JP2020006849A

JP2020006849A - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP2020006849A
Application number: JP2018130636A
Authority: JP
Inventors: 泰一西尾; Taiichi Nishio
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd; Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2038-07-10
Also published as: US20200016936A1; CN110696562B; JP7085427B2; CN110696562A

Abstract

【課題】サイプの延長方向端部を起点としたクラックが発生しにくく、しかもトレッドの陸部の剛性があまり低くならない空気入りタイヤを提供する。【解決手段】トレッドの陸部に主サイプ２０が形成され、主サイプ２０の延長方向の少なくとも一方が陸部内で閉塞した閉塞端２１であり、閉塞端２１の両側に主サイプ２０から分離した補助サイプ２３が形成され、閉塞端２１とその両側の補助サイプ２３とは、主サイプ２０の延長方向に直交する方向に重なりを有し、補助サイプ２３の延長方向の中心と閉塞端２１との距離は、主サイプ２０の深さの１０％以上２０％以下であり、補助サイプ２３の延長方向は主サイプ２０の延長方向に対して斜めであり、補助サイプ２３は深さ方向に向かうにつれ次第に短くなっていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は空気入りタイヤに関する。

従来から、制駆動性能の向上等を目的に、空気入りタイヤのトレッドの陸部にサイプを形成することが行われていた。しかし、サイプの延長方向端部が陸部内で閉塞している場合、サイプの延長方向端部には応力が集中するため、その端部を起点としてクラックが発生しやすかった。

そこで、特許文献１に記載のように、サイプの延長方向端部に、平面視でサイプが２以上に分岐した形態である枝サイプを形成することが提案されていた。この枝サイプは、サイプの延長方向端部にかかる応力を分散させるため、クラックの発生防止に有効なものであった。

特開２００６−３４１６８８号公報

しかし、サイプの延長方向端部に枝サイプが形成された結果として、トレッドの陸部の剛性が低くなるという問題があった。トレッドの陸部の剛性が低いことは陸部の摩耗等悪化の原因となる。

そこで本発明は、サイプの延長方向端部を起点としたクラックが発生しにくく、しかもトレッドの陸部の剛性があまり低くならない空気入りタイヤを提供することを課題とする。

実施形態の空気入りタイヤは、トレッドの陸部に主サイプが形成され、前記主サイプの延長方向の少なくとも一方が前記陸部内で閉塞した閉塞端である空気入りタイヤにおいて、前記閉塞端の両側に前記主サイプから分離した補助サイプが形成され、前記閉塞端とその両側の前記補助サイプとは、前記主サイプの延長方向に直交する方向に重なりを有し、前記補助サイプの延長方向の中心と前記閉塞端との距離は、前記主サイプの深さの１０％以上２０％以下であり、前記補助サイプの延長方向は、前記主サイプの延長方向に対して斜めであり、前記補助サイプは深さ方向に向かうにつれ次第に短くなっていることを特徴とする。

実施形態の空気入りタイヤでは、補助サイプが存在することによって主サイプの閉塞端に応力が集中しにくいため、主サイプの閉塞端を起点としたクラックが発生しにくい。また、補助サイプが主サイプから分離するとともに深さ方向に向かうにつれ次第に短くなっているため、トレッドの陸部の剛性があまり低くならない。

実施形態のトレッドパターン。実施形態のブロックの平面図。実施形態の補助サイプの深さ方向かつ延長方向の断面図。図２のＡ−Ａ位置での断面図。実施形態の主サイプ及び補助サイプの深さ方向の断面図。図２のＢ−Ｂ位置での断面図。変更例の補助サイプの深さ方向かつ延長方向の断面図。図２のＡ−Ａに相当する位置での断面図。変更例の主サイプ及び補助サイプの深さ方向の断面図。図２のＢ−Ｂに相当する位置での断面図。

実施形態の空気入りタイヤの構造について図面に基づき説明する。以下では特に記載がない限り摩耗していない新品での空気入りタイヤについて説明する。また以下の説明において平面視とはトレッドをタイヤ径方向外側から見ることを意味する。

本実施形態の空気入りタイヤは、例として、トラックやバス等に装着される重荷重用タイヤを想定したものである。また、本実施形態の空気入りタイヤは、例として、アイス路面での走行時に装着されるスタッドレスタイヤを想定したものである。

本実施形態の空気入りタイヤの大まかな断面構造は次の通りである。まず、タイヤ幅方向両側にビード部が設けられ、カーカスプライが、タイヤ幅方向内側から外側に折り返されて前記ビード部を包むと共に、空気入りタイヤの骨格を形成している。前記カーカスプライのタイヤ径方向外側には複数枚のベルトが設けられ、前記ベルトのタイヤ径方向外側に接地面を有するトレッドが設けられている。また前記カーカスプライのタイヤ幅方向両側にはサイドウォールが設けられている。これらの部材の他にもタイヤの機能上の必要に応じた複数の部材が設けられている。

トレッドには図１に示すようなトレッドパターンが形成されている。この例示されるトレッドパターンでは、タイヤ周方向に延びる４本の主溝１０が形成されている。主溝１０の深さは限定されないが例えば１７ｍｍ以上２２ｍｍ以下である。そして、主溝１０によって区画された領域として、タイヤ幅方向中心線Ｃが通るセンター領域１２と、トレッドの接地面のタイヤ幅方向両端部であるタイヤ接地端Ｅと主溝１０との間のショルダー領域１４と、センター領域１２とショルダー領域１４との間のメディエイト領域１６とが形成されている。

さらに、センター領域１２、ショルダー領域１４、及びメディエイト領域１６では、それぞれ、タイヤ幅方向に延びる複数の横溝１１によって区画された陸部としてのブロック１８がタイヤ周方向に並んでいる。

ただし、このトレッドパターンは例示に過ぎない。主溝の本数、横溝の有無、各溝のタイヤ周方向及びタイヤ幅方向に対する傾斜具合等は、図１に示される形態に限定されない。各領域の陸部は横溝によって分断されずにタイヤ周方向に延びるリブであっても良いが、以下では各領域の陸部がブロック１８であるものとして説明する。

図１及び図２に示すように、これらのブロック１８には１又は複数の主サイプ２０が形成されている。主サイプ２０は、図１及び図２では平面視でタイヤ幅方向に延びているが、平面視でタイヤ幅方向に対して傾斜して延びていても良く、またタイヤ周方向に延びていても良い。

本実施形態において、主サイプ２０の延長方向両端部がブロック１８内で閉塞した閉塞端２１となっている。しかし、主サイプ２０の延長方向の一方の端部のみが閉塞端２１で他方の端部がブロック端から主溝１０等へ開口していても良い。

主サイプ２０は、図２では平面視で直線状のものとして描かれているが、平面視で波状やジグザグ状のものであっても良い。また、図示しないが、主サイプ２０の深さ方向かつ延長方向の断面形状はほぼ長方形である。また、それぞれのブロック１８内に複数の主サイプ２０が形成されている場合、それら複数の主サイプ２０は図２に示すように平面視で平行に延びていても良い。

主サイプ２０の長さ、幅、深さの具体的数値は限定されない。例としては、主サイプ２０の幅は０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であり、主サイプ２０の深さは主溝１０の深さの５０％以上７０％以下である。なお主サイプ２０の深さとは主サイプ２０のタイヤ径方向の長さのことである。

図１及び図２に示すように、主サイプ２０の閉塞端２１の両側には、主サイプ２０から分離した補助サイプ２３が形成されている。主サイプ２０の閉塞端２１とその両側の補助サイプ２３とは、主サイプ２０の延長方向に直交する方向（図２における矢印Ｄ方向）に重なりを有している。補助サイプ２３の延長方向の両端部である補助サイプ端２６、２７のうち、一方の補助サイプ端２６は、主サイプ２０の延長方向に直交する方向に主サイプ２０と重なりを有し、他方の補助サイプ端２７は、主サイプ２０の延長方向に直交する方向に主サイプ２０と重なりを有さない。

平面視で、補助サイプ２３の延長方向は主サイプ２０の延長方向に対して斜めである。図２に示すように、補助サイプ２３は主サイプ２０を中心に放射状に斜めに延びており、前記の一方の補助サイプ端２６が主サイプ２０に近接している。補助サイプ２３の延長方向と主サイプ２０の延長方向とのなす角度（図２に示す角度θ）は、１５°以上７５°以下であることが好ましく、３５°以上５５°以下であることがさらに好ましい。

また、補助サイプ２３の延長方向の中心である補助サイプ中心２９と主サイプ２０の閉塞端２１との距離Ｌは、主サイプ２０の深さの１０％以上２０％以下である。また、補助サイプ端２６と主サイプ２０との最短距離Ｍは、主サイプ２０の深さの５％以上１５％以下であることが好ましい。

補助サイプ２３は平面視で直線状であることが好ましいが、屈曲部又は湾曲部を有しつつ全体として一方向へ延びていても良い。また、補助サイプ２３は主サイプ２０よりも短いことが好ましい。

図３に示すように、補助サイプ２３は深さ方向に向かうにつれ次第に短くなっている。つまり、補助サイプ２３の延長方向（図２及び図３の矢印Ｆ方向）の長さが、補助サイプ２３の深い位置ほど短くなっている。また、図４に示すように、本実施形態では、補助サイプ２３はタイヤ径方向に向かって深くなっている。

図３に示すように、本実施形態では、補助サイプ２３の接地面側への開口端２４と底部２５とが平行である。さらに、補助サイプ２３の深さ方向かつ延長方向の断面において、補助サイプ２３の延長方向両側の壁部２８が開口端２４から底部２５まで続いて直線を描いている。そのため、補助サイプ２３はその深さ方向かつ延長方向の断面において図３に示すように台形状となっている。なお、補助サイプ２３の底部２５は開口端２４と平行でなくても良いが、尖っていないことが好ましい。

補助サイプ２３の長さ、幅、深さの具体的数値は限定されない。補助サイプ２３の幅は、主サイプ２０の幅と同じであっても良いが、主サイプ２０の幅より狭くても良く、また主サイプ２０の幅より広くても良い。また、補助サイプ２３の深さは主サイプ２０の深さの１／３以上で主サイプ２０の深さ以下であることが好ましい。なお補助サイプ２３の深さとは開口端２４から底部２５までのタイヤ径方向の長さのことである。またここで補助サイプ２３の底部２５とは補助サイプ２３の最も深い部分のことである。補助サイプ２３は例えば補助サイプ中心２９において最も深い。

本実施形態において、１つの主サイプ２０に対して形成された全ての補助サイプ２３の長さ、幅、深さが同じである。しかし、補助サイプ２３の長さ、幅、深さの少なくともいずれか１つは、補助サイプ２３毎に異なっていても良い。

また、本実施形態では主サイプ２０の延長方向両側の閉塞端２１に対してそれぞれ２つの補助サイプ２３が形成されている。しかし、主サイプ２０の延長方向両端部が閉塞端２１である場合において、一方の閉塞端２１のみに対して２つの補助サイプ２３が形成されていても良い。

また、図１及び図２に示すように、補助サイプ２３よりも主サイプ２０の延長方向両側の場所には、別のサイプが存在しなくても良い。

なお、本発明において、主サイプ２０及び補助サイプ２３は、幅の狭い溝であり、より正確には、正規リムに装着され正規内圧が充填された空気入りタイヤが接地し、そこへ正規荷重が負荷された条件下で、接地面への開口部が閉じる溝のことである。

ここで、正規リムとは、JATMA規格における「標準リム」、TRA規格における「DesignRim」、又はETRTO規格における「MeasuringRim」のことである。また、正規内圧とは、JATMA規格における「最高空気圧」、TRA規格における「TIRELOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、又はETRTO規格における「INFLATION PRESSURE」のことである。また、正規荷重とは、JATMA規格における「最大負荷能力」、TRA規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATIONPRESSURES」の最大値、又はETRTO規格における「LOADCAPACITY」のことである。

以上のように、本実施形態では、主サイプ２０の閉塞端２１の両側に補助サイプ２３が形成されているため、ブロック１８が変形したときに応力が主サイプ２０の閉塞端２１に集中せず、クラックが発生しにくい。ここで、主サイプ２０の閉塞端２１とその両側の補助サイプ２３とが主サイプ２０の延長方向に直交する方向に重なりを有しているため、主サイプ２０の延長方向に直交する方向に応力がかかったときに補助サイプ２３が閉じることにより、主サイプ２０の閉塞端２１に応力が集中することが回避される。また、補助サイプ２３の延長方向が主サイプ２０の延長方向に対して斜めであるため、主サイプ２０の延長方向に応力がかかったときに補助サイプ２３が閉じ、主サイプ２０の閉塞端２１に応力が集中することが回避される。以上のように主サイプ２０の閉塞端２１に応力が集中することが回避されるため、主サイプ２０の閉塞端２１を起点としたクラックが発生しにくい。

そして、このような補助サイプ２３が主サイプ２０から分離しているため、補助サイプが主サイプに連結されているような場合と比較して、ブロック１８の剛性があまり低くならない。さらに、補助サイプ２３が深さ方向に向かうにつれ次第に短くなっているため、補助サイプの長さが深さ方向へ一定の場合（すなわち補助サイプの深さ方向かつ延長方向の断面形状が長方形の場合）と比較して、ブロック１８の剛性があまり低くならない。

ところで、補助サイプ２３が深さ方向に向かうにつれ次第に短くなっているため、ブロック１８の摩耗が進行するほど補助サイプ２３が短くなっていく。そのため、ブロック１８の摩耗が進行するほど補助サイプ２３が応力集中を回避する効果が小さくなっていくようにも思われる。しかし、ブロック１８が摩耗して低くなるほど、タイヤ転動時のブロック１８の変形量が小さくなるため、主サイプ２０の閉塞端２１にかかる応力が小さくなる。そのため、ブロック１８が摩耗して補助サイプ２３が短くなっても、その補助サイプ２３で主サイプ２０の閉塞端２１への応力集中を十分に回避することができる。

また、補助サイプ中心２９は、主サイプ２０の閉塞端２１への応力集中を回避する効果を発揮する中心位置であり、またブロック１８の剛性を低くする原因を作る中心位置でもある。そのため、閉塞端２１への応力集中を回避する効果が十分に発揮されるためには、補助サイプ中心２９が閉塞端２１に近い方が良く、ブロック１８の剛性を十分に確保するためには、補助サイプ中心２９が閉塞端２１から遠い方が良い。具体的には、上記のように補助サイプ中心２９と閉塞端２１との距離Ｌが主サイプ２０の深さの２０％以下であることにより、閉塞端２１への応力集中を回避する効果が十分に発揮される。また、補助サイプ中心２９と閉塞端２１との距離Ｌが主サイプ２０の深さの１０％以上であることにより、ブロック１８の剛性が十分に確保される。

ここで、補助サイプ中心２９と閉塞端２１との距離Ｌの上限が主サイプ２０の深さに比例して大きくなるのは、主サイプ２０が深いほど主サイプ２０周辺の広範囲においてゴムが動くためである。主サイプ２０が深いほど主サイプ２０周辺の広範囲においてゴムが動くため、補助サイプ中心２９が主サイプ２０の深さに比例して閉塞端２１から遠くても、閉塞端２１への応力集中を回避する効果が生じる。

また、補助サイプ中心２９と閉塞端２１との距離Ｌの下限が主サイプ２０の深さに比例して大きくなるのは、主サイプ２０が深いほど閉塞端２１と補助サイプ２３との間の応力集中が大きくなるためである。そのため補助サイプ中心２９を主サイプ２０の深さに比例させて閉塞端２１から離した方が良い。

また、補助サイプ中心２９と閉塞端２１との距離Ｌが主サイプ２０の深さの１０％以上２０％以下である場合において、さらに補助サイプ端２６と主サイプ２０との最短距離Ｍが主サイプ２０の深さの５％以上１５％以下であれば、補助サイプ端２６と主サイプ２０との間の応力集中を抑えつつ閉塞端２１への応力集中を回避できる。

また、補助サイプ２３の深さが主サイプ２０の深さの１／３以上で主サイプ２０の深さ以下であれば、補助サイプ２３が応力を十分に分散させることができる。

また、補助サイプ２３の底部２５が尖ったものでなければ、空気入りタイヤを成型するための金型に不具合が生じにくい。具体的に説明すると、トレッドにサイプを形成するためには、サイプを形成するための板状のサイプブレードを金型の内面から金型中心に向かって突出させる必要がある。ここで、サイプの底部を尖ったものとするためには、サイプブレードの突出の先端を尖ったものとする必要がある。しかし、サイプブレードの尖った先端は強度が弱いため、そのようなサイプブレードを有する金型で何度も空気入りタイヤの成型を行うと、サイプブレードの先端が歪んでしまう。これに対し、補助サイプ２３の底部２５が尖ったものでない場合は、金型におけるサイプブレードの先端を尖ったものとする必要がないため、サイプブレードの先端が歪む不具合が生じにくい。

次に上記の実施形態の変更例を説明する。ただし、以下の変更例の他にも様々な変更が可能であり、発明の範囲は上記の実施形態及び以下の変更例の範囲に限定されない。

補助サイプの深さ方向かつ延長方向の断面形状は、図３の形状に限定されず、例えば図５に示す形状であっても良い。図５に示す補助サイプ１２３ａでは、その延長方向両側の壁部１２８ａが、補助サイプ１２３ａの開口端１２４ａから底部１２５ａにかけて、補助サイプ１２３ａの内側に向かって（すなわち補助サイプ１２３ａの容積を減らす方向に）反っている。言い換えれば、壁部１２８ａが、補助サイプ１２３ａの内側へ凸の曲面（断面図である図５上では曲線）となっている。このように壁部１２８ａが反ることによって補助サイプ１２３ａの容積が小さくなるため、ブロック１８の剛性があまり低くならない。なお図５における破線は上記実施形態の補助サイプ２３の壁部２８を示している。

また、補助サイプはタイヤ径方向に対して傾斜して深くなっていても良い。例えば図６に示す補助サイプ１２３ｂは、開口端１２４ｂにおいて主サイプ２０から遠く、底部１２５ｂにおいて主サイプ２０に近くなる方向に傾斜している。

上記のように、ブロック１８の摩耗が進行するほど補助サイプ１２３ｂが短くなっていくため、ブロック１８の摩耗が進行するほど補助サイプ１２３ｂが応力集中を回避する効果が小さくなっていくようにも思われる。しかし、この補助サイプ１２３ｂは、底部１２５ｂに近くなるほど主サイプ２０に近くなる方向に傾斜しているため、ブロック１８の摩耗が進行するほどその開口端が主サイプ２０に近くなっていく。そのため、ブロック１８が摩耗して補助サイプ１２３ｂが短くなっても、補助サイプ１２３ｂで主サイプ２０の閉塞端２１への応力集中を十分に回避することができる。

なお、補助サイプがタイヤ径方向に対して傾斜している場合、補助サイプの深さとは、補助サイプの傾斜方向への長さのことではなく、タイヤ径方向の長さのことである。

また、主サイプ及び補助サイプの少なくともいずれか一方は、深さ方向に沿って形状が変化するいわゆる３次元サイプであっても良い。３次元サイプの具体的形状は限定されず、例えば従来から知られている様々な形状が適用可能である。

また、補助サイプの平面視での形状及び深さ方向の断面形状は、主サイプ２０の延長方向両側で同じであることが好ましい。しかし、補助サイプの平面視での形状及び深さ方向の断面形状の少なくとも一方が、主サイプ２０の延長方向両側で異なっていても良い。

Ｃ…タイヤ幅方向中心線、Ｅ…タイヤ接地端、１０…主溝、１１…横溝、１２…センター領域、１４…ショルダー領域、１６…メディエイト領域、１８…ブロック、２０…主サイプ、２１…閉塞端、２３…補助サイプ、２４…開口端、２５…底部、２６、２７…補助サイプ端、２８…壁部、２９…補助サイプ中心、１２３ａ、１２３ｂ…補助サイプ、１２４ａ、１２４ｂ…開口端、１２５ａ、１２５ｂ…底部、１２８ａ…壁部

Claims

トレッドの陸部に主サイプが形成され、前記主サイプの延長方向の少なくとも一方が前記陸部内で閉塞した閉塞端である空気入りタイヤにおいて、
前記閉塞端の両側に前記主サイプから分離した補助サイプが形成され、
前記閉塞端とその両側の前記補助サイプとは、前記主サイプの延長方向に直交する方向に重なりを有し、
前記補助サイプの延長方向の中心と前記閉塞端との距離は、前記主サイプの深さの１０％以上２０％以下であり、
前記補助サイプの延長方向は、前記主サイプの延長方向に対して斜めであり、
前記補助サイプは深さ方向に向かうにつれ次第に短くなっている、空気入りタイヤ。
前記補助サイプの深さが前記主サイプの深さの１／３以上で前記主サイプの深さ以下である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記補助サイプの延長方向の端部が、前記補助サイプの開口端から底部にかけて、前記補助サイプの内側に向かって反っている、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記補助サイプが、開口端において前記主サイプから遠く、底部において前記主サイプに近くなる方向に傾斜している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。