JP2010158929A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを提供すること。
【解決手段】トレッド踏面１に複数の溝部２と、その溝部２によって区分された複数の陸部４と、が形成された空気入りタイヤにおいて、少なくとも１本の溝部２の少なくとも一方の溝壁面は、トレッド踏面１側に位置する踏面側部５と、踏面側部５の溝底側に位置する溝底側部６とを備えるものとする。踏面側部５は、隣接する陸部４の踏面とのなす角度が直角または鈍角である平坦面５ａと、平坦面５ａの溝底側端から溝幅方向外側に延びる底面５ｂとを有するものとする。溝底側部６は、溝底から始端して底面５ｂの溝幅方向外側に向かって、溝幅を大きくしながら延びる傾斜面６ａを有し、傾斜面６ａと底面５ｂとの間で溝幅方向外側に窪んだ凹部６ｂを形成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、トレッド踏面に複数の溝部と、その溝部によって区分された複数の陸部と、が形成された空気入りタイヤであって、転がり抵抗を低減した空気入りタイヤに関する。

従来より、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減するために、トレッド部に配されるゴム（トレッドゴム）として、損失正接（損失正接＝損失弾性率／貯蔵弾性率、以下、単に「ｔａｎδ」とする）の低いゴムが使用されている。しかし、ｔａｎδの低いゴムを使用することで転がり抵抗の低減は達成されるものの、トレッドゴムがたわみ易くなるため、トレッドゴムの接地面積が低下し、空気入りタイヤのＷＥＴ制動性能（濡れた路面での制動性能）などが悪化する傾向があった。したがって、ＷＥＴ制動性能などのタイヤの諸性能を考慮すると、トレッドゴムのｔａｎδをある程度高く保持しつつ、トレッドパターンを工夫することにより、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する手法が要求される。

ここで、本発明者らがトレッドパターンの各部位におけるタイヤ走行時の歪と転がり抵抗との関係につき鋭意検討したところ、トレッド踏面に設けられた陸部の溝底部分にて歪が最も大きく、この溝底部分での歪を低減することで、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減できることを見出した。

下記特許文献１では、タイヤ周方向に延びる主溝の横断面において、単一円弧の溝底面と、該溝底面に接しかつトレッド踏面に向かって溝幅を減じる向きに傾斜して延びる溝壁面とを備える主溝がトレッド踏面に形成されたリブパターン、リブラグパターンの重荷重用空気入りタイヤが記載されている。かかる構成により、この空気入りタイヤでは、溝底での歪集中を防止し、溝底での亀裂損傷を低減することを目的としている。しかしながら、かかる構成においては、陸部の溝底部分での歪を低減する効果が十分ではないため、この空気入りタイヤでは転がり抵抗を低減できるわけではない。

また、下記特許文献２では、ブロックの横溝側における側壁の壁面を、接地時に横溝側に膨らむ断面略く字形状の凹壁面とし、かつ側壁の壁面における当該横溝の溝深さのほぼ１／２の高さの地点を、当該側壁側のブロック端縁とタイヤ回転軸を結ぶ法線よりもさらにブロックの内側に窪ませた空気入りタイヤが記載されている。かかる構成により、この空気入りタイヤでは、ブロック表面の一方の周方向端部が極度に摩耗し、タイヤ周方向に沿って鋸歯形状をした、いわゆるヒールアンドトウ摩耗と呼ばれる偏摩耗を防止することを目的としている。しかしながら、この特許文献では、陸部の溝底部分での歪を低減する方法について示唆するものではない。

特開平０５−３３８４１２号公報 特開２００１−１０３０９号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく、図３（ａ）に示すとおり、断面形状がＵ字型である通常の溝部１１と、該溝部１１によって区分された複数の陸部１２と、が形成された空気入りタイヤを使用し、タイヤ走行時における陸部１２での歪の度合いを測定し、その歪の度合いと転がり抵抗との関係について鋭意検討した。その結果、このような空気入りタイヤでは、図３（ｂ）に示すとおり、タイヤ縦断面にて、タイヤ走行時に該陸部１２の溝深さの中心近傍１２Ｃが溝部１１側に膨らむような変形、いわゆる俵型変形することにより、陸部１２の溝底部分１２ｂにて歪が大きくなることを見出した。したがって、陸部１２の俵型変形を抑制し、陸部１２の溝底部分１２ｂでの歪を低減することにより、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減できるとの知見を得た。本発明は、上記の検討の結果なされたものであり、下記の如き構成により上述の目的を達成するものである。

即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド踏面に複数の溝部と、その溝部によって区分された複数の陸部と、が形成された空気入りタイヤにおいて、少なくとも１本の前記溝部の少なくとも一方の溝壁面は、トレッド踏面側に位置する踏面側部と、前記踏面側部の溝底側に位置する溝底側部とを備え、前記踏面側部は、隣接する前記陸部の踏面とのなす角度が直角または鈍角である平坦面と、前記平坦面の溝底側端から溝幅方向外側に延びる底面とを有し、前記溝底側部は、溝底から始端して前記底面の溝幅方向外側に向かって、溝幅を大きくしながら延びる傾斜面を有し、前記傾斜面と前記底面との間で溝幅方向外側に窪んだ凹部を形成していることを特徴とする。

上記空気入りタイヤでは、少なくとも１本の溝部の少なくとも一方の溝壁面が溝底側部を備え、この溝底側部は、溝底から始端して底面の溝幅方向外側に向かって、溝幅を大きくしながら延びる傾斜面を有し、傾斜面と前記底面との間で溝幅方向外側に窪んだ凹部を形成している。かかる構成によれば、溝部の溝壁面の一部に予め窪んだ凹部が形成されているため、タイヤ縦断面視にて、タイヤ走行時における陸部の俵型変形を抑制することができる。加えて、溝底から始端して底面の溝幅方向外側に向かって、溝幅を大きくしながら延びる傾斜面を有するため、断面形状がＵ字型である通常の溝部に比べて、溝底にて大きめの傾斜角度（トレッド踏面の法線と傾斜面とのなす角度）を設定することができる。これらの結果、陸部の溝底部分での歪を低減することができるため、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することできる。

また、上記空気入りタイヤでは、少なくとも１本の溝部の少なくとも一方の溝壁面が溝底側部とともに踏面側部を備え、この踏面側部は、隣接する陸部の踏面とのなす角度が直角または鈍角である平坦面と、平坦面の溝底側端から溝幅方向外側に延びる底面とを有する。これにより、該溝部が隣接する陸部のトレッド踏面における角部の剛性が確保される。その結果、空気入りタイヤの偏摩耗、特にヒールアンドトウ摩耗を防止することができる。

上記空気入りタイヤにおいて、前記溝部の溝深さをＤ、前記トレッド踏面から前記底面までの距離をＤ１としたとき、Ｄ１＝０．４Ｄ〜０．７Ｄであることが好ましい。かかる構成によれば、タイヤ走行時において、溝部側に最も膨らみやすい陸部の深さ位置に凹部が位置するため、陸部の俵型変形をより効果的に抑制することができる。これにより、空気入りタイヤの転がり抵抗をより低減することできる。また、踏面側部の平坦面の深さが十分に確保されることから、該溝部が隣接する陸部のトレッド踏面における角部の剛性をより高めることができる。これにより、空気入りタイヤの偏摩耗、特にヒールアンドトウ摩耗をより確実に防止することができる。

上記空気入りタイヤにおいて、前記傾斜面は、前記トレッド踏面と前記平坦面との稜線よりも溝中心側であって、かつ溝中心を超えない溝底位置から始端するものであることが好ましい。かかる構成によれば、溝部の溝底にて十分な傾斜角度を設定することができるため、陸部の溝底部分での歪をさらに低減することができる。その結果、空気入りタイヤの転がり抵抗をさらに低減することができる。

上記空気入りタイヤにおいて、前記底面と前記凹部との境界部分が、断面円弧状に形成されたものであることが好ましい。一般に、トレッド踏面に溝部を形成する場合、未加硫のグリーンタイヤと接するモールドの内周面に、該溝部形状に対応する骨部（突条部）を配設する。ここで、底面と凹部との境界部分が、断面円弧状に形成されたものであると、加硫後の空気入りタイヤをモールドから脱型する際の抜け性（釜抜け性）が良好になり、空気入りタイヤを加硫成形する際の作業性を高めることができ、加えて骨部の耐久性を向上することができる。

本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンの一例を示す平面図 図１のＩ−Ｉ矢視断面図 断面形状がＵ字型である通常の溝部が形成された空気入りタイヤの一例を示す縦断面図（ａ）と、この空気入りタイヤのタイヤ走行時の陸部の変形を示す図（ｂ）

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンの一例を示す平面図であり、図２は、そのＩ−Ｉ矢視断面図である。

本実施形態の空気入りタイヤは、図１に示すとおり、トレッド踏面１に、タイヤ周方向ＰＤに延びる４本の主溝２と、タイヤ幅方向ＷＤに延びる複数の横溝３と、これらの溝部によって区分された５本のリブ４とが形成されている。本実施形態では陸部として、リブを備える例を示すが、本発明は、陸部としてブロックを備える空気入りタイヤに対しても同様の効果を発揮することができる。

本発明において、「タイヤ周方向ＰＤ延びる」溝部とは、タイヤ周方向ＰＤに直線状に延びる溝部に限られず、ジグザグ状や湾曲している溝部であってもよく、さらにタイヤ周方向ＰＤに対して傾斜しつつ延びるものであってもよい。「タイヤ幅方向ＷＤ延びる」溝部も同様に、タイヤ幅方向ＷＤに直線状に延びる溝部に限られず、ジグザグ状や湾曲している溝部であってもよく、さらにタイヤ幅方向ＷＤに対して傾斜しつつ延びるものであってもよい。

本実施形態では、全ての主溝２の両方の溝壁面に、図２に示すとおり、トレッド踏面Ｐ側に位置する踏面側部５と、この踏面側部５の溝底側に位置する溝底側部６とを備える。踏面側部５は、隣接するリブ４の踏面とのなす角度が略直角（図２ではαで示す角度）である平坦面５ａと、この平坦面５ａの溝底側端から溝幅方向（図２ではＧＤで示す方向）外側に延びる底面５ｂとを有する。溝底側部６は、溝底から始端して底面５ｂの溝幅方向外側に向かって、溝幅を大きくしながら延びる傾斜面６ａを有し、傾斜面６ａと底面５ｂとの間で溝幅方向外側に窪んだ凹部６ｂを形成している。かかる構成によれば、主溝２の溝壁面の一部に予め窪んだ凹部６ｂが形成されているため、タイヤ縦断面視にて、タイヤ走行時におけるリブ４の俵型変形を抑制することができる。加えて、溝底から始端して底面５ｂの溝幅方向外側に向かって、溝幅を大きくしながら延びる傾斜面６ａを有するため、断面形状がＵ字型である通常の溝部に比べて、溝底にて大きめの傾斜角度（図２ではトレッド踏面の法線Ｎと傾斜面６ａとのなす角度β）を設定することができる。これらの結果、リブ４の溝底部分での歪を低減することができるため、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することできる。なお、本実施形態では、傾斜面６ａをテーパ形状としているが、傾斜面６ａは溝底側に窪んだ湾曲状としてもよい。

また、本実施形態では、主溝２の溝壁面が溝底側部６とともに踏面側部５を備え、この踏面側部５は、隣接するリブ４の踏面とのなす角度が直角である平坦面５ａと、平坦面５ａの溝底側端から溝幅方向外側に延びる底面５ｂとを有する。これにより、該主溝２が隣接するリブ４のトレッド踏面Ｐにおける角部の剛性が確保される。その結果、空気入りタイヤの偏摩耗、特にヒールアンドトウ摩耗を防止することができる。隣接するリブ４の踏面と平坦面５ａとのなす角度αは、主溝２が隣接するリブ４のトレッド踏面Ｐにおける角部の剛性を確保するためには、直角又は鈍角であることが必要である。但し、加硫後の空気入りタイヤの釜抜け性を考慮すると、隣接するリブ４の踏面と平坦面５ａとのなす角度αは、９０〜１２０°であることが好ましく、略９０°であることが特に好ましい。

本発明に係る空気入りタイヤでは、主溝２の溝深さをＤ、トレッド踏面Ｐから底面５ｂまでの距離をＤ１としたとき、Ｄ１＝０．４Ｄ〜０．７Ｄであることが好ましい。かかる構成によれば、タイヤ走行時において、主溝２側に最も膨らみやすいリブ４の深さ位置に凹部６が位置するため、リブ４の俵型変形をより効果的に抑制することができる。これにより、空気入りタイヤの転がり抵抗をより低減することできる。また、踏面側部５の平坦面５ａの深さが十分に確保されることから、該主溝２が隣接するリブ４のトレッド踏面Ｐにおける角部の剛性をより高めることができる。これにより、空気入りタイヤの偏摩耗、特にヒールアンドトウ摩耗をより確実に防止することができる。空気入りタイヤの転がり抵抗を低減し、耐偏摩耗性をさらに向上するためには、Ｄ１＝０．４Ｄ〜０．６Ｄであることがより好ましい。

主溝２の溝深さＤは、特に限定されるものではなく、具体的には例えば、７〜９ｍｍのものが例示される。また、トレッド踏面Ｐから踏面側部５の底面５ｂまでの距離Ｄ１は、例えば、２〜６ｍｍのものが例示される。

主溝２のトレッド踏面Ｐにおける溝幅Ｗ（開口幅）は、特に限定されるものではなく、具体的には例えば、７〜１２ｍｍのものが例示される。また、トレッド踏面Ｐと平坦面５ａとの稜線から、凹部６までの窪み量ｄＷは、やはりタイヤ走行時におけるリブ４の俵型変形をより効果的に抑制するために、ｄＷ＝０．１Ｗ〜０．２Ｗであることが好ましい。

本実施形態では、傾斜面６ａは、トレッド踏面Ｐと平坦面５ａとの稜線よりも溝中心側であって、かつ溝中心Ｃを超えない溝底位置から始端している。かかる構成によれば、溝部の溝底にて十分な傾斜角度βを設定することができるため、リブ４の溝底部分での歪をさらに低減することができる。その結果、空気入りタイヤの転がり抵抗をさらに低減することができる。この傾斜角度βは、空気入りタイヤの転がり抵抗を考慮した場合、３０〜７０°に設定することが好ましい。

［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、全ての主溝２の両方の溝壁面に、踏面側部５と溝底側部６とを備える例を示したが、本発明においては、例えば主溝２の中でも、タイヤ走行時にリブ４の溝底部分に歪が集中し易い主溝２のみに、踏面側部５と溝底側部６とを備えるものであってもよい。さらに、主溝２の一方の溝壁面のみに踏面側部と溝底側部とを備えるものであってもよい。

（２）前述の実施形態では、主溝２の溝壁面のみに踏面側部５と溝底側部６とを備える例を示したが、本発明においては、横溝３の溝壁面においても、踏面側部５と溝底側部６とを備えるものであってもよい。

（３）前述の実施形態では、踏面側部５の底面５ｂは、トレッド踏面Ｐと略平行に形成されており、この底面５ｂと凹部６ｂとの境界部分は、略直角に形成されている例を示したが、底面５ｂと凹部６ｂとの境界部分が、断面円弧状に形成されたものであるあってもよい。この場合、加硫後の空気入りタイヤの釜抜け性が良好になり、空気入りタイヤを加硫成形する際の作業性を高めることができる。加えて、モールドの内周面に配設された骨部の耐久性を向上することができる。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例などについて説明する。なお、タイヤの各性能評価は、次のようにして行った。

（１）転がり抵抗
テストタイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）を使用し、ドラム走行試験にて測定した転がり抵抗を指数評価した。比較例１の転がり抵抗の逆数を１００として指数化し、指数が大きいほど転がり抵抗が低減されていることを示す。尚、走行条件は、ドラム径＝１．７ｍ、キャンバー角＝０°、空気圧＝２１０ｋＰａ、速度＝８０ｋｍ／ｈ、荷重＝４３００Ｎとした。

実施例１
図１に示すトレッド踏面１に、４本の主溝２と複数の横溝３とが形成され、この全ての主溝２の両方の溝壁面に、図２に示す踏面側部５と溝底側部６と備える空気入りタイヤであって、隣接するリブ４の踏面と平坦面５ａとのなす角度αを９０°、主溝２の溝深さＤが８ｍｍ、主溝２のトレッド踏面Ｐにおける溝幅Ｗが１０ｍｍ、主溝２の溝深さＤと、トレッド踏面Ｐから平坦面部５の溝底側底面５ｂまでの距離Ｄ１と、の比がＤ１＝０．５Ｄ（Ｄ１が４ｍｍ）、主溝２のトレッド踏面Ｐにおける溝幅Ｗと、トレッド踏面Ｐと平坦面５ａとの稜線から、凹部６までの窪み量ｄＷと、の比がｄＷ＝０．１Ｗ、溝底でのテーパ角度βを４０°に設定した空気入りタイヤを製造した。かかるタイヤを用いて、転がり抵抗の測定を行った結果を表１に示す。

比較例１
図１に示すトレッド踏面１に、４本の主溝２と複数の横溝３とが形成された空気入りタイヤであって、この主溝２を図３（ａ）に示す断面形状がＵ字型である主溝とし、その溝深さおよび溝幅を実施例１と同等に設定することにより、溝面積およびボイド比（溝体積比）を実施例１と同等に設定した空気入りタイヤを製造した。かかるタイヤを用いて、転がり抵抗の測定を行った結果を表１に示す。

表１の結果から、実施例１の空気入りタイヤは、比較例１の空気入りタイヤに比べて、転がり抵抗が低減されていることがわかる。また、断面形状がＵ字型である主溝と溝面積およびボイド比（溝体積比）を同等に設定することができるため、実施例１の空気入りタイヤでは、ＷＥＴ制動性能を良好に確保することができる。

１：トレッド踏面
２：主溝（溝部）
３：横溝
４：リブ（陸部）
５：踏面側部
５ａ：平坦面
５ｂ：底面
６：溝底側部
６ａ：傾斜面
６ｂ：凹部

Claims (4)

1. トレッド踏面に複数の溝部と、その溝部によって区分された複数の陸部と、が形成された空気入りタイヤにおいて、
   少なくとも１本の前記溝部の少なくとも一方の溝壁面は、トレッド踏面側に位置する踏面側部と、前記踏面側部の溝底側に位置する溝底側部とを備え、
   前記踏面側部は、隣接する前記陸部の踏面とのなす角度が直角または鈍角である平坦面と、前記平坦面の溝底側端から溝幅方向外側に延びる底面とを有し、
   前記溝底側部は、溝底から始端して前記底面の溝幅方向外側に向かって、溝幅を大きくしながら延びる傾斜面を有し、前記傾斜面と前記底面との間で溝幅方向外側に窪んだ凹部を形成していることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記溝部の溝深さをＤ、前記トレッド踏面から前記底面までの距離をＤ１としたとき、Ｄ１＝０．４Ｄ〜０．７Ｄである請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記傾斜面は、前記トレッド踏面と前記平坦面との稜線よりも溝中心側であって、かつ溝中心を超えない溝底位置から始端するものである請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記底面と前記凹部との境界部分が、断面円弧状に形成されたものである請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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