JP2015123782A - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】主溝の底部にクラックが発生しにくい構造を有する空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】タイヤ周方向に延びる主溝２を備える。主溝２を構成する両側の内側面と底面との接続部分は第１曲面１１と第２曲面１２とからなる。第１曲面１１は、縦断面形状が曲率半径Ｒ１で、底面との境界位置が、溝部２の中心位置を超えて反対側に延びる。第２曲面１２は、縦断面形状が曲率半径Ｒ１よりも小さい曲率半径Ｒ２である。第１曲面１１と第２曲面１２とはタイヤ周方向に沿って交互に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤ及びその製造方法に関するものである。

従来、空気入りタイヤとして、次のような構成のものが公知である。
特許文献１には、主溝によって区画されたリブの表面幅が基部幅よりも大きく、少なくとも片方の側壁部には、主溝の底部に接続するリブの基部に近いほど深さと幅とが広がる切込み部を形成した構成が開示されている。
特許文献２には、主溝の溝壁が周方向に直線となる直線上領域と、ジグザグとなるジグザグ下領域とを含む構成が開示されている。
特許文献３には、主溝がタイヤ幅方向に振幅するジグザグ形状を有し、その屈曲部にさらにタイヤ幅方向に窪んだ剛性調整部を形成した構成が開示されている。
特許文献４には、主溝の中心をセカンドリブ側に変位させ、トレッド面からのセカンドリブ側溝壁の傾斜角度をショルダーリブ側溝壁よりも小さくした構成が開示されている。

しかしながら、特許文献１では、切込み部が形成されてはいるものの、主溝の底部に接続されるリブの基部側の縦断面形状を構成する円弧の曲率半径についての言及はない。この曲率半径を大きくするための工夫がないと応力集中によりクラックが発生しやすいという問題は解決しない。
特許文献２では、ジグザグ下方領域の縦断面形状を構成する円弧の曲率半径についての言及はなく、前記特許文献１と同様に、クラックが発生しやすいという問題は解決しない。
特許文献３では、タイヤ周方向に不連続で形成されているため、この部分に応力が集中しやすく、クラックが発生しやすいという問題がある。
特許文献４では、主溝のショルダーリブ側溝壁の基部側では縦断面形状を構成する円弧の曲率半径は大きくできるものの、反対側のセカンドリブ側溝壁では逆に通常の値よりも小さくなってしまい、より一層クラックが発生しやすくなるという問題がある。

特開平７−１６４８２７号公報 特開平１０−２４７０５号公報 特開２００２−２２２５号公報 特開２００６−２７４６５号公報

本発明は、主溝の底部にクラックが発生しにくい構造を有する空気入りタイヤ及びその製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
トレッド面に形成される溝部を備えた空気入りタイヤであって、
前記主溝を構成する両側の内側面の内方側部分は第１曲面と第２曲面とからなり、
前記第１曲面は、縦断面形状が曲率半径Ｒ１で、内方側での終端位置が、溝部の中心位置を超えて反対側に延び、
前記第２曲面は、縦断面形状が前記曲率半径Ｒ１よりも小さい曲率半径Ｒ２であり、
前記第１曲面と前記第２曲面とはタイヤ周方向に沿って交互に配置されるものである。

この構成により、少なくとも第１曲面では曲率半径を十分に大きくすることができるので、応力集中を緩和してクラックの発生を防止することができる。

前記第２曲面は、前記内側面から窪んだ凹状に形成されるのが好ましい。

この構成により、第１曲面だけでなく、第２曲面でも曲率半径を十分に大きくすることができるので、主溝の底部の全体に亘ってクラックの発生を防止することができる。

前記溝部の中心位置から前記境界位置までの寸法は、前記内側面からの前記第２曲面の深さ寸法と同一であるのが好ましい。

この構成により、主溝の底部の両側で、ほぼ同じ曲率半径となる第１曲面を形成することができ、応力集中をバランス良く緩和し、クラックの発生をより一層適切に防止することが可能となる。

前記第１曲面の内方側終端位置と前記第２曲面の内方側終端位置とを合致させるのが好ましい。

この構成により、主溝の幅寸法を抑制しつつクラックの発生を効果的に防止することができる。

前記第１曲面と前記第２曲面の内方側終端位置は、前記タイヤの周方向に延びるｓｉｎ波形を構成するのが好ましい。

この構成により、主溝の底部両側に第１曲面と第２曲面とをバランス良く配置することができ、より一層クラックの発生を抑制することが可能となる。

また本発明は、前記課題を解決するための手段として、
タイヤ周方向に延びる主溝を備えた空気入りタイヤの製造方法であって、
前記主溝を構成する両側の内側面と底面との接続部分に第１曲面と第２曲面とを形成し、前記第１曲面は、縦断面形状が曲率半径Ｒ１で、前記底面との境界位置が、溝部の中心位置を超えて反対側に延び、前記第２曲面は、縦断面形状が前記曲率半径Ｒ１よりも小さい曲率半径Ｒ２であり、前記第１曲面と前記第２曲面とはタイヤ周方向に沿って交互に配置するものである。

本発明によれば、少なくとも第１曲面は、底面との境界位置が溝部の中心位置を超えて反対側に延びる、縦断面形状が曲率半径Ｒ１に形成されているので、応力集中が緩和され、クラックの発生を十分に抑制することができる。

本実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部の展開概略図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ線断面図である。 図２（ａ）の部分拡大図である。 他の実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部に於ける部分断面図である。 （ａ）は比較例１に係るタイヤのトレッド部の部分展開概略図、及び、その断面図、（ｂ）は比較例２の部分展開概略図及び断面図、（ｃ）は実施例１の部分展開概略図及びそのＣ−Ｃ線断面図、（ｄ）は実施例２の部分展開概略図及びそのＤ−Ｄ線断面図、（ｅ）は実施例３の部分展開概略図及びそのＥ−Ｅ線断面図である。

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。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「側」、「端」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また以下の説明は、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。さらに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。

図１は、本実施形態に係るタイヤのトレッド面１の一部を示す展開図である。このトレッド面１には、タイヤ周方向に延びる複数本の主溝２によって複数の陸部（リブ）３が形成されている。図１には、１本の主溝２とその両側に位置する第１陸部４及び第２陸部５とが図示されている。

図２、詳しくは図３に示すように、主溝２の外方側領域は、トレッド面１から内方側に向かうに従って徐々に主溝２の中心線Ｃ側へと傾斜する、第１陸部４の内側面（第１傾斜面６）と、第２陸部５の内側面（第２傾斜面７）とで構成されている。図１に示すように、主溝２の内方側領域はタイヤ周方向に交互に配置される第１領域８と第２領域９とで構成されている。

第１領域８では、図２（ａ）、詳しくは図３に示す第１陸部４の内側面が、前記第１傾斜面６と、主溝２の最も深い仮想底面１０（図３中、２点鎖線で示す）を通る円周面とに接する第１曲面１１で構成されている。第１曲面１１は、タイヤの子午面での縦断面形状が曲率半径ＲＡであり、この曲率半径ＲＡはタイヤ周方向に位置ずれすることにより増減している。すなわち、曲率半径ＲＡの円弧の内方側終端位置Ｅ１は前記仮想底面１０に位置し、図１に示すように、この位置は主溝２の中心線Ｃに対してｓｉｎ波形の半波を形成するように増減する。またその振幅は仮想底面１０の幅寸法の１／１０から１／４の範囲に設定する。図１のＡ−Ａ線断面すなわち図２（ａ）及び図３に示すように、第１曲面１１は、内方側終端位置Ｅ１が主溝２の中心線Ｃを超えて反対側に最も膨らんだ曲率半径ＲＡ１となっている。図１のＢ−Ｂ線断面すなわち図２（ｂ）に示すように、第１曲面１１は、内方側終端位置Ｅ１が主溝２の中心線Ｃ上に位置する最も小さい曲率半径ＲＡ２となっている。そして、縦断面での円弧の曲率半径がＲＡ１からＲＡ２へと徐々に小さくなるように曲面状となっている。

また、第１領域８では、第２陸部５の内側面に凹状に窪んだ第２曲面１２が形成されている。第２曲面１２は、曲率半径ＲＢの球面の一部で構成されている。したがって、タイヤ周方向に位置をずらせた各位置での縦断面形状は、図１のＡ−Ａ線断面すなわち図２（ａ）に於ける最大曲率半径ＲＢ１から、図１のＢ−Ｂ線断面すなわち図２（ｂ）に於ける最小曲率半径ＲＢ２へと徐々に変化する。そして、これら各縦断面に形成される円弧は、主溝２の仮想底面１０と接し、前記第１曲面１１の内方側終端位置Ｅ１で終端するように形成されている。また第２曲面１２の図１のＡ−Ａ線断面に於ける仮想内側面１３（図２中、２点鎖線で示す）からの深さ寸法Ｄは、前記主溝２の中心線Ｃから前記第１曲面１１の内方側終端位置Ｅ２までの寸法Ｌと同一としている。

第２領域９では、図２（ｃ）に示すように、前記第１領域８とは逆に、第１陸部４の内側面の下方側領域に第２曲面１２が形成され、第２陸部５の内側面の下方側領域に第１曲面１１が形成されている。つまり、第２領域９は、前記第１領域８とは主溝２の中心線Ｃを挟んで面対称な構成となっている。そして、第１領域８及び第２領域９で、主溝２の底部での第１曲面１１の内方側終端位置Ｅ１及び第２曲面１２の内方側終端位置Ｅ２がｓｉｎ波形の１周期分が形成される。このｓｉｎ波形は、タイヤ周方向の全周に亘って延び、環状につながっている。ここでは、周期は振幅の１２倍から２４倍でつながっている。

このように、前記構成の主溝２では、対向する陸部３の一方に、トレッド面１に同一幅寸法で開口する従来構成の主溝２に比べて十分に大きな曲率半径ＲＡの第１曲面１１を有する。また、第１曲面１１とは反対側の陸部３にも球面の一部を構成する第２曲面１２が形成されることにより曲率半径が大きくなった円弧となっている。したがって、従来の曲率半径が小さい第１曲面１１のように、一部に応力が集中してクラックが発生する心配がない。また、第２曲面１２が形成されることによって陸部３の薄くなった部分は、タイヤ周方向に千鳥状に配列されることになる。このため、陸部３には、タイヤ周方向に多数の第２曲面１２が形成されているにも拘わらず、その剛性の低下を抑えることができる。しかも、主溝２の幅寸法がタイヤ周方向のいずれの位置であっても狭くなることがなく、所望の排水性を維持することができる。

比較例１及び２に係るタイヤと、実施例１、２及び３に係るタイヤとで、主溝２の底部にクラックが発生したか否かについて比較実験を行った。ここでは、サイズが２７５／８０Ｒ２２．５で、空気圧を９００ｋＰａとしたタイヤを、タイヤ負荷４４８５ｋｇ、時速８０ｋｍで１５万ｋｍの走行後に、主溝２の底部にクラックが発生しているか否かを目視により確認した。

比較例１は、図５（ａ）に示すように、主溝２の底部両側での縦断面形状がそれぞれ曲率半径３．５ｍｍの円弧で構成されたタイヤである。
比較例２は、図５（ｂ）に示すように、主溝２の底部片側にのみ内側面から窪んだ曲面１５を形成することにより、底部の両側に、曲率半径３．５ｍｍの円弧と、５．５ｍｍの円弧とをそれぞれ形成したタイヤである。
実施例１は、図５（ｃ）に示すように、主溝２の底部両側に千鳥状に、対向部分に比べて曲率半径の大きな曲面１６を形成することにより、底部の両側に、曲率半径２．５ｍｍの円弧と、４．５ｍｍの円弧とをそれぞれ形成したタイヤである。
実施例２は、図５（ｄ）に示すように、主溝２の底部両側に千鳥状に内側面から窪んだ第２曲面１２を形成することにより、底部の両側に、曲率半径３．５ｍｍの円弧と、５．５ｍｍの円弧とをそれぞれ形成したタイヤである。但し、タイヤ周方向に沿って、第１曲面１１同士が対向する領域と、第１曲面１１と第２曲面１２が対向する領域とが交互に配置されている。
実施例３は、図５（ｅ）に示すように、主溝２の底部両側に千鳥状に内側面から窪んだ第２曲面１２を形成することにより、底部の両側に、曲率半径３．５ｍｍの円弧と、５．５ｍｍの円弧とをそれぞれ形成したタイヤである。実施例３では、実施例２とは異なり、第１曲面１１同士が対向する領域はなく、第１曲面１１と第２曲面１２が対向する領域とが、タイヤ周方向に第１曲面１１と第２曲面１２を入れ替えながら配置されている。

また評価基準は以下の通りである。
◎：15万km走行後においてもクラックが発生しなかった
○：15万km走行後に許容クラックが発生した
△：13万km走行後にクラックが発生した
×：12万km走行後にクラックが発生した

なお、表１中、λは、ｓｉｎ波の波長を意味する。

表１から明らかなように、実施例１のタイヤであれば、主溝２の底部でのクラックの発生を走行距離１３万ｋｍまで延ばすことができた。これは、比較例１に比べて曲率半径の大きくなった曲面をタイヤ周方向に沿って千鳥状に配置することにより剛性バランスが改善したためであると考えられる。また実施例２のタイヤであれば、１５万ｋｍ走行しても主溝２の底部で発生するクラックは許容可能な程度のものに抑えることができた。これは、タイヤ幅方向の片側に窪みによってより大きな曲率半径を有する第２曲面１２を形成したためであると考えられる。さらに実施例３のタイヤであれば、１５万ｋｍ走行しても主溝２の底部にはクラックは発生しなかった。これは、第２曲面１２をタイヤ周方向に千鳥状に配置して連続させることにより、より一層効果的に応力集中を緩和し、剛性バランスを改善することができたためであると考えられる。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、トレッド面１に主溝２のみが形成されたタイヤについて説明したが、前記主溝２に交差してタイヤ幅方向に延びる横溝を有することにより複数のブロックが形成されたタイヤであっても同様に第１曲面１１及び第２曲面１２からなる構成を採用することができる。この場合、横溝を構成する両ブロックの内側面に第１曲面１１及び第２曲面１２をそれぞれ形成するようにしてもよい。

また前記実施形態では、主溝２を、底部には平坦部分（タイヤ周方向に延びる円周面）のない構造としたが、図４に示すように、平坦部１４を有するように構成することも可能である。すなわち、第１曲面１１の内方側終端位置Ｅ１と第２曲面１２の内方側終端位置Ｅ２とが一致せず、幅方向に一定間隔で離れさせることにより、一定幅寸法の帯状でｓｉｎ波形を形成する平坦部１４を形成してもよい。

本発明に係る空気入りタイヤは、特にトラックやバス等の高荷重タイヤとして使用するのに適している。

１…トレッド面
２…主溝（溝部）
３…陸部（リブ）
４…第１陸部（リブ）
５…第２陸部（リブ）
６…第１傾斜面
７…第２傾斜面
８…第１領域
９…第２領域
１０…仮想底面
１１…第１曲面
１２…第２曲面
１３…仮想内側面
１４…平坦部

Claims (6)

1. トレッド面に形成される溝部を備えた空気入りタイヤであって、
   前記溝部を構成する両側の内側面の内方側部分は第１曲面と第２曲面とからなり、
   前記第１曲面は、縦断面形状が曲率半径Ｒ１で、内方側での終端位置が、溝部の中心位置を超えて反対側に延び、
   前記第２曲面は、縦断面形状が前記曲率半径Ｒ１よりも小さい曲率半径Ｒ２であり、
   前記第１曲面と前記第２曲面とはタイヤ周方向に沿って交互に配置されることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記第２曲面は、前記内側面から窪んだ凹状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記溝部の中心位置から前記境界位置までの寸法は、前記内側面からの前記第２曲面の深さ寸法と同一であることを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記第１曲面の内方側終端位置と前記第２曲面の内方側終端位置とを合致させたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記第１曲面と前記第２曲面の内方側終端位置は、前記タイヤの周方向に延びるｓｉｎ波形を構成することを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。
6. トレッド面に形成される溝部を備えた空気入りタイヤの製造方法であって、
   前記溝部を構成する両側の内側面の内方側部分は第１曲面と第２曲面とからなり、前記第１曲面は、縦断面形状が曲率半径Ｒ１で、前記底面との境界位置が、溝部の中心位置を超えて反対側に延び、前記第２曲面は、縦断面形状が前記曲率半径Ｒ１よりも小さい曲率半径Ｒ２であり、前記第１曲面と前記第２曲面とはタイヤ周方向に沿って交互に配置することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。

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