JP5078372B2

JP5078372B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5078372B2
Application number: JP2007011974A
Authority: JP
Inventors: 啓中溝
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2027-01-22
Also published as: JP2008174198A; EP1946943B1; ES2339513T3; DE602008000674D1; EP1946943A1

Description

本発明は、空気入りタイヤ、特に、トレッドゴムの耐偏摩耗性の改善と走行時の騒音の低減とを高い次元で両立させた空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤは、トレッド部に、タイヤ周方向に沿って連続して延びる複数本の周溝を具えるのが一般であり、この種の周溝をトレッド部に具える空気入りタイヤには、周溝縁に沿って、リバーウエアまたはレイルウエイ摩耗と呼ばれる偏摩耗が多少にかかわらず発生し、ときには前記偏摩耗が進展して互いに隣り合う周溝相互間にわたり、トレッドゴム陸部にリブパンチと呼ばれる偏摩耗欠損部を生じさせる。前記偏摩耗欠損部は、トレッドゴムの摩耗寿命を大幅に短くするばかりか、車両の操縦安定性や振動乗心地性を著しく損なう。また、直線状周溝を具えるタイヤが、偏摩耗に対し最も不利であることは周知である。

この種の偏摩耗を改善するための手段としては、例えば、特許文献１に示すように、トレッド部のトレッドゴムに、踏面周方向に連続して延びる一対の溝及び狭い切込みなどを設け、これら一対の溝又は狭い切込みにより、トレッドゴム陸部から離隔され、踏面からの段下がり表面をもつ複数本の段差陸部をトレッド部に形成することが有用である。このようなタイヤは、荷重負荷の下で転動するタイヤのトレッド部の接地面内にて、段差陸部の表面を路面に対して滑り接触させ、車両の進行方向とは逆方向の周方向せん断力、いわばブレーキングフォースを段差陸部に集中させ、段差陸部を偏摩耗犠牲部とすることで、リバーウエアなどの偏摩耗発生を防止または抑制することができる。

一方、高速道路網の目覚ましい整備により高速走行する機会が増え、この場合、懸念される耐ウエットスキッド性への配慮から、トレッドの陸部を区分する溝は、広幅の直線状周溝が基調として用いられるようになってきた。このような周溝は溝内に気柱管共鳴が生じ、新たな騒音悪化問題の一因となるという問題がある。気柱管共鳴とは、タイヤの接地転動中に溝幅が踏み込み部／蹴り出し部で、外力の作用によって急変動するのに伴い、溝壁（または陸部壁）に高周波振動が発生し、それが接地面における周溝内、即ち管内の空気を振動させ、それに基づく音響的共鳴作用によって騒音が悪化する現象である。

上記気柱管共鳴による騒音の悪化を防止するための手段としては、例えば、特許文献２で開示されているように、周溝内に、溝壁または溝底から空気の流れを遮る方向に延びるグルーブフェンスを設けることが有用である。特にトラック・バス用の空気入りタイヤにおいては、周溝の溝容積が大きいため、トレッドゴムの一部が溝壁または溝底から空気の流れを遮る方向に延びる柔軟なグルーブフェンスまたは遮断物を周方向に所定間隔をもって設けることで、走行時の騒音問題の原因となる気柱管共鳴を大幅に低減させることができる。

なお、特許文献１のようなタイヤでは、前記気柱管共鳴による騒音が、周溝内で生じるというよりもむしろ、前記段差陸部とこれに対向する周溝の両溝壁間において気柱管共鳴が生じることがわかっている。そのため、特許文献２に開示されている技術と同様に、前記段差陸部に対向する周溝の両溝壁の少なくとも一方にグルーブフェンスを設けることが気柱管共鳴による騒音を抑制する点で必要であるが、前記段差陸部に対向する周溝の部分は溝幅が狭く、週溝の溝底とグルーブフェンスとの連結部が滑らかな曲率で連結できないため、かかる連結部に応力が集中しやすくなり、その結果、溝底にクラックが発生する場合があるという問題があった。
特開２０００−１７７３２３号公報特開平１１−１０５５１１号公報

本発明の目的は、周溝内に段差陸部を設けるとともに、適正化を図ったグルーブフェンスを設けることで、溝底にクラックが発生することなく、低騒音で、かつ偏摩耗しにくい空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、前記グルーブフェンスの形状が、前記周方向溝と直交する断面で見て、周溝の溝底側部分を切り欠いた形状をもつ薄肉部を有するようにすることで、グルーブフェンスの前記薄肉部と周溝の溝底部との接合部での応力集中が抑制され、前記溝底で発生しがちなクラックを有効に防止できることを見出した。その結果、段差陸部に対向する周溝の溝壁にグルーブフェンスを配設することが可能となるため、低騒音で、かつ偏摩耗しにくい空気入りタイヤを完成するに至った。

本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は以下の通りである。
（１）トレッド部に、タイヤ周方向に沿って延びる周溝を配設し、該周溝によりトレッド部を複数の陸部に区分し、該周溝内であって前記週溝の両溝壁から離隔した溝底部に、前記陸部踏面よりもタイヤ径方向内側に位置し、かつタイヤの荷重負荷転動下で路面との間で滑り接触する表面をもつ、偏摩耗犠牲部としての段差陸部を配設してなる空気入りタイヤにおいて、前記周溝の両溝壁の少なくとも一方に、周溝の延在方向に所定の間隔で、段差陸部に向かって突出するグルーブフェンスを設け、該グルーブフェンスは、前記周溝と直交する断面で見て、周溝の溝底側部分を切り欠いた形状をもつ薄肉部を有することを特徴とする空気入りタイヤ。

（２）前記グルーブフェンスの薄肉部は、その周溝の溝底と一定の曲率半径で連結される上記（１）記載の空気入りタイヤ。

（３）前記グルーブフェンスの最大突出幅は、グルーブフェンスを配設しない場合の段差陸部と周溝の溝壁との間の幅の20〜80％の範囲である上記（１）または（２）記載の空気入りタイヤ。

（４）前記グルーブフェンスは、タイヤに最高空気圧及び最大負荷能力を適用した条件下でのタイヤ接地域内に少なくとも１個配置される上記（１）、（２）または（３）記載の空気入りタイヤ。

（５）前記グルーブフェンスは、周溝のタイヤ幅方向外側に位置する溝壁のみに配設することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１項記載の空気入りタイヤ。

（６）前記周溝は、タイヤ周方向に沿ってジグザグ状に延びるジグザグ溝であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれか１項記載の空気入りタイヤ。

本発明によれば、前記段差陸部に対向する周溝の両溝壁の少なくとも一方に、所定の間隔で段差陸部に向かって突出するグルーブフェンスを設け、該グルーブフェンスは、前記周方向溝と直交する断面で見て、周溝の溝底側部分を切り欠いた形状をもつ薄肉部を有し、グルーブフェンスの前記薄肉部と周溝の溝底部との接合部での応力集中を抑制することで、溝底にクラックが発生することなく、低騒音で、かつ偏摩耗しにくい空気入りタイヤを提供することが可能となった。

以下、本発明の構成と限定理由を、図１〜４を用いて説明する。
図１は本発明の空気入りタイヤを示した図であり、図１は踏面展開図を示した図であり、図２は図１中のＩ−Ｉ線上の断面を示した図である。本発明は、トレッド部１に、タイヤ周方向に沿って延びる周溝、図１では４本の周溝２１〜２４を配設し、該周溝２１〜２４によりトレッド部１を複数の陸部３１〜３６に区分し、該周溝２２、２４内に、前記陸部踏面よりもタイヤ径方向内側に位置し、タイヤの荷重負荷転動下で路面との間で滑り接触する表面４２をもち、タイヤ陸部の偏摩耗犠牲部としての段差陸部４１を配設してなる空気入りタイヤである。

また、図２に示すように、前記段差陸部４１に対向する周溝２２、２４の両溝壁７１、７２の少なくとも一方に、所定の間隔で段差陸部４１に向かって突出するグルーブフェンス５１を設け、該グルーブフェンス５１の形状は、前記周溝２２と直交する断面で見て、周溝２２の溝底側部分を切り欠いた形状をもつ薄肉部５３を有する。

図３は、段差陸部と対向する周溝の溝壁に従来形状のグルーブフェンス５２を設けた空気入りタイヤを周溝２２と直交する断面で見た図である。本発明者は、前記段差陸部４１に対向する周溝部分２２２は溝幅が狭く、溝底６１の曲率半径Rが小さいため、溝壁７１にグルーブフェンス５２を配設するとグルーブフェンスの下部５４と周溝部分２２２の溝底部との接合部６２に応力が集中しやすく、かかる接合部６２でクラックが発生することから、グルーブフェンス５２を設けることができず、前記段差陸部４１に対向する周溝部分２２２内で生じる気柱管共鳴を抑止することができないという問題について鋭意研究を重ねた。その結果、図２に示すように、グルーブフェンス５１の形状を、前記周溝２２と直交する断面で見て、周溝２２２の溝底側部分を切り欠いた形状をもつ薄肉部５３を有するようにすることで、グルーブフェンス５１の前記薄肉部５３と周溝部分２２の溝底６１との接合部６２での応力集中を抑制し、溝底６１にクラックが発生することなく前記段差陸部４１に対向する周溝部分２２２にグルーブフェンス５１を設けることができることを見出した。

なお、前記薄肉部５３とは、前記グルーブフェンス５１の溝底側部分であり、前記溝壁７１の方向へ切り欠いた形状を有する部分をいい、薄肉部５３の切り欠いた形状には特に限定はなく、例えば、図４(ａ)〜(ｄ)に示されるように、種々の形状の薄肉部５３を用いることができる。また、前記グルーブフェンスの薄肉部５３は、その周溝部分２２２の溝底６１と一定の曲率半径Ｒで連結されることが好ましい。前記溝底６１の曲率半径が小さいほど、溝底へかかる応力も大きくなり、クラックの原因となることから、前記周溝部分２２２内で、その周溝部分２２２の溝底６１と一定の曲率半径Ｒにすることで、溝底へかかる応力を有効に低減するためである。

また、前記グルーブフェンス５１の最大突出幅Ｔは、グルーブフェンスを配設しない場合の段差陸部４１と周溝２２の溝壁７１との間の幅Ｗの20〜80％を遮ることが好ましい。20％未満では、隙間から音が抜けるために気柱管共鳴を低減する効果が不十分となり、一方、％超えではタイヤにサイドフォース等の斜めの力が加わった際に、前記グルーブフェンス５１が対向する段差陸部とぶつかって変形による前記溝底６１のクラックを引き起こすためである。さらに、前記グルーブフェンス５１のタイヤ周方向の厚みは、0.5〜3.0mm程度であることが好ましい。厚みが0.5mm未満では溝を遮って気柱管共鳴を低減する効果が得にくく、3.0mm超えでは踏面内の排水性が悪化するためである。

さらに、前記グルーブフェンスは、タイヤに最高空気圧及び最大負荷能力を適用した条件下で、接地域内に少なくとも１個配置されることが好ましい。前記グルーブフェンス部が走行時接地域内において少なくとも１個配置されることで、走行中、常にグルーブフェンスの機能が発揮されている状態となるため、気柱管共鳴を継続して抑制することが可能となるからである。なお、ここでいう最高空気圧及び最大負荷能力とは、JATMA（日本自動車タイヤ協会）において定められたJATMA YEAR BOOKに規定された「最高空気圧」及び「最大負荷能力」である。

前記グルーブフェンス５１は、図１(ａ)に示すように、周溝部分２２２、２４２のタイヤ幅方向外側に位置する溝壁のみに配設することが好ましい。中心部の溝２１、２３に比べて溝幅が狭く、溝底６１の曲率半径Rが小さいため、通常のグルーブフェンスを用いた場合には溝底にクラックが発生するためである。

また前記周溝２１〜２４は、タイヤ周方向に沿ってジグザグ状に延びるジグザグ溝であることが好ましい。これにより、周溝の延長長さを変えることができ、気柱管共鳴周波数を変化させることができるからである。

上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。

（実施例１）
実施例１として、トラック及びバス用15°テーパラジアルプライタイヤ（タイヤサイズ：11R22.5 16PR、リムサイズ：8.25）であって、周溝内に段差陸部を配設し、段差陸部に対向する周溝部分（深さ：16.7mm、幅：5 mm、曲率半径：2 mm）のタイヤ幅方向外側に位置する溝壁に、図４(ａ)に示すような形状の、厚さが2mm、最大突出幅Ｔ：3mm、タイヤ径方向の長さＨ：13 mm、曲率半径Ｒ：1 mmの薄肉部を有したグルーブフェンスを、タイヤ周方向に250mmの間隔で配設した、空気圧800ｋPaの空気入りタイヤをサンプルとして用いた。

比較例

（比較例１）
比較例１として、前記段差陸部に対向する周溝にグルーブフェンスを設けないこと以外は、実施例１と同様の条件の空気入りタイヤをサンプルとして用いた。

（比較例２）
比較例２として、前記段差陸部に対向する周溝部分に、図３に示すような形状の、厚さ：2 mm、最大突出幅Ｔ：2.5 mm、タイヤ径方向の長さＨ：15 mm、溝底部分の曲率半径Ｒ：1 mmのグルーブフェンスを設けたこと以外は、実施例１と同様の条件の空気入りタイヤをサンプルとして用いた。

（評価方法）
以上のようにして得られた空気入りタイヤについて、3000kgの負荷をかけた状態で、試験速度35km／h、60km／h、80km／hで回転させて、室内騒音試験及び室内ドラム試験を行った。比較例１のタイヤで発生する騒音の大きさを100％としたときの相対比（％）を表１に示す。また、室内ドラムにて10000km走行時の、グルーブフェンスを設けた周溝の溝底に発生するクラックの有無を表１に示す。

表１の結果より、段差陸部に対向する周溝にグルーブフェンスを設けない比較例１に比べて、グルーブフェンスを設けた実施例１及び比較例２については、騒音が1〜3％低減できていることがわかった。また、グルーブフェンスの形状の適正化が図られている実施例１及びグルーブフェンスが設けられていない比較例１については、溝底にクラックが発生していないのに対し、グルーブフェンスの形状の適正化がなされていない比較例２については、60km／h以上の試験速度の場合に溝底にクラックが発生することがわかった。

本発明によれば、前記段差陸部に対向する周溝の両溝壁の少なくとも一方に、所定の間隔で段差陸部に向かって突出するグルーブフェンスを設け、該グルーブフェンスは、前記周方向溝と直交する断面で見て、周溝の溝底側部分を切り欠いた形状をもつ薄肉部を有することで、該薄肉部と周溝部分の溝底との接合部での応力集中を抑制し、溝底にクラックが発生することなく、低騒音で、かつ偏摩耗しにくい空気入りタイヤを提供することが可能である。

本発明に従う空気入りタイヤのトレッドパターンである。図１中のＩ−Ｉ断面図を示す。段差陸部と対向する周溝の溝壁に従来形状のグルーブフェンスを設けた場合の空気入りタイヤの周溝の幅方向断面図である。種々の形状の薄肉部を有するグルーブフェンスを設けた周溝の幅方向断面図である。

符号の説明

１トレッド部
２１〜２４周溝
２２１、２２２、２４１、２４２段差陸部と対向する周溝
３１〜３６陸部
４１段差陸部
４２段差陸部表面
５１、５２グルーブフェンス
５３薄肉部
５４グルーブフェンスの下部
６１溝底
６２接合部
７１溝壁
Ｒ曲率半径
Ｗ溝幅
Ｔ最大突出幅
H タイヤ径方向の長さ

Claims

トレッド部に、タイヤ周方向に沿って延びる周溝を配設し、該周溝によりトレッド部を複数の陸部に区分し、該周溝内であって前記週溝の両溝壁から離隔した溝底部に、前記陸部踏面よりもタイヤ径方向内側に位置し、かつタイヤの荷重負荷転動下で路面との間で滑り接触する表面をもつ、偏摩耗犠牲部としての段差陸部を配設してなる空気入りタイヤにおいて、
前記周溝の両溝壁の少なくとも一方に、周溝の延在方向に所定の間隔で、段差陸部に向かって突出するグルーブフェンスを設け、該グルーブフェンスは、前記周溝と直交する断面で見て、周溝の溝底側部分を切り欠いた形状をもつ薄肉部を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
前記グルーブフェンスの薄肉部は、その周溝の溝底と一定の曲率半径で連結される請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記グルーブフェンスの最大突出幅は、グルーブフェンスを配設しない場合の段差陸部と周溝の溝壁との間の幅の20〜80％の範囲である請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
前記グルーブフェンスは、タイヤに最高空気圧及び最大負荷能力を適用した条件下でのタイヤ接地域内に少なくとも１個配置される請求項１、２または３記載の空気入りタイヤ。
前記グルーブフェンスは、周溝のタイヤ幅方向外側に位置する溝壁のみに配設することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の空気入りタイヤ。
前記周溝は、タイヤ周方向に沿ってジグザグ状に延びるジグザグ溝であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の空気入りタイヤ。