JP6348013B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤでは、ベルト端を起点としてセパレーションが生じることがある。これは、スチールコード等が埋め込まれたベルト端の剛性がその周囲のゴム層の剛性と比較して高い上に、トレッドの歪みがベルト端への応力集中を生じさせるためである。セパレーションを防ぐために、ベルト端付近のタイヤ径方向内側にベルト下パッド（ベルトクッションゴム等と呼ばれる場合もある）が設けられたり、積層された複数のベルトの間にベルト間テープ（ベルトエッジクッションゴム等と呼ばれる場合もある）が設けられたりしている（特許文献１〜３参照）。

しかし、重荷重が負荷される空気入りタイヤでは、それでもセパレーションが生じるおそれがある。そこで、剛性が高いベルト端をゴム部材で包む等の対策も考えられている。

特開２０１２−１５３２１５号公報 特開２０００−１６０２０号公報 特開２００５−３５４０４号公報

しかし、このように新たな部材を用いる対策を行った場合、空気入りタイヤのタイヤ幅方向両側が重くなり、転がり抵抗が悪化することが懸念される。

そこで本発明は、セパレーションの防止と転がり抵抗の悪化防止とを両立させた空気入りタイヤを提供することを課題とする。

実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ幅方向外側にショルダー陸部を有する空気入りタイヤであって、前記ショルダー陸部は、タイヤ周方向に伸びるリブと、前記リブよりタイヤ幅方向外側でタイヤ周方向に並ぶ複数のブロックとを備え、前記リブと前記複数のブロックとがジグザグ状の副溝により区分され、前記リブにはこれをタイヤ幅方向に貫通するサイプが形成され、さらに、ベルトのタイヤ径方向内側にベルト下パッドを備え、前記ベルト下パッドのタイヤ幅方向内側の端部のタイヤ幅方向の位置が、前記ジグザグ状の副溝のタイヤ幅方向両端部の間であり、タイヤ径方向に重なる少なくとも２枚のベルトと、前記ベルトの間に設けられたベルト間テープとを備え、前記ベルト間テープのタイヤ幅方向内側の端部のタイヤ幅方向の位置が、前記サイプのタイヤ幅方向両端部の間であることを特徴とする。

実施形態の空気入りタイヤによれば、セパレーションの防止と転がり抵抗の悪化防止とを両立させることができる。

空気入りタイヤ１のタイヤ幅方向断面図。 空気入りタイヤ１のトレッドパターン。 比較例及び実施例の空気入りタイヤの部分断面図。

図１に示すように、実施形態の空気入りタイヤ１は、ビード部１０と、ビード部１０を包む形でタイヤ幅方向内側から外側に折り返されたカーカス１１を備える。カーカス１１の内側にはインナーライナー１４が、軸方向外側にはサイドウォール１５が、それぞれ配されている。また、カーカス１１のタイヤ径方向外側には、１又は２以上のベルト、キャッププライ１３、１３、トレッド２が、この順に積層されている。

本実施形態の空気入りタイヤ１は、ベルトとして、タイヤ径方向内側のベルト１２ａとタイヤ径方向外側のベルト１２ｂを備える。ここで、タイヤ径方向外側のベルト１２ｂはタイヤ径方向内側のベルト１２ａよりもタイヤ幅方向に狭い。そのため、タイヤ径方向外側のベルト１２ｂの端部はタイヤ径方向内側のベルト１２ａの端部よりもタイヤ幅方向内側にある。タイヤ幅方向外側では、ベルト１２ａとベルト１２ｂの間にベルト間テープ１６が設けられている。また、タイヤ幅方向外側では、カーカス１１とタイヤ径方向内側のベルト１２ａとの間にベルト下パッド１７が設けられている。

空気入りタイヤ１のタイヤ幅方向断面は、タイヤ幅方向のセンターラインＣに対して対称になっている。図１には、センターラインＣの片側のみが描かれている。

図２に空気入りタイヤ１のトレッドパターンを示す。トレッド２にはタイヤ周方向に伸びる４本の主溝２０が形成されている。これらの主溝２０に区分されて、タイヤ幅方向中央のセンター陸部２１、そのタイヤ幅方向両側のメディエイト陸部２２、タイヤ幅方向外側のショルダー陸部２３が形成されている。もっとも、主溝の本数及び陸部の数はこれに限定されない。例えば主溝が３本や５本であっても良い。

ショルダー陸部２３は、タイヤ幅方向内側でタイヤ周方向に伸びるリブ３と、タイヤ幅方向外側でタイヤ周方向に並ぶ複数のブロック３０とを備える。ブロック３０とブロック３０との間は横溝３４で区切られている。横溝３４の深さは主溝２０の深さと同じである。ブロック３０の下（タイヤ径方向内側）に、ベルト１２ａ、１２ｂの端部が位置している。

リブ３とブロック３０との間には副溝３１が形成されている。副溝３１は、折れ曲がり位置で折れ曲がりながらタイヤ周方向に伸びてジグザグ状となっている。副溝３１の幅（副溝３１を形成する副溝３１内の側壁に垂直な方向の幅）は、主溝２０の幅よりも狭く、例えば主溝２０の幅の５０％以下である。ジグザグ状の副溝３１の折れ曲がり位置からその次の折れ曲がり位置までの部分をストレート部とすると、図示する実施形態の副溝３１には長いストレート部Ｌと短いストレート部Ｓとがあり、長いストレート部Ｌと短いストレート部Ｓとが交互に並んでいる。もっとも、副溝３１のジグザグ状の具体的な態様はこれに限定されない。例えば、ストレート部の長さは全て同じであっても良い。また、長さの異なる３種類以上のストレート部があっても良い。なお、ストレート部は直線状のものに限られず、図示する長いストレート部Ｌのように湾曲しているものもある。

リブ３には複数のサイプ３２が形成されている。サイプ３２はリブ３をタイヤ幅方向に貫通し、主溝２０側と副溝３１側の両方に開口している。サイプ３２が形成されるタイヤ周方向の位置は限定されない。図示する実施形態では、サイプ３２は、ジグザグ状の副溝３１の折れ曲がりの周期と同周期で形成されている。図示する実施形態の場合、具体的には、サイプ３２の副溝３１側の開口位置は、ジグザグ状の副溝３１のタイヤ幅方向内側の折れ曲がりの位置で、特に副溝３１のタイヤ幅方向内側の端部Ｉの位置である。また、リブ３のうち主溝２０側の部分にタイヤ周方向に周期的にノッチ３３が形成されており、サイプ３２の主溝２０側の開口位置は、ノッチ３３のタイヤ幅方向外側の端部となっている。サイプ３２の幅（サイプ３２を形成するサイプ３２内の側壁に垂直な方向の幅）は副溝３１の幅よりも狭い。サイプ３２の幅の具体的な値は、例えば１．０〜２．０ｍｍである。サイプ３２は、接地し静止している状態では閉じないが、制駆動の作用が働いた場合に閉じる（このとき、タイヤはＪＡＴＭＡ規格の標準リムに装着され、内圧がＪＡＴＭＡ規格における最高空気圧とされ、その最大負荷能力の８０％の負荷がかけられているとする）。サイプ３２は主溝２０よりも浅い。

前記ベルト下パッド１７のタイヤ幅方向内側の端部のタイヤ幅方向の位置は、ジグザグ状の副溝３１のタイヤ幅方向両端部の間であることが望ましい。つまり、ベルト下パッド１７のタイヤ幅方向内側の端部のタイヤ幅方向の位置は、副溝３１のタイヤ幅方向内側の端部Ｉと副溝３１のタイヤ幅方向外側の端部Ｏとの間であることが望ましい。また、ベルト下パッド１７のタイヤ幅方向外側の端部は、ベルト端（複数のベルトの端部のうち最もタイヤ幅方向外側にある端部で、本実施形態ではタイヤ径方向内側のベルト１２ａの端部）よりもタイヤ幅方向外側にあるが、ベルト端よりも５〜１０ｍｍだけタイヤ幅方向外側にあることが望ましい。

前記ベルト間テープ１６のタイヤ幅方向内側の端部のタイヤ幅方向の位置は、サイプ３２のタイヤ幅方向両端部の間であることが望ましい。また、ベルト間テープ１６のタイヤ幅方向外側の端部は、タイヤ径方向内側のベルト１２ａの端部と、タイヤ径方向外側のベルト１２ｂの端部との間にあっても良いし、タイヤ径方向内側のベルト１２ａの端部と一致していても良い。

以上の構造の空気入りタイヤ１に制駆動の作用が働くと、リブ３にタイヤ周方向に歪む力が加わる。このときリブ３に加わる歪む力は、タイヤ幅方向に不均一である。しかしサイプ３２がリブ３をタイヤ幅方向に貫通しているため、リブ３がサイプ３２を閉じる方向に倒れ込み、その際にこの不均一性が解消される。そして、サイプ３２が閉じてサイプ３２を挟んだ両側の陸部が一体化するため、リブ３の剛性が確保され、大きな制駆動力が発生する。

また、空気入りタイヤ１に操舵の作用が働くと、トレッド２がタイヤ幅方向に歪む。このとき、リブ３とブロック３０との間には副溝３１があるため、リブ３の歪みがブロック３０へ伝わりにくい。そのため、操舵により生じるトレッド２の歪みが、ブロック３０側に集中せず、リブ３側とブロック３０側とに分散される。そのため、トレッド２の歪みに伴う応力がブロック３０の下（タイヤ径方向内側）にあるベルト端に集中することを防ぐことができる。その結果、ベルト端を起点としてセパレーションが生じることを防ぐことができ、タイヤの耐久性を良くすることができる。ここで、セパレーションを防ぐための特別な部材、例えばベルト端を包むゴム部材等を用いていないため、空気入りタイヤ１のタイヤ幅方向両側が重くなって転がり抵抗が悪化するおそれが無い。このようにセパレーションの防止と転がり抵抗の悪化防止とを両立させることができる。

また、副溝３１がジグザグ状であるため、タイヤ幅方向の副溝３１付近の領域で発生した歪みが、リブ３側とブロック３０側とに分散される。そのため、歪みに伴う応力がブロック３０の下にあるベルト端に集中することを防ぐことができる。その結果、ベルト端を起点としてセパレーションが生じることを防ぐことができ、タイヤの耐久性を良くすることができる。

また、ベルト下パッド１７のタイヤ幅方向内側の端部のタイヤ幅方向の位置が、ジグザグ状の副溝３１のタイヤ幅方向両端部の間であれば、セパレーションの防止と転がり抵抗の悪化防止とを両立させることができる。詳細に説明すると次の通りである。ベルト下パッド１７は、操舵時に生じるタイヤ径方向内側のベルト１２ａとカーカス１１との間の剪断応力を緩和し、ベルト端を起点にセパレーションが生じることを防ぐものである。しかし、ベルト下パッド１７のタイヤ幅方向内側の端部が副溝３１よりタイヤ幅方向外側にある場合、ブロック３０の下（タイヤ径方向内側）にベルト下パッド１７が配置されていない部分があることになる。そのため操舵によりブロック３０に歪みが生じ、ベルト１２ａのうちブロック３０の下にあたる部分に応力がかかった場合に、その応力が十分緩和されず、セパレーション発生に影響するおそれがある。一方、上記のようにリブ３の歪みがブロック３０へ伝わりにくい構造になっているため、ベルト下パッド１７のタイヤ幅方向内側の端部が副溝３１よりタイヤ幅方向内側にあっても、ベルト下パッド１７の副溝３１よりタイヤ幅方向内側の部分は、セパレーション防止にあまり寄与しない。むしろ、ベルト下パッド１７がタイヤ幅方向内側に伸びて重量が重くなることにより、転がり抵抗に影響するおそれがある。しかし、ベルト下パッド１７のタイヤ幅方向内側の端部のタイヤ幅方向の位置が、ジグザグ状の副溝３１のタイヤ幅方向両端部の間であれば、これらの問題は無く、セパレーションを防止でき、しかも転がり抵抗が悪化するおそれが無い。

また、ベルト下パッド１７のタイヤ幅方向外側の端部が、ベルト端よりも５〜１０ｍｍだけタイヤ幅方向外側にあれば、セパレーションを防止でき、しかもベルト下パッド１７がタイヤ幅方向外側に出過ぎてその分の重量により転がり抵抗が悪化することが無い。

また、ベルト間テープ１６のタイヤ幅方向内側の端部のタイヤ幅方向の位置が、サイプ３２のタイヤ幅方向両端部の間であれば、セパレーション防止と転がり抵抗の悪化防止とを両立させることができる。詳細に説明すると次の通りである。ベルト間テープ１６は、タイヤ径方向内側のベルト１２ａとタイヤ径方向外側のベルト１２ｂとを接着することにより、制駆動時等にタイヤ径方向外側のベルト１２ｂの端部を起点にセパレーションが生じることを防ぐものである。しかし、ベルト間テープ１６のタイヤ幅方向内側の端部がサイプ３２（従ってリブ３）よりタイヤ幅方向外側にある場合、リブ３の下（タイヤ径方向内側）のベルト１２ａ、１２ｂの間にはベルト間テープ１６が配置されていないことになる。そのため、制駆動によりリブ３に歪みが生じると、リブ３の下でベルト１２ａ、１２ｂの間に応力が生じ、ベルト１２ｂの端部を起点とするセパレーション発生に影響するおそれがある。一方、サイプ３２よりタイヤ幅方向内側の部分のトレッド２の歪みはセパレーションにあまり寄与しないため、ベルト間テープ１６のタイヤ幅方向内側の端部がサイプ３２よりタイヤ幅方向内側にあっても、ベルト間テープ１６のサイプ３２よりタイヤ幅方向内側の部分はセパレーション防止にあまり寄与しない。むしろ、ベルト間テープ１６がタイヤ幅方向内側に伸びて重量が重くなることにより、転がり抵抗に影響するおそれがある。しかし、ベルト間テープ１６のタイヤ幅方向内側の端部のタイヤ幅方向の位置が、サイプ３２のタイヤ幅方向両端部の間であれば、セパレーションを防止でき、しかも転がり抵抗が悪化するおそれが無い。

また、ベルト間テープ１６のタイヤ幅方向外側の端部が、タイヤ径方向内側のベルト１２ａの端部と、タイヤ径方向外側のベルト１２ｂの端部との間にあれば、２枚のベルト１２ａ、１２ｂの間から生じるセパレーションを防ぐことができ、しかもベルト間テープ１６がタイヤ幅方向外側に出過ぎてその分の重量により転がり抵抗が悪化することが無い。

実施形態の空気入りタイヤ１の効果の確認を行った。実施例及び比較例の空気入りタイヤについて表１に示す。また実施例及び比較例の空気入りタイヤのショルダー陸部１２３付近の断面を図３に示す。いずれの空気入りタイヤも、ショルダー陸部１２３に、タイヤ周方向に伸びるリブ１０３と、前記リブ１０３よりタイヤ幅方向外側でタイヤ周方向に並ぶ複数のブロック１３０とを備える。比較例１の空気入りタイヤは、リブ１０３にサイプが無く、また、リブ１０３とブロック１３０の間の副溝１３１がストレート（タイヤ周方向に直線状）となっているものである。実施例１〜５の空気入りタイヤは、リブ１０３をタイヤ幅方向に貫通するサイプ１３２が形成され、さらに、リブ１０３とブロック１３０の間の副溝１３１がジグザグ状となっているものである。実施例５の空気入りタイヤは、ベルト下パッド１１７のタイヤ幅方向内側の端部のタイヤ幅方向の位置が、ジグザグ状の副溝１３１のタイヤ幅方向両端部の間にあり、また、ベルト間テープ１１６のタイヤ幅方向内側の端部のタイヤ幅方向の位置が、サイプ１３２のタイヤ幅方向両端部の間にある。実施例１〜４の空気入りタイヤは、ベルト下パッド１１７及びベルト間テープ１１６の位置が、表１及び図３に示すように実施例５の空気入りタイヤと異なっている。

試験方法は次の通りである。
耐久性Ａ：ＦＭＶＳＳ１３９の方法でタイヤが故障するまでの走行距離を調べた。結果を比較例１の値を１００とする指数で表した。指数が大きいほど、故障までの走行距離が長く耐久性が良いこと、すなわちセパレーションが発生しにくいことを示している。
耐久性Ｂ：ベルト揺動試験、すなわちスリップ角度を1分毎に1°反転させながらタイヤをドラム走行させ、タイヤが故障するまでの走行距離を調べる試験を行った。リム幅、空気圧、負荷荷重は、ＪＡＴＭＡ又はＴＲＡの推奨リム幅、最大空気圧、最大負荷荷重とした。結果を比較例１の値を１００とする指数で表した。指数が大きいほど、故障までの走行距離が長く耐久性が良いこと、すなわちセパレーションが発生しにくいことを示している。
転がり抵抗：ＩＳＯ０２８５８０の方法で転がり抵抗係数を調べた。結果を比較例１の値を１００とする指数で表した。指数が大きいほど転がり抵抗係数が大きいことを示している。

試験結果を表１に示す。実施例５と比較例１との比較から、リブ１０３にサイプ１３２が形成され、さらに、リブ１０３とブロック１３０との間の副溝１３１がジグザグ状であると、セパレーションが生じにくく、耐久性が良いことが確認できた。また、実施例３〜５の比較から、ベルト下パッド１１７やベルト間テープ１１６のタイヤ幅方向内側の端部が、実施例５の位置よりタイヤ幅方向内側にあると、転がり抵抗率が大きくなることが確認できた。また、実施例１、２、５の比較から、ベルト下パッド１１７やベルト間テープ１１６のタイヤ幅方向内側の端部が、実施例５の位置よりタイヤ幅方向外側にあると、転がり抵抗率が小さくなるが耐久性が実施例５の場合ほど良くならないことが確認できた。

１…空気入りタイヤ、１０…ビード部、１１…カーカス、１２ａ…ベルト、１２ｂ…ベルト、１３…キャッププライ、１４…インナーライナー、１５…サイドウォール、１６…ベルト間テープ、１７…ベルト下パッド、２…トレッド、２０…主溝、２１…センター陸部、２２…メディエイト陸部、２３…ショルダー陸部、３…リブ、３０…ブロック、３１…副溝、３２…サイプ、３３…ノッチ、３４…横溝、１０３…リブ、１１６…ベルト間テープ、１１７…ベルト下パッド、１２３…ショルダー陸部、１３０…ブロック、１３１…副溝、１３２…サイプ、Ｃ…センターライン、Ｌ…長いストレート部、Ｓ…短いストレート部

Claims (2)

1. タイヤ幅方向外側にショルダー陸部を有する空気入りタイヤであって、
   前記ショルダー陸部は、タイヤ周方向に伸びるリブと、前記リブよりタイヤ幅方向外側でタイヤ周方向に並ぶ複数のブロックとを備え、
   前記リブと前記複数のブロックとがジグザグ状の副溝により区分され、
   前記リブにはこれをタイヤ幅方向に貫通するサイプが形成され、
   さらに、ベルトのタイヤ径方向内側にベルト下パッドを備え、
   前記ベルト下パッドのタイヤ幅方向内側の端部のタイヤ幅方向の位置が、前記ジグザグ状の副溝のタイヤ幅方向両端部の間であり、
   タイヤ径方向に重なる少なくとも２枚のベルトと、前記ベルトの間に設けられたベルト間テープとを備え、
   前記ベルト間テープのタイヤ幅方向内側の端部のタイヤ幅方向の位置が、前記サイプのタイヤ幅方向両端部の間であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記サイプは、前記リブのタイヤ幅方向外側では、前記ジグザグ状の副溝のタイヤ幅方向内側の折れ曲がりの位置に開口している、請求項１の空気入りタイヤ。
   

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