JP2022178529A - タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】走行時の空気抵抗を抑制可能なタイヤを提供する。【解決手段】実施形態の一例であるタイヤ１は、タイヤ周方向に延びる主溝１６と、主溝１６のタイヤ幅方向外側に形成されるショルダー部と、主溝１６に向けてタイヤ幅方向に延びたショルダー溝２０とを含むトレッド５を備え、ショルダー溝２０の少なくともタイヤ主回転方向後方側の側壁２４には、ショルダー部の上面２８に対して傾斜した斜面２２が形成され、斜面２２は、ショルダー部の上面２８からショルダー溝２０の底面２６まで連続的に傾斜し、斜面２２は、少なくともトレッド５の接地端Ｅよりタイヤ幅方向外側に形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤに関し、より詳しくは、トレッドにショルダー溝が形成されたタイヤに関する。

近年、地球環境への負荷軽減や燃料費節減の観点から、車両の燃費向上が求められている。車両の空気抵抗は燃費性能に大きく影響するため、車両に装着されるタイヤについても、走行時の空気抵抗の抑制が検討されている。

特許文献１には、トレッドの接地幅を小さくし、且つ、タイヤ側面に所定の高さの突起を設けることで走行時のタイヤの空気抵抗を低減する技術が記載されている。また、特許文献２には、タイヤ側面に、回転軸に対して略垂直な平面を有することで、空気抵抗を低減する技術が記載されている。

特開２０１０－２６０３７８号公報 特開２０１０－２７４８０９号公報

ところで、トレッドのタイヤ幅方向両側には、一般的に、トレッド基準面から突出したショルダー部、及びタイヤ幅方向に延びた排水用のショルダー溝が形成されている。本発明者らが鋭意検討した結果、車両の走行時に、ショルダー溝のタイヤ主回転方向後方側の側壁に空気が当たり、空気抵抗が生じていることが判明した。特許文献１及び特許文献２に記載の技術は、ショルダー溝による空気抵抗については考慮しておらず、改善の余地がある。

本発明の目的は、走行時の空気抵抗を抑制可能なタイヤを提供することである。

本発明に係るタイヤは、タイヤ周方向に延びる主溝と、主溝のタイヤ幅方向外側に形成されるショルダー部と、主溝に向けてタイヤ幅方向に延びたショルダー溝とを含むトレッドを備え、ショルダー溝の少なくともタイヤ主回転方向後方側の側壁には、ショルダー部の上面に対して傾斜した斜面が形成され、斜面は、ショルダー部の上面からショルダー溝の底面まで連続的に傾斜し、斜面は、少なくともトレッドの接地端よりタイヤ幅方向外側に形成されている。

本発明に係るタイヤは、ショルダー溝のタイヤ主回転方向後方側の側壁を傾斜させることで、ショルダー溝における空気の流れを良くし、空気抵抗を抑制している。

本発明に係るタイヤによれば、走行時の空気抵抗を抑制することができる。

実施形態の一例であるタイヤにおいて、トレッドの一部を模式的に示す平面図である。 （ａ）は、実施形態の一例であるショルダー溝の断面を示す図であり、（ｂ）は、走行時のショルダー溝における空気の流れを示す図である。 （ａ）は、実施形態の他の一例であるショルダー溝の断面を示す図であり、（ｂ）は、走行時のショルダー溝における空気の流れを示す図である。 従来技術に係るタイヤのショルダー溝の断面を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るタイヤの実施形態の一例について詳細に説明する。以下で説明する実施形態はあくまでも一例であって、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、以下で説明する複数の実施形態及び変形例の各構成要素を選択的に組み合わせることは本発明に含まれている。なお、本明細書において、「タイヤ主回転方向」とは、タイヤが装着される車両が前進するときの回転方向を意味する。図面には、タイヤ主回転方向を示す矢印を図示している。

図１は、実施形態の一例であるタイヤ１のトレッド５の一部を模式的に示す平面図である。図１では、ショルダーブロック１０、メディエイトリブ１２、及びセンターリブ１４の上面にドットハッチングを付している。ここで、ブロック及びリブの上面とは、タイヤ径方向外側に向いた面を意味する。

図１に示すように、タイヤ１は、トレッド基準面から突出したショルダーブロック１０と、タイヤ幅方向に延びたショルダー溝２０とを含むトレッド５を備える。ここで、トレッド基準面とは、陸部が存在しない部分である主溝１６，１８の底面に沿った面を意味する。トレッド５は、路面に接地する部分であって、タイヤ周方向に沿って環状に形成されている。また、タイヤ１は、トレッド５の幅方向両端からタイヤ径方向内側に延びた一対のサイドウォール、及びホイールのリムに固定される一対のビードを備える（いずれも図示せず）。サイドウォールとビードは、タイヤ１の左右の側面を形成している。なお、トレッド５の幅方向とタイヤ幅方向は同じ方向を意味する。

タイヤ１は、所定圧の空気が充填される空気入りタイヤである。タイヤ１は、一般的に、カーカス及びベルトを備える。カーカスは、ゴムで被覆されたコード層であり、荷重、衝撃、空気圧等に耐えるタイヤ１の骨格を形成する。ベルトは、トレッドゴムとカーカスの間に配置される補強帯であり、カーカスを強く締めつけてトレッド５の剛性を高める。また、カーカスの内周面には、空気圧を保持するためのゴム層であるインナーライナーが貼付されていてもよい。

トレッド５は、タイヤ周方向に延びる主溝１６，１８を有する。トレッド５に形成された主溝１６，１８及びショルダー溝２０は、トレッド５と路面の間に存在する雨水等を除去する排水路として機能する。主溝１６，１８は、例えば、同じ深さで形成されている。また、トレッド５は、トレッド基準面からタイヤ径方向外側に向かって突出した陸部として、ショルダーブロック１０、メディエイトリブ１２、及びセンターリブ１４を有する。陸部は、一般的に、突出部とも呼ばれる。

ショルダーブロック１０は、トレッド５の幅方向両側に配置されている。また、トレッド５の幅方向中央部にセンターリブ１４が配置され、ショルダーブロック１０とセンターリブ１４の間にメディエイトリブ１２が配置されている。主溝１６，１８は、２本ずつ形成されている。主溝１６は、ショルダーブロック１０とメディエイトリブ１２の間に形成され、ショルダーブロック１０とメディエイトリブ１２を区画している。主溝１８は、メディエイトリブ１２とセンターリブ１４の間に形成され、メディエイトリブ１２とセンターリブ１４を区画している。

ショルダーブロック１０は、タイヤ周方向に複数並んで配置された島状の陸部であって、タイヤ周方向に隣り合うショルダーブロック１０の間にショルダー溝２０が形成されている。即ち、トレッド５の幅方向両側には、ショルダーブロック１０とショルダー溝２０がタイヤ周方向に沿って交互に配置されている。各ショルダーブロック１０は、ショルダー溝２０により区画され、例えば互いに同じ形状、同じ大きさを有する。メディエイトリブ１２及びセンターリブ１４は、タイヤ周方向に連続した陸部である。図１に示す例では、ショルダーブロック１０のタイヤ幅方向に沿った長さが、メディエイトリブ１２及びセンターリブ１４のタイヤ幅方向に沿った長さよりも長くなっている。

なお、トレッドパターンは図１に例示するパターンに限定されない。本発明に係るトレッドは、トレッド基準面から突出したショルダー部及びタイヤ幅方向に延びるショルダー溝を備えるものであればよく、例えば、ショルダー部はタイヤ周方向に連続したリブ状の陸部であってもよい。また、メディエイトリブ１２の代わりにメディエイトブロックが設けられていてもよく、センターリブ１４の代わりにセンターブロックが設けられていてもよい。本実施形態では、トレッド５が幅方向両側で左右対称又は同様のトレッドパターンを有するものとして説明するが、トレッドパターンはトレッド５の幅方向両側で全く異なっていてもよい。

図１では、トレッド５の接地端Ｅを一点鎖線で図示している。接地端Ｅは、ショルダーブロック１０の上面に存在する。ショルダーブロック１０の一部は、接地端Ｅを超えてタイヤ幅方向外側及びタイヤ径方向内側に延び、ブロック上面は大きく湾曲している。そして、接地端Ｅを超えたショルダーブロック１０の一部は、タイヤ１の側面を形成している。ここで、接地端Ｅとは、未使用のタイヤ１を正規リムに装着して正規内圧となるように空気を充填した状態で、正規内圧における正規荷重（最大負荷能力）の７０％の負荷を加えたときに、平坦な路面に接地する部分のタイヤ幅方向両端を意味する。

ここで、「正規リム」とは、タイヤ規格により定められたリムであって、ＪＡＴＭＡであれば「標準リム」、ＴＲＡであれば「Design Rim」、ＥＴＲＴＯであれば「Measuring Rim」である。「正規内圧」は、ＪＡＴＭＡであれば「最高空気圧」、ＴＲＡであれば表「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば「INFLATION PRESSURE」である。「正規荷重」は、ＪＡＴＭＡであれば「最大負荷能力」、ＴＲＡであれば表「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば「LOAD CAPACITY」である。

トレッド５は、上述の通り、タイヤ幅方向に延びて、ショルダーブロック１０を区画するショルダー溝２０を有する。ショルダー溝２０は、トレッド５の幅方向両側において、例えば、タイヤ周方向に等間隔で形成されている。本実施形態では、各ショルダー溝２０が主溝１６につながっている。ショルダー溝２０は、主溝１６からタイヤ幅方向外側に延び、トレッド５の接地端Ｅを超えてタイヤ１の側面まで形成されている。なお、本発明に係るショルダー溝２０は、図１に例示するものに限定されず、主溝１６に向けてタイヤ幅方向に延びていればよい。ショルダー溝２０は、例えば、タイヤ幅方向内側において、主溝１６につながっていなくてもよい。

ショルダー溝２０は、トレッド５の平面視において、タイヤ主回転方向に向かって緩やかに湾曲している。ショルダー溝２０の深さは特に限定されないが、本実施形態では、主溝１６より浅くなっている。ショルダー溝２０の深さは、例えば、タイヤ幅方向内側から外側に向かって次第に浅くなる。なお、ショルダー溝２０の深さは、溝の両側に位置するショルダーブロック１０の上面２８（後述の図２参照）から底面２６までのタイヤ径方向に沿った長さを意味し、溝の両側に位置するショルダーブロック１０の高さに依存する。

ショルダー溝２０の幅Ｗは、特に限定されないが、一例としては２ｍｍ～７ｍｍである。図１に示す幅Ｗは、ショルダー溝２０の上端におけるショルダー溝２０の幅である。幅Ｗは、例えば、ショルダー溝２０の全長に亘って略一定である。また、ショルダー溝２０の底面２６の幅は、例えば、１．５ｍｍ～５ｍｍである。なお、ショルダーブロック１０及び他の陸部には、幅が１ｍｍ以下の細線状の溝が形成されていてもよい。かかる細線状の溝は、一般的にサイプと呼ばれる。

詳しくは後述するが、ショルダー溝２０のタイヤ主回転方向後方側の側壁には、ショルダーブロック１０の上面２８に対して傾斜した斜面２２が形成されている。斜面２２は、少なくともトレッド５の接地端Ｅよりタイヤ幅方向外側に形成されている。この斜面２２の効果によって、走行時の空気抵抗を抑制することができ、タイヤ１が装着された車両の燃費を向上させることができる。なお、ショルダー溝２０はタイヤ幅方向に延び、側壁に斜面２２が形成された溝であればよく、本発明に係るショルダー溝は、図１に例示するものに限定されない。ショルダー溝は、例えば、タイヤ幅方向に沿って直線的に延びていてもよく、溝の中間部が屈曲していてもよい。

次に、図２～図４を参照しつつ、ショルダー溝の形状について、特にショルダー溝に沿った側壁の形状について詳説する。図２及び図３は、本実施形態におけるショルダー溝２０の断面、及び、走行時のショルダー溝２０における空気の流れを示す図である。図４は、従来技術に係るタイヤにおけるショルダー溝３０の断面、及び、走行時のショルダー溝３０における空気の流れを示す図である。

まず、図４を参照しつつ、従来技術に係るタイヤにおけるショルダー溝３０の断面について説明する。図４に示すショルダー溝３０は、断面形状が略矩形である。即ち、ショルダー溝３０に沿った両側の側壁（タイヤ主回転方向後方側の側壁３４及びタイヤ主回転方向後方側の側壁３５）は、いずれも、ショルダーブロック１０の上面３８に対して、略垂直に形成されている。また、ショルダー溝３０の底面３６は、上面３８に平行であり、ショルダー溝３０に沿った両側の側壁３４，３５は、いずれも、底面３６に対して、略垂直に形成されている。

このような従来技術に係るタイヤの取り付けられた車両が前進する場合には、車両の進行方向から流れてきた空気（Ａ３）が、タイヤ主回転方向後方側の側壁３４に略垂直に衝突し、空気抵抗が生じる。走行時には、タイヤ周方向に複数本形成されたショルダー溝３０の各々でＡ３に示す空気の流れが生じているので、比較的大きな空気抵抗が生じ、車両の燃費が低下する。

これに対し、本実施形態に係るタイヤ１のショルダー溝２０の側壁２４には、図２（ａ）に示すように、ショルダーブロック１０の上面２８に対して傾斜した斜面２２が形成されている。換言すれば、斜面２２の幅は、タイヤ主回転方向後方側に向かって拡開している。斜面２２は、ショルダー溝２０のタイヤ主回転方向後方側の側壁２４に形成され、ショルダーブロック１０の上面２８からショルダー溝２０の底面２６まで連続的に傾斜している。他方、ショルダー溝２０のタイヤ主回転方向前方側の側壁２５は、ショルダーブロック１０の上面２８及びショルダー溝２０の底面２６に対して略垂直に形成されている。

斜面２２は、ショルダーブロック１０の上面２８からショルダー溝２０の底面２６に亘って傾斜している。斜面２２は、上面２８の近傍において、タイヤ径方向外側に凸に湾曲している。また、斜面２２は、底面２６の近傍において、タイヤ径方向内側に凸に湾曲している。斜面２２の大部分は平坦であり、略一定の角度で傾斜している。なお、本発明に係る斜面２２は、図２（ａ）に例示するものに限定されず、例えば、斜面２２は上面２８の近傍及び底面２６の近傍において湾曲しておらず、上面２８から底面２６に亘って略一定の角度で傾斜していてもよい。

ショルダー溝２０のタイヤ主回転方向後方側の側壁２４に斜面２２を形成することにより、図２（ｂ）に示すように、車両の進行方向から流れてきた空気（Ａ１）が、タイヤ主回転方向後方側の側壁２４に形成された斜面２２に沿って上面２８の方向に逃れるため、空気抵抗を抑制することができる。このように、ショルダー溝２０に沿った側壁２４のうち、少なくともタイヤ主回転方向後方側の側壁２４に斜面２２が形成されることで、空気抵抗を抑制し、車両の燃費を向上させることができる。

斜面２２の傾斜角θ_２２は、θ_２２＞０°を満たせば、特に限定されない。ここで、θ_２２は、斜面２２の平坦な部分と、上面２８に垂直な線とが成す角度で規定される。θ_２２は、例えば、θ_２２≧５°である。また、θ_２２は、θ_２２≦４５°を満たすことが好ましく、θ_２２≦３０°を満たすことがより好ましい。θ_２２がθ_２２≦４５°を満たせば、ショルダーブロック１０の剛性を維持しつつ、走行時の空気抵抗を抑制することができる。

斜面２２の傾斜角θ_２２に対する正接ｔａｎθ_２２は、ショルダー溝２０の深さ及び斜面２２の幅に対して、ｔａｎθ_２２＝（斜面２２の幅／ショルダー溝２０の深さ）を満たす。ｔａｎθ_２２を所定の範囲にすることで、例えば、図４に示したような矩形のショルダー溝３０と同じ容積を維持しつつ、空気抵抗を抑制したショルダー溝２０を形成することができる。例えば、深さと幅が同じ矩形の溝の場合、溝の底の幅を半分にしつつ、ｔａｎθ_２２＝１とすることで、溝の容積を維持しつつ、斜面２２を形成することができる。

底面２６の幅は、底面２６近傍でのクラックの発生抑制の観点から、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。底面２６の幅は、例えば、斜面２２の幅に対して、（底面２６の幅／斜面２２の幅）＝０．５～５の関係を満たす。

図１に示すように、ショルダー溝２０は、ショルダーブロック１０の接地面から接地端Ｅを超えてタイヤ側面まで延びている。斜面２２は、ショルダー溝２０のタイヤ幅方向内側の端から形成されており、接地面の全長に亘って形成されている。また、斜面２２は、接地端Ｅを超えてタイヤ側面まで形成されている。即ち、ショルダー溝２０の全長に亘って形成されている。

斜面２２の傾斜角θ_２２は、ショルダー溝２０の全長に亘って略一定であってもよい。例えば、ショルダー溝２０の深さがタイヤ幅方向内側から外側に向かって次第に浅くなる場合には、斜面２２の高さも次第に低くなる。なお、ショルダー溝２０の側壁は、ショルダーブロック１０の側壁である。

斜面２２は、接地端Ｅを超えてタイヤ側面まで形成されていることが好ましい。接地端Ｅよりもタイヤ幅方向外側に位置するショルダーブロック１０の一部は、地面に接地しないので、この部分に形成されたショルダー溝２０が斜面２２を有することで、空気抵抗を顕著に抑制することができる。なお、斜面２２が形成される位置については、図１に示す実施形態に限定されず、例えば、ショルダー溝２０は、接地端Ｅよりもタイヤ幅方向内側の全部又は一部において、斜面２２を有しなくてもよい。

図２に例示する形態では、ショルダー溝２０のタイヤ主回転方向後方側の側壁２４のみに斜面２２が形成されているが、図３（ａ）に示すように、ショルダー溝２０のタイヤ主回転方向前方側の側壁２５に第２の斜面２３が形成されていてもよい。

図３（ａ）において、ショルダー溝２０のタイヤ主回転方向後方側の側壁２４には、図２と同様に、ショルダー部の上面２８に対して傾斜した斜面２２が形成されており、斜面２２は、ショルダー部の上面２８からショルダー溝２０の底面２６まで連続的に傾斜している。

ショルダー溝２０のタイヤ主回転方向前方側の側壁２５には、ショルダーブロック１０の上面２８に対して傾斜した第２の斜面２３が形成され、斜面２３は、ショルダーブロック１０の上面２８からショルダー溝２０の底面２６まで連続的に傾斜している。斜面２３は、上面２８の近傍において、タイヤ径方向外側に凸に湾曲している。また、斜面２３は、底面２６の近傍において、タイヤ径方向内側に凸に湾曲している。斜面２３の大部分は平坦であり、略一定の角度で傾斜している。なお、本発明に係る斜面２３は、図３（ａ）に例示するものに限定されず、例えば、斜面２３は上面２８の近傍及び底面２６の近傍において湾曲しておらず、上面２８から底面２６に亘って略一定の角度で傾斜していてもよい。

タイヤ主回転方向後方側の斜面２２の傾斜角θ_２２と、タイヤ主回転方向前方側の第２の斜面２３の傾斜角θ_２３とは、θ_２３≦θ_２２を満たすことが好ましく、θ_２３＝θ_２２を満たすことがより好ましい。ここで、θ_２３は、斜面２３の平坦な部分と、上面２８に垂直な線とが成す角度で規定される。

図３（ａ）のショルダー溝２０を有するタイヤ１の取り付けられた車両が前進する場合には、図３（ｂ）に示すように、車両の進行方向から流れてきた空気（Ａ２）が、タイヤ主回転方向後方側の側壁２４に形成された斜面２２に沿って上面２８の方向に逃れるため、空気抵抗を抑制することができる。このように、後方側の側壁２４に斜面２２が形成されることで、空気抵抗を抑制し、車両の燃費を向上させることができる。

また、図３（ｂ）において、タイヤの主回転方向が逆に（左から右に）なった場合でも、右から左に流れてきた空気が、左側の側壁２５に形成された第２の斜面２３に沿って上面２８の方向に逃れるため、空気抵抗を抑制することができる。このように、図３（ａ）のショルダー溝２０を有するタイヤ１は、主回転方向を考慮せずに車両に取り付けて使用することができる。

上述したように、タイヤ主回転方向後方側の側壁２４に斜面２２を有するタイヤ１によれば、車両の走行時の空気抵抗を抑制することができる。これにより、従来のタイヤに比較して車両の燃費が向上する。また、タイヤ１は、タイヤ主回転方向前方側の側壁２５に第２の斜面２３を有してもよい。これにより、車両取り付け時の自由度が向上する。

１ タイヤ、５ トレッド、１０ ショルダーブロック、１２ メディエイトリブ、１４ センターリブ、１６，１８ 主溝、２０，３０ ショルダー溝、２２ 斜面、２３ 第２の斜面、２４，３４ タイヤ主回転方向後方側の側壁、２５，３５ タイヤ主回転方向前方側の側壁、２６，３６ 底面、２８，３８ 上面、Ｅ 接地端、Ａ１，Ａ２，Ａ３ 空気の流れ

Claims (3)

1. タイヤ周方向に延びる主溝と、前記主溝のタイヤ幅方向外側に形成されるショルダー部と、前記主溝に向けてタイヤ幅方向に延びたショルダー溝とを含むトレッドを備えるタイヤであって、
   前記ショルダー溝の少なくともタイヤ主回転方向後方側の側壁には、前記ショルダー部の上面に対して傾斜した斜面が形成され、
   前記斜面は、前記ショルダー部の前記上面から前記ショルダー溝の底面まで連続的に傾斜し、
   前記斜面は、少なくともトレッドの接地端よりタイヤ幅方向外側に形成されている、タイヤ。
2. 前記斜面の幅が、タイヤ主回転方向後方側に向かって拡開している、請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記ショルダー溝のタイヤ主回転方向前方側の側壁には、前記ショルダー部の前記上面に対して傾斜した第２の斜面が形成され、
   前記第２の斜面は、前記ショルダー部の前記上面から前記ショルダー溝の前記底面まで連続的に傾斜している、請求項１又は２に記載のタイヤ。
   

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