JP4989755B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、耐カット性を向上させた空気入りタイヤに関する。
4輪駆動車やスポーツユーティリティビークル(SUV)などに使用される空気入りタイヤにあっては、悪路ないし不整地を走行する機会が多い。そのため、走行時にタイヤのサイドウォール部が路面上の石などと衝突し、該サイドウォール部にカット傷が生じてタイヤを損傷させることがある。
従来、このような不具合に対処するため、例えば図9に示すように、サイドウォール部aに、その外表面から***するサイドプロテクタbを設け、耐カット性を高めることが提案されている(例えば特許文献1参照。)。
しかし従来のサイドプロテクタbは、同図に示すように、タイヤ周方向に連続してのびる環状をなすため、ゴムボリュームが大であり、タイヤ質量の増加を招くとともに、タイヤ縦剛性を不必要に高め乗り心地性を低下させるという問題がある。
特開2003−112505号公報
そこで本発明は、必要な耐カット性を確保しながら、タイヤ質量の増加およびタイヤ縦剛性の増加を最低限に抑えることができ、タイヤの軽量化を図るとともに乗り心地性を向上させる空気入りタイヤを提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本願請求項1の発明は、トレッド部と、そのタイヤ軸方向両端からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部と、各サイドウォール部のタイヤ半径方向内方端に配されるビード部とを具える空気入りタイヤであって、
前記サイドウォール部の外表面Sかつタイヤ最大幅点よりもタイヤ半径方向外側の上サイドウォール領域に、トレッド部側からタイヤ半径方向線に対して0〜20度の角度αで長さ方向にのびかつタイヤ周方向に隔設される複数本のプロテクトリブを具えるとともに、
前記プロテクトリブは、前記外表面Sからの高さが最大となる最大高さ部を有し、かつこの最大高さ部を通る長さ方向と平行な縦断面形状が、前記最大高さ部からプロテクトリブの半径方向外端Raまで前記高さが漸減する外端側傾斜部と、前記最大高さ部からプロテクトリブの半径方向内端Rbまで前記高さが漸減する内端側傾斜部とを有する略三角形状をなし、
しかも、前記最大高さ部の前記半径方向外端Raからの前記長さ方向の距離Laを、前記プロテクトリブの半径方向外端Raと内端Rbとの間の前記長さ方向の距離LRの0.1〜0.3倍、かつ前記プロテクトリブの半径方向外端Raのビードベースラインからのタイヤ半径方向距離Haを、タイヤ断面高さHTの0.6〜0.8倍としたことを特徴としている。
又請求項2の発明では、前記プロテクトリブは、前記長さ方向と直角のリブ幅が、前記半径方向外端Raから半径方向内端Rbに向かって漸減することを特徴としている。
又請求項3の発明では、前記プロテクトリブの長さ方向と直角な横断面は、前記外表面Sから隔たるに従い断面幅が漸減することを特徴としている。
又請求項4の発明では、前記プロテクトリブは、三角錐体、又は三角錐台からなることを特徴としている。
又請求項5の発明では、前記プロテクトリブは、前記タイヤ最大幅点を通る半径方向線よりもタイヤ外側に突出しないことを特徴としている。
又請求項6の発明では、前記プロテクトリブは、トレッドゴムとサイドウォールゴムとが接する臨界線が
前記外表面S上に露出する露出位置よりもタイヤ半径方向内側に配されることを特徴としている。
又請求項7の発明では、前記プロテクトリブの半径方向外側に、前記外表面Sから小高さで突出してタイヤ周方向に連続してのびる緩衝リブを隣設したことを特徴としている。
本明細書では、特に断りがない限り、タイヤの各部の寸法等は、タイヤを正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した正規内圧充填状態にて特定される値とする。なお前記「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であれば標準リム、TRAであれば "Design Rim" 、或いはETRTOであれば "Measuring Rim"を意味する。又前記「正規内圧」とは、前記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"を意味するが、乗用車用タイヤの場合には180kPaとする。
本発明は叙上の如く、サイドプロテクタが、タイヤ周方向に隔設される複数本のプロテクトリブによって形成されること、及び前記プロテクトリブが、耐カット性が要求される上サイドウォール領域のみに形成されることにより、ゴムボリュームの増加を抑えてタイヤの軽量化を図るとともに、タイヤ縦剛性の増加を抑えて乗り心地性を向上させうる。
しかもプロテクトリブの縦断面形状を、最大高さ部を有する略三角形状とするとともに、該プロテクトリブの半径方向外端の位置及び前記最大高さ部の位置を特定し、カット傷が生じやすい位置に、最も補強効果が高い最大高さ部を位置させている。従って、より少ないゴムボリュームにて必要な耐カット性を確保することができる。又前記プロテクトリブの縦断面形状が略三角形状をなし、タイヤ変形しやすいタイヤ最大幅点に近づくにつれてプロテクトリブの剛性を減じているため、タイヤ縦剛性への影響を最小限に抑えることができ、乗り心地性をより向上させることができる。
本発明の空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 プロテクトリブの配置を示すタイヤの部分側面図である。 プロテクトリブを示すタイヤの部分断面図である。 (A)〜(C)は、プロテクトリブを示す斜視図、プロテクトリブの長さ方向と平行な縦断面図、及び長さ方向と直角な横断面図である。 プロテクトリブの横断面形状を説明する断面図である。 (A)〜(C)はプロテクトリブの他の実施例を示す斜視図である。 プロテクトリブの、トレッドゴムとサイドウォールゴムとの臨界線に対する位置関係を説明する断面図である。 (A)、(B)は、緩衝リブによる作用効果を説明する断面図である。 従来のサイドプロテクタを説明するタイヤの部分斜視図である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図1は本発明の空気入りタイヤ1の正規内圧充填状態を示す断面図であり、トレッド部2と、そのタイヤ軸方向両端からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部3と、各サイドウォール部3のタイヤ半径方向内方端に配されるビード部4とを具える。
又前記タイヤ1には、前記トレッド部2からサイドウォール部3をへてビード部4のビードコア5に至るカーカス6と、該カーカス6の半径方向外側かつトレッド部2の内方に配されるベルト層7とを含むコード補強層が設けられる。
前記カーカス6は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば75゜〜90゜の角度で配列した1枚以上、本例では1枚のカーカスプライ6Aから形成される。このカーカスプライ6Aは、前記ビードコア5、5間に跨るトロイド状のプライ本体部6aの両端に、前記ビードコア5の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部6bを有する。又該プライ本体部6aとプライ折返し部6bとの間には、前記ビードコア5からタイヤ半径方向外側に先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム8が配置されている。
前記ベルト層7は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば10〜40゜の角度で配列した2枚以上、本例では2枚のベルトプライ7A、7Bから形成され、各ベルトコードがプライ間相互で交差することにより、ベルト剛性を高め、トレッド部2の略全巾をタガ効果を有して強固に補強している。
前記ベルト層7の半径方向外側には、高速耐久性を高める目的で、バンドコードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回したバンド層9を設けることができる。このバンド層9として、前記ベルト層7のタイヤ軸方向外端部のみを被覆する左右一対のエッジバンドプライ、及びベルト層7の略全巾を覆うフルバンドプライが適宜使用でき、本例では、1枚のフルバンドプライによりバンド層9を形成した場合が例示される。なお、前記カーカスコード、ベルトコード、バンドコードとして、従来と同様、周知の種々のタイヤ用コードを適宜採用することができる。
そして前記サイドウォール部3の外表面Sには、タイヤ最大幅点Pmよりもタイヤ半径方向外側の上サイドウォール領域YUに、図2に示すように、複数本のプロテクトリブ10がタイヤ周方向に間隔を隔てて突設される。なお前記外表面Sは、トレッド接地端Teまでのタイヤ外側面を含むものとする。
前記プロテクトリブ10は、その半径方向外端Raから半径方向内端Rbまでタイヤ半径方向線Nに対して0〜20度の角度αで長さ方向にのびるとともに、前記半径方向外端RaのビードベースラインBLからのタイヤ半径方向距離Ha(図1に示す。)は、タイヤ断面高さHTの0.6〜0.8倍の範囲に設定される。
このプロテクトリブ10は、図3、4に示すように、前記外表面Sからの高さHDが最大となる最大高さ部11を有し、かつこの最大高さ部11を通る長さ方向と平行な縦断面形状K1(図4(A)、(B)に示す。)は、前記最大高さ部11からプロテクトリブ10の半径方向外端Raまで前記高さHDが漸減する外端側傾斜部12と、前記最大高さ部11からプロテクトリブ10の半径方向内端Rbまで前記高さHDが漸減する内端側傾斜部13とを有する略三角形状をなす。前記最大高さ部11の半径方向外端Raからの前記長さ方向の距離Laは、前記プロテクトリブ10の半径方向外端Raと内端Rbとの間の前記長さ方向の距離LR(リブ長さLRと呼ぶ場合がある。)の0.1〜0.3倍である。
このように、耐カット性が要求される上サイドウォール領域YUのみに、複数本のプロテクトリブ10をタイヤ周方向に隔設しているため、ゴムボリュームの増加を抑えてタイヤの軽量化を図るとともに、タイヤ縦剛性の増加を抑えて乗り心地性を向上させうる。しかもプロテクトリブ10の縦断面形状K1を、最大高さ部11を有する略三角形状とするとともに、前記距離La、Haによってプロテクトリブ10の半径方向外端Raの位置及び前記最大高さ部11の位置を特定し、カット傷が生じやすい位置に、最も補強効果が高い最大高さ部11を位置させている。従って、より少ないゴムボリュームにて必要な耐カット性を確保できる。又前記縦断面形状K1が略三角形状をなし、タイヤ変形しやすいタイヤ最大幅点Pmに近づくにつれてプロテクトリブ10の剛性を減じているため、タイヤ縦剛性への影響を最小限に抑えることができ、乗り心地性をより向上させることができる。
前記距離Haが前記タイヤ断面高さHTの0.6倍を下回ると、最もカット傷が生じやすい位置を保護することができなくなり、逆に0.8倍を超えると、悪路以外でもプロテクトリブ10が容易に路面と接触する機会が増し、走行性能に悪影響を与えてしまうなどの不利を招く。又前記距離Laが、リブ長さLRの0.1倍を下回ると、プロテクトリブ10が路面上の石と接触する際、大きな半径方向の突き上げ力が作用してプロテクトリブ10にゴム欠け等の損傷を招く傾向が生じる。逆に距離Laがリブ長さLRの0.3倍を越えると、最も補強効果が高い最大高さ部11が、カット傷が生じやすい位置から外れるため、補強効果が不充分となる。このような観点から、前記距離Haの下限は、前記タイヤ断面高さHTの0.65倍以上が好ましく、又上限は0.75倍以下が好ましい。又前記距離Laの下限は、リブ長さLRの0.15倍以上が好ましく、又上限は0.25倍以下が好ましい。
又前記角度αは0°以上であるが、5度未満では、路面上の石と接触する際にプロテクトリブ10に作用する周方向の力が大となってプロテクトリブ10にゴム欠け等の損傷を招く傾向が生じるため5°以上が好ましい。又前記角度αが20°を超えると、サイドウォール部3を保護する領域範囲が同じ場合、リブ長さLRが相対的に長くなり軽量化に不利となる。そのため、角度αは10°以下がさらに好ましい。
なお路面上の石と接触する場合、プロテクトリブ10は、一般に半径方向外端Ra側から順に接触する。そのためプロテクトリブ10では、半径方向外端Ra側により強度を持たせる必要があり、本例では前記長さ方向と直角な向きのリブ幅Wrを、前記半径方向外端Raから半径方向内端Rbに向かって漸減させている。特に本例では、半径方向内端Rbでのリブ幅Wrを零(0)とした場合が例示される。
又本例のプロテクトリブ10は、図4(A)、(C)に示すように、その長さ方向と直角な横断面において、前記外表面Sから隔たるに従い断面幅が漸減している。即ち、プロテクトリブ10の横断面形状K2は、前記外表面S上で断面幅が最大をなし、外表面Sからの高さHDが増すにつれて断面幅が漸増している。このような断面形状として、図5に示すように、三角形状Ka、台形形状Kb、半円形状Kc等が挙げられるが、このうち、前記三角形状Ka及び台形形状Kbは、断面積を同じとした場合、半円形状Kcに比して外表面Sからの高さHDを大きくでき、耐カット性を高めうるため好ましく採用しうる。特に三角形状Kaは、前記高さHDをより大きくできるためより好ましい。なお横断面形状K2を三角形状Kaとしたプロテクトリブ10として前記図4(A)の三角錐体が挙げられ、又台形形状Kbとしたプロテクトリブ10として、図6(A)の三角錐台が挙げられる。又横断面形状K2を半円形状Kcとしたプロテクトリブ10として前記図6(B)のものが挙げられる。
前記プロテクトリブ10では、前記図3に示すように、前記タイヤ最大幅点Pmを通る半径方向線Xよりもタイヤ外側に突出しないことも好ましい。もしプロテクトリブ10が前記半径方向線Xよりもタイヤ外側に突出する場合、耐カット性能が過剰となってゴムボリュームを不必要に増大させるだけでなく、その突出した部分が、走行中に縁石などと引っ掛かりハンドル操作性を減じる恐れを招く。なおプロテクトリブ10の前記高さHDの最大値、即ち最大高さ部11における高さHD1は2.0〜7.0mmが好ましく、それを上回ると耐カット性能が過剰であり、又重量の不必要な増加を招く。逆に2.0mmを下回ると耐カット性能の向上効果が充分達成されなくなる。
次に、例えば図7に示すように、もしトレッドゴム2Gとサイドウォールゴム3Gとが接する臨界線Jが、プロテクトリブ10内を通ってプロテクトリブ10の外面10Sで露出する場合、前記臨界線Jの露出位置Jpでクラックが発生してプロテクトリブ10が損傷する傾向にある。前記臨界線Jは異質のゴムが接合された部位であるため剥離しやすい傾向にある。又プロテクトリブ10の外面10Sは、タイヤ変形時に歪みが集中しやすく、しかもその横断面形状K2が三角形状Ka、台形形状Kb、半円形状Kcなどをなし断面幅が外面10Sに向かって漸減する場合、とりわけ前記外面10Sが稜線となる三角形状Kaの場合には、歪みの集中は大となる。従って、前記臨界線Jが外面10S上で露出した場合には、その相互作用によって前記露出位置Jpでクラックが発生しやすくなる。このクラックを避けるため、前記図3に示すように、前記臨界線Jの露出位置Jpよりもタイヤ半径方向内側に、前記プロテクトリブ10を配する、即ちプロテクトリブ10の外端Raを露出位置Jpよりもタイヤ半径方向内側に位置させることが好ましい。
又一般に、タイヤを加硫成形する際、前記臨界線Jの露出位置Jpにて空気溜まりが発生しやすい傾向にある。そのため図8(A)に示すように、加硫金型20では、その割面位置Gを前記露出位置Jpに合わせて設計するとともに、前記割面位置Gには、ベントピースなどの周知の排気手段を設けている。他方、本発明の空気入りタイヤ1を加硫成形する場合、割面位置Gで隣接する金型部20a、20bのうちの半径方向内側の金型部20bにプロテクトリブ形成用の凹溝21を形成する。しかし生タイヤを形成する際には、タイヤの組み立てバラ付きやゴム流れのバラ付きなどによって、トレッドゴム2Gの一部が半径方向内側に流れ込み、その臨界線Jがプロテクトリブ10内を通って前述のクラックの問題を発生させる恐れが生じる。そのため本例では、前記図3に示すように、前記プロテクトリブ10の半径方向外側に、前記外表面Sから小高さで突出してタイヤ周方向に連続してのびる緩衝リブ15を隣設している。即ち、前記金型部20bには、図8(B)に示すように、緩衝リブ15形成用の環状溝22が形成される。この環状溝22は、ゴム流れがバラ付いた際のトレッドゴム2Gのゴム溜まりとして機能する。従って、ゴム流れのバラ付きなどによってトレッドゴム2Gの一部が半径方向内側に流れた場合にも、それを環状溝22内に貯留し凹溝21への流れ込みを阻止することができる。なお前記緩衝リブ15の外表面からの突出高さhは、前記高さHD1より小であり、1〜5mm、好ましくは2〜4mmの範囲が好適である。なお本例では前記緩衝リブ15を2本設け、トレッドゴム2Gの凹溝21への流れ込みの阻止をより確実化している。
なおプロテクトリブ10としては、図6(C)に示すように、横断面形状において、その断面幅が高さ方向に一定な矩形状としたものも採用することができる。
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
図1に示すタイヤ構造をなす4輪駆動車用のタイヤ(タイヤサイズLT325/65R18)を表1に示す仕様に基づき試作するとともに、各タイヤの耐カット性能、乗り心地性、操縦安定性、耐クラック性能、及びタイヤ重量を測定し互いに比較した。各タイヤともプロテクトリブ以外の構成は実質的に同一である。
なお表1中:
・比較例1は、プロテクトリブに代えて、周方向に連続してのびる周方向リブ(図9)を用いている;
・距離Lbは、プロテクトリブの半径方向内端Rbのタイヤ最大幅点Pmからの半径方向距離を意味し、−(マイナス)表示は、タイヤ最大幅点Pmを越えて半径方向内側にはみ出す場合を意味する;
・各プロテクトリブとも、半径方向外端Raにおけるリブ幅Wrは、9.7mmで同一であり、「漸減」は、リブ幅Wrが内端Rbに向かって漸減することを意味し、「一定」はリブ幅Wrが長さ方向に一定であることを示す;
(1)耐カット性能:
試供タイヤをリム(18×9J)、内圧(275kPa)の条件にて4輪駆動車(シボレーシルバラード2500HD)の全輪に装着し、岩石、採石などが散乱した悪路を約50km走行した後、サイドウォール部の外表面に生じたカット傷を目視により観察し総合的に評価した。評価は、以下の通りとした。
「○」:カット傷の発生なし、又は発生したカット傷の深さが0.5mm以下、
「△」:発生したカット傷の深さが0.5mmより大かつ2.0mm以下、
「×」:発生したカット傷の深さが2.0mmより大。
(2)乗り心地性、操縦安定性:
前記悪路走行時における乗り心地性、操縦安定性を、それぞれドライバによる官能評価によって10点法で判定した。数値が大きいほど良好である。
(3)耐クラック性能:
試供タイヤをリム(18×9J)、内圧(275kPa)の条件にて、温度40℃、オゾン濃度50PPHMの雰囲気中に15日間放置した。しかる後、内圧を再調整し、荷重(20.24kN)にてドラム上を速度80km/hにて200時間走行させた。その後、プロテクトリブにおける亀裂(クラック)及びゴム欠けの発生状態を目視により観察し総合的に評価した。評価は、以下の通りとした。
「○」:亀裂の発生なし、又は発生した亀裂の深さが0.5mm以下、
「△」:発生した亀裂の深さが0.5mmより大かつ2.0mm以下、
「×」:発生した亀裂の深さが2.0mmより大。
(3)タイヤ質量:
タイヤ1本当たりの質量を測定した。
Figure 0004989755
表1に示すように、実施例のタイヤは、必要な耐カット性を確保しながら、タイヤの軽量化と乗り心地性の向上とを図りうるのが確認できる。
1 空気入りタイヤ
2 トレッド部
2G トレッドゴム
3 サイドウォール部
3G サイドウォールゴム
4 ビード部
10 プロテクトリブ
11 最大高さ部
12 外端側傾斜部
13 内端側傾斜部
15 緩衝リブ
BL ビードベースライン
J 臨界線
Jp 露出位置
K1 縦断面形状
Pm タイヤ最大幅点
YU 上サイドウォール領域
Wr リブ幅

Claims (7)

  1. トレッド部と、そのタイヤ軸方向両端からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部と、各サイドウォール部のタイヤ半径方向内方端に配されるビード部とを具える空気入りタイヤであって、
    前記サイドウォール部の外表面Sかつタイヤ最大幅点よりもタイヤ半径方向外側の上サイドウォール領域に、トレッド部側からタイヤ半径方向線に対して0〜20度の角度αで長さ方向にのびかつタイヤ周方向に隔設される複数本のプロテクトリブを具えるとともに、
    前記プロテクトリブは、前記外表面Sからの高さが最大となる最大高さ部を有し、かつこの最大高さ部を通る長さ方向と平行な縦断面形状が、前記最大高さ部からプロテクトリブの半径方向外端Raまで前記高さが漸減する外端側傾斜部と、前記最大高さ部からプロテクトリブの半径方向内端Rbまで前記高さが漸減する内端側傾斜部とを有する略三角形状をなし、
    しかも、前記最大高さ部の前記半径方向外端Raからの前記長さ方向の距離Laを、前記プロテクトリブの半径方向外端Raと内端Rbとの間の前記長さ方向の距離LRの0.1〜0.3倍、かつ前記プロテクトリブの半径方向外端Raのビードベースラインからのタイヤ半径方向距離Haを、タイヤ断面高さHTの0.6〜0.8倍としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記プロテクトリブは、前記長さ方向と直角のリブ幅が、前記半径方向外端Raから半径方向内端Rbに向かって漸減することを特徴とする請求項1記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記プロテクトリブの長さ方向と直角な横断面は、前記外表面Sから隔たるに従い断面幅が漸減することを特徴とする請求項1又は2記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記プロテクトリブは、三角錐体、又は三角錐台からなることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記プロテクトリブは、前記タイヤ最大幅点を通る半径方向線よりもタイヤ外側に突出しないことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記プロテクトリブは、トレッドゴムとサイドウォールゴムとが接する臨界線が前記外表面S上に露出する露出位置よりもタイヤ半径方向内側に配されることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の空気入りタイヤ。
  7. 前記プロテクトリブの半径方向外側に、前記外表面Sから小高さで突出してタイヤ周方向に連続してのびる緩衝リブを隣設したことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の空気入りタイヤ。
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