特許第6043270号(P6043270)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6043270
(24)【登録日】2016年11月18日
(45)【発行日】2016年12月14日
(54)【発明の名称】空気入りタイヤ
(51)【国際特許分類】
   B60C 11/03 20060101AFI20161206BHJP
   B60C 11/12 20060101ALI20161206BHJP
【FI】
   B60C11/03 300E
   B60C11/03 300B
   B60C11/12 C
【請求項の数】5
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2013-248141(P2013-248141)
(22)【出願日】2013年11月29日
(65)【公開番号】特開2014-133549(P2014-133549A)
(43)【公開日】2014年7月24日
【審査請求日】2014年12月18日
(31)【優先権主張番号】特願2012-271624(P2012-271624)
(32)【優先日】2012年12月12日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000183233
【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104134
【弁理士】
【氏名又は名称】住友 慎太郎
(72)【発明者】
【氏名】高橋 洋樹
【審査官】 増永 淳司
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−125977(JP,A)
【文献】 特開2010−058697(JP,A)
【文献】 国際公開第2010/055659(WO,A1)
【文献】 国際公開第2010/084988(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60C 11/03
B60C 11/12
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
トレッド部に、3本の周方向にのびる周方向主溝とこの周方向主溝に交わる複数本の横溝とにより区分されるブロックを周方向に隔置したブロック列が形成された空気入りタイヤであって、
前記3本の周方向主溝は、タイヤ赤道上に配される内の周方向主溝と、その両外側に配される外の周方向主溝とからなり、
前記内の周方向主溝と前記外の周方向主溝とは、溝幅が同一の幅広溝として規定され、
前記全てのブロックは、5角形以上の多角形状をなし、かつブロックの全ての頂角θが90°以上をなすとともに、
前記全てのブロックは、前記横溝に面する周方向両端の軸方向縁を有し、かつ前記周方向両端の軸方向縁間に、ブロックの軸方向巾が最大巾W1となる最大巾位置を具え、
前記全てのブロックは、その周方向長さL1に対する前記最大巾W1の比W1/L1が0.6〜0.9であり、
前記ブロックは、前記内の周方向主溝と前記外の周方向主溝との間に区分される内のブロックと、前記外の周方向主溝とトレッド接地端との間に区分される外のブロックとを含み、
前記外のブロックは、5角形状をなすことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項2】
前記周方向主溝は、溝中心が、周方向に対して10〜30°の角度αで周方向の一方側、他方側に交互に傾くジグザグ溝からなることを特徴とする請求項1記載の空気入りタイヤ。
【請求項3】
前記全てのブロックは、前記軸方向縁の軸方向巾Waが、前記最大巾W1の0.3〜1.0倍であることを特徴とする請求項1又は2記載の空気入りタイヤ。
【請求項4】
前記全てのブロックは、その周方向中央部分に、該ブロックを軸方向に横切るサイピングを具えることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項5】
前記周方向主溝を介して軸方向に隣り合うブロックは、周方向にシフトして配置されるとともに、前記横溝と周方向主溝との交差部は、前記サイピングと周方向主溝の交差部と同位置に形成されることを特徴とする請求項4記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ウエット性能の低下を抑えながら転がり抵抗を低減させた空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【0002】
車両、特に燃費消費量が大きいトラック・バスなどの重荷重車両には、転がり抵抗が小さな空気入りタイヤが強く求められている。
【0003】
この要求に対しては、一方では、ゴム配合による取り組みがなされている。特にタイヤゴムのうちのトレッドゴムは、転がり抵抗に対する寄与率が高いため、開発に力が注がれている。しかし一般的に、ゴム配合によって転がり抵抗を下げた場合、ゴムの補強性が減じて、タイヤのライフ、耐偏摩耗性、耐ゴム欠け等に不利を招くため、ゴム配合による取り組みだけでは限界がある。
【0004】
他方、トレッドパターンによる取り組みとして、例えば下記の特許文献1のタイヤが知られている。このタイヤは、図9に示すように、トレッド部に、5本の周方向主溝aと複数本の横溝bとにより区分されるブロックcが周方向に隔置された6本のブロック列を具える。そして、中央の周方向主溝aをジグザグ溝dとする一方、このジグザグ溝dを構成する傾斜溝部d1、d2の溝巾、溝長さを互いに相違させるとともに、トレッド面全体のランド比、及びセンタ領域のランド比をそれぞれ規制することで、ウエット性能を損ねることなく、転がり抵抗を低減している。
【0005】
しかし、昨今の急速な低燃費化の流れの中では、さらなる転がり抵抗の改善が必要となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2006−341769号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
そこで本発明は、ブロックとして、5角形以上の多角形状をなし、かつ全ての頂角を90°以上とし、しかも周方向両端の軸方向縁間にブロックの最大巾位置を設けた鼓状に形成することを基本として、ウエット性能の低下を抑えながら転がり抵抗をより低減させた空気入りタイヤを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本願請求項1の発明は、トレッド部に、3本の周方向にのびる周方向主溝とこの周方向主溝に交わる複数本の横溝とにより区分されるブロックを周方向に隔置したブロック列が形成された空気入りタイヤであって、前記3本の周方向主溝は、タイヤ赤道上に配される内の周方向主溝と、その両外側に配される外の周方向主溝とからなり、前記内の周方向主溝と前記外の周方向主溝とは、溝幅が同一の幅広溝として規定され、前記全てのブロックは、5角形以上の多角形状をなし、かつブロックの全ての頂角θが90°以上をなすとともに、前記全てのブロックは、前記横溝に面する周方向両端の軸方向縁を有し、かつ前記周方向両端の軸方向縁間に、ブロックの軸方向巾が最大巾W1となる最大巾位置を具え、前記全てのブロックは、その周方向長さL1に対する前記最大巾W1の比W1/L1が0.6〜0.9であり、前記ブロックは、前記内の周方向主溝と前記外の周方向主溝との間に区分される内のブロックと、前記外の周方向主溝とトレッド接地端との間に区分される外のブロックとを含み、前記外のブロックは、5角形状をなすことを特徴とする。
【0009】
また請求項2では、前記周方向主溝は、溝中心が、周方向に対して10〜30°の角度αで周方向の一方側、他方側に交互に傾くジグザグ溝からなることを特徴としている。
【0010】
また請求項3では、前記全てのブロックは、前記軸方向縁の軸方向巾Waが、前記最大巾W1の0.3〜1.0倍であることを特徴としている。
【0011】
また請求項4では、前記全てのブロックは、その周方向中央部分に、該ブロックを軸方向に横切るサイピングを具えることを特徴としている。
【0012】
また請求項5では、前記周方向主溝を介して軸方向に隣り合うブロックは、周方向にシフトして配置されるとともに、前記横溝と周方向主溝との交差部は、前記サイピングと周方向主溝の交差部と同位置に形成されることを特徴としている。
【0014】
本明細書において、前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばJATMAであれば標準リム、TRAであれば "Design Rim" 、或いはETRTOであれば "Measuring Rim"を意味する。また前記「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば最高空気圧、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE"を意味するが、乗用車用タイヤの場合には180kPaとする。また前記「正規荷重」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、JATMAであれば最大負荷能力、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "LOAD CAPACITY"である。
【発明の効果】
【0015】
タイヤ転動時のブロック変形のうち、転がり抵抗の要因となるブロック変形として、圧縮方向の変形と、回転方向の剪断変形とが挙げられる。
【0016】
本発明では、ブロックを、5角形以上の多角形状をなし、かつ全ての頂角を90°以上とし、しかも周方向両端の軸方向縁間にブロックの最大巾位置を設けた鼓状に形成している。これにより、ブロックの圧縮方向の変形を抑える。またブロックは、ブロックの周方向長さL1との最大巾W1との比W1/L1を0.6〜0.9とした縦長形状としている。これにより周方向の剪断変形を減じることができ、前記圧縮方向の変形抑制と相まって、転がり抵抗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1】本発明の空気入りタイヤの一実施例を示すトレッドパターンの展開図である。
図2】(A)、(B)は、内外のブロックを拡大して示す平面図である。
図3】トレッド部の断面図である。
図4】(A)はブロックの圧縮方向の変形、(B)はブロックの回転方向の剪断変形を誇張して示す断面図である。
図5】圧縮方向の変形が異なる2つのブロックを例示する平面図である。
図6】(A)〜(I)は表1に記載のサンプルタイヤのトレッドパターンを示す概略図である。
図7】ブロック側壁面の総面積と、転がり抵抗との関係を示すグラフである。
図8】空気入りタイヤの接地面形状である。
図9】従来のトレッドパターンの展開図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図1において、本実施形態の空気入りタイヤ1は、トレッド部2に、3〜5本好ましくは3〜4本の周方向にのびる周方向主溝3と、この周方向主溝に交わる多数本の横溝4とを具える。これにより、前記周方向主溝3と横溝4とにより区分されるブロック5が周方向に隔置するブロック列5Rを、トレッド部2に形成している。本例では、前記空気入りタイヤ1が、トラック・バス用の重荷重用タイヤであり、また前記周方向主溝3が3本の場合が示される。
【0019】
具体的には、本例では、タイヤ赤道C上に配される内の周方向主溝3iと、その両外側に配される外の周方向主溝3oとの3本の周方向主溝3が形成される。そして、前記内の周方向主溝3iと、外の周方向主溝3oとの間には、内の横溝4iによって区分される内のブロック5iが周方向に並ぶ内のブロック列5iRが形成される。また、前記外の周方向主溝3oと、トレッド接地端Teとの間には、外の横溝4oによって区分される外のブロック5oが周方向に並ぶ外のブロック列5oRが形成される。
【0020】
ここで、前記周方向主溝3及び横溝4は、各溝巾W3、W4が3mmより大、好ましくは4mm以上の幅広溝として規定される。
【0021】
前記溝巾W3、W4の上限については、シー・ランド比に応じて適宜規制される。このシー・ランド比は、周知のごとく、溝が考慮されたトレッド面の実際の接地面積と、トレッド面の全ての溝が埋められた状態で得られるトレッド面の全接地面積との比(実接地面積/全接地面積)で示される。ウエット性能と転がり抵抗性能との観点から、シー・ランド比は、75〜85%、さらには78〜82%の範囲が好ましく、75%を下回ると転がり抵抗性能が悪化し、逆に85%を超えると、ウエット性能が悪化する。また周方向主溝3、及び横溝4の溝深さH3、H4(図3に示す。)については、従来的な範囲が好適に採用しうる。本例では、周方向主溝3と横溝4とが同深さをなす場合が示される。
【0022】
次に各前記ブロック5は、全ての頂角θが90°以上をなす5角形以上の多角形状に形成される。本例では、図2(A)、(B)に示すように、前記内のブロック5iが6角形状をなし、また外のブロック5oが5角形状をなす場合が示される。
【0023】
また前記ブロック5は、前記横溝4に面する周方向両端の軸方向縁Ef、Erを有し、かつこの軸方向縁Ef、Er間に、ブロック5の軸方向巾Wが最大巾W1となる最大巾位置Kを具える鼓状をなす。しかも前記ブロック5は、ブロック5の周方向長さL1に対する最大巾W1の比W1/L1が0.6〜0.9であり、周方向に長い縦長形状に形成されている。なお前記周方向長さL1は、前記軸方向縁Ef、Er間の周方向長さを意味する。
【0024】
本発明者の研究の結果、タイヤ転動時のブロック変形のうち、転がり抵抗の要因となるブロック変形として、圧縮方向の変形(図4(A)に示す。)と、回転方向の剪断変形(図4(B)に示す。)とが挙げられ、このうち圧縮方向の変形が、転がり抵抗に対して影響が大きいことが判明した。
【0025】
そして前記圧縮方向の変形については、ブロック側壁面Bwの面積Sに関係があり、タイヤの接地面積が同じ場合(例えばシー・ランド比が同じ場合)には、その接地面形状内に配されるブロックのブロック側壁面Bwの総面積ΣSを小さくすることで、圧縮方向の変形を抑えて転がり抵抗を低減しうることを見出しえた。
【0026】
例えば図5に示すように、ブロック踏み面積を同一とした2つのブロックB1、B2を比較したとき、同じ荷重を負荷した場合、ブロック側壁面Bwの面積Sが小さいブロックB1の方が、圧縮方向の変形は小さくなる。そこで、表1の仕様のサンプルタイヤ(タイヤサイズ11R22.5 14PR)を試作し、各サンプルタイヤに対して、接地面形状内に配されるブロックのブロック側壁面Bwの総面積ΣSと、転がり抵抗とを測定するとともに、それらを図7に示すようにプロットして、総面積ΣSと転がり抵抗との相関について確認した。各サンプルタイヤのトレッドパターンは、図6に示される。なお前記総面積ΣSは、ブロック踏み面の外周縁の長さで代用した。また前記転がり抵抗は、転がり抵抗試験機を用い、タイヤをリム(7.50×22.5)、内圧(750kPa)、荷重(24.52kN)、速度(80km/h)の条件下にて測定した値であり、転がり抵抗指数は、サンプルタイヤ9の転がり抵抗を100とした指数で示す。
【0027】
【表1】
【0028】
図7に示すように、ブロック側壁面Bwの総面積ΣSを小さくすることで、圧縮方向の変形が抑えられて転がり抵抗が低減されるのが確認できる。
【0029】
そして、各ブロック5においてブロック踏み面積を維持しながらブロック側壁面Bwを減じるためには、前述のごとく、ブロック5を5角形以上の多角形状とし、かつ各頂角θを90°以上とするとともに、軸方向縁Ef、Er間に最大巾位置Kを具える鼓状に形成することが必要である。
【0030】
なおサンプルタイヤ5(パターンP5)の場合、横溝が細いため、接地時には横溝に面するブロック側壁面同士が互いに接して支え合う。そのため、圧縮方向の変形が減じて、転がり抵抗が低下したと推測される。またサンプルタイヤ1(パターンP1)の場合、ブロック形状が円形状であるため前記総面積ΣSが最小となって圧縮方向の変形は減じられるものの、その反面、回転方向の剪断変形が大となり、総合的に、転がり抵抗が増大したと推測される。
【0031】
従って、転がり抵抗の低減のためには、回転方向の剪断変形が小であることも重要である。この回転方向の剪断変形については、ブロック5を、ブロック5の周方向長さL1に対する最大巾W1の比W1/L1が0.6〜0.9である縦長形状とし、周方向の断面二次モーメントを高めることで、周方向に剪断変形を減じている。また、先着側、蹴り出し側となる前記軸方向縁Ef、Erが直線状をなすことも、剪断変形の低減に寄与している。
【0032】
ここで、前記ブロック5の角数が多すぎると、円形状に近づき、先着側、蹴り出し側でのブロック剛性が低下するため、総合的に転がり抵抗の低減効果が発揮されなくなる。またパターン形状が制限され、設計の自由度が低くなる。そのため前記ブロック5の角数は、5乃至6が好ましい。
【0033】
また前記比W1/L1が0.9を超えると、断面二次モーメントが減じて回転方向の剪断変形が大となる。逆に0.6を下回ると、ブロック5が縦長となり過ぎてブロック側壁面Bwの総面積ΣSが増し、圧縮方向の変形が大きくなって、何れも転がり抵抗の低減に不利を招く。
【0034】
また前記軸方向縁Ef、Erの軸方向巾Waは、前記最大巾W1の0.3〜1.0倍であるのが好ましく、0.3倍未満では、先着時や蹴り出し時の剪断変形が大となる。逆に1.0倍を超えると、前記総面積ΣSが充分に低減されずに圧縮方向の変形が大となり、何れも転がり抵抗の低減に不利となる。
【0035】
次に、本例の周方向主溝3i、3oは、溝中心jが、タイヤ周方向線に対して10〜30°の角度αで周方向の一方側、他方側に交互に傾くジグザグ溝10にて形成される。このジグザグ溝10の採用により、前記ブロック5を5角形状、及び6角形状に形成するととともに、各ブロック5を均一に分散配置している。なお、前記角度αが30°を超えると、前記軸方向縁Ef、Erの巾Waが、最大巾W1に対して小さくなり過ぎ、先着時や蹴り出し時の剪断変形が大となる。逆に10°を下回ると、前記軸方向縁Ef、Erの巾Waが最大巾W1に対して大きくなり過ぎ、前記総面積ΣSが充分に低減されずに圧縮方向の変形が大となる。何れも、転がり抵抗の低減に不利を招く。
【0036】
また本例では、前記ブロック5i、5oは、その周方向中央部分Yに、該ブロック5i、5oを軸方向に横切るサイピング12を具える。このサイピング12は、ウエット性能を高めるのに役立つ。またブロック5i、5oの周方向の剪断剛性を確保しうるため、前記回転方向の剪断変形や圧縮方向の変形の悪化を抑えることができ、前述の転がり抵抗の低減効果を維持できる。前記サイピング12のサイプ巾は0.5〜3.0mmの範囲であり、0.5mmを下回るとウエット性能の向上効果が期待できない。また3.0mmを超えると、剛性が低下して転がり抵抗の悪化を招く。またサイピング12は、その深さH12(図3に示す。)が、前記周方向主溝3の溝深さH3の0.75〜1.0倍の範囲が好ましい。0.75倍を下回ると、サイピング12が摩耗末期に至る前に摩滅してしまい、ウエット性能に悪影響を招く。逆に1.0倍を超えると、剛性が低下して転がり抵抗の悪化傾向となる。
【0037】
なお前記周方向中央部分Yは、前記周方向中央位置Yiを中心とした、前記周方向長さL1の1/3の巾領域を意味し、この周方向中央部分Y内に、前記最大巾位置Kが配される。好ましくは、前記サイピング12は、前記最大巾位置Kに形成される。
【0038】
次に、周方向主溝3を介して軸方向に隣り合うブロック5、即ち内の周方向主溝3iを介して軸方向に隣り合う内のブロック5i、5i同士、及び外の周方向主溝3oを介して軸方向に隣り合う内外のブロック5i、5o同士は、周方向に互いにシフトして配置される。また前記横溝4と周方向主溝3との交差部J1は、前記サイピング12と周方向主溝3の交差部J2と同位置に形成される。なお前記同位置とは、前記交差部J1を超えて仮想的にのびる横溝4の仮想部分が、サイピング12が周方向主溝3と交差部J2で交わって開口するサイピング開口部分の少なくとも一部を通る、或いは前記交差部J2を超えて仮想的にのびるサイピング12の仮想部分が、横溝4が周方向主溝3と交差部J1で交わって開口する横溝開口部分の少なくとも一部を通る場合を含む。
【0039】
本例では、前記横溝4は、周方向主溝3のジグザグの屈曲部で交差し、従って横溝4と周方向主溝3との交差部J1は、ジグザグの屈曲部に形成される。またサイピング12も周方向主溝3のジグザグの屈曲部で交差し、従ってサイピング12と周方向主溝3との交差部J2もジグザグの屈曲部に形成されている。
【0040】
図8に本実施形態の空気入りタイヤ1の接地面形状Fを示す。この接地面形状Fは、タイヤ1を正規リムにリム組みし、正規内圧を充填しかつ正規荷重を負荷したときに、キャンバー角0度にて平面に接地させたときの接地面の形状を意味する。そして、前記接地面形状Fにおいて、前記ブロック5の軸方向縁Ef、Erと、前記接地面形状Fにおける接地前縁Ff及び接地後縁Frとの交差角βが、10°以下であるのが好ましい。これにより、接地時及び蹴り出し時においてブロックの変形を抑えることができ、転がり抵抗低減に有利となる。なお前記交差角βは、横溝4の長さ方向中央の位置で測定した値である。
【0041】
なお周方向主溝3の本数が2本以下では、ウエット性能が不十分となり、逆に6本以上では、ブロック剛性が減じて、転がり抵抗性及び操縦安定性が不十分となる。また各ブロック列におけるブロック数、或いは横溝の数であるピッチ数は35〜45、好ましくは38〜42であり、35を下回るとウエット性能が不十分となり、逆に42を超えるとブロック剛性が減じて、転がり抵抗性及び操縦安定性が不十分となる。
【0042】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【実施例】
【0043】
表2の仕様に基づき重荷重用タイヤ(タイヤサイズ11R22.5 14PR)を試作し、各タイヤの転がり抵抗性及びウエット性についてテストを行った。各部の共通仕様は次の通りである。
トレッド幅TW :214mm
シー・ランド比 :80%
周方向主溝
・溝巾W3 :6.0mm、
・溝深さH3 :16.6mm、
横溝
・溝巾W4 :7.0mm、
・溝深さH4 :16.6mm、
サイピング
・サイプ巾W12 :1.0mm、
・溝深さH12 :16.6mm、
テストの方法は、次の通りである。
【0044】
(1)転がり抵抗性:
転がり抵抗試験機を用い、下記の条件で各供試タイヤの転がり抵抗値を測定し、実施例1を100とする指数で表示した。数値が小さいほど転がり抵抗が小さく、低燃費性に優れる。
・リム:7.50×22.5
・空気圧:750kPa
・荷重:24.52kN
・速度:80km/h
【0045】
(2)ウエット性能:
各供試タイヤを下記の条件で10トン積みのトラック(2−D車)の全輪にそれぞれ装着し、5mmの水膜を有するウエットアスファルト路面にて、速度0km/hから20mの距離を走行するまでのタイムを測定した。結果は、実施例1のタイムを100とする指数で表示した。数値が小さいほど良好である。
・トラックの積載状態:半積載(荷台の前方に積載)
・リム:7.50×22.5
・空気圧:750kPa
【0046】
【表2】
【0047】
表2に示されるように、実施例のタイヤは、ウエット性能の低下を抑えながら転がり抵抗を低減しうるのが確認できる。
【符号の説明】
【0048】
1 空気入りタイヤ
2 トレッド部
3 周方向主溝
4 横溝
5 ブロック
5R ブロック列
10 ジグザグ溝
12 サイピング
Ef、Er 軸方向縁
F 接地面形状
Ff 接地前縁
Fr 接地後縁
J1、J2 交差部
K 最大巾位置
Y 周方向中央部分
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9