JP7270456B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド面のショルダー陸部の接地端近傍に細溝が設けられた空気入りタイヤに関する。

走行中の空気入りタイヤでは、一般に、トレッド面のショルダー陸部の接地端近傍において、接地圧が高くなる傾向がある。その結果、トレッド面の他の陸部に比べて、ショルダー陸部の接地端近傍での摩耗量が大きくなる偏摩耗が問題となることがある。このような偏摩耗を防止する方法として、トレッド面のショルダー陸部の接地端近傍に、その接地端よりもタイヤ幅方向内側にてタイヤ周方向に延びる細溝（「ディファレンシャルグルーブ」とも言われる）を設けることが、広く行われている。

特許文献１～３には、それぞれ、このような細溝をショルダー陸部に有する空気入りタイヤが開示されている。これらの文献に開示される細溝は、ショルダー陸部を、タイヤ赤道側のメイン陸部と接地端側のサブ陸部とに区分するとともに、当該細溝の溝底が、タイヤ幅方向内側に向かって膨出する形状を有する。これにより、メイン陸部の細溝に近い部分での接地圧を低減し、メイン陸部内の接地圧の均一化を図ってショルダー陸部の偏摩耗を抑制する。

しかしながら、ショルダー陸部にタイヤ周方向に延びる細溝を設けると、タイヤの使用に伴い、細溝の溝底付近からクラックが形成されることがある。このクラックは溝底クラックと呼ばれる。溝底クラックには、大別して、溝底付近からタイヤ径方向内側に向かって延びる溝底クラックと、溝底付近からタイヤ幅方向外側（ウォール側）に向かってサブ陸部を横断するように形成される溝底クラックとがある。

図４に、従来の細溝の一例がタイヤ幅方向に沿う断面で示されている。細溝９０は、ショルダー陸部８３を、タイヤ赤道側のメイン陸部８１と接地端ＴＥ側のサブ陸部８２とに区分している。細溝９０は、相対的にタイヤ幅方向内側に位置する内側側壁９１と、相対的にタイヤ幅方向外側に位置する外側側壁９２と、一端が内側側壁９１に接続され、他端が外側側壁９２に接続される溝底９３と、から構成される。外側側壁９２は略直線により形成され、溝底９３は複数の円弧を組み合わせた曲線により形成されており、略直線の外側側壁９２が曲線の溝底９３に接続される接続点９４は、曲がり開始点といえる。

直線が曲線に接続される曲がり開始点は、走行時に歪みが集中しやすくクラックの起点となりやすい。よって、図４の細溝９０では、タイヤの使用に伴い、直線が曲線に接続される曲がり開始点である接続点９４から、タイヤ幅方向外側に向かって延びる溝底クラックＣＲが発生している。溝底クラックＣＲが発生すると、走行中に受ける変形によってサブ陸部８２が欠けてしまい、細溝９０による偏摩耗抑制効果が失われることがある。

また、細溝は、タイヤを加硫成型する際に、金型に設けられた突起によって形成される。そのため、細溝９０のようにタイヤ幅方向内側に向かって溝底が膨出する形状を有する場合は、タイヤから金型を引き抜く脱型時に、細溝９０から突起を引抜く際の抵抗が大きくなり、それによって突起が変形したり損傷したりするなどの問題があった。したがって、かかる形状の細溝においては、脱型性を考慮する必要がある。

特開２０１４－２１３８３５号公報 国際公開第２００８／１１１５８２号 特開２０１８－０７９７６７号公報

本発明は、トレッド面のショルダー陸部の接地端近傍に細溝が設けられた空気入りタイヤにおいて、当該細溝からの脱型性を維持しつつ、当該細溝の溝底付近から発生する溝底クラックの低減を図ることである。

本発明の空気入りタイヤは、以下の特徴を有する。すなわち、トレッド面に、タイヤ周方向に延びるショルダー陸部と、前記ショルダー陸部の接地端よりもタイヤ赤道側にてタイヤ周方向に延び、前記ショルダー陸部をタイヤ赤道側のメイン陸部と接地端側のサブ陸部とに区分する細溝と、を有する空気入りタイヤにおいて、
前記細溝の外側側壁は、前記サブ陸部の外周面からタイヤ径方向内側に向けて延びる直線部と、前記直線部に滑らかに接続される第一円弧部と、前記細溝の溝底に滑らかに接続される第二円弧部とを含み、
前記第一円弧部は前記外側側壁よりもタイヤ赤道側に円弧の中心を有し、前記第二円弧部は、前記外側側壁よりもタイヤ幅方向外側に円弧の中心を有する。

上記の構成を備える本発明によれば、細溝の外側側壁が、溝底に滑らかに接続される第二円弧部を有するため、外側側壁が溝底に接続される接続点は、曲がり開始点ではない。そのため、走行時に細溝に作用する歪みが分散しやすく、外側側壁が溝底に接続される接続点を起点としてタイヤ幅方向外側に向かって延びる溝底クラックの低減を図ることができる。また、外側側壁よりもタイヤ幅方向外側に円弧の中心を有する第二円弧部により、第二円弧部の深さ付近でのサブ陸部のタイヤ幅方向における幅が大きくなり、サブ陸部の剛性が高くなり、タイヤ幅方向外側に向かって延びる溝底クラックの発生が抑制できる。

さらに、上記の構成を備える本発明によれば、細溝の外側側壁が、サブ陸部の外周面からタイヤ径方向内側に向けて延びる直線部に滑らかに接続される第一円弧部を有するため、第一円弧部での深さ位置における溝幅を拡大して、細溝からの脱型性を維持することができる。

前記第一円弧部及び前記第二円弧部の曲率半径は、それぞれ、３ｍｍより大きく１２ｍｍより小さいとよい。第一円弧及び前記第二円弧の曲率半径が上記範囲にあるとき、細溝からの脱型性を効果的に維持しつつ、前記細溝の外側側壁に作用する歪みを適切に分散させて溝底クラックの低減効果を良好に得ることができる。

前記溝底は、単一の円弧からなるとよい。単一の円弧を有する溝底は、一定で大きな曲率半径を採るため、歪みの分散効果が高い。よって、溝底クラックの低減を図ることができる。

前記細溝の内側側壁は、前記メイン陸部の外周面からタイヤ径方向内側に向けて延びる直線部を含み、前記外側側壁の直線部と前記内側側壁の直線部との間隔をＬ１とし、前記溝底のタイヤ幅方向における最大空間寸法をＬ２とするとき、１．５≦Ｌ２／Ｌ１≦２．３であるとよい。細溝がこの数値範囲を満たすとき、当該細溝からの脱型性を維持しつつ、前記細溝の溝底に作用する歪みを適切に分散させて、溝底クラックの低減効果を良好に得ることができる。

前記細溝の内側側壁は、前記メイン陸部の外周面からタイヤ径方向内側に向けて延びる直線部と、一端が前記直線部に滑らかに接続され他端が前記溝底に滑らかに接続される第三円弧部と、から構成され、前記第三円弧部の曲率半径は、前記第一円弧部の曲率半径及び前記第二円弧部の曲率半径よりも小さいとよい。第三円弧部の曲率半径を、第一円弧部の曲率半径及び第二円弧部の曲率半径よりも小さくすることで、第三円弧部の深さ位置における溝幅を拡大し、細溝からの脱型性を向上させることができる。さらに、溝底の曲率半径を拡大できるので、主に溝底付近からタイヤ径方向内側に向かって延びる溝底クラックの低減を図ることができる。

前記外側側壁は、一端において前記第一円弧部に滑らかに接続され、他端において前記第二円弧部に滑らかに接続される中間直線部を有していても構わない。これにより、脱型性を維持しつつ、溝底クラックの発生を抑制するための設計の自由度が拡大する。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図である。 図１における細溝の拡大図である。 中間直線部を有する細溝の一例を示す断面図である。 従来の溝底が膨出する細溝形状の一例を示す断面図である。

図１は、本実施形態の空気入りタイヤの一例を、タイヤ幅方向に沿う子午線半断面で示している。空気入りタイヤの主な形状がタイヤ赤道ＣＬに対する両側で同様であるので、タイヤ赤道ＣＬに対して一方側のみ図示している。タイヤは、一対のビード部１と、そのビード部１の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、そ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。トレッド部３の外周面であるトレッド面３０には、トレッドパターンが形成されている。このトレッドパターンは、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝（３１，３２）と、主溝（３１，３２）及び接地端ＴＥによって区切られた複数の陸部（３３～３５）とを備えている。

主溝（３１，３２）の溝幅は、例えば、６ｍｍ～１４ｍｍである。溝幅の値は、トレッド面３０における開口部で測定される。複数の陸部（３３～３５）には、リブやブロック等、様々な形状を採用できる。複数の陸部（３３～３５）のうち、最もタイヤ幅方向外側に位置する主溝３１と接地端ＴＥとに挟まれた陸部３３は、ショルダー陸部である。ショルダー陸部３３の接地端ＴＥの近傍であって、接地端ＴＥよりもタイヤ幅方向内側には、タイヤ周方向に延びる細溝３６が設けられている。細溝３６の溝幅は、最もタイヤ幅方向外側に位置する主溝３１の溝幅よりも小さい。

図２は、図１における細溝３６の拡大図である。細溝３６は、タイヤ周方向に延びるショルダー陸部３３を、細溝３６よりもタイヤ赤道ＣＬ側のメイン陸部１１と、細溝３６よりも接地端ＴＥ側のサブ陸部１２と、に区分する。サブ陸部１２の外周面１２ｓは、メイン陸部１１の外周面１１ｓをタイヤ幅方向外側に延長した延長線ＥＬよりもタイヤ径方向内側にあってもよく、延長線ＥＬ上にあってもよい。本実施形態では、外周面１２ｓが延長線ＥＬよりもタイヤ径方向内側に位置するように設計することで、メイン陸部１１とサブ陸部１２との間での接地圧の均一化が図られている。

細溝３６は、タイヤ幅方向に沿うタイヤ子午線断面で見たとき、メイン陸部１１を構成する内側側壁１３と、サブ陸部１２を構成する外側側壁１４と、溝底１５とに区分される。内側側壁１３は、相対的にタイヤ幅方向内側に位置し、外側側壁１４は、相対的にタイヤ幅方向外側に位置する。内側側壁１３は、メイン陸部１１の外周面１１ｓと溝底１５との間を連ねる。外側側壁１４は、サブ陸部１２の外周面１２ｓと溝底１５との間を連ねる。溝底１５の一端は内側側壁１３に接続され、溝底１５の他端は外側側壁１４に接続される。本実施形態では、細溝３６の溝底１５が、タイヤ赤道ＣＬ側に向かって膨出する形状を有する。

外側側壁１４は、サブ陸部１２の外周面１２ｓからタイヤ径方向内側に向けて延びる直線部１４ａと、直線部１４ａに滑らかに接続される第一円弧部１４ｂと、溝底１５に滑らかに接続される第二円弧部１４ｃとを含む。本実施形態において、直線部１４ａは、タイヤの回転軸に垂直をなす方向に延びている。しかしながら、直線部１４ａが外周面１２ｓに垂直に交わる方向など、直線部１４ａは、タイヤ径方向内側に向けて延びておれば、タイヤの回転軸に垂直をなす方向でなくてもよい。

第一円弧部１４ｂは、外側側壁１４よりもタイヤ赤道側に円弧の中心を有する。すなわち、第一円弧部１４ｂは、タイヤ幅方向外側に凸となるように湾曲している。第二円弧部１４ｃは、外側側壁１４よりもタイヤ幅方向外側に円弧の中心を有する。すなわち、第二円弧部１４ｃは、タイヤ幅方向内側に凸となるように湾曲している。第一円弧部１４ｂ及び第二円弧部１４ｃは、それぞれ直線部１４ａ（のタイヤ径方向内側への延長線）よりもタイヤ幅方向内側に位置している。

外側側壁１４は、接続点２１において溝底１５に滑らかに接続される端部を有し、この端部は、第二円弧部１４ｃで構成されている。よって、外側側壁１４と溝底１５との接続点２１は、直線が曲線に接続される曲がり開始点ではなく、曲がる方向の変化する変曲点にすぎない。そのため、走行時に細溝３６の溝底１５に作用する歪みが、接続点２１に集中せずに分散しやすい。また、第二円弧部１４ｃを設けることにより、溝底１５の曲率半径を拡大できる。

さらに、第一円弧部１４ｂは、外側側壁１４よりもタイヤ赤道側に円弧の中心を有するので、第一円弧部１４ｂを設けることにより第一円弧部１４ｂでの深さ位置における溝幅を拡大して、細溝３６からの脱型性を維持できる。

第一円弧部１４ｂ及び第二円弧部１４ｃの曲率半径は、それぞれ、３ｍｍより大きいと好ましい。これにより、細溝３６からの脱型性を効果的に維持しつつ、第一円弧部１４ｂ及び第二円弧部１４ｃにおける歪みの集中を良好に緩和できる。

第一円弧部１４ｂの曲率半径は、１２ｍｍより小さいとより好ましい。これにより、細溝３６からの脱型性を適切に向上させることができる。さらに、溝底１５付近におけるサブ陸部１２の厚みＷを拡大し、サブ陸部１２の剛性を向上させるとともに、歪みを分散できる。付随して、細溝３６をタイヤ径方向に対して湾曲させるから、細溝３６に入り込んだ石の溝底１５への侵入を妨げる効果（耐石噛み性の向上効果）が得られる。

第二円弧部１４ｃの曲率半径は１２ｍｍより小さいと好ましい。これにより、第二円弧部１４ｃと溝底１５との接続点２１に集中する歪みを効果的に分散できる。

第一円弧部１４ｂの曲率半径と第二円弧部１４ｃの曲率半径とは、互いに近い値であることが好ましく、例えば、第一円弧部１４ｂの曲率半径と第二円弧部１４ｃの曲率半径との差が１．２ｍｍ以下であるとよい。

本実施形態では、溝底１５が単一の円弧で形成されている。即ち、溝底１５は、円弧の中心及び曲率半径が同じである単一の円弧から構成されている。単一の円弧から構成されることにより、溝底１５に作用する歪みを良好に分散できる。溝底１５を構成する単一の円弧は、半周以上の長さを有しているとよい。

内側側壁１３は、メイン陸部１１の外周面１１ｓからタイヤ径方向内側に向けて延びる直線部１３ａを含む。外側側壁１４の直線部１４ａと内側側壁１３の直線部１３ａとのタイヤ幅方向における間隔をＬ１とし、溝底１５のタイヤ幅方向における最大空間寸法（半周以上の長さを有する単一の円弧の場合は、当該円弧の直径に該当する）をＬ２とするとき、Ｌ２／Ｌ１が１．５以上であると好ましく、２．３以下であると好ましい。Ｌ２／Ｌ１が上記数値範囲にあるとき、細溝３６からの脱型性を維持しつつ、溝底１５に作用する歪みを適切に分散できる。

本実施形態において、内側側壁１３は、直線部１３ａと、一端が直線部１３ａに滑らかに接続され他端が溝底１５に滑らかに接続される第三円弧部１３ｂと、から構成されている。第三円弧部１３ｂの円弧の中心は、内側側面よりもタイヤ赤道側に位置している。そのため、第三円弧部１３ｂはタイヤ幅方向外側に凸となるように湾曲している。内側側壁１３の溝底１５への接続を円弧形状にすることで、第三円弧部１３ｂに作用する歪みを分散できる。

第三円弧部１３ｂの曲率半径は、第一円弧部１４ｂの曲率半径及び第二円弧部１４ｃの曲率半径よりも小さくするとよい。これにより、第三円弧部１３ｂの深さ位置における溝幅を拡大し、細溝３６からの脱型性を向上させることができる。さらに、第三円弧部１３ｂが溝底１５に接続される接続点を、タイヤ幅方向内側（タイヤ赤道側）にシフトさせることができ、溝底１５の曲率半径を拡大できる。また、第三円弧部１３ｂの円弧の中心は、第一円弧部１４ｂの円弧の中心よりもタイヤ径方向外側に位置するとよい。これにより、溝底１５の曲率半径を拡大できる。溝底１５の曲率半径が拡大されると、溝底クラックの低減を図ることができるとともに、細溝３６からの脱型性が向上する。

図２の細溝３６では、第一円弧部１４ｂと第二円弧部１４ｃとは直接に接続される。よって、溝底１５から第二円弧部１４ｃまで直線を挟まないため、より効果的な歪みの分散を図ることができる。

他方、図３の細溝３６では、第一円弧部１４ｂと第二円弧部１４ｃとの間に、中間直線部１４ｄを有している。中間直線部１４ｄを有していても、第二円弧部１４ｃが溝底１５に接続されているため、従来の細溝に比べて良好な歪み分散効果が得られる。また、中間直線部１４ｄを有することにより、細溝の設計に関する制約が小さくなって、よりタイヤ径方向内側に溝底１５を移動させたり、溝底１５の空間をさらに拡大させたりできるなど、溝底クラックの発生を抑制し、脱型性を維持するための設計の自由度が拡大する。中間直線部１４ｄの長さは、例えば１．５ｍｍ以下に設定されるとよく、中間直線部１４ｄは、第三円弧部１３ｂの円弧の中心よりもタイヤ径方向内側に配置されているとよい。

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。

１１ ：メイン陸部
１１ｓ ：（メイン陸部の）外周面
１２ ：サブ陸部
１２ｓ ：（サブ陸部の）外周面
１３ ：内側側壁
１３ａ ：直線部
１３ｂ ：第三円弧部
１４ ：外側側壁
１４ａ ：直線部
１４ｂ ：第一円弧部
１４ｃ ：第二円弧部
１４ｄ ：中間直線部
１５ ：溝底
２１ ：接続点
３０ ：トレッド面
３１，３２：主溝
３３ ：ショルダー陸部
３６ ：細溝
ＣＬ ：タイヤ赤道
ＴＥ ：接地端

Claims (6)

1. トレッド面に、タイヤ周方向に延びるショルダー陸部と、前記ショルダー陸部の接地端よりもタイヤ赤道側にてタイヤ周方向に延び、前記ショルダー陸部をタイヤ赤道側のメイン陸部と接地端側のサブ陸部とに区分する細溝と、を有する空気入りタイヤにおいて、
   前記細溝の外側側壁は、前記サブ陸部の外周面からタイヤ径方向内側に向けて延びる直線部と、前記直線部に滑らかに接続される第一円弧部と、前記細溝の溝底に、直線を挟むことなく接続点を介して滑らかに接続される第二円弧部とを含み、
   前記第一円弧部は前記外側側壁よりもタイヤ赤道側に円弧の中心を有し、前記第二円弧部は、前記外側側壁よりもタイヤ幅方向外側に円弧の中心を有することを特徴とする、空気入りタイヤ。
2. 前記第一円弧部及び前記第二円弧部の曲率半径は、それぞれ、３ｍｍより大きく１２ｍｍより小さい、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記溝底は単一の円弧からなる、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記細溝の内側側壁は、前記メイン陸部の外周面からタイヤ径方向内側に向けて延びる直線部を含み、
   前記外側側壁の直線部と前記内側側壁の直線部との間隔をＬ１とし、前記溝底のタイヤ幅方向における最大空間寸法をＬ２とするとき、
   １．５≦Ｌ２／Ｌ１≦２．３である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記細溝の内側側壁は、前記メイン陸部の外周面からタイヤ径方向内側に向けて延びる直線部と、一端が前記直線部に滑らかに接続され他端が前記溝底に滑らかに接続される第三円弧部と、から構成され、
   前記第三円弧部の曲率半径は、前記第一円弧部の曲率半径及び前記第二円弧部の曲率半径よりも小さい、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記外側側壁は、一端において前記第一円弧部に滑らかに接続され、他端において前記第二円弧部に滑らかに接続される中間直線部を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。

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