JP5536605B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

この発明は、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する技術に関し、特には、転がり抵抗の低減と耐クラック進展性との両立を図ろうとするものに関する。

空気入りタイヤの転がり抵抗の発生要因としては、タイヤが転動する際の繰り返し変形で発生するヒステリシスによるエネルギー損失、タイヤと路面の摩擦による損失、およびタイヤの空気抵抗による損失が挙げられ、なかでも、転がり抵抗への寄与が最も大きいのはヒステリシスによるエネルギー損失であり、これを低減することが転がり抵抗の低減に効果的である。

ところで、一般に、タイヤの各部位別にみてヒステリシスロスの発生が最も大きいところはトレッド部であることもあって、今までサイドウォール部におけるヒステリシスロスについては十分な検討がなされていなかったが、サイドウォール部もタイヤ転動時に繰り返し変形（歪）を伴うことから、転がり抵抗の更なる低減を目指す上ではサイドウォール部で発生するヒステリシスロスを無視することはできない。そして、サイドウォール部のヒステリシスロスを低減するためには、トレッド部の場合と同様にエネルギーロスを低く抑えるゴム素材を使用したり、サイドウォール部のゴム量を削減したりすることが考えられるが、このような手法は転がり抵抗以外の他性能への影響が大きく、例えば、サイドウォール部のゴム量を削減した場合には、サイドウォール部のゴムによってカーカスを保護する効果が低下し、耐カット性が低下する等の問題がある。そのため、従来、サイドウォール部の外表面に多数の切り込みを設けることにより、カーカスの強度を保護しつつも、サイドウォール部の柔軟性を増大させタイヤの転がり抵抗を低減させる技術が提案されている（特許文献１参照。）。

特開平４−５１１１号公報

しかしながら、特許文献１に提案された空気入りタイヤでは、多数の切り込みが直線状に延びていることから、当該切り込み部分に、ゴムの老化等によりクラック（オゾンクラックともいう）がひとたび発生すると、このクラックが切り込みに沿って進行してより大きなクラックへと進展してしまうという問題があった。

それゆえこの発明は、サイドウォール部に溝を形成することによりヒステリシスロスの低減を図りつつも、サイドウォール部に形成する溝を起点としたクラックの進行を遅らせることができる空気入りタイヤを提供することをその目的とする。

この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、この発明の空気入りタイヤは、一対のビード部と、前記ビード部からタイヤ径方向外側にそれぞれ延びる一対のサイドウォール部と、前記一対のサイドウォール部相互間に跨るトレッド部とから構成され、前記一対のビード部間にトロイド状に延在して、前記ビード部、前記サイドウォール部および前記トレッド部を補強する一枚以上のカーカスプライからなるカーカスを備える空気入りタイヤにおいて、一対のサイドウォール部のうち少なくとも一方のサイドウォール部の外壁面に、溝により多角柱状に区画形成された複数の陸部の集まりからなる陸部群を備え、前記陸部に沿って前記溝を辿っていったときの軌跡が屈曲して表れ、
前記陸部の各側壁面の幅は、４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることを特徴とするものである。なお、ここで「溝を辿っていったときの軌跡が屈曲して表れる」とは、陸部群内の溝を一端から他端まで辿った際に途中で屈曲を繰り返し、一端から他端までシースルーに見通すことができない軌跡を指すものとする。また、ここで言う「側壁面の幅」とは、陸部の角部間を、陸部の頂面に沿って測定した距離を指すものとする。
また、この発明の空気入りタイヤは、一対のビード部と、前記ビード部からタイヤ径方向外側にそれぞれ延びる一対のサイドウォール部と、前記一対のサイドウォール部相互間に跨るトレッド部とから構成され、前記一対のビード部間にトロイド状に延在して、前記ビード部、前記サイドウォール部および前記トレッド部を補強する一枚以上のカーカスプライからなるカーカスを備える空気入りタイヤにおいて、一対のサイドウォール部のうち少なくとも一方のサイドウォール部の外壁面に、溝により多角柱状に区画形成された複数の陸部の集まりからなる陸部群を備え、前記陸部に沿って前記溝を辿っていったときの軌跡が屈曲して表れ、
前記陸部の高さは、前記側壁面の幅の１／２〜１／８の範囲であることを特徴とするものである。
また、この発明の空気入りタイヤは、一対のビード部と、前記ビード部からタイヤ径方向外側にそれぞれ延びる一対のサイドウォール部と、前記一対のサイドウォール部相互間に跨るトレッド部とから構成され、前記一対のビード部間にトロイド状に延在して、前記ビード部、前記サイドウォール部および前記トレッド部を補強する一枚以上のカーカスプライからなるカーカスを備える空気入りタイヤにおいて、一対のサイドウォール部のうち少なくとも一方のサイドウォール部の外壁面に、溝により多角柱状に区画形成された複数の陸部の集まりからなる陸部群を備え、前記陸部に沿って前記溝を辿っていったときの軌跡が屈曲して表れ、
前記陸部群を、空気入りタイヤの幅が最大となるタイヤ径方向位置と、空気入りタイヤのタイヤ径方向最内端から空気入りタイヤの最大高さの６５％のタイヤ径方向位置との間に配設してなることを特徴とするものである。

かかる空気入りタイヤによれば、サイドウォール部に溝を形成したことによりサイドウォール部の柔軟性を高めることができ、サイドウォール部におけるヒステリシスロスを低減することができる。このとき、陸部に沿って溝を辿っていったときの軌跡を屈曲して形成したことから、ゴムの老化等により陸部群内の溝を起点としてクラックが発生した場合でも、このクラックが陸部によって行く手を阻まれ進行が阻止されるため、クラックの進展を遅らせることができる。

さらに、タイヤ転動時、サイドウォール部にかかる力の方向は時々刻々と変化するところ、各陸部を多角柱状の形成したことから、各方向から力が働いても周囲の陸部の面同士の支え合いにより剛性を確保できることから、溝の形成による転がり抵抗の低減を求めつつも、所望の操縦安定性を確保することができる。

なお、この発明の空気入りタイヤにあっては、サイドウォール部に区画形成された陸部が六角柱状であり、側壁の一部を形成する側壁面は、該陸部の隣に位置する陸部の側壁面と対向することが好ましい。

さらに、この発明の空気入りタイヤにあっては、陸部の側壁の一部を形成する角部は丸みを有することが好ましい。

この発明によれば、サイドウォール部におけるヒステリシスロスの低減を図りつつも、サイドウォール部に形成する溝を起点としたクラックの進行を遅らせることができる。

この発明にしたがう実施形態の空気入りタイヤの側面図である。 （ａ）は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図（半図）であり、（ｂ）は図２（ａ）の一部を拡大して示す部分拡大図である。 図１の空気入りタイヤにおける陸部を模式的に示した斜視図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、この発明に適用可能な他の陸部群を示す平面図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１、２に示すように、この実施形態のタイヤ１は、慣例に従い一対のビード部３と、これらビード部３からタイヤ径方向外側にそれぞれ延びる一対のサイドウォール部５と、これらのサイドウォール部相互間に跨るトレッド部７とから構成され、これら各部に亘ってトロイド状に延在するカーカス９を備えてなり、一対のサイドウォール部５のうちの少なくとも一方（ここでは両方）のサイドウォール部５の外壁面に、溝１１により区画形成された複数の陸部１３の集まりからなる陸部群１５を有する。

この例では、陸部群１５は、転がり抵抗を効果的に低減する観点からタイヤ周方向の全周に亘って延在させることが好ましいが、陸部群１５はタイヤ周方向に間欠して設けられていてもよい。また、各陸部１３はそれぞれ多角柱状に形成され、ここでは六角柱状に形成されている。

各陸部１３は、ハニカム状、すなわち互いに対向する、陸部１３の側壁の一部を形成する側壁面同士が平行するよう配置されており、これにより、各陸部１３を区画形成する溝１１は、陸部１３に沿って溝１１を辿っていったときの軌跡が屈曲して表れるように形成されている。すなわち、各溝１１は、一端ｅ１から他端ｅ２までが一直線状に延在せず、途中、陸部１３で行く手を阻まれながらジグザグ状に延びる。

またこの実施形態では、図２に示すように陸部群１５の配設範囲は、タイヤの幅が最大となるタイヤ径方向位置ｐ１と、タイヤ径方向最内端１７からタイヤの最大高さＨの６５％のタイヤ径方向位置ｐ２との間とする。ここで言う「タイヤの幅が最大となるタイヤの径方向位置」、「タイヤの最大高さ」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格、日本ではJATMA（日本自動車タイヤ協会）のYEAR BOOK、欧州ではETRTO (The European Tyre and Rim Technical Organisation)のSTANDARD MANUAL、米国ではTRA（THE Tire and RIM ASSOCIATION INC．）のYEAR BOOKに規定される空気圧−負荷能力対応表において、最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）をタイヤに充填したもとで測定される。また、「タイヤの最大高さ」とは、タイヤ径方向最内端１７からタイヤ径方向最外端１９までをタイヤ径方向に沿って測定したときの距離である。

また、この実施形態では、図２（ｂ）に示すように、溝１１の底面２１は、溝断面（溝の延在方向に対して直交する面）において溝底中心に向かうに連れて深くなる円弧状に形成され、溝底面２１と該溝底面２１につながる溝側面２３とは屈曲点をもたずに滑らかに接続されている。

また、この実施形態では、図３に示すように、陸部１３の各側壁面の幅Ｗは、４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内にあり、溝１１の深さｄ（陸部の高さ）は、１／８Ｗ≦ｄ≦１／２Ｗの範囲内にある。また、隣接する陸部１３の、対向する側壁面同士の距離ｔは、０．３〜０．７ｍｍの範囲内にある。

上記構成からなるタイヤによれば、サイドウォール部５に溝１１を形成したことによりサイドウォール部５の柔軟性を高めることができ、サイドウォール部５におけるヒステリシスロスを低減することができる。このとき、陸部１３に沿って溝１１を辿っていったときの軌跡を屈曲して形成したことから、ゴムの老化等により陸部群１５内の溝１１を起点としてクラックが発生した場合でも、このクラックが陸部１３によって行く手を阻まれ進行が阻止されるため、クラックの進展を遅らせることができる。

さらに、サイドウォール部５の、溝１１が位置する部分のようにサイドウォール表面からカーカス９までの厚みが小さい部分がある一方で、厚みの大きい陸部が多数存在するため、厚みの小さい部分に浸透していた老化防止剤等が全て表出する時間が経過しても、厚みの大きい陸部１３からの浸透作用により、厚みの小さい溝底部周辺の老化防止剤等の枯渇を防ぐことができ、サイドウォール部全体のゴム量を減らした場合と比べて、所望の耐候性を得ることができる。

また、この実施形態では、陸部１３の形状を六角柱状に形成し、隣接する陸部１３の側壁面同士を対向させたことから、タイヤ転動時に隣接する陸部１３の側壁面同士を面接触させ、荷重をしっかり支えることが可能となるので、サイドウォール部５に溝１１を形成してもなお所望の操縦安定性を確保することができる。

また、この実施形態では、陸部１３の各側壁面の幅を４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内としたことから、所望の操縦安定性、耐亀裂進展性、ヒステリシスロス低減の効果が確保できる。陸部１３の各側壁面の幅が４ｍｍ未満の場合には、各ブロックが小さく、ブロック剛性が低くなることにより荷重を支える能力について劣るという不具合があり、１０ｍｍを超えると一つの溝において、直線状に延在する部分が増大するので、クラックの進展を遅らせる効果が不充分となる可能性がある。また、１０ｍｍの幅を越えた場合、溝部によって分断される陸部が少なくなる為、歪の集中を避けられず、結果として高いヒステリシスロスを生じるという不具合がある。

また、この実施形態では、陸部１３の高さ（溝の深さｄ）を側壁面の幅の１／２〜１／８の範囲としたことから、所望の操縦安定性、耐亀裂進展性、タイヤ転動時におけるサイドウォール部のヒステリシスロス低減の効果が得られる。陸部１３の高さが側壁面の幅の１／８未満の場合には、一つの溝において直線状に延在する部分が長いため、クラックの進展を遅らせる効果が不充分となる可能性があるとともに、陸部について歪を分断する役割を果たす溝が少ないため、陸部自身に歪が集中し、そこでヒステリシスロスが増大してしまうという不具合があり、１／２を超えると、陸部の剛性確保が難しくなり、操縦安定性のメリットが低減するという不具合がある。

さらに、この実施形態では、陸部群１５を、タイヤの幅が最大となるタイヤ径方向位置ｐ１と、タイヤ径方向最内端１７からタイヤの最大高さの６５％のタイヤ径方向位置ｐ２との間に配設したことから、転がり抵抗を効果的に低減することができる。この範囲外である、タイヤの最大幅位置ｐ１よりもタイヤ径方向内側の領域や、タイヤ径方向最内端１７から６５％のタイヤ径方向位置ｐ２よりも外側の領域は、タイヤ転動時の繰り返し変形が小さい部位であるから、このような繰り返し変形の小さい部位に溝１１を形成しても転がり抵抗の低減への寄与は小さく、また却ってタイヤ走行性能等に影響をきたすおそれがある。

また、この実施形態では、隣接する陸部１３の、対向する側壁面同士の距離ｔを０．３〜０．７ｍｍの範囲としたことから、転がり抵抗を低減しつつもより良好な操縦安定性を確保することができる。隣接する陸部１３の、対向する側壁面同士の距離ｔが０．３ｍｍ未満の場合には、サイドウォール部５の撓み時に陸部１３同士が強固に接触しサイドウォール部５を柔軟にする効果が十分でなくなるおそれがあり、０．７ｍｍを超えると、隣接する陸部１３同士が離れすぎ、サイドウォール部５の撓み時に陸部１３同士が十分に面接触できず、十分な操縦安定性が確保できなくなるおそれがある。

しかも、この実施形態では、溝１１の底面を円弧状に形成し、溝底面２１と溝側面２３とを滑らかに接続したことから、サイドウォール部５の撓み時に溝壁面にかかる応力を、均一に分散してそもそものクラックの発生を抑制することができる。

次いで、この発明の他の実施形態について図４を参照して説明する。図４（ａ）に示す例では、陸部１３は六角柱状をなすが、陸部１３の側壁の一部を形成する角部２５には丸み付けられている。この丸みは例えば、Ｒ（アール）１ｍｍ〜１０ｍｍとすることができる。このように、陸部１３の角部２５に丸みを設けることにより、陸部の根元部分を起点としたクラックの発生を抑制することが可能となる。

図４（ｂ）に示すさらに他の実施形態では、陸部群１５は、八角柱状の陸部２７と四角柱状の陸部２９とから構成されており、一つの四角柱状の陸部２９を囲むように八角柱状の陸部２７が配置されている。このように、異なる形状の陸部によって陸部群を形成しても、クラックの成長を遅らせることができる。また、図示は省略するが、陸部群は、六角柱状の陸部と五角柱状の陸部とから構成してもよい。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更することができる。例えば、陸部の形状、大きさは、全て同一である必要はなく、溝の、一端から他端に向かう経路が屈曲していればいかなるものでもよい。

次にこの発明に従うタイヤを試作し、性能評価を行ったので以下で説明する。比較例および実施例のタイヤはいずれも、タイヤサイズが１９５／６５R１５である。

比較例１，２のタイヤはともに、サイドウォール部に溝を設けていない。比較例２のサイドウォール部の厚さは、比較例１のサイドウォール部の厚さに比べて半分になっている。ここでいう「サイドウォール部の厚さ」とは、タイヤ最大幅位置におけるサイドウォール表面からカーカスまでの厚さのことである。

比較例３のタイヤは、サイドウォール部に直線状に延びる多数の溝を互いに交差させて形成したタイヤである。溝を形成した範囲は、タイヤ最大幅位置からタイヤ径方向外側に、２５ｍｍのタイヤ径方向位置までである。

実施例１〜４のタイヤは、両サイドウォール部に、溝により六角柱状に区画形成された複数の陸部の集まりからなり、タイヤ全周に亘って延在する陸部群を備えたものである。陸部群は、サイドウォール部のタイヤ最大幅位置からタイヤ径方向外側２５ｍｍの範囲に配設されており、陸部の側壁面の幅は５ｍｍである。実施例１〜３については、溝の深さを異ならせたものである。実施例４については六角柱の側壁の角部に半径１ｍｍの丸みをつけたものである。

（性能評価）
上記各供試タイヤをリム（６J×１５）に組付け、試験を行った。
転がり抵抗については、フォース式転がり抵抗試験機を用い、タイヤ内圧２３０ｋPa、負荷荷重４．４１ｋNの作用下で、速度８０ｋｍ／ｈで正転および逆転させたときの転がり抵抗を測定して評価した。比較例１の転がり抵抗を１００とし、指標で示す。この値が小さい程、転がり抵抗が小さいことを示している。

クラック成長性は、各供試タイヤを、タイヤ内圧１３０ｋPa、負荷荷重６１５ｋｇ、速度６０ｋｍ／ｈにて、室内ドラム試験機上で走行させ、２００００ｋｍ走行後の傷の長さで評価した。評価結果を表２に示す。表２中のクラック成長性は、比較例３のタイヤで発生したクラックの長さを１００とし、各タイヤで発生したクラックの長さを指標で示したものである。この値が小さい程、耐クラック成長性がよいことを示している。

耐オゾンクラック性は、タイヤ内圧２３０ｋPa、負荷荷重４．４１ｋN、速度６０ｋｍ／ｈにて屋外ドラム試験機上で４００００ｋｍ走行させた後、サイドウォール部でのオゾンクラック発生状態を観察することにより評価した。評価結果を表２に示す。表２中の耐オゾンクラック性は、サイドウォール部のタイヤ最大幅位置周辺の３ｃｍ×１０ｃｍの領域に発生したクラックの数が３０以上を「悪」、３０未満を「良」とした。

表２の評価結果から、実施例１〜４ともに、転がり抵抗を低減させつつ、耐クラック成長性を向上させていることがわかる。また、溝の深さが深いほど、転がり抵抗の低減効果が大きいことがわかる。

この発明によって、サイドウォール部におけるヒステリシスロスの低減を図りつつも、サイドウォール部に形成する溝を起点としたクラックの進行を遅らせることが可能となった。

１ タイヤ
３ ビード部
５ サイドウォール部
７ トレッド部
９ カーカス
１１ 溝
１３ 陸部
１５ 陸部群
１７ タイヤ径方向最内端
１９ タイヤ径方向最外端
２１ 溝の底面
２３ 溝の側面
２５ 陸部側壁の角部
２７ 八角柱状の陸部
２９ 四角柱状の陸部
ｅ１ 溝の一端
ｅ２ 溝の他端
ｐ１ タイヤ最大幅位置
ｐ２ タイヤ径方向最内端からタイヤ最大高さの６５％の位置
Ｈ タイヤ最大高さ
ｈ タイヤ最大高さの６５％の高さ
ｉ 溝の形成された範囲
Ｒ リム
ｄ 陸部の高さ
Ｗ 六角柱陸部側壁面の幅
ｔ 隣接する陸部の、対向する側壁面同士の距離

Claims (5)

1. 一対のビード部と、前記ビード部からタイヤ径方向外側にそれぞれ延びる一対のサイドウォール部と、前記一対のサイドウォール部相互間に跨るトレッド部とから構成され、前記一対のビード部間にトロイド状に延在して、前記ビード部、前記サイドウォール部および前記トレッド部を補強する一枚以上のカーカスプライからなるカーカスを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記一対のサイドウォール部のうち少なくとも一方のサイドウォール部の外壁面に、溝により多角柱状に区画形成された複数の陸部の集まりからなる陸部群を備え、前記溝を辿っていったときの軌跡が屈曲して表れ、
   前記陸部の各側壁面の幅は、４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 一対のビード部と、前記ビード部からタイヤ径方向外側にそれぞれ延びる一対のサイドウォール部と、前記一対のサイドウォール部相互間に跨るトレッド部とから構成され、前記一対のビード部間にトロイド状に延在して、前記ビード部、前記サイドウォール部および前記トレッド部を補強する一枚以上のカーカスプライからなるカーカスを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記一対のサイドウォール部のうち少なくとも一方のサイドウォール部の外壁面に、溝により多角柱状に区画形成された複数の陸部の集まりからなる陸部群を備え、前記溝を辿っていったときの軌跡が屈曲して表れ、
   前記陸部の高さは、前記側壁面の幅の１／２〜１／８の範囲であることを特徴とする空気入りタイヤ。
3. 一対のビード部と、前記ビード部からタイヤ径方向外側にそれぞれ延びる一対のサイドウォール部と、前記一対のサイドウォール部相互間に跨るトレッド部とから構成され、前記一対のビード部間にトロイド状に延在して、前記ビード部、前記サイドウォール部および前記トレッド部を補強する一枚以上のカーカスプライからなるカーカスを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記一対のサイドウォール部のうち少なくとも一方のサイドウォール部の外壁面に、溝により多角柱状に区画形成された複数の陸部の集まりからなる陸部群を備え、前記溝を辿っていったときの軌跡が屈曲して表れ、
   前記陸部群を、空気入りタイヤの幅が最大となるタイヤ径方向位置と、空気入りタイヤのタイヤ径方向最内端から空気入りタイヤの最大高さの６５％のタイヤ径方向位置との間に配設してなることを特徴とする空気入りタイヤ。
4. 前記陸部は、六角柱状に区画形成されてなり、前記陸部の側壁の一部を形成する側壁面は、該陸部の隣に位置する陸部の側壁面と対向する、請求項１〜３の何れか一項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記陸部の側壁の一部を形成する角部は丸みを有する、請求項１〜４の何れか一項に記載の空気入りタイヤ。

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