JP7074586B2

JP7074586B2 - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP7074586B2
Application number: JP2018124938A
Authority: JP
Inventors: 泰一西尾
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2022-05-24
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: JP2020001615A; US11318794B2; CN110654172A; US20200001653A1

Description

本発明は空気入りタイヤに関する。

従来から、制駆動性能の向上等を目的に、空気入りタイヤのトレッドの陸部にサイプを形成することが行われていた。しかし、サイプの延長方向端部には応力が集中するため、その端部を起点としてクラックが発生しやすかった。

そこで、サイプの延長方向端部に、平面視でサイプ幅よりも径（直径）が大きい円形の穴を形成することが行われていた（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。この穴は、深さ方向へ径が変化することのない円柱状のものであった。このような穴は、サイプの延長方向端部にかかる応力を分散させるため、クラックの発生防止に有効なものであった。

また、特許文献３に記載のように、延長方向端部の形状が環状となったサイプも提案されていた。

特開平１１－３０１２１７号公報特開昭６１－２６１１０９号公報特開２００６－３４１６８８号公報

しかし、サイプの延長方向端部に円柱状の穴が形成された結果として、トレッドの陸部の剛性が低くなるという問題があった。トレッドの陸部の剛性が低いことは陸部の摩耗等悪化の原因となる。

そこで本発明は、サイプの延長方向端部を起点としたクラックが発生しにくく、しかもトレッドの陸部の剛性があまり低くならない空気入りタイヤを提供することを課題とする。

実施形態の空気入りタイヤは、トレッドの陸部に複数のサイプが形成され、それらのサイプの延長方向の両端が前記陸部内で閉塞した陸部内端部である空気入りタイヤにおいて、隣り合う２本の前記サイプのそれぞれ一方の前記陸部内端部同士を結ぶ線分上に前記サイプから離れた穴が形成され、同じ隣り合う２本の前記サイプのそれぞれ他方の前記陸部内端部同士を結ぶ線分上にも前記サイプから離れた穴が形成され、前記穴は、平面視円形又は楕円形で、深い位置ほど径が小さく、前記穴は、径が穴の開口端から底部まで連続的に小さくなるか、径が連続的に小さくなる部分と径が一定の部分とを有することを特徴とする。

実施形態の空気入りタイヤでは、前記穴があるためサイプの延長方向端部を起点としたクラックが発生しにくい。しかも前記穴の深い位置ほど径が小さいため、トレッドの陸部の剛性があまり低くならない。

実施形態のトレッドパターン。実施形態のブロックの平面図。実施形態のサイプの深さ方向の断面図。図２のＡ－Ａ位置での断面図。実施形態の穴の深さ方向の断面図。図２のＢ－Ｂ位置での断面図。変更例の穴の深さ方向の断面図。図２のＢ－Ｂ位置での断面図。変更例の穴の深さ方向の断面図。図２のＢ－Ｂ位置での断面図。変更例のブロックの平面図。変更例のブロックの平面図。変更例のトレッドパターン。

実施形態の空気入りタイヤの構造について図面に基づき説明する。以下では特に記載がない限り摩耗していない新品での空気入りタイヤについて説明する。本実施形態の空気入りタイヤは、例として、トラックやバス等に装着される重荷重用タイヤを想定したものである。また、本実施形態の空気入りタイヤは、例として、アイス路面での走行時に装着されるスタッドレスタイヤを想定したものである。

本実施形態の空気入りタイヤの大まかな断面構造は次の通りである。まず、タイヤ幅方向両側にビード部が設けられ、カーカスプライが、タイヤ幅方向内側から外側に折り返されて前記ビード部を包むと共に、空気入りタイヤの骨格を形成している。前記カーカスプライのタイヤ径方向外側には複数枚のベルトが設けられ、前記ベルトのタイヤ径方向外側に接地面を有するトレッドが設けられている。また前記カーカスプライのタイヤ幅方向両側にはサイドウォールが設けられている。これらの部材の他にもタイヤの機能上の必要に応じた複数の部材が設けられている。

トレッドには図１に示すようなトレッドパターンが形成されている。この例示されるトレッドパターンでは、タイヤ周方向に延びる４本の主溝１０が形成されている。主溝１０の深さは限定されないが例えば１７ｍｍ以上２２ｍｍ以下である。そして、主溝１０によって区画された領域として、タイヤ幅方向中心線Ｃが通るセンター領域１２と、トレッドの接地面のタイヤ幅方向両端部であるタイヤ接地端Ｅと主溝１０との間のショルダー領域１４と、センター領域１２とショルダー領域１４との間のメディエイト領域１６とが形成されている。

さらに、センター領域１２、ショルダー領域１４、及びメディエイト領域１６では、それぞれ、タイヤ幅方向に延びる複数の横溝１１によって区画された陸部としてのブロック１８がタイヤ周方向に並んでいる。

ただし、このトレッドパターンは例示に過ぎない。主溝の本数、横溝の有無、各溝のタイヤ周方向及びタイヤ幅方向に対する傾斜具合等は、図１に示される形態に限定されない。各領域の陸部は横溝によって分断されずにタイヤ周方向に延びるリブであっても良いが、以下では各領域の陸部がブロック１８であるものとして説明する。

図１～図３に示すように、これらのブロック１８にはそれぞれタイヤ幅方向に延びる複数本のサイプ２０が形成されている。本発明において、サイプ２０とは、幅の狭い溝のことであり、より正確には、正規リムに装着され正規内圧が充填された空気入りタイヤが接地し、そこへ正規荷重が負荷された条件下で、接地面への開口部が閉じる溝のことである。

ここで、正規リムとは、JATMA規格における「標準リム」、TRA規格における「DesignRim」、又はETRTO規格における「MeasuringRim」のことである。また、正規内圧とは、JATMA規格における「最高空気圧」、TRA規格における「TIRELOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、又はETRTO規格における「INFLATION PRESSURE」のことである。また、正規荷重とは、JATMA規格における「最大負荷能力」、TRA規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATIONPRESSURES」の最大値、又はETRTO規格における「LOADCAPACITY」のことである。

サイプ２０は、図１及び図２では平面視で（すなわちトレッドをタイヤ径方向外側から接地面に垂直な方向から見たときに）直線状のものとして描かれているが、平面視で波状やジグザグ状のものであっても良い。また、サイプ２０は、図１及び図２ではタイヤ幅方向に延びているが、平面視でタイヤ幅方向に対して傾斜して延びていても良く、またタイヤ周方向に延びていても良い。また、それぞれのブロック１８内において、複数本のサイプ２０は図１及び図２に示すように平面視で平行に延びていても良い。また、サイプ２０の深さ方向の断面形状は、図３ではほぼ長方形だが、台形等であっても良い。

サイプ２０の長さ、幅、深さの具体的数値は限定されない。例としては、サイプ２０の幅は０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であり、サイプ２０の深さは主溝１０の深さの５０％以上７０％以下である。

本実施形態において、サイプ２０の延長方向の両端がブロック１８内で閉塞した陸部内端部２１となっている。ただし、サイプ２０の延長方向の一方の端部のみが陸部内端部２１で他方の端部がブロック端から主溝１０等へ開口していても良い。

そして、図２に示すように、隣り合う２本のサイプ２０の陸部内端部２１同士を結ぶ線分Ｌ上に、サイプ２０から離れた穴２２が形成されている。なお、線分Ｌは、サイプ２０の延長方向の一方側の陸部内端部２１同士を結ぶものである。例えば図２においては、線分Ｌは、サイプ２０の左側の陸部内端部２１同士を結び、またサイプ２０の右側の陸部内端部２１同士を結ぶ。

穴２２の位置は線分Ｌの長さを等分する位置であることが好ましい。例えば図２に示すように線分Ｌ上に１つの穴２２が形成されている場合、穴２２の位置は線分Ｌを二等分する位置すなわち線分Ｌの中心位置であることが好ましい。この場合、穴２２の接地面（以下の説明において単に「接地面」と言う場合、新品で摩耗していない状態の空気入りタイヤにおける接地面のことである。）への開口端２３での径が、線分Ｌの長さの１５％以上３０％以下であることが好ましい。

また、線分Ｌ上に複数の穴２２が形成されている場合も、穴２２の位置は線分Ｌの長さを等分する位置であることが好ましい。例えば、線分Ｌ上に２つの穴２２が形成されている場合、穴２２の位置は線分Ｌの長さを３等分する位置であることが好ましい。線分Ｌ上に２つ以上の穴２２が形成されている場合、全ての穴２２の径の合計が線分Ｌの長さの１５％以上３０％以下であることが好ましい。

また、陸部内端部２１と、その陸部内端部２１から引かれた線分Ｌ上の穴２２の中心との間の距離は、サイプ２０の深さの２０％以上４０％以下であることが好ましい。

なお、図２では好ましい形態として穴２２の中心が線分Ｌ上に位置している様子が描かれているが、平面視で穴２２のいずれかの部分が線分Ｌ上にあれば良く、平面視で穴２２の中心が線分Ｌからずれていても良い。

図４に示すように、穴２２は、接地面への開口端２３からタイヤ径方向内側に向かって深くなっている。そして、穴２２は深さ方向へ向かうにつれ次第に縮径している。つまり、穴２２の径（図２に示すように穴が円形である場合、その径とは直径のことである）が、深い位置ほど小さくなっている。本実施形態では、穴２２の径は、底部２４に向かうに従い連続的に小さくなっていく。穴２２の底部２４は平面であることが好ましい。また、穴２２の深さはサイプ２０の深さの５０％以上１００％以下であることが好ましい。

図２では、この穴２２が、サイプ２０の延長方向両側において、隣り合う２本のサイプ２０の陸部内端部２１同士を結ぶ線分Ｌ上に形成されている。しかし、サイプ２０の延長方向の両端が陸部内端部２１である場合に、サイプ２０の延長方向の一方側においてのみ、隣り合う２本のサイプ２０の陸部内端部２１同士を結ぶ線分Ｌ上に穴２２が形成されていても良い。また、図２及び図４では穴２２の深さ及び径がサイプ２０の延長方向の両側で同じである。しかし、サイプ２０の延長方向の両側で、穴２２の深さ及び径のうち少なくとも１つが異なっていても良い。

以上のように、本実施形態では、隣り合う２本のサイプ２０の陸部内端部２１同士を結ぶ線分Ｌ上にサイプ２０から離れた穴２２が形成されている。そして、ブロック１８が変形したときに穴２２が変形し、それによって穴２２の両側のサイプ２０の陸部内端部２１に応力が集中することが回避される。そのためサイプ２０の陸部内端部２１を起点としたクラックが発生しにくい。

また、１つの穴２２によってその両側の２つの陸部内端部２１への応力の集中を回避することができるので、陸部内端部２１毎に穴を形成する場合と比較して穴２２の数が少なくて済む。そのためブロック１８の剛性があまり低くならない。

さらに、本実施形態の穴２２は深い位置ほど径が小さくなっているため、径が一定の円柱状の穴と比較して穴の容積が小さい。そのため、穴２２が形成されているにもかかわらずブロック１８の剛性があまり低くならない。

ところで、本実施形態の穴２２は深い位置ほど径が小さくなっているため、ブロック１８の摩耗が進行するほど穴２２の径が小さくなっていく。そのため、ブロック１８の摩耗が進行するほど穴２２が応力を分散させる効果が小さくなっていくようにも思われる。しかし、ブロック１８が摩耗して低くなるほど、ブロック１８の変形量が小さくなるため、サイプ２０の陸部内端部２１にかかる応力が小さくなる。そのため、ブロック１８が摩耗して穴２２の径が小さくなっても、その穴２２でサイプ２０の陸部内端部２１にかかる応力を十分に分散させることができる。

また、穴２２の深さがサイプ２０の深さの５０％以上１００％以下であれば、サイプ２０の陸部内端部２１にかかる応力を十分に分散させることができる。また、穴２２の開口端２３での径が線分Ｌの長さの１５％以上であればサイプ２０の陸部内端部２１にかかる応力を十分に分散させることができ、３０％以下であればブロック１８の剛性があまり低くならない。また、穴２２の底部２４に向かうに従い穴２２の径が連続的に小さくなっていれば、穴２２の内壁２５（図４参照）に応力集中する部分が形成されないため穴２２を起点としたクラックが発生しにくい。

また、陸部内端部２１から穴２２の中心までの距離がサイプ２０の深さの４０％以下であれば、穴２２が陸部内端部２１から遠すぎないため、サイプ２０の陸部内端部２１にかかる応力が穴２２によってさらに十分に分散される。また、陸部内端部２１から穴２２の中心までの距離がサイプ２０の深さの２０％以上であれば、陸部内端部２１と穴２２の間の応力集中を緩和できる。

ここで、陸部内端部２１から穴２２の中心までの距離の好ましい上限がサイプ２０の深さと関連するのは、サイプ２０が深いほどサイプ２０周辺の広範囲においてゴムが動くため、穴２２が陸部内端部２１から遠くても穴２２による応力分散の効果が生じるからである。また、陸部内端部２１から穴２２の中心までの距離の好ましい下限がサイプ２０の深さと関連するのは、サイプ２０が深いほど陸部内端部２１と穴２２の間に応力集中しやすく、それを緩和するために穴２２と陸部内端部２１とを遠ざけた方が良いからである。

また、穴の底部を尖ったものとするためには、タイヤを成型するための金型に、そのような穴を形成するための尖った部分を形成する必要がある。しかし、金型におけるそのような尖った部分は強度が弱く歪みやすい。それに対して、本実施形態のように穴２２の底部２４が平面であれば、空気入りタイヤを成型するための金型に尖った部分が必要ないため、金型に不具合が生じにくい。

次に上記の実施形態の変更例を説明する。ただし、以下の変更例の他にも様々な変更が可能であり、発明の範囲は上記の実施形態及び以下の変更例の範囲に限定されない。

まず、サイプ２０の陸部内端部２１から連続する穴の深さ方向の断面形状は、上記実施形態の形状に限定されず、例えば図５や図６に示す形状であっても良い。

図５に示す穴２２ａでは、接地面への開口端２３ａから底部２４ａにかけての内壁２５ａが、穴２２ａの容積を減らす方向に反った（言い換えれば穴２２ａの内側へ凸の）曲面となっている。そのため、穴２２ａの深さ方向の断面において、開口端２３ａから底部２４ａにかけての内壁２５ａが穴２２ａの内側へ反った（言い換えれば穴２２ａの内側へ凸の）曲線を描いている。このように穴２２ａの内壁２５ａが反ることによって穴２２ａの容積が小さくなるため、ブロック１８の剛性があまり低くならない。なお図５における二点鎖線は図４における内壁２５を示している。

また、図６に示す穴２２ｂでは、接地面への開口端２３ｂから所定深さ位置２６ｂまでの部分が円柱状となっており、前記所定深さ位置２６ｂより深い部分では底部２４ｂに向かうに従い穴２２ｂの径が連続的に小さくなっている。このような穴２２ｂが形成されている場合も、サイプ２０の陸部内端部２１を起点としたクラックが発生しにくく、またブロック１８の剛性があまり低くならない。

また、線分Ｌ上の穴の平面視での形状は、楕円形であっても良い。具体例としては、図７に示す穴２２ｅは平面視でタイヤ周方向に長い楕円形であり、図８に示す穴２２ｆは平面視でタイヤ幅方向に長い楕円形である。

このような楕円形の穴２２ｅ、２２ｆにおいて、径とは楕円の長径と短径との平均値のことである。従って、楕円形の穴２２ｅ、２２ｆは、深い位置ほど長径と短径との平均値が小さくなる。また、１つの線分Ｌ上に１つの穴２２ｅ、２２ｆが形成されている場合において、楕円形の穴２２ｅ、２２ｆの接地面への開口端における長径と短径との平均値は、線分Ｌの長さの例えば１５％以上３０％以下である。１つの線分Ｌ上に２つ以上の穴２２ｅ、２２ｆが形成されている場合は、全ての穴２２ｅ、２２ｆの長径と短径との平均値の合計が、線分Ｌの長さの例えば１５％以上３０％以下である。

このような楕円形の穴２２ｅ、２２ｆが形成される場合は、図９に示すように、トレッドのセンター領域１２にタイヤ周方向に長い楕円形の穴２２ｅが形成され、ショルダー領域１４にタイヤ幅方向に長い楕円形の穴２２ｆが形成されても良い。

一般にセンター領域１２にはタイヤ周方向の大きな応力がかかることが多い。しかし、タイヤ周方向に長い楕円形の穴２２ｅはタイヤ周方向に大きく変形することができるため、センター領域１２にかかるタイヤ周方向の大きな応力を吸収することができ、サイプ２０の陸部内端部２１を起点としたクラックの発生を防ぐことができる。

また、一般にショルダー領域１４にはタイヤ幅方向の大きな応力がかかることが多い。しかし、タイヤ幅方向に長い楕円形の穴２２ｆはタイヤ幅方向に大きく変形することができるため、ショルダー領域１４にかかるタイヤ幅方向の大きな応力を吸収することができ、サイプ２０の陸部内端部２１を起点としたクラックの発生を防ぐことができる。

なお、図１及び図９以外のトレッドパターンにおいて、センター領域とはタイヤ幅方向中心線Ｃが通る陸部のことである。タイヤ幅方向中心線Ｃが陸部を通らず主溝と一致している場合は、センター領域とはタイヤ幅方向中心線Ｃの両側の陸部のことである。また、ショルダー領域とはタイヤ幅方向外側にタイヤ接地端Ｅを有する陸部のことである。

また、穴の平面視での形状及び深さ方向の断面形状は、サイプ２０の延長方向両側で同じであることが好ましい。しかし、穴の平面視での形状及び深さ方向の断面形状の少なくとも一方が、サイプ２０の延長方向両側で異なっていても良い。

Ｃ…タイヤ幅方向中心線、Ｅ…タイヤ接地端、Ｌ…線分、１０…主溝、１１…横溝、１２…センター領域、１４…ショルダー領域、１６…メディエイト領域、１８…ブロック、２０…サイプ、２１…陸部内端部、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｅ、２２ｆ…穴、２３、２３ａ、２３ｂ…開口端、２４、２４ａ、２４ｂ…底部、２５、２５ａ…内壁、２６ｂ…所定深さ位置

Claims

トレッドの陸部に複数のサイプが形成され、それらのサイプの延長方向の両端が前記陸部内で閉塞した陸部内端部である空気入りタイヤにおいて、
隣り合う２本の前記サイプのそれぞれ一方の前記陸部内端部同士を結ぶ線分上に前記サイプから離れた穴が形成され、同じ隣り合う２本の前記サイプのそれぞれ他方の前記陸部内端部同士を結ぶ線分上にも前記サイプから離れた穴が形成され、
前記穴は、平面視円形又は楕円形で、深い位置ほど径が小さく、
前記穴は、径が穴の開口端から底部まで連続的に小さくなるか、径が連続的に小さくなる部分と径が一定の部分とを有することを特徴とする、空気入りタイヤ。
それぞれの前記線分上に１つの前記穴が形成され、その穴は前記線分の中心位置に形成された、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記穴の深さが前記サイプの深さの５０％以上１００％以下である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記穴の開口端から底部にかけての内壁が、前記穴の容積を減らす方向に反った曲面である、請求項１～３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
トレッドのセンター領域に形成された前記穴が、平面視でタイヤ周方向に長い楕円形である、請求項１～４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
トレッドのショルダー領域に形成された前記穴が、平面視でタイヤ幅方向に長い楕円形である、請求項１～５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。