JP2011057183A

JP2011057183A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2011057183A
Application number: JP2009212383A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakada; 広中田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2011-03-24

Abstract

【課題】周方向ベルトが高剛性であるために荷重負荷時の形状保持効果が大きくなって、タイヤトレッドのゴム自体の動きが大きくなることから、ゴムの磨耗が進み易く、タイヤトレッドの耐磨耗性能の低下が避けられなかった。また、トレッド中心部とトレッド肩部の磨耗バランスの悪化も生じていた。
【解決手段】少なくとも１層の周方向ベルトプライ１５及び少なくとも２層の交差ベルトプライ１４からなるベルト層１２と、キャップゴム層１７とベースゴム層１６からなるトレッド１３とを有しており、キャップゴム層１７は、ベースゴム層１６より弾性率が大きく、ベースゴム層１６は、タイヤ肩部ＳＨ側領域よりタイヤ赤道面ＣＬを含むタイヤ赤道面ＣＬ側領域の方が厚みが薄く形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、空気入りタイヤに関し、特に、周方向ベルトを採用している、トラック・バスに用いて好適な重荷重用の空気入りラジアルタイヤに関する。

従来、カーカスの外側にタイヤ周方向に沿って層状に装着された周方向ベルトを採用している、キャップ（ＣＡＰ）／ベース（ＢＡＳＥ）構造の重荷重用ラジアルタイヤ、例えば、超扁平のトラック・バス用ラジアルタイヤ等の空気入りタイヤが知られている。

近年、大型トラック或いはバスにおいては、車両の低燃費化及び軽量化のためにタイヤのシングル装着構造を採用する例が多くなっており、このシングル装着構造に対応して、タイヤの低扁平率化及びトレッドベースの幅広化が進んでいる。一般に、低い扁平率の空気入りタイヤは、ベルト層を一対の交差ベルトプライと、周方向補強のための周方向ベルトプライにより構成しており、これにより、高い内圧負荷時においてタイヤ形状を保持し、また、車両走行時における耐遠心力性及び耐発熱性を向上させ、もって、タイヤ耐久性能の向上を図っている。

なお、キャップ／ベース構造は、タイヤトレッドが、タイヤ半径方向外側に配置されたキャップゴム層とタイヤ半径方向内側に配置されたベースゴム層の２層構造を有するものである。
このような構造を備えた重荷重用ラジアルタイヤとして、例えば、「重荷重用ラジアルタイヤ」（特許文献１参照）がある。

特開２００３−１２７６１３号公報

しかしながら、従来の、周方向ベルトを採用した重荷重用ラジアルタイヤにおいては、周方向ベルトが高剛性であるために荷重負荷時の形状保持効果が大きく、タイヤ回転時のタイヤ側面形状が正円に近くなる。そのため、タイヤ接地部分の接地長さが短くなるので、接地圧の上昇を招き、この接地圧の上昇により、タイヤトレッドのゴムが圧縮変形を受け易くなってゴムが大きく変形することになる。この結果、タイヤトレッドのゴム自体の動きが大きくなることからゴムの磨耗が進み易く、タイヤトレッドの耐磨耗性能の低下が避けられなかった。

また、タイヤトレッドにおいてトレッド中心部の磨耗速度がトレッド肩部に比べて速いため、トレッド中心部とトレッド肩部の磨耗バランスの悪化も生じていた。
この発明の目的は、周方向ベルトを適用した構造にあって、タイヤトレッドにおける耐磨耗性能を高めると共に、トレッド中心部とトレッド肩部の磨耗バランスの悪化を防ぎ、磨耗寿命を延ばした空気入りタイヤを提供することである。

上記目的を達成するため、この発明に係る空気入りタイヤは、少なくとも１層の周方向ベルトプライ及び少なくとも２層の交差ベルトプライからなるベルト層と、キャップゴム層とベースゴム層からなるトレッドとを有しており、前記キャップゴム層は、前記ベースゴム層より弾性率が大きく、前記ベースゴム層は、タイヤ肩部側領域よりタイヤ赤道面を含むタイヤ赤道面側領域の方が厚みが薄く形成されている。

また、この発明の他の態様に係る空気入りタイヤは、前記ベースゴム層を、前記タイヤ赤道面側領域の厚みが５ｍｍ以下で、前記タイヤ赤道面側領域と前記タイヤ肩部側領域の厚み差を３ｍｍ以上有するようにしている。
また、この発明の他の態様に係る空気入りタイヤは、前記タイヤ肩部側領域を、前記周方向溝によって区画される陸部において、タイヤ幅方向最外側に位置する肩側陸部の外側面から、前記肩側陸部の一列内側に位置する第１内側陸部のタイヤ幅方向中央までとしている。
また、この発明の他の態様に係る空気入りタイヤは、扁平率を６０％以下としている。

この発明に係る空気入りタイヤによれば、キャップゴム層は、ベースゴム層より弾性率が大きく、ベースゴム層は、タイヤ肩部側領域よりタイヤ赤道面を含むタイヤ赤道面側領域の方が厚みが薄く形成されているので、周方向ベルトを適用した構造にあって、タイヤトレッドにおける耐磨耗性能を高めると共に、トレッド中心部とトレッド肩部の磨耗バランスの悪化を防ぎ、磨耗寿命を延ばすことができる。
また、この発明の他の態様に係る空気入りタイヤによれば、ベースゴム層を、タイヤ赤道面側領域の厚みが５ｍｍ以下で、タイヤ赤道面側領域とタイヤ肩部側領域の厚み差を３ｍｍ以上有するようにしているので、上記効果をより効果的に奏することができる。

また、この発明の他の態様に係る空気入りタイヤによれば、タイヤ肩部側領域を、周方向溝によって区画される陸部において、タイヤ幅方向最外側に位置する肩側陸部の外側面から、肩側陸部の一列内側に位置する第１内側陸部のタイヤ幅方向中央までとしているので、上記効果をより効果的に奏することができる。
また、この発明の他の態様に係る空気入りタイヤによれば、扁平率を６０％以下としているので、上記効果をより効果的に奏することができる。

この発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤの構成を模式的に示すタイヤ幅方向に沿う断面図である。図１の空気入りタイヤにおけるタイヤ肩部領域を示し、（ａ）は周方向溝が３本の場合の概念説明図、（ｂ）は周方向溝が４本の場合の概念説明図、（ｃ）は周方向溝が５本の場合の概念説明図、（ｄ）は周方向溝が６本の場合の概念説明図である。

以下、この発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤの構成を模式的に示すタイヤ幅方向に沿う断面図である。図１に示すように、空気入りタイヤ１０は、タイヤの骨格を構成するカーカス層１１、カーカス層１１のタイヤ径方向外側に配置されるベルト層１２、及びベルト層１２のタイヤ径方向外側に配置されるトレッド１３を有しており、例えば、トラックバス用ラジアルタイヤ（Ｔｒｕｃｋ・ＢｕｓＲａｄｉａｌＴｉｒｅ：ＴＢＲ）等の超扁平の重荷重用ラジアルタイヤである。

カーカス層１１は、環状構造を有する左右一対のビードコア（図示しない）間に、トロイダル状に架け渡されている。
ベルト層１２は、少なくとも２層の交差ベルトプライ１４と、少なくとも１層の周方向ベルトプライ１５を有して積層されている。これらのベルトプライ１４，１５は、例えば、スチール繊維材或いは有機繊維材からなる複数のベルトコードを圧延加工することにより形成されている。

交差ベルトプライ１４は、ベルトコードの繊維方向をタイヤ周方向に対し所定のベルト角度を有して傾斜配置されており、ベルトコードの繊維方向をタイヤ周方向に対して相互に異なる方向に傾斜させて積層されている。また、周方向ベルトプライ１５は、ベルトコードの繊維方向がタイヤ周方向に対し略平行になるように配置されている。この周方向ベルトプライ１５は、波状に癖付けしたコードベルトやハイエロンゲーションベルトにより形成することが望ましい。

トレッド１３は、タイヤ半径方向内側に配置されたベース（ＢＡＳＥ）ゴム層１６と、タイヤ半径方向外側に配置されたキャップ（ＣＡＰ）ゴム層１７との２層構造を有しており、キャップゴム層１７によりタイヤ踏面が形成される。このキャップゴム層１７には、タイヤ周方向に延びる周方向溝１３ａが３本以上形成されている。トレッド１３に続くカーカス層１１のタイヤ幅方向外側には、タイヤのサイドウォール部１８を形成するサイドウォールゴムが配置されている。

ベースゴム層１６とキャップゴム層１７は、その弾性率が異なっており、キャップゴム層１７の弾性率の方がベースゴム層１６の弾性率より大きく（ＣＡＰ弾性率＞ＢＡＳＥ弾性率）なるように形成されている。また、ベースゴム層１６は、タイヤ肩部ＳＨ側領域の厚み（ゲージ）より、タイヤ赤道面ＣＬが通るトレッド１３中央部、即ち、タイヤ赤道面ＣＬを含むタイヤ赤道面ＣＬ側領域の厚み（ゲージ）の方が薄く（ＣＬゲージ＜ＳＨゲージ）形成されている（図１参照）。

更に、タイヤ赤道面ＣＬを含むタイヤ赤道面ＣＬ側領域のベースゴム層１６の厚みは５ｍｍ以下とし、タイヤ赤道面ＣＬ側領域とタイヤ肩部ＳＨ側領域の厚みの差（ゲージ差）は３ｍｍ以上あることが望ましい。
ここで、タイヤ肩部ＳＨ側領域Ｓについて説明する。
図２は、図１の空気入りタイヤにおけるタイヤ肩部領域を示し、（ａ）は周方向溝が３本の場合の概念説明図、（ｂ）は周方向溝が４本の場合の概念説明図、（ｃ）は周方向溝が５本の場合の概念説明図、（ｄ）は周方向溝が６本の場合の概念説明図である。

図２に示すように、タイヤ肩部ＳＨ側領域Ｓは、周方向溝１３ａによって区画される陸部において、タイヤ幅方向最外側に位置する陸部であるＳＨ（肩側）陸部１９ａの外側面から、ＳＨ陸部１９ａの一列内側に位置する第１内側陸部１９ｂのタイヤ幅方向中央まで（即ち、ＳＨ陸部１９ａの全領域＋第１内側陸部１９ｂの５０％領域）とする。
また、空気入りタイヤ１０の扁平率は６０％以下とすることが望ましい。

次に、上記構成を有する空気入りタイヤ１０におけるゴムの変形について説明する。
周方向ベルトを採用している重荷重用ラジアルタイヤにおける、トレッドの耐磨耗性能の低下及びトレッドの中心と肩部の磨耗バランスの悪化は、周方向ベルトを適用したことによるトレッドゴムの変形の増加がもたらしたものである。
このトレッドゴムの変形はゴムの弾性率に比例することから、変形の大きい部分を硬くすれば変形の増加を生じさせないことが、研究の結果より明らかになり、特に、荷重負荷時のタイヤ形状保持効果、即ち、荷重負荷時にタイヤ側面形状が略真円形状に保持される効果が大きい、タイヤ赤道面ＣＬが通るトレッドのタイヤ幅方向中心、即ち、トレッド中心部の弾性率を大きくすれば良いことが判明した。

しかしながら、キャップゴム層のゴムの硬度を高めてゴムを硬くすることは、ゴムの変形を抑制することになるものの、トレッドゴムの剛性が上がり過ぎて、トレッドパターンのブロック、即ち、陸部がもげ易い等の不具合を招く。これらの不具合を招くことなく効率的に弾性率を上げるには、タイヤ赤道面ＣＬが通るトレッド中心部のベースゴム層の厚みを薄くすれば良い。
これは、一般的に、ベースゴム層のゴムは、発熱性を良くすることを目的として軟らかく設定してあるためであり、軟らかいベースゴム層の厚みを薄くして軟らかいゴムの量を減らすことで、タイヤ赤道面ＣＬが通るトレッド中心部の弾性率を大きくすることができる。

一方、トレッドにおけるゴムの発熱性は、ゴムの厚みが厚くなるタイヤ肩部ＳＨで殆ど決まってしまうが、当該部分は、発熱性のために配置しているベースゴム層のゴムの厚みを薄くすることが困難であると共に、タイヤ肩部ＳＨは、元々形状保持効果が大きくないため、タイヤ赤道面ＣＬが通るトレッド中心部のような現象は発生し難い。
よって、タイヤ赤道面ＣＬが通るトレッド中心部とタイヤ肩部ＳＨ部の磨耗バランスを考慮すれば、タイヤ肩部ＳＨ部のベースゴム層の厚みを変更する必要性は小さい。

このことから、キャップゴム層１７のゴムを硬くすることなく、ベースゴム層１６のゴムの厚みを、タイヤ赤道面ＣＬが通るトレッド中心部、即ち、タイヤ赤道面ＣＬを含むタイヤ赤道面ＣＬ側領域と、タイヤ肩部ＳＨ側領域とで異ならせることにより、周方向ベルト１５を適用している扁平のトラックバス用ラジアルタイヤにおいて、タイヤの耐磨耗性能を向上させ磨耗寿命を長くすることができる。

この発明に係る空気入りタイヤ１０を三種類（発明例１〜３）試作し、耐磨耗性能等について二種類の従来例（従来例１，２）との比較試験を行った。
試作したのは、タイヤサイズが４９５／４５Ｒ２２５で、交差ベルト１４と周方向ベルト１５をそれぞれ２層ずつ設けた超扁平の重荷重用ラジアルタイヤであり、以下の緒元を有する。

周方向溝本数：発明例と従来例の何れも６本
タイヤ赤道面ＣＬが通るトレッド中心部のベースゴム層１６のゴム厚（ＣＬＢＡＳＥＧａ．）：従来例１，２は１０ｍｍ、発明例１，２は５ｍｍ、発明例３は０ｍｍ
タイヤ肩部ＳＨのベースゴム層１６のゴム厚（ＳＨＢＡＳＥＧａ．）：従来例１，２と発明例１〜３の何れも１０ｍｍ
交差ベルト２の幅：従来例１が２２０ｍｍ、従来例２が３８０ｍｍ、発明例１が２２０ｍｍ、発明例２，３が３８０ｍｍ
交差ベルト１の幅：従来例１，２と発明例１〜３の何れも４２０ｍｍ
周方向ベルト２の幅：従来例１，２と発明例１〜３の何れも３７０ｍｍ
周方向ベルト１の幅：従来例１，２と発明例１〜３の何れも３７０ｍｍ

試作した上記サイズのタイヤを１７．００インチ幅の適用リムに組み込み、内圧９００ｋｐａで、トラクターヘッドのドライブ軸に装着し、定積載のトレーラーを引いて５００００ｋｍ走行したときの、タイヤ赤道面ＣＬが通るトレッド中心部及びタイヤ肩部ＳＨにおける周方向溝の深さを測定した。測定結果を以下に示す。

ここで、適用リムとは、ＪＡＴＭＡ（The Japan Automobile Tyre Manufacturers Association,Inc.）に規定される「適用リム」、ＴＲＡ（THE TIRE AND RIM ASSOCIATION INC.）に規定される「Design Rim」、或いはＥＴＲＴＯ（THE European Tyre and Rim Technical Organisation）に規定される「Measuring Rim」をいう。また、正規内圧とは、ＪＡＴＭＡに規定される「最高空気圧」、ＴＲＡに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、或いはＥＴＲＴＯに規定される「INFLATION PRESSURES」をいう。また、規定荷重とは、ＪＡＴＭＡに規定される「最大負荷能力」、ＴＲＡに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、或いはＥＴＲＴＯに規定される「LOAD CAPACITY」をいう。

磨耗した周方向溝の深さ（新品時の周方向溝の深さ−走行後の周方向溝の深さ）を比較した結果を以下に示す。
タイヤ赤道面ＣＬが通るトレッド中心部の磨耗した周方向溝の深さ（ＣＬ磨耗溝深さ）：従来例１は１０．３ｍｍ、従来例２は９．７ｍｍ、発明例１は５．２ｍｍ、発明例２は４．９ｍｍ、発明例３は４．１ｍｍ
タイヤ肩部ＳＨの磨耗した周方向溝の深さ（ＳＨ磨耗溝深さ）：従来例１は３．４ｍｍ、従来例２は３．３ｍｍ、発明例１は３．５ｍｍ、発明例２は３．１ｍｍ、発明例３は３．３ｍｍ

上記結果から分かるように、タイヤ赤道面ＣＬが通るトレッド中心部の磨耗した周方向溝１３の深さ、即ち、新品時の周方向溝１３ａの深さから走行後の周方向溝１３ａの深さを引いた値は、従来例１が１０．３ｍｍ、従来例２が９．７ｍｍと、何れも略１０ｍｍも磨耗していたのに対し、発明例１は５．２ｍｍ、発明例２は４．９ｍｍ、発明例３は４．１ｍｍと、平均約４．７３ｍｍ、最大でも５．２ｍｍであり、従来例に比べ略半減していた。

この発明によれば、キャップゴム層は、ベースゴム層より弾性率が大きく、ベースゴム層は、タイヤ肩部側領域よりタイヤ赤道面を含むタイヤ赤道面側領域の方が厚みが薄く形成されていることから、周方向ベルトを適用した構造にあって、タイヤトレッドにおける耐磨耗性能を高めると共に、トレッド中心部とトレッド肩部の磨耗バランスの悪化を防ぎ、磨耗寿命を延ばすことができるので、空気入りタイヤ、特に、周方向ベルトを採用している、トラック・バスに用いて好適な重荷重用の空気入りラジアルタイヤに最適である。

１０空気入りタイヤ
１１カーカス層
１２ベルト層
１３トレッド
１３ａ周方向溝
１４交差ベルトプライ
１５周方向ベルトプライ
１６ベースゴム層
１７キャップゴム層
１８サイドウォール部
１９ａＳＨ陸部
１９ｂ第１内側陸部
ＣＬタイヤ赤道面
ＳＨタイヤ肩部
Ｓタイヤ肩部ＳＨ側領域

Claims

少なくとも１層の周方向ベルトプライ及び少なくとも２層の交差ベルトプライからなるベルト層と、
キャップゴム層とベースゴム層からなるトレッドとを有し、
前記キャップゴム層は、前記ベースゴム層より弾性率が大きく、前記ベースゴム層は、タイヤ肩部側領域よりタイヤ赤道面を含むタイヤ赤道面側領域の方が厚みが薄く形成された空気入りタイヤ。
前記ベースゴム層は、
前記タイヤ赤道面側領域の厚みが５ｍｍ以下で、前記タイヤ赤道面側領域と前記タイヤ肩部側領域の厚み差を３ｍｍ以上有する請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記タイヤ肩部側領域は、
前記周方向溝によって区画される陸部において、タイヤ幅方向最外側に位置する肩側陸部の外側面から、前記肩側陸部の一列内側に位置する第１内側陸部のタイヤ幅方向中央までとする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
扁平率が６０％以下である請求項１から３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。