JP5327944B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤに関し、詳しくは、コスト競争力を保ちつつ、接地形状および接地圧分布の適正化によるタイヤショルダー部の偏摩耗性能の改善を図った空気入りラジアルタイヤに関する。

今日、空気入りタイヤにおいて、例えば、特許文献１に記載されているように、ベルト層とトレッドとの間にベルト補強層を配置することにより、高速走行時における遠心力によってタイヤのトレッド部が半径方向外側に大きく径成長するのを抑制することができることが知られており、よって、これにより、発熱およびベルト端でのひずみを低減させて高速耐久性を向上させるとともに、操縦安定性を向上させることが一般に行われている。

しかし、かかるベルト補強層を設けずに、タイヤ周方向に対して互いに逆方向に傾斜しているスチールコードが内部に埋設された２枚のベルトプライのみからなる従来のスチールベルト構造（以下、「２スチールベルト構造」と略記する）のタイヤも、ベルト補強層を持たないがために部材数が少なく、コスト面での競争力が高いことから今日でもなお広く採用されている。特に、軽自動車やコンパクトカーに装着されるサイズのタイヤにおいては、各自動車メーカーとも、かかる２スチールベルト構造のタイヤを採用し、コスト面で高い競争力を持つことに重きを置いている。
特開２００５−１１２０６５号公報

しかしながら、２スチールベルト構造のタイヤは製造上および耐久上の理由から接地幅に対してベルト幅が狭く、そのため、ショルダー部のベルト端付近ではプライの径成長をベルト層によって拘束することができず、高速走行時における遠心力によってトレッド面が径方向へ大きく成長することは避けられなかった。このようにショルダー部の径成長が大きいとセンター部との間で周長差が発生し、周長が長いショルダー部ではドライビングによるショルダー偏摩耗が発生するという問題があった。

また、２スチールベルト構造においては、キャップやレイヤー等のベルト補強層がないためにベルトのバックリングが生じ、ショルダーブロックを接地面内で内側に巻き込もうとするワイピングが発生するおそれがあった。かかるワイピングによりタイヤ幅方向のせん断力が発生することによっても、ショルダー偏摩耗の発生原因となっていた。

そこで本発明の目的は、コスト競争力を保ちつつ、接地形状および接地圧分布の適正化によるタイヤショルダー部の偏摩耗性能の改善を図った空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、所定のトレッドパターンおよびベルト構造を採用することにより前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、タイヤ路面部に複数の周方向主溝と略タイヤ幅方向に延びるラグ溝とを備え、複数の陸部列を形成するトレッドパターンを有する空気入りラジアルタイヤにおいて、
接地端部を含むショルダー部陸部列に、最も接地端に近い周方向主溝から接地端部に延びるラグ溝が接地端部近傍で終端し、該接地端部近傍で周方向に連続する陸部を形成し、該ショルダー部陸部列の主溝側に主溝と略並行する断続スリット副溝を備え、かつ、
前記断続スリット副溝のタイヤ周方向略中間部で該断続スリット副溝に対し略垂直方向に連通し、前記ショルダー部陸部列内で終端するスリット副溝が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、前記ショルダー部陸部列のラグ溝の溝幅が主溝と連通する側から終端側に行くに従い、漸減することが好ましい。また、幅方向両端部がビードコアの周りに折り返されトロイダル状に延びるカーカス層と、該カーカス層の半径方向外側に配置され、タイヤ周方向に対して互いに逆方向に傾斜しているスチールコードが内部に埋設された２枚のベルトプライからなるベルト層とを備え、該ベルト層を保護するためのベルト保護層を具えていないことが好ましい。さらに、前記ショルダー部のクラウン曲率半径Ｒ１が５００ｍｍ以上であり、かつ、前記ショルダー部の接地端部の曲率半径Ｒ２が２０ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、コスト競争力を保ちつつ、接地形状および接地圧分布の適性化によりタイヤショルダー部の偏摩耗性能の改善を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態につき具体的に説明する。
図１は、本発明の一好適実施形態に係る空気入りラジアルタイヤ（以下「タイヤ」と略記する）１０のトレッド部を展開した図である。本発明のタイヤ１０においては、タイヤ路面部Ｔに複数、図示する好適例では３本の周方向主溝１ａ、１ｂと、略タイヤ幅方向に延びるラグ溝２とを備え、複数の陸部列（センター部陸部列４ａ、ショルダー部陸部列４ｂ）を形成する。

ここで、本発明においては、接地端部Ｅを含むショルダー部陸部列４ｂに、最も接地端に近い周方向主溝１ｂから接地端部Ｅに延びるラグ溝２が接地端部Ｅ近傍で終端し、この接地端部Ｅ近傍で周方向に連続する陸部Ｌを形成することが肝要である。好ましくはショルダー部陸部列４ｂのラグ溝２の溝幅が、主溝１ｂと連通する側から終端９側に行くに従い、漸減するようにする。

ラグ溝２が接地端部Ｅで完全に抜けないようにすることで、接地端部Ｅを含むショルダー部陸部列４ｂが連続した陸部Ｌとして形成されるため、ショルダー部陸部列４ｂ内の近接するブロック同士がお互いを拘束し合うこととなり、その結果、ショルダー部陸部列４ｂの接地端部Ｅでの、所謂ヒール・アンド・トゥ偏摩耗の発生を抑制することが可能となる。

また、ショルダー部陸部列４ｂのラグ溝２の溝幅を、主溝１ｂと連通する側から終端９側に行くに従い漸減させることで、ショルダー部陸部列４ｂ内の近接するブロック同士がお互いをより拘束し合うこととなり、好ましい。

また、本発明においては、図示するように、ショルダー部陸部列４ｂの主溝１ｂ側に主溝１ｂと略並行する断続スリット副溝３を備えることが肝要である。接地時にショルダー部のトレッドゴムが圧縮されて周方向に膨らむことで接地長が長くなるのを、ゴムをショルダーブロック内に設けたスリット副溝３内側に膨張させることで、接地長が長くなるのを防ぐことができる。

次に、図２にタイヤ１０の断面構造を示す。図２に示すように、タイヤ１０は、ビードコア１２がそれぞれ埋設された一対のビード部１３と、これらビード部１３から略半径方向外側に向かってそれぞれ延びるサイドウォール部１４と、これらサイドウォール部１４の半径方向外端同士を連結する略円筒状のトレッド部１５とを備える。

また、このタイヤ１０は、ビードコア１２間をトロイダル状に延びてサイドウォール部１４およびトレッド部１５を補強するカーカス層１６を有し、このカーカス層１６の幅方向両端部は前記ビードコア１２の周りに軸方向内側から軸方向外側に向かって折り返されている。カーカス層１６は少なくとも１枚、図示する好適例では２枚のカーカスプライ１７，１８から構成され、これらのカーカスプライ１７、１８内には、タイヤ周方向に対して６０〜９０度のコード角で交差する、即ちラジアル方向（子午線方向）に延びるナイロン、芳香族ポリアミド等の有機繊維コードやスチールコードから構成された多数本の互いに平行なカーカスコードがそれぞれ埋設されている。

カーカス層１６の半径方向外側にはベルト層２０が配置され、このベルト層２０は少なくとも２枚のベルトプライ、好ましくは図示するように２枚の内側ベルトプライ２１と外側ベルトプライ２２とを積層する２スチールベルト構造で構成されている。

ここで、各ベルトプライ２１、２２の内部には多数本の互いに平行なスチールコードがそれぞれ埋設され、これらのスチールコードは、撚り線あるいはモノフィラメントから構成されている。また、２枚のベルトプライ２１、２２内のスチールコードはタイヤ周方向に対して逆方向に傾斜し互いに交差している。ベルトプライ２１、２２内のスチールコードの打込み角度はタイヤ周方向に対して、好ましくは１０°〜４０°とする。

上記好適例のように、ベルト保護層を持たない既知の２スチールベルト構造を採用することにより、コスト面で高い競争力を有するタイヤとすることができる。

また、本発明の好適例においては、ショルダー部２３のクラウン曲率半径Ｒ１が５００ｍｍ以上であり、かつ、ショルダー部２３の接地端部２４の曲率半径Ｒ２が２０ｍｍ以下であることが好ましい。このように、ショルダー部２３のクラウン曲率半径Ｒ１を大きくすることで、ショルダー部の接地面が一気に路面に接地し、一方、ショルダー部２３の接地端部２４の曲率半径Ｒ２を小さくすることで当該端部に接地圧が集中し、その結果、大きな摩擦力を発現することで、タイヤ幅方向へのせん断に対するストッパーとなってワイピングを抑制することができる。

なお、本発明においては、上述した溝やベルト構造等の機能を損なわない限りトレッドに各種溝やサイプを設けることができる。図示する好適例では、センター部陸部列４ａにラグ溝６およびこのラグ溝６と連通する湾曲状スリット副溝７が形成されている。また、ショルダー部陸部列４ｂには、断続スリット副溝３とその略中間部にて略垂直方向に連通するスリット副溝５が形成されている。さらに、ショルダー部陸部列４ｂの接地端部Ｅには短いラグ溝８が形成されている。

以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
（実施例１）
図１に示すトレッドパターンと２スチールベルト構造とを有し、かつ、下記の条件を満たすタイヤを試作した。
タイヤサイズ：１５５／６５Ｒ１３ ７３Ｓ
トレッド幅ＴＷ：１２０ｍｍ
ネガティブ率：３２％
周方向主溝１ａの幅：８ｍｍ，１ｂの幅：９．１ｍｍ
周方向主溝１ａ、１ｂの深さ：６．０ｍｍ
ラグ溝２の、周方向主溝１ｂと連通する部分の幅：２．５〜４．５ｍｍ（ピッチにより変化する）
ラグ溝２の深さ：５ｍｍ
陸部Ｌの幅ｗ：５ｍｍ
断続スリット副溝３の幅：１．５ｍｍ
断続スリット副溝３の深さ：５ｍｍ
曲率半径Ｒ１：１０００ｍｍ
曲率半径Ｒ２：５ｍｍ

（従来例１）
図３に示すトレッドパターンと２スチールベルト構造とを有し、かつ、下記の条件を満
たす既知のタイヤを従来例１として採用した。
タイヤサイズ：１５５／６５Ｒ１３ ７３Ｓ
トレッド幅：１１０ｍｍ
ネガティブ率：２８％
曲率半径Ｒ１：９０ｍｍ
曲率半径Ｒ２：１７ｍｍ

（評価方法）
本評価方法では、リムサイズを４．００Ｂ×１３とし、また、内圧についてはＪＡＴＭＡＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（１９９２、日本自動車タイヤ協会規格）にて定めるラジアルプライタイヤのサイズに対応する空気圧―負荷能力対応表に基づいて設定した。
供試タイヤを実車に装着し、走行距離７５００ｋｍの実地走行を行い、下記の評価項目について試験を行った。
１）前輪におけるショルダー部とセンター部との摩耗量の比（摩耗比）
＝ショルダー部摩耗量／センター部摩耗量（１に近づくほど均一摩耗となる）
２）ショルダーブロックでの踏み込み側、蹴り出し側の段差量＝ヒール・アンド・トゥ段差量（段差が小さいほど良好）
得られた結果を下記の表１に示す。

表１の評価結果から、実施例１のタイヤは従来例１のタイヤに比べ、高い耐ショルダー両肩落ち摩耗性能、および耐ヒール・アンド・トゥ偏摩耗性能を持つことが確認された。

（実施例２）
図４に示すトレッドパターンと２スチールベルト構造に加えて１層のベルト補強層とを有し、かつ、下記の条件を満たすタイヤを試作した。
タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５ ９１Ｈ
トレッド幅ＴＷ：１４０ｍｍ
ネガティブ率：３４％
周方向主溝１ａの幅：９ｍｍ，１ｂの幅：１０．５ｍｍ
周方向主溝１ａ、１ｂの深さ：７．５ｍｍ
ラグ溝２の、周方向主溝１ｂと連通する部分の幅：２．５〜４．５ｍｍ（ピッチにより変化する）
ラグ溝２の深さ：５ｍｍ
陸部Ｌの幅ｗ：５ｍｍ
断続スリット副溝３の幅：２ｍｍ
断続スリット副溝３の深さ：６ｍｍ
曲率半径Ｒ１：１４５ｍｍ
曲率半径Ｒ２：３６ｍｍ

（従来例２）
図５に示すトレッドパターンと２スチールベルト構造に加えて１層のベルト補強層とを有し、かつ、下記の条件を満たす既知のタイヤを従来例２として採用した。
タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５ ９１Ｈ
トレッド幅：１４０ｍｍ
ネガティブ率：３４％
周方向主溝１ａの幅：９ｍｍ，１ｂの幅：１０．５ｍｍ
周方向主溝１ａ、１ｂの深さ：７．５ｍｍ
ラグ溝２の、周方向主溝１ｂと連通する部分の幅：２．５〜４．５ｍｍ（ピッチにより変化する）
ラグ溝２の深さ：５ｍｍ
曲率半径Ｒ１：１４５ｍｍ
曲率半径Ｒ２：３６ｍｍ

（摩耗エネルギー測定方法）
図６は、摩耗エネルギーの測定方法を示す模式図である。実施例２および従来例２において、図４および５に示すタイヤ３０，３１上のＡ〜Ｇのポイントにおける摩耗エネルギーを下記方法に従って測定した。ＡおよびＢは、タイヤのショルダー部端部（ＳＨＯ２）のポイントであり、Ｃ〜Ｅは、タイヤのショルダー部内側（ＳＨＯ１）のポイントであり、ＦおよびＧは、タイヤのセンター部（ＣＬ）のポイントである。
１）図４および５に示したタイヤ３０，３１上のＡ〜Ｇのポイントのうち計測したいポイントをＹとし、かかるＹが、計測台３２上を転がった時に、計測台３２上のＸの地点を通過するように設定する。
２）タイヤ３０，３１を時速０．２ｋｍ／ｈで転がし、タイヤ３０，３１上のポイントＹが、Ｘ地点を踏んだ時の力をＸ地点に埋めこまれた３分力センサーにより、また蹴りだしの瞬間のポイントＹのずれ（動き量）を非接触光学式動きセンサー（（株）応用計測研究所製）で観察し、摩耗エネルギー（単位：Ｊ／ｍ）を測定し、摩耗比（１に近いほど偏摩耗を防止している）および摩耗エネルギー踏み蹴り差（単位：Ｊ／ｍ）を求めた。
得られた結果を図７〜１０に示す。

図７は、ポイントＡ〜Ｇにおける摩耗エネルギー分布を示すグラフであり、図８は、センター部とショルダー部での摩耗エネルギーの平均値を示すグラフである。図７中、○が実施例２を示し、▲が従来例２を示す。また、図８中、無地が実施例２を示し、斜線部が従来例２を示す。図７では、センター部（ポイントＦおよびＧ）においては、摩耗エネルギーの差は小さかったが、ショルダー部においては、実施例２では、摩耗エネルギーの差は小さかったのに対し、従来例２では、摩耗エネルギーの差が大きく、特に、ポイントＡおよびＢにおいては、その差が顕著であった。また、図８では、センター部（ポイントＦおよびＧ）においては、実施例２と従来例２の摩耗エネルギーの差は小さかったが、ショルダー部（Ａ〜Ｅ）では、実施例２と従来例２とで摩耗エネルギーが大きく異なっていた。

図９は、センター部に対するショルダー部の摩耗比を示すグラフである。センター部の摩耗エネルギーの平均値に対するショルダー部での摩耗エネルギーの平均値の比であり、摩耗比が１に近いほど、摩耗を防止していることを示す。図９に示すように、実施例２では摩耗比が１．２５であるのに対し、従来例２では、摩耗比が１．７９であり、実施例２のタイヤは従来例２のタイヤより、摩耗を防止していることを示した。

図１０は、ショルダー部端部のヒール・アンド・トゥ性評価を示すグラフである。ポイントＢにおける摩耗エネルギーを（ＥＷ_２）、ポイントＡにおける摩耗エネルギーを（ＥＷ_１）として、摩耗エネルギー踏み蹴り差（Ｊ／ｍ）を、ＥＷ_２−ＥＷ_１で求めた。実施例２では０．０２×１０^３（Ｊ／ｍ）であったのに対し、従来例２では０．１５×１０^３（Ｊ／ｍ）であった。

図７〜１０の評価結果から、実施例２のタイヤは従来例２のタイヤに比べ、高い耐ショルダー両肩落ち摩耗性能、および耐ヒール・アンド・トゥ偏摩耗性能を持つことが確認された。

本発明の一好適実施形態に係るタイヤのトレッド部を展開した展開図である。 図１に示すタイヤの幅方向断面図である。 従来例１のタイヤのトレッド部を展開した展開図である。 本発明の一好適実施形態に係るタイヤのトレッド部を展開した展開図である。 従来例２のタイヤのトレッド部を展開した展開図である。 摩耗エネルギーの測定方法を示す模式図である。 ポイントＡ〜Ｇにおける摩耗エネルギー分布を示すグラフである。 センター部とショルダー部での摩耗エネルギーの平均値を示すグラフである。 センター部に対するショルダー部の摩耗比を示すグラフである。 ショルダー部端部のヒール・アンド・トゥ性評価を示すグラフである。

符号の説明

１ａ、１ｂ 周方向主溝
２ ラグ溝
３ 断続スリット副溝
４ａ センター部陸部列
４ｂ ショルダー部陸部列
５ スリット副溝
６，８ ラグ溝
７ 湾曲状スリット副溝
９ 終端
１０、３０、３１ タイヤ
１２ ビードコア
１３ ビード部
１４ サイドウォール部
１５ トレッド部
１６ カーカス層
１７、１８ カーカスプライ
２０ ベルト層
２１ 内側ベルトプライ
２２ 外側ベルトプライ
２３ ショルダー部
２４ 接地端部
３２ 計測台
ＣＬ タイヤのセンター部
ＳＨＯ１ タイヤのショルダー部内側
ＳＨＯ２ タイヤのショルダー部端部

Claims (4)

1. タイヤ路面部に複数の周方向主溝と略タイヤ幅方向に延びるラグ溝とを備え、複数の陸部列を形成するトレッドパターンを有する空気入りラジアルタイヤにおいて、
   接地端部を含むショルダー部陸部列に、最も接地端に近い周方向主溝から接地端部に延びるラグ溝が接地端部近傍で終端し、該接地端部近傍で周方向に連続する陸部を形成し、該ショルダー部陸部列の主溝側に主溝と略並行する断続スリット副溝を備え、かつ、
   前記断続スリット副溝のタイヤ周方向略中間部で該断続スリット副溝に対し略垂直方向に連通し、前記ショルダー部陸部列内で終端するスリット副溝が形成されていることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記ショルダー部陸部列のラグ溝の溝幅が主溝と連通する側から終端側に行くに従い、漸減する請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 幅方向両端部がビードコアの周りに折り返されトロイダル状に延びるカーカス層と、該カーカス層の半径方向外側に配置され、タイヤ周方向に対して互いに逆方向に傾斜しているスチールコードが内部に埋設された２枚のベルトプライからなるベルト層とを備え、該ベルト層を保護するためのベルト保護層を具えていない請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記ショルダー部のクラウン曲率半径Ｒ１が５００ｍｍ以上であり、かつ、前記ショルダー部の接地端部の曲率半径Ｒ２が２０ｍｍ以下である請求項３記載の空気入りラジアルタイヤ。

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