JP2018167772A - タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】転がり抵抗及び重量の増加を抑制しつつ、タイヤサイド部の摩耗に起因する故障を防止し得るタイヤを提供する。【解決手段】空気入りタイヤの凸状部110は、タイヤ径方向において、タイヤの最大幅位置Wmaxと、内側ベルト50aに沿った延長線L1’上の間に位置する。空気入りタイヤは、当該タイヤに荷重が負荷された場合に、曲げ変形の方向が変わる位置である変曲点Pを有する。変曲点Pは、最大幅位置Wmaxと延長線L1’との間に位置する。凸状部110は、最大幅位置Wmaxにおけるサイドウォール表面よりもタイヤ幅方向外側に凸となるとともに、最大凸部分110pを有する。最大凸部分110pは、タイヤ径方向において、変曲点Pと対応する位置に設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、サイドウォール表面からタイヤ幅方向外側cl.に凸となる凸状部が設けられたタイヤに関する。

従来、トラック・バス用タイヤでは、タイヤサイド部、具体的には、サイドウォール表面が歩道の縁石などと接触することによる損傷を防止するため、サイドウォール表面に凸状部を設ける構造が知られている。

例えば、特許文献１には、トレッド寄りのサイドウォール表面に、タイヤ幅方向外側に凸となる翼状の凸状部を設けたトラック・バス用タイヤが示されている。このトラック・バス用タイヤは、加硫済みのトレッド用ゴムシートを用いてリトレッド（コールド・リトレッド）されることを前提としている。翼状の凸状部を設けることによって、リトレッドにより使用期間が延長される台タイヤのタイヤサイド部損傷を防止し、耐久性の向上を図ることが目的とされている。

特開2005-112010号公報

ところで、昨今、停留所での停止を繰り返す路線バスでは、いわゆる正着性の向上が求められている。正着性とは、バスが停留所に停止する際に、歩道と乗降口との距離、及び歩道と乗降口との段差の程度を示す。正着性を向上させることによって、乗降性が改善する。

しかしながら、正着性を向上させようとすると、歩道の縁石にタイヤのサイドウォール表面が擦り付けられ、タイヤサイド部の摩耗が激しくなり、故障の原因となり得る。

そこで、上述したような凸状部をタイヤサイド部に設けることが考えられるが、単純に凸状部を設けると、ゴムボリュームが増大し、転がり抵抗及び重量が増加する問題がある。特に、近年では、環境性能に対する要求の高まりから、転がり抵抗や重量の増加は、極力回避したい。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、転がり抵抗及び重量の増加を抑制しつつ、タイヤサイド部の摩耗に起因する故障を防止し得るタイヤの提供を目的とする。

本発明の一態様は、複数の交錯ベルトによって構成されるベルト層（ベルト層50）を備え、サイドウォール（サイドウォール100a）表面からタイヤ幅方向外側に凸となる凸状部（例えば、凸状部110）が設けられたタイヤ（空気入りタイヤ10）であって、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った前記タイヤの断面視において、前記凸状部は、タイヤ径方向において、前記タイヤの最大幅位置（最大幅位置Wmax）と、前記複数のベルトのうち、最もタイヤ径方向内側に設けられた内側ベルト（内側ベルト50a）に沿った延長線（延長線L1’）上の間に位置し、前記タイヤは、前記タイヤに荷重が負荷された場合に、曲げ変形の方向が変わる位置である変曲点（変曲点P）を有し、前記変曲点は、前記最大幅位置と前記延長線との間に位置し、前記凸状部は、前記最大幅位置における前記サイドウォール表面よりもタイヤ幅方向外側に凸となるとともに、最大凸部分（最大凸部分110p）を有し、前記最大凸部分は、タイヤ径方向において、前記変曲点と対応する位置に設けられる。

上述したタイヤによれば、転がり抵抗及び重量の増加を抑制しつつ、タイヤサイド部の摩耗に起因する故障を防止し得る。

図１は、空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った一部断面図である。 図２は、タイヤサイド部100の一部拡大断面図である。 図３は、空気入りタイヤ10の一部側面図である。 図４は、空気入りタイヤ10に正規荷重が負荷された場合における空気入りタイヤ10の断面形状を模式的に示す図である。 図５（ａ）及び（ｂ）は、空気入りタイヤ10に正規荷重が負荷されることによって変形する前及び変形した後における空気入りタイヤ10の断面形状を模式的に示す図である。 図６は、車両に装着された空気入りタイヤ10が縁石300に接触する状態を模式的に示す図である。 図７は、凸状部110A（変更例１）が設けられたタイヤサイド部100の一部拡大断面図である。 図８は、凸状部110B（変更例２）が設けられたタイヤサイド部100の一部拡大断面図である。 図９は、凸状部110C（変更例３）が設けられたタイヤサイド部100の一部拡大断面図である。 図１０は、凸状部110D（変更例４）が設けられた空気入りタイヤ10の一部側面図である。 図１１は、凸状部110E（変更例５）が設けられた空気入りタイヤ10の一部側面図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

（１）タイヤの全体概略構成
図１は、空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った一部断面図である。図１は、タイヤ赤道線CLを基準とした一方側のみを示す。なお、図１では、断面ハッチングの図示は省略されている（以下同）。

空気入りタイヤ10は、トラック・バス用の空気入りラジアルタイヤ（重荷重用空気入りタイヤ）であり、特に、停留所での停止を繰り返す路線バスへの装着を意図したタイヤである。空気入りタイヤ10のサイズは、特に限定されないが、路線バスで用いられる一般的なサイズとしては、275/70R22.5、245/70R19.5、及び205/80R17.5が挙げられる。

空気入りタイヤ10は、路面と接するトレッド部20と、ホイールリム（不図示）に組み付けられるビード部30とを備える。また、空気入りタイヤ10は、トレッド部20とビード部30との間に設けられるタイヤサイド部100を備える。

なお、トレッド部20には、空気入りタイヤ10が装着される車両（バス）の特性（例えば、低速走行主体または高速走行主体）及び要求される性能（例えば、低転がり抵抗、耐摩耗性）によって適切パターン（トレッドパターン）が形成される。

トレッド部20のタイヤ径方向内側には、カーカスプライ40及びベルト層50が設けられる。カーカスプライ40は、空気入りタイヤ10の骨格を形成し、一対のビード部30でタイヤ幅方向外側に折り返される。

ベルト層50は、タイヤコードの配向方向が異なる複数（例えば、２枚）の交錯ベルトを含む。また、ベルト層50は、さらに空気入りタイヤ10の補強などを目的としたベルトを有していてもよい。

ベルト層50は、最もタイヤ径方向内側、つまり、カーカスプライ40寄りに設けられる内側ベルト50a（図１において不図示、図２参照）を含む。

タイヤサイド部100には、凸状部110が設けられる。凸状部110は、タイヤサイド部100の外側の壁面を構成するサイドウォール100aの表面に設けられる。凸状部110は、サイドウォール100a表面からタイヤ幅方向外側に凸となる。

凸状部110は、車両が停留所に停止する際に、最初に縁石に接触し得る部分である。

（２）凸状部の形状
図２は、タイヤサイド部100の一部拡大断面図である。図３は、空気入りタイヤ10の一部側面図である。

図２及び図３に示すように、凸状部110は、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、半球状であり、サイドウォール100a表面から膨出したような形状を有する。

凸状部110は、タイヤ径方向において、最大幅位置Wmaxと、複数のベルトのうち、最もタイヤ径方向内側に設けられた内側ベルト50aに沿った延長線上の間に位置する。

図２に示すように、最大幅位置Wmaxを通過し、タイヤ幅方向に平行な直線と、サイドウォール100a表面との交点を点a’とし、内側ベルト50aに沿った延長線L1’と、サイドウォール100a表面との交点を点b’とする。つまり、凸状部110は、点a’と点b’との間に位置する。

なお、内側ベルト50aに沿った延長線L1’とは、内側ベルト50aのタイヤ幅方向における延在方向に沿って引き延ばした線分であり、必ずしも直線とは限らない。

空気入りタイヤ10、具体的には、タイヤサイド部100は、空気入りタイヤ10に荷重、好ましくは正規荷重が負荷された場合に、曲げ変形の方向が変わる位置である変曲点Pを有する。より具体的には、変曲点Pは、タイヤ径方向において、最大幅位置Wmaxと延長線L1’との間に位置する。なお、変曲点Pについては、さらに後述する。

正規荷重とは、JATMA（或いは、TRA, ETRTO）などの規格において規定される当該タイヤサイズにおける最大荷重（最大負荷能力）を意味する。

凸状部110は、サイドウォール100aの最大幅位置Wmaxの表面よりもタイヤ幅方向外側に凸である。また、凸状部110は、最大凸部分110pを有する。

最大凸部分110pは、後述するように、空気入りタイヤ10に正規荷重が負荷された場合に、直線L4（図４参照）方向に最も凸となる。なお、最大凸部分110pは、荷重が負荷されない空気入りタイヤ10単体の場合とは異なることに留意されたい。

最大凸部分110pは、タイヤ径方向において、変曲点Pと対応する位置に設けられる。最大凸部分110pと変曲点Pとの位置関係について、さらに後述する。

凸状部110は、変曲点Pよりもタイヤ径方向外側に位置する外側部分120（径方向外側部分）と、変曲点Pよりもタイヤ径方向内側に位置する内側部分130（径方向内側部分）とを有する。

図２に示すように、内側部分130は、外側部分120よりも大きい。具体的には、直線L4（図４参照）を基準として、凸状部110を外側部分120と外側部分120とに区分した場合、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った内側部分130の断面積は、外側部分120の断面積よりも大きい。

また、上述したように、凸状部110は半球状である。このため、凸状部110は、タイヤ径方向において、最大凸部分110pから離れるに連れて、厚みTが薄くなる。なお、厚みTとは、仮に凸状部110が設けられていないとした場合におけるサイドウォール100a表面から凸状部110の外側表面までの距離である。

（３）正規荷重負荷時の空気入りタイヤ10の形状
図４は、空気入りタイヤ10に正規荷重が負荷された場合における空気入りタイヤ10の断面形状を模式的に示す。具体的には、図４は、空気入りタイヤ10に正規の荷重Fが負荷され、路面200と接する空気入りタイヤ10のタイヤサイド部100が変形している状態を模式的に示す。

また、図５（ａ）及び（ｂ）は、空気入りタイヤ10に正規荷重が負荷されることによって変形する前及び変形した後における空気入りタイヤ10の断面形状を模式的に示す。具体的には、図５（ａ）は、変形前における空気入りタイヤ10の断面形状を示し、図５（ｂ）は、変形後における空気入りタイヤ10の断面形状を示す。つまり、図５（ｂ）は、図４に示した形状と同様である。

図４に示すように、凸状部110は、タイヤ径方向において、点aを通過し、タイヤ幅方向と平行な直線L3と、点bを通過し、タイヤ幅方向と平行な直線L1との間に設けられる。

点a及び点bは、図２に示した点a’及び点b’と対応するが、荷重Fによってタイヤサイド部100が変形しているため、位置関係が異なり得ることに留意されたい。

図４に示すように、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面視において、最大幅位置Wmaxにおけるサイドウォール100a表面の位置を点aとする。また、内側ベルト50a上を通過し、タイヤ幅方向と平行な直線L1と、サイドウォール100a表面との交点を点bとする。なお、点a及び点bは、空気入りタイヤ10に正規荷重（荷重F）が負荷された状態での位置である。

点aは、タイヤサイド部100の最大幅位置Wmaxと対応し、D1方向（図５（ｂ）参照）における変形が最も大きい位置である。

点bは、タイヤサイド部100のバットレス領域内に位置し、D2方向（図５（ｂ）参照）における変形が最も大きい位置である。より具体的には、点bは、D2方向における変形を拘束するトレッド部20の剛体のタイヤ幅方向外側端部が内側ベルト50a（最内径ベルト）の端部であり、当該位置をタイヤサイド部100（またはバッドレス）の表面に置き換えて、近似した位置である。

変曲点Pは、点a及び点bを通過する直線L2の交点である。最大凸部分110pは、変曲点Pを通過し、直線L2と直交する直線L4上に位置する。

本実施形態では、変曲点Pをこのように近似的に導き出しているが、変曲点Pは、次のように表現されてもよい。

具体的には、変曲点Pは、空気入りタイヤ10に正規荷重が負荷された場合において、タイヤ径方向において圧縮される曲げ変形の方向（図５（ｂ）のD1）が、路面200と接するトレッド部20側に倒れ込む曲げ変形の方向（図５（ｂ）のD2）に変わる位置である。

（４）作用・効果
次に、凸状部110が設けられた空気入りタイヤ10の効果について説明する。図６は、車両（不図示）に装着された空気入りタイヤ10が縁石300に接触する状態を模式的に示す。

図６に示すように、路面200を走行する車両が縁石300に接近すると、空気入りタイヤ10の凸状部110が、最初に縁石300の側面300aと接触する。これにより、タイヤサイド部100（サイドウォール100a表面）が直接縁石300に擦り付けられることによるタイヤサイド部100の摩耗、及び当該摩耗などに起因する故障を防止する。

このように、凸状部110は、他の部分よりも先に摩耗する犠牲摩耗部として機能する。

また、上述したように、凸状部110の最大凸部分110pは、変曲点Pと対応する位置に設けられる。具体的には、図４に示したように、最大凸部分110pは、変曲点Pを通過し、直線L2と直交する直線L4上に位置する。

空気入りタイヤ10に荷重が負荷されてタイヤサイド部100が変形する際、変曲点Pよりもトレッド部20側では、トレッド部20側に倒れ込む曲げ変形が生じ、変曲点Pよりも最大幅位置Wmax側では、タイヤ径方向に圧縮される（潰れる方向）の曲げ変形が生じることが分かった。つまり、変曲点Pでは、変形が小さくなり、歪エネルギーロスの発生が小さくなる領域が存在することが分かった。

すなわち、最大凸部分110pは変曲点Pと対応する位置に設けられるため、凸状部110の変形が抑制され、歪エネルギーロスの増加を最小限に留めることができる。

これにより、凸状部110を設けることによってゴムボリュームが増大しても、転がり抵抗の低下を効果的に抑制できる。また、凸状部110を変曲点P近傍に集中させた結果、凸状部110を小型化でき、タイヤサイド部100の摩耗を防止しつつ、重量増加を抑制することができる。

なお、従来、タイヤサイド部100の摩耗対策としては、単純に縁石300や障害物と接触するタイヤサイド部100のゴムボリュームを増やす手法や、耐摩耗性が高いゴムを設ける手法が広く用いられていたが、この場合、転がり抵抗や重量が増加してしまう問題がある。

本実施形態では、このような従来の手法ではなく、凸状部110を設けたことによる歪エネルギーロスの増加を最小限に留めることによって、タイヤサイド部100の摩耗防止と、転がり抵抗及び重量増加の抑制とを両立している。

本実施形態では、凸状部110の内側部分130の断面積は、外側部分120の断面積よりも大きい。このため、断面積が大きく、タイヤ径方向内側に位置する内側部分130は、縁石300の側面300aに接触し易く、タイヤサイド部100をより確実に摩耗から保護し得る。

本実施形態では、凸状部110は、タイヤ径方向において、最大凸部分110pから離れるに連れて、サイドウォール100a表面からの厚みTが薄くなる。このため、凸状部110のゴムボリュームの増大を最低限に抑えつつ、タイヤサイド部100を摩耗から保護し得る。

（５）変更例
次に、凸状部110の変更例について説明する。具体的には、図７〜図１１を参照して、凸状部110の形状、及び凸状部110のタイヤ周方向における配置に関する変更例について説明する。

（５．１）変更例１〜３
まず、凸状部110の断面形状の変更例について説明する。

図７は、凸状部110A（変更例１）が設けられたタイヤサイド部100の一部拡大断面図である。図８は、凸状部110B（変更例２）が設けられたタイヤサイド部100の一部拡大断面図である。図９は、凸状部110C（変更例３）が設けられたタイヤサイド部100の一部拡大断面図である。

凸状部110Aは、凸状部110と比較すると、タイヤ径方向内側の端部、及びタイヤ径方向外側の端部（付け根部分）の断面形状が異なっている。具体的には、凸状部110Aの当該両端部は、サイドウォール100a表面との段差が少なくなるように湾曲する。これにより、当該両端部に対する応力集中を緩和できる。

凸状部110Bも、凸状部110Aと同様なタイヤ径方向内側の端部、及びタイヤ径方向外側の端部を有する。一方、凸状部110Bのタイヤ幅方向外側の表面は、凸状部110のように半球状ではなく、平面状である。これにより、縁石300に対して、より広い領域の凸状部110Bを接触させることができる。

凸状部110Cは、凸状部110Bと同様に、タイヤ幅方向外側の表面が平面状である。一方、凸状部110Cのタイヤ径方向内側の端部、及びタイヤ径方向外側の端部（付け根部分）は、凸状部110と同様の形状である（凸状部110A, 110Bと逆方向に湾曲する）。

なお、凸状部は、図７〜図９に示した変更例の形状に限定されず、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面視において、半球状または平面状の表面形状と、凸状または凹状の端部（付け根部分）の形状とを適宜組み合わせてもよい。

（５．２）変更例４，５
次に、凸状部110のタイヤ周方向における配置に関する変更例について説明する。

図１０は、凸状部110D（変更例４）が設けられた空気入りタイヤ10の一部側面図である。図１１は、凸状部110E（変更例５）が設けられた空気入りタイヤ10の一部側面図である。

図１０及び図１１に示すように、凸状部110D及び凸状部110Eは、凸状部110と比較すると、タイヤ周方向において連続して設けられておらず、タイヤ周方向における一部の領域にのみ設けられる。これにより、タイヤサイド部100の摩耗を防止しつつ、重量増加を抑制することができる。

具体的には、凸状部110D及び凸状部110Eは、タイヤ側面視において、タイヤ周方向において離間して複数設けられる。凸状部110D及び凸状部110Eは、タイヤ周方向において、所定間隔毎を隔てて、３つずつ隣接して設けられている。当該所定間隔は、等間隔でもよいし、等間隔でなくてもよいが、サイドウォール100a表面が直接縁石300と接触しないような間隔とすることが好ましい。

凸状部110Dは、タイヤ側面視において、四角形状である。一方、凸状部110Eは、タイヤ側面視において、円形状である。

（６）その他の実施形態
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

例えば、凸状部110は、車両装着時外側のタイヤサイド部100のみに設けられてもよいし、両側のタイヤサイド部100に設けられてもよい。実際には、空気入りタイヤ10のローテーションの可能性（リムホイールの組み直しを含む）、及び凸状部110を設けることによる重量の増加などを考慮して、適切な構成を選択すればよい。

さらに、凸状部110は、摩耗または損傷したタイヤサイド部100を貼り替える（リサイドと言う）ことによって設けるようにしてもよい。なお、タイヤサイド部100の貼り替えは、加硫済みのゴムシートを用いるプレキュア製法、または未加硫のゴムシートを用いるリモールド製法によって行える。或いは、凸状部110が形成された貼り替え用の部材（ゴムに限定されず、合成樹脂でもよい）を接着してもよい。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの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ろう。

10 空気入りタイヤ
20 トレッド部
30 ビード部
40 カーカスプライ
40a 折り返し端
50 ベルト層
100 タイヤサイド部
100a サイドウォール
110, 110A〜110E 凸状部
110p 最大凸部分
120 外側部分
130 内側部分
200 路面
300 縁石
300a 側面

Claims (6)

1. 複数のベルトによって構成されるベルト層を備え、
   サイドウォール表面からタイヤ幅方向外側に凸となる凸状部が設けられたタイヤであって、
   タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った前記タイヤの断面視において、前記凸状部は、タイヤ径方向において、前記タイヤの最大幅位置と、前記複数のベルトのうち、最もタイヤ径方向内側に設けられた内側ベルトに沿った延長線上の間に位置し、
   前記タイヤは、前記タイヤに荷重が負荷された場合に、曲げ変形の方向が変わる位置である変曲点を有し、
   前記変曲点は、前記最大幅位置と前記延長線との間に位置し、
   前記凸状部は、前記最大幅位置における前記サイドウォール表面よりもタイヤ幅方向外側に凸となるとともに、最大凸部分を有し、
   前記最大凸部分は、タイヤ径方向において、前記変曲点と対応する位置に設けられるタイヤ。
2. 前記変曲点は、前記タイヤに正規荷重が負荷された場合において、タイヤ径方向において圧縮される曲げ変形の方向が、路面と接するトレッド部側に倒れ込む曲げ変形の方向に変わる位置である請求項１に記載のタイヤ。
3. タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面視において、
   前記最大幅位置における前記サイドウォール表面の位置を点aとし、
   前記タイヤに正規荷重が負荷された状態において、前記内側ベルト上を通過し、タイヤ幅方向と平行な直線L1と前記サイドウォール表面との交点を点bとした場合、
   前記変曲点は、前記点a及び前記点bを通過する直線L2と、前記サイドウォール表面との交点である請求項１に記載のタイヤ。
4. 前記凸状部は、
   前記変曲点よりもタイヤ径方向外側に位置する径方向外側部分と、
   前記変曲点よりもタイヤ径方向内側に位置する径方向内側部分と
   を有し、
   前記径方向内側部分は、前記径方向外側部分よりも大きい請求項１乃至３の何れか一項に記載のタイヤ。
5. 前記凸状部は、タイヤ径方向において、前記最大凸部分から離れるに連れて、前記サイドウォール表面からの高さが低くなる請求項１乃至４の何れか一項に記載のタイヤ。
6. タイヤ側面視において、前記凸状部は、タイヤ周方向において離間して複数設けられる請求項１乃至５の何れか一項に記載のタイヤ。

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