JP5891682B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、放熱をより良くして耐久性を向上する空気入りタイヤに関するものである。

従来、タイヤのサイド面に凹部（ディンプルや凹凸模様）を設けることで、表面積を増大し放熱性を向上して耐久性に優れた空気入りタイヤとすることが知られている。例えば、特許文献１に記載の空気入りタイヤでは、ディンプルの表面形状を多角形としている。また、例えば、特許文献２に記載の空気入りタイヤでは、凹凸模様を魚のウロコに類似するパターンとしている。

特開２０１０−２８０３２２号公報 特開２０１０−２８０３２７号公報

上述した特許文献１の空気入りタイヤは、隣接するディンプルの境界となるランドの幅を実質的に一定であるとしている。また、上述した特許文献２の空気入りタイヤは、凹凸模様の境界となるランドは、点または線であり若干の面積を有するとしている。すなわち、特許文献１および特許文献２の空気入りタイヤは、ディンプルや凹凸模様をより密にして多く配置することで放熱性の向上を図っている。しかし、近年では、空気入りタイヤの性能向上やパンク状態においても一定の距離を走行可能なランフラットタイヤの普及に伴ってさらに放熱効果を高め、タイヤの耐久性を向上することが切望されている。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、放熱効果を高め、タイヤの耐久性を向上することのできる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の空気入りタイヤは、少なくとも一方のタイヤサイド部に、多数の凹部を有する空気入りタイヤにおいて、前記凹部は、開口部の外形をなす縁部が、当該凹部の領域の外向きに湾曲する外向曲部を２箇所以上、当該凹部の領域の内向きに湾曲する内向曲部を１箇所以上有してなり、かつ隣接する凹部同士が相互の縁部を共有して形成されていることを特徴とする。

この空気入りタイヤによれば、縁部を共有することで凹部をより密に配置することができる。しかも、外向曲部を２箇所以上、内向曲部を１箇所以上有することで、直線状の縁部からなる凹部や曲部が少ない凹部と比較し、縁壁面の表面積を多くして凹部による占有面積を増大させるため、凹部の空気の乱流化による放熱効果を高め、タイヤの耐久性を向上することができる。

また、本発明の空気入りタイヤは、前記凹部は、前記縁部の周長が、同一開口面積の円の周長に対して１．２倍以上２．０倍以下とされていることを特徴とする。

縁部の周長が長い方が、縁壁面の表面積を多くして凹部による占有面積を増大させることができるが、１．２倍未満の場合は、多角形の開口形状に近似しており、より高い放熱効果が得難い傾向となる。一方、２．０倍を超えると、金型コストが嵩むとともに、変曲点増大により縁部にクラックが生じ易くなるため耐久性が向上し難い傾向となる。この点、縁部の周長を、同一開口面積の円の周長に対して１．２倍以上２．０倍以下とすることで、高い放熱効果が得やすく、かつ耐久性を向上しやすくなる。

また、本発明の空気入りタイヤは、前記凹部の深さが０．５［ｍｍ］以上５．０［ｍｍ］以下であることを特徴とする。

凹部の深さが０．５［ｍｍ］未満の場合、凹部の内面が空気に接触する範囲が小さいことから、空気の流れが乱流化し難くなる。また、凹部の深さが５．０［ｍｍ］を超える場合、凹部の内面が空気に接触する範囲が大きすぎて、空気抵抗が増加する傾向となる。この点、本発明の空気入りタイヤによれば、凹部の内面が空気に適宜接触することで、空気の流れが適宜乱流化するため、放熱性を向上させる効果を顕著に得ることができる。

本発明に係る空気入りタイヤは、放熱効果を高め、タイヤの耐久性を向上することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤの子午断面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図３は、図２の一部拡大図である。 図４は、図２の一部拡大図である。 図５は、隣接する凹部の形態を示す図である。 図６は、他の凹部の拡大図である。 図７は、他の凹部を有する空気入りタイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図８は、他の凹部を有する空気入りタイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図９は、他の凹部を有する空気入りタイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図１０は、他の凹部を有する空気入りタイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図１１は、他の凹部を有する空気入りタイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図１２は、他の凹部を有する空気入りタイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図１３は、他の凹部を有する空気入りタイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図１４は、本発明の実施例に係る空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

図１は、本実施の形態に係る空気入りタイヤ１の子午断面図である。以下の説明において、タイヤ径方向とは、空気入りタイヤ１の回転軸（図示せず）と直交する方向をいい、タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向において回転軸に向かう側、タイヤ径方向外側とはタイヤ径方向において回転軸から離れる側をいう。また、タイヤ周方向とは、前記回転軸を中心軸とする周り方向をいう。また、タイヤ幅方向とは、前記回転軸と平行な方向をいい、タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面（タイヤ赤道線）ＣＬに向かう側、タイヤ幅方向外側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面ＣＬから離れる側をいう。タイヤ赤道面ＣＬとは、空気入りタイヤ１の回転軸に直交するとともに、空気入りタイヤ１のタイヤ幅の中心を通る平面である。タイヤ幅は、タイヤ幅方向の外側に位置する部分同士のタイヤ幅方向における幅、つまり、タイヤ幅方向においてタイヤ赤道面ＣＬから最も離れている部分間の距離である。タイヤ赤道線とは、タイヤ赤道面ＣＬ上にあって空気入りタイヤ１のタイヤ周方向に沿う線をいう。本実施の形態では、タイヤ赤道線にタイヤ赤道面と同じ符号「ＣＬ」を付す。

本実施の形態の空気入りタイヤ１は、図１に示すようにトレッド部２と、その両側のショルダー部３と、各ショルダー部３から順次連続するサイドウォール部４およびビード部５とを有している。また、この空気入りタイヤ１は、カーカス層６と、ベルト層７と、ベルト補強層８とを備えている。

トレッド部２は、ゴム材（トレッドゴム）からなり、空気入りタイヤ１のタイヤ径方向の最も外側で露出し、その表面が空気入りタイヤ１の輪郭となる。トレッド部２の外周表面、つまり、走行時に路面と接触する踏面には、トレッド面２１が形成されている。トレッド面２１は、タイヤ周方向に沿って延び、タイヤ赤道線ＣＬと平行なストレート主溝である複数（本実施の形態では４本）の主溝２２が設けられている。そして、トレッド面２１は、これら複数の主溝２２により、タイヤ周方向に沿って延び、タイヤ赤道線ＣＬと平行なリブ状の陸部２３が複数形成されている。また、図には明示しないが、トレッド面２１は、各陸部２３において、主溝２２に交差するラグ溝が設けられている。陸部２３は、ラグ溝によってタイヤ周方向で複数に分割されている。また、ラグ溝は、トレッド部２のタイヤ幅方向最外側でタイヤ幅方向外側に開口して形成されている。なお、ラグ溝は、主溝２２に連通している形態、または主溝２２に連通していない形態の何れであってもよい。

ショルダー部３は、トレッド部２のタイヤ幅方向両外側の部位である。また、サイドウォール部４は、空気入りタイヤ１におけるタイヤ幅方向の最も外側に露出したものである。また、ビード部５は、ビードコア５１とビードフィラー５２とを有する。ビードコア５１は、スチールワイヤであるビードワイヤをリング状に巻くことにより形成されている。ビードフィラー５２は、カーカス層６のタイヤ幅方向端部がビードコア５１の位置で折り返されることにより形成された空間に配置されるゴム材である。

カーカス層６は、各タイヤ幅方向端部が、一対のビードコア５１でタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に折り返され、かつタイヤ周方向にトロイド状に掛け回されてタイヤの骨格を構成するものである。このカーカス層６は、タイヤ周方向に対する角度がタイヤ子午線方向に沿いつつタイヤ周方向にある角度を持って複数並設されたカーカスコード（図示せず）が、コートゴムで被覆されたものである。カーカスコードは、有機繊維（ポリエステルやレーヨンやナイロンなど）からなる。このカーカス層６は、少なくとも１層で設けられている。

ベルト層７は、少なくとも２層のベルト７１，７２を積層した多層構造をなし、トレッド部２においてカーカス層６の外周であるタイヤ径方向外側に配置され、カーカス層６をタイヤ周方向に覆うものである。ベルト７１，７２は、タイヤ周方向に対して所定の角度（例えば、２０度〜３０度）で複数並設されたコード（図示せず）が、コートゴムで被覆されたものである。コードは、スチールまたは有機繊維（ポリエステルやレーヨンやナイロンなど）からなる。また、重なり合うベルト７１，７２は、互いのコードが交差するように配置されている。

ベルト補強層８は、ベルト層７の外周であるタイヤ径方向外側に配置されてベルト層７をタイヤ周方向に覆うものである。ベルト補強層８は、タイヤ周方向に略平行（例えば±５度）でタイヤ幅方向に複数並設されたコード（図示せず）がコートゴムで被覆されたものである。コードは、スチールまたは有機繊維（ポリエステルやレーヨンやナイロンなど）からなる。図１で示すベルト補強層８は、ベルト層７のタイヤ幅方向端部を覆うように配置されている。ベルト補強層８の構成は、上記に限らず、図には明示しないが、ベルト層７全体を覆うように配置された構成、または、例えば２層の補強層を有し、タイヤ径方向内側の補強層がベルト層７よりもタイヤ幅方向で大きく形成されてベルト層７全体を覆うように配置され、タイヤ径方向外側の補強層がベルト層７のタイヤ幅方向端部のみを覆うように配置されている構成、あるいは、例えば２層の補強層を有し、各補強層がベルト層７のタイヤ幅方向端部のみを覆うように配置されている構成であってもよい。すなわち、ベルト補強層８は、ベルト層７の少なくともタイヤ幅方向端部に重なるものである。また、ベルト補強層８は、帯状（例えば幅１０［ｍｍ］）のストリップ材をタイヤ周方向に巻き付けて設けられている。

図２は、本実施の形態に係る空気入りタイヤを車両外側から視た一部外観図である。上述のように構成された空気入りタイヤ１は、図２に示すように、少なくとも一方のタイヤサイド部Ｓの範囲において、凹部１０が多数設けられている。凹部１０は、タイヤサイド部Ｓを通過する空気の流れを乱流化させ、放熱効果を得るためのものである。

ここで、タイヤサイド部Ｓとは、図１において、トレッド部２の接地端Ｔからタイヤ幅方向外側であってリムチェックラインＬからタイヤ径方向外側の範囲で一様に連続する面をいう。また、接地端Ｔとは、空気入りタイヤ１を正規リムにリム組みし、かつ正規内圧を充填するとともに正規荷重の７０％をかけたとき、この空気入りタイヤ１のトレッド部２のトレッド面２１が路面と接地する領域において、タイヤ幅方向の両最外端をいい、タイヤ周方向に連続する。また、リムチェックラインＬとは、タイヤのリム組みが正常に行われているか否かを確認するためのラインであり、一般には、ビード部５の表側面において、リムフランジよりもタイヤ径方向外側であってリムフランジ近傍となる部分に沿ってタイヤ周方向に連続する環状の凸線として示されている。

なお、正規リムとは、ＪＡＴＭＡで規定する「標準リム」、ＴＲＡで規定する「Design Rim」、あるいは、ＥＴＲＴＯで規定する「Measuring Rim」である。また、正規内圧とは、ＪＡＴＭＡで規定する「最高空気圧」、ＴＲＡで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、あるいはＥＴＲＴＯで規定する「INFLATION PRESSURES」である。また、正規荷重とは、ＪＡＴＭＡで規定する「最大負荷能力」、ＴＲＡで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、あるいはＥＴＲＴＯで規定する「LOAD CAPACITY」である。

凹部１０は、タイヤサイド部Ｓの面に窪んで設けられ、タイヤサイド部Ｓの面に開口する開口部の外形をなす縁部１１で囲まれて形成されている。また、凹部１０は、タイヤサイド部Ｓの面に縁部１１が突設され、当該縁部１１で囲まれた部分が窪んで形成されていてもよい。この凹部１０は、断面形状が、半円形状、半楕円形状、半長円形状、すり鉢形状、台形状、または矩形状や、上記形状が適宜組み合わされた形状に形成されている。

また、図３は、図２の一部拡大図であって１つの凹部を示している。この図３に示すように、凹部１０は、縁部１１が、当該縁部１１で囲まれる領域の外向きに湾曲する外向曲部１１ａと、当該縁部１１で囲まれる領域の内向きに湾曲する内向曲部１１ｂとを有している。本実施の形態の空気入りタイヤ１においては、凹部１０は、縁部１１が２箇所以上の外向曲部１１ａを有し、１箇所以上の内向曲部１１ｂを有している。なお、縁部１１は、直線状に形成された直線部１１ｃを有していてもよい。このように、凹部１０は、２箇所以上の外向曲部１１ａおよび１箇所以上の内向曲部１１ｂを少なくとも有して縁部１１が曲線図形をなしている。

さらに、多数の凹部１０は、図２に示すように、隣接する凹部１０同士が相互の縁部１１を共有して形成されている。なお、隣接する凹部１０同士の縁部１１を共有すると、縁部１１が交差する部分が生じる場合がある。図４は、図２の一部拡大図であって縁部の交差部分を示している。この図４に示すように、縁部１１の交差部分は、その入隅部が円弧１１ｄで形成されている。この円弧１１ｄは、縁部１１の交差部分でのクラック発生を抑制して強度低下を抑える。また、隣接する凹部１０は、開口部が同形状のものであっても、異形状のものであってもよい。また、隣接する凹部１０は、開口部が同形状であって同面積のものでもよいが、円環状の空気入りタイヤ１において円環状のタイヤサイド部Ｓに設けることから、開口部が同形状であってタイヤ径方向外側に向かって漸次面積が大きくなるように配置することが好ましい。

なお、凹部１０を囲む縁部１１は、その延在方向において幅が均一であることが、縁部１１の強度を一定とするため、または、成型時のゴムの加硫を一定とするため、または隣接する凹部１０間の距離を一定とするために好ましい。また、縁部１１は、頂部が平坦であっても円弧状になっていてもよく、当該頂部を平坦とした場合、その幅を０．５［ｍｍ］以上３．０［ｍｍ］以下とすることが好ましい。縁部１１の幅が０．５［ｍｍ］以上であれば、縁部１１の強度を確保することができ、縁部１１の幅が３．０［ｍｍ］以下であれば、隣接する凹部１０間をより近づけ、凹部１０の配置密度を高くすることができる。

また、凹部１０は、開口形状が点対称形状であることが好ましい。凹部１０を点対称形状とすることで、凹部１０の方向性が規定されないため、タイヤの回転方向や車両に対する装着方向に伴って後述の凹部１０の効果が低下することがない。また、隣接する凹部１０を点対称形状とすることで、タイヤサイド部Ｓを視覚的に際立たせることができる。

また、図５は、隣接する凹部の形態を示す説明図である。図５に示すように、隣接する凹部１０の間で共有される縁部１１が、途中で途切れた切欠部１１ｅを設けた形態としてもよい。この場合、切欠部１１ｅが成型時の空気抜けとなるため、加硫故障を防ぐことが可能である。

なお、図６は、他の凹部の拡大図であり、当該図６に示す凹部１０は、上述のごとく、縁部１１が２箇所以上の外向曲部１１ａを有し、１箇所以上の内向曲部１１ｂを有している。

また、図７〜図１３は、他の凹部を有する空気入りタイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。当該図７〜図１３に示す凹部１０は、上述のごとく、縁部１１が２箇所以上の外向曲部１１ａを有し、１箇所以上の内向曲部１１ｂを有し、かつ隣接する凹部１０同士が相互の縁部１１を共有して形成されている。しかも、図７〜図１３に示す凹部１０は、凹部１０の開口形状が点対称形状である。

このように、本実施の形態の空気入りタイヤ１は、少なくとも一方のタイヤサイド部Ｓに、多数の凹部１０を有し、凹部１０は、開口部の外形をなす縁部１１が、当該凹部１０の領域の外向きに湾曲する外向曲部１１ａを２箇所以上、当該凹部１０の領域の内向きに湾曲する内向曲部１１ｂを１箇所以上有してなり、かつ隣接する凹部１０同士が相互の縁部１１を共有して形成されている。

この空気入りタイヤ１によれば、縁部１１を共有して凹部１０をより密に配置することが可能である。しかも、外向曲部１１ａを２箇所以上、内向曲部１１ｂを１箇所以上有することで、直線状の縁部からなる凹部や曲部が少ない凹部と比較し、縁壁面の表面積を多くして凹部１０による占有面積を増大させるため、凹部１０の空気の乱流化による放熱効果を高め、タイヤの耐久性を向上することが可能になる。

また、本実施の形態の空気入りタイヤ１では、凹部１０は、縁部１１の周長が、同一開口面積の円の周長に対して１．２倍以上２．０倍以下とされていることが好ましい。

例えば、図２に示す凹部１０は、縁部１１の周長が、同一開口面積の円の周長に対して１．４２倍であり、図７に示す凹部１０は、１．２倍であり、図８に示す凹部１０は、１．３６倍であり、図１０に示す凹部１０は、１．５８倍であり、図１１に示す凹部１０は、１．６２倍であり、図１２に示す凹部１０は、１．８４倍であり、図１３に示す凹部１０は、２．０倍である。

縁部１１の周長が長い方が、縁壁面の表面積を多くして凹部１０による占有面積を増大させることができるが、１．２倍未満の場合は、多角形の開口形状に近似しており、より高い放熱効果が得難い傾向となる。一方、２．０倍を超えると、金型コストが嵩むとともに、変曲点増大により縁部１１にクラックが生じ易くなるため耐久性が向上し難い傾向となる。この点、縁部１１の周長を、同一開口面積の円の周長に対して１．２倍以上２．０倍以下とすることで、高い放熱効果が得やすく、かつ耐久性を向上しやすくなる。

また、本実施の形態の空気入りタイヤ１は、凹部１０の深さが０．５［ｍｍ］以上５．０［ｍｍ］以下であることが好ましい。

凹部１０の深さが０．５［ｍｍ］未満の場合、凹部１０の内面が空気に接触する範囲が小さいことから、空気の流れが乱流化し難くなる。また、凹部１０の深さが５．０［ｍｍ］を超える場合、凹部１０の内面が空気に接触する範囲が大きすぎて、空気抵抗が増加する傾向となる。この点、本実施の形態の空気入りタイヤ１によれば、凹部１０の内面が空気に適宜接触することで、空気の流れが適宜乱流化するため、放熱性を向上させる効果を顕著に得ることが可能になる。ただし、上記範囲は、乗用車用の空気入りタイヤにおいて好ましく、重荷重用のような外径が大きい空気入りタイヤの場合は、この範囲に限らず、当該乗用車用の範囲を超える。

なお、上述した空気入りタイヤ１は、乗用車用のみならず、重荷重用タイヤやランフラットタイヤに適用される。乗用車用の場合は、上述のごとく効果が得られる。また、重荷重用タイヤの場合は、特に、大荷重において、凹部１０によってタイヤサイド部Ｓの圧縮時での温度上昇を抑えて、耐久性を向上する。また、ランフラットタイヤの場合も、凹部１０によってタイヤサイド部Ｓにおける屈曲−伸張に伴う温度上昇を抑えて、耐久性を向上させる。

本実施例では、条件が異なる複数種類の空気入りタイヤについて、荷重耐久性に関する性能試験が行われた（図１４参照）。

荷重耐久性の評価方法は、タイヤサイズ２４５／４５Ｒ１７の空気入りタイヤを、正規リムにリム組み後、タイヤに空気圧１８０［ｋＰａ］を充填し、室内ドラム試験機により、走行速度を８１［ｋｍ／ｈ］（一定）にしたうえで、負荷荷重をＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の１００［％］として２４時間走行させ、その後４時間毎に荷重を１５［％］ずつ増加させながらタイヤが破壊するまで走行を続け、破壊に至るまでの総走行距離を測定した。そして、この測定結果に基づいて、従来例の空気入りタイヤを基準（１００）とし荷重耐久性を指数評価する。この指数評価は、数値が大きいほど荷重耐久性が向上されていることを示している。

図１４において、従来例、比較例、および実施例の空気入りタイヤは、断面が台形形状で開口面積がそれぞれ同等となるように形成された凹部を、タイヤサイド部において接地端からタイヤ径方向内側にタイヤ断面高さの下端より３分の１までの範囲に設けている。従来例１の空気入りタイヤは、凹部の開口形状を、１辺３［ｍｍ］の正六角形とし、隣接する凹部の間隔（縁部の幅）を１．０［ｍｍ］とした（特許文献１に対応）。従来例２の空気入りタイヤは、凹部の開口形状を、最長の線分が１０．０［ｍｍ］の魚のウロコ形とし、周長を半円状部分の円弧長とし、隣接する凹部の間隔（縁部の幅）を１．０［ｍｍ］とした（特許文献２に対応）。比較例の空気入りタイヤは、凹部の開口形状を、直径６［ｍｍ］の円形とし、隣接する凹部の最小間隔（縁部の最小幅）を１．０［ｍｍ］とした。これに対し、実施例１の空気入りタイヤは、開口形状を図６に示す形状とし、隣接する凹部の最小間隔（縁部の最小幅）を１．０［ｍｍ］とした。実施例２の空気入りタイヤは、開口形状を図７に示す形状とし、隣接する凹部の間隔（縁部の幅）を１．０［ｍｍ］とした。実施例３の空気入りタイヤは、開口形状を図１３に示す形状とし、隣接する凹部の間隔（縁部の幅）を１．０［ｍｍ］とした。実施例４の空気入りタイヤは、開口形状を図２に示す形状とし、隣接する凹部の間隔（縁部の幅）を１．０［ｍｍ］とした。

そして、図１４の試験結果に示すように、実施例１〜実施例４の空気入りタイヤは、荷重耐久性が向上していることが分かる。

１ 空気入りタイヤ
１０ 凹部
１１ 縁部
１１ａ 外向曲部
１１ｂ 内向曲部
１１ｃ 直線部
１１ｄ 円弧
Ｓ タイヤサイド部
Ｌ リムチェックライン
Ｔ 接地端

Claims (3)

1. 少なくとも一方のタイヤサイド部に、多数の凹部を有する空気入りタイヤにおいて、
   前記凹部は、開口部の外形をなす縁部が、当該凹部の領域の外向きに湾曲する外向曲部を２箇所以上、当該凹部の領域の内向きに湾曲する内向曲部を１箇所以上有してなり、かつ隣接する凹部同士が相互の縁部を共有して形成され、かつ隣接する前記凹部の間で共有される所定の前記縁部が途中で途切れた切欠部を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記凹部は、前記縁部の周長が、同一開口面積の円の周長に対して１．２倍以上２．０倍以下とされてい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. 前記凹部の深さが０．５［ｍｍ］以上５．０［ｍｍ］以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。

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