JP7074585B2

JP7074585B2 - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP7074585B2
Application number: JP2018124935A
Authority: JP
Inventors: 泰一西尾
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2022-05-24
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: JP2020001614A; CN110654171A; US20200001660A1

Description

本発明は空気入りタイヤに関する。

従来から、制駆動性能の向上等を目的に、空気入りタイヤのトレッドの陸部にサイプを形成することが行われていた。しかし、サイプの延長方向端部には応力が集中するため、その端部を起点としてクラックが発生しやすかった。

そこで、サイプの延長方向端部に、平面視でサイプ幅よりも径（直径）が大きい円形の穴を形成することが行われていた（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。この穴は、深さ方向へ径が変化することのない円柱状のものであった。このような穴は、サイプの延長方向端部にかかる応力を分散させるため、クラックの発生防止に有効なものであった。

また、特許文献３に記載のように、延長方向端部の形状が環状となったサイプも提案されていた。

特開平１１－３０１２１７号公報特開昭６１－２６１１０９号公報特開２００６－３４１６８８号公報

しかし、サイプの延長方向端部に円柱状の穴が形成された結果として、トレッドの陸部の剛性が低くなるという問題があった。トレッドの陸部の剛性が低いことは陸部の摩耗等悪化の原因となる。

そこで本発明は、サイプの延長方向端部を起点としたクラックが発生しにくく、しかもトレッドの陸部の剛性があまり低くならない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、トレッドの陸部にサイプが形成され、前記サイプの延長方向端部の少なくとも一方が前記陸部内で閉塞した陸部内端部であり、前記陸部内端部から連続する平面視円形又は楕円形の穴が形成された空気入りタイヤにおいて、前記穴の開口端から底部までが前記陸部内端部から連続し、前記穴は深い位置ほど径が小さくなるように径が連続的に小さくなり、前記穴の開口端から底部にかけての内壁が、前記穴の容積を減らす方向に反った１つの曲面であることを特徴とする。

実施形態の空気入りタイヤでは、前記穴があるためサイプの延長方向端部を起点としたクラックが発生しにくい。しかも前記穴の深い位置ほど径が小さいため、トレッドの陸部の剛性があまり低くならない。

実施形態のトレッドパターン。実施形態のブロックの平面図。実施形態のサイプ及び穴の深さ方向の断面図。図２のＡ－Ａ位置での断面図。変更例のサイプ及び穴の深さ方向の断面図。図２のＡ－Ａ位置での断面図。変更例のサイプ及び穴の深さ方向の平面図。図２のＡ－Ａ位置での断面図。変更例のサイプ及び穴の深さ方向の平面図。図２のＡ－Ａ位置での断面図。変更例のサイプ及び穴の深さ方向の平面図。図２のＡ－Ａ位置での断面図。変更例のブロックの平面図。変更例のブロックの平面図。変更例のトレッドパターン。

実施形態の空気入りタイヤの構造について図面に基づき説明する。以下では特に記載がない限り摩耗していない新品での空気入りタイヤについて説明する。本実施形態の空気入りタイヤは、例として、トラックやバス等に装着される重荷重用タイヤを想定したものである。また、本実施形態の空気入りタイヤは、例として、アイス路面での走行時に装着されるスタッドレスタイヤを想定したものである。

本実施形態の空気入りタイヤの大まかな断面構造は次の通りである。まず、タイヤ幅方向両側にビード部が設けられ、カーカスプライが、タイヤ幅方向内側から外側に折り返されて前記ビード部を包むと共に、空気入りタイヤの骨格を形成している。前記カーカスプライのタイヤ径方向外側には複数枚のベルトが設けられ、前記ベルトのタイヤ径方向外側に接地面を有するトレッドが設けられている。また前記カーカスプライのタイヤ幅方向両側にはサイドウォールが設けられている。これらの部材の他にもタイヤの機能上の必要に応じた複数の部材が設けられている。

トレッドには図１に示すようなトレッドパターンが形成されている。この例示されるトレッドパターンでは、タイヤ周方向に延びる４本の主溝１０が形成されている。主溝１０の深さは限定されないが例えば１７ｍｍ以上２２ｍｍ以下である。そして、主溝１０によって区画された領域として、タイヤ幅方向中心線Ｃが通るセンター領域１２と、トレッドの接地面のタイヤ幅方向両端部であるタイヤ接地端Ｅと主溝１０との間のショルダー領域１４と、センター領域１２とショルダー領域１４との間のメディエイト領域１６とが形成されている。

さらに、センター領域１２、ショルダー領域１４、及びメディエイト領域１６では、それぞれ、タイヤ幅方向に延びる複数の横溝１１によって区画された陸部としてのブロック１８がタイヤ周方向に並んでいる。

ただし、このトレッドパターンは例示に過ぎない。主溝の本数、横溝の有無、各溝のタイヤ周方向及びタイヤ幅方向に対する傾斜具合等は、図１に示される形態に限定されない。各領域の陸部は横溝によって分断されずにタイヤ周方向に延びるリブであっても良いが、以下では各領域の陸部がブロック１８であるものとして説明する。

図１及び図２に示すように、これらのブロック１８にはそれぞれタイヤ幅方向に延びる１本又は複数本のサイプ２０が形成されている。本発明において、サイプ２０とは、幅の狭い溝のことであり、より正確には、正規リムに装着され正規内圧が充填された空気入りタイヤが接地し、そこへ正規荷重が負荷された条件下で、接地面への開口部が閉じる溝のことである。

ここで、正規リムとは、JATMA規格における「標準リム」、TRA規格における「DesignRim」、又はETRTO規格における「MeasuringRim」のことである。また、正規内圧とは、JATMA規格における「最高空気圧」、TRA規格における「TIRELOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、又はETRTO規格における「INFLATION PRESSURE」のことである。また、正規荷重とは、JATMA規格における「最大負荷能力」、TRA規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATIONPRESSURES」の最大値、又はETRTO規格における「LOADCAPACITY」のことである。

サイプ２０は、図１及び図２では平面視で（すなわちトレッドをタイヤ径方向外側から接地面に垂直な方向から見たときに）直線状のものとして描かれているが、平面視で波状やジグザグ状のものであっても良い。また、サイプ２０は、図１及び図２ではタイヤ幅方向に延びているが、平面視でタイヤ幅方向に対して傾斜して延びていても良く、またタイヤ周方向に延びていても良い。また、それぞれのブロック１８内に複数本のサイプ２０が形成されている場合、それら複数本のサイプ２０は図１及び図２に示すように平面視で平行に延びていても良い。また、サイプ２０の深さ方向の断面形状は、図３ではほぼ長方形であるが、台形等であっても良い。

サイプ２０の長さ、幅、深さの具体的数値は限定されない。例としては、サイプ２０の幅は０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であり、サイプ２０の深さは主溝１０の深さの５０％以上７０％以下である。

本実施形態において、サイプ２０の延長方向の両端がブロック１８内で閉塞した陸部内端部２１となっている。ただし、サイプ２０の延長方向の一方の端部のみが陸部内端部２１で他方の端部がブロック端から主溝１０等へ開口していても良い。

そして、サイプ２０の陸部内端部２１から連続して、平面視で円形の穴２２が形成されている。この穴２２の接地面（以下の説明において単に「接地面」と言う場合、新品で摩耗していない状態の空気入りタイヤにおける接地面のことである。）への開口端２３での径は、サイプ２０の幅の例えば２００％以上３００％以下である。図３に示すように、この穴２２は、接地面への開口端２３からタイヤ径方向内側に向かって、サイプ２０の深さ方向と同方向へ、深くなっている。この穴２２の接地面への開口端２３から底部２４までが、サイプ２０の陸部内端部２１と連続している。

図３に示すように、この穴２２は深さ方向へ向かうにつれ次第に縮径している。つまり、穴２２の径（図２に示すように穴が平面視で円形の場合、その径とは直径のことである）が、深い位置ほど小さくなっている。穴２２の開口端２３から底部２４までがサイプ２０の陸部内端部２１に連結されているため、穴２２は深くなるに従いサイプ２０の陸部内端部２１側に寄る方向に徐々に小さくなっている。穴２２の深さはサイプ２０の深さの５０％以上１００％以下であることが好ましい。

図３に示すように、本実施形態では、穴２２の径は、底部２４に向かうに従い連続的に小さくなっていく。そのため、穴２２の深さ方向の断面において、穴２２の開口端２３から底部２４にかけての内壁２５が直線を描いており、穴２２の深さ方向の断面形状が三角形となっている。

図１～図３ではこの穴２２がサイプ２０の延長方向両側に形成されている。しかし、サイプ２０の延長方向の両端がブロック１８内で閉塞した陸部内端部２１である場合に、一方の陸部内端部２１側にのみ穴２２が形成されていても良い。また、図１～図３では穴２２の深さ及び径がサイプ２０の延長方向の両側で同じである。しかし、サイプ２０の延長方向の両側で、穴２２の深さ及び径のうち少なくとも１つが異なっていても良い。

以上のように、本実施形態ではサイプ２０の陸部内端部２１から連続する穴２２が形成されているため、ブロック１８が変形しても応力がサイプ２０の陸部内端部２１に集中せずに分散される。しかも、穴２２が平面視で円形であるため、穴２２の一部にのみ応力が集中することがない。そのためサイプ２０の陸部内端部２１を起点としたクラックが発生しにくい。

さらに、本実施形態の穴２２は深い位置ほど径が小さくなっているため、径が一定の円柱状の穴と比較して穴の容積が小さい。そのため、穴が形成されているにもかかわらずブロック１８の剛性があまり低くならない。

ところで、本実施形態の穴２２は深い位置ほど径が小さくなっているため、ブロック１８の摩耗が進行するほど穴２２の径が小さくなっていく。そのため、ブロック１８の摩耗が進行するほど穴２２が応力を分散させる効果が小さくなっていくようにも思われる。しかし、ブロック１８が摩耗して低くなるほど、ブロック１８の変形量が小さくなるため、サイプ２０の陸部内端部２１にかかる応力が小さくなる。そのため、ブロック１８が摩耗して穴２２の径が小さくなっても、その穴２２でサイプ２０の陸部内端部２１にかかる応力を十分に分散させることができる。

また、穴２２の深さがサイプ２０の深さの５０％以上１００％以下であれば、サイプ２０の陸部内端部２１にかかる応力を十分に分散させることができる。また、穴２２の開口端２３での径がサイプ２０の幅の２００％以上であればサイプ２０の陸部内端部２１にかかる応力を十分に分散させることができ、３００％以下であればブロック１８の剛性があまり低くならない。また、穴２２の底部２４に向かうに従い穴２２の径が連続的に小さくなっていれば、穴２２の内壁２５に応力集中する部分が形成されないため穴２２を起点としたクラックが発生しにくい。

次に上記の実施形態の変更例を説明する。ただし、以下の変更例の他にも様々な変更が可能であり、発明の範囲は上記の実施形態及び以下の変更例の範囲に限定されない。

まず、サイプ２０の陸部内端部２１から連続する穴の深さ方向の断面形状は、図３の形状に限定されず、例えば図４～図７に示す形状であっても良い。

図４に示す穴２２ａでは、接地面への開口端２３ａから底部２４ａにかけての内壁２５ａが、穴２２ａの容積を減らす方向に反った（言い換えれば穴２２ａの内側へ凸の）曲面となっている。そのため、穴２２ａの深さ方向の断面において、開口端２３ａから底部２４ａにかけての内壁２５ａが穴２２ａの内側へ反った（言い換えれば穴２２ａの内側へ凸の）曲線を描いている。このように穴２２ａの内壁２５ａが反ることによって穴２２ａの容積が小さくなるため、ブロック１８の剛性があまり低くならない。なお図４における破線は図３における内壁２５を示している。

また、図５及び図６に示す穴２２ｂ、２２ｃでは、接地面への開口端２３ｂ、２３ｃから所定深さ位置２６ｂ、２６ｃまでの部分において径が一定であり、前記所定深さ位置２６ｂ、２６ｃより深い部分では底部２４ｂ、２４ｃに向かうに従い穴２２ｂ、２２ｃの径が連続的に小さくなっている。図５に示す穴２２ｂでは、接地面への開口端２３ｂから所定深さ位置２６ｂまでの部分が円柱状となっており、前記所定深さ位置２６ｂより深い部分では穴２２ｂが深くなるに従い穴２２ｂの径が連続的に小さくなっている。また、図７に示す穴２２ｄは円錐状である。この場合も、穴２２ｄの開口端２３ｄから底部２４ｄまでがサイプ２０の陸部内端部２１から連続している。このような穴２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが形成されている場合も、サイプ２０の陸部内端部２１を起点としたクラックが発生しにくく、またブロック１８の剛性があまり低くならない。

また、サイプ２０の陸部内端部２１から連続する穴の平面視での形状は楕円形であっても良い。具体例としては、図８に示す穴２２ｅは平面視でタイヤ周方向に長い楕円形であり、図９に示す穴２２ｆは平面視でタイヤ幅方向に長い楕円形である。

このような楕円形の穴２２ｅ、２２ｆにおいて、径とは楕円の長径と短径との平均値のことである。従って、楕円形の穴２２ｅ、２２ｆは、深い位置ほど長径と短径との平均値が小さくなる。また、楕円形の穴２２ｅ、２２ｆの接地面への開口端における長径と短径との平均値は、サイプ２０の幅の例えば２００％以上３００％以下である。ただし、楕円形の穴２２ｆの長手方向がサイプ２０の延長方向と一致する場合は、楕円形の穴２２ｆの開口端における短径がサイプ２０の幅よりも長いことが必要である。

このような楕円形の穴２２ｅ、２２ｆが形成される場合は、図１０に示すように、トレッドのセンター領域１２にタイヤ周方向に長い楕円形の穴２２ｅが形成され、ショルダー領域１４にタイヤ幅方向に長い楕円形の穴２２ｆが形成されても良い。

一般にセンター領域１２にはタイヤ周方向の大きな応力がかかることが多い。しかし、タイヤ周方向に長い楕円形の穴２２ｅはタイヤ周方向に大きく変形することができるため、センター領域１２にかかるタイヤ周方向の大きな応力を吸収することができ、サイプ２０の陸部内端部２１を起点としたクラックの発生を防ぐことができる。

また、一般にショルダー領域１４にはタイヤ幅方向の大きな応力がかかることが多い。しかし、タイヤ幅方向に長い楕円形の穴２２ｆはタイヤ幅方向に大きく変形することができるため、ショルダー領域１４にかかるタイヤ幅方向の大きな応力を吸収することができ、サイプ２０の陸部内端部２１を起点としたクラックの発生を防ぐことができる。

なお、図１及び図１０以外のトレッドパターンにおいて、センター領域とはタイヤ幅方向中心線Ｃが通る陸部のことである。タイヤ幅方向中心線Ｃが陸部を通らず主溝と一致している場合は、センター領域とはタイヤ幅方向中心線Ｃの両側の陸部のことである。また、ショルダー領域とはタイヤ幅方向外側にタイヤ接地端Ｅを有する陸部のことである。

また、穴の平面視での形状及び深さ方向の断面形状は、サイプ２０の延長方向両側で同じであることが好ましい。しかし、穴の平面視での形状及び深さ方向の断面形状の少なくとも一方が、サイプ２０の延長方向両側で異なっていても良い。

Ｃ…タイヤ幅方向中心線、Ｅ…タイヤ接地端、１０…主溝、１１…横溝、１２…センター領域、１４…ショルダー領域、１６…メディエイト領域、１８…ブロック、２０…サイプ、２１…陸部内端部、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ…穴、２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ…開口端、２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ…底部、２５、２５ａ…内壁、２６ｂ、２６ｃ…所定深さ位置

Claims

トレッドの陸部にサイプが形成され、前記サイプの延長方向端部の少なくとも一方が前記陸部内で閉塞した陸部内端部であり、前記陸部内端部から連続する平面視円形又は楕円形の穴が形成された空気入りタイヤにおいて、
前記穴の開口端から底部までが前記陸部内端部から連続し、前記穴は深い位置ほど径が小さくなるように径が連続的に小さくなり、
前記穴の開口端から底部にかけての内壁が、前記穴の容積を減らす方向に反った１つの曲面であることを特徴とする、空気入りタイヤ。
前記穴の深さが前記サイプの深さの５０％以上１００％以下である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
トレッドのセンター領域に形成された前記穴が、平面視でタイヤ周方向に長い楕円形である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
トレッドのショルダー領域に形成された前記穴が、平面視でタイヤ幅方向に長い楕円形である、請求項１～３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。