JP5117998B2 - 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ジグザグ状に延びる周方向溝が設けられた空気入りタイヤに関する。

近年、地球温暖化現象が重要な環境問題となっている中、車両の低燃費化が重視される傾向にあり、タイヤの転がり抵抗の低減が強く望まれている。

下記特許文献１では、トレッド部におけるエネルギーロスがショルダー部に集中して発生することに着目し、最大ベルト幅の１／２長さの８０〜１１５％の範囲に溝又は窪みを設けると共に、当該範囲に低ｔａｎδゴムを配置した空気入りタイヤが提案されている。当該タイヤは、ショルダー部に発生する応力を緩和し、集中するエネルギーロスを効果的に抑えることで、転がり抵抗の低減を企図している。

ところで、下記特許文献１では、溝又は窪みを設ける位置を、クラウンセンターから最大ベルト幅の１／２長さの８０〜１１５％の範囲に特定しており、これ以外の範囲に溝又は窪みを設けたとしても転がり抵抗を効果的に低減できない、と位置付けている。しかし、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、エネルギーロスが集中する領域は当該範囲よりも更にタイヤ幅方向内側にも存在し、その領域に周方向溝を設けることで転がり抵抗を低減できることが判明した。

かかる領域では、周方向溝をタイヤ幅方向外側に設定するほど転がり抵抗を低減できることが分かったが、その反面、ショルダー部に形成される陸部が幅狭となって面積が減少し、パターン剛性が他のエリアよりも低下するため、ショルダー部の耐摩耗性が悪化する傾向にあった。このことから、上記の領域に周方向溝を設ける場合においては、転がり抵抗を低減しながら耐摩耗性を確保することが困難であった。
特開平１１−２０８２１６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、転がり抵抗を低減しながら優れた耐摩耗性を発揮できる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、一対のビード部と、前記ビード部の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、そのサイドウォール部の各々のタイヤ径方向外側に連なるトレッド部とを備える空気入りタイヤにおいて、トレッド面のタイヤ赤道線を基準として接地半幅の６０〜７０％の領域内に、タイヤ周方向に沿ってジグザグ状に延びる周方向溝が設けられ、その周方向溝のショルダー側壁面の振幅がセンター側壁面の振幅よりも大きいものである。

本発明の空気入りタイヤでは、トレッド面のタイヤ赤道線を基準として接地半幅の６０〜７０％の領域内に周方向溝を設けていることにより、エネルギーロスが集中しがちな領域のエネルギーロスを抑えることができる。しかも、該周方向溝がジグザグ状に延在し、ショルダー側壁面の振幅がセンター側壁面の振幅よりも大きいため、ショルダー部に形成された陸部の幅狭化を抑えつつ、周方向溝をタイヤ幅方向外側に張り出すように設けられる。その結果、転がり抵抗を低減しながら優れた耐摩耗性を発揮することができる。

上記周方向溝の溝位置は、ショルダー側壁面の振幅中心とセンター側壁面の振幅中心との中央位置として定義され、本発明では、この溝位置が上述した領域内にあればよい。また、接地半幅は接地幅の半分を意味し、接地幅は、ＪＡＴＭＡの標準リムに装着して空気圧を２００ｋＰａとしたタイヤに、ＪＡＴＭＡの最大荷重×０．８×０．８８となる荷重を加えたときの、接地端間のタイヤ軸方向距離である。

本発明では、前記周方向溝は、ショルダー側壁面の振幅が１．５〜３．１ｍｍであると共に、センター側壁面の振幅が０．５〜２．５ｍｍであるものが好ましい。かかる構成によれば、上述した本発明の作用効果がより確実に奏される。

本発明では、前記周方向溝の両壁面がジグザグ状の屈曲線または波線で構成されており、その周方向溝のショルダー側壁面の山部の角度がセンター側壁面の山部の角度よりも大きいものが好ましい。かかる構成によれば、周方向溝のショルダー側壁面の山部の剛性が増大することから、該山部における歪みエネルギーを小さくして転がり抵抗の低減に寄与することができる。

本発明では、前記周方向溝のショルダー側壁面の振幅をＬｓ、接地幅をＣＷとするとき、０．０１ＣＷ＜Ｌｓ＜０．０２５ＣＷを満たすものが好ましい。かかる構成によれば、転がり抵抗を低減しながら優れた耐摩耗性を発揮できるという作用効果が効果的に奏される。即ち、振幅Ｌｓが０．０１ＣＷ以下であると、直線状の溝形状に近付き、周方向溝に沿って折れ曲がろうとするために、ショルダー側壁面周辺の接地圧が増大してしまい、ショルダー部寄りに配置された周方向溝によるショルダー部の耐摩耗性悪化とも相俟って、ショルダー部の耐摩耗性が悪化する傾向にある。また、振幅Ｌｓが０．０２５ＣＷ以上であると、ショルダー側壁面の山部の角度が小さくなることで、トレッドの歪みが大きくなるために転がり抵抗が悪化する傾向にある。

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、空気入りタイヤの一例を概略的に示すタイヤ子午線断面図である。図２は、図１の要部拡大図である。この空気入りタイヤは、一対のビード部１と、ビード部１の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側に連なるトレッド部３とを備える。

ビード部１には、ビードコア１ａ及びビードフィラー１ｂが配設され、カーカス層４を構成するプライの端部が外側に巻き上げられて係止されている。カーカス層４のトレッド部３外周には、たが効果による補強を行うためのベルト層５が配され、その外周側にトレッドゴム６が配設されている。トレッドゴム６には、主溝としての周方向溝１１〜１４を含むトレッドパターンが形成されている。

本実施形態では、トレッド面にタイヤ周方向に沿って延びる４本の周方向溝１１〜１４が設けられており、そのうちタイヤ幅方向の最外側に位置する周方向溝１１，１４は、タイヤ赤道線（センターライン）ＣＬを基準として接地半幅ＣＷ／２の６０〜７０％となる領域Ａ内に設けられている。これにより、エネルギーロスが集中しがちな領域のエネルギーロスを抑えることができる。

本実施形態では、トレッド面に４本の周方向溝１１〜１４が設けられた例を示すが、本発明に係る空気入りタイヤは、これに限られるものではない。但し、本発明では、少なくとも３本の周方向溝を含むトレッドパターンを有し、そのうちタイヤ幅方向の最外側に位置する周方向溝が、上記の如き領域Ａ内に設けられているものが好ましい。

図３は、周方向溝１４の平面図であり、右側がショルダー側、左側がセンター側となる。周方向溝１４は、タイヤ周方向に沿ってジグザグ状に延び、その両壁面２１，２２がジグザグ状の屈曲線で構成されている。両壁面２１，２２はジグザグの振幅が互いに異なっており、ショルダー側壁面２１の振幅Ｌｓがセンター側壁面２２の振幅Ｌｃよりも大きく形成されている（Ｌｓ＞Ｌｃ）。

かかる領域では、周方向溝１４をタイヤ幅方向外側に設定するほど転がり抵抗を低減できるものの、それによってショルダーリブ７が幅狭になるため、耐摩耗性の悪化が懸念される。しかし、ショルダー側壁面２１の振幅Ｌｓをセンター側壁面２２の振幅Ｌｃよりも大きくすることにより、ショルダーリブ７の幅狭化を抑えつつ、周方向溝１４をタイヤ幅方向外側に張り出すように設けられる。その結果、転がり抵抗を低減しながら優れた耐摩耗性を発揮することができる。

これに対して、振幅Ｌｓが振幅Ｌｃと同等に小さい場合には、転がり抵抗への寄与が比較的大きいショルダー側壁面２１のタイヤ幅方向外側への張り出しが小さくなる傾向にあるため、転がり抵抗の改善効果が小さくなる。一方、振幅Ｌｃが振幅Ｌｓと同等に大きい場合には、センター側壁面２２の山部２２ａに歪みが集中してヒステリシスロスが高くなり、転がり抵抗が増加することが懸念される。

上述のように、周方向溝１４は領域Ａ内に設けられるが、このことは周方向溝１４の溝位置Ｐが領域Ａ内にあればよいことを意味する。溝位置Ｐは、振幅Ｌｓの中心Ｃ１と振幅Ｌｃの中心Ｃ２との中央位置として定義される。

上述した作用効果を効果的に奏するうえで、周方向溝１４は、ショルダー側壁面２１の振幅Ｌｓが１．５〜３．１ｍｍであると共に、センター側壁面２２の振幅Ｌｃが０．５〜２．５ｍｍであることが好ましい。また、振幅の差（Ｌｓ−Ｌｃ）が０．５ｍｍ以上であることが好ましい。更に、接地幅ＣＷとの関係において、０．０１ＣＷ＜Ｌｓ＜０．０２５ＣＷを満たすことが好ましい。

周方向溝１４の両壁面２１，２２は、周方向溝１４に向かって突き出した山部２１ａ，２２ａと、その反対側に張り出した谷部２１ｂ，２２ｂとを交互に配置して構成されており、ショルダー側壁面２１の山部２１ａの角度θ２１は、センター側壁面２２の山部２２ａの角度θ２２よりも大きく形成されている。これによって、ショルダー側壁面２１の山部２１ａの剛性が増大し、山部２１ａにおける歪みエネルギーを小さくして転がり抵抗の低減に寄与することができる。

ショルダー側壁面２１とセンター側壁面２２とはジグザグの周期（波長）が互いに同じでも構わないが、上記の如き山部の角度θ２１ａ，θ２２ａの大小関係を満たすうえでは、ショルダー側壁面２１のジグザグの周期を、センター側壁面２２のジグザグの周期よりも長くすることが好ましい。

周方向溝１４を例に挙げて説明した上記の事柄については、反対側のショルダー部に設けた周方向溝１１においても同様である。但し、本発明では、上述した領域Ａ内に設けられ且つ壁面の振幅が上記の如く設定された周方向溝を、タイヤ幅方向両側のショルダー部に設けたものに限られず、片側のショルダー部だけに設けたものでも構わない。

本発明の空気入りタイヤは、トレッド面に上記の如き周方向溝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。

本発明に係る空気入りタイヤのトレッドパターンは、ショルダー部に設けられる周方向溝に関する点を除いて、特に制限されるものではない。したがって、例えば、周方向溝１４によって区分される陸部が、前述したようなリブではなくブロック列であっても構わない。その場合には、タイヤ周方向に交差する方向に延びて周方向溝１４に通じる横溝や傾斜溝が設けられる。

本発明では、周方向溝の両壁面が図４〜６に例示するような形態でも構わない。図４に示す周方向溝１５では、両壁面２３，２４がジグザグ状の屈曲線で構成され、その両壁面２３，２４の山部と谷部の先端が円弧で形成されてある。図５に示す周方向溝１６では、両壁面２５，２６がジグザグ状の波線（サインカーブ）で構成されてある。この場合には、壁面の振幅の中心における接線を基準にして山部の角度が計測される。図６に示す周方向溝１７では、両壁面２７，２８がジグザグ状のパルス線で構成されてある。

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、タイヤの各性能評価は、次のようにして行った。

（１）転がり抵抗
ドラム走行試験にて測定した転がり抵抗を指数評価した。比較例１の結果を１００とし、指数が小さいほど転がり抵抗が小さいことを示す。尚、走行条件は、ドラム径＝１．７ｍ、キャンバー角＝０°、空気圧＝２３０ｋＰａ、速度＝８０ｋｍ／ｈ、荷重＝３７４４Ｎとした。

（２）耐摩耗性
テストコースを１００００ｋｍ走行したときの摩耗比を測定して指数評価した。該摩耗比は、ショルダー部に設けた主溝の摩耗量に対する、センター部に設けた主溝の摩耗量の比（センター摩耗量／ショルダー摩耗量）とした。比較例１の結果を１００とし、数値が高いほど耐摩耗性に優れていることを示す。

図１に示すような構造を有するタイヤ（タイヤサイズ２１５／４５Ｒ１７）において、最外側に位置する周方向溝の溝位置（タイヤ赤道線が基準）と溝幅、並びに、その壁面の振幅と山部の角度を異ならせて、従来例、比較例１，２、実施例１〜３とした。なお、従来例と比較例１では、最外側に直線状に延びる周方向溝を設けている。各例では、内側に位置する直線状の周方向溝の溝位置をタイヤ赤道線から１５．５ｍｍ、その周方向溝の溝幅を９．０ｍｍとした。各例の諸元及び評価結果を表１に示す。

表１より、実施例１〜３によれば、従来例及び比較例１，２に比べて、転がり抵抗を低減しながら優れた耐摩耗性を発揮できていることが分かる。実施例１〜３では、比較例２よりもショルダー側壁面の振幅が大きいことにより、比較例２よりも転がり抵抗を低減できており、しかも耐摩耗性を高い水準で維持できている。

空気入りタイヤの一例を概略的に示すタイヤ子午線断面図 図１の要部拡大図 周方向溝１４の平面図 周方向溝の変形例を示す平面図 周方向溝の変形例を示す平面図 周方向溝の変形例を示す平面図

符号の説明

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
７ ショルダーリブ
１４ 周方向溝
２１ ショルダー側壁面
２１ａ 山部
２１ｂ 谷部
２２ センター側壁面
２２ａ 山部
２２ｂ 谷部
ＣＷ 接地幅
Ｌｃ センター側壁面の振幅
Ｌｓ ショルダー側壁面の振幅

Claims (4)

1. 一対のビード部と、前記ビード部の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、そのサイドウォール部の各々のタイヤ径方向外側に連なるトレッド部とを備える空気入りタイヤにおいて、
   トレッド面のタイヤ赤道線を基準として接地半幅の６０〜７０％の領域内に、タイヤ周方向に沿ってジグザグ状に延びる周方向溝が設けられ、その周方向溝のショルダー側壁面の振幅がセンター側壁面の振幅よりも大きいことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記周方向溝は、ショルダー側壁面の振幅が１．５〜３．１ｍｍであると共に、センター側壁面の振幅が０．５〜２．５ｍｍである請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記周方向溝の両壁面がジグザグ状の屈曲線または波線で構成されており、その周方向溝のショルダー側壁面の山部の角度がセンター側壁面の山部の角度よりも大きい請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記周方向溝のショルダー側壁面の振幅をＬｓ、接地幅をＣＷとするとき、０．０１ＣＷ＜Ｌｓ＜０．０２５ＣＷを満たす請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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