JP4813230B2

JP4813230B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4813230B2
Application number: JP2006091071A
Authority: JP
Inventors: 眞一梶; 裕一中村; 裕昭杉本; 晴信吹田
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2026-03-29
Also published as: CN101045428B; EP1839908A1; JP2007261485A; US20070227638A1; DE602007000206D1; KR20070098516A; CN101045428A; US7836925B2; EP1839908B1

Description

本発明は、トレッドのショルダー部にリブ及び／又はブロックが形成された空気入りタイヤに関し、より詳しくは当該ショルダー部の偏摩耗が抑制された空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤのトレッドのショルダー部は、偏摩耗が発生し易い箇所である。偏摩耗が進行するとタイヤの諸性能が低下するため、早期にタイヤを交換することが必要となる。そのため、偏摩耗を抑制するために、様々な方策が採られてきた。

特許文献１の空気入りタイヤにおいては、接地端を挟む両側に、周方向に延びる２本の副溝を設け、該副溝に挟まれた領域（摩耗領域）を犠牲にして摩耗させている。その結果、当該領域よりタイヤ幅方向内側に摩耗が進行することがなく、トレッドの偏摩耗が抑制されている。また、特許文献２の空気入りタイヤにおいては、接地端を含む、接地端より外側に周方向に延びる３本の細溝を設けている。この場合も、該細溝が刻まれた領域（摩耗領域）を犠牲にして、当該領域よりタイヤ幅方向内側のトレッドの偏摩耗を抑制している。
特開平６−８７３０３号公報特開平５−２６２１０５号公報

走行時に、トレッドのショルダー部は、路面から前後方向の力のみならず横方向の力を受ける。特に、前輪に装着されたタイヤにおいては、この傾向が強い。特許文献１のタイヤでは、路面からの横力により、副溝に挟まれた領域（摩耗領域）がタイヤ幅方向内側に倒れこんでしまい、タイヤと路面との摩擦による摩擦エネルギーを吸収できず、偏摩耗が発生することがある。

特許文献２のタイヤでも同様に、３本の細溝が刻まれた領域（摩耗領域）の剛性が低いため、タイヤ幅方向内側に倒れこんでしまい、偏摩耗抑制効果が低下してしまうことがある。更に、３本の細溝を設ける必要があるためトレッドパターンの設計自由度が低下したり、前記摩擦エネルギーの制御が困難であるため外側の２本の細溝の溝底にクラックが発生するという問題点もある。

したがって、本発明の目的は、路面からの横力に対しても、効果的にトレッドのショルダー部の偏摩耗を抑制できる空気入りタイヤを提供することにある。

上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、本願発明は、一対のビード部と、トレッドと、前記ビード部と前記トレッドとを連結するサイド部を備え、タイヤ周方向に延びる主溝を含む複数の溝が前記トレッドに刻まれ、前記トレッドのショルダー部に前記溝によりリブ及び／又はブロックが形成された空気入りタイヤにおいて、
前記トレッドの表面と前記サイド部の表面との交線上に、タイヤ周方向に延びる第１サイプが刻まれ、前記第１サイプよりタイヤ幅方向外側に、タイヤ周方向に延びる第２サイプが刻まれ、
前記第１サイプ及び前記第２サイプの深さ方向は、タイヤ赤道面に平行であって、
前記第２サイプの深さは、前記第１サイプの深さより深く、前記第２サイプの幅は、前記第１サイプの幅より広く、
前記第１サイプと第２サイプとに挟まれた摩耗領域の表面と、前記サイド部の表面との段差は２．０ｍｍ以下であることを特徴とする。

第１サイプと第２サイプとに挟まれた摩耗領域は、当該サイプにより剛性が低くなっている。当該摩耗領域は他の領域に比べて摩耗し易くなっているが、タイヤと路面との摩擦による摩擦エネルギーを吸収する。その結果、偏摩耗がタイヤ幅方向内側に及ぶことを防止している。

第１サイプ及び第２サイプは、タイヤ赤道面に対して平行に刻まれている。タイヤ幅方向外側の第２サイプは第１サイプに比べて、溝深さが深く、溝幅が広い。路面からの横力によっても摩耗領域はタイヤ幅方向内側に倒れこみ難くなっている。その結果、摩耗領域は摩擦エネルギーを十分に吸収し、偏摩耗を抑制することができる。また、トレッドの表面とサイド部の表面との交線上と当該交線のタイヤ幅方向外側に、サイプが刻まれているので、接地端を狭めることがなく、タイヤの性能を低下させることがない。

摩耗領域の表面とサイド部の表面との段差は０．０〜２．０ｍｍが好ましいが、０．５〜２．０ｍｍであることがより好ましい。段差が０．５ｍｍ未満であると、路面からの横力によりタイヤ幅方向内側に倒れこみやすくなり、偏摩耗抑制効果が低くなることがある。逆に、段差が２．０ｍｍを超えると、摩耗領域と路面との接触が不十分となり、偏摩耗抑制効果が低くなることがある。

本願発明は、前記摩耗領域の幅は２．５〜１０．０ｍｍであって、前記第１及び第２サイプの幅はそれぞれ０．３〜２．０ｍｍ、０．５〜３．０ｍｍであって、前記第２サイプの深さは前記主溝の深さの４０〜６０％であって、前記第１サイプの深さは前記第２サイプの深さの４５〜７０％である空気入りタイヤである。

摩耗領域の幅は２．５〜１０．０ｍｍは好ましい。幅が２．５ｍｍ未満であると、摩擦エネルギーを十分に吸収できず、偏摩耗を抑制できないことがある。幅が１０．０ｍｍを超えると、サイド部に摩耗領域を設けることが困難となる。第１及び第２サイプの深さが上記範囲より浅いと、摩耗領域の剛性が高くなりすぎて、摩耗領域の動きが抑制され偏摩耗抑制効果が十分に得られない。また、早期にサイプが消失するので、偏摩耗抑制効果も早期に消失する。第１及び第２サイプの深さが上記範囲より深いと、摩耗領域の剛性が低くなりすぎて、摩耗領域が欠損することがある。

以下、図面を用いて、本発明に係る空気入りタイヤの実施形態を説明する。図１は本発明に係る空気入りタイヤのトレッドパターンの右半分の一部を示す図である。図において、トレッドＴには、タイヤ周方向Ｒに延びる主溝１と、主溝１同士を連結する横溝２が刻まれ、主溝１と横溝２とによりブロック３が形成されている。トレッドＴのショルダー部にあるブロック３には、タイヤ周方向Ｒに延びる第１サイプ１１及び第２サイプ１２が刻まれている。１３は、第１サイプ１１と第２サイプ１２とに挟まれた摩耗領域である。

図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図に示すように、第１サイプ１１及び第２サイプ１２の深さ方向は、タイヤ赤道面Ｃに対して平行である。ＬはトレッドＴの表面２１とサイド部Ｓのテーパー面２２との交線であり、第１サイプ１１は交線Ｌ上に刻まれ、第２サイプ１２は交線Ｌからタイヤ幅方向外側に刻まれている。また、摩耗領域１３はテーパー面２２からｄだけ陥没し、摩耗領域１３の幅はｗである。また、第２サイプ１２の深さｄ２は、第１サイプ１１の深さｄ１より深く、第２サイプ１２の幅は、第１サイプ１１の幅より広くなっている。

図３は、タイヤが接地状態で横力を受けたときのショルダー部付近を示す断面図である。タイヤの変形により、陥没している摩耗領域１３が路面１００と滑り接触をし、路面からの摩擦エネルギーを吸収する。その結果、摩耗がタイヤ幅方向内側へ進行することを抑制し、偏摩耗を抑制することができる。

タイヤ幅方向外側の第２サイプ１２は第１サイプ１１に比べて、溝深さが深く、溝幅が広い。また、摩耗領域１３の表面はサイド部Ｓの表面より低くなっているので、路面からの横力によってもタイヤ幅方向内側に倒れこみ難くなっている。その結果、摩擦エネルギーを十分に吸収し、偏摩耗を抑制することができる。また、トレッドの表面２１とサイド部Ｓの表面との交線Ｌ上と交線Ｌのタイヤ幅方向外側に、サイプ１１、１２が刻まれているので、接地端を狭めることがなく、タイヤの性能を低下させることがない。

一方、従来の空気入りタイヤでは、図４に示すように、サイプ１０３よりタイヤ幅方向外側の摩耗領域１０３は、ブロック１０２側に倒れこむ。その結果、摩耗領域１０３は路面からの摩擦エネルギーを十分に吸収できず、摩耗がブロック１０２に進行し、偏摩耗が発生してしまう。また、サイプの位置によっては、接地端幅を狭めることとなるので、タイヤの諸性能を低下させることもある。なお、図３、４において、タイヤ断面の斜線部は摩耗する領域を表す。

摩耗領域１３の表面とサイド部Ｓのテーパー面２２との段差ｄは２．０ｍｍ以下でであればよく０．０ｍｍでもよいが、０．５〜２．０ｍｍであることがより好ましい。段差ｄが０．５ｍｍ未満であると、路面からの横力によりタイヤ幅方向内側に倒れこみやすくなり、偏摩耗抑制効果が低くなることがある。逆に、段差ｄが２．０ｍｍを超えると、摩耗領域１３と路面との接触が不十分となり、偏摩耗抑制効果が低くなることがある。なお、段差ｄは、テーパー面２２から摩耗領域１３の表面に対して垂直になるように測ったときの距離である。

摩耗領域１３の幅ｗは２．５〜１０．０ｍｍは好ましい。幅ｗが２．５ｍｍ未満であると、摩擦エネルギーを十分に吸収できず、偏摩耗を抑制できないことがある。幅ｗが１０．０ｍｍを超えると、サイド部Ｓに摩耗領域１３を設けることが困難となる。

第１サイプ１１及び第２サイプ１２の深さｄ１、ｄ２は、それぞれ主溝１の深さの４０〜６０％、４５〜７０％であることが好ましい。空気入りタイヤでもある。第１及び第２サイプ１１、１２の深さが上記範囲より浅いと、摩耗領域１３の剛性が高くなりすぎて、摩耗領域１３の動きが抑制され偏摩耗抑制効果が十分に得られない。また、早期にサイプ１１、１２が消失するので、偏摩耗抑制効果も早期に消失する。第１及び第２サイプ１１、１２の深さが上記範囲より深いと、摩耗領域１３の剛性が低くなりすぎて、摩耗領域１３が欠損することがある。

第１サイプ１１及び第２サイプ１２の幅ｗ１、ｗ２は、それぞれ０．３〜２．０ｍｍ、０．５〜３．０ｍｍであることが好ましい。第１サイプ１１や第２サイプ１２の幅ｗ１、ｗ２が０．３ｍｍ未満であると、タイヤの転動に伴ってサイプが開閉し、サイプ底に亀裂が発生しやすくなる。第１サイプ１１の幅ｗ１が２．０ｍｍを超えたり、第２サイプ１２の幅ｗ２が３．０ｍｍを超えたりすると、摩耗領域１３の剛性が低下しすぎるので、摩耗領域１３が逃げてしまう。その結果、摩耗領域１３は適正な姿勢を保つことができず、路面との滑り接触が不十分となり、摩擦エネルギーを十分に吸収できず、偏摩耗抑制効果が低下してしまう。また、第２サイプ１２の幅ｗ２は、第１サイプ１１の幅ｗ１より広いことが好ましい。幅ｗ１が幅ｗ２より広い場合、接地時の摩耗領域１３の変形は、第２サイプ１２より外側の部分１５に大きく影響を受ける。その結果、摩耗領域１３は、ショルダー部のブロック３から離れる方向（タイヤ幅方向外向き）に引っ張られ、摩擦エネルギーを十分に吸収できず、偏摩耗抑制効果が低下してしまう。

また、図５に示すように、本発明の構成は、トレッドのショルダー部がラウンドショルダーであるタイヤにも適用できる。この場合、トレッドの表面２１とショルダーのラウンド面２３との交線Ｌ上に第１サイプ１１を、更にタイヤ幅方向外側に第２サイプ１２を刻めば、上述した偏摩耗抑制効果を得ることができる。また、トレッドのショルダーにリブが形成されたタイヤに適用しても、同様の効果が得られる。

まず、タイヤが接地した状態でショルダー部付近発生する摩擦エネルギーを有限要素法（ＦＥＭ）解析により求めた。実施例１〜７は、本発明に係るタイヤであり、図１、２に示したショルダー部の形状を有し、第１及び第２サイプが刻まれ、同サイプに挟まれた摩耗領域がサイド部より陥没している。比較例１は、ショルダー部にサイプ及ぶ摩耗領域を有さないタイヤである。比較例２は、第１サイプのみを有し、第１サイプよりタイヤ幅方向外側を摩耗領域としたタイヤであり、トレッドとサイド部との交線Ｌより５．０ｍｍだけタイヤ幅方向内側に第１サイプが刻まれている。比較例３は、第１サイプが第２サイプより深く刻まれたタイヤである。比較例４は、実施例１と同じサイプ寸法であるが、段差ｄが２．５ｍｍとやや大きいタイヤである。なお、サイプ等の寸法は表１に示している。

解析条件は以下のとおりであり、トレッドとサイド部との交線Ｌよりタイヤ幅方向内側の領域（接地端部）、及び交線Ｌよりタイヤ幅方向外側の領域（摩耗領域）での摩擦エネルギーを表１に示す。表１では、比較例１の接地端部の摩擦エネルギーを１００とした指数で表している。
解析条件
タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５
負荷荷重：２７８（Ｎ）
スリップ角度：０．２度
主溝深さ：１６．０ｍｍ

表１によれば、実施例１〜７では２本のサイプを刻むことにより、比較例２と比べ摩擦領域で十分に摩擦エネルギーを発生させている。また、比較例３では、第１サイプが第２サイプより深いので、摩耗領域はタイヤ幅方向内側に倒れこみやすいので接地端部での摩擦エネルギーが小さくなっている。比較例４では、段差ｄが大きすぎるので摩耗領域と路面との接触が不十分となり、接地端部での摩擦エネルギーが小さくなっている。したがって、本発明のタイヤは、偏摩耗抑制効果が高いことが判る。

次に、上記の実施例１〜７及び比較例１〜４に係るタイヤを試作して、リムサイズ２２．５×７．５のリムに組み付けた後、内圧７００ｋＰａで空気を充填し、車両総重量２０トンの大型トラックの前輪に装着した。最大積載量の８０％の荷重で舗装路を走行し、段差偏摩耗量を測定した。結果を表２に示すが、数値解析と同様に実施例１〜７のタイヤでは偏摩耗の発生が抑制されていることが判る。特に、段差ｄを０．５〜２．０ｍｍとすることにより、効果的に偏摩耗の発生を抑制できた。

図１は、本発明に係る空気入りタイヤのトレッドパターンを示す。図２は、図１のＡ−Ａ断面図を示す。図３は、本発明に係る空気入りタイヤの接地状態を示す断面図である。図４は、従来の空気入りタイヤの接地状態を示す断面図である。図５は、ラウンドショルダーにおける図１のＡ−Ａ断面図を示す。

符号の説明

１主溝
２横溝
３ブロック
１１第１サイプ
１２第２サイプ
１３摩耗領域細溝

Claims

一対のビード部と、トレッドと、前記ビード部と前記トレッドとを連結するサイド部を備え、タイヤ周方向に延びる主溝を含む複数の溝が前記トレッドに刻まれ、前記トレッドのショルダー部に前記溝によりリブ及び／又はブロックが形成された空気入りタイヤにおいて、
前記トレッドの表面と前記サイド部の表面との交線上に、タイヤ周方向に延びる第１サイプが刻まれ、前記第１サイプよりタイヤ幅方向外側に、タイヤ周方向に延びる第２サイプが刻まれ、
前記第１サイプ及び前記第２サイプの深さ方向は、タイヤ赤道面に平行であって、
前記第２サイプの深さは、前記第１サイプの深さより深く、前記第２サイプの幅は、前記第１サイプの幅より広く、
前記第１サイプと第２サイプとに挟まれた摩耗領域の表面と、前記サイド部の表面との段差は２．０ｍｍ以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記摩耗領域の幅は２．５〜１０．０ｍｍであって、前記第１及び第２サイプの幅はそれぞれ０．３〜２．０ｍｍ、０．５〜３．０ｍｍであって、前記第２サイプの深さは前記主溝の深さの４０〜６０％であって、前記第１サイプの深さは前記第２サイプの深さの４５〜７０％である請求項１に記載の空気入りタイヤ。