JP6530183B2

JP6530183B2 - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP6530183B2
Application number: JP2014256650A
Authority: JP
Inventors: 聖二横枕
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2019-06-12
Anticipated expiration: 2034-12-18
Also published as: JP2016117328A

Description

本発明は空気入りタイヤに関する。

特許文献１には、トレッド部の端部からサイド部に向けて延びるバットレス部にタイヤ周方向に沿って延びる溝が形成された空気入りタイヤが開示されている。

トレッド部がサイド部に対して接続される領域であるショルダー部には、ベルト端部が配置されている。ショルダー部のベルト端部が配置された領域はゴム厚が大きいため、走行時に発熱しやすい。また、ベルト端部ではタイヤ転動に伴って繰り返し歪みが発生しやすい。そのため、ベルト端部付近に熱劣化が生じ、セパレーションのような故障の原因となる。

しかし、特許文献１に開示されたものを含め、従来の空気入りタイヤは、ショルダー部のベルト端部が配置された領域の発熱抑制について、十分な検討はなされていない。

特開２００５−１１２０８６号公報

本発明は、空気入りタイヤにおいて、ショルダー部のベルト端部が配置された領域の発熱を効果的に抑制することを課題とする。

本明細書において、「バッドレス部」とは、空気入りタイヤのトレッド部のタイヤ幅方向端部からタイヤ最大幅部までの領域を言う。また、「ショルダー部」とは、トレッド部がサイド部に対して接続されている領域を言い、トレッド部のタイヤ幅方向端部を含む。さらに、ショルダー部はバッドレス部のうち、トレッド部のタイヤ幅方向端部側の領域を含む。

本発明は、トレッド部のタイヤ幅方向端部からタイヤ最大幅部までの領域であるバッドレス部にタイヤ周方向に沿って、前記バットレス部の最大厚部に対してタイヤ幅方向外側に隣接して設けられた放熱溝を備え、前記放熱溝の溝壁全体に、凹凸部が設けられ、前記凹凸部は、前記放熱溝の奥壁に設けられた主凹部と、前記放熱溝の一対の側壁にそれぞれ設けられた複数の副凹部及び副凸部とを含む、空気入りタイヤを提供する。

放熱溝を設けることで、トレッド部がサイド部に対して接続されている領域であるショルダー部におけるゴム体積が低減される。また、ショルダー部に発生した熱が、放熱溝を介して空気入りタイヤの外部に放熱される。その結果、走行中のショルダー部における発熱を抑制できる。さらに、放熱溝の溝壁全体に凹凸部を設け、放熱溝の溝壁の表面積、つまり放熱面積を拡げることで、より効果的にショルダー部における発熱を抑制できる。ショルダー部には、ベルト端部が配置されているので、タイヤ転動に伴って繰り返し歪みが発生しやすい。しかし、放熱溝によってショルダー部における発熱を効果的に抑制することで、ベルト端部付近の熱劣化とそれに起因するセパレーションのような故障の発生を防止できる。

前記放熱溝は、タイヤ周方向に連続して設けられてもよいし、タイヤ周方向に断続的に設けられてもよい。

ショルダー部に配置されたベルトをさらに備え、前記バットレス部の最大厚部を示す直線と交わる前記ベルトが１枚であり、前記主凹部は前記直線における前記トレッド部の前記外周面から前記ベルトの端部までの中点位置に対して最短距離の位置に設けられていることが好ましい。

最大厚部に近接した位置に主凹部を設けることで、ベルト端部付近における発熱とそれに起因する熱劣化を効果的に抑制できる。

前記主凹部のタイヤ径方向の断面積は、前記副凹部及び前記副凸部のタイヤ径方向の断面積の最大値以上であることが好ましい。

主凹部の断面積を大きく設定することで、ベルト端部付近における発熱をより効果的に抑制できる。

前記副凹部及び前記副凸部の、配置とタイヤ径方向断面での断面積は、前記放熱溝の奥側における前記溝壁の表面積が、前記放熱溝の開口側における前記溝壁の表面積よりも大きくなるように設定されていることが好ましい。

放熱溝の奥側、つまり発熱が顕著な部分で放熱溝の表面積を拡げることで、より効果的に発熱を抑制できる。

本発明によれば、溝壁全体に凹凸部が設けられたタイヤ周方向に沿って延びる放熱溝をバッドレス部に設けることで、ショルダー部のベルト端部が配置された領域における放熱を効果的に抑制できる。その結果、ベルト端部付近の熱劣化を抑制し、セパレーションのような故障の発生を防止できる。

本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの子午線方向の部分断面図。図１の部分拡大図。図２のα方向及びβ方向から見た放熱溝（溝本体）の側壁の模式的な展開図。溝本体の断面形状の代案を示す断面図。溝本体の断面形状の代案を示す断面図。副凹部及び副凸部の代案を示す模式的な断面図。副凹部及び副凸部の代案を示す模式的な断面図。副凹部及び副凸部の代案を示す模式的な断面図。代案に係る放熱溝（溝本体）の側壁における凹凸部の配置の図３と同様の模式的な展開図。代案に係る放熱溝（溝本体）の側壁における凹凸部の配置の図３と同様の模式的な展開図。代案に係る放熱溝（溝本体）の側壁における凹凸部の配置の図３と同様の模式的な展開図。代案に係る放熱溝（溝本体）の側壁における凹凸部の配置の図３と同様の模式的な展開図。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している場合がある。

図１に示す本発明の実施形態に係るゴム製の空気入りタイヤ（以下、単にタイヤという）１は、トレッド部２、一対のサイド部３、及び一対のビード部（図示せず）を備える。個々のビード部はサイド部３のタイヤ径方向の内側端部（トレッド部２とは反対側の端部）に設けられている。一対のビード部間には、カーカス４が設けられている。本実施形態では、カーカス４は１枚のカーカスプライ５を備える。タイヤ１の最内周面にはインナーライナー６が設けられている。また、トレッド部２では、カーカス４のタイヤ径方向外側にベルト７が設けられている。本実施形態では、ベルト７は３枚のベルトプライ１１，１２，１３を備える。最外層のベルトプライ１３の外側にさらに、補強プライ１４が配置されている。

以下の説明では、トレッド部２のタイヤ幅方向の端部２ａからサイド部３のタイヤ最大幅部までの領域をバッドレス部１５という。また、トレッド部２がサイド部に対して接続されている領域をショルダー部１６という。ショルダー部１６は、トレッド部２の端部２ａを含む。また、ショルダー部１６は、バッドレス部１５のうち、トレッド部２の端部２ａ側の領域を含む。ショルダー部１６の厚さ（カーカス４とインナーライナー６の厚さを含む）は、図１において符号Ｔで示すタイヤ径方向断面で最大である。以下、この断面を最大厚部Ｔと言う。本実施形態では、トレッド部２の端部２ａは最大厚部Ｔ上に位置している。

ショルダー部１６の最大厚部Ｔに近接した位置に、ベルトプライ１１，１２，１３の端部１１ａ，１２ａ，１３ａが配置されている。最内層及び最外層のベルトプライ１１，１３の端部１１ａ，１３ａは、最大厚部Ｔのタイヤ幅方向内側に配置されている。中間のベルトプライ１２の端部１２ａは、最大厚部Ｔのタイヤ幅方向外側に配置されている。

バッドレス部１５には、タイヤ周方向に沿って放熱溝１７が設けられている。具体的には、放熱溝１７（特に、後述する溝本体１８）は、ショルダー部１６の最大厚部Ｔに対してタイヤ幅方向外側に隣接して設けられている。本実施形態における放熱溝１７は、タイヤ周方向に連続的に設けられ、タイヤ幅方向から見ると無端環状である。しかし、放熱溝１７は、タイヤ周方向に断続的に設けられていてもよい。また、タイヤ幅方向から見て放熱溝１７が延びる方向は、タイヤ周方向に完全に一致している必要はなく、実質的にタイヤ周方向に沿っていればよい。

放熱溝１７は、溝本体１８と、この溝本体１８の溝壁１９に形成された凹凸部２０とを備える。凹凸部２０は、主凹部２１、副凹部２２、及び副凸部２３を備える。凹凸部２０は、タイヤ加硫成型金型に対応する凹凸形状を設けることで形成される。このような凹凸形状は、タイヤ加硫成型金型の鋳造時に形成してもよいし、機械加工、放電加工、しぼ加工のような鋳造後の加工により形成してもよい。

図２を併せて参照すると、本実施形態における溝本体１８の溝壁１９は、放熱溝１７の開口１７ａ側からタイヤ径方向内側に延びる側壁１９ａ，１９ｂと、開口１７ａと対向する奥壁１９ｃとを備える。本実施形態では、側壁１９ａ，１９ｂは円弧面状であり、側壁１９ａ，１９ｂ間の間隔は、溝本体１８の深さ方向に概ね一定である。また、奥壁１９ｃはタイヤ径方向断面が円形の曲面である。そのため、本実施形態における溝本体１８のタイヤ径方向断面の断面形状は、概ねＵ字状である。

ショルダー部１６、特に最大厚部Ｔの部分ではゴム量が多いので、タイヤ１の他の部分と比較して走行中の発熱量が大きい。放熱溝１７を設けることで、ショルダー部１６におけるゴム体積が低減される。また、ショルダー部１６で発生した熱が、放熱溝１７を介してタイヤ１の外部に放熱される。その結果、走行中のショルダー部１６における発熱を抑制できる。特に、本実施形態では、溝本体１８を最大厚部Ｔに隣接して設けているので、より効果的に発熱を抑制できる。前述のように、ショルダー部１６の最大厚部Ｔに近接した位置に、ベルトプライ１１〜１３の端部１１ａ〜１３ａが配置されている。ベルトプライ１１〜１３の端部１１ａ〜１３ａの周辺では、タイヤ転動に伴って繰り返し歪みが発生しなやすい。しかし、放熱溝１７によってショルダー部１６における発熱を効果的に抑制することで、ベルトプライ１１〜１３の端部１１ａ〜１３ａ付近の熱劣化と、それに起因するセパレーションのような故障の発生を防止できる。

次に、本実施形態における放熱溝１７の具体的な配置について説明する。

放熱溝１７の開口１７ａのタイヤ径方向の最も外側に位置、言い換えれば溝壁１９のうち側壁１９ａがショルダー部１６の外周面と接続する位置を、溝本体１８の上端１８ａと言う。また、放熱溝１７の開口１７ａのタイヤ径方向の最も内側の位置、言い換えれば溝壁１９のうち側壁１９ｂがショルダー部１６の外周面と接続する位置を、溝本体１８の下端１８ｂと言う。トレッド部２の端部２ａから上端１８ａ及び下端１８ｂまでのタイヤ径方向の距離Ａ，Ｂは、トレッド部２のタイヤ幅方向の中央部２ｂにおけるゴム厚ｈ（補強プライ１４からトレッド部２の外周面までのタイヤ径方向の距離）に対し、以下のように設定している。

まず、距離Ａは、ゴム厚ｈの０．３倍以上０．７倍以下に設定している。つまり、距離Ａとゴム厚ｈの間には、以下の関係がある。

［数１］
０．３ｈ≦Ａ≦０．７ｈ（１）

次に、距離Ｂは、ゴム厚さｈの０．５倍以上１．０倍以下に設定している。つまり、距離Ｂとゴム厚さｈの間には、以下の関係がある。

［数２］
０．５ｈ≦Ａ≦ｈ（２）

溝本体１８の開口１７ａと奥壁１９ｃの間のタイヤ幅方向の最大距離である溝本体１８の深さＣは、トレッド部２の中央部２ｂと端部２ａとの間のタイヤ幅方向の距離Ｗに対して０．０５倍以上０．１５倍以下の範囲に設定している。つまり、深さＣと距離Ｗの間には、以下の関係がある。

［数３］
０．０５Ｗ≦Ｃ≦０．１５Ｗ（３）

溝本体１８が延びる方向がタイヤ幅方向となす角度である溝本体１８の傾斜角度θは、０°から４５°の範囲に設定している。つまり、傾斜角度θについて、以下の関係がある。

［数４］
０°≦θ≦４５° （４）

図１において破線の円で概念的に示す、ベルトプライ１１〜１３の端部１１ａ〜１３ｃから放熱溝１７（溝本体１８だけでなく凹凸部２０を含む）までの最短距離Ｄは、最大厚部Ｔにおけるゴム厚Ｈの３０％以上に設定している。つまり、最短距離Ｄとゴム厚Ｈとの間には、以下の関係がある。

［数５］
Ｄ≧０．３Ｈ（５）

溝本体１８について、下端１８ｂの距離Ｂ、深さＣ、及び傾斜角度θを、それぞれ式（２），（３），（４）のように設定することで、溝本体１８の奥壁１９ｃが最大厚部Ｔに近接して配置されるので、ベルトプライ１１〜１３の端部１１ａ〜１３ａが位置している最大厚部Ｔの周辺で発生した熱を、放熱溝１７を介して効果的に放熱できる。また、溝本体１８の上端１８ａの距離Ａを式（１）のように設定することで、トレッド部２の外周面から溝本体１８までの間には、剛性確保上必要なゴム量があるので、放熱溝１７よりもタイヤ径方向外側の部分におけるショルダー部１６の欠けを防止できる。さらに、ベルトプライ１１〜１３の端部１１ａ〜１３ｃから放熱溝１７までの最短距離Ｄを式（５）のように設定することで、製造公差に起因してベルトプライ１１〜１３の端部１１ａ〜１３ａが放熱溝１７内に突出するのを防止できる。

次に、凹凸部２０について説明する。

図３を併せて参照すると、放熱溝１７の溝壁１９（側壁１９ａ，１９ｂと奥壁１９ｃ）の全体に凹凸部２０（主凹部２１、副凹部２２、及び副凸部２３）が設けられている。このように溝壁１９の全体に凹凸部２０を設けることで、凹凸部２０を設けない場合と比較して溝壁１９の表面積、つまり放熱面積を大幅に拡げることができる。放熱面積を拡げることで、放熱効率が向上し、より効果的にショルダー部１６における発熱を抑制できる。

主凹部２１は、後に詳述するように凹凸部２０のうちタイヤ径方向の断面の断面積が最大の凹部であり、奥壁１９ｃに設けられている。図１を参照すると、本実施形態における主凹部２１は、最大厚部Ｔとトレッド部２の外周面の交点Ｘ１と、最大厚部Ｔとベルト７との交点Ｘ２との間の中点位置Ｍに対して最短距離Ｅの位置Ｎに設けられている。最大厚部Ｔに近接した位置に断面積の大きい主凹部を設けることで、ベルトプライ１１〜１３の端部１３ａ〜１３ｃにおける発熱と、それに起因する熱劣化とを効果的に抑制できる。

図３を参照すると、本実施形態における溝本体１８の側壁１９ａ，１９ｂの凹凸部２０は、半球面状の窪みである副凹部２２と、半球状の突起である副凸部２３とを備える。副凹部２２と副凸部２３が開口１７ａと奥壁１９ｃ対向する方向Ｆ（溝本体１８の深さＣの方向）に交互に配置された列が、方向Ｆと直交する方向Ｇに間隔をあけて複数列設けられている。方向Ｇについても、副凹部２２と副凸部２３が交互に設けられている。

方向Ｆの個々の列について、隣接する副凹部２２と副凸部２３との間の間隔Ｐは、溝本体１８の開口１７ａ側から奥壁１９ｃ側に向けて漸減している。また、方向Ｆの個々の列について副凹部２２と副凸部２３のタイヤ径方向の断面での断面積Ｓ_Ｑは、溝本体１８の開口１７ａ側から奥壁１９ｃ側に向けて漸増している。副凹部２２と副凸部２３の間隔Ｐと断面積Ｓ_Ｑを以上のように設定することで、放熱溝１７の溝壁１９の表面積は、開口１７ａ側から奥壁１９ｃ側に向けて漸増している。放熱溝１７の奥側、つまり発熱が顕著な最大厚部Ｔに近接した奥壁１９ｃ側で放熱溝１７の表面積を拡げることで、より効果的に発熱を抑制できる。また、溝本体１８の開口１７ａ側における副凹部２２の密度は、奥壁１９ｃ側での副凹部２２の密度よりも低いので、放熱溝１７の部分でショルダー部１６の剛性低下を抑制できる。

本実施形態では、副凹部２２と副凸部２３の断面積Ｓ_Ｑは、溝本体１８のタイヤ径方向断面での断面積Ｓの０．０１倍以上０．１倍以下の範囲に設定している。つまり、断面積Ｓ_Ｑ，Ｓには、以下の関係がある。

［数６］
０．０１Ｓ≦Ｓ_Ｑ≦０．１Ｓ（６）

本実施形態では、主凹部２１のタイヤ径方向断面での断面積Ｓ_Ｐは、溝本体１８のタイヤ径方向断面での断面積Ｓの０．１倍以上０．３倍以下に設定している。つまり、断面積Ｓ_Ｐ，Ｓには、以下の関係がある。

［数７］
０．１Ｓ≦Ｓ_Ｐ≦０．３Ｓ（７）

式（６），（７）からも明らかなように、本実施形態では、主凹部２１の断面積Ｓ_Ｐを副凹部２２及び副凸部２３の断面積Ｓ_Ｑの最大値以上に設定している。言い換えれば、凹凸部２０のうちで、主凹部２１が最もタイヤ径方向断面での断面積が大きい。

凹凸部２０を構成する主凹部２１、副凹部２２、及び副凸部２３は、溝本体１８の上端１８ａからタイヤ幅方向に延びる直線よりもタイヤ径方向内側（図１及び図２において下側）に配置されている。そのため、トレッド部２の外周面から凹凸部２０までの間には、剛性確保上必要なゴム量が存在し、放熱溝１７よりもタイヤ径方向外側の部分のショルダー部１６の欠けを防止できる。また、主凹部２１、副凹部２２、及び副凸部２３はベルトプライ１１〜１３の端部１１ａ〜１３ｃからの最短距離Ｄよりも外側に配置されている。そのため、製造公差に起因してベルトプライ１１〜１３の端部１１ａ〜１３ａが放熱溝１７内に突出するのを防止できる。

図４Ａ及び図４Ｂは、溝本体１８のタイヤ径方向断面での断面形状の代案を示す。図４Ａに示す代案では、溝本体１８の断面形状は楕円状である。図４Ｂの代案では、溝本体１８の断面形状は三角形状である。ショルダー部１６の剛性、トレッド部２の外周面からの必要な距離、並びにベルトプライ１１〜１３の端部１１ａ〜１３ｃの放熱溝１７への突出防止が確保できる限り、溝本体１８の断面形状は特に限定されない。

図５Ａから図５Ｃは、副凹部２２及び副凸部２３の代案を示す。図５Ａの代案では、副凹部２２は半楕円球面状の窪みであり、副凸部２３は半楕円球状の突起できある。図５Ｂの代案では、副凹部２２は円錐面状の窪みであり、副凸部２３は円錐形状の突起である。図５Ｃの代案では、副凹部２２は四角錐面状の窪みであり、副凸部２３は四角錐状の突起である。主凹部２１も図５Ａから図５Ｃに図示した副凹部２２と同様の形状であってもよい。主凹部２１、副凹部２２、及び副凸部２３の形状は、特には限定されないが、応力や歪みの集中とそれに起因するクラックの発生を防止するために、鋭いエッジを有しない形状であることが好ましい。

図６Ａから図６Ｄは、溝本体１８の側壁１９ａ，１９ｂにおける副凹部２２と副凸部２３の代案を示す。図６Ａの代案では、放熱１７の開口１７ａと奥壁１９ｃが対向する方向Ｆに隣接する副凹部２２と副凸部２３の間隔Ｐは一定であるが、副凹部２２と副凸部２３の断面積Ｓ_Ｑが漸増している。これにより、溝本体１８の開口１７ａ側から奥壁１９ｃ側に向けて漸増している。図６Ｂの代案では、副凹部２２と副凸部２３の断面積Ｓ_Ｑは一定であるが、方向Ｆに隣接する副凹部２２と副凸部２３の間隔Ｐが溝本体１８の開口１７ａ側から奥壁１９ｃ側に向けて漸減している。これにより、溝本体１８の開口１７ａ側から奥壁１９ｃ側に向けて漸増している。図６Ｃの代案では、方向Ｆに間隔をあけて配置された複数の列は、それぞれ副凹部２２又は副凸部２３のみから構成されている。図６Ｄに示す代案では、副凹部２２は方向Ｇ（方向Ｆに直交する方向）に沿って延びる溝状の窪みであり、副凸部２３は方向Ｇに沿って延びるリッジ状の突起である。

１タイヤ
２トレッド部
２ａ端部
２ｂ中央部
３サイド部
４カーカス
５カーカスプライ
６インナーライナー
７ベルト
１１，１２，１３ベルトプライ
１４補強プライ
１５バッドレス部
１６ショルダー部
１７放熱溝
１７ａ開口
１８溝本体
１８ａ上端
１８ｂ下端
１９溝壁
１９ａ，１９ｂ側壁
１９ｃ奥壁
２０凹凸部
２１主凹部
２２副凹部
２３副凸部
Ａ，Ｂ距離
Ｃ深さ
Ｄ，Ｅ最短距離
Ｆ，Ｇ方向
ｈ，Ｈゴム厚
Ｍ中間位置
Ｎ位置
Ｐ間隔
Ｓ，ＳＰ，ＳＱ断面積
Ｔ最大厚部
Ｘ１，Ｘ２交点
θ 傾斜角度

Claims

トレッド部のタイヤ幅方向端部からタイヤ最大幅部までの領域であるバッドレス部にタイヤ周方向に沿って、前記バットレス部の最大厚部に対してタイヤ幅方向外側に隣接して設けられた放熱溝を備え、
前記放熱溝の溝壁全体に、凹凸部が設けられ、
前記凹凸部は、
前記放熱溝の奥壁に設けられた主凹部と、
前記放熱溝の一対の側壁にそれぞれ設けられた複数の副凹部及び副凸部と
を含む、空気入りタイヤ。
前記放熱溝は、タイヤ周方向に連続的に設けられている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記放熱溝は、タイヤ周方向に断続的に設けられている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
ショルダー部に配置されたベルトをさらに備え、
前記バットレス部の最大厚部を示す直線と交わる前記ベルトが１枚であり、前記主凹部は前記直線における前記トレッド部の前記外周面から前記ベルトの端部までの中点位置に対して最短距離の位置に設けられている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
前記主凹部のタイヤ径方向の断面積は、前記副凹部及び前記副凸部のタイヤ径方向の断面積の最大値以上である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
前記副凹部及び前記副凸部の、配置とタイヤ径方向断面での断面積は、前記放熱溝の奥側における前記溝壁の表面積が、前記放熱溝の開口側における前記溝壁の表面積よりも大きくなるように設定されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。