JP2014148263A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤのサイドウォール部の美観を損なうことなく、荷重作用時に凹部の開口縁にせん断歪が集中するのを抑制する。
【解決手段】トレッドとビード部とを連結するサイドウォール部と、前記サイドウォール部の表面に形成され、前記サイドウォール部の摩耗状態を示す凹部と、を備え、タイヤ径方向に沿った直線及びタイヤ周方向に沿った直線で前記凹部の開口縁が内接する四角形を描いたとき、該四角形の対角線よりタイヤ周方向側の領域における前記凹部の内壁面の傾斜角度が、タイヤ周方向側の領域以外の領域における前記凹部の内壁面の傾斜角度より大きい。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

トラックやバス等の大型車両に用いられる空気入りタイヤのサイドウォール部には、縁石との接触によって擦り減ったサイドウォール部の摩耗状態を示す凹部が形成されたもの、あるいはリング状の凹部が形成された空気入りタイヤがある（例えば、特許文献１）。

特開平４−１２９８０８号公報

タイヤに荷重が作用している状態では、サイドウォール部の変形に伴い凹部のタイヤ径方向側の開口縁が最も変形するため、凹部の内壁面が全周に亘って同じ傾斜角度であった場合、タイヤ径方向側の開口縁にせん断歪が集中する虞がある。
本発明は上記事項を考慮し、荷重作用時に凹部の開口縁にせん断歪が集中するのを抑制することを目的とする。

請求項１に記載の空気入りタイヤは、前記サイドウォール部の表面の摩耗状態を示す凹部を備えタイヤ径方向に沿った直線及びタイヤ周方向に沿った直線で前記凹部の開口縁が内接する四角形を描いたとき、該四角形の対角線よりタイヤ周方向側の領域ＴＢにおける前記凹部の内壁面の傾斜角度が、タイヤ周方向側の領域以外の領域ＴＡにおける前記凹部の内壁面の傾斜角度より大きいことを特徴とする。

なお、ここでいう、傾斜角度とは、サイドウォール部の表面からタイヤの内側へ向かって垂直に下ろした基準線と凹部の内壁面とがなす角度を指す。

請求項２に記載の空気入りタイヤでは、凹部はタイヤサイド部に形成されている。タイヤサイド部は、サイドウォール部の中で特に摩耗が進行しやすい部位なので、サイドウォール部の摩耗限界を正確に把握することができる。

請求項３に記載の空気入りタイヤでは、凹部の開口縁がタイヤ周方向側に長い楕円形状であるため、凹部のタイヤ径方向側の開口縁の曲率半径が大きくなり、せん断歪が集中するのを抑制できる。

本発明は、上記の構成としたので、荷重作用時に凹部の開口縁にせん断歪が集中するのを抑制できる。

（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る空気入りタイヤのタイヤ幅方向に沿った断面の片側を示す断面図であり、（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る空気入りタイヤの側面図である。 （Ａ）本発明の第１実施形態に係るサイドウェアインジケータを示す要部拡大図である。（Ｂ）本発明の第１実施形態に係るサイドウェアインジケータの２Ｂ−２Ｂ線断面図である。（Ｃ）本発明の第１実施形態に係るサイドウェアインジケータの２Ｃ−２Ｃ線断面図である。 （Ａ）本発明の第２実施形態に係るサイドウェアインジケータを示す要部拡大図である。（Ｂ）本発明の第２実施形態に係るサイドウェアインジケータの３Ｂ−３Ｂ線断面図である。（Ｃ）本発明の第２実施形態に係るサイドウェアインジケータの３Ｃ−３Ｃ線断面図である。

（第１実施形態）
図１、２を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る空気入りタイヤ１０について説明する。本実施形態に係る空気入りタイヤ１０は、主にトラックやバスなどに用いられる重荷重用のタイヤである。タイヤ１０は、図１（Ａ）に示すように、左右一対のビード部１２と、これら一対のビード部１２内にそれぞれ埋設された一対のビードコア１４と、一対のビードコア１４間をトロイド状に延びたカーカス層１６と、カーカス層１６よりタイヤ１０の径方向外側に設けられたベルト層１８と、このベルト層１８よりタイヤ１０の径方向外側に設けられたトレッド部２０と、ビード部１２とトレッド部２０とを連結するサイドウォール部２２と、を備えている。

カーカス層１６は、少なくとも１枚以上のカーカスプライによって構成されている。このカーカスプライは、複数本のコードを被覆ゴムで被覆して形成されている。カーカス層１６は、端部側がビードコア１４周りにタイヤ１０の内側から外側へ折り返されている。

ベルト層１８は、少なくとも１枚以上のベルトプライによって構成されている（１枚のベルトプライで構成してもよい）。このベルトプライは、複数本のコード（例えば、有機繊維コードや金属コードなど）を被覆ゴムで被覆して形成されている。

トレッド部２０には、タイヤ１０の周方向に延びる複数の周方向溝２４が形成されている。また、トレッド部２０には、周方向に対して交差する方向に延びる図示しない幅方向溝が複数形成されている。

サイドウォール部２２には、タイヤ１０の内側へ凹んだ凹部としてのサイドウェアインジケータ２６が形成されている。サイドウェアインジケータ２６の開口縁２６Ｂの形状は、タイヤ１０に空気が充填された状態でタイヤ１０の側面から見て円形であり、深さは、カーカス層１６に達しない深さに形成されている。なお、ここでいうタイヤ１０の側面とは、タイヤ１０を車両に取り付けた際に車両の側面と対応する面のことである。また、サイドウェアインジケータ２６の深さは、本実施形態では一例として５．５ｍｍとしている。このサイドウェアインジケータ２６は、サイドウォール部２２の摩耗状態を示すものであり、サイドウェアインジケータ２６の開口面から底部２６Ａまでの深さを見ることでサイドウォール部２２の摩耗度合いを把握することができる。

また、サイドウェアインジケータ２６が形成されているタイヤサイド部３０は、タイヤセクションハイトをＨとすると、タイヤ最大幅部Ｍよりビード側へ０．２Ｈの高さ位置ｈ１からタイヤ最大幅部Ｍよりトレッド側へ０．４Ｈの高さｈ２位置までの領域とする。この領域の範囲は、縁石の高さや、工事現場で摩耗するタイヤ１０の摩耗発生領域等により統計的に割り出されたもので、この範囲であればサイドウェアインジケータ２６としての機能を発揮できる。なお、タイヤセクションハイトＨは、（タイヤ直径−タイヤ直径に対する標準リム径）／２で求められる。

また、ベルト層１８のうち、最もタイヤ径方向内側に位置するベルトプライ１８Ａの端部からサイドウォール部２２へタイヤ幅方向に延長した延長線と、サイドウォール部２２との交点を交点Ｐとすると、サイドウェアインジケータ２６は、タイヤ最大幅部Ｍから交点Ｐまでの領域Ｔ内に開口していることが好ましい。本実施形態では、領域Ｔ内のタイヤ最大幅部Ｍ側にサイドウェアインジケータ２６を形成した。また、それぞれのサイドウェアインジケータ２６の開口縁２６Ｂは、φ１５ｍｍの円形となっている。

図２に示すように、サイドウェアインジケータ２６の開口面の中心部ＣＰを通るタイヤ径方向の直線を基準線ＸＬとすると、中心部ＣＰを通り基準線ＸＬから±４５度傾けた境界線ＤＬ１、ＤＬ２で囲まれたタイヤ径方向側の領域ＴＡにおけるサイドウェアインジケータ２６の内壁面２６Ｃは、境界線ＤＬ１、ＤＬ２で囲まれたタイヤ周方向側の領域ＴＢにおけるサイドウェアインジケータ２６の内壁面２６Ｃより中心部ＣＰ側へ起きている。すなわち、領域ＴＢにおけるサイドウェアインジケータ２６の内壁面２６Ｃが領域ＴＡにおける内壁面２６Ｃより寝ている。なお、境界線ＤＬ１、ＤＬ２は、タイヤ径方向に沿った直線及びタイヤ周方向に沿った直線でサイドウェアインジケータ２６の開口縁２６Ｂが内接する四角形を描いたとき、この四角形の対角線と一致している。

図２（Ｂ）に示すように、領域ＴＢでは、サイドウォール部２２の表面からタイヤ１０の内側へ向かって垂直に下ろした基準線ＥＬと、サイドウェアインジケータ２６の内壁面２６Ｃとがなす角度（傾斜角度）は、４５°に形成されている。これに対して、図２（Ｃ）に示すように、領域ＴＡにおけるサイドウェアインジケータ２６の内壁面２６Ｃは、領域ＴＢ側の傾斜角度より小さく、本実施形態では傾斜角度が０°となっている。すなわち、サイドウォール部２２の表面に対して垂直に形成されている。

また、サイドウェアインジケータ２６の底部２６Ａは平坦になっており、底部２６Ａの面積は１２〜１００ｍｍ^２（好ましくは１６．５〜４９．５ｍｍ^２）となるように形成されている。この底部２６Ａの面積は、サイドウェアインジケータ２６の深さと内壁面２６Ｃの傾斜角度によって決定され、底部２６Ａの面積が１２ｍｍ^２以下であれば、サイドウェアインジケータ２６の深さが浅くなるにつれ、視認性が低下する。また、底部２６Ａの面積が１００ｍｍ^２以上であれば、サイドウェアインジケータ２６に小石等が詰まったり、底部２６Ａが傷付く虞がある。なお、タイヤ１０に空気が充填されると、カーカス層１６が湾曲し、サイドウェアインジケータ２６の底部２６Ａは、カーカス層１６の形状に合わせて湾曲するが、ここでは説明の便宜上、平面で描いている。また、サイドウェアインジケータ２６の開口縁２６Ｂは、全周に亘って面取りされてＲ形状となっている。

次に、本実施形態に係るタイヤ１０の作用について説明する。本実施形態に係るサイドウェアインジケータ２６は、図１に示すように、サイドウォール部２２が縁石に接触したときに最も摩耗するタイヤサイド部３０（好ましくは領域Ｔ内）に形成されている。これにより、サイドウォール部２２の摩耗限界を正確に把握できる。

また、サイドウェアインジケータ２６の底部２６Ａが平坦に形成されているので、サイドウォール部２２が底部２６Ａの近傍まで摩耗し、サイドウェアインジケータ２６の深さが浅くなっても、一定の開口面積を確保できる。これにより、底部が曲面となっている場合と比べて、視認性が損なわれにくい。

ところで、転動しているタイヤ１０に荷重が作用している時には、タイヤ１０の接地部分が路面１００に沿って進行方向の前後に広がるように変形する。ここで、タイヤの踏み込み・蹴り出し時には、サイドウォール部２２は、タイヤ径方向内側よりタイヤ径方向外側の方が大きく変形するため、タイヤ径方向内側とタイヤ径方向外側が互いに逆向きにずれるようにせん断変形する。

このサイドウォール部２２の変形に伴って、接地部に近いサイドウェアインジケータ２６の開口縁２６Ｂは、タイヤ径方向に互いに逆向きにせん断変形し、タイヤ径方向に長い楕円形状となる。ここで、サイドウェアインジケータ２６の開口面側の内壁面２６Ｃは、互いに逆向きに広がり、この結果、内壁面２６Ｃが傾いて、サイドウェアインジケータ２６の開口縁２６Ｂにはせん断歪が生じるが、変形前の領域ＴＢにおけるサイドウェアインジケータ２６の内壁面２６Ｃの傾斜角度（４５°）は、領域ＴＡの内壁面２６Ｃの傾斜角度（０°）より大きく、サイドウォール部２２の表面に対して鈍角に形成されていたので、タイヤ周方向に対するサイドウェアインジケータ２６の剛性が高い。このため、開口縁２６Ｂがタイヤ周方向に大きくせん断変形するのを抑制し、サイドウェアインジケータ２６のタイヤ径方向の開口縁２６Ｂにせん断歪が集中するのを抑制できる。また、サイドウェアインジケータ２６の開口縁２６Ｂが面取りされてＲ形状となっているので、開口縁２６Ｂに作用するせん断歪を分散する。

次に、サイドウェアインジケータ２６をタイヤ周方向に切断した断面形状を見ると、荷重作用時には、カーカス層１６が撓んで、サイドウェアインジケータ２６の底部２６Ａが凸状に変形する。この変形によって、サイドウェアインジケータ２６の内壁面２６Ｃと底部２６Ａとの境界部に曲げ応力が生じるが、領域ＴＢにおけるサイドウェアインジケータ２６の内壁面２６Ｃの傾斜角度は、領域ＴＡにおけるサイドウェアインジケータ２６の内壁面２６Ｃの傾斜角度より大きいため、境界部に作用する曲げ応力が分散され、境界部にクラックが発生するのを抑制する。

なお、本実施形態では、領域ＴＡにおける内壁面２６Ｃの傾斜角度を０°としたが、これに限らず、傾斜角度を０°以上としてもよい。ただし、領域ＴＡにおける内壁面２６Ｃの傾斜角度を１０°以上にすると、荷重作用時のせん断変形に対するタイヤ径方向の剛性が十分ではなくなるため、傾斜角度を０°〜１０°の範囲で形成するのが好ましい。また、領域ＴＢにおける内壁面２６Ｃの傾斜角度は４５°としたが、領域ＴＡにおける内壁面２６Ｃの傾斜角度より大きければ特に傾斜角度を限定しない。ただし、内壁面２６Ｃの傾斜角度を大きくし過ぎると、底部２６Ａの面積を十分に確保できなくなるので、実際には７°〜６０°の傾斜角度で形成される。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る空気入りタイヤについて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については同一符号を付し、説明を省略する。本実施形態に係る空気入りタイヤ５０では、サイドウェアインジケータ５２以外の構成は第１実施形態に係るタイヤ１０と同一の構成であるため、サイドウェアインジケータ５２の構成についてのみ説明する。

サイドウェアインジケータ５２は、第１実施形態に係るサイドウェアインジケータ２６と同様にタイヤサイド部３０に形成されている（図１参照）。また、サイドウェアインジケータ５２の開口縁５２Ｂは、図３（Ａ）に示すように、タイヤ周方向に長い楕円状に形成されている。

ここで、サイドウェアインジケータ５２の開口縁５２Ｂに接するように長方形Ｓを描いたとき、長方形Ｓの対角線ＳＬ１、ＳＬ２で囲まれたタイヤ周方向側の領域ＴＤにおけるサイドウェアインジケータ５２の内壁面５２Ｃの傾斜角度は、タイヤ周方向側の領域ＴＤ以外の領域（領域ＴＣ）におけるサイドウェアインジケータ５２の内壁面５２Ｃの傾斜角度より大きい。

具体的に説明すると、図３（Ｂ）に示すように、領域ＴＤでは、サイドウォール部２２から垂直に下ろした基準線ＥＬと、サイドウェアインジケータ５２の内壁面５２Ｃとがなす角度（傾斜角度）は、６０°に形成されている。これに対して、図３（Ｃ）に示すように、領域ＴＣにおけるサイドウェアインジケータ５２の内壁面５２Ｃの傾斜角度は、領域ＴＤ側の傾斜角度より小さく、傾斜角度が０°となっている。すなわち、サイドウォール部２２の表面に対して垂直に形成されている。なお、サイドウェアインジケータ６２の開口面の中心部ＣＰを通るタイヤ径方向の直線を基準線ＸＬとすると、対角線ＳＬ１、ＳＬ２と基準線ＸＬとがなす角度は、６５°である。

図３（Ｂ）、及び図３（Ｃ）に示すように、サイドウェアインジケータ５２の底部５２Ａは平坦になっており、サイドウェアインジケータ５２の開口縁５２Ｂは、全周に亘って面取りされてＲ形状となっている。タイヤ５０に空気が充填されると、カーカス層１６が湾曲し、サイドウェアインジケータ５２の底部５２Ａは、カーカス層１６の形状に合わせて湾曲するが、ここでは説明の便宜上、平面で描いている。

次に、本実施形態に係る空気入りタイヤ５０の作用について説明する。荷重作用時のサイドウォール部２２の変形に伴い、サイドウェアインジケータ５２がせん断変形すると、サイドウェアインジケータ５２の開口縁５２Ｂには、せん断歪が生じる。特に、領域ＴＣにおけるサイドウェアインジケータ５２開口縁５２Ｂには、せん断歪が集中しやすくなるが、サイドウェアインジケータ５２のタイヤ径方向側の開口縁５２Ｂの曲率半径が大きいので、せん断歪がタイヤ周方向側へ分散する。

また、領域ＴＤにおけるサイドウェアインジケータ５２の内壁面５２Ｃは、領域ＴＣにおけるサイドウェアインジケータ５２の内壁面５２Ｃより傾斜角度が大きいので、タイヤ周方向のせん断変形対するサイドウェアインジケータ５２の剛性が高い。このため、開口縁５２Ｂがタイヤ周方向に大きくせん断変形するのを抑制し、サイドウェアインジケータ５２のタイヤ径方向の開口縁５２Ｂにせん断歪が集中するのを抑制できる。その他の作用については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、本実施形態のサイドウェアインジケータ５２の開口縁５２Ｂは、楕円状に形成されていたが、これに限らず、例えば、タイヤ径方向側の開口縁５２Ｂがタイヤ周方向に延びる直線部を含んだ長円状のサイドウェアインジケータでもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、第１実施形態のサイドウェアインジケータ２６と第２実施形態のサイドウェアインジケータ５２を同じタイヤに形成してもよい。

（試験例）
本発明に係るサイドウェアインジケータの効果を確かめるために、本発明に係るタイヤを含む計１０種類のタイヤを用意して、以下の試験を実施した。試験に用いたタイヤは、第１実施形態、第２実施形態を含む実施例１〜４、及び比較例１〜４である。なお、試験に用いたタイヤのサイズは、全て２７５／７０Ｒ２２．５であり、サイドウェアインジケータの深さは、５．５ｍｍとした。
試験：実施例１〜４のタイヤ及び比較例１〜４のタイヤをそれぞれリム幅７．５インチのリムに取り付け、内圧を９００ｋＰａに設定して、それぞれのタイヤに対して３１５０ｋｇｆ（３０．９ｋＮ）の荷重を加えながら転動させ、各タイヤを１００００ｋｍ走行させた。その後、サイドウェアインジケータにクラックが発生したかを目視で確認して、クラックの発生の有無を表１に示した。なお、比較例１のサイドウェアインジケータは、断面が半球状で、平坦部が形成されていない従来のサイドウェアインジケータであり、内壁面の傾斜角度は、全周に亘って均一となっている。

試験結果より、基準線ＸＬから±４５度傾けた境界線で囲まれたタイヤ径方向側の領域におけるサイドウェアインジケータの内壁面の傾斜角度を０°に形成した実施例２では、クラックの発生が確認されなかった。また、サイドウェアインジケータの開口縁が内接する長方形の対角線で囲まれたタイヤ径方向側の内壁面の傾斜角度を０°に形成した実施例４についても、クラックの発生が確認されなかった。

さらに、基準線ＸＬから±３０度傾けた境界線で囲まれたタイヤ径方向側の領域におけるサイドウェアインジケータの内壁面の傾斜角度を０°に形成した実施例（実施例１、３）では、実施例２、６と比べると、タイヤ径方向に対するサイドウェアインジケータの剛性は低くなるが、タイヤ径方向側の内壁面の傾斜角度が０°であるため、せん断変形が抑制され、クラックが発生しなかった。

これに対して、比較例２〜４のサイドウェアインジケータは、基準線ＸＬから±６０度傾けた境界線、又は基準線ＸＬから±７０度傾けた境界線で囲まれたタイヤ径方向側の領域におけるサイドウェアインジケータの内壁面の傾斜角度を０°に形成したものであるが、これらの比較例では、タイヤ径方向に対するサイドウェアインジケータの剛性は高められているが、タイヤ周方向側の内壁面と底部との境界部に生じる曲げ応力を十分に分散することができないため、内壁面と底部との境界部からクラックが発生した。

以上の試験結果から、実施例１〜６に係るサイドウェアインジケータでは、タイヤ径方向に対するサイドウェアインジケータの剛性が高められているので、開口縁に生じるせん断歪が集中するのを抑制できることが確認された。

１０：空気入りタイヤ、１２：ビード部、２０：トレッド、２６：サイドウェアインジケータ（凹部）、２６Ａ：底部、２６Ｂ：開口縁、２６Ｃ：内壁面、３０：タイヤサイド部、５０：空気入りタイヤ、５２：サイドウェアインジケータ（凹部）、６０：空気入りタイヤ、６２：サイドウェアインジケータ（凹部）、ＣＰ：中心部、ＸＬ：基準線、ＤＬ１：境界線、ＤＬ２：境界線、ＳＬ１：対角線、ＳＬ２：対角線、ＵＬ１：対角線、ＵＬ２：対角線、Ｈ：タイヤセクションハイト、ＴＷ：巾方向、ＴＲ：径方向、ＴＣ：周方向、ＣＬ：赤道面

Claims (3)

1. トレッドとビード部とを連結するサイドウォール部と、
   前記サイドウォール部の表面に形成され、前記サイドウォール部の摩耗状態を示す凹部と、
   を備え、
   タイヤ径方向に沿った直線及びタイヤ周方向に沿った直線で前記凹部の開口縁が内接する四角形を描いたとき、該四角形の対角線よりタイヤ周方向側の領域における前記凹部の内壁面の傾斜角度が、タイヤ周方向側の領域以外の領域における前記凹部の内壁面の傾斜角度より大きいことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. （タイヤ直径−タイヤ直径に対する標準リム径）／２で表されるタイヤセクションハイトをＨとすると、前記凹部は、タイヤ最大幅部よりビード側へ０．２Ｈの高さ位置からタイヤ最大幅部よりトレッド側へ０．４Ｈの高さ位置までの領域であるタイヤサイド部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記凹部の開口縁は、タイヤ周方向側に長い楕円形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。