JP5623865B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド部のタイヤ幅方向両外側に位置するバットレス部に、複数の溝部が形成された空気入りタイヤに関するものである。

車両に装着された空気入りタイヤは、走行中にタイヤが変形することによって転がり抵抗が生じ、エネルギーロスを発生する。すなわち、空気入りタイヤの転がり抵抗が大きいと車両走行時の燃料消費量が多くなる。したがって、空気入りタイヤの転がり抵抗は小さいことが望ましい。

空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する方法のひとつとして、特許文献１〜３に示すように、空気入りタイヤを軽量化する方法が知られている。具体的に、特許文献１には、車両内側に位置するショルダー部の表面にタイヤ周方向に環状に延在する窪み部を形成する構成が記載されている。

また、特許文献２には、ショルダーブロックの、タイヤ周方向の中央部分に、接地端位置からサイドウォール部側の端縁位置までタイヤ幅方向に延びる窪み部を設ける構成が記載されている。さらに、特許文献３には、ショルダー部のブロック状陸部に、ブロック状陸部の幅方向外側の端部を基点にしてタイヤ赤道面に向かうアーチ状の凹部を備え、該凹部の内部に多数の凹凸を有する構成が記載されている。

特開２００８−１１４８１０号公報 特開平９−１９３６１４号公報 特開２００６−２７４９８号公報

しかしながら、上記特許文献１においては、窪み部がタイヤ周方向に環状に形成されているため、この部分の剛性が低下することから、タイヤの横剛性（タイヤ幅方向における剛性）が低下し、その結果、操縦安定性能が低下するという問題があった。

また、特許文献２においては、ショルダーブロックの、タイヤ周方向の中央部分に窪み部を形成しているため、あまり窪み部を大きく形成することができず、タイヤ軽量化の効果は小さくなっていた。特許文献２において窪み部を大きく形成した場合には、ブロック剛性が低下して、特許文献１と同様に操縦安定性能が低下するという問題が生じていた。

さらに、特許文献３では、凹部形状がアーチ状であることから面積が狭く、また、凹部内は大きくえぐるのではなく、多数の凹凸を形成した構成であることからタイヤ軽量化の効果は小さくなっていた。

上述のように、従来の方法では、タイヤの軽量化による転がり抵抗の低減と操縦安定性能を両立させるのは困難とされていた。そこで、本発明では、上記問題に鑑み、操縦安定性能を維持しつつ、転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明者が鋭意検討したところ、空気入りタイヤの転がり抵抗の低減と操縦安定性能の維持を両立するには、空気入りタイヤの軽量化を実行するのみでなく、併せてトレッド部内の主溝の溝底歪みを抑制することで転がり抵抗を効果的に低減することができることを見出して本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド部のタイヤ幅方向両外側に配されるバットレス部の表面に、タイヤ周方向に対して傾斜する方向に延びる複数の溝部が形成され、各溝部はタイヤ周方向に沿って配置され、各溝部の底には、溝壁からタイヤ半径方向に向かって延びる補強リブが溝壁に沿って間隔をおいて複数設けられ、前記補強リブは、相対する溝壁の一側から他側に向かって高さが漸減する第一リブと、溝壁の他側から一側に向かって高さが漸減する第二リブとから構成されたことを特徴とする。

上記構成によれば、バットレス部に複数の溝部を形成したために、空気入りタイヤ軽量化による転がり抵抗の低減効果が得られるとともに、溝部を形成したことでバットレス部全体としての撓みが大きくなることを抑制しつつ、トレッド接地面内の溝底歪みを抑制することが可能となり、転がり抵抗を効果的に低減することができる。

また、溝部をタイヤ周方向に対して傾斜する方向に延びるように形成したため、タイヤ半径方向の剛性の変化を小さくすることができ、溝部の底に歪みが集中するのを防止して、歪みをバットレス部全体に分散することが可能となる。さらに、溝部に形成した補助リブと相まって、タイヤ軽量化を実現しつつ横剛性の低下を防止して操縦安定性を維持することが可能となる。なお、補強リブ（第一リブ及び第二リブ）として、高さが漸減するようにテーパ状に形成することで、タイヤ軽量化効果を損なうことなく、横剛性の低下を防止することができる。

本発明においてバットレス部は、トレッド部のタイヤ幅方向両外側に形成される領域であって、トレッド部のタイヤ幅方向最外端である接地端からトレッドゴムの（サイドウォール部側の）端縁位置までの間の領域をいう。すなわち、バットレス部は、トレッド部と同じトレッドゴムで構成される領域を意味する。

なお、タイヤの種類によっては、トレッドゴムの端縁部分の表面を補強ゴム層で被覆する場合があるが、このような場合でも、接地端からトレッドゴムの端縁位置までの間の領域をバットレス部とする。この場合、バットレス部内の補強ゴム層に溝部を形成してもよい。

本発明において、「接地端」とは、正規リムにリム組みし、正規内圧を充填した状態でタイヤを平坦な路面に垂直に置き、正規荷重を加えたときの路面に接地するタイヤ軸方向の最外位置を指す。「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであればＤｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ、或いはＥＴＲＴＯであればＭｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍとなる。

「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ ＬＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ＫＰａとする。

「正規荷重」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ ＬＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＬＯＡＤ ＣＡＰＡＣＩＴＹ”であるが、タイヤが乗用車用であるときには最大負荷能力の対応荷重の８８％とする。

補強リブは、溝部内において、第一リブと第二リブとが、溝壁に沿って１本又は複数本ごとに交互に形成するのが好ましい。これにより、バットレス部の剛性を均一化することができる。

溝部は、バットレス部の表面、すなわち、ブロックやリブ等の陸部に形成される。このとき、溝部は、互いにタイヤ周方向にオーバーラップしないように配するのが好ましい。上記構成により、バットレス部の剛性を均一に維持することができる。

なお、バットレス部がタイヤ半径方向に延びる横溝によってタイヤ周方向に複数の陸部に区画されている場合には、溝部は、陸部ごとに、陸部を挟んで隣り合う横溝にまたがるように形成すればよい。これにより、溝部は互いにタイヤ周方向にオーバーラップしないように配することができる。

本発明では、バットレス部の表面に、タイヤ周方向に対して傾斜する方向に延びる複数の溝部が形成され、各溝部はタイヤ周方向に沿って配置され、各溝部の底には、溝壁からタイヤ半径方向に向かって延びる補強リブが溝壁に沿って間隔をおいて複数設けられ、前記補強リブは、相対する溝壁の一側から他側に向かって高さが漸減する第一リブと、溝壁の他側から一側に向かって高さが漸減する第二リブとからなる構成としたため、操縦安定性能を維持しつつ、転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを得ることができる。

本発明の第一実施形態の空気入りタイヤの概略断面図 図１における空気入りタイヤの一部側面図 図１におけるトレッドパターン（半部）を示す展開図 図２の溝部を示す拡大図 図４のＡ−Ａ断面図 第二実施形態のタイヤのトレッドパターン（半部）を示す展開図 第二実施形態のタイヤの一部拡大側面図 図７のＢ−Ｂ断面図 比較例１のトレッドパターン（半部）を示す展開図 比較例２のトレッドパターン（半部）を示す展開図 比較例３の溝部の断面図

［第一実施形態］
図１〜図５は、本発明の第一実施形態を示す空気入りタイヤの図である。図１は空気入りタイヤの概略を示す断面図であり、図２は空気入りタイヤの一部側面図であり、図３はタイヤのトレッドパターンを示す展開図である。なお、図３では、ドレッドパターンはタイヤ赤道Ｃを中心に左右対称に形成されているため半部のみを示している。

本実施形態の空気入りタイヤはラジアルタイヤであり、図１〜図３に示すように、一対のビード部１，１およびビード部１，１からタイヤ半径方向ＴＲの外向きに延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ半径方向ＴＲの外側に形成されるバットレス部３と、その上端をつなぐトレッド部４とを備えている。その他の補強構造は、一般的なラジアルタイヤの場合と同様である。

すなわち、空気入りタイヤの内周に沿って両端がビードコア１ａで折返されて支持された不図示のカーカス層を備えており、カーカス層の内部には、ラジアル方向に延びるカーカスコードが埋設されている。また、トレッド部３とカーカス層の間に図示しないベルト層を備えている。ベルト層は、タイヤ赤道Ｃに対して逆方向に傾斜したベルトコードが内部に埋設されている少なくとも２枚のベルトプライから構成される。

トレッド部４及びバットレス部３は、トレッドゴム５から構成されている。すなわち、空気入りタイヤのトレッド部４及びバットレス部３の部分は、タイヤ表面が剛性の高いトレッドゴム５で被覆されている。トレッド部４の外周面にはタイヤ周方向ＴＣに環状に形成された主溝６が４本形成され、主溝６と交差するように横溝７が形成されている。

バットレス部３は、空気入りタイヤが地面に接地するトレッド部４のタイヤ幅方向両外側に形成される。より詳しくは、バットレス部３は、トレッド部４の接地端Ｅからトレッドゴム５のサイドウォール部２側の端縁位置５ａまでの間に形成される。そして、本実施形態においては、横溝７はトレッド部４からバットレス部３まで延設されている。

すなわち、横溝７は、トレッド部４において、主溝６と交差するように、タイヤ幅方向に向かって延びるように形成され、そのままタイヤの側面にまわりこんでタイヤ半径方向ＴＲの中心側に向かい、トレッドゴム５のサイドウォール部２側の端縁位置まで形成される。

これにより、トレッド部４及びバットレス部３は、４本の主溝６と複数の横溝７とにより複数のブロックに区画されている。上述のように、バットレス部３は、タイヤ周方向に複数の同形状の陸部（ブロック）８に区画され、陸部８ごとに溝部９が形成される。溝部９は、陸部９を挟んで隣り合う横溝７にまたがるように形成される。

なお、溝部９の大きさとしては、図４及び図５に示すように、溝部深さ（ＧＤ）０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ、溝部幅（ＧＷ）５．０ｍｍ〜２０．０ｍｍとするのが好ましい。なお、本実施形態では、溝部９は、深さＧＤ１．５ｍｍ、幅ＧＷ８．０ｍｍとした。

溝部９は、タイヤ周方向ＴＣに対して傾斜する方向に延びるように形成される。これにより、タイヤ半径方向ＴＲの剛性の変化を小さくすることができ、溝部９の底に歪みが集中するのを防止して、歪みをバットレス部３全体に分散することが可能となる。各陸部８の溝部９は、タイヤ回転軸を中心として回転移動させると、他の溝部９と一致する位置に形成される。

溝部９の傾きは、タイヤ半径方向の剛性の変化が小さくなるように設定する。具体的には、先ず、溝部９の相対する溝壁９ａ及び９ｂのうち、タイヤ半径方向外側に位置する溝壁９ａの中で最もタイヤ回転中心寄りの部分を９ａ1、タイヤ半径方向内側に位置する溝壁９ｂの中でタイヤ回転中心から最も離れた部分を９ｂ2とする。そして、タイヤ回転中心から９ａ1までの距離をＲ1、タイヤ回転中心から９ｂ2までの距離をＲ2としたときに、少なくともＲ1−Ｒ2（＝Ｘ）≦０．１ｍｍになるように溝部９の傾きを設定し、より好ましくはＲ1≦Ｒ2になるように溝部９の傾きを設定する。

すなわち、Ｒ1≦Ｒ2になるように溝部９の傾きを設定することで、バットレス部３の領域を通過するように半径を設定した円は、どの半径であっても必ず陸部８を通過するようになり、歪みの集中を防止することが可能となる。なお、設計上の面からＲ1をＲ2よりも大きくする場合は、Ｒ1−Ｒ2（＝Ｘ）≦０．１ｍｍとすることで、Ｒ1≦Ｒ2の場合と実質的に同等のバットレス部３の剛性を確保することができる。本実施形態では、Ｒ1−Ｒ2＝０．１ｍｍになるように溝部９を形成した。

溝部９の底には、溝壁９ａ及び９ｂからタイヤ半径方向ＴＲに向かって延びる補強リブが、溝壁９ａ及び９ｂに沿って間隔をおいて複数設けられる。補強リブは、溝壁９ａから溝壁９ｂに向かって高さが漸減する第一リブ１１と、溝壁９ｂから溝壁９ａに向かって高さが漸減する第二リブ１２とから構成される。

第一リブ１１及び第二リブ１２はほぼ同じ形状とされ、これらを向かい合わせに配置するようにしている。本実施形態では、第一リブ１１及び第二リブ１２は、溝底上に１本ごとに交互に配置され、かつ隣り合う第一リブ１１と第二リブ１２とは一定間隔をあけて設けられている。

溝部９内に、どのような大きさの第一リブ１１を何本形成するかについては、溝壁９ａ（溝壁９ｂ）の長さをＧＬ、第一リブ幅（第二リブ幅）をＲＷ、第一リブ１１の本数をｎとした場合、０．３ＧＬ≧ｎ×第一リブ幅（ＲＷ）≧０．２ＧＬとなるように、第一リブの幅（ＲＷ）及び本数（ｎ）を設定すればよい。第二リブ１２ついても同様にして設定される。

なお、第一リブ１１及び第二リブ１２としては、具体的に、リブ幅ＲＷが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍになるようにし、さらに隣り合う第一リブ１１及び第二リブ１２の間隔がすべて等間隔になるようにして形成するのが好ましい。本実施形態では、第一リブ１１及び第二リブ１２ともに、リブ幅１．５ｍｍとしている。

第一リブ１１及び第二リブ１２は、軽量化及び補強性を両立させるために、その高さは基端側が最も高く、先端側に行くほど、高さが漸減するように溝底にテーパ状に形成される。そして、リブの基端側が溝壁に連設される。特に、軽量化の効果を高めるために、第一リブ１１及び第二リブ１２は、リブの先端でリブ高さがちょうどゼロになるように、側面視で略三角形状に形成するのが好ましい。第一リブ１１及び第二リブ１２の具体的な大きさについては、基端側のリブ高さを溝部深さＧＤの３０％〜１００％とし、リブ長さＲＬが溝部幅ＧＷの６０％〜１００％になるように形成すればよい。

本実施形態では、図４及び図５に示すように、第一リブ１１及び第二リブ１２は、基端側リブ高さが溝部深さＧＤの８０％で、リブ長さＲＬが溝部幅ＧＷの１００％でちょうど溝部幅Ｇと同じになるように設定されている。また、第一リブ１１及び第二リブ１２は、リブの先端でリブ高さがちょうどゼロになるように、側面視で略三角形状に形成されている。

上記構成により、空気入りタイヤの軽量化による転がり抵抗の低減効果が得られるとともに、溝部９を形成したことでトレッド部４内における主溝６の溝底歪みを抑制することが可能となり、転がり抵抗を効果的に低減することができる。

また、溝部９をタイヤ周方向ＴＣに対して傾斜する方向に延びるように形成したため、タイヤ半径方向ＴＲの剛性の変化を小さくすることができ、溝部９の底に歪みが集中するのを防止して、歪みをバットレス部全体に分散することが可能となる。さらに、溝部９に形成した補助リブと相まって、タイヤ軽量化を実現しつつ横剛性の低下を防止して操縦安定性を維持することが可能となる。

［第二実施形態］
図６〜図８は、本発明の第二実施形態を示す空気入りタイヤの図である。図６はタイヤのトレッドパターンの半部を示す展開図であり、図７は溝部を示すタイヤの一部拡大側面図であり、図８は図７のＢ−Ｂ断面図である。本実施形態においては、第一リブ１１及び第二リブ１２の長さＲＬが第一実施形態よりも短く形成されている点が特徴とされ、その他の構成については第一実施形態と同じとされている。

本実施形態では、第一リブ１１及び第二リブ１２の長さＲＬが溝部幅ＧＷの８０％で、第一実施形態の１００％よりも小さく設定されている。したがって、第一リブ１１及び第二リブ１２は、リブの先端が相対する溝壁に達することなく、溝部９の溝底の途中で途切れた形とされているが、本実施形態においても十分な補強性を確保することができる。

上記実施形態では、バットレス部３が複数のブロックで区画された態様について説明したが、これに限らず、バットレス部３に陸部としてタイヤ周方向に延びるリブが形成された態様とすることも可能である。

この場合には、複数の溝部を互いにタイヤ周方向にオーバーラップしないように配すればよい。また、溝部同士は互いに接するように配してもよいし、少し間隔をおいて配するようにしてもよい。なお、各溝部は、第一実施形態と同様に、タイヤ回転軸を中心として回転移動させると、他の溝部と一致する位置に形成すればよい。

［タイヤの作製］
本実施例では、第一実施形態及び第二実施形態で示した空気入りラジアルタイヤを実際に作製して、その性能を評価した。具体的に、第一実施形態で作製したラジアルタイヤを実施例１とし、第二実施形態で作製したラジアルタイヤを実施例２とした。より具体的に説明すると、作製したタイヤサイズは１９５／６５Ｒ１５であり、バットレス部３に形成された各陸部８の周方向の長さ（溝部形成位置の長さ）は３０ｍｍであった。

これに対して、基本的な構成は実施例１及び２と同じとした上で、図９に示すように、バットレス部３に溝部を設けずにタイヤを作製したものを比較例１とした。また、図１０に示すように、溝部２９をタイヤ周方向ＴＣに沿って形成し、第一リブ１１及び第二リブ１２については第一実施形態（図５参照）と同様にテーパ状に形成したものを比較例２とした。

さらに、比較例３として、溝部９は第一実施形態と同様にタイヤ周方向ＴＣに対して傾斜する方向に延びるように形成し、補強リブ３０については、図１１に示すように、溝壁９ａから溝壁９ｂに至るまで同じ高さ（溝深さＧＤの４０％の高さ）で形成した。

［評価試験］
上記実施例1〜２及び比較例１〜３で作製した５種類のタイヤについて評価試験を行った。各試験条件は以下の通りである。結果を表１に記す。

（１）ＲＲＣ
ＲＲＣ（Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）は、転がり抵抗係数で、転がり抵抗を負荷荷重で除した係数として表わしている。測定は、内圧を２００ｋＰａに設定し、リム組みした供試タイヤをドラム試験機にセットし、荷重５０５ｋｇ、速度８０ｋｍ／ｈでドラム走行させて回転抵抗を測定し、比較例１のタイヤの回転抵抗を指数１００として、比較例１の回転抵抗／評価タイヤの回転抵抗として指数表示した。ＲＲＣの値が大きいほど、転がり抵抗が小さくなり、性能が良好となる。

（２）操縦安定性能（ドライ操縦安定性能）
実車（国産４ドアセダン）の全輪にテストタイヤを装着して空気圧２３０ｋＰａとし、前輪に１１００ｋｇ、後輪に７８０ｋｇの荷重が負荷される状態でドライ路面を走行させて、直進や旋回、制動などを実施してドライバーの官能試験により評価した。比較例１の結果を１００として指数評価し、数値が大きいほど操縦安定性に優れていることを示す。

［評価結果］
表１より、実施例１及び２は、操縦安定性能については溝部を形成していない比較例１と同レベルの性能を維持しつつ、ＲＲＣについては比較例１〜３よりも良好であることが確認された。これは、タイヤ周方向に対して傾斜する方向に延びる溝部を形成したことでバットレス部全体としての撓みが大きくなることを抑制しつつ、タイヤ半径方向の剛性の変化を小さくすることが可能となったことに加えて、第一リブ及び第二リブをテーパ状に形成することでテーパの高低差により高い部位と低い部位に溝部の幅方向の歪みが分散され、また、第一リブと第二リブが交互に配置されていることで歪み分散箇所を増やすことができ、横剛性を維持することが可能となったためと考えられた。

一方、比較例２については、溝部を形成するとともに、そこにテーパ状の第一リブ及び第二リブ（側面視で底辺長さＧＷで高さ０．８ＧＤの三角形状）を形成したことによりＲＲＣは向上している。しかしながら、溝部をタイヤ周方向に沿って形成したことで、溝部の底に歪みが集中しやすくなり、操縦安定性が低下する結果となった。

また、比較例３については、タイヤ周方向に対して傾斜する方向に延びる溝部を形成した上で、長方形形状の補強リブ（側面視で底辺長さＧＷ、高さ０．４ＧＤで、面積としては実施例１の第一リブ及び第二リブと同じ）を形成しているため、ＲＲＣについては向上している。しかしながら、操縦安定性については、実施例１及び２よりも低下する結果となった。これは、補強リブがリブ長さ方向に高さが一定に形成されていることで補強リブ部分に歪みが集中し易くなったためと考えられた。

１ ビード部
２ サイドウォール層
３ バットレス部
４ トレッド部
５ トレッドゴム
６ 主溝
７ 横溝
８ 陸部
９ 溝部
１１ 第一リブ
１２ 第二リブ
Ｃ タイヤ赤道面
Ｅ 接地端
ＴＣ タイヤ周方向
ＴＲ タイヤ半径方向
ＴＷ タイヤ幅方向
ＧＤ 溝部深さ
ＧＷ 溝部幅
ＧＬ 溝壁の長さ
ＲＷ リブ幅
ＲＬ リブ長さ

Claims (4)

1. トレッド部のタイヤ幅方向両外側に配されるバットレス部の表面に、タイヤ周方向に対して傾斜する方向に延びる複数の溝部が形成され、各溝部はタイヤ周方向に沿って配置され、各溝部の底には、溝壁からタイヤ半径方向に向かって延びる補強リブが溝壁に沿って間隔をおいて複数設けられ、前記補強リブは、相対する溝壁の一側から他側に向かって高さが漸減する第一リブと、溝壁の他側から一側に向かって高さが漸減する第二リブとから構成されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記溝部内において、前記第一リブと第二リブとが、溝壁に沿って１本又は複数本ごとに交互に形成されたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記溝部は、互いにタイヤ周方向にオーバーラップしないように配されたことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記バットレス部が横溝によってタイヤ周方向に複数の陸部に区画され、前記溝部は、陸部ごとに、陸部を挟んで隣り合う横溝にまたがるように形成されたことを特徴とする請求項３記載の空気入りタイヤ。

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