JP5032852B2 - 空気入りタイヤ及びタイヤ成型用金型 - Google Patents

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、より詳細には、接地端近傍に細リブを備え、トレッドのショルダー部の偏摩耗が抑制された空気入りタイヤ及び該空気入りタイヤを成型するタイヤ成型用金型に関する。

空気入りタイヤでは、トレッドのショルダー部の接地圧が高くなるので、他の部分に比べてショルダー部の摩耗量が多くなる偏摩耗が問題となっていた。このような偏摩耗を抑止するため、図１に示すように接地端Ｅからタイヤ幅方向内側にタイヤ周方向に延びる細溝３を刻み、細溝３と接地端Ｅとに挟まれた細リブ４を設けている。その結果、細リブ４によりトレッドＴのショルダー部の剛性が低くなり、ショルダー部の接地圧が低くなり、偏摩耗を抑制することができる。このような空気入りタイヤの一例として、特許文献１に記載された空気入りタイヤが知られている。

特開平１１−１５１９１０号公報（図４）

上記の空気入りタイヤでは、路面からの入力により細リブ４が変形し易くなっている。図２に示すように、段差のある路面Ｇを通過する際、段差により細溝３が大きく開かれ、過度に変形すると、細溝３の溝底にクラックが発生し、タイヤの耐久性が低下することがある。クラックの発生を抑えるため、細リブ４の幅を狭くすることも考えられる。しかし、偏摩耗を抑制する効果が不十分となり、細リブ４が千切れることさえある。細リブ４が消滅すると、偏摩耗を抑制する効果も消滅してしまう。

細溝３の溝底に発生するクラックを防止する手段として、溝底全体に曲率を持たせ、溝底の曲率半径を大きくしてクラックの防止を図ることが考えられる。しかし、トレッド表面における細溝３の溝幅を広くすると、路面からの外力を受けて細リブ４が路面に引っかかり易く、細リブ４が変形し易くなる。そのため、細溝３の溝幅を大きくし溝底の曲率半径を大きくするには限界があり、クラック防止の効果は不十分である。

トレッド表面に向かうにつれ細溝の溝幅が狭くなるようにすると、細溝を成型する細溝成型部（例えば、ブレード）は、トレッド表面を成型するトレッド成型面近くでは幅が狭く、先端に向かうにつれ幅が広くなる。その結果、当該成型部とトレッド成型面との接続部の強度が低下し、金型を開くとき、細溝成型部が欠損するおそれがあり、金型の耐久性の点で問題があった。

したがって、本願発明の目的は、偏摩耗を効果的に抑制し、ショルダー部の耐久性を向上させた空気入りタイヤを提供し、また、かかる空気入りタイヤを成型するための耐久性のあるタイヤ成型用金型を提供することにある。

上記課題を解決するため、本願発明に係る空気入りタイヤは、トレッドにタイヤ周方向に延びる複数の主溝が刻まれ、少なくともトレッドのショルダー部にリブが形成され、接地端よりタイヤ幅方向内側にタイヤ周方向に延びる細溝が刻まれた空気入りタイヤにおいて、
トレッド開口部では、前記細溝は幅狭部と幅広部とを周方向に交互に備え、前記細溝のタイヤ幅方向内側のトレッド表面での稜線は直線であり、前記細溝の溝底は断面円弧形状であり、
タイヤ幅方向内側の前記細溝の側壁は、トレッド表面に対して略垂直であって前記溝底に接続され、
タイヤ幅方向外側の前記幅狭部の側壁は、前記溝底に向かうにつれて溝幅が広くなるように前記溝底に接続されたことを特徴とする空気入りタイヤである。

接地端よりタイヤ幅方向内側にタイヤ周方向に延びる細溝を刻むことにより、ショルダー部の剛性が低くなり、接地圧も低下するので、偏摩耗が抑制される。細溝のタイヤ幅方向内側のトレッド表面での稜線が直線であることにより、細溝よりタイヤ幅方向内側のリブのショルダー部の剛性が周方向で一定となり、当該リブの偏摩耗を防ぐことができる。細溝の溝底を断面円弧形状とすることにより、溝底でのクラックの発生を抑制することができる。タイヤ幅方向外側の幅狭部の側壁は、溝底に向かうにつれて溝幅が広くなるように溝底に接続されているので、細リブの幅狭部近傍の剛性がより低下するので、細リブ全体の剛性も低下しトレッドのショルダー部の剛性が低下し、ショルダー部の接地圧がより低くなるので、ショルダー部の偏摩耗が抑制される。なお、「溝底に向かうにつれて溝幅が広くなる」とは、幅狭部の側壁が傾斜し徐々に溝幅が広くなることの他、トレッド表面から溝底に向かう途中まで一定の幅を維持し、その後溝幅が広くなることも含む。

細溝が幅広部を備えることにより、後述するように、細溝を成型する、金型の細溝成型部が補強され、細溝成型部の欠損が抑制されるので、タイヤ成型用金型の耐久性が向上する。なお、トレッド開口部での細溝の幅狭部の幅は、細溝の溝底部の最大幅の０．１〜０．５倍であり、トレッド開口部での幅広部の最大幅は、細溝の溝底部の最大幅の０．５〜１．４倍であることが好ましい。

本願発明に係るタイヤ成型用金型は、金型のトレッド成型面から突出する、トレッドのショルダー部にタイヤ周方向に延びる主溝を形成する主溝成型部と、主溝成型部により成型されるリブにタイヤ周方向に延びる細溝を成型する細溝成型部とを少なくとも備え、
トレッド成型面との接続部では、前記細溝成型部は幅狭部と幅広部とを周方向に交互に備え、前記細溝成形部のタイヤ幅方向内側のトレッド成型面での稜線は直線であり、前記細溝成型部の先端部は断面円弧形状であり、
タイヤ幅方向内側の前記細溝成型部の側壁は、前記トレッド成型面に対して略垂直であって前記先端部に接続され、
タイヤ幅方向内側の前記細溝成型部の側壁は、前記トレッド成型面に対して略垂直であって前記先端部に接続され、
タイヤ幅方向外側の前記幅狭部の側壁は、前記先端部に向かうにつれて幅が広くなるように前記先端部に接続されたことを特徴とするタイヤ成型用金型である。

細溝を成型する、金型の細溝成型部は幅狭部と幅広部とを備えるため、トレッド成型面との接続部で細溝成型部が補強され、細溝成型部の欠損が抑制される。その結果、タイヤ成型用金型の耐久性が向上する。なお、「先端部に向かうにつれて幅が広くなる」とは、幅狭部の側壁が傾斜し徐々に幅が広くなることの他、トレッド成型面から先端部に向かう途中まで一定の幅を維持し、その後幅が広くなることも含む。また、トレッド成型面との接続部での細溝成型部の幅狭部の幅は、細溝成型部の先端部の最大幅の０．１〜０．５倍であり、トレッド成型面との接続部での幅広部の最大幅は、細溝成型部の先端部の最大幅の０．５〜１．４倍であることが好ましい。

以下、図面を用いて、本願発明に係る空気入りタイヤの実施の形態を説明する。図３は、タイヤトレッドのショルダー部を示す斜視図であり、図４は図３の細溝を示す図である。トレッドＴには、タイヤ周方向Ｒに延びる主溝１が刻まれている。図示した幅方向最外側の主溝１と接地端Ｅによりショルダー部には、リブ２が形成されている。更に、接地端Ｅからタイヤ幅方向内側には、周方向に延びる細溝３が刻まれて、細リブ４が形成されている。なお、図３では、ベルト層、ベルト補強層などの部材は省略している。また、トレッドＴの、図示した幅方向最外側の主溝１より内側領域には、リブを配置してもよく、一部又は全部にブロックを配置してもよい。

細溝３は、幅狭部１１と幅広部１２とを周方向に交互に備えている。幅狭部１１はトレッドＴ表面で幅が一定で狭い部分で、幅広部１２は幅狭部１１以外の部分である。溝底５は円弧形状となっているため、路面から受ける力により細リブ４が変形しても、溝底５でのクラックの発生を抑制することができる。また、幅狭部１１の側壁１１ａは溝底５に接続されているが、クラック防止の観点から、接続部の溝底５の円弧の接面が側壁１１ａと同一となるように接続されている（正接されている）ことが好ましい。

細溝３のタイヤ幅方向内側の側壁３ａはトレッドＴに対して略垂直であるが、タイヤ幅方向外側の幅狭部１１の側壁１１ａは、溝底に向かうにつれて徐々に溝幅が広くなるように傾斜しているので、細リブ４の幅狭部１１近傍４ａの剛性が低くなっている。その結果、細リブ４によりトレッドＴのショルダー部の剛性が低下し、ショルダー部の接地圧がより低くなるので、ショルダー部の偏摩耗が抑制される。本願では、略垂直とは、８５度〜９５度の範囲を言う。

タイヤ幅方向外側の幅広部１２の側壁１２ａはトレッド開口部でＶ字形状となっていて、少なくとも一部（図では稜線１２ｂ）がトレッドＴの表面に対して垂直であって、溝底５に接続されている。細溝を成型する、金型の細溝成型部を考えると、幅広部１２を成型する部分により細溝成型部が補強され、細溝成型部の欠損が抑制されるので、本願発明の空気入りタイヤを成型するタイヤ成型用金型の耐久性が向上する。なお、タイヤ幅方向外側に幅広部１２が形成されていればよく、稜線１２ｂはタイヤ幅方向外側に傾斜していてもよく、タイヤ幅方向内側に傾斜していてもよい。更に、クラック防止の観点から、稜線１２ｂが接続部の溝底５の円弧の接面上にあるように、稜線１２ｂと溝底５とが接続されていることが好ましい。

図５、６に示す本願発明の他の実施の態様では、トレッド開口部で幅広部１２のＶ字頂点部分が一定の幅Ｌ１を有する側壁１２ｃを構成し、側壁１２ａが側壁１２ｃと幅狭部１１の側壁１１ａとを連結している。側壁１２ｃは、タイヤ幅方向外側に傾斜していてもよく、タイヤ幅方向内側に傾斜していてもよい。更に、クラック防止の観点から、接続部の溝底５の円弧の接面が側壁１２ｃと同一となるように正接されていることが好ましい。

図７、８に示す本願発明の他の実施の態様では、トレッド開口部で幅広部１２の幅が一定の幅を有し側壁１２ｃを構成し、側壁１２ａが側壁１２ｃと幅狭部１１の側壁１１ａとを連結している。側壁１２ａは細溝３の進行方向に垂直である。この場合も、側壁１２ｃは、タイヤ幅方向外側に傾斜していてもよく、タイヤ幅方向内側に傾斜していてもよい。更に、クラック防止の観点から、接続部の溝底５の円弧の接面が側壁１２ｃと同一となるように正接されていることが好ましい。

図１２、１３に示す本願発明の他の実施の態様では、細溝３の幅狭部１１の溝幅は、等幅部３ｂにおいてトレッドＴ表面から溝底５に向かう途中まで一定の幅を有し、その後幅狭部１１の溝幅が広くなっている点が、図７、８に示す実施の態様と異なる。クラック防止の観点から等幅部３ｂと溝底５とは滑らかに接続されている。例えば、溝内側に凸な曲面３ｃで等幅部３ｂと溝底５とを接続してもよい。等幅部３ｂの溝底側端部から傾斜面を設けて、図７、８に示したように傾斜面を溝底に当接させてもよく、この場合Ｄ１＝０とすると図７、８に示した細溝の形態となる。幅狭部１１の等幅部３ｂの深さＤ１は、細溝３の溝深さＤの７０％以下が好ましい。７０％を超えると急激に溝幅が広くなるのでクラックが発生しやすくなる。この場合も、側壁１２ｃは、タイヤ幅方向外側に傾斜していてもよく、タイヤ幅方向内側に傾斜していてもよい。更に、クラック防止の観点から、接続部の溝底５の円弧の接面が側壁１２ｃと同一となるように正接されていることが好ましい。

なお、上記のいずれの実施の形態においても、トレッド開口部での細溝３の幅狭部１１の幅Ｗ２は、細溝３の溝底部５の最大幅Ｗの０．１〜０．５倍であり、トレッド開口部での幅広部１２の最大幅Ｗ１は、細溝３の溝底部５の最大幅Ｗの０．５〜１．４倍であることが好ましい。幅狭部１１の幅Ｗ２が溝底部５の最大幅Ｗの０．５倍を超えると、路面からの外力をうけ細リブ４が路面に引っかかり易くなりクラックが発生しやすくなり、細リブ４が損傷を受け易くなる。逆に、幅狭部１１の幅Ｗ２が溝底部５の最大幅Ｗの０．１倍未満であると、細溝３を成型する細溝成型部の加工が困難になる。更に加硫成型後の金型を開く時に力を受けて、幅広部１２に挟まれた幅狭部１１が弓なりに曲がる変形を起こし細溝成型部の耐久性が低下する。幅広部１２の最大幅Ｗ１が溝底部５の最大幅Ｗの０．５倍未満であると、細溝成型部の幅広部１２に相当する部分が細溝成型部を補強する効果が得難い。逆に、幅広部１２の最大幅Ｗ１が溝底部５の最大幅Ｗの１．４倍を超えると、幅広部１２により細リブ４に幅が狭い部分ができ、当該部分に欠けやクラックが発生し細リブ４が損傷することがある。更に、効果的に偏摩耗を抑制し、細溝成型部を補強する観点から、細溝３の幅広部１２の最大幅Ｗ１と幅狭部１１の幅Ｗ２と差Ｗ１−Ｗ２は、溝底部５の最大幅Ｗの０．２倍以上とすることが好ましい。

また、十分な溝底部５の曲率半径を確保しクラックを防止する観点から溝底部５の最大幅Ｗは３．０ｍｍ以上が好ましい。細リブ４の幅を確保する観点から溝底部５の最大幅Ｗは６．０ｍｍ以下が好ましい。図示したように、細溝３のタイヤ幅方向内側のトレッド表面での稜線は直線である。当該稜線に切り欠きなどがあると、リブ２のショルダー部の剛性が周方向で変化する。その結果、リブ２の剛性が変化する部位から偏摩耗が発生することがある。

また、金型の細溝成型部の補強の観点から、幅広部１２は細溝３全周に２０個以上あることが好ましく、幅広部１２の長さＬは、０．５ｍｍ〜２５．０ｍｍが好ましく、長さＬの総和は、細溝３の周長の１０〜３０％が好ましい。１０％未満であると細溝成型部の補強が不十分であり、３０％を超えると細リブ４の路面からの力により動きが大きくなり、クラックの防止効果が不十分となる。

次に、本願発明に係る空気入りタイヤを成型するタイヤ成型用金型について説明する。図９〜１１、１４は、それぞれ図３〜４、図５〜６、図７〜８及び図１１〜１２に示したショルダー部を成型する金型を示す図である。金型Ｍのトレッド成型面１２０から、トレッドＴのショルダー部に周方向に延びる主溝１を形成する主溝成型部１０１と、主溝成型部１０１により成型されるリブ２にタイヤ周方向に延びる細溝３を成型する細溝成型部１０３とが突出している。なお、金型Ｍは、２ピースモールドであっても、セクターモールドであってもよい。

細溝成型部１０３の先端部１０５は断面円弧形状であり、成型される細溝３の溝底５のクラック発生を抑制する。細溝成型部１０３のタイヤ幅方向内側の側壁１０３ａはトレッド成型面１２０に対して略垂直であるが、細溝成型部１０３は幅狭部１１１と幅広部１１２とを周方向に交互に備えている。幅狭部１１１の側壁１１１ａは先端部に向かうにつれて幅が広くなっているので、既述したように、形成される細リブ４の幅狭部１１近傍４ａの剛性が低くなりショルダー部の接地圧がより低くなるので、ショルダー部の偏摩耗が抑制される。

幅広部１１２によりトレッド成型面１２０との接続部で細溝成型部１０３が補強され、金型Ｍを開くときに発生しうる細溝成型部１０３の欠損が抑制される。その結果、タイヤ成型用金型Ｍの耐久性が向上する。なお、既述したように、クラック防止の観点から、幅広部１１２の稜線１１２ｂが先端部１０５の円弧の接面上にあるように、稜線１１２ｂと先端部１０５とが接続されていることが好ましく、先端部１０５の円弧の接面が側壁１１２ｃと同一となるように正接されていることが好ましい。

トレッド成型面１２０との接続部での細溝成型部１０３の幅狭部１１１の幅（細溝３の幅狭部１１の幅Ｗ２に相当）は、細溝成型部１０３の先端部１０５の最大幅（細溝３の溝底部５の最大幅Ｗ）の０．１〜０．５倍であり、トレッド成型面との接続部での幅広部の最大幅（細溝３の幅広部１２の最大幅Ｗ１）は、細溝成型部の先端部の最大幅の０．５〜１．４倍であることが好ましい。

実施例として本発明に係る空気入りタイヤ、比較例のタイヤを試作し、トレーラー牽引用トラクター（車軸配置２D）の前輪に装着して評価を行なった。タイヤサイズは２９５／７５Ｒ２２．５、空気圧は７２０ｋＰａとした。実施例１〜４は、それぞれ図３〜４、図５〜６、図７〜８及び図１２〜１３に示したショルダー部を備えたタイヤ、比較例１、２は幅広部のない細溝をショルダー部に備えたタイヤである。各細溝の寸法は表１に示すが、実施例４では、細溝の等幅部と溝底とは、曲率半径が４．５ｍｍである、溝内側に凸な曲面で接続されている。

評価結果を表１に示す。耐偏摩耗性能は、１６万ｋｍ走行後にリブ２の細溝３側のエッジの局所摩耗の幅を、比較例１を１００とした指数であり、数字が大きいほど局所摩耗の幅が狭く、偏摩耗抑制効果が高いことを示している。溝底のクラックの有無は、１６万ｋｍ走行後のタイヤを目視で確認した結果である。細溝成型部のたわみは、実施例、比較例に係るタイヤを各１０００本加硫成型した後の金型の細溝成型部のたわみ量を測定した結果で、比較例２ではたわみが測定されたが、実施例ではたわみが測定できなかった。表１によれば、実施例タイヤでは、タイヤの耐久性を向上させると共に、偏摩耗抑制効果を高めることができた。また、成型する金型の耐久性も向上することができた。

従来の空気入りタイヤのトレッドショルダー部を示す斜視図である。 従来の空気入りタイヤにおける、段差のある路面上での接地状態を示す断面図である。 本発明に係る空気入りタイヤのトレッドショルダー部を示す斜視図である。 図３における細溝の詳細を示す図である。 本発明に係る空気入りタイヤのトレッドショルダー部を示す斜視図である。 図５における細溝の詳細を示す図である。 本発明に係る空気入りタイヤのトレッドショルダー部を示す斜視図である。 図７における細溝の詳細を示す図である。 本発明に係るタイヤ成型用金型の一部を示す斜視図である。 本発明に係るタイヤ成型用金型の一部を示す斜視図である。 本発明に係るタイヤ成型用金型の一部を示す斜視図である。 本発明に係る空気入りタイヤのトレッドショルダー部を示す斜視図である。 図１２における細溝の詳細を示す図である。 本発明に係るタイヤ成型用金型の一部を示す斜視図である。

符号の説明

１ 主溝
２ リブ
３ 細溝
４ 細リブ
５ 細溝の溝底
１１ 幅狭部
１２ 幅広部

Claims (4)

1. トレッドにタイヤ周方向に延びる複数の主溝が刻まれ、少なくともトレッドのショルダー部にリブが形成され、接地端よりタイヤ幅方向内側にタイヤ周方向に延びる細溝が刻まれた空気入りタイヤにおいて、
   トレッド開口部では、前記細溝は幅狭部と幅広部とを周方向に交互に備え、前記細溝のタイヤ幅方向内側のトレッド表面での稜線は直線であり、前記細溝の溝底は断面円弧形状であり、
   タイヤ幅方向内側の前記細溝の側壁は、トレッド表面に対して略垂直であって前記溝底に接続され、
   タイヤ幅方向外側の前記幅狭部の側壁は、前記溝底に向かうにつれて広くなるように前記溝底に接続されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. トレッド開口部での前記細溝の幅狭部の幅は、前記細溝の溝底部の最大幅の０．１〜０．５倍であり、トレッド開口部での前記幅広部の最大幅は、前記細溝の溝底部の最大幅の０．５〜１．４倍である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 金型のトレッド成型面から突出する、トレッドのショルダー部にタイヤ周方向に延びる主溝を形成する主溝成型部と、主溝成型部により成型されるリブにタイヤ周方向に延びる細溝を成型する細溝成型部とを少なくとも備え、
   トレッド成型面との接続部では、前記細溝成型部は幅狭部と幅広部とを周方向に交互に備え、前記細溝成形部のタイヤ幅方向内側のトレッド成型面での稜線は直線であり、前記細溝成型部の先端部は断面円弧形状であり、
   タイヤ幅方向内側の前記細溝成型部の側壁は、前記トレッド成型面に対して略垂直であって前記先端部に接続され、
   タイヤ幅方向外側の前記幅狭部の側壁は、前記先端部に向かうにつれて幅が広くなるように前記先端部に接続されたことを特徴とするタイヤ成型用金型。
4. トレッド成型面との接続部での前記細溝成型部の幅狭部の幅は、前記細溝成型部の先端部の最大幅の０．１〜０．５倍であり、トレッド成型面との接続部での前記幅広部の最大幅は、前記細溝成型部の先端部の最大幅の０．５〜１．４倍である請求項３に記載のタイヤ成型用金型。

Images