JP2018095093A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ周方向に延びる細溝がトレッドのショルダー陸部に形成されていて、耐溝底クラック性、耐テア性及び耐偏摩耗性に優れる空気入りタイヤを提供する。【解決手段】タイヤ周方向に延びる細溝３がトレッド１０のショルダー陸部に形成された空気入りタイヤにおいて、細溝３の溝底部に、トレッドセンター側の溝壁を窪ませてなる内側凹曲面４１と、トレッド端ＴＥ側の溝壁を窪ませてなる外側凹曲面４２とが形成されていて、内側凹曲面４１と外側凹曲面４２とを含む前記溝底部の内面が、タイヤ子午線断面において単一の円弧により形成されており、該円弧の曲率半径Ｒが細溝の開口部の幅Ｗと同じかそれよりも大きい。【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤ周方向に延びる細溝がトレッドのショルダー陸部に形成された空気入りタイヤに関する。

従来、タイヤ周方向に延びる細溝がトレッドのショルダーリブ（ショルダー陸部の一例）に形成された空気入りタイヤが公知である。ショルダーリブは、該細溝によって、トレッドセンター側のメインリブと、トレッド端側の犠牲リブとに区画される。このように構成されたタイヤでは、犠牲リブに摩耗を集中させることができるため、メインリブの摩耗が抑えられて耐偏摩耗性が向上する。かかる細溝は、ディフェンスグルーヴとも呼ばれ、主としてトラックやバスなどに用いられる重荷重用の空気入りタイヤに形成される。

ところで、縁石にタイヤが乗り上げるなどしてショルダー陸部が大きな入力を受けると、細溝の溝底部に歪みが局所的に集中してクラックを生じることがある。これに対し、特許文献１〜３には、細溝の断面を丸底フラスコ形状にすることで、溝底クラックの発生を抑える手法が開示されている。この手法によれば、細溝の溝底部が開口部よりも幅広で且つ丸みを帯びた形状となるので、溝底部に作用した歪みが分散しやすく、耐溝底クラック性が向上する。

しかし、細溝を丸底フラスコ形状に形成した場合であっても、その溝底部のサイズが相応に大きくなければ、歪みを十分に分散させることができない。また、細溝の溝底部の内面は、曲率半径が異なる複数の円弧を連ねて形成されているので、その円弧の継ぎ目に歪みが局所的に集中する恐れがある。かかる観点から、本発明者は、耐溝底クラック性に関して更なる改善の余地を見出した。なお、細溝の溝底クラックは、犠牲リブが引き裂かれるようにして千切れる、いわゆるテアの起点になりうることから、耐溝底クラック性の改善は耐テア性の向上にも役立つ。

また、細溝を設けていてもメインリブが局所的な偏摩耗を生じることがあるため、耐偏摩耗性を更に改善する余地があった。本発明者が調査したところによれば、メインリブのトレッド端側エッジで接地圧が高くなる傾向にあり、それに起因してメインリブが偏摩耗を生じることが判明した。例えば特許文献２（図１，２）や特許文献３（図２）では、細溝の溝底部が、トレッド端側となる片側の溝壁だけを窪ませて形成されており、かかる構成では、上記のメインリブの接地圧分布に起因した局所的な偏摩耗を抑制できないと考えられる。

国際公開第２００８／１１１５８２号 特開２００１−２６０６１２号公報 特開平３−７６０４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、タイヤ周方向に延びる細溝がトレッドのショルダー陸部に形成されていて、耐溝底クラック性、耐テア性及び耐偏摩耗性に優れる空気入りタイヤを提供することにある。

本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延びる細溝がトレッドのショルダー陸部に形成された空気入りタイヤにおいて、前記細溝の溝底部に、トレッドセンター側の溝壁を窪ませてなる内側凹曲面と、トレッド端側の溝壁を窪ませてなる外側凹曲面とが形成されていて、前記内側凹曲面と前記外側凹曲面とを含む前記溝底部の内面が、タイヤ子午線断面において単一の円弧により形成されており、前記円弧の曲率半径が前記細溝の開口部の幅と同じかそれよりも大きいものである。

かかる構成によれば、細溝の溝底部は、その細溝の開口部よりも幅広で且つ丸みを帯びた形状となる。しかも、細溝の溝底部の内面が単一の円弧により形成されているため、歪みが局所的に集中しやすい箇所が溝底部に形成されない。更に、上記円弧の曲率半径が細溝の開口部の幅と同じかそれよりも大きいことにより、溝底部のサイズが相応に大きく確保される。その結果、ショルダー陸部が大きな入力を受けた際に、細溝の溝底部に作用する歪みを効果的に分散させて、優れた耐溝底クラック性を発揮することができる。

上記のように、このタイヤによれば、細溝における溝底クラックの発生を良好に抑制でき、延いてはテアの起点の発生を抑制できることになるため、耐テア性に優れる。また、トレッドセンター側の溝壁を窪ませてなる内側凹曲面が溝底部に形成されているので、メインリブのトレッド端側エッジの接地圧を低め、該メインリブにおける局所的な偏摩耗を抑制し、優れた耐偏摩耗性を発揮することができる。

細溝の溝底部のサイズを適度に大きくする観点から、前記円弧の曲率半径が前記細溝の開口部の幅よりも大きいことが好ましい。

前記円弧の中心点が、前記細溝の幅中央位置よりもトレッドセンター側に位置するものが好ましい。かかる構成によれば、円弧の中心点が細溝の幅中央位置にある場合と比べて、細溝の溝底部におけるトレッド端側の窪みが小さくなるとともに、トレッドセンター側の窪みが大きくなる。そのため、外側凹曲面による犠牲リブの剛性低下を抑えて、より優れた耐テア性を発揮できる。また、メインリブのトレッド端側エッジの接地圧を良好に低めて、該メインリブにおける局所的な偏摩耗を抑制し、より優れた耐偏摩耗性を発揮できる。

前記円弧の中心点から前記細溝の幅中央位置までの距離が、前記細溝の開口部の幅Ｗの０．５倍以下であるものが好ましい。これにより、単一の円弧で形成された溝底部の内面とトレッドセンター側の溝壁とを繋ぐ部分が鋭角状に角張らないため、耐溝底クラック性を高めるうえで都合が良い。

前記トレッドの表面から前記溝底部に至るまでの深さが、前記ショルダー陸部に面した主溝の深さと同じかそれよりも大きいものが好ましい。かかる構成によれば、トレッドの摩耗末期に至るまで細溝の溝底部が表面に露出せず、優れた耐溝底クラック性を良好に維持できる。

本発明に係る空気入りタイヤのトレッドの一例を概略的に示すタイヤ子午線断面図 図１の要部を示す拡大図 本発明の他の実施形態に係る空気入りタイヤにおける細溝のタイヤ子午線断面図

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の空気入りタイヤＴのトレッド１０を概略的に示す。図２は、図１の破線枠により囲まれた要部を拡大して示す。

この空気入りタイヤＴは、一般的な空気入りタイヤと同様に、図示しない一対のビードと、そのビードからタイヤ径方向外側へ延びた一対のサイドウォールとを有しており、トレッド１０は、そのサイドウォールの各々のタイヤ径方向外側端に連なるようにして設けられている。また、一対のビードの間にはトロイド状に延びるカーカスが設けられ、そのカーカスを補強するベルトなどの補強部材がトレッド１０に埋設されているが、それらの図示は省略している。

トレッド１０にはタイヤ周方向に延びる複数の主溝が形成され、本実施形態では４本の主溝１１〜１４が形成されている。トレッド１０は、その複数の主溝によって、ショルダー陸部２０を含む複数の陸部に区画されている。ショルダー陸部２０は、タイヤ幅方向最外側に位置するショルダー主溝１１，１４とトレッド端ＴＥとの間に位置する。本実施形態では、ショルダー陸部２０が、タイヤ周方向に連続して延びるショルダーリブとして設けられているが、これに限られない。

このタイヤＴでは、タイヤ周方向に延びる細溝３がトレッド１０のショルダー陸部２０に形成されている。細溝３は、タイヤ周方向に沿って直線状またはジグザグ状に連続して延在している。細溝３の深さＤ１は、例えばショルダー主溝１１，１４の深さｄの０．３〜１．５倍の範囲である。細溝３は、トレッド１０の表面においてショルダー主溝１１，１４よりも細く形成され、その開口部の幅Ｗは、例えば０．３〜５．０ｍｍの範囲である。細溝３は、片側のショルダー陸部２０のみに設けても構わないが、優れた耐偏摩耗性を発揮するうえで両側のショルダー陸部２０に設けることが好ましい。

ショルダー陸部２０は、細溝３によって、トレッドセンターＴＣ側のメインリブ２１と、トレッド端ＴＥ側の犠牲リブ２２とに区画されている。細溝３は、ショルダー陸部２０のトレッド端ＴＥの近傍部に位置し、メインリブ２１は犠牲リブ２２よりも幅広に設けられている。細溝３は、タイヤ子午線断面において丸底フラスコ形状を呈し、その溝底部は、細溝３の開口部よりも幅広で且つ丸みを帯びた形状となる。

図２に拡大して示すように、細溝３の溝底部には、トレッドセンターＴＣ側の溝壁を窪ませてなる内側凹曲面４１と、トレッド端ＴＥ側の溝壁を窪ませてなる外側凹曲面４２とが形成されている。内側凹曲面４１は、タイヤ幅方向内側に窪んだ断面円弧状の湾曲面により形成され、外側凹曲面４２は、タイヤ幅方向外側に窪んだ断面円弧状の湾曲面により形成されている。内側凹曲面４１及び外側凹曲面４２は、いずれもタイヤ周方向に沿って環状に延設されている。

細溝３の溝底部は、タイヤ子午線断面において上向きランドルト環の形状をなす内面を有する。該内面は、内側凹曲面４１と、外側凹曲面４２と、それらに挟まれた細溝３の底面とが連なって構成されている。この細溝３では、内側凹曲面４１と外側凹曲面４２を含む溝底部の内面が、タイヤ子午線断面において単一の円弧により形成されている。図２において、Ｒは該円弧の曲率半径であり、Ｃは該円弧の中心点である。この円弧の曲率半径Ｒは細溝３の開口部の幅Ｗと同じかそれよりも大きく、曲率半径Ｒと幅ＷとがＲ≧Ｗの関係を満たす。

このタイヤＴでは、細溝３の溝底部の内面が、複数の円弧を連ねて形成されておらず、上記のような単一の円弧によって形成されているため、歪みが局所的に集中しやすい箇所が溝底部に形成されない。また、細溝３の溝底部は開口部よりも幅広となるが、その曲率半径Ｒが幅Ｗと同じかそれよりも大きいため、溝底部のサイズが相応に大きく確保される。その結果、ショルダー陸部２０が大きな入力を受けた際に、細溝３の溝底部に作用する歪みを効果的に分散させて、優れた耐溝底クラック性を発揮することができる。

既述の通り、このタイヤＴによれば、細溝３における溝底クラックの発生を良好に抑制できる。細溝３の溝底クラックは、トレッド端ＴＥ側に伸展することでテアを引き起こすことから、そのテアの起点となりうる溝底クラックの発生を抑制することは、耐テア性の向上に資する。また、トレッドセンターＴＣ側の溝壁を窪ませてなる内側凹曲面４１が溝底部に形成されているので、メインリブ２１のトレッド端側エッジ２１Ｅの接地圧を低め、そのメインリブ２１における局所的な偏摩耗を抑制し、優れた耐偏摩耗性を発揮できる。

細溝３の溝底部のサイズを適度に大きくする観点から、曲率半径Ｒが幅Ｗよりも大きいこと、即ちＲ＞Ｗの関係を満たすことが好ましく、曲率半径Ｒが幅Ｗの１．２倍以上であることがより好ましい。また、溝底部のサイズが必要以上に大きくならないように、曲率半径Ｒは幅Ｗの２．０倍以下であることが好ましい。

角部４３は、単一の円弧で形成された溝底部の内面とトレッドセンターＴＣ側の溝壁とを繋ぐ部分であり、角部４４は、その溝底部の内面とトレッド端ＴＥ側の溝壁とを繋ぐ部分である。耐溝底クラック性を高めるうえで、角部４３，４４は、曲率半径ｒの円弧を介して丸みを帯びていることが好ましい。その場合、曲率半径Ｒを有する単一の円弧は、曲率半径ｒを有する一対の円弧の間に配置される。曲率半径Ｒの円弧の長さを確保するうえで、曲率半径ｒは曲率半径Ｒよりも小さいことが好ましい。この単一の円弧の両端と中心点Ｃを結んだ一対の直線がなす角θは、例えば４０〜８０度である。

トレッド１０の表面から溝底部に至るまでの深さＤ２は、ショルダー陸部２０に面した主溝１４の深さｄと同じかそれよりも大きいことが好ましい。これにより、トレッド１０の摩耗末期に至るまで細溝３の溝底部が表面に露出せず、優れた耐溝底クラック性を良好に維持することができる。

図２では、細溝３の幅中央位置３０を鎖線で示している。この鎖線は、タイヤ子午線断面において、細溝３の開口部の幅中央を通り、トレッド１０の表面の法線に沿った方向に延びている。本実施形態では、円弧の中心点Ｃが幅中央位置３０にある例を示す。深さＤ１，Ｄ２は、いずれも無負荷の状態において、この幅中央位置３０上で（即ち、上記鎖線に沿って）測定されるものとする。

図３は、他の実施形態に係る細溝の断面を示す。この実施形態は、以下に説明する構成の他は、図２に示した実施形態と同様の構成であるので、共通点を省略して主に相違点について説明する。なお、図２の実施形態で説明した部位と同一の部位には、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図３に示すように、本実施形態では、溝底部の内面を形成する円弧の中心点Ｃが、細溝３の幅中央位置３０よりもトレッドセンターＴＣ側に位置する。これにより、前述の実施形態と比べて、細溝３の溝底部におけるトレッド端ＴＥ側の窪みが小さくなるとともに、トレッドセンターＴＣ側の窪みが大きくなる。その結果、外側凹曲面４２による犠牲リブ２２の剛性低下を抑えて、より優れた耐テア性を発揮できる。更には、トレッド端側エッジ２１Ｅの接地圧を良好に低めて、メインリブ２１における局所的な偏摩耗を抑制し、より優れた耐偏摩耗性を発揮できる。

上述した効果を奏するうえで、円弧の中心点Ｃから細溝３の幅中央位置３０までの距離Ｇは、細溝３の開口部の幅Ｗの０．１倍以上であること、即ち０．１Ｗ≦Ｇを満たすことが好ましい。また、距離Ｇは、幅Ｗの０．５倍以下であること、即ちＧ≦０．５Ｗを満たすことが好ましく、これにより、単一の円弧で形成された溝底部の内面とトレッドセンターＴＣ側の溝壁とを繋ぐ部分である角部４３が鋭角状に角張らないため、耐溝底クラック性を高めるうえで都合が良い。

本発明の空気入りタイヤは、上記の如き細溝がトレッドのショルダー陸部に形成されていること以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造などが何れも本発明に採用できる。

本発明の空気入りタイヤは、前述の如き作用効果により、優れた耐溝底クラック性、耐テア性及び耐偏摩耗性を発揮しうることから、特にトラックやバスなどに用いられる重荷重用の空気入りタイヤとして有用である。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、トレッドパターンは、使用する用途や条件に応じて適宜に変更できる。

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

（１）耐偏摩耗性
リムサイズ２２．５×８．２５のホイールにタイヤを組み付けて空気圧を７６０ｋＰａ（ＴＲＡ規定内圧）とし、速度８０ｋｍ／ｈ、荷重２７．５ｋＮ（ＴＲＡ１００％荷重）の条件で走行試験を実施し、トレッドの偏摩耗比を調査した。偏摩耗比は、トレッドセンターを通るセンター陸部の摩耗量Ｃｅに対するショルダー陸部の摩耗量Ｓｈの比（Ｓｈ／Ｃｅ）として算出した。数値が１．００に近いほど偏摩耗が抑制され、耐偏摩耗性に優れることを示す。

（２）耐溝底クラック性
リムサイズ２２．５×８．２５のホイールにタイヤを組み付けて空気圧を７６０ｋＰａとし、速度６０ｋｍ／ｈ、荷重２１．８ｋＮの条件で、クリート付きドラムを用いて走行試験を実施し、１．５万ｋｍ走行後に細溝における溝底クラックの幅を測定した。該測定値は、比較例２の結果を１００として指数化した。数値が小さいほど溝底クラックの発生が抑制されており、耐溝底クラック性に優れることを示す。尚、溝底クラックはテアの起点になりうるので、耐溝底クラック性に劣る場合は耐テア性にも劣ると評価できる。

比較例及び実施例
４本の主溝により５つの陸部に区画されたトレッドを有するタイヤ（サイズ：２９５／７５Ｒ２２．５）において、上述した曲率半径Ｒや距離Ｇを異ならせ、比較例１，２及び実施例１〜４とした。これらの寸法を除く細溝の構成や、細溝以外のタイヤの構成は、各例において共通であり、細溝の開口部の幅Ｗは一律に２．０ｍｍとした。比較例１は、内側凹曲面と外側凹曲面を有しない細溝を採用し、比較例１以外は、溝底部の内面を単一の円弧で形成した細溝を採用した。比較例２では、Ｒ≧Ｗの関係を満たさず、実施例４では、円弧の中心点が細溝の幅中央位置よりもトレッド端側に位置する。評価結果を表１に示す。

表１より、実施例１〜４では、比較的に優れた耐溝底クラック性及び耐偏摩耗性を発揮できていることが分かる。中でも、実施例２，３は、特に耐偏摩耗性に優れている。比較例１，２では、実施例１〜４に比べて溝底クラックの発生が顕著であり、それを起点としたテアの発生が懸念されることから、実施例１〜４は比較例１，２よりも耐テア性に優れると評価できる。

３ 細溝
１０ トレッド
１１ 主溝
１４ 主溝
２０ ショルダー陸部
２１ メインリブ
２１Ｅ メインリブのトレッド端側エッジ
２２ 犠牲リブ
３０ 幅中央位置
４１ 内側凹曲面
４２ 外側凹曲面

Claims (5)

1. タイヤ周方向に延びる細溝がトレッドのショルダー陸部に形成された空気入りタイヤにおいて、
   前記細溝の溝底部に、トレッドセンター側の溝壁を窪ませてなる内側凹曲面と、トレッド端側の溝壁を窪ませてなる外側凹曲面とが形成されていて、
   前記内側凹曲面と前記外側凹曲面とを含む前記溝底部の内面が、タイヤ子午線断面において単一の円弧により形成されており、
   前記円弧の曲率半径が前記細溝の開口部の幅と同じかそれよりも大きいことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記円弧の曲率半径が前記細溝の開口部の幅よりも大きい請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記円弧の中心点が、前記細溝の幅中央位置よりもトレッドセンター側に位置する請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記円弧の中心点から前記細溝の幅中央位置までの距離が、前記細溝の開口部の幅Ｗの０．５倍以下である請求項３に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記トレッドの表面から前記溝底部に至るまでの深さが、前記ショルダー陸部に面した主溝の深さと同じかそれよりも大きい請求項１〜４いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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