JP6530184B2

JP6530184B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6530184B2
Application number: JP2014256651A
Authority: JP
Inventors: 聖二横枕
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2019-06-12
Anticipated expiration: 2034-12-18
Also published as: JP2016117329A

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

一般に、インフレート状態での空気入りタイヤのトレッド部の外周面のプロファイルは、空気入りタイヤに対してタイヤ径方向内側に曲率中心が位置する円弧形状（アール形状）である。これに対し、特許文献１に開示された空気入りタイヤのトレッド部の外周面のプロファイルは、空気入りタイヤに対してタイヤ径方向外側に曲率中心が位置する円弧形状（逆アール形状）を有する。特許文献２に開示された空気入りタイヤには、トレッド部のタイヤ幅方向の端部からサイド部に向けて延びるバットレス部に、タイヤ周方向に沿って延びる溝が形成されている。

インフレート状態でのトレッド部の外周面のプロファイルがアール形状であると、トレッド部の中央部でタイヤ外径が最大となるので、車両走行時にはトレッド部の中央部で接地圧が高くなり、トレッド部の中央部で偏摩耗が生じやすい。

トレッド部の外周面のプロファイルを逆アール形状とすると、トレッド部の中央部での接地圧を低減できるが、トレッド部のタイヤ幅方向の端部における接地圧が高くなる。つまり、トレッド部の外周面のプロファイルを単に特許文献１に開示されているような逆アール形状としても、接地圧分布を均一化できない。また、特許文献２では、接地圧分布の均一化について、特に検討されていない。

特開平１０−３２９５１１号公報特開２００２−２９２１７号公報

本発明は、空気入りタイヤにおける接地圧分布の均一化を課題とする。

本明細書において、「バッドレス部」とは、空気入りタイヤのトレッド部のタイヤ幅方向端部からタイヤ最大幅部までの領域を言う。また、「ショルダー部」とは、トレッド部がサイド部に対して接続されている領域を言い、トレッド部のタイヤ幅方向端部を含む。さらに、ショルダー部はバッドレス部のうち、トレッド部のタイヤ幅方向端部側の領域を含む。

本発明は、トレッド部の外周面は、非インフレート状態において、中央部における外径よりも端部における外径が大きい逆アール形状を有し、前記トレッド部の前記端部からタイヤ最大幅部までの領域であるバッドレス部に、タイヤ周方向に沿って設けられた溝と、前記トレッド部に形成された主溝とを備え、前記溝は、タイヤ幅方向において前記トレッド部の前記端部と重複する位置まで延びており、かつ、前記主溝の底壁よりもタイヤ内径側に形成されている、空気入りタイヤである。

トレッド部の外周面を逆アール形状とすることで、インフレート時にトレッド部の外周面を平坦に近い形状にできる。そのため、トレッド部の中央部における接地圧上昇を抑制し、この部分の偏摩耗を防止できる。バッドレス部にタイヤ径方向に沿って延びる溝を設けることで、トレッド部の外周面を逆アール形状としたことによるトレッド部の端部における接地圧の過度な上昇を抑制できる。つまり、トレッド部の外周面を逆アール形状とし、かつバッドレス部にタイヤ径方向に沿って延びる溝を設けることで、接地圧分布を均一化し、トレッド部の中央部での偏摩耗を抑制できる。

インフレート時にトレッド部の中央部の接地圧上昇を効果的に抑制するには、タイヤ中心軸からの前記中央部までのタイヤ径方向の距離と、前記タイヤ中心軸から前記端部までのタイヤ径方向の距離との差は、前記中央部における前記トレッド部のゴム厚の０．０５倍以上０．２倍以下であることが好ましい。

前記溝は、タイヤ周方向に連続的に設けられても良いし、タイヤ周方向に断続的に設けられても良い。

トレッド部の端部の接地圧上昇を効果的に抑制するには、前記溝のタイヤ径方向断面の断面積は、トレッド部のタイヤ径方向断面における前記トレッド部の前記中央部からタイヤ幅方向外側に延びる仮想線よりも前記端部側の領域の断面積の０．８倍以上１．２倍以下であることが好ましい。

トレッド部を逆アール形状とし、かつバッドレス部にタイヤ周方向に沿って延びる溝を設けることで、接地圧分布を均一化し、トレッド部の中央部での偏摩耗を抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る空気入りタイヤの子午線方向の部分断面図。本発明の第２実施形態に係る空気入りタイヤの子午線方向の部分断面図。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している場合がある。

（第１実施形態）
図１に示す本発明の第１実施形態に係るゴム製の空気入りタイヤ（以下、単にタイヤという）１は、トレッド部２、一対のサイド部３、及び一対のビード部（図示せず）を備える。個々のビード部はサイド部３のタイヤ径方向の内側端部（トレッド部２とは反対側の端部）に設けられている。一対のビード部間には、カーカス４が設けられている。本実施形態では、カーカス４は１枚のカーカスプライ５を備える。タイヤ１の最内周面にはインナーライナー６が設けられている。また、トレッド部２では、カーカス４のタイヤ径方向外側にベルト７が設けられている。本実施形態では、ベルト７は３枚のベルトプライ１１，１２，１３を備える。最外層のベルトプライ１３の外側にさらに、補強プライ１４が配置されている。

以下の説明では、トレッド部２のタイヤ幅方向の端部２ａからサイド部３のタイヤ最大幅部までの領域を、バッドレス部１５という。また、トレッド部２がサイド部３に対して接続されている領域をショルダー部１６という。ショルダー部１６は、トレッド部２の端部２ａを含む。また、ショルダー部１６は、バッドレス部１５のうち、トレッド部２の端部２ａ側の領域を含む

トレッド部２の外周面２ｂのタイヤ径方向断面は、タイヤ幅方向の中央部２ｃにおける外径Ｒ_ｃよりも端部２ａにおける外径Ｒ_ｅが大きい逆アール形状を有する。言い換えれば、トレッド部２の外周面２ｂのタイヤ径方向断面での断面形状は、曲率中心がタイヤ１に対してタイヤ径方向外側に位置する円弧状である。本実施形態では、トレッド部２の外周面２ｂの曲率は、中央部２ｃから端部２ａまで概ね均一である。しかし、トレッド部２の外周面２ｂの曲率は、タイヤ幅方向に分布を有していてもよい。

バッドレス部１５のうちショルダー部１６に該当する部分に、タイヤ周方向に沿って延びる溝１７が設けられている。具体的には、溝１７は、トレッド部２に形成された主溝１８の底壁１８ａとベルト７（補強プライ１４）との間のタイヤ高さ方向Ｈ（トレッド部２とビード部が対向する方向）の領域に設けられている。本実施形態における溝１７は、タイヤ周方向に連続的に設けられ、タイヤ幅方向から見ると無端環状である。しかし、溝１７は、タイヤ周方向に断続的に設けられていてもよい。また、タイヤ幅方向から見て放熱溝１７が延びる方向は、タイヤ周方向に完全に一致している必要はなく、実質的にタイヤ周方向に沿っていればよい。

本実施形態における溝１７の溝壁１７ａは、溝１７の開口１７ｂ側からタイヤ径方向内側に延びる側壁１７ｃ，１７ｄと、開口１７ｂと対向する奥壁１７ｅとを備える。本実施形態では、側壁１７ｃ，１７ｄは円弧面状であり、側壁１７ｃ，１７ｄ間の間隔は、溝１７の深さ方向に概ね一定である。また、奥壁１７ｅはタイヤ径方向断面が円形の曲面である。そのため、本実施形態における溝１７のタイヤ径方向断面の断面形状は、概ねＵ字状である。溝１７の断面形状は、例えば円形、楕円形、又は三角形のような多角形状であってもよいが、応力や歪みの集中とそれに起因するクラックの発生を防止するために、鋭いエッジを有しない形状であることが好ましい。

仮にトレッド部２の外周面２ｂのタイヤ径方向断面が、逆アール形状ではなく、タイヤ１に対してタイヤ径方向内側に曲率中心が位置する円弧形状（アール形状）や平坦形状であるとする。この仮定の下では、インフレート時のトレッド部２の外周面２ｂのタイヤ径方向断面はアール形状となり、中央部２ｃでタイヤ１の外径が最大となるので、車両走行時には中央部２ｃで接地圧が高くなり、この部分で偏摩耗が生じやすい。

これに対して、本実施形態では、トレッド部２の外周面２ｂのタイヤ径方向断面を逆アール形状とすることで、インフレート時にトレッド部２の外周面を平坦に近い形状にできる。そのため、トレッド部２の中央部２ｃにおける接地圧上昇を抑制し、この部分の偏摩耗を防止できる。

仮に、単にトレッド部２の外周面２ｂの逆アール形状とするだけであると、トレッド部２の端部２ａにおける接地圧が過度に高くなる。しかし、本実施形態では、ショルダー部１６にタイヤ径方向に沿って延びる溝１７を設けることで、トレッド部２の外周面２ｂを逆アール形状としたことによるトレッド部２の端部２ａにおける接地圧の過度な上昇を抑制できる。具体的には、ショルダー部１６の溝１７を設けた部分では、他の部分と比較してゴム体積が減少するので剛性を低下させることができる。溝１７の断面積や配置によってショルダー部１６の剛性を適切に調整することで、トレッド部２の端部２ａにおける接地圧の過度な上昇を抑制できる。

以上のように、本実施形態の空気入りタイヤ１では、トレッド部２の外周面２ｂを逆アール形状とし、かつショルダー部１６にタイヤ径方向に沿って延びる溝１７を設けることで、接地圧分布を均一化し、トレッド部２の中央部２ｃでの偏摩耗を抑制できる。

インフレート時にトレッド部２の中央部２ｃの接地圧上昇を効果的に抑制するには、逆アール形状の曲率がある程度の値を有することが好ましい。例えば、トレッド部２の中央部２ｃから端部２ａまでのタイヤ高さ方向Ｈの距離Ｐが、中央部２ｃにおけるトレッド部２のゴム厚ｈ（補強プライ１４からトレッド部２の外周面２ｂまでのタイヤ径方向の距離）の０．０５倍以上０．２倍以下であることが好ましい。つまり、中央部２ｃの接地圧上昇を効果的に抑制するには、距離Ｐとゴム厚ｈの間に以下の式（１）の関係が成立することが好ましい。

［数１］
０．０５ｈ≦Ｐ≦０．２ｈ（１）

溝１７のタイヤ径方向断面での断面積Ｓが過度に小さいと、トレッド部２の端部２ａにおける接地圧の過度な上昇を抑制できない。一方、溝１７の断面積Ｓが過度に大きいと、ショルダー部１６の強度が低下し、例えば、溝１７よりもタイヤ高さ方向Ｈのトレッド部２側の部分で、ショルダー部１６の欠けが生じる。トレッド部２のタイヤ径方向断面において、トレッド部２の中央部２ｃからタイヤ幅方向外側に延びる仮想線Ｌよりも端部２ａ側の領域の断面積Ｔとすると、溝１７の断面積Ｓは断面積Ｔの０．８倍以上１．２倍以下であることが好ましい。つまり、ショルダー部１６の必要な剛性を確保しつつトレッド部２の端部２ａにおける接地圧の過度な上昇を抑制するには、断面積Ｓ，Ｔの間に以下の式（２）の関係が成立することが好ましい。

［数２］
０．８Ｔ≦Ｓ≦１．２Ｔ（２）

次に、溝１７の具体的な配置について説明する。

溝１７の開口１７ｂのタイヤ径方向の最も外側（タイヤ高さ方向Ｈの最もトレッド部２側）の位置、言い換えれば溝壁１７ａのうち側壁１７ｃがショルダー部１６の外周面と接続する位置を、溝１７の上端１７ｆという。また、溝１７の開口１７ｂのタイヤ径方向の最も内側（タイヤ高さ方向Ｈの最もビード部側）の位置、言い換えれば溝壁１７ａのうち側壁１７ｄがショルダー部１６の外周面と接続する位置を、溝１７の下端１７ｇという。トレッド部２の端部２ａから上端１７ｆ及び下端１７ｇまでのタイヤ高さ方向Ｈの距離Ａ，Ｂは、トレッド部２に形成された主溝１８の最大の深さｇに対して、以下のように設定している。

まず、距離Ａは、深さｇの１．０倍以上１．５倍以下に設定している。つまり、距離Ａはと深さｇの間には、以下の関係がある。

［数３］
ｇ≦Ａ≦１．５ｇ（３）

次に、距離Ｂは、深さｇの１．３倍以上２．５倍以下に設定している。つまり、距離Ｂと深さｇの間には、以下の関係がある。

［数４］
１．３ｇ≦Ｂ≦２．５ｇ（４）

溝１７の開口１７ｂと奥壁１７ｅの間のタイヤ幅方向の最大距離である溝１７の深さＣは、トレッド部２の中央部２ｃと端部２ａとの間のタイヤ幅方向の距離Ｗに対して０．０８倍以上０．２倍以下の範囲に設定している。つまり、深さＣと距離Ｗの間には、以下の関係がある。

［数５］
０．０８Ｗ≦Ｃ≦０．２Ｗ（５）

溝１７が延びる方向がタイヤ幅方向となす角度である溝１７の傾斜角度θは、０°から６０°の範囲に設定している。つまり、傾斜角度θについて、以下の関係がある。

［数６］
０°≦θ≦６０° （６）

ベルトプライ１１，１２，１３の端部１１ａ，１２ａ，１３ａから溝１７までの最短距離Ｄ（図１において破線の円で概念的に示す）は、ショルダー部１６におけるゴム厚の最大値（最大ゴム厚）Ｅに対して３０％以上に設定している。つまり、最短距離Ｄと最大ゴム厚Ｅとの間には、以下の関係がある。

［数７］
Ｄ≧０．３Ｅ（７）

溝１７について、下端１７ｇの距離Ｂ、深さＣ、傾斜角度θを、それぞれ式（４），（５），（６）のように設定し、さらに前述のように段積Ｓを式（２）のように設定することで、ショルダー部１６の必要な剛性を確保しつつトレッド部２の端部２ａにおける接地圧の過度な上昇をより確実に抑制できる。また、溝１７の上端１７ｆの距離Ａを式（３）のように設定することで、トレッド部２の外周面２ｂから溝１７までの間には、剛性確保上必要なゴム量があるので、溝１７よりもタイヤ高さ方向Ｈのトレッド部２側の部分におけるショルダー部１６の欠けを防止できる。さらに、ベルトプライ１１〜１３の端部１１ａ〜１３ａから溝１７までの最短距離Ｄを式（７）のように設定することで、製造公差に起因してベルトプライ１１〜１３の端部１１ａ〜１３ａが溝１７内に突出するのを防止できる。

（第２実施形態）
図２に示す本発明の第２実施形態に係るタイヤ１では、溝１７の溝壁１７ａの全体、つまり側壁１７ｃ，１７ｄと奥壁１７ｅの全体に凹部２１と凸部２２が設けられている。

ショルダー部１６、特にベルトプライ１１〜１３の端部１１ａ〜１３ａ付近はゴム量が多いので、タイヤ１の他の部分と比較して走行中の発熱量が大きい。また、ベルトプライ１１〜１３の端部１１ａ〜１３ａの周辺では、タイヤ転動に伴って繰り返し歪みが発生しやすい。しかし、発生した熱は溝１７を介して放熱されるので、ベルトプライ１１〜１３の端部１１ａ〜１３ａ付近の熱劣化と、それに起因するセパレーションのような故障の発生を防止できる。凹部２１と凸部２２を設けることで、溝１７の溝壁１７ａの表面積、つまり放熱面積を拡げているので、より効果的にショルダー部１６における発熱を抑制できる。

第２実施形態のその他の構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

１タイヤ
２トレッド部
２ａ端部
２ｂ外周面
２ｃ中央部
３サイド部
４カーカス
５カーカスプライ
６インナーライナー
７ベルト
１１，１２，１３ベルトプライ
１４補強プライ
１５バッドレス部
１６ショルダー部
１７溝
１７ａ溝壁
１７ｂ開口
１７ｃ，１７ｄ側壁
１７ｅ奥壁
１７ｆ上端
１７ｇ下端
１８主溝
１８ａ底壁
２１凹部
２２凸部
Ａ，Ｂ，Ｗ距離
Ｃ深さ
Ｄ最短距離
ｇ深さ
ｈゴム厚
Ｐ距離
Ｓ，Ｔ断面積
θ 傾斜角度

Claims

トレッド部の外周面は、非インフレート状態において、中央部における外径よりも端部における外径が大きい逆アール形状を有し、
前記トレッド部の前記端部からタイヤ最大幅部までの領域であるバッドレス部に、タイヤ周方向に沿って設けられた溝と、前記トレッド部に形成された主溝とを備え、
前記溝は、タイヤ幅方向において前記トレッド部の前記端部と重複する位置まで延びており、かつ、前記主溝の底壁よりもタイヤ内径側に形成されている、空気入りタイヤ。
タイヤ中心軸からの前記中央部までのタイヤ径方向の距離と、前記タイヤ中心軸から前記端部までのタイヤ径方向の距離との差は、前記中央部における前記トレッド部のゴム厚の０．０５倍以上０．２倍以下である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記溝は、タイヤ周方向に連続的に設けられている、請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。
前記溝は、タイヤ周方向に断続的に設けられている、請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。
前記溝のタイヤ径方向断面の断面積は、トレッド部のタイヤ径方向断面における前記トレッド部の前記中央部からタイヤ幅方向外側に延びる仮想線よりも前記端部側の領域の断面積の０．８倍以上１．２倍以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。