JP4970815B2

JP4970815B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4970815B2
Application number: JP2006079106A
Authority: JP
Inventors: 眞一梶; 裕一中村; 晴信吹田; 裕昭杉本
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2026-03-22
Also published as: JP2007253718A

Description

本発明は、トレッドのショルダー部にブロックが形成された空気入りタイヤに関し、より詳しくは当該ショルダー部の偏摩耗が抑制された空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤのトレッドのショルダー部は、偏摩耗が発生し易い箇所である。偏摩耗が進行するとタイヤの諸性能が低下するため、早期にタイヤを交換することが必要となる。そのため、偏摩耗を抑制するために、様々な方策が採られてきた。

特許文献１の空気入りタイヤにおいては、接地端を挟む両側に、周方向に延びる２本の副溝を設け、該副溝に挟まれた領域（摩耗領域）を犠牲にして摩耗させている。その結果、当該領域よりタイヤ幅方向内側に摩耗が進行することがなく、トレッドの偏摩耗が抑制されている。また、特許文献２の空気入りタイヤにおいては、接地端を含む、接地端より外側に周方向に延びる３本の細溝を設けている。この場合も、該細溝が刻まれた領域（摩耗領域）を犠牲にして、当該領域よりタイヤ幅方向内側のトレッドの偏摩耗を抑制している。
特開平６−８７３０３号公報特開平４−３２７４５５号公報

走行時に、トレッドのショルダー部は、路面から前後方向の力のみならず横方向の力を受ける。特に、前輪に装着されたタイヤにおいては、この傾向が強い。特許文献１のタイヤでは、路面からの横力により、副溝に挟まれた領域（摩耗領域）がタイヤ幅方向内側に倒れこんでしまい、タイヤと路面との摩擦による摩擦エネルギーを吸収できず、偏摩耗が発生することがある。

特許文献２のタイヤでも同様に、３本の細溝が刻まれた領域（摩耗領域）の剛性が低いため、タイヤ幅方向内側に倒れこんでしまい、偏摩耗抑制効果が低下してしまうことがある。更に、３本の細溝を設ける必要があるためトレッドパターンの設計自由度が低下したり、前記摩擦エネルギーの制御が困難であるため外側の２本の細溝の溝底にクラックが発生するという問題点もある。

したがって、本発明の目的は、路面からの横力に対しても、効果的にトレッドのショルダー部の偏摩耗を抑制できる空気入りタイヤを提供することにある。

上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、本願発明は、一対のビード部と、トレッドと、前記ビード部と前記トレッドとを連結するサイド部を備え、タイヤ周方向に延びる主溝及び前記主溝を連通する横溝が前記トレッドに刻まれ、少なくとも前記トレッドのショルダー部にブロックが形成された空気入りタイヤにおいて、
前記ブロックに、タイヤ周方向に延びる、複数の周方向サイプと、タイヤ幅方向に延びる、複数の幅方向サイプとが刻まれ、
前記周方向サイプと前記幅方向サイプとにより小ブロックが形成され、
前記小ブロックの稜線の幅方向長さＬ２と周方向長さＬ１との比Ｌ２／Ｌ１は０．７〜１．４であり、
前記幅方向サイプの幅方向両端部の深さｄ１は、前記主溝の深さの１８〜３５％であって、前記幅方向サイプの中央部の深さｄ２は、幅方向両端部の深さｄ１の５０〜７５％であることを特徴とする空気入りタイヤである。

路面からの横力や前後方向の力に対して、周方向サイプと幅方向サイプとにより形成された小ブロックが独立して変形可能となる、その結果、ブロックで発生する摩擦エネルギーは、各小ブロックに均等に分散されるので、ブロックの縁部での摩耗量は小さくなり、偏摩耗を抑制することができる。

路面からの前後方向及び横方向のいずれの力に対しても摩擦エネルギーを均等に分散する観点から、小ブロックは正方形により近い形状が好ましく、より具体的には、Ｌ２／Ｌ１が０．７〜１．４であることが好ましい。

ブロックの幅方向両側の縁部は他の部分に比べて摩耗進行が早いため、幅方向サイプの両端部は早期に消滅することがある。この場合、ブロックの幅方向両側の縁部には小ブロックが形成されず、上記の偏摩耗抑制効果が発揮しないことある。そのため、幅方向サイプの幅方向両端部の深さｄ１は、前記幅方向サイプの中央部の深さｄ２よりも深くしている。具体的には、前記幅方向サイプの中央部の深さｄ２は、幅方向両端部の深さｄ１の５０〜７５％としている。

本願発明は、前記周方向長さＬ１及び前記幅方向長さＬ２はいずれも４ｍｍ〜１５ｍｍである空気入りタイヤでもある。

周方向長さＬ１、幅方向長さＬ２はいずれも４〜１５ｍｍが好ましい。４ｍｍ未満であると、小ブロックが小さくなりすぎて欠損などが生じるおそれがある。１５ｍｍを超えると、小ブロックが大きすぎて摩擦エネルギーを均等に分散され難い。

本願発明は、前記幅方向サイプの幅方向両端部の深さｄ１は、前記主溝の深さの１８〜３５％である空気入りタイヤでもある。

ｄ１が主溝の深さの１８％未満であると、早期に幅方向サイプの両端部が消滅してしまうので、上述した偏摩耗抑制効果が発揮しなくなる。３５％を超えると、ブロックの幅方向両側の縁部の剛性が低くなりすぎて、却って偏摩耗が発生しやすくなる。

以下、図面を用いて、本発明に係る空気入りタイヤの実施形態を説明する。図１は本発明に係る空気入りタイヤのトレッドパターンの右半分の一部を示す図である。図において、トレッドＴには、タイヤ周方向Ｒに延びる周方向溝１と、周方向溝１同士を連結する横溝２が刻まれ、周方向溝１と横溝２とによりブロック３が形成されている。トレッドＴのショルダー部にあるブロック３には、タイヤ周方向Ｒに延びる周方向サイプ１１及びタイヤ幅方向に延びる幅方向サイプ１２が刻まれている。周方向サイプ１１及び幅方向サイプ１２により、長方形の小ブロック１３が形成されている。小ブロック１３の稜線の周方向長さ、幅方向長さはそれぞれＬ１、Ｌ２である。なお、Ｅは接地端、Ｃはタイヤ赤道面である。

ブロック３が路面からの横力や前後方向の力を受けたとき、各小ブロック１３が変形し易くなる。その結果、ブロック３で発生する摩擦エネルギーは、各小ブロック１３に均等に分散されるので、ブロックの縁部での摩耗量は小さくなり、偏摩耗を抑制することができる。なお、路面からの前後方向及び横方向のいずれの力に対しても摩擦エネルギーを均等にする観点から、小ブロック１３は正方形により近い形状が好ましく、より具体的には、Ｌ２／Ｌ１が０．７〜１．４であることが好ましい。また、周方向長さＬ１、幅方向長さＬ２はいずれも４〜１５ｍｍが好ましい。４ｍｍ未満であると、小ブロック３の欠損などが生じるおそれがある。

ブロック３の幅方向両側の縁部は他の部分に比べて摩耗進行が早いため、幅方向サイプ１２の両端部は早期に消滅することがある。この場合、ブロック３の幅方向両側の縁部には小ブロック１３が形成されず、上記の偏摩耗抑制効果が発揮しないことある。そのため、図１のＡ−Ａ線断面を示す図２に示すように、幅方向サイプ１２の中央部では一定の深さｄ２であり、両端部ではサイプの深さはｄ２からｄ１へ徐々に深くしている。図３に示すように、サイプの深さがｄ２である中央部のサイプ長さをより短くしてもよい。図４に示すように、サイプの深さがｄ２である一点からｄ１へ徐々に深くしてもよく、図５に示すように、サイプの深さをｄ２からｄ１へ段階的に変化させてもよい。なお、周方向サイプ１１の深さは一定で、幅方向サイプ１２の中央部の深さｄ２と同程度が好ましい。

なお、幅方向サイプ１２の両端部の深さｄ１は、主溝１の深さの１８〜３５％が好ましい。１８％未満であると、早期に幅方向サイプ１２の両端部が消滅してしまうので、上述した偏摩耗抑制効果が発揮しなくなる。３５％を超えると、ブロック３の幅方向両側の縁部の剛性が低くなりすぎて、却って偏摩耗が発生しやすくなる。また、中央部の深さｄ２は、ｄ１の５０〜７５％が好ましい。深さｄ２がｄ１の５０％未満であると中央部の深さが浅すぎて偏摩耗抑制効果が低下する。逆に、深さｄ２がｄ１の７５％を超えると、中央部と両端部との差が小さくなり偏摩耗抑制効果が低下する。

まず、タイヤが接地した状態でショルダー部のブロックに発生する摩擦エネルギーを有限要素法（ＦＥＭ）解析により求めた。実施例１〜３は本発明に係るタイヤであり、図１に示すトレッドパターンを有し、周方向及び幅方向サイプ１１、１２が刻まれている。幅方向サイプ１２は、図２に示した形状を有する。ショルダー部のブロック３の詳細は、図６に示す。

比較例１は同じブロック形状で周方向及び幅方向サイプが刻まれていない。比較例２は、実施例１と同様に周方向及び幅方向サイプ１１、１２が刻まれているが、周方向サイプ及び幅方向サイプ１１、１２の深さは一定である。比較例３では、小ブロック１３の稜線の比Ｌ２／Ｌ１が１．４を超え、比較例４では、Ｌ２／Ｌ１が０．７未満である。比較例５では、小ブロック１３の稜線の長さＬ１、Ｌ２が４．０ｍｍ未満であり、比較例６では、小ブロック１３の稜線の長さＬ１、Ｌ２が１５．０ｍｍを超えている。なお、実施例及び比較例のサイプ等の寸法は表１に示している。

解析条件は以下のとおりであり、図６に示したブロック３の縁部Ｒａ（幅方向内側）、Ｒｂ（幅方向外側）、Ｒｃ（蹴り出し側）、Ｒｄ（踏み込み側）における摩擦エネルギーを解析した。結果を表１に示すが、比較例１の摩擦エネルギーを１００とした指数で表している。
解析条件
タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５
負荷荷重：２７８（Ｎ）
スリップ角度：０．２度
主溝深さ：１６．０ｍｍ

表１によれば、実施例１〜３では、小ブロック１３を構成することにより、ブロック３の各縁部の摩擦エネルギーを小さくすることができた。また、幅方向サイプの両端部を深くすることで、比較例２と比べてもブロック３の各縁部の摩擦エネルギーを小さくすることができた。比較例３、４では、小ブロック１３の稜線の比Ｌ２／Ｌ１が大きすぎたり、小さすぎたりするため、各縁部の摩擦エネルギーを小さくすることができない。比較例５、６では、小ブロック１３の稜線の長さＬ１、Ｌ２が長すぎたり、短すぎたりするため、各縁部の摩擦エネルギーを小さくすることができない。したがって、本発明のタイヤは、偏摩耗抑制効果が高いことが判る。

次に、上記の実施例１〜３及び比較例１〜６に係るタイヤを試作して、リムサイズ２２．５×７．５のリムに組み付けた後、内圧７００ｋＰａで空気を充填し、車両総重量２０トンの大型トラックの前輪に装着した。最大積載量の８０％の荷重で舗装路を走行し、ショルダー部のブロックの段差偏摩耗量を測定した。結果を表２に示すが、実施例１〜３のタイヤでは偏摩耗の発生が抑制されていることが判る。

図１は、本発明に係る空気入りタイヤのトレッドパターンを示す。図２は、図１のＡ−Ａ断面図を示す。図３は、図１のＡ−Ａ断面図を示す。図４は、図１のＡ−Ａ断面図を示す。図５は、図１のＡ−Ａ断面図を示す。図６は、数値解析に用いたブロックの形状を示す。

符号の説明

１主溝
２横溝
３ブロック
１１周方向サイプ
１２幅方向サイプ
１３小ブロック

Claims

一対のビード部と、トレッドと、前記ビード部と前記トレッドとを連結するサイド部を備え、タイヤ周方向に延びる主溝及び前記主溝を連通する横溝が前記トレッドに刻まれ、少なくとも前記トレッドのショルダー部にブロックが形成された空気入りタイヤにおいて、
前記ブロックに、タイヤ周方向に延びる、複数の周方向サイプと、タイヤ幅方向に延びる、複数の幅方向サイプとが刻まれ、
前記周方向サイプと前記幅方向サイプとにより小ブロックが形成され、
前記小ブロックの稜線の幅方向長さＬ２と周方向長さＬ１との比Ｌ２／Ｌ１は０．７〜１．４であり、
前記幅方向サイプの幅方向両端部の深さｄ１は、前記主溝の深さの１８〜３５％であって、前記幅方向サイプの中央部の深さｄ２は、幅方向両端部の深さｄ１の５０〜７５％であることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記周方向長さＬ１及び前記幅方向長さＬ２はいずれも４ｍｍ〜１５ｍｍである請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記周方向サイプの深さは、一定であって前記幅方向サイプの中央部の深さｄ２と等しい請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。