JP6936140B2

JP6936140B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6936140B2
Application number: JP2017246872A
Authority: JP
Inventors: 裕子松延
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2021-09-15
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: JP2019111930A

Description

本発明は、トレッド面を形成するゴムの硬度が左右で異なる空気入りタイヤに関する。

従来、トレッド面を形成するゴムの硬度を左右で（即ち、タイヤ幅方向の一方側と他方側とで）異ならせた空気入りタイヤが知られている。例えば、特許文献１では、トレッド面を形成するゴムの硬度を左右で異ならせた空気入りタイヤにおいて、車両装着時に車両内側となる領域でゴムの硬度を相対的に高くし、車両外側となる領域でゴムの硬度を相対的に低くした構成が提案されている。

また、トレッド面を形成するゴムの硬度が左右で異なる空気入りタイヤに関し、本発明者は、そのゴムの境界をトレッド面の中央部に設定することにより制動性能を向上できる、という知見を有している。硬度が異なるゴムの境界の周辺では、損失正接（ｔａｎδ）が高くなって歪みが溜まりやすくなるため、制動時に接地圧が高くなりがちなトレッド面の中央部にゴムの境界を設定することにより、路面との摩擦力が増大して制動距離が短縮するものと考えられる。

ところで、トレッド面を形成するゴムの硬度が左右で異なるタイヤでは、ゴムの硬度が相対的に低い領域がゴムの硬度が相対的に高い領域よりも早期に摩耗する傾向にあり、それ故にトレッド面の偏摩耗を生じやすいという問題があった。このようなトレッド面を形成するゴムの硬度が左右で異なることに起因した偏摩耗の問題に関し、特許文献１には何ら解決手段は開示されていない。

特開２０１２−７６５９３号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、トレッド面を形成するゴムの硬度が左右で異なることに起因した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。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド面のタイヤ幅方向一方側の領域を形成する第１のゴムと、前記トレッド面のタイヤ幅方向他方側の領域を形成し、前記第１のゴムの硬度よりも高い硬度を有する第２のゴムと、前記第１のゴムに形成されている第１の周方向主溝と、前記第２のゴムに形成されている第２の周方向主溝と、を備え、タイヤ子午線断面で見て、前記第１の周方向主溝の溝底を形成する円弧の曲率半径が、前記第２の周方向主溝の溝底を形成する円弧の曲率半径よりも小さいものである。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねたところ、トレッド面を形成するゴムの硬度が相対的に低いタイヤ幅方向一方側の領域では、タイヤ幅方向他方側の領域に比べてタイヤ径方向の歪みが大きく、このことが耐偏摩耗性に悪影響を及ぼしている点に着目し、上記の如き本発明を想到した。本発明に係る空気入りタイヤによれば、第１の周方向主溝の溝底の円弧の曲率半径が相対的に小さいため、その第１の周方向主溝に面した陸部に作用する歪みを小さくし（換言すれば陸部の歪エネルギー密度を小さくし）、延いてはその陸部の変形を抑えて摩耗の進行を遅らせることができる。その結果、トレッド面を形成するゴムの硬度が左右で異なることに起因した偏摩耗を抑制できる。

前記トレッド面のタイヤ幅方向他方側の領域が車両装着時に車両外側の領域となるように、車両に対する装着の向きを指定する表示を備えることが好ましい。車両外側の領域は、旋回時に接地面積が大きくなるため、操縦安定性に対する寄与が大きい。よって、車両外側の領域が硬度の高いゴムで形成されていることにより、操縦安定性を確保するうえで有用である。

前記トレッド面のタイヤ幅方向一方側の領域のピッチ数が、前記トレッド面のタイヤ幅方向他方側の領域のピッチ数よりも少ないことが好ましい。かかる構成によれば、ゴムの硬度が相対的に低いタイヤ幅方向一方側の領域の陸部の剛性を高めて、偏摩耗の抑制を図ることができる。

前記第１の周方向主溝の溝深さが前記第２の周方向主溝の溝深さよりも大きいことが好ましい。かかる構成によれば第１の周方向主溝の摩耗ライフが延びるので、第１の周方向主溝の溝深さを保持しやすくなり、偏摩耗による不具合を低減できる。

前記第１のゴム及び前記第２のゴムのタイヤ径方向内側にベースゴムが積層されており、前記ベースゴムの硬度が、前記第１のゴムの硬度よりも高く、且つ、前記第２のゴムの硬度よりも低いことが好ましい。これにより、第１の周方向主溝の溝底の近傍に第１のゴムよりも硬いベースゴムが配置され、第２の周方向主溝の溝底の近傍に第２のゴムよりも軟らかいベースゴムが配置されるため、左右のタイヤ径方向の歪みの大きさを近付けるように作用し、偏摩耗を抑制するうえで都合が良い。

リブとブロック列とで挟まれた前記第１の周方向主溝または前記第２の周方向主溝の溝底が、前記リブの側面と連なり曲率半径が相対的に大きい円弧と、前記ブロック列の側面と連なり曲率半径が相対的に小さい円弧とを含むものでもよい。かかる構成によれば、ブロック列に作用する歪みをより小さくして、そのブロック列におけるヒールアンドトウ摩耗を抑制する効果が得られる。

本発明に係る空気入りタイヤの一例におけるタイヤ子午線断面図図１に示した空気入りタイヤのトレッド面を示す平面図第１の周方向主溝のタイヤ子午線断面図第２の周方向主溝のタイヤ子午線断面図陸部の歪エネルギー密度を示すグラフ

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、空気入りタイヤＴは、一対のビード部１と、そのビード部１からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部２と、一対のサイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部３とを備える。ビード部１には、鋼線などの収束体をゴム被覆してなる環状のビードコア１ａと、ビードコア１ａのタイヤ径方向外側に配置されたビードフィラー１ｂとが埋設されている。一対のビード部１の間には、カーカス４が設けられている。カーカス４は、全体としてトロイド状をなし、その端部がビードコア１ａとビードフィラー１ｂを挟み込むようにして巻き上げられている。

トレッド部３においてカーカス４のタイヤ径方向外側には、ベルト５が設けられている。ベルト５は、内外に積層された複数枚（本実施形態では２枚）のベルトプライで構成されている。ベルト５のタイヤ径方向外側にはベルト補強材６が積層されている。ベルト補強材６のタイヤ径方向外側にはトレッドゴム７が設けられている。トレッドゴム７は、トレッド部３の外周面となるトレッド面Ｔｒを形成するキャップゴム８と、そのキャップゴム８のタイヤ径方向内側に積層されたベースゴム９とを備える。また、キャップゴム８は、後述する第１のゴム８１と第２のゴム８２との二種のゴムによって形成されている。

図２に示すように、本実施形態では、トレッド面Ｔｒに、タイヤ周方向に連続して延びる四本の周方向主溝１１〜１４と、それらによって区分された五本の陸部２１〜２５とが設けられている。五本の陸部は、トレッド面Ｔｒの両端部に位置する一対のショルダー陸部２１，２５と、トレッド面Ｔｒの中央部に位置してタイヤ赤道ＴＥを通るセンター陸部２３と、その一対のショルダー陸部２１，２５とセンター陸部２３との間に配置された一対のメディエイト陸部２２，２４とで構成されている。一対のショルダー陸部２１，２５は、四本の周方向主溝のうちタイヤ幅方向最外側に位置する一対の周方向主溝１１，１４のタイヤ幅方向外側に設けられている。

陸部２１〜２５には、それぞれタイヤ周方向に交差する方向に延びた横溝３１〜３５が形成されている。また、陸部２１，２２，２４，２５には、それぞれ切り込み状のサイプ４１，４２，４４，４５も形成されている。陸部２１〜２４の各々は、横溝によってタイヤ周方向に完全には分断されていないリブとして形成されているのに対し、陸部２５は、横溝３５によってタイヤ周方向に完全に分断されたブロック列として形成されている。ここで、サイプは、１．０ｍｍ以下の溝幅を有するものとし、横溝は、これを超える溝幅を有するものとする。

トレッド面Ｔｒに設けられるトレッドパターンは、図２に示した形状に限られず、他の形状を採用可能であり、特にタイヤ赤道ＴＥを中心とした左右非対称のパターンを好ましく適用できる。また、本実施形態では、タイヤ赤道ＴＥを挟んで両側に周方向主溝が二本ずつ形成されているが、これに限られるものではなく、タイヤ赤道ＴＥを挟んで（更に言えば、後述するゴムの境界ＢＬを挟んで）両側に周方向主溝が少なくとも一本ずつ形成されていればよい。周方向主溝は、ストレート溝に限らず、ジグザグ溝により形成されていても構わない。

図１，２のように、空気入りタイヤＴは、トレッド面Ｔｒのタイヤ幅方向一方側（図１，２では左側）の領域Ｚ１を形成する第１のゴム８１と、トレッド面Ｔｒのタイヤ幅方向他方側（図１，２では右側）の領域Ｚ２を形成する第２のゴム８２と、第１のゴム８１に形成されている第１の周方向主溝としての周方向主溝１１，１２と、第２のゴム８２に形成されている第２の周方向主溝としての周方向主溝１３，１４とを備えている。そして、第２のゴム８２は、第１のゴム８１の硬度よりも高い硬度を有する。ゴムの硬度は、２３℃で測定される「ＪＩＳＫ６２５３−１−２０１２３．２デュロメータ硬さ（ｄｕｒｏｍｅｔｅｒｈａｒｄｎｅｓｓ）」を指す。

タイヤＴは、左右非対称のパターン形状を有するだけでなく、トレッド面Ｔｒを形成するゴム（即ち、キャップゴム８）の硬度が左右で異なる非対称トレッド配合を有する。そして、硬度の異なるゴムの境界、即ち第１のゴム８１と第２のゴム８２との境界ＢＬはセンター陸部２３の表面に設定されている。かかる構成に基づき、制動時の歪みがセンター陸部２３に溜まりやすくなって制動性能が向上する。制動性能の向上効果を奏するうえで、第１のゴム８１と第２のゴム８２との硬度差は、例えば３〜１０に設定される。タイヤ子午線断面において、第１のゴム８１と第２のゴム８２との境界ＢＬはタイヤ径方向に対して傾斜して延びている。

図３は、第１の周方向主溝に相当する周方向主溝１１，１２のタイヤ子午線断面を示す。図４は、第２の周方向主溝に相当する周方向主溝１３，１４のタイヤ子午線断面を示す。タイヤ子午線断面において、周方向主溝１１の溝底は円弧を含んで形成されている。より詳しくは、周方向主溝１１の溝底は、陸部２１の壁面と連なる円弧１１ａと、陸部２２の壁面と連なる円弧１１ｂと、それらの間に介在して両者を滑らかに繋ぐ線分１１ｃとで形成されている。周方向主溝１２〜１４の溝底も、これと同様に形成されている。

このタイヤＴでは、タイヤ子午線断面で見て、第１の周方向主溝の溝底を形成する円弧の曲率半径が、第２の周方向主溝の溝底を形成する円弧の曲率半径よりも小さい。つまり、円弧１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの曲率半径Ｒ１１ａ，Ｒ１１ｂ，Ｒ１２ａ，Ｒ１２ｂが、いずれも円弧１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの曲率半径Ｒ１３ａ，Ｒ１３ｂ，Ｒ１４ａ，Ｒ１４ｂよりも小さい。本実施形態では、曲率半径Ｒ１１ａ，Ｒ１１ｂ，Ｒ１２ａ，Ｒ１２ｂが２．５ｍｍ、曲率半径Ｒ１３ａ，Ｒ１３ｂ，Ｒ１４ａ，Ｒ１４ｂが３．０ｍｍであり、曲率半径差が０．５ｍｍである例を示す。かかる曲率半径差は、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。

トレッド面Ｔｒを形成するゴムの硬度が左右で異なることに起因して、領域Ｚ２よりも軟らかい領域Ｚ１では、タイヤ径方向の歪みが比較的大きくなる傾向にあり、領域Ｚ１の摩耗が助長されて耐偏摩耗性に悪影響を及ぼしうる。そこで、このタイヤＴでは、周方向主溝１１，１２の溝底の円弧の曲率半径を、周方向主溝１３，１４の溝底の円弧の曲率半径よりも小さくしている。これにより、周方向主溝１１，１２に面した陸部、特に陸部２１，２２に作用する歪みを小さくし（換言すれば、陸部の歪エネルギー密度を小さくし）、延いてはその陸部の変形を抑えて領域Ｚ１の摩耗の進行を遅らせることができる。その結果、トレッド面Ｔｒを形成するゴムの硬度が左右で異なることに起因した偏摩耗を抑制できる。

図５は、ＦＥＭ解析を用いて算出された陸部の歪エネルギー密度を示すグラフである。「Ｒ２．５」は、円弧の曲率半径を２．５ｍｍとした周方向主溝の溝底周辺における陸部を指し、「Ｒ３．０」は、円弧の曲率半径を３．０ｍｍとした周方向主溝の溝底周辺における陸部を指す。「Ｒ３．０」の結果を１００とした指数で評価しており、円弧の曲率半径を除いて算出条件は全て同じである。これからも分かるように、周方向主溝の溝底を形成する円弧の曲率半径を小さくした方が、その周方向主溝に面した陸部の歪エネルギー密度は小さくなる。本実施形態は、これを利用して領域Ｚ２よりも領域Ｚ１で陸部の歪エネルギー密度を小さくし、延いては領域Ｚ１の陸部の変形を抑えて、偏摩耗の抑制を図るものである。

上述した曲率半径などのタイヤ各部の寸法は、正規リムに装着して正規内圧を充填したタイヤを平坦な路面に垂直に置き、正規荷重を加えた状態で測定するものとする。正規荷重及び正規内圧は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めている荷重及び空気圧であり、例えばＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力及び最大空気圧である。正規リムは、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リムである。

操縦安定性を確保する観点から、トレッド面Ｔｒのタイヤ幅方向他方側の領域Ｚ２が車両装着時に車両外側の領域となるように、車両に対する装着の向きを指定する表示を備えることが好ましい。トレッド面Ｔｒの車両外側の領域は、旋回時に接地面積が大きくなるために操縦安定性に対する寄与が大きく、硬度の高いゴムで形成されている方が性能上有利だからである。但し、これに限られず、他のタイヤ性能に鑑みて、例えば、或る背反性能を高い次元で両立するために、上記とは反対向きの装着方向を採用しても構わない。

車両に対する装着の向きを指定する表示は、例えばサイドウォール部２に設けられる。具体的には、車両装着時に車両外側に配置されるサイドウォール部２の外表面に、車両外側となる旨の表示（例えば、ＯＵＴＳＩＤＥ）を設けることが考えられる。これに代えてまたは加えて、車両装着時に車両内側に配置されるサイドウォール部２の外表面に、車両内側となる旨の表示（例えば、ＩＮＳＩＤＥ）を設けることが考えられる。

本実施形態では、トレッド面Ｔｒのタイヤ幅方向一方側の領域Ｚ１のピッチ数が、そのトレッド面Ｔｒのタイヤ幅方向他方側の領域Ｚ２のピッチ数よりも少ない。かかる構成によれば、ゴムの硬度が相対的に低い領域Ｚ１の陸部の剛性を高めて、偏摩耗の抑制を図ることができる。領域Ｚ１のピッチ数は、例えば５０〜６５個である。領域Ｚ２のピッチ数は、例えば７５〜９０個である。領域Ｚ２のピッチ数は、領域Ｚ１のピッチ数の１．３〜１．５倍に設定されることが好ましい。図２のように、領域Ｚ１のピッチ長Ｐ１は、それに隣接した領域Ｚ２のピッチ長Ｐ２よりも小さい。ピッチ長Ｐ１，Ｐ２は、それぞれショルダー陸部２１，２５の横溝３１，３５を一本ずつ含むように設定される。本実施形態では、ピッチ長Ｐ１，Ｐ２を種々に異ならせて配列したバリアブルピッチが適用されている。

本実施形態では、周方向主溝１１〜１４の溝深さＤ１１〜Ｄ１４が略一律に設定されている例を示すが、これに限られない。例えば、第１の周方向主溝の溝深さを第２の周方向主溝の溝深さよりも大きくする、即ち溝深さＤ１１，Ｄ１２の各々を溝深さＤ１３，Ｄ１４よりも大きくした構成が考えられる。かかる構成によれば、周方向主溝１１，１２の摩耗ライフが延びるため、周方向主溝１１，１２の溝深さを保持しやすくなり、偏摩耗による不具合を低減できる。この場合、溝深さＤ１１，Ｄ１２は、例えば溝深さＤ１３，Ｄ１４の１．１〜１．５倍に設定される。

既述のように、第１のゴム８１及び第２のゴム８２のタイヤ径方向内側にはベースゴム９が積層されている。本実施形態では、ベースゴム９の硬度が、第１のゴム８１の硬度よりも高く、且つ、第２のゴム８２の硬度よりも低い。これにより、周方向主溝１１，１２の溝底の近傍には第１のゴム８１よりも硬いベースゴム９が配置され、周方向主溝１３，１４の溝底の近傍には第２のゴム８２よりも軟らかいベースゴム９が配置されるため、領域Ｚ１と領域Ｚ２とでタイヤ径方向の歪みの大きさが近付くように作用し、偏摩耗を抑制するうえで都合が良い。例えば、第１のゴム８１の硬度は６５〜７５、第２のゴム８２の硬度は７０〜８０、ベースゴム９の硬度は６７〜７７である。

周方向主溝１４は、リブとして形成された陸部２４と、ブロック列として形成された陸部２５とで挟まれている。図４のように、周方向主溝１４の溝底に含まれる一対の円弧のうち、円弧１４ａはリブ（陸部２４）の側面に連なり、円弧１４ｂはブロック列（陸部２５）の側面に連なる。このようなリブとブロック列とで挟まれた周方向主溝１４においては、リブの側面に連なる円弧１４ａの曲率半径Ｒ１４ａを相対的に大きくし、ブロック列の側面に連なる円弧１４ｂの曲率半径Ｒ１４ｂを相対的に小さくしてもよい。かかる構成によれば、ブロック列に作用する歪みをより小さくして、そのブロック列に生じるヒールアンドトウ摩耗を抑制する効果が得られる。

上記のように周方向主溝の溝底に含まれる一対の円弧の曲率半径を互いに異ならせる場合は、ブロック列の側面に連なる円弧の曲率半径を、リブの側面に連なる円弧の曲率半径よりも０．５ｍｍ以上小さくすることが好ましい。本実施形態では、第２の周方向主溝である周方向主溝１４の溝底で曲率半径Ｒ１４ａと曲率半径Ｒ１４ｂとを異ならせた例を示したが、リブとブロック列とで挟まれた周方向主溝であれば、第１の周方向主溝と第２の周方向主溝の何れであっても構わない。

本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド面を上記の如く構成すること以外は、通常の空気入りタイヤと同等に構成でき、従来公知の材料、形状、構造、製法などが、何れも採用することができる。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

１ビード部
２サイドウォール部
３トレッド部
７トレッドゴム
８キャップゴム
９ベースゴム
１１第１の周方向主溝
１２第１の周方向主溝
１３第２の周方向主溝
１４第２の周方向主溝
２１ショルダー陸部
２２メディエイト陸部
２３センター陸部
２４メディエイト陸部
２５ショルダー陸部
８１第１のゴム
８２第２のゴム
Ｚ１タイヤ幅方向一方側の領域
Ｚ２タイヤ幅方向他方側の領域

Claims

トレッド面のタイヤ幅方向一方側の領域を形成する第１のゴムと、
前記トレッド面のタイヤ幅方向他方側の領域を形成し、前記第１のゴムの硬度よりも高い硬度を有する第２のゴムと、
前記第１のゴムに形成されている第１の周方向主溝と、
前記第２のゴムに形成されている第２の周方向主溝と、を備え、
タイヤ子午線断面で見て、前記第１の周方向主溝の溝底を形成する円弧の曲率半径が、前記第２の周方向主溝の溝底を形成する円弧の曲率半径よりも小さい空気入りタイヤ。
前記トレッド面のタイヤ幅方向他方側の領域が車両装着時に車両外側の領域となるように、車両に対する装着の向きを指定する表示を備える請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記トレッド面のタイヤ幅方向一方側の領域のピッチ数が、前記トレッド面のタイヤ幅方向他方側の領域のピッチ数よりも少ない請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
前記第１の周方向主溝の溝深さが前記第２の周方向主溝の溝深さよりも大きい請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
前記第１のゴム及び前記第２のゴムのタイヤ径方向内側にベースゴムが積層されており、
前記ベースゴムの硬度が、前記第１のゴムの硬度よりも高く、且つ、前記第２のゴムの硬度よりも低い請求項１〜４いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
リブとブロック列とで挟まれた前記第１の周方向主溝または前記第２の周方向主溝の溝底が、前記リブの側面と連なり曲率半径が相対的に大きい円弧と、前記ブロック列の側面と連なり曲率半径が相対的に小さい円弧とを含む請求項１〜５いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。