JP4785440B2

JP4785440B2 - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP4785440B2
Application number: JP2005181474A
Authority: JP
Inventors: 泰崇須田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2025-06-22
Also published as: JP2007001359A

Description

この発明は、トレッド外表面に複数の主溝、ラグ溝が形成された空気入りタイヤに関する。

一般に、空気入りタイヤのトレッド外表面は該空気入りタイヤの回転軸からほぼ一定曲率半径の略円筒状を呈しているが、このような空気入りタイヤが路面上を荷重下で走行すると、路面に接触する接地領域は路面と平行な平坦面へと変形し、該接地領域における曲率半径は略無限大となる。ここで、前述した円筒状部と接地領域との境界部においては曲率半径が狭い範囲で急激に変化、即ち踏み込み部においては一定曲率半径から略無限大の曲率半径へ、一方、蹴り出し部においては略無断大の曲率半径から一定曲率半径へと狭い範囲で急激に変化するため、前記境界部における曲率半径は一定曲率半径よりかなり小さな値となる。

このように空気入りタイヤの走行によりトレッドは踏み込み部において一定曲率半径からかなり小さな曲率半径、略無限大の曲率半径へと曲率半径が次々に変化し、一方、および蹴り出し部において略無限大の曲率半径からかなり小さな曲率半径、一定曲率半径へと曲率半径が次々に変化するが、このような曲率半径の変化時にトレッドを構成するゴムに周方向張力に基づく大きな引張変形が発生し、これにより、大きなヒステリシスロスを発生して空気入りタイヤの転がり抵抗が低下するという問題点がある。

このような問題点を解決するため、従来、例えば以下の特許文献１に記載されているような空気入りタイヤが提案された。
特開平９−２０７５２３号公報

このものは、トレッドの外表面に複数の主溝がタイヤ幅方向に離れて形成されるとともに、両トレッド端と両トレッド端に最も近接する一対の近接主溝との間の陸部外表面に、周方向に離れトレッド端から近接主溝まで延びる複数のサイプが形成された空気入りタイヤで、前述したサイプにより空気入りタイヤにおけるヒステリシスロスの大部分が発生するトレッド端部でのヒステリシスロスを低減させるようにしたものである。

しかしながら、このような従来の空気入りタイヤは、ある程度ヒステリシスロスを低減させて転がり抵抗を減少させることができるものの、近年、環境汚染、資源浪費防止等の観点から、空気入りタイヤに対しさらなる転がり抵抗の減少が要請されるようになってきた。

この発明は、トレッドにおけるヒステリシスロスを低減させることで、転がり抵抗を効果的に減少させることができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

このような目的は、トレッドの外表面に複数の主溝がタイヤ幅方向に離れて形成されるとともに、両トレッド端と両トレッド端に最も近接する一対の近接主溝との間の陸部外表面に周方向に離れた複数のラグ溝が形成されている空気入りタイヤにおいて、前記両トレッド端と前記一対の近接主溝との間の前記陸部外表面に形成されたラグ溝のみの溝底部に該ラグ溝に沿って延びるサイプを形成する一方、前記ラグ溝およびサイプの双方が両トレッド端から近接主溝まで延びていることにより、達成することができる。

この発明においては、両トレッド端と一対の近接主溝との間の陸部外表面に形成された複数のラグ溝のみの溝底部に該ラグ溝に沿って延びるサイプを形成したので、踏み込み時および蹴り出し時にトレッドに作用する周方向張力によりサイプおよびラグ溝の口が開き、即ちこれらの開口側および長さ方向中央部に接近するに従い幅が広くなり、これにより、トレッドを構成するゴム自身の周方向の引張変形量が抑制されてヒステリシスロスが低減する。ここで、前述のサイプが形成されている陸部は両トレッド端と一対の近接主溝との間のトレッド端部に位置する陸部のラグ溝のみであるが、空気入りタイヤにおいては前記トレッド端部においてヒステリシスロスの大部分が発生しているので、該部位でのヒステリシスロスを低減させることで、空気入りタイヤの転がり抵抗を効果的に減少させることができる。

しかも、ラグ溝の溝容積分だけトレッドのゴム量が少なくなって軽量化し、空気入りタイヤの転がり抵抗がさらに減少される。また、前述のようにトレッド端部に位置する陸部外表面にラグ溝、サイプの双方を形成したので、ヒールアンドトウ摩耗が発生し易くなるとともに、踏面全体の摩耗進行が早くなるおそれがあるが、ラグ溝の溝底部にサイプを形成して両者を同一位置に形成するようにしたので、前述のような摩耗を効果的に抑制することができ、耐摩耗性能は殆ど低下することはない。

また、トレッドのゴム量が少なくなるとともに、サイプの長さが長くなって空気入りタイヤの転がり抵抗をさらに減少させることができる。

以下、この発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１、２、３において、11は小型トラック等に装着される空気入りラジアルタイヤであり、この空気入りタイヤ11は図示していないビード部から略半径方向外側に向かってそれぞれ延びる一対のサイドウォール部12と、これらサイドウォール部12の半径方向外端同士を連結する略円筒状のトレッド部13とを備えている。そして、この空気入りタイヤ11はビード部に埋設されたビードコア間をトロイダル状に延びてサイドウォール部12およびトレッド部13を補強するカーカス層14を有し、このカーカス層14は少なくとも１枚、ここでは２枚のカーカスプライ15、16から構成されている。

これらのカーカスプライ15、16内にはラジアル方向（子午線方向）に延びるナイロン、芳香族ポリアミド等の有機繊維から構成された多数本の互いに平行なカーカスコードがそれぞれ埋設されている。19はカーカス層14の半径方向外側に配置されたベルト層であり、このベルト層19は少なくとも２枚のベルトプライ、ここでは２枚のベルトプライ20、21を積層することで構成している。ここで、各ベルトプライ20、21の内部には多数本の互いに平行な非伸張性のベルトコードがそれぞれ埋設され、これらのベルトコードはスチール、芳香族ポリアミド等の撚り線あるいはモノフィラメントから構成されている。

そして、これらベルトプライ20、21内のベルトコードは、ベルト剛性を高い値に維持するため、タイヤ赤道Ｓに対して15〜35度の範囲内の同一傾斜角で傾斜するとともに、少なくとも２枚のベルトプライにおいてタイヤ赤道Ｓに対し逆方向に傾斜して互いに交差している。また、前記ベルト層19の幅方向両端部外側には、内部にほぼ円周方向に延びる繊維コードが埋設された補強層25が配置されている。

前記カーカス層14、ベルト層19の半径方向外側には低燃費ゴムからなるトレッド28が配置され、このトレッド28は半径方向内側に位置するベース層29と、半径方向外側に位置し、前記ベース層29より60度Ｃにおける tanδ（損失正接）が大きな値であるキャップ層30とから構成されている。ここで、前記ベース層29の60度Ｃ tanδは0.10〜0.15の範囲内であることが好ましく、一方、キャップ層30の60度Ｃ tanδは0.10〜0.20の範囲内であることが好ましい。

また、タイヤ赤道Ｓ上におけるキャップ層30の肉厚をベース層29の肉厚で除した値は、トレッド端32におけるキャップ層30の肉厚をベース層29の肉厚で除した値より大であること、即ちベース層29を幅方向中央部より幅方向両端部で厚肉とすることが好ましい。さらに、前記トレッド28の外表面（踏面）にはジグザグ状に屈曲しながら周方向に連続して延びる複数（２対）の主溝33がタイヤ幅方向に離れて形成され、これらの主溝33はタイヤ赤道Ｓの両側にそれぞれ２本ずつ対称に配置されている。

そして、前記主溝33のうち、タイヤ赤道Ｓに近接する一対の中央主溝33ａ間には周方向に連続して延びる陸部35が形成されるが、この陸部35の外表面にはタイヤ赤道Ｓに対して傾斜したクランク状の横溝36が周方向に等距離離れて複数形成されている。この結果、中央主溝33ａ間の陸部35は一方の中央主溝33ａから他方の中央主溝33ａまで延びている前記横溝36により周方向に分断されて、複数のセンターブロック37が画成される。

また、前記主溝33のうち、両トレッド端32に最も近接する一対の主溝33は近接主溝33ｂを構成するが、これら近接主溝33ｂと前記中央主溝33ａとの間にはそれぞれ周方向に連続して延びる陸部39が形成される。これら陸部39の外表面にはほぼタイヤ幅方向に延びる横溝40が周方向に等距離離れて複数形成され、この結果、近接主溝33ｂと中央主溝33ａとの間の陸部39は、近接主溝33ｂから中央主溝33ａまで延びている前記横溝40により周方向に分断されて、複数の略くの字形をした中間ブロック41が画成される。

さらに、両トレッド端32と前記近接主溝33ｂとの間、即ちショルダー部にはそれぞれ周方向に連続して延びる陸部44が形成されるが、これらの陸部44の外表面にはそれぞれほぼタイヤ幅方向に直線状に延びるラグ溝45が周方向に等距離離れて複数形成されている。ここで、前記ラグ溝45は両トレッド端32から近接主溝33ｂまで延びており、この結果、両トレッド端32と近接主溝33ｂとの間の陸部44は周方向に分断されて、複数の略ベース形をしたショルダーブロック46が画成される。

ここで、前記ラグ溝45の深さＤは、最も深い主溝33の溝深さＦの10〜30％の範囲内とすることが好ましい。その理由は、前記深さＤが溝深さＦの10％未満であると、摩耗によりラグ溝45が早期に消失してトラクション性能が早期に低下するおそれがあり、一方、深さＤが溝深さＦの30％を超えると、ショルダーブロック46の剛性が低下して大きなヒールアンドトウ摩耗が発生したり、摩耗速度が大きくなることで、耐摩耗性が低下するおそれがあるが、前述の範囲内であると、早期のトラクション性能の低下を防止しながら、耐摩耗性の低下を効果的に抑制することができるのである。

そして、この実施形態では、各ラグ溝45のみの溝底部に該ラグ溝45の長手方向に沿って延びるサイプ49を形成しているが、これらのサイプ49は、前述のような空気入りタイヤ11の踏み込み時および蹴り出し時にトレッド28に作用する周方向張力により、サイプ49およびラグ溝45の口が開き、即ち開口側および長さ方向中央部に接近するに従い幅が広くなるようサイプ49、ラグ溝45が変形するため、トレッド28を構成するゴム自身の周方向の引張変形量が抑制されてヒステリシスロスが低減するのである。

ここで、前述のサイプ49が形成されている陸部は両トレッド端32と一対の近接主溝33ｂとの間のトレッド端部に位置する陸部44のラグ溝45のみであるが、空気入りタイヤ11においては前記トレッド端部においてヒステリシスロスの大部分が発生しているので、該部位でのヒステリシスロスを低減させることで、空気入りタイヤ11の転がり抵抗を効果的に減少させることができる。

しかも、サイプしか形成されていない従来の空気入りタイヤに比較し、ラグ溝45の溝容積分だけトレッド28のゴム量が少なくなって軽量化し、空気入りタイヤ11の転がり抵抗がさらに減少する。また、トレッド端部に位置する陸部44の外表面にラグ溝45、サイプ49の双方を交互に形成した場合には、陸部44に数が２倍の小さなショルダーブロックが画成されて、ヒールアンドトウ摩耗が発生し易くなるとともに、摩耗の進行も早くなるおそれがあるが、ラグ溝45の溝底部にサイプ49を形成して両者を同一位置に形成するようにしたので、前述のようなヒールアンドトウ摩耗および摩耗進行を効果的に抑制することができ、耐摩耗性能は殆ど低下することはない。

ここで、前述したサイプ49は前記ラグ溝45と同様に両トレッド端32から近接主溝33ｂまで延びているが、このようにラグ溝45およびサイプ49の双方が両トレッド端32から近接主溝33ｂまで延びていると、ラグ溝、サイプの双方が近接主溝33ｂまで到達することなく陸部44の途中で終了している場合に比較し、トレッド28のゴム量が少なくなるとともに、サイプ49の長さが長くなって空気入りタイヤ11の転がり抵抗がさらに減少される。

また、前記サイプ49が形成されている位置でのラグ溝45の溝深さをＰ、サイプ49の溝深さをＱとしたとき、これら溝深さＰ、Ｑを加算した合計深さＲは、最も深い主溝33の溝深さＦの70〜95％の範囲内であることが好ましい。その理由は、前記合計深さＲが溝深さＦの70％未満であると、前記周方向張力によるラグ溝45、サイプ49の口の開き量が不十分で、空気入りタイヤ11の転がり抵抗を効果的に低下させることができず、一方、合計深さＲが溝深さＦの95％を超えると、サイプ49間に位置する陸部44（ショルダーブロック46）が路面から大きな外力を受けたとき、チャンクアウト（ちぎれ）が生じるおそれがあるが、前述のような範囲内とすると、サイプ49間に位置するショルダーブロック46のチャンクアウトを効果的に抑制しながら、空気入りタイヤ11の転がり抵抗を効果的に減少させることができるからである。

また、前記サイプ49は、長手方向（タイヤ幅方向）および半径方向（深さ方向）に直線状に延び、この結果、いずれのサイプ49も平板状を呈している。そして、これらサイプ49は、空気入りタイヤ11の転動によって接地領域に到達したとき、閉止する程度の細溝、切り込みから構成されている。なお、この実施形態においては、サイプ49を全てのラグ溝45に形成しているが、一部、例えば１個おきのラグ溝に形成するようにしてもよい。

図４は、この発明の実施形態２を示す図である。この実施形態においては、サイプ51をラグ溝45に沿って、即ちサイプ51の長手方向に波状、ジグザグ状に屈曲させている。但し、該サイプ51は半径方向（サイプ51の深さ方向）には直線状に延びている。このようにサイプ51をラグ溝45に沿って波状に屈曲させれば、サイプ51の両側壁に複数の突出部が形成されるが、これらサイプ51の両側壁の突出部同士は、接地領域に到達したとき、接触して突っ張り合い、これにより、サイプ51間に位置する陸部44（ショルダーブロック46）の曲げ剛性が向上して、該ショルダーブロック46における耐摩耗性能を向上させることができる。

そして、前述のようにラグ溝45に沿って波状に屈曲したサイプ51の振幅およびピッチをそれぞれ 1.2mm〜 3.0mm、および 2.4〜 6.0mmの範囲内とすると、陸部44（ショルダーブロック46）の曲げ剛性を効果的に向上させることができるので、好ましい。なお、他の構成、作用は前記実施形態１と同様である。

図５は、この発明の実施形態３を示す図である。この実施形態においては、サイプ54を該サイプ54の深さ方向（半径方向）に沿って波状、ジグザグ状に屈曲させている。但し、該サイプ54はその長手方向には直線状に延びている。このようにサイプ54を深さ方向に沿って波状に屈曲させれば、サイプ54の両側壁に複数の突出部が形成されるが、これらサイプ54の両側壁の突出部同士は、接地領域に到達したとき、接触して突っ張り合い、これにより、サイプ54間に位置する陸部44（ショルダーブロック46）の曲げ剛性が向上して、該ショルダーブロック46における耐摩耗性能を向上させることができる。

そして、前述のようにサイプの深さ方向に沿って波状に屈曲したサイプ54の振幅およびピッチをそれぞれ 1.2mm〜 3.0mm、および 2.4〜 6.0mmの範囲内とすると、陸部44（ショルダーブロック46）の曲げ剛性を効果的に向上させることができるので、好ましい。なお、本発明においては、サイプをラグ溝およびサイプの深さ方向の双方に沿って波状、ジグザグ状に屈曲させてもよい。また、他の構成、作用は前記実施形態１と同様である。

次に、試験例について説明する。この試験に当たっては、両トレッド端と近接主溝との間の陸部外表面にそれぞれタイヤ幅方向にトレッド端から近接主溝まで延び周方向に等距離離れた61本のラグ溝を形成した比較タイヤ１と、前記ラグ溝の代わりにサイプが形成された以外は比較タイヤ１と同様である比較タイヤ２と、前記ラグ溝の溝底部に該ラグ溝に沿ってトレッド端から近接主溝まで直線状に延びる平板状のサイプが追加形成された以外は比較タイヤ１と同様である図１、２、３に示すような実施タイヤ１と、サイプが長手方向のみに波状、ジグザグ状に屈曲している以外は実施タイヤ１と同様である図４に示すような実施タイヤ２と、サイプが深さ方向にも波状、ジグザグ状の屈曲している以外は実施タイヤ２と同様である実施タイヤ３とを準備した。

ここで、各タイヤは小型トラック用ラジアルタイヤで、そのサイズはいずれも195/85Ｒ16であった。また、前述のタイヤにおいては、トレッド幅は 140mm、トレッド端から近接主溝の幅方向中央までの平均距離は44mm、最深主溝の溝深さＦは13.6mm、ラグ溝の溝深さＤは 2.8mm、合計深さＲは12.1mm、ラグ溝に沿って波状に屈曲したサイプの振幅、ピッチはそれぞれ 2.0mm、 4.0mm、深さ方向に沿って波状に屈曲したサイプの振幅、ピッチはそれぞれ 1.0mm、 3.0mm、キャップ層、ベース層の60度Ｃ tanδはそれぞれ 0.136、 0.100であった。

次に、前述の各タイヤを５ 1/2Ｋのリムに装着して600ｋＰａの内圧を充填した後、 11.56ｋＮの荷重を付与しながら時速 100ｋｍでドラム上を走行させた。この状態でドラムを惰性回転させ、該惰性回転中の減速度合を測定して、時速80ｋｍでの各タイヤの転がり抵抗を求めた。その結果を比較タイヤ１を 100として以下の表１に指数表示した。ここで、指数が小であるほど、転がり抵抗が小である。

次に、前述の各タイヤを積載量が19.6ｋＮの国産小型トラックに装着した後、定積状態で舗装路を50000ｋｍ走行し、両トレッド端と近接主溝との間の陸部外表面に形成されたショルダーブロックのヒールアンドトウ摩耗量、即ち各ショルダーブロックの踏込み部における摩耗深さと蹴り出し部における摩耗深さとの差を求めた。その結果を比較タイヤ１を 100として前記表１に指数表示した。ここで、指数が小であるほど、耐ヒールアンドトウ摩耗性（表１では耐ＨＴ摩耗性と表示）が良好である。

また、このときの各タイヤの全摩耗量を測定し、その結果を比較タイヤ１を 100として前記表１に指数表示した。ここで、指数が大であるほど、耐摩耗性が良好である。

この発明は、トレッド外表面に複数の主溝、ラグ溝が形成された空気入りタイヤの産業分野に適用できる。

この発明の実施形態１を示すトレッド部近傍の子午線断面図である。その平面図である。図２のＩ−Ｉ矢視断面図である。この発明の実施形態２を示す図２と同様の平面図である。この発明の実施形態３を示す図３と同様の断面図である。

11…空気入りタイヤ 28…トレッド
32…トレッド端 33…主溝
33ｂ…近接主溝 44…陸部
45…ラグ溝 49…サイプ

Claims

トレッドの外表面に複数の主溝がタイヤ幅方向に離れて形成されるとともに、両トレッド端と両トレッド端に最も近接する一対の近接主溝との間の陸部外表面に周方向に離れた複数のラグ溝が形成されている空気入りタイヤにおいて、前記両トレッド端と前記一対の近接主溝との間の前記陸部外表面に形成されたラグ溝のみの溝底部に該ラグ溝に沿って延びるサイプを形成する一方、前記ラグ溝およびサイプの双方が両トレッド端から近接主溝まで延びていることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記サイプは平板状を呈している請求項１記載の空気入りタイヤ。