JP2016088198A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】陸部に設けられた横溝やサイプにより生じる接地圧の不均一化を抑え、接地性を改善し偏摩耗の発生を抑制する。
【解決手段】タイヤ周方向Ｃに延びる３つ以上の主溝１２ａ、１２ｂ、１２ｂと、タイヤ幅方向に隣接する主溝１２ａ、１２ｂ、１２ｂの間に区画された複数の陸部１４、１６、１６と、をトレッド部１０に備える空気入りタイヤにおいて、複数の陸部１４、１６、１６は、接地面１４A、１６Ａ、１６Ａの幅方向断面が円弧状をなしており、タイヤ幅方向Ｗに隣接する主溝１２ａ、１２ｂ、１２ｂで挟まれた領域の接地面１４A、１６Ａ、１６Ａにおける面積Ａに対する当該領域に位置する陸部１４、１６、１６に設けられた凹部の開口面積ａにより定まるボイド比（ａ／Ａ）が大きい陸部１４、１６、１６ほど、接地面１４A、１６Ａ、１６Ａの幅方向断面が曲率半径の小さい円弧形状に形成する。
【選択図】 図３

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、トレッド部にタイヤ周方向に延びる複数の主溝が設けられ、主溝により区画された複数の陸部に横溝やサイプが設けられたトレッドパターンを持つタイヤが知られている。このようなトレッドパターンを持つタイヤでは、通常、複数の陸部に横溝やサイプが一様に配置されていないため、複数ある陸部ごとに接地圧が不均一になって接地性が悪化したり偏摩耗が発生したりする。

ところで、特許文献１には、接地形状を改良することによりコーナリング時の操縦安定性を向上するために、主溝間に形成されるリブの接地面を、ショルダーリブの接地面を通る外輪郭線に対してタイヤ径方向外方に膨出させ、各リブの膨出頂点を各リブの中心線に対して車両装着時内側にずらして配置することが開示されている。

また、特許文献２には、トレッド部のタイヤ幅方向全体での接地性を改善し操縦安定性を向上するために、中央陸部と中間陸部の接地面をトレッド部の基準輪郭線に対してそれぞれタイヤ径方向外方に所定量膨出させるとともに、中間陸部よりも中央陸部で膨出量が大きくなるように形成することが開示されている。

このように特許文献１には、複数の陸部の接地面を膨出させた上で、その膨出頂点を陸部の幅方向中心からずらした位置に設定することが開示され、また、特許文献２には、トレッド部に設けた複数の陸部において、接地面を異なる膨出量で膨出させることが開示されている。しかしながら、これらの文献では、ブロックの接地面を膨出するにあたって陸部に設けられた横溝やサイプによって生じる接地圧の不均一化について考慮されておらず、接地性の悪化や偏摩耗の発生を抑制することができない可能性がある。

特開２００５−２６３１８０号公報 特開２０１３−１８９１２１号公報

本発明は、タイヤ周方向に延びる主溝の間に区画された複数の陸部が設けられたトレッド部を備える空気入りタイヤにおいて、陸部に設けられた横溝やサイプにより生じる接地圧の不均一化を抑え、接地性を改善し偏摩耗の発生を抑制することができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明に係る空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延びる複数の主溝と、タイヤ幅方向に隣接する前記主溝の間に区画された複数の陸部と、をトレッド部に備える空気入りタイヤにおいて、複数の前記陸部は、接地面の幅方向断面が円弧状をなしており、タイヤ幅方向に隣接する前記主溝で挟まれた領域の接地面における面積Ａに対する当該領域に位置する陸部に設けられた凹部の開口面積ａにより定まるボイド比（ａ／Ａ）が大きい前記陸部ほど、接地面の幅方向断面が曲率半径の小さい円弧形状をなしている。

本発明によれば、トレッド部に設けられた３つ以上の陸部が、タイヤ幅方向に隣接する主溝で挟まれた領域の接地面における面積Ａに対する当該領域に位置する陸部の接地面の面積ａにより定まるボイド比（ａ／Ａ）が大きい陸部ほど、接地面の幅方向断面が曲率半径の小さい円弧形状をなしている。これにより、ボイド比が大きく剛性の低い陸部ほど接地面の曲率半径を小さく設定し接地面をトレッド部の基準輪郭線に対してタイヤ径方向外方に大きく膨出させて剛性を高めることができるため、複数の陸部の剛性バランスをとって接地圧の均一化を図り、偏摩耗を抑制することができる。

第１実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図である。 第１実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドパターンを示す展開図である。 図１の一部を拡大したトレッド部の要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、一実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部１０周りを示すタイヤ幅方向Ｗ（子午線方向）に沿った半断面図であり、図２は、そのトレッド部１０の平面図である。

この空気入りタイヤは、左右一対のビード部１と、左右のビード部１の各々からタイヤ径方向外側Ｋｏへ延びる左右一対のサイドウォール部２と、左右のサイドウォール部２の各々の外周端に連なるトレッド部１０と、一対のビード部１の間に架け渡されるように配設されたカーカス３とを備えたラジアルタイヤである。

ビード部１には、鋼線等の収束体をゴム被覆してなる環状のビードコア１ａと、ビードコア１ａのタイヤ径方向外側Ｋｏに位置する断面三角形状のビードフィラー１ｂとが埋設されている。

カーカス３は、ビードコア１ａ及びビードフィラー１ｂを挟み込むように巻き上げられ、その端部がビードコア１ａ及びビードフィラー１ｂに係止されている。カーカス３の内側には、空気圧を保持するためのインナーライナー４が配設されている。

トレッド部１０におけるカーカス３の外周側には、２層以上のゴム被覆スチールコード層からなるベルト５が設けられている。このベルト５はカーカス３の外周でトレッド部１０を補強する。

トレッド部１０の表面には、図２に示すように、タイヤ周方向Ｃに沿って延びる４本の主溝１２が設けられている。具体的には、主溝１２は、タイヤ赤道面ＣＬを挟んで両側に配された一対のセンター主溝１２Ａと、一対のセンター主溝１２Ａのタイヤ幅方向外側Ｗｏに設けられた一対のショルダー主溝１２Ｂとから構成されている。タイヤ幅方向外側Ｗｏとは、タイヤ幅方向Ｗにおいてタイヤ赤道面ＣＬから離れる側をいう。Ｅはトレッド接地端を示す。

上記の４本の主溝１２により、トレッド部１０には、２本のセンター主溝１２Ａの間に中央陸部１４が形成され、センター主溝１２Ａとショルダー主溝１２Ｂとの間に中間陸部１６が形成され、２本のショルダー主溝１２Ｂのタイヤ幅方向外側Ｗｏにショルダー陸部１８が形成されている。

図１に示すように、各陸部１４，１６，１８には、横溝２０がタイヤ周方向Ｃに間隔をおいて設けられている。横溝２０は、タイヤ周方向Ｃに対して交差する方向に延びる溝である。

この例では、中央陸部１４のタイヤ幅方向両側には、センター主溝１２Ａに開口し、中央陸部１４のタイヤ幅方向Ｗの中央部で終端する横溝２０ａが設けられ、中間陸部１６には、ショルダー主溝１２Ｂに開口し、中間陸部１６内で終端する横溝２０ｂが設けられている。中央陸部１４に設けられた横溝２０ａと中間陸部１６に設けられた横溝２０ｂはタイヤ幅方向Ｗに対して略同一方向に傾斜し、互いに略平行に設けられている。ショルダー陸部１８に設けられた横溝２０ｃは、トレッド接地端Ｅよりもタイヤ幅方向内側Ｗｉから当該接地端Ｅを越えて、タイヤ幅方向外側Ｗｏに延びる溝である。この横溝２０ｃは、トレッド側縁に開口し、ショルダー主溝１２Ｂに開口しないように、ショルダー陸部１８内で終端している。

なお、横溝２０は、本実施形態のように陸部１４、１６、１８の途中で終端する溝でなくてもよく、各陸部１４、１６、１８を完全に分断してタイヤ周方向Ｃに並ぶブロック列を区画するものであってもよい。

そして、タイヤ幅方向Ｗに隣接する主溝１２の間に区画された陸部、この例では、一対のセンター主溝１２Ａに挟まれた中央陸部１４と、センター主溝１２Ａ及びショルダー主溝１２Ｂに挟まれた中間陸部１６とでは、接地面において横溝２０ａ、２０ｂの開口部が占める割合を示すボイド比が異なっている。

ここで、ボイド比とは、タイヤ幅方向に隣接する主溝１２で挟まれた領域の接地面における面積Ａに対する当該領域に位置する陸部１４、１６に設けられた凹部の開口面積ａの比率をいい、陸部１４，１６に設けられた凹部には、横溝２０ａ、２０ｂだけでなく、サイプと呼ばれるタイヤの通常荷重での接地時に閉じる微小な溝幅（例えば１ｍｍ以下）の切り込みも含む。

中央陸部１４のボイド比Ｘａは、中央陸部１４に設けられた全ての横溝２０ａの開口部分の面積を足し合わせた面積ａ１を、一対のセンター主溝１２Ａで挟まれた領域の接地面における面積（つまり、中央陸部１４の接地面１４Ａの面積と、中央陸部１４に設けられた横溝２０ａの開口部分の面積を足し合わせた面積ａ１とを合計した面積）Ａ１で除した値（ａ１／Ａ１）となる。

また、中間陸部１６のボイド比Ｘｂは、中間陸部１６に設けられた横溝２０ｂの開口部分の面積を足し合わせた面積ａ２を、ショルダー主溝１２Ｂとセンター主溝１２Ａとで挟まれた領域の接地面における面積（つまり、中間陸部１６の接地面１６Ａの面積と、中間陸部１６に設けられた横溝２０ｂの開口部分を足し合わせた面積ａ２とを合計した面積）Ａ２で除した値（ａ２／Ａ２）となる。この例では、中央陸部１４のボイド比Ｘａより中間陸部１６のボイド比Ｘｂが大きい（Ｘａ＜Ｘｂ）。

なお、上記の各面積は、空気入りタイヤを正規リムに装着して正規内圧を充填した無負荷の正規状態で測定した面積である。正規リムとは、ＪＡＴＭＡ規格における「標準リム」、ＴＲＡ規格における「Design Rim」、又はＥＴＲＴＯ規格における「Measuring Rim」である。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「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の「最大値」、又はＥＴＲＴＯ規格における「INFLATION PRESSURE」である。

一対のセンター主溝１２Ａに挟まれた中央陸部１４と、センター主溝１２Ａ及びショルダー主溝１２Ｂに挟まれた中間陸部１６は、接地面１４Ａ、１６Ａのタイヤ幅方向の断面形状が円弧状をなしており、接地面１４Ａ、１６Ａが、規定内圧を充填した状態でトレッド部１０の基準輪郭線Ｌに対してタイヤ径方向外方Ｋｏへ膨出している。

具体的には、図３に示すように、中央陸部１４及び中間陸部１６の接地面１４Ａ、１６Ａのタイヤ幅方向断面は、陸部１４，１６のタイヤ幅方向両側のエッジ（陸部を区画する主溝の開口端）の２点を通る円弧状をなしており、ボイド比の大きい中間陸部１６の接地面１６Aが、ボイド比の小さい中央陸部１４の接地面１４Ａより曲率半径の小さい円弧形状をなしている。

これにより中央陸部１４及び中間陸部１６の接地面１４Ａ、１６Ａは、タイヤ幅方向Ｗの中央部に頂点が位置する外向きに凸の断面円弧状をなしており、中間陸部１６の基準輪郭線Ｌからの膨出量Ｈ２（基準輪郭線Ｌから接地面１６Ａの頂点までの距離）が、中央陸部１４の基準輪郭線Ｌからの膨出量Ｈ１（基準輪郭線Ｌから接地面１４Ａの頂点までの距離）より大きく（Ｈ１＜Ｈ２）設定され、中間陸部１６の剛性を中央陸部１４より向上させている。

本実施形態では、図２に示すように、タイヤを１８０度回転させてトレッド部１０のパターンが変わらない対称パターンをなしているため、中央陸部１４の両側にある２つの中間陸部１６でいずれも同一のボイド比となり、接地面１６Ａの曲率半径が同一に設定されている。

一方、ショルダー陸部１８，１８については基準輪郭線Ｌから膨出しておらず、すなわち、ショルダー陸部１８の接地面１８Ａは基準輪郭線Ｌ上にある。

ここで、基準輪郭線Ｌは、タイヤ幅方向Ｗに沿った断面においてトレッド面を規定する基準となる曲線であり、一般に複数の円弧が共通の接線を持つ接点において接続された曲線からなるタイヤトレッドの設計プロファイルと同一視することもできる。具体的には、基準輪郭線Ｌは、各主溝１２の開口端（各陸部１４，１６，１８のエッジ）を通過して滑らかに連続する１又は複数の円弧からなる曲線であり、例えば、全ての主溝１２の開口端が単一の円弧上にあるときには当該円弧が基準輪郭線Ｌとなる。但し、通常は全ての主溝１２の開口端は単一の円弧上にはないので基準輪郭線Ｌは複数の円弧から形成され、次のように定められる。図３に示すように、中央陸部１４においては、当該陸部１４の両エッジａ，ｂとセンター主溝１２Ａを挟んで隣接する中間陸部１６のエッジｃ，ｄを求めて、点ａ，ｂ，ｃを通る円弧と点ａ，ｂ，ｄを通る円弧のうち、曲率半径の大きな円弧を基準輪郭線Ｌとする。中央陸部１４は基本的に曲率半径が大きいため、曲率半径の大きな円弧の方が一般に中央陸部１４での設計プロファイルに近いからである。中間陸部１６においては、当該陸部１６の両エッジｄ，ｅとセンター主溝１２Ａを挟んで隣接する中央陸部１４のエッジｂとの３点ｂ，ｄ，ｅを通る円弧を基準輪郭線Ｌとする。設計プロファイルはタイヤ赤道面ＣＬから離れるに従って曲率半径が小さい円弧で構成されるため、中間陸部１６での基準輪郭線Ｌを外側に隣接するショルダー陸部１８のエッジｆを通る円弧で定義すると、設計プロファイルの円弧よりも小さくなりすぎることがある。そのため、内側に隣接する中央陸部１４のエッジｂを用いて定義する。

以上のように本実施形態の空気入りタイヤでは、中央陸部１４の接地面１４Ａ及び中間陸部１６の接地面１６Ａが、陸部１４、１６、１６のタイヤ幅方向両側のエッジの２点を通る円弧状で形成され、タイヤ幅方向Ｗの中央部に頂点が位置する外向きに凸の断面円弧状をなしているため、頂部を幅方向中心からずらした位置に設定する場合に比べて空気入りタイヤが荷重や横力を受けた際の接地安定性を高めることができる。

また、タイヤ幅方向に隣接する主溝１２で挟まれた領域の接地面における面積Ａと当該領域に位置する陸部に設けられた横溝２０の開口面積ａとの比率（ボイド比：ａ／Ａ）が大きい陸部ほど、横溝２０により剛性が低下して偏摩耗しやすくなるが、本実施形態の空気入りタイヤでは、ボイド比が大きい陸部１６ほど接地面１６Ａの幅方向断面を曲率半径の小さい円弧形状に形成し剛性を高めているため、各陸部１４，１６でボイド比が異なっていても剛性バランスを均一化することができ、タイヤ接地性の向上や偏摩耗の抑制を図ることができる。

なお、上記実施形態では、４本の主溝１２により中央陸部１４と一対の中間陸部１６，１６を主溝１２の間に設けた場合について説明したが、主溝間に形成された陸部を複数有するものであれば、主溝の本数は４本に限定されるものではなく、例えば３本や５本でもよい。

また、本実施形態では、中央陸部１４の両側にある２つの中間陸部１６のいずれも同一のボイド比となり、接地面１６Ａの曲率半径及び基準輪郭線Ｌからの膨出量が同一に設定されている場合について説明したが、一対の中間陸部１６，１６の間でボイド比が異なっていれば、ボイド比が大きい陸部ほど接地面の曲率半径が小さくなるように接地面の断面形状を設定するればよい。

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例及び比較例１、２の空気入りラジアルタイヤ（２１５／５５Ｒ１７）を試作した。これらの各試作タイヤは、基本的なトレッドパターンとタイヤ内部構造は同一とし、中央陸部１４及び中間陸部１６、１６の接地面１４Ａ、１６Ａの断面形状を変更して作製したものである。

具体的には、比較例１，２及び実施例は、図２に示す４本主溝であり、中央陸部１４のボイド比Ｘａが１５％、中間陸部１６、１６のボイド比Ｘｂが１８％の場合である。比較例１は、中央陸部１４及び中間陸部１６、１６の基準輪郭線Ｌからの膨出量が同一であって、中央陸部１４及び中間陸部１６、１６の接地面１４Ａ、１６Ａの断面形状をタイヤ幅方向Ｗの中央部に頂点が位置する三角形状に形成した例である。比較例２は、ボイド比の小さい中央陸部１４の接地面１４Ａよりボイド比の大きい中間陸部１６の接地面１６Ａを、基準輪郭線Ｌからの膨出量を大きく設定し、中央陸部１４及び中間陸部１６、１６の接地面１４Ａ、１６Ａの断面形状をタイヤ幅方向Ｗの中央部に頂点が位置する三角形状に形成した例である。

実施例は、ボイド比の大きい中間陸部１６の接地面１６Ａを曲率半径が１７５ｍｍの円弧形状とし、ボイド比の小さい中央陸部１４の接地面１４Ａを曲率半径が２２５ｍｍの円弧形状とし、接地面１４Ａより接地面１６Ａを曲率半径の小さい円弧形状に形成し、基準輪郭線Ｌからの膨出量を大きく設定した例である。

実施例及び比較例１、２の各空気入りタイヤについて、耐偏摩耗性と接地圧分散変化を評価した。評価方法は以下のとおりである。

（１）耐偏摩耗性
乾燥路で１５０００Ｋｍ走行後のタイヤの摩耗量を測定し、陸部毎の摩耗比（＝最小摩耗量/最大摩耗量）を算出し、比較例１の値を１００とする指数に換算した。指数が大きいほど耐偏摩耗性が良いことを示している。

（２）接地圧分散変化
試験タイヤを正規リムに組み付け正規内圧を充填して、ＪＡＴＭＡ記載の最大荷重の７０％にて感圧紙に押しつけて測定した接地圧と、キャンバー角（タイヤの前後軸（Ｘ軸）回りの角度）を１°として感圧紙に押し付けて測定した接地圧から接地面内の接地圧力の分散値を算出し、その変化量を指数に換算した。指数が大きいほど接地圧分散が変化しにくく、荷重や横力を受けた際の接地安定性に優れることを示す。

結果は、表１に示すとおりであり、比較例２では、ボイド比の小さい中央陸部１４の接地面１４Ａよりボイド比の大きい中間陸部１６の接地面１６Ａを、基準輪郭線Ｌからの膨出量を大きく設定しており、耐偏摩耗性が比較例１よりも向上しているが、接地面１４Ａ、１６Ａの断面形状をタイヤ幅方向Ｗの中央部に頂点が位置する三角形状に形成したため、荷重や横力を受けた際の接地安定性が悪化している。これに対して、実施例では、荷重や横力を受けた際の接地安定性を悪化させることなく、比較例１より耐偏摩耗性が向上していた。

１…ビード部
１ａ…フィラー
１ｂ…コア
２…サイドウォール部
３…カーカス
４…インナーライナー
５…ベルト
１０…トレッド部
１２…主溝
１２Ａ…センター主溝
１２Ｂ…ショルダー主溝
１４…中央陸部
１６…中間陸部
１８…ショルダー陸部
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…横溝

Claims (2)

1. タイヤ周方向に延びる３つ以上の主溝と、タイヤ幅方向に隣接する前記主溝の間に区画された複数の陸部と、をトレッド部に備える空気入りタイヤにおいて、
   複数の前記陸部は、接地面の幅方向断面が円弧状をなしており、タイヤ幅方向に隣接する前記主溝で挟まれた領域の接地面における面積Ａに対する当該領域に位置する前記陸部に設けられた凹部の開口面積ａにより定まるボイド比（ａ／Ａ）が大きい前記陸部ほど、接地面の幅方向断面が曲率半径の小さい円弧形状をなしている空気入りタイヤ。
2. 前記主溝は、一対のセンター主溝と、一対の前記センター主溝のタイヤ幅方向外側に設けられた一対のショルダー主溝を備え、
   前記陸部は、一対の前記センター主溝の間に区画された中央陸部と、前記ショルダー主溝と前記センター主溝との間に区画された一対の中間陸部とを備え、
   前記中央陸部は、一対の前記中間陸部よりボイド比が大きく、接地面の幅方向断面が、前記中間陸部より曲率半径の小さい円弧形状をなしている請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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