JP2011105171A - タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 タイヤ径方向に沿って延びる乱流発生用突起が、トレッド接地端からビード部までのタイヤサイド部の少なくとも一部に設けられたタイヤを提供する。
【解決手段】本発明に係る空気入りタイヤ１では、タイヤ径方向ＴＲに沿って延びる乱流発生用突起７０が、トレッド接地端５１からビード部１０までのタイヤサイド部６０の少なくとも一部に設けられている。タイヤサイド部６０は、ゴム部材によって形成され、所定の剛性を有する第１ゴム部材（例えば、サイドゴム６０Ａ）が用いられた低剛性部分６１と、第１ゴム部材の剛性よりも高い剛性を有する第２ゴム部材（例えば、ビードフィラー１３）が用いられた高剛性部分６２とを含む。乱流発生用突起７０は、前低剛性部分６１のみに設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤ径方向に沿って延びる乱流発生用突起が、トレッド接地端からビード部までのタイヤサイド部の少なくとも一部に設けられたタイヤに関する。

従来、自動車などの車両に装着される空気入りタイヤ（以下、タイヤと適宜省略する）では、車両の走行に伴うタイヤサイド部（トレッド接地端〜ビード部）の温度上昇を抑制するため、タイヤ径方向に沿って延びるフィン状の乱流発生用突起をタイヤサイド部の表面に設ける構造が用いられている（例えば、特許文献１）。

このようなタイヤによれば、タイヤの回転によって乱流発生用突起が乱流を引き起こし、この乱流によってタイヤサイド部の表面が効果的に冷却される。また、このようなタイヤは、当該特許文献に記載されているように、建設車両（ＯＲＲ）や、トラック及びバス（ＴＢＲ）など、比較的走行速度の低い車両を対象としている。

特開２００８−６８７１６号公報（第４頁、第１図）

しかしながら、上述した従来のタイヤには、次のような問題があった。すなわち、タイヤサイド部の表面に乱流発生用突起が設けられるタイヤが超高速（例えば、２５０ｋｍ／ｈ以上）で走行する車両に装着されると、ベルト層の幅方向端部におけるセパレーションが発生し易い問題があった。

そこで、本発明は、タイヤサイド部の表面に乱流発生用突起が設けられる場合において、車両が超高速で走行してもベルト層のセパレーションを確実に抑制できるタイヤの提供を目的とする。

上述したタイヤサイド部には、トレッドに用いられるトレッドゴムや、タイヤサイド部に用いられるサイドゴム、ビード部に用いられるビードフィラーなどの複数のタイヤ構成部材が設けられている。それぞれのタイヤ構成部材に要求される機能はそれぞれ異なるため、各タイヤ構成部材には異なるゴム材料が使用され得る。

例えば、ビードフィラーには、リムホイールに接した状態で荷重が負荷される。そのため、ビードフィラーには、トレッドゴムやサイドゴムよりも剛性の高いゴム材料が用いられる。また、ゴム材料の剛性は、温度によって変化し、その変化量は、剛性が高いゴム材料ほど大きいことが知られている。すなわち、ゴム材料の剛性には、温度依存性がある。

本発明者らは、ベルト層の幅方向端部にセパレーションが発生するメカニズムについて鋭意研究を進めた結果、所定の温度範囲において、ビードフィラーの剛性と、トレッドゴムやサイドゴムの剛性との差（いわゆる、剛性差）が大きいことがセパレーション発生の一因であることを発見した。

そこで、本発明者らは、タイヤサイド部を構成するタイヤ構成部材の剛性の温度依存性と、各タイヤ構成部材間における剛性差とを考慮して、乱流発生用突起を取り付けることを考えた。

本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、タイヤ径方向（タイヤ径方向ＴＲ）に沿って延びる乱流発生用突起（乱流発生用突起７０）が、トレッド接地端（トレッド接地端５１）からビード部（ビード部１０）までのタイヤサイド部（タイヤサイド部６０）の少なくとも一部に設けられたタイヤ（例えば、空気入りタイヤ１）であって、前記タイヤサイド部は、ゴム部材によって形成され、所定の剛性を有する第１ゴム部材が用いられた第１剛性部分（低剛性部分６１）と、前記所定の剛性よりも高い剛性を有する第２ゴム部材が用いられた第２剛性部分（高剛性部分６２）とを含み、前記乱流発生用突起は、前記第１剛性部分のみに設けられることを要旨とする。

ここで、剛性とは、ＪＩＳ（Ａ）のゴム硬度を示す。例えば、ゴム硬度としては、ＪＩＳＫ６３０１の加硫ゴム物理試験法のスプリング式Ａ型硬さ試験に基づいて測定される。

かかる特徴によれば、乱流発生用突起は、第１剛性部分のみに設けられる。つまり、乱流発生用突起は、第１剛性部分よりも高い剛性を有する第２剛性部分とトレッド幅方向において重ならない。このため、タイヤの回転に伴って乱流発生用突起が引き起こした乱流は、第１剛性部分のみを冷却する。

第１剛性部分は、乱流により冷却されることで温度が上昇しにくく、剛性低下が生じにくい。一方、第１剛性部分よりも温度依存性が大きい第２剛性部分は、乱流により冷却されないため、温度が上昇し、剛性が徐々に低下していく。そのため、第１剛性部分の剛性と第２剛性部分の剛性との剛性差は、所定の温度範囲において、第２剛性部分の剛性が徐々に低下することに伴って小さくなる。

従って、例えば車両が超高速走行している時のタイヤの温度範囲（所定の温度範囲）において、第１剛性部分の剛性と第２剛性部分の剛性との剛性差を小さくできるため、第２剛性部分が第１剛性部分に合わせて撓みやすくなる。

これにより、例えば車両が超高速走行している時のタイヤの温度範囲において、第１剛性部分の剛性と第２剛性部分の剛性との剛性差によるベルト層の幅方向端部への歪み（変形）の集中を防止できる。この結果、ベルト層の幅方向端部におけるセパレーションを確実に抑制できる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第１ゴム部材は、前記タイヤサイド部に用いられるサイドゴム（サイドゴム６０Ａ）であり、前記第２ゴム部材は、前記ビード部を構成するビードフィラー（ビードフィラー１３）であることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記ビードフィラーの温度依存性は、前記サイドゴムの温度依存性よりも大きいことを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第１乃至３の特徴に係り、前記ビードフィラーのタイヤ径方向外側端は、トレッド最大幅（トレッド幅方向ＴＷ）の位置（Ｐ）よりもタイヤ径方向外側に位置することを要旨とする。

本発明の特徴によれば、タイヤ径方向に沿って延びる乱流発生用突起が、トレッド接地端からビード部までのタイヤサイド部の少なくとも一部に設けられたタイヤを提供することができる。

図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤ１の一部を示す斜視図である。 図２は、本実施形態に係る空気入りタイヤ１のトレッド幅方向断面図である。 図３は、本実施形態に係るビードフィラー１３及びサイドゴム６０Ａの温度依存性を示すグラフである。 図４は、変更例１に係る空気入りタイヤ１Ａのトレッド幅方向断面図である。 図５は、変更例２に係る空気入りタイヤ１Ｂのトレッド幅方向断面図である。 図６は、比較評価においてセパレーションの抑制効果を示すグラフである。

次に、本発明に係る空気入りタイヤの実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）空気入りタイヤの全体構成、（２）タイヤサイド部の構成、（３）乱流発生用突起の構成、（４）変更例、（５）比較評価、（６）作用・効果、（７）その他の実施形態について説明する。

なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。

（１）空気入りタイヤの全体構成
まず、本実施形態に係る空気入りタイヤ１の全体構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤ１の一部を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る空気入りタイヤ１のトレッド幅方向断面図である。なお、空気入りタイヤ１には、空気ではなく、窒素ガスなどの不活性ガスが充填されてもよい。

図１及び図２に示すように、空気入りタイヤ１は、ビード部１０と、カーカス層２０と、インナーライナー３０と、ベルト層４０と、トレッド部５０とを備える。

ビード部１０は、リム（不図示）に固定される際に当該リムと接する。ビード部１０は、ビードコア１１と、ビードフィラー１３とを少なくとも有する。ビードコア１１は、ビード部１０の芯となる。ビードフィラー１３は、ビードコア１１を折り返したカーカス層２０間に設けられ、ビード部１０の変形を抑制する。

カーカス層２０は、空気入りタイヤ１の骨格を形成する。カーカス層２０は、ビードコア１１を折り返し、一方のビードコア１１からトレッド部５０のタイヤ径方向ＴＲ内側を経由して、他方のビードコア１１に向けて設けられる。カーカス層２０は、カーカスコード及びゴムによって構成される。

インナーライナー３０は、チューブの役割となる気密性の高いゴム層によって形成される。インナーライナー３０は、カーカス層２０の内側に設けられる。

ベルト層４０は、空気入りタイヤ１の形状を保持するとともに、トレッド部５０を補強する。ベルト層４０は、カーカス層２０のタイヤ径方向ＴＲ外側に設けられる。ベルト層４０は、複数設けられ、それぞれのベルト層４０は、タイヤ周方向ＴＣに沿った帯状をなしている。

トレッド部５０は、トレッドパターンが形成され、路面と接する。トレッド部５０は、ベルト層４０のタイヤ径方向ＴＲ外側に設けられる。

（２）タイヤサイド部の構成
次に、上述した空気入りタイヤ１におけるタイヤサイド部６０の構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。なお、図３は、本実施形態に係るビードフィラー１３及びサイドゴム６０Ａの温度依存性を示すグラフである。

図１及び図２に示すように、空気入りタイヤ１のトレッド幅方向ＴＷ外側には、タイヤサイド部６０が設けられている。本実施形態では、タイヤサイド部６０は、トレッド部５０が路面に接した際の最もトレッド幅方向ＴＷ外側に位置するトレッド接地端５１からビード部１０（ビードフィラー１３のタイヤ径方向ＴＲの外側端１３ｅ）までの領域を示す。なお、ビードフィラー１３の外側端１３ｅは、トレッド幅方向ＴＷにおいても最も広いタイヤ最大幅ＴＨＷの位置Ｐよりもタイヤ径方向ＴＲ内側に位置する。

具体的には、タイヤサイド部６０は、低剛性部分６１（第１剛性部分）と、高剛性部分６２（第２剛性部分）とを含む。低剛性部分６１には、ゴム部材によって形成され、所定の剛性を有する第１ゴム部材が用いられる。本実施形態では、第１ゴム部材は、タイヤサイド部６０に用いられるサイドゴム６０Ａである。例えば、サイドゴム６０Ａには、ヤング率５〜７ＭＰａ（２５℃時）のゴムが用いられる。

高剛性部分６２には、第１ゴム部材の剛性、すなわち、サイドゴム６０Ａの剛性よりも高い剛性を有する第２ゴム部材が用いられる。本実施形態では、第２ゴム部材は、ビードフィラー１３である。例えば、ビードフィラー１３には、ヤング率５０〜５００ＭＰａのゴム、特に、１１０〜１３０ＭＰａ（２５℃時）のゴムが用いられることが好ましい。

ここで、ビードフィラー１３の温度依存性は、サイドゴム６０Ａの温度依存性よりも大きい。なお、温度依存性とは、タイヤを構成するタイヤ構成部材の温度の変化によって、タイヤ構成部材の剛性が変化する性質である。本実施形態では、ビードフィラー１３の剛性は、サイドゴム６０Ａの剛性よりも高いため、ビードフィラー１３の温度依存性は、サイドゴム６０Ａの温度依存性よりも大きい。すなわち、図３に示すように、ビードフィラー１３の温度変化による剛性の変化量（Ｓ１）は、サイドゴム６０Ａの温度変化による剛性の変化量（Ｓ２）よりも大きい。

このようなタイヤサイド部６０の少なくとも一部には、タイヤ径方向ＴＲに沿って延びる乱流発生用突起７０が設けられる。

（３）乱流発生用突起の構成
次に、上述した乱流発生用突起７０の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。

図１及び図２に示すように、乱流発生用突起７０は、タイヤサイド部６０の表面から突出している。乱流発生用突起７０の延在方向に直交した断面形状は、四角状である。

乱流発生用突起７０は、低剛性部分６１のみ、すなわち、サイドゴム６０Ａのみに設けられる。具体的には、乱流発生用突起７０は、トレッド接地端５１からビードフィラー１３の外側端１３ｅまでの領域に設けられる。すなわち、乱流発生用突起７０は、ビードフィラー１３とトレッド幅方向ＴＷにおいて重ならない位置に設けられる。

なお、乱流発生用突起７０の断面形状については、必ずしも四角状である必要はなく、台形状や半円弧状など様々な形状であってもよい。また、乱流発生用突起７０は、トレッド接地端５１からビードフィラー１３の外側端１３ｅまでの領域内に設けられていればよく、複数に分割されていてもよい。

（４）変更例
次に、上述した実施形態に係る空気入りタイヤ１の変更例について、図面を参照しながら説明する。なお、上述した実施形態に係る空気入りタイヤ１と同一部分には同一の符号を付して、相違する部分を主として説明する。

（４−１）変更例1
まず、変更例１に係る空気入りタイヤ１Ａの構成について、図面を参照しながら説明する。図４は、変更例１に係る空気入りタイヤ１Ａのトレッド幅方向断面図である。

上述した実施形態では、ビードフィラー１３は、一つの部材によって構成される。また、第１ゴム部材がサイドゴム６０Ａであり、第２ゴム部材がビードフィラー１３である。これに対して、変更例１では、図４に示すように、ビードフィラー１３は、二つの部材によって構成される。

具体的には、ビードフィラー１３は、第１ビードフィラー１３Ａ（第１ゴム部材）と、第２ビードフィラー１３Ｂ（第２ゴム部材）とによって構成される。第１ビードフィラー１３Ａは、第２ビードフィラー１３Ｂよりもタイヤ径方向ＴＲ外側に位置する。第１ビードフィラー１３Ａは、ゴム部材によって形成され、所定の剛性を有する。例えば、第１ビードフィラー１３Ａには、ヤング率１０〜１５ＭＰａ（２５℃時）のゴムが用いられる。

第２ビードフィラー１３Ｂは、第１ビードフィラー１３Ａよりもタイヤ径方向ＴＲ内側に位置し、ビードコア１１と接している。第２ビードフィラー１３Ｂは、第１ビードフィラー１３Ａの剛性よりも高い剛性を有する。例えば、第２ビードフィラー１３Ｂには、ヤング率９０〜１１０ＭＰａ（２５℃時）のゴムが用いられる。

乱流発生用突起７０は、トレッド接地端５１から第１ビードフィラー１３Ａの外側端１３ｅまでの領域に設けられる。すなわち、変更例１では、タイヤサイド部６０は、トレッド接地端５１から第１ビードフィラー１３Ａの外側端１３ｅまでの領域を示す。

（４−２）変更例２
まず、変更例２に係る空気入りタイヤ１Ｂの構成について、図面を参照しながら説明する。図５は、変更例２に係る空気入りタイヤ１Ｂのトレッド幅方向断面図である。

上述した実施形態では、ビードフィラー１３の外側端１３ｅは、タイヤ最大幅ＴＨＷの位置Ｐよりもタイヤ径方向ＴＲ内側に位置する。これに対して、変更例２では、図５に示すように、ビードフィラー１３の外側端１３ｅは、タイヤ最大幅ＴＨＷの位置Ｐよりもタイヤ径方向ＴＲ外側に位置する。

つまり、乱流発生用突起７０は、トレッド接地端５１から、タイヤ最大幅ＴＨＷの位置Ｐよりもタイヤ径方向ＴＲ外側に位置するビードフィラー１３の外側端１３ｅまでの領域に設けられる。

（５）比較評価
次に、本発明の効果を更に明確にするために、以下の比較例及び実施例に係る空気入りタイヤを用いて行った比較評価について説明する。具体的には、（５−１）各空気入りタイヤの構成、（５−２）評価結果について説明する。なお、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。

（５−１）各空気入りタイヤの構成
まず、比較例１，２及び実施例に係る空気入りタイヤについて、簡単に説明する。なお、空気入りタイヤに関するデータは、以下に示す条件において測定された。

・ タイヤサイズ ： ２３５／４５Ｒ１７
・ キャンバー角（ＣＡ） ： １．５ｄｅｇ
・ スリップ角（ＳＡ） ： ０．５ｄｅｇ
・ 荷重条件 ： ８２０ｋｇｆ
比較例１に係る空気入りタイヤには、乱流発生用突起が設けられていない。比較例２に係る空気入りタイヤでは、乱流発生用突起がビードフィラー１３とトレッド幅方向ＴＷにおいて重ならる位置に設けられる。実施例に係る空気入りタイヤは、上述した実施形態で説明したタイヤ（図１及び図２参照）である。

（５−２）評価結果
次に、各空気入りタイヤのベルト層４０の幅方向端部（以下、ベルト端）におけるセパレーションの抑制効果の評価結果について、図６を参照しながら説明する。

各空気入りタイヤが装着された試験ドラムを任意の速度で途中止めした際、各空気入りタイヤの車両装着時内側に相当するベルト端（２０箇所）において、ベルトコードが離れている本数を測定した。なお、ベルトコードが離れている本数が多いほど、セパレーションの抑制効果が少ない。

この結果、図６に示すように、実施形態に係る空気入りタイヤは、比較例１，２に係る空気入りタイヤと比べて、セパレーションを効率的に抑制していることが判った。

（６）作用・効果
例えば、タイヤサイド部の表面全体に乱流発生用突起が設けられていると、乱流発生用突起によってタイヤサイド部全体の表面が冷却される。しかし、タイヤサイド部全体の温度が低下すると、図３に示すように、ビードフィラーの剛性（例えば、Ｔ１）と、サイドゴムの剛性（例えば、Ｔ２’）との剛性差（ｄ２）が大きい。このため、ビードフィラーが撓み（変形し）にくくなる分、タイヤサイド部がより撓んでしまう。この結果、ベルト層４０の幅方向端部（以下、ベルト端４１）に歪みが集中しやすくなり、ベルト端４１におけるセパレーションが発生する恐れがあった。

そこで、実施形態では、乱流発生用突起７０は、低剛性部分６１（サイドゴム６０Ａ）のみに設けられる。つまり、乱流発生用突起７０は、サイドゴム６０Ａよりも高い剛性を有する高剛性部分６２（ビードフィラー１３）とトレッド幅方向ＴＷにおいて重ならない。このため、空気入りタイヤ１の回転に伴って乱流発生用突起７０が引き起こした乱流は、サイドゴム６０Ａのみを冷却する。

サイドゴム６０Ａは、乱流により冷却されることで温度が上昇しにくく、剛性低下が生じにくい。一方、サイドゴム６０Ａよりも温度依存性が大きいビードフィラー１３は、乱流により冷却されないため、温度が上昇し、剛性が徐々に低下していく。そのため、図３に示すように、サイドゴム６０Ａの剛性とビードフィラー１３の剛性との剛性差は、所定の温度範囲Ｒにおいて、ビードフィラー１３の剛性が徐々に低下することに伴って小さくなる。

従って、図３に示すように、例えば車両が超高速走行している時のタイヤの温度範囲（所定の温度範囲Ｒ）において、サイドゴム６０Ａの剛性（例えば、Ｔ１）とビードフィラー１３の剛性（例えば、Ｔ２）との剛性差（ｄ１）を小さくできるため、ビードフィラー１３がサイドゴム６０Ａに合わせて撓みやすくなる。

これにより、例えば車両が超高速走行している時のタイヤの温度範囲において、サイドゴム６０Ａの剛性とビードフィラー１３の剛性との剛性差によるベルト端４１への歪み（変形）の集中を防止できる。この結果、ベルト端４１におけるセパレーションを確実に抑制できる。

また、乱流発生用突起７０は、サイドゴム６０Ａよりも高い剛性を有する高剛性部分６２（ビードフィラー１３）とトレッド幅方向ＴＷにおいて重ならないため、タイヤサイド部の表面から突出した乱流発生用突起によって、ビードフィラー１３のトレッド幅方向ＴＷ外側においてサイドゴム６０Ａの厚さが増大しない。このため、車両が超高速走行しても、サイドゴム６０Ａとビードフィラー１３とが合わせて確実に撓み、ベルト端４１への歪みの集中を確実に抑制できる。

（７）その他の実施形態
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。具体的には、タイヤとして、空気や窒素ガスなどが充填される空気入りタイヤ１であるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、ソリッドタイヤ（ノーパンクタイヤ）でもあってもよい。

また、実施形態では、空気入りタイヤ１の構成やトレッドパターンは、実施形態で説明したものに限定されるものではなく、目的に応じて適宜設定できることは勿論である。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる。

１，１Ａ，１Ｂ…空気入りタイヤ、１０…ビード部、１１…ビードコア、１３…ビードフィラー、１３Ａ…第１ビードフィラー、１３Ｂ…第２ビードフィラー、２０…カーカス層、３０…インナーライナー、４０…ベルト層、４１…ベルト端、５０…トレッド部、５１…トレッド接地端、６０…タイヤサイド部、６０Ａ…サイドゴム、６１…低剛性部分（第１剛性部分）、６２…高剛性部分（第２剛性部分）、７０…乱流発生用突起

Claims (4)

1. タイヤ径方向に沿って延びる乱流発生用突起が、トレッド接地端からビード部までのタイヤサイド部の少なくとも一部に設けられたタイヤであって、
   前記タイヤサイド部は、
   ゴム部材によって形成され、所定の剛性を有する第１ゴム部材が用いられた第１剛性部分と、
   前記所定の剛性よりも高い剛性を有する第２ゴム部材が用いられた第２剛性部分と
   を含み、
   前記乱流発生用突起は、前記第１剛性部分のみに設けられるタイヤ。
2. 前記第１ゴム部材は、前記タイヤサイド部に用いられるサイドゴムであり、
   前記第２ゴム部材は、前記ビード部を構成するビードフィラーである請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記ビードフィラーの温度依存性は、前記サイドゴムの温度依存性よりも大きい請求項２に記載のタイヤ。
4. 前記ビードフィラーのタイヤ径方向外側端は、トレッド最大幅の位置よりもタイヤ径方向外側に位置する請求項１乃至３の何れか一項に記載のタイヤ。

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