(57)【要約】      （修正有）【課題】高い摩耗寿命を有する空気入りタイヤを提供する。【解決手段】トレッド２の踏面に、タイヤ周方向に延びる複数本の周溝３を有する空気入りタイヤ１であって、周溝３の少なくとも１本は、周溝３を区画形成する一対の側壁の少なくともタイヤ幅方向内側の側壁５に、タイヤ周方向に沿って延びる凹部６を有し、かつ側壁相互の輪郭が、溝のタイヤ径方向内側端を通りタイヤ赤道に平行な面に対して互いに非対称となるように構成する。【選択図】図１
2012224093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッドの踏面に、タイヤ周方向に延びる複数本の周溝を有する空気入りタイヤであって、
前記周溝の少なくとも１本は、当該周溝を区画形成する一対の側壁の少なくともタイヤ幅方向外側の側壁に、タイヤ周方向に沿って延びる凹部を有し、かつ前記側壁相互の輪郭が、前記溝のタイヤ径方向内側端を通りタイヤ赤道に平行な面に対して互いに非対称であることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記凹部は、隣接する前記陸部の対向する側壁面のうちタイヤ幅方向外側の側壁面のみに設けら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。
【請求項３】
前記対向する側壁面に設けられた前記凹部のうち、タイヤ幅方向外側に設けられた凹部は、タイヤ幅方向内側に設けられた凹部よりもタイヤ径方向内側に位置することを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記対向する側壁面のうちタイヤ幅方向内側に設けられた前記凹部は、タイヤ周方向沿って断続的に延びることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に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、空気入りタイヤに関し、特に、高い摩耗寿命を有する空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、あらゆる工業製品に対して環境に対する負荷の低減が求められている。タイヤについても例外ではなく、その主要な環境性能の１つに「転がり抵抗」を挙げることができる。この転がり抵抗を低減するためには、タイヤの転動に伴うタイヤの変形エネルギーロスを低減すれば良く、その手段としては、タイヤ構造の簡素化や使用するゴムの厚さ（以下、「ゴム厚」と称する」の低減によりタイヤの重量を低減すること、あるいは、使用するゴム材料に、変形ロスの少ない材料を使用すること、が考えられる。
【０００３】
これらのうち、タイヤ構造の簡素化については、タイヤの耐久性を維持する面から限界があり、また、ゴム材料の改良にも技術的な限界がある。そこで従来、使用するゴム厚の低減を図ることが、転がり抵抗の低減に有効な手法として用いられてきた。
【０００４】
ゴム厚を低減することによって転がり抵抗を低減しようとする場合、タイヤのトレッドに用いられているゴムは、サイドウォールに用いられるゴムに比べて、一般に変形ロスが大きいため、トレッドのゴム厚を低減することがより効果的である。しかし、トレッドのゴム厚を低減することは、即ちタイヤの溝が浅くなり、ひいては摩耗寿命を短くすることに他ならないため、ゴムの耐摩耗性およびそのタイヤに要求される摩耗寿命を考慮して設計を行うのが一般的である。
【０００５】
しかし、上述のようにトレッドのゴム厚を低減すると、ゴム厚が小さくなるほど摩耗寿命の減少が顕著になってしまう。即ち、トレッドに従来の厚いゴムを用いたタイヤの場合、溝の深さと摩耗寿命とはほぼ比例関係にあるのに対し、トレッドのゴム厚が小さい場合には、溝の深さが減少すると摩耗寿命が急激に減少するのである。
【０００６】
これは、トレッドのゴム厚を小さくすると、溝で区画された陸部（以下、「ブロック」と称する）のせん断剛性が大きくなり、その結果、タイヤ転動に伴う変形量が一定であっても、ブロックにおいてより大きなせん断力が生じるためである。転動に伴い、接地したブロックが再び路面から離れる際に変形から解放されることにより、タイヤと路面との間に「滑り」を生じるが、この滑りとせん断力の積を「摩耗エネルギー」として、タイヤの摩耗の指標と見ることができる。即ち、トレッドのゴム厚が低減されるほど、ブロックに生じるせん断力が大きくなり、摩耗エネルギーも増加してタイヤの摩耗寿命が短くなってしまうのである。
【０００７】
このような摩耗寿命の低減を抑制するためには、トレッドのブロックに凹部を設けることによりブロックのせん断剛性を低減し、ブロックにおける摩耗エネルギーを低減することが有効である。
引用文献１には、空気入りタイヤの溝部に、円の一部からなる凹みを形成して溝が開く方向に容易に変形させるように構成することにより、操縦安定性と雪道での性能を両立させつつ、クラックの発生を抑制できる空気入りタイヤについて記載されている。
また、引用文献２には、タイヤのトレッドに、底部が断面楕円形状に拡大された溝を形成することにより、耐摩耗性、耐グリップ、トラクション性能を向上させたタイヤトレッドについて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１３８７１１号公報
【特許文献２】特開昭５８−１３６５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述のように、タイヤのトレッドに形成された溝に凹部が設けられてはいるものの、タイヤの摩耗寿命は当初期待されたほど向上せず、タイヤの摩耗寿命の更なる向上が希求されていた。
そこで、本発明の目的は、タイヤの摩耗寿命を向上させ、高い摩耗寿命を有する空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者は、上記課題を解決する方途について鋭意検討した結果、タイヤのトレッドに形成された複数本の溝の各々において、隣接する陸部の対向する側壁面のうち少なくともタイヤ幅方向外側の側壁面に、タイヤ周方向に沿って延びる凹部を設け、対向する側壁面における凹部の輪郭が、溝のタイヤ径方向内側端を通りタイヤ赤道に平行な面に対して互いに非対称とすることが有効であることを見出し、本発明を完成させるに到った。
【００１１】
即ち、本発明の空気入りタイヤは、トレッドの踏面に、タイヤ周方向に延びる複数本の周溝を有する空気入りタイヤであって、前記周溝の少なくとも１本は、当該周溝を区画形成する一対の側壁の少なくともタイヤ幅方向外側の側壁に、タイヤ周方向に沿って延びる凹部を有し、かつ前記側壁相互の輪郭が、前記溝のタイヤ径方向内側端を通りタイヤ赤道に平行な面に対して互いに非対称であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の空気入りタイヤにおいて、前記凹部は、隣接する前記陸部の対向する側壁面のうちタイヤ幅方向外側の側壁面のみに設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の空気入りタイヤにおいて、前記対向する側壁面に設けられた前記凹部のうち、タイヤ幅方向外側に設けられた凹部は、タイヤ幅方向内側に設けられた凹部よりもタイヤ径方向内側に位置することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の空気入りタイヤにおいて、前記対向する側壁面のうちタイヤ幅方向内側に設けられた前記凹部は、タイヤ周方向沿って断続的に延びることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、タイヤのトレッドに形成された周溝に凹部を設け、周溝を区画形成する一対の側壁の輪郭が、周溝のタイヤ径方向内側端を通りタイヤ赤道に平行な面に対して互いに非対称であるように構成したため、ブロックにおけるせん断剛性をより効果的に低減してタイヤの摩耗寿命を向上させることができる。
また、周溝を区画構成する一対の側壁のうち、タイヤ幅方向内側の側壁に設けられた凹部を、タイヤ周方向に断続的に延びるように構成することにより、タイヤの耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による空気入りタイヤを示す図である。
【図２】周溝を区画形成する一対の側壁相互の輪郭が非対称である例を示す図である。
【図３】タイヤの摩耗寿命が向上する原理を説明する図である。
【図４】周溝を区画形成する一対の側壁のうちタイヤ幅方向内側の側壁に設けられた凹部がタイヤ周方向に断続的である様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に従う空気入りタイヤのタイヤ幅方向の断面図である。この空気入りタイヤ１は、トレッド２の踏面に、タイヤ周方向に延びる複数本の周溝３を有するものである。ここで、周溝３の少なくとも１本は、当該周溝３を区画形成する一対の側壁４および５の少なくともタイヤ幅方向外側の側壁４に、タイヤ周方向に沿って延びる凹部６を有し、かつ側壁相互の輪郭が、周溝のタイヤ径方向内側の端部を通りタイヤ赤道φに平行な面Ｏに対して互いに非対称となるように構成することが肝要である。
【００１８】
本発明において、「側壁相互の輪郭が周溝のタイヤ径方向内側の端部を通りタイヤ赤道に平行な面に対して互いに非対称」であるとは、図２に示すように、（ａ）対向する側壁４および５のうち、タイヤ幅方向外側の側壁４のみに凹部６が設けられること、または（ｂ）対向する側壁４および５の双方に設けられた凹部６のうち、タイヤ幅方向外側の側壁４に設けられた凹部は、タイヤ幅方向内側の側壁５に設けられた凹部よりもタイヤ径方向内側に位置する、ことを意味している。
また、「凹部の位置」とは、凹部６のタイヤ径方向外側の端部６Ａとタイヤ径方向内側の端部６Ｂのタイヤ径方向の中央位置６Ｃを意味するものとする。
【００１９】
上述のように、トレッド２のゴム厚が小さい場合に、周溝３により区画されたブロック９のせん断剛性を低減するためには、トレッド２の踏面に形成された周溝３に凹部６を設けることが有効であるが、単に凹部６を設けただけでは摩耗寿命は当初期待されたほど向上しなかった。発明者は、この原因について鋭意検討した。
【００２０】
タイヤ１の摩耗の原因であるせん断力は、車両の旋回時、タイヤ幅方向外側から内側に向かって作用する。従って、図３（ａ）に示すように、凹部６をタイヤ幅方向外側の側壁４に設けると、ブロック９にせん断力が作用した際に、凹部６が潰れてブロック９の変形が生じるため、結果としてブロック９のせん断剛性が低下する。一方、図３（ｂ）に示すように、周溝３において、周溝３を区画形成する一対の側壁４および５のうち、タイヤ幅方向内側の側壁５に凹部６を設けても、せん断応力が負荷された際にブロック９が変形することができないため、ブロック９のせん断剛性はほとんど低減されない。従って、周溝３を区画形成する一対の側壁４および５のいずれかに凹部６を設ける場合には、タイヤ幅方向外側の側壁４に設ける方が、ブロック９のせん断剛性を低下させ、ひいてはタイヤの摩耗寿命を向上させる上で有効であることが分かる。
【００２１】
このように、タイヤ１に作用するせん断力により、ブロック９の変形が起きやすい位置に配置することにより、ブロック９のせん断剛性を低下させ、ひいてはタイヤの摩耗寿命を向上させることができるのである。これは、図２（ｂ）に示した、一対の側壁４および５の双方に凹部６を設ける場合についても同様であり、側壁４および５に設けられた凹部６のタイヤ径方向の位置が同一であるよりも、タイヤ幅方向外側の側壁４に設けられた凹部６が、タイヤ幅方向内側の側壁５に設けられた凹部６よりも、タイヤ径方向内側に位置させることにより、ブロック９にせん断力が作用した際に、ブロック９がより変形しやすくなり、結果としてブロック９のせん断剛性が低下し、ひいてはタイヤ１の摩耗寿命が向上することになるのである。
このように、本発明の空気入りタイヤ１において摩耗寿命が向上する原理から、本発明は、周溝３に設けられた凹部の位置に特徴を有するものである。従って、凹部の位置以外のタイヤ１の構成については特に限定されず、タイヤ１に要求される特性に応じて適切に構成すればよい。以下、本発明の空気入りタイヤ１の凹部６について説明する。
【００２２】
周溝３に形成される凹部６の形状は、特に限定されないが、クラックの形成を抑制する点から、凹部６の輪郭は曲線により形成されることが好ましく、空気入りタイヤ１のタイヤ幅方向断面において、凹部６の輪郭が半円であることが特に好ましい。このような凹部６を、トレッド２に形成された周溝３の少なくとも１本に設けるようにする。
【００２３】
また、凹部６のタイヤ径方向の幅は、０．５〜２ｍｍの範囲内であることが好ましい。これは、幅が０．５ｍｍ未満の場合、凹部６の輪郭の曲率半径が小さくなりすぎるため、クラックが発生する虞があるためである。一方、幅が２ｍｍを超える場合には、凹部があることによるゴムの体積の減少量が大きく、摩耗寿命がかえって短くなってしまうためである。
【００２４】
凹部６は、側壁４および５のうちトレッド２の表面から周溝３のタイヤ径方向内側の端部（以下、「溝底」と称する）７までのトレッド２の表面から４０％〜９０％の範囲に設けることが好ましい。即ち、タイヤ径方向外側の側壁４に設けられた凹部６のタイヤ径方向外側の端部６Ａ、およびタイヤ径方向内側の側壁５に設けられた凹部６のタイヤ径方向内側の端部６Ｂの双方が、上記範囲に位置することが好ましい。これは、４０％未満の場合には、凹部６の位置がトレッド２の表面に近すぎるために、凹部６が比較的早い段階で摩耗により消失してしまい、せん断剛性を低くする本発明の効果が失われてしまうためである。また、９０％を超える場合には、凹部６が溝底７に近すぎ、溝底７にはせん断力が負荷されやすいことからクラックが発生する虞があるためである。
【００２５】
特に、凹部６の位置としては、図２（ｂ）に示すように、周溝３を区画形成する一対の側壁４および５のうち、タイヤ幅方向外側の側壁４に形成された凹部の下端６Ｂがトレッドウェアインジケータ８の上端８Ａ（通常は溝底７からタイヤ径方向外側１．６ｍｍの位置）と同じ位置にあることが好ましい。これにより、タイヤ１が完全に摩耗するまで本発明の効果を得ることができる。
【００２６】
また、図２（ｂ）に示したように、ブロック９の側壁面の双方に凹部を設ける場合に、凹部の位置の差は、０．５〜１．６ｍｍとすることが好ましい。これは、０．５ｍｍ未満の場合には、ブロック９のせん断剛性を低減させることができず、摩耗寿命の向上が見られないためである。一方、１．６ｍｍを超えると、タイヤ径方向外側に位置する凹部６が摩耗により早い段階で消失してしまい、本発明によるせん断剛性の低減効果が早い段階で失われてしまうからである。
【００２７】
こうして、タイヤのトレッドに形成された周溝に凹部を設け、周溝を区画形成する一対の側壁の輪郭が、周溝のタイヤ径方向内側端を通りタイヤ赤道に平行な面に対して互いに非対称であるように構成したため、陸部のせん断剛性をより効果的に低減することができ、タイヤの摩耗寿命を向上させることができる。
【００２８】
以上の本発明の空気入りタイヤ１において、周溝３を区画形成する一対の側壁４および５のうち、タイヤ幅方向内側の側壁５に設けられた凹部６を、タイヤ周方向に断続的に延びるように構成することにより、タイヤ１の耐クラック性、即ちタイヤ１の耐久性を高めることができる。
【００２９】
図４は、タイヤ幅方向内側の側壁５に設けられた凹部６をタイヤ周方向に延在する長穴状に構成したタイヤ１のブロック９を示している。この凹部６は、長手方向幅が２〜１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。長手方向幅が２ｍｍ未満の場合、本発明の効果を十分に得られない可能性があり、１０ｍｍを超える場合、クラックが進展しやすくなるおそれがあるためである。また、短手方向幅については、上述のタイヤ周方向に連続する凹部６の場合と同様の理由で、０．５〜２ｍｍの範囲内であることが好ましい。
【００３０】
以上、具体例を挙げて本発明を詳細に説明してきたが、本発明の特許請求の範囲から逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能であることは当業者に明らかである。例えば、タイヤ幅方向内側の側壁に設けられた凹部をタイヤ周方向に断続的に延びるように構成する場合に、その凹部の輪郭を半球状とすることもできる。従って、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の実施例について説明する。
（発明例タイヤ１〜３）
図２に示したタイヤを発明例タイヤ１〜３とした。ここで、タイヤサイズは１９５／６５Ｒ１５とした。トレッドの各構成は以下のとおりである。
各周方向溝および幅方向溝の溝深さ：７ｍｍ
各ブロックのブロック幅：２５ｍｍ
凹部の輪郭の形状：直径１ｍｍの半円
発明例タイヤ１は、各周溝において、周溝を区画形成する一対の側壁のうち、タイヤ幅方向外側の側壁のみに凹部を設けた。この凹部のタイヤ径方向内側の端部の位置を、最適な位置、即ちトレッドウェアインジケータの上端の位置に一致させた。
発明例タイヤ２は、各周溝において、周溝を区画形成する一対の側壁の双方に凹部を設け、タイヤ幅方向外側の側壁に設けた凹部のタイヤ径方向内側の端部の位置を、トレッドウェアインジケータの上端の位置に一致させた。また、タイヤ幅方向内側の側壁に設けた凹部は、タイヤ幅方向外側の側壁に設けた凹部よりも１ｍｍだけタイヤ径方向外側に位置させた。
発明例タイヤ３は、発明例タイヤ２において、タイヤ幅方向内側の側壁に設けた凹部については、タイヤ周方向に断続的な凹部とした。ここで、凹部の長手方向幅は２０ｍｍとし、凹部間の間隔は５ｍｍとした。
【００３２】
（従来例タイヤ）
従来例タイヤは、発明例タイヤ１において凹部が設けられていないタイヤであり、他の構成は発明例タイヤ１と同一である。
【００３３】
（比較例タイヤ１）
比較例タイヤ１は、発明例タイヤ１と同様に、周溝を区画形成する一対の側壁の一方に凹部が設けているが、発明例１とは反対に、タイヤ幅方向内側の側壁に凹部を設けた。それ以外の構成は、発明例タイヤ１と同じである。
【００３４】
（比較例タイヤ２）
比較例タイヤ２は、発明例タイヤ２と同様に、各周溝において、周溝を区画形成する一対の側壁の双方に凹部が設けられているが、両凹部の位置をトレッドウェアインジケータの上端の位置に一致させた。それ以外の構成は、発明例タイヤ２と同じである。
【００３５】
＜摩耗寿命の評価＞
発明例タイヤ１〜３、従来例タイヤおよび比較例タイヤ１、２を６Ｊ×１５のリムにそれぞれ装着し、前輪には２５０ｋＰａ、後輪には２４０ｋＰａの空気圧を充填した。このタイヤを車両（トヨタ  プリウス）に装着し、２名乗車の荷重下にて、高速道路、市街地および山岳路を含む周回コースを１００００ｋｍ走行した。走行後、トレッドの摩耗量を測定し、この測定値から完全摩耗時の走行距離を算出した。算出した走行距離を、比較例１を１００とする指数にて表１に示した。ここで、指数が大きいほど摩耗寿命が長いことを示している。
【００３６】
＜タイヤ耐久性（耐クラック性）の評価＞
発明例タイヤ１〜３、従来例タイヤおよび比較例タイヤ１、２を６Ｊ×１５のリムにそれぞれ装着し、２５０ｋＰａの空気圧を充填した。ＪＡＴＭＡ規格による最大荷重を負荷し、オゾン雰囲気下でゴムの劣化を促進しつつ、室内ドラム試験機にて走行させた。１２０時間走行後に、トレッド中央部にある１つのブロックについて、その四方を囲む溝の側壁面に生じたクラックの長さを合計し、逆数の比を、従来例を１００とする指数にて表１に示した。ここで、指数が大きいほど耐クラック性、即ちタイヤ耐久性が高いことを示している。
【００３７】
【表１】
2012224093.tif 000003
【００３８】
表１から明らかなように、発明例タイヤ１および２は、その摩耗寿命が大きく向上している。また、発明例タイヤ３は、周溝を区画形成する一対の側壁に設けられた凹部のうち、タイヤ幅方向内側の凹部をタイヤ周方向に断続的に延びるように構成することにより、耐クラック性が大きく向上していることが分かる。この発明例タイヤ３は、周溝に凹部を有していない従来例タイヤと同じ耐クラック性能が得られていることが分かる。
こうして、本発明に従う空気入りタイヤは、従来例、比較例タイヤ１および２と比べて、摩耗寿命が向上しており、特に、発明例タイヤ３については、高い摩耗寿命とタイヤ耐久性を兼ね備えていることが分かる。
【符号の説明】
【００３９】
１  空気入りタイヤ
２  トレッド
３  周溝
４  タイヤ幅方向外側の側壁
５  タイヤ幅方向内側の側壁
６  凹部
６Ａ  凹部のタイヤ径方向外側の端部
６Ｂ  凹部のタイヤ径方向内側の端部
６Ｃ  凹部の位置
７  溝底
８  トレッドウェアインジケータ
８Ａ  トレッドウェアインジケータの上端
９  ブロック
φ  タイヤの赤道
Ｏ  溝底を通りタイヤの赤道に平行な面
【図１】
2012224093.tif 000004
【図２】
2012224093.tif 000005
【図３】
2012224093.tif 000006
【図４】
2012224093.tif 000007