に広がる傾斜面３３が設けられている。第１サイプ３４Ａのトレッド表面１６Ａへの開口部にも逆テーパ状に広がる傾斜面３５が設けられている。

車両装着外側ＯＵＴのセンター陸部３０Ｂには、タイヤ幅方向ＷＤに対して傾斜して延びて当該センター陸部３０Ｂを横断する第２サイプ３４Ｂがタイヤ周方向ＣＤに間隔をおいて設けられている。第２サイプ３４Ｂは、トレッド表面１６Ａへの開口部に逆テーパ状に広がる傾斜面３５が設けられたものと、当該傾斜面３５が設けられていないものが、タイヤ周方向ＣＤに交互に設けられている。

車両装着内側ＩＮのショルダー陸部３０Ｃには、タイヤ幅方向ＷＤに対して傾斜して延びて、当該ショルダー陸部３０Ｃを、少なくとも接地端ＴＥまでの範囲で横断する、第２横溝３２Ｂと第３サイプ３４Ｃとが、タイヤ周方向ＣＤに交互に設けられている。第２横溝３２Ｂは、ショルダー主溝２８Ｂ側の端部がサイプとして形成されており、また、トレッド表面１６Ａへの開口部に逆テーパ状に広がる傾斜面３３が設けられている。

車両装着外側ＯＵＴのショルダー陸部３０Ｄには、タイヤ幅方向ＷＤに対して傾斜して延びて当該ショルダー陸部３０Ｄを横断する第３横溝３２Ｃが、タイヤ周方向ＣＤに間隔をおいて設けられている。第３横溝３２Ｃは、ショルダー主溝２８Ｃ側の端部がサイプとして形成されており、また、トレッド表面１６Ａへの開口部に逆テーパ状に広がる傾斜面３３が設けられている。

本実施形態では、トレッド表面１６Ａのボイド比が２６．５％以上２８．５％以下に設定されている。従来一般的なボイド比が３３％程度であるのに対し、このようにボイド比を小さく設定することにより、接地圧を下げて摩耗しにくくすることができ、摩耗性能を向上させることができる。

ここで、トレッド表面１６Ａのボイド比とは、両側の接地端ＴＥ，ＴＥ間のトレッド表面１６Ａの面積に対する、当該接地端ＴＥ，ＴＥ間のトレッド表面１６Ａ内の非接地部分の面積の比をいい、即ち、接地端ＴＥ，ＴＥ間の領域内に占める非接地部分の面積の比率である。詳細には、車両装着内側ＩＮの接地端ＴＥから車両装着外側ＯＵＴの接地端ＴＥまでのトレッド表面１６Ａの面積（タイヤ周方向ＣＤの全周にわたる接地部分の面積と非接地部分の面積の総和）をＳＡとし、車両装着内側ＩＮの接地端ＴＥから車両装着外側ＯＵＴの接地端ＴＥまでのトレッド表面１６Ａにおける非接地部分の面積をＳＢとし、ボイド比をＶＲとして、ＶＲ＝（ＳＢ／ＳＡ）×１００で表される。ここで、非接地部分の面積は、主溝２８、横溝３２及びサイプ３４の開口面積の総和であり、横溝３２及びサイプ３４の開口面積には上記傾斜面３３，３５により広げられた部分も含まれる。

本実施形態では、また、３本の主溝２８の各溝深さＤＧが、各主溝２８の溝下における複数の補強層の最外層の外表面からトレッド表面１６Ａまでの距離ＤＸの７９％以上８５％以下に設定されている。

このように距離ＤＸに対する溝深さＤＧの比（以下、この比を溝深さ比ＧＲという。ＧＲ＝（ＤＧ／ＤＸ）×１００）を７９％以上８５％以下に設定しており、従来一般的な溝深さ比よりも大きく設定したことにより、トレッドゴム２４の厚みを抑えながら、主溝２８の溝深さＤＧを大きくすることができ、摩耗寿命を延長することができる。また、主溝２８の溝深さＤＧが大きくなることで、ウェット性能が向上するため、ボイド比ＶＲを小さく設定したことによるウェット性能の低下を抑えることができる。また、トレッドゴム２４の厚みを抑えることできるため、タイヤ質量の増加による転がり抵抗の悪化を抑えることができる。よって、ボイド比ＶＲの上記設定と相俟って、ウェット性能を維持しつつ、またタイヤ質量の増加を抑えながら、摩耗性能を向上することができる。溝深さ比ＧＲは、より好ましくは８０％以上８４％以下である。

ここで、主溝２８の溝深さＤＧは、図３に示すように、主溝２８の底部２９から主溝２８の開口面までのタイヤ半径方向ＲＤにおける距離であり、ＴＷＩ（トレッドウエアーインジケータ）が設けられた部位を除いた主溝２８の最大深さをいう。溝深さＤＧの大きさは、タイヤサイズによっても異なるため、特に限定されず、例えば７～１０ｍｍでもよい。

上記距離ＤＸは、主溝２８の直下にある補強層の最外層（この例ではベルト補強層２６）の外表面からトレッド表面１６Ａ（主溝２８の開口面）までのタイヤ半径方向ＲＤにおける距離である。距離ＤＸは、主溝２８の溝底ゴム厚みをＴＧとして、ＤＸ＝ＤＧ＋ＴＧで表される。ここで、溝底ゴム厚みＴＧは、主溝２８の下方に存在するゴムのタイヤ半径方向ＲＤにおける厚みであり、主溝２８の底部２９とその直下の補強層の最外層（この例ではベルト補強層２６）の外表面とのタイヤ半径方向ＲＤにおける距離である。

この実施形態では、また、トレッド１６の接地端ＴＥ，ＴＥ間において、タイヤ赤道面ＣＬよりも車両装着内側ＩＮに位置する領域を内側領域３６と、タイヤ赤道面ＣＬよりも車両装着外側ＯＵＴに位置する領域を外側領域３８としたとき、外側領域３８におけるボイド比ＶＲ１が内側領域３６におけるボイド比ＶＲ２よりも小さく設定されている（即ち、ＶＲ１＜ＶＲ２）。

このように車両装着外側ＯＵＴでボイド比を小さくすることより、次の作用効果が奏される。例えば、乗用車の中でもミニバン等のように車高の高い車両では旋回時にタイヤの車両装着外側に高荷重がかかりやすい。これに対し、上記のように車両装着外側ＯＵＴでのボイド比ＶＲ１を小さくすることにより、陸部の比率が大きくなるので、より広い面積で高荷重を分担することができ、接地圧を下げて摩耗しにくくすることができる。

ここで、外側領域３８のボイド比ＶＲ１とは、タイヤ赤道面ＣＬから車両装着外側ＯＵＴの接地端ＴＥまでの領域である外側領域３８のトレッド表面１６Ａの面積に対する、当該外側領域３８内の非接地部分の面積の比をいう。また、内側領域３６のボイド比ＶＲ２とは、タイヤ赤道面ＣＬから車両装着内側ＩＮの接地端ＴＥまでの領域である内側領域３６のトレッド表面１６Ａの面積に対する、当該内側領域３６内の非接地部分の面積の比をいう。

これらボイド比ＶＲ１，ＶＲ２の値は特に限定されないが、ＶＲ１は２４％以上２７％以下でもよく、２５％以上２６％以下でもよい。また、ＶＲ２は２７％以上３０％以下でもよく、２８％以上２９％以下でもよい。また、ＶＲ２とＶＲ１の差（ＶＲ２－ＶＲ１）も特に限定されないが、２％以上６％以下でもよく、２％以上４％以下でもよい。

この実施形態では、また、センター主溝２８Ａがタイヤ赤道面ＣＬよりも車両装着内側ＩＮに偏在している。詳細には、センター主溝２８Ａは、その全体が内側領域３６内に設けられており、外側領域３８には存在していない。そのため、３本の主溝２８は、内側領域３６に２本存在し、外側領域３８に１本存在することになるので、外側領域３８のボイド比ＶＲ１をより効果的に小さくすることができる。

なお、図１に示すトレッドパターンは好ましい一例にすぎず、本実施形態は、上記ボイド比ＶＲ及び溝深さ比ＧＲを満足する種々のトレッドパターンに適用可能である。例えば、各陸部におけるサイプ及び横溝の配置等の構成、主溝の位置等の構成についても種々の変更が可能である。

実施形態に係るタイヤの性能改善効果を確認するために、実施例１～３および比較例１～３の空気入りラジアルタイヤ（タイヤサイズ：２０５／６０Ｒ１６ ９２Ｈ）を試作し、各タイヤを１６×６．０のリムに装着し、内圧２４０ｋＰａを充填してミニバンに装着し、ウェット性能と摩耗性能を評価した。

各試作タイヤは、上記の図１で示すトレッドパターンを備えたものであり、主溝２８の溝幅及び横溝３２の溝幅等を変更することにより表１に示すとおりのボイド比ＶＲに設定するとともに、トレッドゴム２４の厚みは一定としたうえで主溝２８の溝深さＤＧを変更することにより表１に示すとおりの溝深さ比ＧＲに設定した。その他の構成については実施例１～３および比較例１～３について共通とした。

各評価方法は以下の通りである。
・ウェット性能：水で濡れた周回路面を走行し、ドライバーによる官能評価によりハンドリング性を評価し、比較例１のタイヤのハンドリング性評価を１００とした指数で表示した。数値が大きいほどウェット性能に優れることを示す。
・摩耗性能：タイヤローテーションなしで、アスファルト路を９０００ｋｍ走行した後の主溝の残溝深さを測定し、比較例１のタイヤの残溝深さを１００とした指数で表示した。数値が大きいほど摩耗性能に優れることを示す。

結果は表１に示す通りであり、ボイド比ＶＲおよび溝深さ比ＧＲが規定範囲外である比較例１に対して、ボイド比ＶＲおよび溝深さ比ＧＲがともに規定範囲内である実施例１～３であると、トレッドゴム配合による優れたウェット性能を維持ないし向上しながら、摩耗性能が向上していた。また、距離ＤＸを一定としてドレッドゴム厚みを一定としたので、タイヤ質量も維持されていた。これに対し、比較例２では、溝深さ比ＧＲを規定範囲内としたもののボイド比ＶＲが規定範囲外であるため、摩耗性能の改善効果が不十分であった。比較例３では、ボイド比ＶＲを規定範囲内としたものの溝深さ比ＧＲが規定範囲外であるため、摩耗性能の改善効果が不十分であり、ウェット性能にも劣っていた。

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…空気入りタイヤ、１６…トレッド、１６Ａ…トレッド表面、２６…ベルト補強層、２８…主溝、２８Ａ…センター主溝、２８Ｂ，２８Ｃ…ショルダー主溝、３６…内側領域、３８…外側領域、ＣＬ…タイヤ赤道面、ＣＤ…タイヤ周方向、ＷＤ…タイヤ幅方向、ＩＮ…車両装着内側、ＯＵＴ…車両装着外側、ＴＥ…接地端、ＤＧ…溝深さ、ＤＸ…最外層の外表面からトレッド表面までの距離

Claims (3)

1. タイヤ周方向に延びる主溝として、センター主溝と、前記センター主溝のタイヤ幅方向両側に位置する一対のショルダー主溝との、３本の主溝がトレッドに設けられた空気入りタイヤにおいて、
   前記トレッドにおける接地端間のトレッド表面の面積に対する当該接地端間のトレッド表面内の非接地部分の面積の比であるボイド比が２６．５％以上２８．５％以下であり、
   前記３本の主溝の各溝深さが、各主溝の溝下における複数の補強層の最外層の外表面からトレッド表面までの距離の７９％以上８５％以下である、空気入りタイヤ。
2. 前記空気入りタイヤは車両への装着向きが指定され、前記トレッドの前記接地端間において、タイヤ赤道面よりも車両装着内側に位置する内側領域と、タイヤ赤道面よりも車両装着外側に位置する外側領域と、を備え、前記外側領域におけるボイド比が前記内側領域におけるボイド比よりも小さい、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記センター主溝がタイヤ赤道面よりも車両装着内側に偏在している、請求項２に記載の空気入りタイヤ。

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