JP4976830B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、実質的にタイヤ周方向に連続する複数の陸部を有するリブパターンの空気入りタイヤに関し、トレッド部のリバーウェアなどの偏摩耗を抑制しつつ、耐石噛み性の向上を図る空気入りタイヤに関する。

従来、トラックやバス等に使用される重荷重用ラジアルタイヤは、トレッド部に金属コードからなるベルト層を配置して高剛性にし、かつ高内圧で使用されるため、また、トレッド部のタイヤ回転軸方向に異なるクラウン半径Ｒが付与されていることから、トレッド中央域に比べて両ショルダー領域の路面に対するすべり量が大きくなるためショルダー側リブに偏摩耗を起こしやすく、この防止対策としてショルダー側リブのトレッド接地端部近傍にタイヤ周方向に沿う細溝が設けられている。また、リバーウェアなどのリブ端部の偏摩耗対策のため、リブ端部の溝側壁に幅方向に開口する多数のサイプを配設する提案もなされている（例えば、特許文献１、２）。

しかしながら、耐摩耗性を向上させる目的からリブ幅を広げると、ショルダー側主溝が支点となりトレッドがタイヤ径方向外方に折れ曲がるようにクラウンＲの変化が生じ易く、たとえトレッド接地端近傍に上記細溝を設けても十分対策できない場合があった。

一方、リブパターンのタイヤは、排水性を向上するため溝深さが比較的深い断面Ｖ字状の周方向溝が採用されることにより、溝内に石が噛み込みやすく、しかも一度噛み込んだ石は、タイヤが路面に接地するごとに溝底に向かって押し込まれ溝底クラック等の故障の核となってトレッド部を損傷させるという問題がある。

この周方向溝への石噛みを防止することを目的として、トレッド部の周方向溝の底面に、周方向長さが５〜１００ｍｍ、間隔を０．５〜２０ｍｍとした複数の狭幅突条や突起部を周期的に設けることが提案されている（例えば、特許文献３、４）。しかし、この提案のタイヤはトレッド部の偏摩耗を有効に抑制する手段を具えていない。
特開平３−２０８７０７号公報 特表２００２−５１２５７５号公報 特開２０００−１８５５２５号公報 特開２００１−５５０１３号公報

リブパターンの主溝は、上記石噛みを考慮して主溝断面を溝底に向かって左右にねじる、或いは溝壁の傾斜角度を大きく設定することが行われているが、傾斜角度を大きくすると耐石噛み性は改善されるが、リブ稜線部の接地圧が大きくなりリバーウェアなど局部的な偏摩耗が発生し、傾斜角度を小さくすると逆の傾向となり、その両立が困難であった。

本発明は、上記に鑑み、トレッド部のリバーウェアなどの偏摩耗を抑制しつつ、耐石噛み性の向上を図る空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の空気入りタイヤは、トレッド面に、タイヤ周方向に連続し延びる複数の直線状主溝で仕切られた複数のリブと、ショルダー側に位置する前記主溝とトレッド接地端近傍においてタイヤ周方向に連続して延びる直線状細溝とにより仕切られたショルダーリブを形成した空気入りタイヤにおいて、前記ショルダーリブを形成する主溝のショルダー側溝壁と前記細溝のタイヤ赤道線側溝壁の傾斜角度が、共にトレッド法線に対して前記リブの基部幅を広げる方向に５度以下の角度で傾斜し、前記ショルダーリブを形成する主溝は、該溝底の中央部において***する***部を有し、該主溝の少なくとも一方の溝壁にタイヤ幅方向に開口する幅０．５〜１．０ｍｍのサイプがタイヤ周方向に３〜６ｍｍの間隔で配され、前記サイプは該溝壁からリブ内への開口長さが２〜５ｍｍであり、かつ該サイプ底部が前記***部頂部よりもタイヤ径方向内方に位置するように開口され、前記***部の底部の幅が該***部を有する主溝の幅の０．３〜０．６倍であり、該***部の高さが該***部を有する主溝の深さの０．４〜０．７倍であり、トレッド接地端近傍においてタイヤ周方向に連続して延びる前記直線状細溝の溝深さが、ショルダーリブを形成する主溝の深さより深く設けられている
ことを特徴とする。

また、前記***部がタイヤ周方向に沿って連続し***する空気入りタイヤでもよい。

また、タイヤトレッド面に於ける前記サイプの閉塞端部の曲率半径が、該サイプ幅の最大幅の１／２に等しいことが好ましい。

さらに、本発明の空気入りタイヤにおいては、前記細溝の溝幅が１．５〜４．０ｍｍであることが好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、前記ショルダーリブを形成する主溝のショルダー側溝壁と前記細溝の赤道線側溝壁の傾斜角度が、共にトレッド法線に対して前記ショルダーリブのリブ基部幅を広げる方向に５度以下の角度で傾斜することで、接地時におけるリブが受ける圧縮力を分散させ耐摩耗性を向上することができる。なお、上記トレッド法線とは、タイヤをＴＲＡ（The Tire and Rim Association）記載の標準リムを用いてリム組みし標準内圧充填時の無負荷状態において、該ショルダーリブの主溝側縁部あるいは細溝側縁部のトレッドに引いた接線に対する法線をいう。

また、前記ショルダーリブを形成する主溝は、該溝底の中央部において***する***部が設けられるとともに、該溝壁の少なくとも一方にタイヤ幅方向に開口する幅０．５〜１．０ｍｍのサイプがタイヤ周方向に３〜６ｍｍの間隔で配されることで、接地時に該主溝を支点にショルダーリブが路面に沿うように変形し、ショルダーリブ側の溝壁が巻き込まれ接地圧が上昇するのを、***部による溝底の剛性向上により変形を抑え、またサイプにより形成されたリブ内の空隙がこの接地圧上昇による圧縮変形を吸収し、リブ端域のリバーウェアなど偏摩耗を抑制する。従って、サイプ間隔が広いと変形を吸収しきれず、サイプ間中央部に偏摩耗の核が形成され、狭すぎるとサイプ間のゴムが容易に毟れてしまうので、該サイプの溝壁からリブ内への開口長さが２〜５ｍｍであることが好ましい。

また、前記***部を設けることで、石の侵入を防いで耐石噛み性を向上するとともに、該サイプ底部が前記***部頂部よりもタイヤ径方向内方に位置することで、偏摩耗抑制効果を長期に維持し、石を噛み込んだ時もサイプ底への応力集中を避けてクラックの発生を抑えることができる。

また、トレッド接地端近傍に設けた細溝は、車両旋回時の横力によりショルダー端部の偏摩耗が促進されるため、細溝の深さが少なくとも前記ショルダーリブを形成する主溝の深さより深く設けられることで、摩耗末期に至るまで偏摩耗抑制効果を維持することができる。

本発明に空気入りタイヤによれば、耐摩耗性、特にショルダー側に位置するリブのリバーウェアなどの偏摩耗発生を抑制しつつ、耐石噛み性を向上することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態においては、トラック・バス用の大型重荷重用タイヤを例に説明するが、本発明はこの実施形態により何ら限定されるものではない。

図１は本発明の１実施形態を、サイズが２９５／７５Ｒ２２．５の空気入りタイヤ１（以下、空気入りタイヤを単にタイヤということがある）について示すトレッドパターンの展開平面図である。図２はトレッドの幅方向断面図を、図３はショルダーリブの部分断面を示す拡大図である。

タイヤ１は、図２に示すように、１対のビード部のビードコア（図示せず）に係止されたスチールコードを用いた１枚のラジアルカーカス２と、そのクラウン部に配置したスチールコードを用いた４枚のベルトプライ３、４、５、６からなるベルトと、該ベルトの外周を取り囲むトレッド１０、トレッド１０に続くサイドウォール部７等を備えた一般的な内部構造を有する空気入りラジアルタイヤであり、その詳細な説明は省略する。

図において、トレッド１０はタイヤ赤道線Ｃに対して対称位置に、タイヤ周方向に直線状に連続して延びる赤道線側主溝１１とショルダー側主溝１２の４本の主溝により仕切られた、赤道線側に位置するセンターリブ１３、センターリブ１３の両外側に位置するそれぞれの中間リブ１４とを形成している。

また、トレッド接地端近傍にタイヤ周方向に連続して延びる溝幅が１．５〜４．０ｍｍの直線状細溝４０を設け、前記ショルダー側主溝１２と細溝４０とにより仕切られたショルダーリブ１５を、中間リブ１４の両外側に形成し、それぞれのリブ１３、１４，１５はタイヤ周方向に連続する陸部を形成している。

また、図１に示すタイヤ１では、センターリブ１３及び中間リブ１４に、タイヤ幅方向のリブ中央部にサイプ両端が当該リブ領域内で行き止まり状となる稲妻形状のクローズドサイプ１６が、タイヤ周方向に間隔を空けて設けられている。この例ではクローズドサイプを示すが、サイプが主溝１１、１２の少なくとも一方に開口するオープンサイプを設けてもよく、また両者を併用してもよい。このようなサイプによって、リブの圧縮変形が吸収されて、リブの接地圧力を低減し耐摩耗性を向上するものとなる。

また、センターリブ１３の両溝壁には、片側端を該主溝に開放しタイヤ幅方向に開口するサイプ２１を該リブのタイヤ周方向に間隔を空けて多数配置している。このサイプ２１は接地時にリブ１３の稜線にかかる接地圧の上昇による圧縮変形を吸収し、リブ端部の偏摩耗を抑制することができる。

本発明のタイヤ１は、図３に示すように、ショルダーリブ１５を形成する主溝１２のショルダー側溝壁１２ｂと、前記細溝４０の赤道線側溝壁４０ａが、共にショルダーリブ１５の基部幅Ａを広げる方向にそれぞれ傾斜するように設定される。この傾斜角度θ１、θ２は、タイヤをＴＲＡ記載の標準リムを用いてリム組みし標準内圧充填時の無負荷状態において、該ショルダーリブ１５の主溝側縁部１５ｂあるいは細溝側縁部１５ｃのトレッドに引いた接線Ｈ１、Ｈ２に対するトレッド法線Ｔ１、Ｔ２に対して０度を超えて５度以下の角度で設定される。

これは、ショルダーリブ１５を構成する溝壁１２ｂ、４０ａの傾斜角度が大きい程、接地時におけるリブ１５に圧縮力を受けやすく、トレッドゴムの変形によって摩耗しやすくなり、逆にオーバーハングにすると主溝１２、細溝４０の稜線に力が加わらず滑りが発生し摩耗しやすくなるからである。従って、ショルダーリブ１５を構成する溝壁１２ｂ、４０ａはオーバーハングせず、かつ限りなく踏面と直角となるように設定されることが望ましい。その範囲はトレッド法線Ｔ１、Ｔ２に対して０度を超え５度以下の角度で傾斜することにあり、これにより、特にショルダーリブ１５の踏面全体の耐摩耗性を向上する効果が得られる。

上記細溝４０の溝幅は１．５〜４．０ｍｍの範囲にあることが好ましく、溝幅が１．５ｍｍより狭いと、必然的に溝形成のため金型に設けられるブレード厚みが薄くなるので金型耐久性に問題が生じ、また車両旋回時の横力により細溝外方のショルダー接地端域１５ａがショルダーリブ１５側に押しつけられることにより、ショルダー接地端域１５ａに押しつけられたショルダーリブ１５端部の接地圧が上昇し、局所的な摩耗が進行しやすくなる。４．０ｍｍより広くすると、ショルダー部全体のゴム量が確保し難くなり、耐摩耗性に影響するとともに、相対的に大きな石が噛みやすくなりショルダー接地端域１５ａのゴム欠けや割れなどの損傷発生が増加する。

また、細溝４０はその溝深さが少なくともショルダー側主溝１２の深さより深く設定されることが好ましい。これは、一般にショルダー端部は車両旋回時の横力により摩耗が促進されるため、摩耗末期に至るまで偏摩耗抑制効果を維持することができるように細溝４０の深さをショルダー側主溝１２の深さより深くする必要があるという理由による。

ここで、細溝４０の溝深さはショルダー側主溝１２の深さより０．５〜２ｍｍ程度深く設定される。その深さの差が０．５ｍｍより少ないと上記効果が得られず、２ｍｍよりも差が大きくなるとショルダー接地端域１５ａが動きやすくなり早期摩耗やゴム欠け、割れを生じやすくなる。

また、本発明のタイヤ１において、ショルダーリブ１５を構成する主溝１２は、その両溝壁１２ａ、１２ｂに片側端を該主溝に開放しタイヤ幅方向に開口する幅０．５〜１．０ｍｍのサイプ２０を該リブのタイヤ周方向に間隔を空けて多数配置している。

サイプ２０の幅が０．５ｍｍ未満であると、サイプ先端部の曲率半径を確保できず、先端部からのクラックが発生しやすくなり、１．０ｍｍより広いとサイプ間のゴム領域が独立して動きやすくなり、タイヤ回転時の前後入力に対してゴム部分が引っかかりやすくゴムが毟れてしまうことがある。

また、前記サイプ２０の閉塞端部の曲率半径は、該サイプ幅の最大幅の１／２に等しく設定されることが好ましく、サイプ端部からのクラック発生を抑制することができる。

上記サイプ２０は、タイヤ周方向に３〜６ｍｍの配置間隔を空けて配されることが好ましく、これにより、サイプ２０によって形成されたリブ１４、１５内の空隙が、接地時にリブ面にかかる接地圧の上昇による圧縮変形を吸収し、リブ１４、１５の端部の偏摩耗を抑制することができる。サイプ間隔が６ｍｍより広いとこの変形を吸収しきれず、サイプ間中央部に偏摩耗の起点となる核が形成されたり、また接地時にリブ端部に剪断力によるすべりが生じてリブ端部に偏摩耗を起こしやすくし、間隔が３ｍｍより狭いとサイプ２０間のゴムが容易に毟れてしまいゴム欠けや割れを生じて偏摩耗の起点となり、外観品質も低下する。

上記サイプ２０の寸法は、リブ１４及びリブ１５への開口長さＷが２〜５ｍｍであることが好ましい。サイプ２０の深さＬは通常前記開口長さＷよりも長く設定され、５〜１０ｍｍ程度の範囲が例示される。開口長さＷが２ｍｍ未満であるとリブ端域の耐偏摩耗性が低下し、５ｍｍを超えるとサイプ表面にクラックが生じやすくなる。

また、ショルダー側主溝１２には、溝底の中央部に該主溝深さの０．４〜０．７倍の高さを有する***部３０を設けている。

これにより、石が主溝１２内に入り込み難くし、いったん溝に入り込んだ石も***部３０に押し出されて溝から抜け出しやすくなり、耐石噛み性を向上する。

また、ショルダー側の主溝１２は、主溝底部のゴム厚みがリブ部分のそれより薄いこと、さらに最外層のベルトプライ６がショルダー側主溝１２の内側に配置されると、接地時において主溝１２の溝底を支点としてリブ１４の溝壁が赤道線側に巻き込まれるように膨らみ変形し、踏面が移動するため、***部３０を設けることで溝底剛性を高めて溝底を支点とする前記変形を抑える効果を得ることができる。

上記***部３０は主溝１２の溝底に間隔を空けて不連続に形成してもよいが、溝底に沿ってタイヤ周方向に連続し形成することが、耐石噛み性や応力吸収の観点から好ましい。

上記***部３０の高さは、主溝１１の深さの０．４〜０．７倍であることが好ましく、より好ましくは０．４５〜０．５５倍である。高さが０．４倍未満であると、石噛み防止の効果が不十分であり、また溝底の剛性が不十分で溝底を支点とするリブ１４の溝壁が赤道線側に巻き込まれるように膨らみ変形するのを抑える効果が小さい。高さが０．７倍を超えると比較的小径の石が噛みやすくなり、また噛み込んだ石が抜け出しにくくもなる。

また、***部３０の底部の幅は、主溝１１の溝底幅の０．３〜０．６倍であることが好ましく、より好ましくは０．４〜０．５倍である。底部の幅が０．３倍未満であると溝底の剛性が確保できず、石噛みも生じやすくなり、幅が０．６倍を超えると、主溝１１の溝底Ｒの確保が困難となり溝底クラックが発生しやすくなる。

***部３０の断面形状は、特に限定されないが、一般的には台形状が採用される。

ここで、前記サイプ２０の底部２０ａの位置は、前記***部３０の頂部３０ａよりもタイヤ径方向内方に位置に設定される。

これは、サイプ２０の深さが***部３０の頂部より浅いと、摩耗の進行に伴ってサイプ２０が消滅し偏摩耗抑制効果が早期に失われてしまい、また主溝１２に石が噛み込んだ時にサイプ２０が石に押されて変形するが、この時サイプ閉塞端部に応力が集中しクラックが発生しやすくなる。この点でも、サイプ２０のサイプ端部、すなわち閉塞端部の曲率半径が、該サイプ幅の最大幅の１／２に等しい曲率半径を有することが好ましい。

以上の構成により、本発明のタイヤ１は、耐石噛み性を改善しながら、特にショルダーリブの偏摩耗性を向上することができる。

以下に、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。

図１に示すトレッドパターンを備え、表１に記載の仕様に従い製造した試作タイヤ（サイズ２９５／７５Ｒ２２．５、１プライのスチールカーカス、４プライのスチールベルトを備えたラジアルタイヤ）について、下記のタイヤ性能評価を行った。

試作タイヤの主溝１１、１２はいずれも幅を１１ｍｍ、深さを１２ｍｍ、主溝１２の両溝壁に開口したサイプ２０の幅はいずれも０．６ｍｍ、サイプ端部の曲率半径を０．３ｍｍとし、***部３０は高さ６．５ｍｍ、底辺幅５ｍｍと上辺幅４ｍｍの断面台形状としタイヤ全周に連続して設け、細溝４０の幅は２．８ｍｍとし、それぞれ各タイヤで共通とした。なお、従来例のタイヤは、サイプ２０、***部３０及び細溝４０を設けていない。

［耐偏摩耗性］
長距離輸送トレーラーのトラクタ（２−Ｄ）前輪（操舵輪）に装着して実走させ１６万ｋｍ走行後に、リバーウェア発生面積を測定し、従来例を１００とする指数で示した。値が小さい程良好である。

［耐石噛み性］
前記耐偏摩耗性のテスト終了後に、溝への石噛み数を目視により確認し、その個数を従来例を１００とする指数で示した。値が小さい程良好である。

［耐溝底クラック性］
前記耐偏摩耗性のテスト終了後に、溝底クラック発生の有無を目視により確認した。

［ショルダー接地端域の耐損傷性］
前記耐偏摩耗性のテスト終了後に、細溝外方のショルダー接地端域のゴム欠け、割れなどの損傷の有無を目視により確認した。

［サイプ底、サイプ表面部の耐クラック性］
前記耐偏摩耗性のテスト終了後に、サイプ底及びサイプ表面部のクラック発生の有無を目視により確認した。

表１の結果から、本発明にかかる実施例タイヤは、リバーウェアの発生が抑制され耐偏摩耗性を維持しつつ、耐石噛み性を向上し、かつ溝底クラック及びショルダー接地端域の損傷発生を抑えることができる。

本発明の空気入りタイヤは、乗用車用タイヤからトラック・バス用の大型重荷重用タイヤまで各種サイズ、用途のタイヤに適用でき、操舵輪、駆動輪の区別無く使用することができるが、中でもトラック・バス、トラクタ等の大型車両の前輪（操舵輪）に好適である。

実施形態のトレッドパターンの展開平面図である。 トレッドの幅方向断面図である。 ショルダーリブ部の一部断面を示す拡大図である。

符号の説明

１……空気入りタイヤ
１１、１２……主溝
１２ｂ……主溝１２のショルダー側溝壁
１３……センターリブ
１４……中間リブ
１５……ショルダーリブ
４０……細溝
４０ａ……細溝の赤道線側溝壁
Ａ……リブの基部幅
Ｃ……タイヤ赤道線
Ｔ１、Ｔ２……トレッド法線

Claims (4)

1. トレッド面に、タイヤ周方向に連続し延びる複数の直線状主溝で仕切られた複数のリブと、ショルダー側に位置する前記主溝とトレッド接地端近傍においてタイヤ周方向に連続して延びる直線状細溝とにより仕切られたショルダーリブを形成した空気入りタイヤにおいて、
   前記ショルダーリブを形成する主溝のショルダー側溝壁と前記細溝のタイヤ赤道線側溝壁の傾斜角度が、共にトレッド法線に対して前記リブの基部幅を広げる方向に５度以下の角度で傾斜し、
   前記ショルダーリブを形成する主溝は、該溝底の中央部において***する***部を有し、
   該主溝の少なくとも一方の溝壁にタイヤ幅方向に開口する幅０．５〜１．０ｍｍのサイプがタイヤ周方向に３〜６ｍｍの間隔で配され、前記サイプは該溝壁からリブ内への開口長さが２〜５ｍｍであり、かつ該サイプ底部が前記***部頂部よりもタイヤ径方向内方に位置するように開口され、
   前記***部の底部の幅が該***部を有する主溝の幅の０．３〜０．６倍であり、
   該***部の高さが該***部を有する主溝の深さの０．４〜０．７倍であり、
   トレッド接地端近傍においてタイヤ周方向に連続して延びる前記直線状細溝の溝深さが、ショルダーリブを形成する主溝の深さより深く設けられている
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記***部がタイヤ周方向に沿って連続し***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。
3. タイヤトレッド面に於ける前記サイプの閉塞端部の曲率半径が、該サイプ幅の最大幅の１／２に等しい
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記細溝の溝幅が１．５〜４．０ｍｍである
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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