JP5044291B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド面にタイヤ周方向に沿って延びる主溝が設けられた空気入りタイヤにおいて、主溝に入り込んだ石の排出性を向上できる空気入りタイヤに関する。

整地されていない砂利道などを走行した際には、路上の石がタイヤのトレッド面の主溝に挟み込まれる、いわゆる石噛みを起こすことがある。そして、そのような石噛みを起こした状態でタイヤが転動すると、挟み込まれている石が溝底を圧迫したり、或いは主溝を押し広げようとする力が反復して作用したりするため、溝底クラック等の損傷を引き起こす原因となる。

そこで、従来、主溝の溝底に突起を設け、それによって石噛みを防ぐことが行われている。例えば下記特許文献１、２には、主溝の溝底に複数の突起を設けるとともに、パターンデザインにより石噛みを起こし易い箇所では、突起の高さを他よりも高くした空気入りタイヤが記載されている。また、下記特許文献３には、主溝の溝底に高さの異なる突起を凹凸を繰り返すパターンで設け、石噛みの防止だけでなく車外騒音の低減をも図った空気入りタイヤが記載されている。

しかしながら、上記のタイヤにおいては、石噛みの発生を幾分か抑制できるものの、主溝に入り込んだ石が突起の高さの低い箇所で停留するおそれがあり、その部分が接地を繰り返すことでタイヤに損傷を与えてしまうことが懸念される。これに対して、各突起の高さを高めに設定することも考えられるが、その場合には、剛性が低い突起と主溝の側壁との間で石が保持されたり、溝容積が減少するためにＷＥＴ性能（濡れた路面での走行性能）が低下したりするという問題が生じる。

一方で、下記特許文献４に開示されるように、タイヤ周方向に連続して延びる突起を主溝の溝底に設け、その突起の外周面を曲線凹凸が交互に繰り返される波形とした空気入りタイヤも知られている。このタイヤは、突起の凹部分と凸部分との間に生じる剛性差に基づき、低剛性となる凸部分の弾性復元力により石を排出するものである。しかし、凹部分と凸部分とが連続して設けられることから、それらの高さを異ならせても大きな剛性変化を与えづらく、石の排出性は大きく向上しないと考えられる。また、溝容積が減少するためにＷＥＴ性能が低下するという問題もある。
特開２００３−５４２２０号公報 特開平１１−１８０１１２号公報 特開２００２−２１１２１０号公報 特開平６−２３９１０７号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、主溝に入り込んだ石の排出性を向上できるとともに、車外騒音を低減でき、更にはＷＥＴ性能にも優れた空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド面にタイヤ周方向に沿って延びる主溝が設けられた空気入りタイヤにおいて、高さの異なる複数の突起が、タイヤ径方向内側に窪んだ谷部とタイヤ径方向外側に突出した山部とをタイヤ周方向に沿って繰り返すように外周面を傾斜させて、前記主溝の溝底に設けられていて、前記突起は、前記主溝の溝底から立ち上がってそれぞれタイヤ周方向の一方側と他方側に面する一対のタイヤ周方向壁面を有し、その一対のタイヤ周方向壁面の間で前記外周面が一定の勾配で傾斜し、前記谷部が、タイヤ周方向に隣り合う前記突起の外周面を、相互に近接する方向に向かってタイヤ径方向内側に傾斜させることで形成され、前記山部が、タイヤ周方向に隣り合う前記突起の外周面を、相互に近接する方向に向かってタイヤ径方向外側に傾斜させることで形成されたものである。

本発明によれば、高さの異なる複数の突起が、タイヤ径方向内側に窪んだ谷部とタイヤ径方向外側に突出した山部とをタイヤ周方向に沿って繰り返すように外周面を傾斜させて、主溝の溝底に設けられていることから、主溝に入り込んだ石が特定の箇所で停留し難くなる。しかも、高さに変化が与えられている突起の各々がタイヤ周方向に沿って弾性的に変形する際に、その傾斜した外周面を介して主溝に入り込んだ石を移動させることができるため、上述した石が停留し難くなる効果とも相俟って、タイヤ転動に伴う遠心力等により石を主溝外に排出することができる。

更に、本発明によれば、高さの異なる突起がタイヤ周方向に沿って主溝の溝底に設けられていることにより、接地の際に主溝と路面で形成される閉空間の容積を変動させて、気柱共鳴音の周波数域を断続的或いは連続的に変化させることができる。そのため、トレッド面のパターンピッチと走行速度とにより定まるピッチピーク音の発生周波数に、気柱共鳴音の周波数が合致することを抑制し、ノイズレベルのピークの発生を防いで車外騒音を低減することができる。また、タイヤ周方向に連続して延びる突起を設けた場合に比べて溝容積の減少代が少なく、ＷＥＴ性能を良好に確保することができる。

本発明では、タイヤ周方向に隣り合う前記突起の外周面を、相互に近接する方向に向かってタイヤ径方向内側に傾斜させることで、前記谷部が形成される。かかる構成によれば、石が谷部に入り込んだ場合に、その谷部を構成する両側の突起の変形によって石を移動させることができ、より優れた石の排出性を発揮することができる。

上記において、前記山部における前記突起の最大高さが前記主溝の溝底から前記主溝の深さの１０〜３５％であり、前記谷部における前記突起の最小高さが前記主溝の溝底から２．５ｍｍ以上であることが好ましい。山部における突起の最大高さが主溝の深さの１０〜３５％であることにより突起の剛性を適正に確保し、その突起と主溝の側壁との間で石が保持されるのを抑制できるとともに、溝容積の減少を抑えてＷＥＴ性能を良好に確保することができる。また、谷部における突起の最小高さが２．５ｍｍ以上であることにより、石が溝底に到達するのを効果的に防いでタイヤの損傷をより適切に防止することができる。

上記において、前記谷部の一部又は全部がタイヤ径方向内側にＶ字状に窪み、前記山部の一部又は全部がタイヤ径方向外側に逆Ｖ字状に突出することが好ましい。かかる構成によれば、谷部がタイヤ径方向内側にＶ字状に窪むことにより、主溝内での石の停留を効果的に防ぐことができ、石をタイヤ周方向に沿って移動させ易くなって、より優れた石の排出性を発揮することができる。また、山部がタイヤ径方向外側に逆Ｖ字状に突出することにより、山部を形成する突起の片方のタイヤ周方向壁面が他方から大きく突出することがなく、石の当接による欠損等が生じるのを防止できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。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一例を示す展開図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。

本発明に係る空気入りタイヤのトレッド面には、図１に示すようにタイヤ周方向に沿って延びる主溝１が設けられる。本実施形態では、トレッド面に、タイヤ周方向に直線状に延びる４本の主溝１と、各主溝１の間の陸部をブロック２に区分する横溝３と、タイヤ幅方向最外側に位置する主溝１の外側にてタイヤ周方向に連続して延びるショルダーリブ４とが設けられている。なお、接地端は符号Ｅで表わしている。

本実施形態では、４本の主溝１の各々の溝底に、高さの異なる複数の突起１０が設けられている。この複数の突起１０は、図２に示すように、タイヤ径方向内側に窪んだ谷部１１とタイヤ径方向外側に突出した山部１２とをタイヤ周方向に沿って繰り返すように外周面１０ａを傾斜させて、主溝１の溝底に設けられている。

より詳しく説明すると、各突起１０の外周面１０ａは、隣り合う突起１０の間で傾斜方向が逆になるように、且つ、タイヤ周方向の一端部から他端部に向かってテーパ状に一定の勾配で傾斜しており、タイヤ周方向に隣り合う突起１０の外周面１０ａを、相互に近接する方向に向かってタイヤ径方向内側に傾斜させることで形成した谷部１１と、それとは別にタイヤ周方向に隣り合う突起１０の外周面１０ａを、相互に近接する方向に向かってタイヤ径方向外側に傾斜させることで形成した山部１２とを交互に繰り返している。

このように、複数の突起１０が谷部１１と山部１２とをタイヤ周方向に沿って繰り返すようにして設けられていることから、本発明では、石噛みを起こした場合には、主溝１に入り込んだ石が特定の箇所で停留し難くなる。しかも、図４に示すように、高さに変化が与えられている突起１０がタイヤ周方向に沿って弾性的に変形する際に、その傾斜した外周面１０ａを介して石Ｓを移動させることができるため、上述した石Ｓが停留し難くなる効果とも相俟って、タイヤ転動に伴う遠心力等により石Ｓを主溝１外に排出することができる。

更に、本発明のタイヤでは、高さの異なる突起１０がタイヤ周方向に沿って主溝１の溝底に設けられていることにより、接地の際に主溝１と路面で形成される閉空間の容積を変動させて、気柱共鳴音の周波数域を断続的或いは連続的に変化させることができる。そのため、トレッド面のパターンピッチと走行速度とにより定まるピッチピーク音の発生周波数に、気柱共鳴音の周波数が合致することを抑制し、ノイズレベルのピークの発生を防いで車外騒音を低減することができる。

上述のように、このタイヤは、主溝１に入り込んだ石が特定の箇所で停留するのを抑制しつつ、その石をタイヤ周方向に沿って（主溝１の延在方向に沿って）積極的に移動させるものであり、かかる作用によって、タイヤ転動に伴った遠心力等による石の排出効果が好適に奏される。これに対して、突起がタイヤ周方向に連続して延びる従来のタイヤでは、突起により石をタイヤ周方向に沿って移動させる作用を奏しないばかりか、突起により溝容積が減少するためにＷＥＴ性能の低下が懸念される。

突起１０の最高部と最低部との高低差ｄは、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１．０ｍｍ以上であることがより好ましい。これにより、主溝１に侵入した石をタイヤ周方向に沿って移動させる作用を適切に奏することができる。また、突起１０の外周面１０ａの傾斜角度θは、３５°以下であることが好ましく、２０°以下であることがより好ましい。これにより、突起１０の頂点の鋭角化の程度を抑えて欠損等の損傷を防止することができる。

各突起１０の高さは、主溝１の深さＤよりも低く、高さが相対的に高いものと低いものとが規則的に又はランダムに配列される。山部１２における突起１０の最大高さＨ１は、主溝１の溝底から主溝１の深さＤの１０〜３５％であることが好ましく、２５〜３５％であることがより好ましい。この割合が１０％未満であると、突起１０の高さのバラツキが小さくなるため、車外騒音を低減する効果が小さくなる傾向にある。一方、この割合が３５％を超えると、剛性が低い突起１０と主溝１の側壁との間で石を保持してしまうおそれが生じる。

本実施形態では、山部１２を形成する一対の突起１０の高さが略同等で、山部１２の全部がタイヤ径方向外側に逆Ｖ字状に突出している。かかる構成により、山部１２を形成する突起１０の片方のタイヤ周方向壁面が他方から大きく突出することがなく、石の当接による欠損等が生じるのを防止できる。また、本実施形態では、谷部１１の一部がタイヤ径方向内側にＶ字状に窪んでおり、その箇所では石の停留をより効果的に防ぐことができる。

谷部１１における突起１０の最小高さＨ２は、主溝１の溝底から２．５ｍｍ以上であることが好ましく、３．５ｍｍ以上であることがより好ましい。これにより、侵入した石が主溝１の溝底に到達するのを効果的に防いでタイヤの損傷をより適切に防止することができる。

図１に示すように、突起１０の最大幅をＷ１、突起１０のタイヤ周方向長さをＬとするとき、両者の関係が７０％≦Ｌ／Ｗ１≦２００％を満たすことが好ましく、８５％≦Ｌ／Ｗ１≦１６０％を満たすことがより好ましい。これが７０％未満であると、石が入り込んだ際に突起１０が周方向に倒れずに押し潰され易くなるため、石を移動させる効果が小さくなる傾向にある。一方、これが２００％を超えると、突起１０がタイヤ周方向に長細くなり過ぎるため、石をタイヤ周方向に沿って移動させる作用が小さくなる傾向にある。

また、タイヤ周方向に隣り合う突起１０の間隔Ｇは１ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、突起１０がタイヤ周方向に沿って弾性変形して動く際のスペースを確保でき（図４参照）、主溝１に侵入した石を移動させる作用を適切に奏することができる。また、隣り合う突起１０の間で石を保持することを防ぐ観点から、間隔Ｇは５ｍｍ以下であることが好ましい。

図３に示すように、主溝１の溝底幅をＷとするとき、突起１０の最大幅をＷ１との関係が３０％≦Ｗ１／Ｗ≦７０％を満たすことが好ましく、４０％≦Ｗ１／Ｗ≦６０％を満たすことがより好ましい。これが３０％未満であると、突起１０の剛性が低下するために、主溝１の側壁との間で石を保持してしまうおそれが生じる。一方、これが７０％を超えると、円弧状の曲面になっている主溝１の側壁と溝底との境界の曲率が大きくなるために、溝底クラックを防止し難くなる傾向がある。

本発明では、突起の１０の断面形状は特に制限されず、例えば正方形や台形、主溝１の溝底からトレッド面側に向かって幅が漸減する形状であってもよい。また、主溝１の断面形状も特に制限されず、図３に示すような側壁が傾斜する形状に代えて、側壁がトレッド面の法線方向に延びるものでも構わない。

本発明の空気入りタイヤは、前述の如き作用効果を奏して石の排出性に優れるため、非舗装道路を走行する機会が多い重荷重用空気入りタイヤとして特に有用である。重荷重用空気入りタイヤは、トラックやバスなどの比較的車両総重量が重い車両に使用されるものである。

なお、一般的な重荷重用空気入りタイヤにおいて、主溝１の溝底幅Ｗは、２〜１６ｍｍが好ましく、４〜１２ｍｍがより好ましい。また、トレッド面の法線方向に対する主溝１の側壁の傾斜角度は０〜２０°が好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、トレッド面の主溝に上記の如き突起を設けること以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用することができる。

［他の実施形態］
（１）本発明に係る空気入りタイヤのトレッドパターンは、トレッド面にタイヤ周方向に沿って延びる主溝が設けられるものであれば特に制限されない。したがって、前述の実施形態では、突起が設けられる主溝がタイヤ周方向に直線状に延び、陸部がブロックとリブに区分された例を示したが、この主溝がジグザグ状に延びるものであってもよく、或いは陸部が全てリブで形成されていてもよい。

（２）前述の実施形態では、全ての主溝の溝底に突起を設けた例を示したが、本発明では、上記の如き突起を一部の主溝の溝底にだけ設けるものでも構わない。

（３）前述の実施形態では、各突起の外周面がテーパ状に一定の勾配で傾斜する例を示したが、本発明に含まれない形態として、例えば図５に示すような形状も考えられる。この例では、山部１２が、突起１０の外周面１０ａを、タイヤ周方向の両端部から中央部に向かってタイヤ径方向外側に傾斜させることで形成されている。かかる場合においても、上述した石の排出性の向上効果や車外騒音の低減効果を好適に奏することができる。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

（１）石の排出性
空気圧７５０ｋＰａ、リムサイズ２２．５×７．５０として、長距離輸送トラックの前輪にテストタイヤを装着し、乾燥路面を８万ｋｍ走行後に主溝に挟まっている石の個数を数えた。

（２）騒音性
空気圧７００ｋＰａ、荷重２７８Ｎ、リムサイズ２２．５×７．５０として、タイヤ単体台上試験（ＪＡＳＯ Ｃ６０６−８１）を行い、速度８０ｋｍ／ｈにおける騒音レベル（ｄＢ（Ａ））を測定した。

比較例１
図１に示すトレッドパターンにおいて、突起の高さが一定で且つ突起の外周面が傾斜していない空気入りタイヤを比較例１とした。タイヤサイズは１１Ｒ２２．５ １４ＰＲ、主溝の深さＤは１３．８ｍｍ、主溝の溝底幅Ｗは６ｍｍ、突起の幅は４ｍｍであり、これらの寸法は他例についても同じである。また、突起のタイヤ周方向長さＬは６ｍｍ、突起の間隔Ｇは１．５ｍｍ、突起の高さは４．５ｍｍ一定である。

比較例２
図１に示すトレッドパターンにおいて、突起の高さが種々に異なり且つ突起の外周面が傾斜していない空気入りタイヤを比較例２とした。突起のタイヤ周方向長さＬ及び突起の間隔Ｇは比較例１と同じであり、突起の高さの範囲は２．５〜４．５ｍｍである。

比較例３
図１に示すトレッドパターンにおいて、突起がタイヤ周方向に連続して延び、その高さが周期的に変化する空気入りタイヤを比較例３とした。突起は、タイヤ周方向に環状をなし、突起の間隔Ｇが０ｍｍであり、突起の高さの範囲は２．５〜４．５ｍｍである。

実施例
図１、２に示すトレッドパターンにおいて、突起の高さが種々に異なり且つ突起の外周面が谷部と山部とを繰り返すように傾斜している空気入りタイヤを実施例とした。突起のタイヤ周方向長さＬ及び突起の間隔Ｇは比較例１と同じであり、突起の高さＨ１の範囲は３．０〜４．８ｍｍ、高さＨ２は２．５ｍｍ以上、突起の最高部と最低部との高低差ｄは０．５ｍｍ以上、突起の外周面の傾斜角度θは２０°以下である。評価結果を表１に示す。

表１より、実施例では、比較例１〜３に比べて、主溝に入り込んだ石の排出性を向上しながら車外騒音を低減できていることが分かる。また、ＷＥＴ性能については評価していないが、溝容積の大小関係に基づき、実施例では比較例３よりも優れたＷＥＴ性能を発揮することが予想される。

本発明に係る空気入りタイヤのトレッドパターンの一例を示す展開図 図１のＡ−Ａ矢視断面図 図１のＢ−Ｂ矢視断面図 本発明における石の排出作用を説明する図 本発明に含まれない突起を示す要部断面図

符号の説明

１ 主溝
１０ 突起
１０ａ 外周面
１１ 谷部
１２ 山部
Ｄ 主溝の深さ
Ｈ１ 山部における突起の最大高さ
Ｈ２ 谷部における突起の最小高さ

Claims (4)

1. トレッド面にタイヤ周方向に沿って延びる主溝が設けられた空気入りタイヤにおいて、
   高さの異なる複数の突起が、タイヤ径方向内側に窪んだ谷部とタイヤ径方向外側に突出した山部とをタイヤ周方向に沿って繰り返すように外周面を傾斜させて、前記主溝の溝底に設けられていて、
   前記突起は、前記主溝の溝底から立ち上がってそれぞれタイヤ周方向の一方側と他方側に面する一対のタイヤ周方向壁面を有し、その一対のタイヤ周方向壁面の間で前記外周面が一定の勾配で傾斜し、
   前記谷部が、タイヤ周方向に隣り合う前記突起の外周面を、相互に近接する方向に向かってタイヤ径方向内側に傾斜させることで形成され、
   前記山部が、タイヤ周方向に隣り合う前記突起の外周面を、相互に近接する方向に向かってタイヤ径方向外側に傾斜させることで形成されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記山部における前記突起の最大高さが前記主溝の溝底から前記主溝の深さの１０〜３５％であり、前記谷部における前記突起の最小高さが前記主溝の溝底から２．５ｍｍ以上である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記谷部の一部又は全部がタイヤ径方向内側にＶ字状に窪み、前記山部の一部又は全部がタイヤ径方向外側に逆Ｖ字状に突出する請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記突起の外周面における最高部と最低部との高低差が０．５ｍｍ以上であり、前記突起の外周面の傾斜角度が２０°以下である請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
   

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