JP7429196B2 - タイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、トラックやバスなどのような重荷重車両に用いられるタイヤに関する。
従来、重荷重車両に用いられるタイヤのトレッドパターンとして、周方向溝と幅方向溝とにより区画されるブロックに周方向サイプと幅方向サイプとを設けるとともに、これら周方向サイプと幅方向サイプの切り込み深さを、周方向溝と幅方向溝の溝深さに応じて適正に設定したトレッドパターンを採用することで、ブロック剛性を維持しつつ氷上性能を向上させる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2013-121760号公報
しかしながら、上記特許文献1のタイヤでは、氷上での発進性能については必ずしも十分とはいえなかった。
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、氷上での発進性能が優れたタイヤを提供することを目的とする。
本発明者は、氷上発進性能とブロック表面に形成されたサイプの間隔について検討した結果、サイプの間隔を4mm~12mmとすれば、サイプにより分割された小ブロックの実質的な接地面積と剪断変形とを、氷上発進性能に対して最適な範囲に設定できることを見出し、本発明に至ったものである。
すなわち、本発明は、タイヤトレッドに形成されてタイヤ周方向に延びる周方向溝と、
タイヤ周方向に交差する方向に延びる複数の幅方向溝と、周方向溝と幅方向溝とにより区画される複数のブロックと、ブロックの表面に形成されてタイヤ周方向に交差する方向に延長する複数の幅方向サイプとを備えたタイヤであって、サイプの間隔が4mm~12mmの範囲にあり、複数の周方向溝は、タイヤトレッドの赤道面を挟んだタイヤ幅方向両側にそれぞれ形成された2本の周方向主溝と、2本の周方向主溝のタイヤ幅方向内側において、溝幅が周方向主溝の溝幅よりも狭く形成された複数の周方向細溝とを含み、複数の周方向細溝は、直線状の周方向細溝と、波状又はジグザグ状の周方向溝とがタイヤ幅方向に交互に配置され、かつ、溝幅が、タイヤ転動時において当該周方向細溝の両側のブロックが接する程度であり、幅方向溝の溝幅は、周方向主溝の溝幅よりも狭く、周方向細溝のタイヤ幅方向の一方側に形成された幅方向溝の位置と、他方側に形成された幅方向溝の位置とが、タイヤ周方向に所定距離ずれていることを特徴とする。
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
本実施の形態に係るタイヤのトレッドパターンを示す図である。 溝の断面形状の一例を示す図である。 3Dサイプの一例を示す図である。 サイプとブロックの変形との関係を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図1は本実施の形態に係るタイヤ1のトレッド部10のトレッドパターンを示す図で、同図において、11は周方向主溝、12(12a,12b)は周方向細溝、13(13a,13b,13c)は幅方向溝、14(14a,14b)は周方向主溝11と周方向細溝12aと幅方向溝13、もしくは、周方向細溝12aと周方向細溝12bと幅方向溝13(13a,13b)とにより区画される内側ブロック、15はショルダー細溝、16は周方向主溝11とショルダー細溝15と幅方向溝13cとにより区画される外側ブロック、17はショルダー部、18(18a,18b)は内側ブロック14と外側ブロック16とにそれぞれ設けられた幅方向サイプである。
同図の符号Cで示す上下方向がタイヤ回転方向で、タイヤ周方向を示し、符号Wで示す左右方向がタイヤ幅方向を示す。
また、CLはタイヤ赤道面、TEはトレッド部10が接地する部分であるタイヤ踏面のタイヤ幅方向の端部(以下、接地端という)、TGはトレッド部10の端部であるトレッド端で、TE-TE間の幅方向距離が接地幅、TG-TG間の幅方向距離がトレッド幅である。
この接地幅の値は、当該タイヤを、タイヤ毎に定められたリムである正規リムに装着された状態で、正規内圧でかつ正規荷重が負荷された状態(以下、基準装着状態という)における値である。
本発明のタイヤ1は、例えば、トラックやバスなどのような重荷重車両に用いられる。
周方向主溝11は、タイヤ周方向に沿って連続して延長する溝幅の広い直線状の溝で、赤道面CLに対して左右1本ずつ対称に形成されている。
図2(a)は、図1のX-X断面図で、本例では、同図に示すように、周方向主溝11の溝幅を7.5mm、溝深さを20mmとした。
周方向細溝12は、2本の周方向主溝11,11のタイヤ幅方向内側に形成されてタイヤ周方向に延びる、溝幅が周方向主溝11の溝幅よりも狭い周方向溝で、その溝幅は、上記した基準装着状態において周方向細溝の両側のブロックである内側ブロック14aと14b、内側ブロック14aと14aとがそれぞれ接する程度の間隔に形成されている。
以下、周方向細溝12のうち、ジグザグ状の周方向細溝を周方向細溝12a、直線状の周方向細溝を周方向細溝12bという。本例では、ジグザグ状の周方向細溝12aを3本とし、直線状の周方向細溝12bを2本とするとともに、ジグザグ状の周方向細溝12aのうちの1本をタイヤ1の幅方向中心に配置し、そのタイヤ幅方向外側の左右に直線状の周方向細溝12bを配置し、更に、直線状の周方向細溝12bのタイヤ幅方向外側の左右にジグザグ状の周方向細溝12aを配置した。すなわち、ジグザグ状の周方向細溝12aと直線状の周方向細溝12bとを、タイヤ幅方向に交互に配置した。
図2(b)は、図1のY-Y断面図で、本例では、同図に示すように、周方向細溝12の溝幅を、周方向主溝11の溝幅よりも狭い1.5mmとし、溝深さを20mmとした。なお、周方向細溝12の溝深さは、周方向主溝11の溝深さ以下とすることが好ましい。
幅方向溝13は、タイヤ周方向に交差する方向に延長する直線状の溝で、幅方向溝13のうち、周方向細溝から前記周方向細溝に隣接する周方向細溝間で延びる幅方向溝を第1の幅方向溝13a、周方向細溝から周方向主溝まで延びる幅方向溝を第2の幅方向溝13bという。
溝の一端がタイヤ幅方向中心に配置されたジグザグ状の周方向細溝12aに開口し、溝の他端が直線状の周方向細溝12bに開口する幅方向溝はいずれも第1の幅方向溝13aであり、溝の一端が直線状の周方向細溝12bのタイヤ幅方向外側に配置されたジグザグ状の周方向細溝12aに開口し、溝の他端が直線状の周方向細溝12bに開口する幅方向溝も第1の幅方向溝13aである。
また、溝の一端がジグザグ状の周方向細溝12aに開口し、溝の他端が周方向主溝11に開口する幅方向溝は第2の幅方向溝13bである。
なお、第1の幅方向溝13aと第2の幅方向溝13bとを区別しない場合には、第1及び第2の幅方向溝13a,13bをともに内側幅方向溝13という。
また、溝の一端が周方向主溝11に開口し、溝の他端がショルダー細溝15に開口する幅方向溝を外側幅方向溝13cという。
本例では、幅方向溝13の溝幅を周方向主溝11の溝幅よりも狭くするとともに、周方向細溝12のタイヤ幅方向の一方側に形成された幅方向溝13の位置と、他方側に形成された幅方向溝13の位置とを、タイヤ周方向に所定距離(ここでは、タイヤ周方向に隣接する2つの幅方向溝13間の長さの約1/3の長さ)だけずらして形成している。
図2(c)は、図1のZ-Z断面図で、同図に示すように、本例の幅方向溝13の溝幅は、周方向主溝11の溝幅よりも狭く、かつ、周方向細溝12よりも広い4.0mmであり、溝深さは、周方向主溝11及び周方向細溝12の溝深さよりも浅く、第1の幅方向溝13aでは15mm、第2の幅方向溝13bでは14mmである。
内側ブロック14は、周方向細溝と前記周方向細溝に隣接する周方向細溝と、タイヤ周方向に隣接する2本の第1の幅方向溝13aとにより区画される第1のブロック14aと、周方向主溝11と前記周方向主溝11に隣接する周方向細溝(ここでは、ジグザグ状の周方向細溝12a)と、タイヤ周方向に隣接する2本の第2の幅方向溝13bとにより区画された第2のブロック14bとから成る。
タイヤ幅方向中心に配置されたジグザグ状の周方向細溝12aと、溝の一端が前記周方向細溝12aに開口し、溝の他端が前記周方向細溝12aのタイヤ幅方向外側に配置された直線状の周方向細溝12bに開口する第1の幅方向溝13aと、前記直線状の周方向細溝12bとにより区画されるブロックと、直線状の周方向細溝12bと、溝の一端が前記周方向細溝12bに開口し、溝の他端が前記周方向細溝12bのタイヤ幅方向外側に配置されたジグザク状の周方向細溝12aに開口する第1の幅方向溝13aと、前記ジグザグ状の周方向細溝12aとにより区画されるブロックとが第1のブロック14aで、前記ジグザグ状の周方向細溝12aと、溝の一端が前記周方向細溝12aに開口し、溝の他端が前記周方向細溝12aのタイヤ幅方向外側に配置された周方向主溝11に開口する第2の幅方向溝13bと、前記周方向主溝11とにより区画されるブロックが第の2ブロック14bである。
なお、第1のブロック14aと第2のブロック14bとを区別しない場合には、第1のブロック14aと第2のブロック14bとを内側ブロック14という。
ショルダー細溝15は、周方向主溝11のタイヤ幅方向外側に形成された直線状の溝で、周方向主溝11とショルダー細溝15と第3の幅方向溝13cとにより、外側ブロック16が区画される。
ショルダー部17は、前記外側ブロック16と、ショルダー細溝15により区画されるタイヤ幅方向外側の領域とを含み、前記タイヤ幅方向外側の領域には、ショルダー横溝17aやショルダー陸部17bが存在している。
内側ブロック14と外側ブロック16の表面には、それぞれ、タイヤ周方向に交差する方向に延長する幅方向サイプ18(18a,18b)が設けられている。
幅方向サイプ18のうち、内側ブロック14の表面に形成された幅方向サイプが幅方向サイプ18aで、外側ブロック16の表面に形成された幅方向サイプが幅方向サイプ18bである。
なお、幅方向サイプ18の溝幅としては0.5mm程度、溝深さとしては、幅方向サイプ18aが12mm、幅方向サイプ18bが10.5mmであり、幅方向溝13の溝深さよりも浅い設定とすることが好ましい。
幅方向サイプ18としては、図3(a)に示すような、タイヤ踏面から見たときの形状と深さ方向の形状とがともにジグザグ状で3Dサイプや、図3(b)に示すような、深さ方向に屈曲部を有する周知の3Dサイプを採用することができる。
本例では、幅方向サイプ18の間隔を4mm~12mmの範囲とすることで、タイヤ1の氷上発進性能を有効に発揮させるようにしている。以下、幅方向サイプ18の間隔を”サイプ間隔”という。
図4(a)は、幅方向サイプの間隔が本願の範囲の4mmを下回っているブロック14Aが形成されたブロック14Aの変形を示す図である。サイプ間隔が4mm未満の場合には、幅方向サイプ18kで区画された小ブロック19の倒れ込みが大きいため接地面積が減し、その結果、駆動力が十分に発揮されない。したがって、所定速度まで達するのに時間がかかるので、氷上発進性能は低くなる。
図4(b)は、幅方向サイプの間隔が12mmを上回っているブロック14Bの変形を示す図である。サイプ間隔が12mmを超えると、駆動力は発揮されるが、幅方向サイプで区画された小ブロック(ここでは、幅方向サイプ18kとブロック14Bのタイヤ周方向側の側面とで区画された小ブロック)がすぐ滑ってしまうだけでなく、剪断変形が小さいので、駆動力が十分に発揮されない。
サイプ18の間隔としては、4mm~12mmとすることが好ましく、6mm~10mmとすれば更に好ましい。
また、溝幅が周方向主溝11の溝幅よりも狭く、かつ、タイヤ転動時において周方向細溝の両側のブロック14が接する程度の間隔の周方向細溝12を設けて、タイヤ幅方向に対して、接地時の隣接ブロック14同士の支え合い効果により、ブロック14の剪断変形及び圧縮変形を抑制できるようにしたので、氷上性能を確保しつつ、同時に、低転がり抵抗と耐摩耗性能とを両立させることができる。
また、ジグザグ状の周方向細溝12aと直線状の周方向細溝12bとをタイヤ幅方向に交互に配置し、ジグザグ状の周方向細溝12aでブロック14同士の接触面積を大きくしてブロック14の剪断剛性、圧縮剛性を増加させるとともに、ブロック14同士の接触に伴う複雑な変形を直線状の周方向細溝12bで受け止めるようにしたので、ブロック14に生じる偏摩耗を効果的に抑制することができる。
本例では、上記のように、周方向主溝11の溝幅を7.5mm、溝深さを20mm、周方向細溝12の溝幅を1.5mm、溝深さを20mmとしたが、周方向細溝12の溝幅としては、0.5mm~4.0mmとすることが好ましく、1.0mm~3.0mmとすれば、更に好ましい。
これは、周方向細溝12の溝幅が0.5mm未満である場合には、周方向細溝12を挟んでタイヤ幅方向両側に位置するブロック14同士の接触が過多となり、その結果、発熱が大きくなって、転がり抵抗が増大し、反対に、溝幅が4.0mmを超えると、ブロック14同士が接触しなくなり、ブロック14の剪断剛性及び圧縮剛性が低下して氷上性能、転がり抵抗、及び、耐摩耗性能が悪化してしまうからである。
また、幅方向溝13の溝幅を周方向主溝11の溝幅よりも狭くするとともに、周方向細溝12のタイヤ幅方向の一方側に形成された幅方向溝13の位置と、他方側に形成された幅方向溝13の位置とを、タイヤ周方向にずらして形成したので、タイヤ周方向に対して、接地時の隣接ブロック14同士の支え合い効果により、ブロック14の剪断変形及び圧縮変形を抑制できるようにしたので、氷上性能を確保しつつ、同時に、低転がり抵抗と耐摩耗性能とを両立させることができる。
本例では、上記のように、幅方向溝13の溝幅を4.0mm、溝深さを14mmとしたが、幅方向溝13の溝幅としては、2.0mm~8.0mmとすることが好ましく、4.0mm~7.0mmとすれば、更に好ましい。
これは、幅方向溝13の溝幅が2.0mm未満である場合には、タイヤ周方向細溝12を挟んでタイヤ幅方向左右に位置するブロック14同士の接触長さが長くなり、その結果、発熱が大きくなって転がり抵抗が増大し、反対に、溝幅が8.0mmを超えると、ブロック14同士の接触長さが短くなるため、ブロック14の剪断剛性及び圧縮剛性が低下して耐摩耗性能が悪化してしまう。
また、本例では、周方向細溝12及び幅方向溝13の溝幅を、2本の周方向主溝11,11で囲まれた領域の溝面積比率(ネガティブ率)を考慮して設定している。溝面積比率(ネガティブ率)は、接地している領域における(溝面積)/(溝面積+陸部面積)の百分率で、本例では、2本の周方向主溝11,11で囲まれた領域は全て接地しているものとする。
本例では、ネガティブ率を4%~20%としたが、9%~16%とすれば更に好ましい。これにより、隣接ブロック14同士の支え合い領域を適正にすることができる。その結果、ブロック転動時の剪断変形、圧縮変形を抑制できるので、低転がり抵抗と耐摩耗性能を向上させることができる。
ネガティブ率を4%未満とすると、ブロック14同士の接触が過多となって発熱が大きくなるため、転がり抵抗が増大する。反対に、20%を超えると、ブロック14同士が十分に接触しなくなるため、ブロック14の剪断剛性及び圧縮剛性が低下して耐摩耗性能が悪化してしまうからである。
また、本例では、図1に示すように、周方向主溝11,11の間隔Wmを、TE-TE間の幅方向距離であるタイヤ接地幅W0の39%~79%としている。これにより、ブロック同士の支え合い効果を有効に発揮できるので、剪断剛性及び圧縮剛性を増加させることができる。したがって、氷上性能を確保しつつ、同時に、低転がり抵抗と耐摩耗性能とを両立させることができる。
周方向主溝11,11の間隔Wmが、タイヤ接地幅W0の39%未満である場合には、ブロック同士が支え合う領域が狭くなるので、剪断剛性及び圧縮剛性が小さくなり、その結果、氷上性能、低転がり抵抗、及び、耐摩耗性能が低下する。
逆に、周方向主溝11,11の間隔Wmが、タイヤ接地幅W0の79%を超えると、ブロック同士が支え合う領域が広くなり過ぎるため、トレッドゴム量が増加してしまい、その結果、タイヤの重量が重くなるので、転がり抵抗が増大する。
したがって、周方向主溝11,11の間隔Wmを、タイヤ接地幅W0の39%~79%とすることが好ましく、53%~66%とすれば、更に好ましい。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。
例えば、前記実施の形態では、周方向細溝12の本数を5本としたが、これに限るものではない。また、周方向細溝12を全てジグザグ状の周方向細溝12aとしてもよいし、全て直線状の周方向細溝12bとしてもよい。
また、ジグザグ状の周方向細溝12aに代えて、波状の周方向細溝を設けてもよい。
なお、周方向細溝12として、ジグザグ状の周方向細溝12aと直線状の周方向細溝12bの両方を用いる場合には、周方向細溝12の本数を奇数本とすることが好ましい。これにより、タイヤ幅方向左右での偏摩耗を防ぐことができる。
また、前記実施の形態では、幅方向溝13a,13bの傾きを同じにしたが、幅方向溝13a,13bの傾きを、タイヤ幅方向外側に行くほど大きくする(タイヤ周方向に傾ける)など、タイヤ幅方向で変化させてもよい。
また、前記実施の形態では、周方向主溝11とショルダー細溝15とに囲まれた陸部を幅方向溝13cで区画して外側ブロック16を形成したが、タイヤ幅方向に延長する幅方向溝などの他の幅方向溝で区画してもよい。もしくは、周方向主溝11とショルダー細溝15とに囲まれた陸部をリブ状陸部としてもよい。
また、前記実施の形態では、幅方向サイプを3Dサイプとしたが、3Dサイプに代えて、2Dサイプを設けてもよい。
以上、まとめると、本発明は以下のようにも記述できる。
(1)タイヤトレッドに形成されてタイヤ周方向に延びる複数本の周方向溝と、タイヤ周方向に交差する方向に延びる複数本の幅方向溝と、前記周方向溝と前記幅方向溝とにより区画される複数のブロックと、前記ブロックの表面に形成されてタイヤ周方向に交差する方向に延長する複数の幅方向サイプとを備えたタイヤであって、前記サイプの間隔が4mm~12mmの範囲にあることを特徴とするタイヤ。
これにより、氷上での発進性能を高めることができるので、氷路における走行安全性能を向上させることができる。
(2)前記周方向溝は、タイヤトレッドの赤道面を挟んだタイヤ幅方向両側にそれぞれ形成された、タイヤ周方向に延びる2本の周方向主溝と、前記周方向主溝とのタイヤ幅方向内側に形成された1本もしくは複数本の周方向細溝とを含み、前記周方向細溝は、溝幅が前記周方向主溝の溝幅よりも狭く、かつ、タイヤ転動時において前記周方向細溝の両側のブロックが接する程度の間隔であり、前記幅方向溝は、溝幅が前記周方向主溝の溝幅よりも狭く、前記周方向細溝のタイヤ幅方向の一方側に形成された幅方向溝の位置と、他方側に形成された幅方向溝の位置とが、タイヤ周方向に所定距離ずれていることを特徴とする上記(1)に記載のタイヤ。
(3)前記周方向主溝で囲まれた幅方向領域における溝面積比率が4%~20%であることを特徴とする上記(2)に記載のタイヤ。
(4)前記2本の周方向主溝の間隔がタイヤ接地幅の39%~79%であることを特徴とする上記(2)または(3)に記載のタイヤ。
(5)タイヤ幅方向に交互に配置された、直線状の周方向細溝と波状もしくはジグザグ状の周方向細溝とを備えることを特徴とする上記(2)乃至(4)に記載のタイヤ。
(6)前記幅方向溝の溝幅が2.0mm~8.0mmであることを特徴とする記(2)乃至(5)に記載のタイヤ。
(7)前記幅方向サイプが3Dサイプであることを特徴とする上記(1)乃至(6)に記載のタイヤ。
1 タイヤ、10 トレッド部、11 周方向主溝、
12a,12b 周方向細溝、13a,13b,13c 幅方向溝、
14a,14b 内側ブロック、15 ショルダー細溝、
16 外側ブロック、17 ショルダー部、
17a ショルダー横溝、17b ショルダー陸部、18 幅方向サイプ、
CL タイヤ赤道面、TE 接地端、TG トレッド端。

Claims (5)

  1. タイヤトレッドに形成されてタイヤ周方向に延びる周方向溝と、
    タイヤ周方向に交差する方向に延びる複数の幅方向溝と、
    前記周方向溝と前記幅方向溝とにより区画される複数のブロックと、
    前記ブロックの表面に形成されてタイヤ周方向に交差する方向に延長する複数の幅方向サイプと、
    を備えたタイヤであって、
    前記サイプの間隔が4mm~12mmの範囲にあり、
    前記複数の周方向溝は、タイヤトレッドの赤道面を挟んだタイヤ幅方向両側にそれぞれ形成された2本の周方向主溝と、
    前記2本の周方向主溝のタイヤ幅方向内側において、溝幅が前記周方向主溝の溝幅よりも狭く形成された複数の周方向細溝と、
    を含み、
    前記複数の周方向細溝は、直線状の周方向細溝と、波状又はジグザグ状の周方向溝とがタイヤ幅方向に交互に配置され、かつ、溝幅が、タイヤ転動時において当該周方向細溝の両側のブロックが接する程度であり、
    前記幅方向溝の溝幅は、前記周方向主溝の溝幅よりも狭く、
    前記周方向細溝のタイヤ幅方向の一方側に形成された幅方向溝の位置と、他方側に形成された幅方向溝の位置とが、タイヤ周方向に所定距離ずれていることを特徴とするタイヤ。
  2. 前記周方向主溝で囲まれた幅方向領域における溝面積比率が4%~20%であることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ。
  3. 前記周方向主溝の間隔がタイヤ接地幅の39%~79%であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のタイヤ。
  4. 前記幅方向溝の溝幅が2.0mm~8.0mmであることを特徴とする請求項1乃至請求項3いずれかに記載のタイヤ。
  5. 前記幅方向サイプが3Dサイプであることを特徴とする請求項1乃至請求項4いずれかに記載のタイヤ。
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