JP4577929B2

JP4577929B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4577929B2
Application number: JP30358399A
Authority: JP
Inventors: 浩幸松本; 賢正岡; 明禎清水
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2019-10-26
Also published as: EP1123819B1; DE60028720D1; EP1123819A3; US6591880B1; EP1123819A2; DE60028720T2; ES2265876T3; JP2001121927A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気入りタイヤ、より詳細にはトラックやバスなど比較的大型の車両の使途に供する重荷重用空気入りラジアルタイヤに関し、特にトレッドゴムの耐偏摩耗性を向上させた空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤのトレッド部のうち接地領域を形成するクラウン部は、接地形状あるいは接地圧分布を適正に保持するため、通常、タイヤ断面にて滑らかに連なる複数個の円弧により構成した凸形状を有する。このクラウン部の凸形状により、タイヤの荷重負荷転動時に、サイドウォール部の剛性の影響を直接に受けるトレッド部ショルダ領域の接地圧が他の領域に比しより高くなるのを回避することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしその一方で、クラウン部を凸形状とすることで、クラウン部中央領域の直径がショルダ領域の直径に比しより大きくなるため、トレッド部踏面には次のような力が生じる。すなわち、中央領域の円周長さがショルダ領域の円周長さより長いことに起因し、タイヤの荷重負荷転動時に、中央領域の踏面にはタイヤ進行方向へ向く前方力が発生し、ショルダ領域の踏面にはタイヤ制動方向へ向く後方力が発生する。
【０００４】
これら前後力の作用により、駆動軸に装着したタイヤは駆動力の影響を強く受ける中央領域でのトレッドゴム摩耗量が増加し、非駆動軸に装着したタイヤは制動力の影響を強く受けるショルダ領域でのトレッドゴム摩耗量が増加する。これらのゴム摩耗量の増加は、他の領域のゴム摩耗量との対比であるから、クラウン部のトレッドゴムに偏摩耗をもたらす。これら偏摩耗のうち、特に、駆動軸に装着したタイヤの中央領域における著しい摩耗が問題であり、これは、いわゆるセンター摩耗と呼ばれる。しかし、前記した理由でクラウン部の凸形状を大きく変更することはできない。
【０００５】
従って、この発明の請求項１〜６に記載した発明は、クラウン部の凸形状を保持した上で、発生する前後力を大幅に緩和して、この力に基づくトレッドゴムの偏摩耗、なかでもセンタ摩耗の発生を阻止し、耐偏摩耗性に優れる空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の請求項１に記載した発明は、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、トレッド部とを有し、これら各部を補強する１プライ以上のラジアルカーカスと、トレッド部を強化するベルトとを有し、トレッド部は、両ショルダ領域が挟む内方領域のトレッドゴムに２本以上の周方向主溝と、２本の隣合う周方向主溝により区画形成する１本以上の周方向リブとを備える空気入りタイヤにおいて、上記周方向リブは、同じリブ内に少なくとも２本の周方向細溝を有し、隣合う２本の細溝は、トレッド部周方向にジグザグ状に延びて、各細溝により形成するリブ部分に節相当のくびれ部と腹相当の拡幅部とを形成する配列を有し、タイヤ回転軸方向幅につき、拡幅部の最大幅とくびれ部の最小幅との差は、リブ表面位置の差が溝底の差を上回ることを特徴とする空気入りタイヤである。
【０００７】
ショルダ領域は次のように定義する。まず、ＪＡＴＭＡＹＥＡＲＢＯＯＫ（日本自動車タイヤ協会規格）に記載した特定タイヤ種類、特定サイズ毎に規定する適用リムにタイヤを組付け、これに最大負荷能力（ｋｇ）に対応する最高空気圧を充てんし、最大負荷能力（ｋｇ）に相当する荷重を負荷したとき、トレッド部が接地する領域をクラウン部と呼ぶ。
【０００８】
次に、荷重負荷から解放したタイヤのクラウン部をその表面（踏面）に沿ってタイヤ軸線方向に８等分し、８等分した弧のうちの両端の１／８部分をショルダ領域と定義する。よって、内方領域は８等分した弧のうちの６×１／８部分である。なお中央領域はタイヤ赤道面を挟む弧の４×１／８部分とする。
【０００９】
請求項１に記載した発明に関し、請求項２に記載した発明のように、上記の同じリブ内の各細溝は、溝深さ方向で溝幅中央を連ねる２分線が、隣合う２本の細溝により区画するリブ部分の幅中央を通る法線と平行な形態を有する。
【００１０】
請求項２に記載した発明とは別に、請求項１に記載した発明に関し、請求項３に記載した発明のように、上記の同じリブ内の各細溝は、溝深さ方向の溝幅中央を連ねる２分線が、隣合う２本の細溝により区画するリブ部分の幅中央を通る法線に対しタイヤ内方に向かい末広がりの傾斜形態を有する。
【００１１】
請求項１〜３に記載した発明に関し、請求項４に記載した発明のように、好適には、隣合う２本の細溝が区画するリブ部分の表面は、周方向主溝とそれに隣合う細溝とが区画するリブ部分の表面に対し凹となる形態を有する。
【００１２】
請求項１〜４に記載した発明に関し、請求項５に記載した発明のように、隣合う２本の細溝は直状の溝底形状を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１〜図４に基づき説明する。
図１は、この発明による空気入りタイヤの踏面展開図であり、
図２は、図１に示すタイヤとは別タイヤの一部の踏面展開図であり、
図３及び図４は、図１及び図２に示すIII − III線に沿う断面図である。
【００１４】
空気入りタイヤ（以下タイヤという）は、図示を省略したが、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、トレッド部とを有し、１プライ以上のラジアルカーカスとベルトとを備える。ラジアルカーカスは、ビード部内にそれぞれ埋設したビードコア（図示省略）相互間にわたり上記各部を補強する。ベルトは、２層以上のゴム被覆スチールコード層を有し、ラジアルカーカスの外周でトレッド部を強化する。
【００１５】
図１において、トレッド部は、タイヤ断面にてトレッドゴムの外輪郭が単一円弧乃至複合円弧をなす踏面１を有する。また、トレッド部は、先に述べた定義に従う内方領域Ｒｉのトレッドゴムに２本以上、図示例は４本の周方向主溝２、３、４、５を備える。また、トレッド部は、これら周方向主溝２〜５のうち、２本の隣合う周方向主溝により区画形成する周方向リブを１本以上備えるものとする。なお、図示の符号ＴＥは先に述べた接地端縁である。なお、図１はトレッドパターンを合わせ示すものである。
【００１６】
図１に示すトレッド部は、２本の隣合う周方向主溝２、３により区画する１本の周方向リブ６を内方領域Ｒｉに備える。周方向リブ６以外に、内方領域Ｒｉにおけるトレッド部は、図示の２本の隣合う周方向主溝２、４及び周方向主溝３、５と、これら各主溝それぞれに開口する横方向溝７、８及び横方向溝９、１０とにより区画形成するブロック１１、１２を備える。このように、この発明ではトレッド部の内方領域Ｒｉのうち少なくとも中央領域にはリブ６を設ける。
【００１７】
これら横方向溝７、８及び横方向溝９、１０の両端のうち少なくとも一方端がトレッドゴム陸部内に終端を有する場合は、ブロック１１、１２に相当する部分をリブとする。リブ６は、一方端が周方向主溝２、３に開口し、他方端がリブ６内に終端を有する切欠状横方向溝１３を有するがリブと呼ぶのと同様である。要するに、トレッド部周方向に連続している陸部はリブと定義する。
【００１８】
図１及び図２において、周方向リブ６は、同じリブ内に少なくとも２本、図示例は２本の周方向細溝１５、１６を有するものとする。図１に示す２本の周方向細溝（以下細溝と略記する）１５、１６は直状溝であり、図２に示す２本の細溝１５、１６はジグザグ状溝である。なお、図示は省略したが一方の細溝が直状溝であり、他方の細溝がジグザグ状溝である場合も含む。また、細溝１５、１６を図示とは異なる湾曲状ジグザグ溝としても良い。
【００１９】
細溝１５、１６と、これら細溝間のリブ６Ａとは下記の形態を有する。
図３に示す細溝１５、１６は、溝深さ方向での溝幅中央を連ねる２分線１５ｃ、１６ｃが、隣合う２本の細溝１５、１６により区画するリブ部分６Ａの幅中央を通る法線ＶＬと平行な形態を有する。この場合の法線ＶＬはタイヤ赤道面Ｅ上に存在する。ここに敢えて隣合う２本の細溝１５、１６と記すのは、リブ６が３本以上の細溝を備える場合が存在するからであり、以下同じである。
【００２０】
図４に示す細溝１５、１６は、溝深さ方向での溝幅中央を連ねる２分線１５ｃ、１６ｃが、隣合う２本の細溝１５、１６により区画するリブ部分６Ａの幅中央を通る法線ＶＬに対しタイヤ内方に向かい末広がりの傾斜形態を有する。この場合の法線ＶＬもタイヤ赤道面Ｅ上に存在する。
【００２１】
図１に示す直状細溝１５、１６及び図２に示すジグザグ状細溝１５、１６は、いずれも図３及び図４に示す溝形態をとるとることができる。
【００２２】
さて、荷重負荷の下で路面を転動するタイヤの、タイヤ赤道面Ｅと同一平面による断面の一部を図５の上方に示す。図５において符号２０はベルト、符号２１はラジアルカーカスである。図５に示すトレッド部の接地領域において、説明の便宜上二点鎖線で放射方向に区割りした各部分は、高剛性のベルト２０と路面との間で負荷荷重Ｗの反力、すなわち接地圧の作用により前後方向に破線で示すように潰れ変形する。破線で示す最大変形量ｄe は特に重荷重用タイヤで顕著である。
【００２３】
リブ６の各部分における変形の形態は次の通りである。すなわち図５の破線で示すように、負担荷重による潰れ変形により、まず、タイヤ回転方向Ｘの前方、すなわち踏込み側でタイヤ進行方向に矢印で示すように張出し、この最大張出量ｄe はタイヤ回転軸線直下Ｙに向かい減少して軸線直下Ｙでゼロとなる。次に、軸線直下Ｙから蹴出し側に向かい、タイヤ進行方向とは逆の矢印方向に張出し、その最大張出量ｄe を増す。
【００２４】
図５に菱形で示すように、路面側の張出変形は、路面に拘束されたリブ６のせん断変形に似た変形を呈する。このせん断変形に似た路面側張出変形は、リブ６の接地長さ方向に沿う踏面１の各位置に前後力ｆe を発生させる。前後力ｆe は二つに分かれる。その一は、踏込み側において、前方への張出変形に基づき軸線直下Ｙに向かう矢印方向の後方力ｆeiである。その二は、蹴出し側において、後方への張出変形に基づき軸線直下Ｙに向かう矢印方向の前方力ｆeoである。後方力ｆeiと前方力ｆeoとは互いに逆向きである。
【００２５】
上記の前後力ｆe の他に、接地領域の踏面１において、二点鎖線で区割りしたトレッドゴム各部分は、路面に対し傾斜いることなどに伴うせん断力ｆs が作用する。結局、トレッドゴム各部分には、前後力ｆe とせん断力ｆs との合力ｆt＝ｆe ＋ｆs が発生する。従来タイヤの前後力ｆe 及び合力ｆt それぞれの分布曲線を図５の下方に二つに分けて太い実線で示す。分布曲線は前方力をプラスで、後方力をマイナスで示す。
【００２６】
従来タイヤでは、上述した前後力ｆt は、図５下方の実線で示すように、トレッド部の中央領域で前方力ｆtoの最大値Ｐ1 は後方力ｆtiの最大値より大きい。
ここで重要な点は、トレッド部の蹴出し時に前後力ｆt が前方向（駆動方向）に発生することである。トレッドゴム摩耗は主に蹴出し時における踏面１と路面との摩擦により生じ、この時のせん断力が大きい程ゴム摩耗が増す。従って、トレッドゴム摩耗量を低減するためには、蹴出し時における前方力ｆtoの最大値Ｐ1を下げることが重要である。
【００２７】
その一方で、図６に従来タイヤのトレッド部接地領域における中央リブ２６と周方向主溝２、３とのタイヤ回転軸線方向断面を示すように、荷重ｗを負担するリブ２６は、無負荷時の二点鎖線で示す断面形状から実線で示す断面形状に変化する。すなわち、リブ２６は周方向主溝２、３へ最大張出量ｄw で張出す潰れ変形を生じる。しかし、リブ２６の表面が路面から矢印方向の大きな拘束力ｆw で滑りが制限される結果、リブ２６の最大張出量ｄw も制限を受けるため、リブ２６の潰れ張出変形量は不十分となる。破線はリブ２６内部の張出し状態を示し、以下同じである。
【００２８】
これに対し、図７に図６と同様な断面を示すように、細溝１５、１６を備えるリブ６は、次に述べる理由により大きな潰れ張出変形が可能となる。すなわち、リブ６は、荷重ｗの負担の下で、従来は潰れ変形挙動に対し張出しの逃げ場がないリブ６の幅中央部の潰れ変形を細溝１５、１６が吸収する。なおかつ、細溝１５、１６それぞれが矢印方向に倒れ込むので、リブ６の周方向主溝２、３へ向かう張出変形を助長する働きをなす。そのためにも少なくとも２本の細溝１５、１６が必要である。
【００２９】
これらの効果により、リブ６表面の路面からの拘束力Ｆw は従来タイヤの拘束力ｆw より一層小さくなり、リブ６は、周方向主溝２、３へ向かい大きな最大張出量Ｄw で張出すことができ、より一層容易な潰れ変形が可能となる。すなわち、最大張出量Ｄw ＞最大張出量ｄw となる。
【００３０】
ここに、リブ６、２６の最大張出量Ｄw 、ｄw と、前述の後方力ｆei及び前方力ｆeoとは相互に密接な関係を有する。すなわち、最大張出量Ｄw 、ｄw とタイヤ進行方向及び逆方向の最大張出量ｄe とは逆比例の関係を有する。最大張出量ｄe と後方力ｆei及び前方力ｆeoとは比例関係を有するので、結局、最大張出量Ｄw 、ｄw と後方力ｆei及び前方力ｆeoとは逆比例の関係を有する。
【００３１】
つまり、従来タイヤの最大張出量ｄｗより大きな張出量Ｄｗを有するリブ６は、図５下方の線図に破線で示すように、前方力ｆｅｏ及び後方力ｆｅｉが共に低減し、トータル前後力ｆｔは、図５下方の線図に一点鎖線で示す分布を呈する。これから明らかなように、前後力ｆｔの蹴出し時の最大値Ｐ２は、従来タイヤの最大値Ｐ１より著しく低下する。また、図５下方の線図に二点鎖線で示すように、リブ部分６Ａを凹とすることで、前後力ｆｔは、その蹴出し時の最大値Ｐ３を先の最大値Ｐ２よりさらに低い値とすることができる。
【００３２】
また、タイヤの同一接地面内で、リブ６に発生する前後力ｆt と、ショルダ領域に発生する前後力ｆt との和は常に一定のバランスを保持するから、トレッド部中央領域の蹴出し時前後力ｆt （駆動力）が低減すれば、同時にトレッド部ショルダ領域に発生する蹴出し時前後力ｆt （制動力）も低減する。
【００３３】
従って、リブ６に少なくとも２本の細溝１５、１６を設けることにより、リブ６の蹴出し時前後力ｆt の最大値Ｐ1 が低減して、特に、駆動力作用下でのリブ６の摩耗促進を抑制することができ、かつ、自由回転下でのショルダ領域の摩耗促進も抑制することができ、結局、トレッドゴムの偏摩耗発生を阻止することが可能となる。
【００３４】
この場合、図１に示すような直状細溝１５、１６でも、図２に示すようなジグザグ状細溝５、１６でも同様な効果を得ることができる。しかし、ジグザグ状細溝５、１６は直状細溝１５、１６に比しより大きな溝容積を得ることができ、リブ６の幅中央部の潰れ変形の吸収量を高める利点を有する。
【００３５】
その反面、ジグザグ状細溝５、１６は倒れ込み変形が生じ難いので、これを避けるため、一つには、図２に示すように、リブ部分６Ａに節相当のくびれ部と腹相当の拡幅部とを形成するジグザグ状細溝５、１６配列とする。
【００３６】
二つには、タイヤ回転軸方向幅につき、リブ部分６Ａの拡幅部最大幅とくびれ部最小幅との差は、リブ部分６Ａ表面の差（ｗ₁ −ｗ₂ ）が溝底の差（ｗb₁−ｗb₂）（図示省略）を上回るものとする。これが極端なものとして、ジグザグ状細溝５、１６の溝底形状を、拡幅部もくびれ部も存在しない直状とするものが挙げられる。
【００３７】
また、図３に示すように、溝幅２分線１５ｃ、１６ｃが法線ＶＬと平行な形態を有する細溝１５、１６の場合も、図４に示すように、溝幅２分線１５ｃ、１６ｃが法線ＶＬに対しタイヤ内方に向かい末広がりの傾斜形態を有する細溝１５、１６の場合も同様な効果を得ることができる。ただし、図４に示す細溝１５、１６は、倒れ込みがより一層容易となり、張出量Ｄw を増加させる利点を有する。
【００３８】
また、図４に示すリブ部分６Ａの表面を、周方向主溝２、３と、これら各主溝に隣合う細溝１５、１６とが区画するリブ部分６Ｂの表面に対し距離δだけ凹とするのが好ましい。このようにリブ部分６Ａの表面を凹とすることにより、特に周方向主溝２、３へ張出し難いリブ６中央部の接地圧を低減することができ、リブ６の最大張出量Ｄw を増加させることに寄与する。
【００３９】
また、リブ部分６Ａは、リブ６のタイヤ回転軸方向中央に位置させることが好ましく、細溝１５、１６の深さｈは周方向主溝２、３の溝深さＨの０．３倍以上とするのが好ましい。図４に示す細溝１５、１６の法線ＶＬに対する傾斜角度αは５〜１０°の範囲内が良い。
【００４０】
【実施例】
トラック及びバス用１５°テーパラジアルプライタイヤで、サイズが２７５／７０Ｒ２２．５であり、図１及び図２に示すトレッドパターンを備える。周方向主溝２、３の深さＨは１４ｍｍである。カーカスは１プライのゴム被覆ラジアル配列スチールコードのプライになり、ベルトは４層のゴム被覆スチールコード交差層からなる。
【００４１】
タイヤ断面に現れるクラウン部の曲率半径は、周方向主溝４、５の内側縁までが７００ｍｍであり、タイヤ赤道面Ｅにおける踏面の半径から接地端縁（クラウン部端）ＴＥの半径を差し引いた値は１２．５ｍｍである。実施例１，２および参考例１〜３のタイヤと、細溝１５、１６を備えていない他は全て実施例および参考例タイヤに合わせた従来例タイヤとを準備した。
【００４２】
参考例１〜３のタイヤは図１に示す直状細溝１５、１６を、実施例１、２のタイヤは図２に示すジグザグ状細溝１５、１６を備える。また、参考例１のタイヤは図３に示す細溝１５、１６の形態とし、参考例２のタイヤは図４に示す傾斜細溝１５、１６の形態とし、参考例３のタイヤは参考例２のタイヤのリブ部分６Ａを凹とする形態とした。これら実施例１、２および参考例１〜３のタイヤの細溝１５、１６の諸元を従来例タイヤと共に表１に示す。
【００４３】
【表１】

【００４４】
耐偏摩耗性試験として、実施例１、２および参考例１〜３のタイヤと従来例タイヤとを２−Ｄ・４（３軸車、順に２はフロント２輪、Ｄはリヤ駆動軸で４輪、４は非駆動軸で４輪を意味する）形式の大型トラックに装着し、トラックは定積とし８０ｋｍ／ｈの速度で高速道路を１万ｋｍ走行させた後、駆動軸に装着した４本のタイヤにおける、リブ６、２６とショルダ領域のリブとの摩耗量の差を測定した。差の値は小さいほうが耐偏摩耗性に優れる。摩耗量の差の値（ｍｍ）の平均値を表１の下欄に記載した。
【００４５】
表１の結果から、従来例タイヤに比し各実施例タイヤの耐偏摩耗性が優れていることが分かる。実施例および参考例タイヤの中では、傾斜細溝１５、１６が平行細溝１５、１６より幾分耐偏摩耗性が良好であり、ジグザグ状細溝１５、１６が直状細溝１５、１６より幾分耐偏摩耗性が良好であり、そしてジグザグ状細溝１５、１６の中では、溝底の振り幅が小さいほうが幾分耐偏摩耗性が良好であることが分かる。
【００４６】
【発明の効果】
この発明の請求項１〜６に記載した発明によれば、クラウン部の内方領域のリブに２本以上の細溝を設けることにより、クラウン部の凸形状を保持した上で、耐偏摩耗性、特に、センター摩耗に係る耐偏摩耗性に優れる空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の空気入りタイヤの踏面展開図である。
【図２】この発明の空気入りタイヤの要部踏面展開図である。
【図３】図１及び図２に示すIII − III線に沿う周方向主溝とリブとの断面図である。
【図４】図３とは別のこの発明の周方向主溝とリブとの断面図である。
【図５】接地状態のリブに発生する前後力の説明図である。
【図６】従来タイヤの接地状態リブの潰れ張出変形の説明図である。
【図７】この発明の接地状態リブの潰れ張出変形の説明図である。
【符号の説明】
１踏面
２、３、４、５周方向主溝
６中央リブ
６Ａ２本の細溝の間のリブ部分
７、８、９、１０横方向溝
１１、１２ブロック
１３切欠溝
１５、１６周方向細溝
Ｅタイヤ赤道面
Ｒｉクラウン部内方領域
ＴＥ接地端縁

Claims

一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、トレッド部とを有し、これら各部を補強する１プライ以上のラジアルカーカスと、トレッド部を強化するベルトとを有し、トレッド部は、両ショルダ領域が挟む内方領域のトレッドゴムに２本以上の周方向主溝と、２本の隣合う周方向主溝により区画形成する１本以上の周方向リブとを備える空気入りタイヤにおいて、
上記周方向リブは、同じリブ内に少なくとも２本の周方向細溝を有し、
隣合う２本の細溝は、トレッド部周方向にジグザグ状に延びて、各細溝により形成するリブ部分に節相当のくびれ部と腹相当の拡幅部とを形成する配列を有し、タイヤ回転軸方向幅につき、拡幅部の最大幅とくびれ部の最小幅との差は、リブ表面位置の差が溝底の差を上回ることを特徴とする空気入りタイヤ。
上記の同じリブ内の各細溝は、溝深さ方向で溝幅中央を連ねる２分線が、隣合う２本の細溝により区画するリブ部分の幅中央を通る法線と平行な形態を有する請求項１に記載した空気入りタイヤ。
上記の同じリブ内の各細溝は、溝深さ方向の溝幅中央を連ねる２分線が、隣合う２本の細溝により区画するリブ部分の幅中央を通る法線に対しタイヤ内方に向かい末広がりの傾斜形態を有する請求項１に記載した空気入りタイヤ。
隣合う２本の細溝が区画するリブ部分の表面は、周方向主溝とそれに隣合う細溝とが区画するリブ部分の表面に対し凹となる形態を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載した空気入りタイヤ。
隣合う２本の細溝は直状の溝底形状を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載した空気入りタイヤ。
タイヤ赤道面付近に位置する周方向リブのみに細溝を設けてなる請求項１〜５のいずれか一項に記載した空気入りタイヤ。