JP4758366B2

JP4758366B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4758366B2
Application number: JP2007029349A
Authority: JP
Inventors: 芳樹佐藤
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2027-02-08
Also published as: JP2008195101A; WO2008096571A1

Description

本発明は、タイヤ赤道線の両側にてタイヤ周方向に沿って延びる周方向溝と、その周方向溝により内側壁面が形成された陸部とを備えるトレッドパターンを有する空気入りタイヤに関する。

近年、偏平タイヤに対して高速化対応の要求が高まりつつあり、操縦安定性と高速耐久性の両立が求められている。これに対して、従来、ドライ路面での操縦安定性を向上させる方法として、トレッドパターンをリブ化したり、ブロックを大型化する方法が採られていた。

しかし、ブロックの大型化などは、ウエット路面での性能を低下させ易いため、ウエット性能との両立を図るべく、溝壁の角度を傾斜させる手法が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、周方向溝に面するタイヤ内側壁面より外側壁面の傾斜を大きくし、外側壁面の傾斜角度を法線に対して１０〜３０°の範囲とする空気入りタイヤが開示されている。

特開昭６０−１９３７０４号公報特開平１０−３１５７１１号公報

しかしながら、外側壁面の傾斜角度を大きくすることで、その外側に位置するブロックの剛性が高まるものの、ブロック体積の増加により高速走行時に発熱し易くなり、高速耐久性が低下する傾向がある。このため、溝を浅くして耐久性を向上させており、ウエット性能の低下や摩耗寿命の低下を余儀なくされている。

一方、特許文献２には、周方向溝に面する両側の壁面に、トレッドの法線方向に長辺が配される長穴を、タイヤ周方向に沿って複数設けた空気入りタイヤが開示されている。

しかし、このタイヤでは、トレッド法線方向に近い壁面に対して長穴が設けられるため、陸部の剛性が不足して高速での操縦安定性が低下し易い。また、長穴容積が少ないため、高速耐久性の面からも、不十分であった。

そこで、本発明の目的は、ウエット性能を低下させずに、高速耐久性及びドライ路面での操縦安定性を向上させることができる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明の空気入りタイヤは、タイヤ赤道線の両側にてタイヤ周方向に沿って延びる周方向溝と、その周方向溝により内側壁面が形成された陸部とを備えるトレッドパターンを有する空気入りタイヤにおいて、前記陸部の内側壁面は、踏面の法線に対して２０〜６０°の傾斜角度であり、その内側壁面には、縦断面が略三角形で溝方向に間隔を開けて延びる複数の凹部を設け、その凹部と前記内側壁面との上側境界線から前記凹部に引いた外接接線が、踏面の法線に対して０〜２０°の角度（内側への傾斜を正の角度とする）であることを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤによると、陸部の内側壁面が踏面の法線に対して２０〜６０°の傾斜角度であるため、陸部剛性を高めることで、ドライ路面での操縦安定性を向上させることができる。その際、内側壁面に凹部を設けたことで溝容積を補うことができ、ウエット性能を維持することができる。また、その内側壁面に設けた複数の凹部は、間隔を開けて設けており、しかも縦断面が略三角形で側壁が内側に傾斜しているため、陸部の剛性をほとんど低下させずに、高速走行時の発熱を抑制して高速耐久性を向上させることができる。その結果、ウエット性能を低下させずに、高速耐久性及びドライ路面での操縦安定性を向上させることができる空気入りタイヤを提供することができる。

上記において、前記陸部には、トレッド端から前記周方向溝に向けて伸びその周方向溝の手前で終焉する複数の横溝を設けると共に、その横溝の終焉端間の４０〜６０％に相当する周方向位置に、前記凹部の中央位置を配置してあることが好ましい。この構成によると、周方向溝の外側の陸部が周方向に連続することになり、ブロック化した場合と比較して、陸部剛性を高めることで、ドライ路面での操縦安定性を向上させることができる。また、横溝の終焉端間の４０〜６０％に相当する周方向位置に、前記凹部の中央位置を配置してあるため、高速走行時に最も熱が蓄積され易い横溝間中央部分において、発熱を抑制できるため、より高速耐久性を向上させることができる。

また、前記凹部と前記内側壁面との境界線の中央位置が、前記周方向溝の深さの４０〜６０％の位置に設けられていることが好ましい。この構成により、高速走行時に最も熱が蓄積され易い中央に位置する深さ部分において、発熱を抑制できるため、より高速耐久性を向上させることができる。

更に、前記凹部と前記内側壁面との下側境界線から前記凹部に引いた外接接線が、踏面に対して−１０〜２０°の角度（上側への傾斜を正の角度とする）であることが好ましい。この構成により、凹部容積を確保しつつ陸部剛性を維持できるため、高速耐久性及びドライ路面での操縦安定性をバランスよく向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンの一例を示す平面図であり、図２は、そのＩ−Ｉ矢視断面図である。

本発明の空気入りタイヤは、図１に示すように、タイヤ赤道線ＣＬの両側にてタイヤ周方向ＰＤに沿って延びる周方向溝２，３と、その周方向溝２，３により内側壁面１１ｂ，１２ｂが形成された陸部１１，１２とを備えるトレッドパターン１を有する。

本発明において、「タイヤ周方向ＰＤに沿って延びる」とは、タイヤ周方向ＰＤに直線状に延びる溝に限られず、ジグザグ状や湾曲している溝であっても、タイヤ周方向ＰＤに連続して延びるものであれば、全て包含される。従って、例えば陸部１１の内側壁面１１ｂは、ジグザグ状や波状に形成されていてもよい。

本実施形態では、トレッド端から周方向溝２，３に向けて伸びて、その周方向溝２，３の手前で終焉する複数の横溝５，６を、陸部１１，１２に設けた例を示す。その場合、陸部１１，１２の剛性を維持する観点から、陸部１１，１２の連通部１１ａ，１２ａの幅Ｗ１は、１〜１５ｍｍが好ましく、３〜９ｍｍがより好ましい。

陸部１１，１２の横溝５，６の形成方向は、タイヤ幅方向ＷＤ又は傾斜して設けられていてもよく、傾斜角度としては、湿潤路面での排水性と耐偏摩耗性能を向上させる観点から、タイヤ周方向ＰＤからの傾斜角度で４０〜９０°が好ましく、４５〜７５°がより好ましい。なお、横溝５，６の溝幅は、湿潤路面での排水性と耐偏摩耗性能を向上させる観点から、４．０〜１０ｍｍ程度が好ましい。

本実施形態では、タイヤ赤道線ＣＬに重なるように周方向溝４が設けられ、周方向溝２，３と横溝７，８によって、ブロック１３が区分されている例を示す。横溝７，８は、タイヤ幅方向ＷＤ又はこれから傾斜して設けられていてもよい。

本発明では、図２に示すように、陸部１１の内側壁面１１ｂは、踏面の法線ＮＬに対して２０〜６０°の傾斜角度θ１であり、陸部剛性の向上とウエット性能の維持のバランスの観点から、傾斜角度θ１は３０〜４０°であることが好ましい。

陸部１１の内側壁面１１ｂには、縦断面（タイヤ子午線断面）が略三角形である凹部２０を設けている。本実施形態では、縦断面にて底辺が踏面に平行な直角三角形の凹部を設ける例を示す。このような凹部２０は、周方向溝２の溝方向に延び、間隔を開けて複数設けられている。

凹部２０は、凹部２０と内側壁面１１ｂとの上側境界線Ｂ１から凹部２０に引いた外接接線Ｌ１が、踏面の法線ＮＬに対して０〜２０°の角度（内側への傾斜を正の角度とする）である。図示した例では、この角度が０°に相当する。この角度が２０°を超えると、凹部２０の形成による発熱抑制効果が低下して、高速耐久性が低下する。

凹部２０を配置する周方向の位置は、横溝５に無関係に設定されてもよいが、前述した理由より、横溝５の終焉端５ａ間の４０〜６０％に相当する周方向位置に、凹部２０の中央位置が配置されることが好ましい。

凹部２０と内側壁面１１ｂとの境界線Ｂ１，Ｂ２の中央位置は、いずれに設定されてもよいが、前述した理由より、周方向溝２の深さＤ３の４０〜６０％の位置に設けられていることが好ましい。

凹部２０と内側壁面１１ｂとの下側境界線Ｂ２から凹部２０に引いた外接接線Ｌ２が、踏面に対して−１０〜２０°の角度（上側への傾斜を正の角度とする）であることが好ましい。図示した例では、この角度が０°に相当する。

凹部２０の内側壁面１１ｂを基準とする最深部までの深さＤ１は、陸部剛性の向上と高速耐久性の向上のバランスの観点から、１．０〜３．０ｍｍが好ましく、１．５〜２．５ｍｍがより好ましい。

凹部２０の内側壁面１１ｂとの上側境界線Ｂ１を基準とする深さＤ２は、陸部剛性の向上と高速耐久性の向上のバランスの観点から、周方向溝２の深さＤ３の２０〜５０％が好ましく、３０〜４０％がより好ましい。

凹部２０のタイヤ周方向ＰＤの長さＬ３は、陸部剛性の向上と高速耐久性の向上のバランスの観点から、横溝５の終焉端５ａ間の距離Ｌ４の３０〜７０％が好ましく、４０〜６０％がより好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、以上のようなトレッドパターン１をトレッド部に有すること以外は、従来公知の空気入りタイヤと同じであり、従来公知の形状、構造、材料、製造方法などが何れも採用できる。

このような空気入りタイヤは、例えば、一対のビード部と、ビード部から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、サイドウォール部間に設けたトレッド部と、そのトレッド部の下方に配されるベルト層とを備えるものである。

具体的には、例えば、一対のビード部の間にはカーカス層が架け渡されるように配される。カーカス層はポリエステル等のコードをゴム引きした層から形成されたラジアルカーカスであり、カーカス層の外側にはゴム層が形成される。また、チューブレスタイヤでは最内層にインナーライナー層が形成される。カーカス層のタイヤ径方向外側には、たが効果による補強を行うベルト層が配置され、そのベルト層のタイヤ径方向外側にトレッド部１が形成される。ベルト層はタイヤ赤道線に対して約２０°の傾斜角度で平行配列したスチールコードをゴム引きした層を、スチールコードがタイヤ赤道線を挟んで交差するように積層して形成される。

トレッド部を形成するトレッドゴムの原料としては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられる。これらのゴムはカーボンブラックやシリカ等の充填材で補強されると共に、加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等が適宜配合される。

本発明の空気入りタイヤでは、ウエット性能を低下させずに、高速耐久性及びドライ路面での操縦安定性を向上させることができるため、夏用タイヤ、オールシーズンタイヤ、競技用タイヤなどとして幅広く使用することができる。

［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、縦断面にて底辺が踏面に平行な直角三角形の凹部を設ける例を示したが、凹部の形状は、縦断面が略三角形であればよく、各辺の配置も内側壁面との上側境界線から凹部に引いた外接接線が、踏面の法線に対して０〜２０°の角度であれば何れでもよい。

例えば、図３（ａ）に示すように、凹部２０の縦断面において、三角形の頂点にあたる最深部が、円弧状などの曲線２１であってもよい。その場合、高速耐久性と陸部剛性のバランスの観点から、その曲率半径としては、１〜２ｍｍが好ましい。なお、曲線２１とする代わりに、短い直線部分を設けてもよい。その場合、高速耐久性と陸部剛性のバランスの観点から、直線部分の長さは０．５〜１．５ｍｍが好ましい。

また、図３（ｂ）に示すように、凹部２０の縦断面において、各辺の配置も、内側壁面１１ｂとの上側境界線Ｂ１から凹部２０に引いた外接接線Ｌ１が、踏面の法線ＮＢに対して０〜２０°の角度θ２であれば、傾斜していてもよい。更に、凹部２０と内側壁面１１ｂとの下側境界線Ｂ２からの内側壁面１１ｂに引いた外接接線Ｌ２が、踏面に対して−１０〜２０°の角度θ３（上側への傾斜を正の角度とする）であってもよい。

また、図３（ｃ）に示すように、凹部２０の縦断面において、下側境界線Ｂ２又は上側境界線Ｂ１付近が曲線部２２になっていてもよい。その場合、上側の内側壁面１１ｂと下側の内側壁面１１ｂとに外接する接線と、凹部２０を構成する曲線部２２との交点が、下側境界線Ｂ２又は上側境界線Ｂ１として定義される。

（２）前述の実施形態では、平面視で長方形の凹部を横溝間に１本ずつ設けた例を示したが、本発明では、図４（ａ）〜（ｂ）に示すように、短辺が曲線の長穴形状の凹部２０を設けたり、正方形の凹部２０を横溝間に複数ずつ設けることも可能である。

（３）前述の実施形態では、左右対称に形成した周方向溝の各々に凹部を設ける例を示したが、本発明では、左右非対称に凹部を設けたり、一方の周方向溝だけに凹部を設けてもよい。

（４）前述の実施形態では、トレッド端から周方向溝に向けて伸びて、その周方向溝の手前で終焉する複数の横溝を陸部に設ける例を示したが、本発明では、周方向溝により内側壁面が形成された陸部であれば、何れの形状の陸部でもよい。例えば、陸部が周方向に連通せずに、横溝によって複数のブロックに区分されていてもよい。また、タイヤ赤道線の両側の周方向溝の間に形成された陸部の形状も、何ら限定されるものではない。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

（１）高速耐久性
後述する試作タイヤをリム（１７×８Ｊ）に組み付けた後、内圧２２０ｋＰａを充填し、直径１．７ｍのドラムに荷重４．１２ｋＮで回転自在に圧接して、タイヤが故障するまで、速度１０ｋｍ／ｈずつ上げていき、故障した際の時速を測定する。その結果を比較例１（従来品）における故障速度を１００として指数で評価した。当該指数が大きいほど発熱が小さく高速耐久性が良好であることを意味する。

（２）操縦安定性
後述する試作タイヤをリム（１７×８Ｊ）に組み付けた後、内圧２２０ｋＰａを充填し、実車（２５００ｃｃの乗用車）に装着して、乾燥したアスファルト路面のテストコースを設定し、２名のドライバーにより、直進安定性、レーンチェンジ性、コーナリング性等のフィーリングテストを実施し、比較例１（従来品）における操縦安定性を１００として指数で評価した。当該指数が大きいほど操縦安定性が良好であることを意味する。

（３）ウエット性能
上記（２）と同様にして、湿潤路面で操縦安定性を評価した。ウエット性能は、比較例１（従来品）における操縦安定性を１００として指数で評価した。当該指数が大きいほどウエット性能が良好であることを意味する。

比較例１（従来品）
図１に示すトレッドパターンにおいて、凹部を設けずに周方向溝のセンター側壁面の傾斜角度を１０°、外側壁面の傾斜角度を２０°、周方向溝の深さを７ｍｍに設定して、サイズ２２５／４５Ｒ１７の試作タイヤを作製し、上記性能を評価した。その結果を表１に示す。

比較例２
図１に示すトレッドパターンにおいて、凹部を設けずに周方向溝のセンター側壁面の傾斜角度を１０°、外側壁面の傾斜角度を４０°、周方向溝の深さを７ｍｍに設定して、サイズ２２５／４５Ｒ１７の試作タイヤを作製し、上記性能を評価した。その結果を表１に示す。

実施例１
図１〜図２に示すトレッドパターンにおいて、外接接線Ｌ１を法線方向、外接接線Ｌ２を踏面方向とし、Ｄ１＝２ｍｍ、Ｌ3／Ｌ４＝０．５、Ｄ２／Ｄ３＝０．３の凹部を、中央位置がＤ３の５０％の位置になるように設け、周方向溝のセンター側壁面の傾斜角度を１０°、外側壁面の傾斜角度を４０°、周方向溝の深さを７ｍｍに設定して、サイズ２２５／４５Ｒ１７の試作タイヤを作製し、上記性能を評価した。その結果を表１に示す。

実施例２
図１〜図２に示すトレッドパターンにおいて、外接接線Ｌ１を法線方向、外接接線Ｌ２を踏面方向とし、Ｄ１＝４ｍｍ、Ｌ3／Ｌ４＝０．７５、Ｄ２／Ｄ３＝０．７の凹部を、中央位置がＤ３の５０％の位置になるように設け、周方向溝のセンター側壁面の傾斜角度を１０°、外側壁面の傾斜角度を４０°、周方向溝の深さを７ｍｍに設定して、サイズ２２５／４５Ｒ１７の試作タイヤを作製し、上記性能を評価した。その結果を表１に示す。

実施例３
実施例１において、外接接線Ｌ１を踏面の法線ＮＬに対して１５°に設定したこと以外は実施例１と同じに設定して、サイズ２２５／４５Ｒ１７の試作タイヤを作製し、上記性能を評価した。その結果を表１に示す。

比較例３
実施例１において、凹部を周方向に連続する溝として形成したこと以外は実施例１と同じに設定して、サイズ２２５／４５Ｒ１７の試作タイヤを作製し、上記性能を評価した。その結果を表１に示す。

比較例４
実施例１において、外接接線Ｌ１を踏面の法線ＮＬに対して−１０°に設定したこと以外は実施例１と同じに設定して、サイズ２２５／４５Ｒ１７の試作タイヤを作製し、上記性能を評価した。その結果を表１に示す。

比較例５
実施例１において、外接接線Ｌ１を踏面の法線ＮＬに対して２５°に設定したこと以外は実施例１と同じに設定して、サイズ２２５／４５Ｒ１７の試作タイヤを作製し、上記性能を評価した。その結果を表１に示す。

表１の結果が示すように、実施例の空気入りタイヤでは、従来品と比較して、ウエット性能と高速耐久性を低下させずに、ドライ路面での操縦安定性を向上させることができた。

これに対して、凹部を設けない比較例２では、高速耐久性が大きく低下し、凹部を連続溝して設けた比較例３では、ドライ路面での操縦安定性が殆ど向上しなかった。また、凹部の側壁を外側に傾斜させた比較例４では、ドライ路面での操縦安定性が殆ど向上せず、凹部の側壁を内側に傾斜させ過ぎた比較例５では、凹部を設ける効果が殆ど得られなかった。

本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンの一例を示す平面図図１におけるＩ−Ｉ矢視断面の一例を示す断面図本発明の空気入りタイヤの凹部の他の例を示す断面図本発明の空気入りタイヤの凹部の他の例を示す平面図

符号の説明

１トレッドパターン
２，３周方向溝
５，６横溝
１１，１２陸部
１１ｂ，１２ｂ陸部の内側壁面
２０凹部
ＰＤタイヤ周方向
ＣＬタイヤ赤道線
θ１内側壁面の傾斜角度
Ｂ１上側境界線
Ｂ２下側境界線
Ｌ１上側境界線からの外接接線
Ｌ２下側境界線からの外接接線
ＮＬ踏面の法線

Claims

タイヤ赤道線の両側にてタイヤ周方向に沿って延びる周方向溝と、その周方向溝により内側壁面が形成された陸部とを備えるトレッドパターンを有する空気入りタイヤにおいて、
前記陸部の内側壁面は、踏面の法線に対して２０〜６０°の傾斜角度であり、その内側壁面には、縦断面が略三角形で溝方向に間隔を開けて延びる複数の凹部を設け、その凹部と前記内側壁面との上側境界線から前記凹部に引いた外接接線が、踏面の法線に対して０〜２０°の角度（内側への傾斜を正の角度とする）であり、
前記陸部には、トレッド端から前記周方向溝に向けて伸びその周方向溝の手前で終焉する複数の横溝を設けると共に、その横溝の終焉端間の４０〜６０％に相当する周方向位置に、前記凹部の中央位置を配置してあることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記凹部と前記内側壁面との境界線の中央位置が、前記周方向溝の深さの４０〜６０％の位置に設けられている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記凹部と前記内側壁面との下側境界線から前記凹部に引いた外接接線が、踏面に対して−１０〜２０°の角度（上側への傾斜を正の角度とする）である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。