JP5453157B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、耐久性に優れた空気入りタイヤに関するものであり、特にトラックやバス等の重車両に装着される重荷重用空気入りタイヤとして有利に利用できるものである。

空気入りタイヤ、特に重荷重用の空気入りタイヤにおいては、トレッド部とカーカスプライの間にベルトを配置し、このベルトによってトレッド部の強化が図られている。前記ベルトとしては、例えばタイヤの周方向と傾斜して延在する直線状のコードを配設した傾斜ベルトや、このような傾斜ベルトを層間でコードが相互に交差するように重ね合わせた交差ベルトが用いられている。ところで上記の如きベルトを備えたタイヤにおいては、タイヤに空気を充填した際に、タイヤの中央においてはベルトのたが効果を十分に得ることができるものの、タイヤの幅方向外側においてはたが効果が小さくなるのが避けられず、タイヤの外側のベルトの径成長量がタイヤの中央に比べて大きくなり、トレッドゴムにはタイヤの幅方向にわたり大きな周方向歪が発生し、ベルトとトレッドゴムとの間でセパレーションが起きることがあった。このような課題に対して近年では、例えば特許文献１に開示のように波状またはジグザグ状のコードを配設したベルトを配置することで、タイヤ外側部におけるベルトの径成長量を抑制して、セパレーションの発生を抑えることが行われている。

特開２００４−２６０９９号公報

ところで波状またはジグザグ状のコードを配列したベルトを使用したタイヤにおいては、タイヤの外側においてベルトの径成長量が抑えられるので、タイヤの接地圧はタイヤの中央から幅方向外側に向けてほぼ一定となるが、さらに外側に向かうにつれて若干上昇し、その後大きく減少する。このため接地圧が変化するタイヤの外側のトレッド部には大きな負荷がかかり、横溝の底や陸部に形成したサイプの底にクラックが発生して耐久性が満足できないことがあった。また耐久性を考慮すると、陸部に十分な深さ及び本数のサイプを形成することができず、氷上性能を維持することは困難であった。

本発明の課題は、波状またはジグザグ状のコードを有するベルトを備えたタイヤにおいて、タイヤのトレッド部の耐久性を損なうことがない、新規な空気入りタイヤを提供することにある。

本発明は、溝部によって区画された複数の陸部を有するトレッド部と、該トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に至るまでトロイダル状に延在する少なくとも１枚のカーカスプライと、該トレッド部と該カーカスプライとの間に配置されるベルト層とを備える空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト層は、タイヤの周方向に沿って延在する波状もしくはジグザグ状のコードを備える少なくとも１枚の周方向ベルトを有し、
前記トレッド部の陸部のうち前記周方向ベルト端縁に対応するベルト端陸部は、該ベルト端陸部よりも内側に位置する中央陸部よりも高い剛性を有することを特徴とする空気入りタイヤである。

前記ベルト端陸部の周方向長さは、前記中央陸部の周方向長さよりも長いことが望ましい。

前記ベルト端陸部及び前記中央陸部は、タイヤの幅方向に沿う少なくとも１本のサイプを備え、前記ベルト端陸部が備えるサイプの深さが、前記中央陸部が備えるサイプの深さよりも浅いことが望ましい。

前記ベルト端陸部は、タイヤの幅方向に沿う少なくとも１本のサイプを備え、前記サイプは、タイヤ幅方向外側の深さがタイヤ幅方向内側の深さよりも浅いことが望ましい。

トレッド部の陸部のうち、タイヤの接地圧が急激に変化する周方向ベルトの端縁に対応するベルト端陸部の剛性を、中央陸部の剛性よりも高くしたので、ベルト端陸部にかかる負荷を低減させることが可能となり耐久性を満足させることができる。

ベルト端陸部の周方向長さを中央陸部の周方向長さよりも長くしたので、ベルト端陸部の面積が大きくなり、中央陸部の剛性よりも高い剛性を得ることが可能となる。

ベルト端陸部のサイプの深さを、中央陸部が備えるサイプの深さよりも浅くなるようにしたので、ベルト端陸部については剛性を大きく損なうことなく耐久性を確保し、中央陸部についてはサイプを深くして氷上性能を維持できるので、耐久性と氷上性能を両立させることができる。

ベルト端陸部のサイプを、タイヤ幅方向外側の深さがタイヤ幅方向内側の深さよりも浅くなるようにしたので、タイヤの接地圧変化によって負荷がかかる部分は剛性を高く、負荷の影響が少ない部分はサイプの効力を十分に発揮させることが可能となり、陸部の剛性の最適化を図ってタイヤの耐久性と氷上性能を両立させることができる。

本発明にしたがう空気入りタイヤの実施の形態につき、タイヤ子午線断面をタイヤの左半部上側について示した図である。 ベルト層が備える各ベルトにつき、補強コードの要部を示す展開図である。 （ａ）は図１に示すタイヤの子午線断面図であり、（ｂ）は図３（ａ）との関係でタイヤの幅方向に沿うタイヤの接地圧の変化を示す図である。 本発明の他の実施の形態につき、トレッドパターンを示す展開図である。 本発明の他の実施の形態につき、サイプの深さを示す図である。 本発明の他の実施の形態につき、サイプの深さを示す図である。

以下、図面を参照して、本発明をより具体的に説明する。

図１は本発明にしたがう空気入りタイヤの実施の形態につき、タイヤ子午線断面をタイヤの左半部上側について示した図であり、図２はベルト層が備える各ベルトにつき、補強コードの要部を示す展開図であり、図３（ａ）、（ｂ）はタイヤの幅方向に沿うタイヤの接地圧の変化を示す図である。

図１における１はカーカスプライであり、２はタイヤの側壁をなすサイドウォール部であり、３はタイヤの踏面をなすトレッド部である。カーカスプライ１は、図示しない一対のビードコアからそれぞれタイヤのほぼ半径方向外側に向かって延びる一対のサイドウォール部２を経由し、トレッド部３で跨って繋がるトロイダル形状をなしている。カーカスプライ１は図示の例では１枚であるが、複数であっても良い。このカーカスプライ１には、補強用のコードが配列されており、一般にはタイヤに必要な各種性能を満足させるため、タイヤの半径方向外側からタイヤの中心に向かって見る際に、タイヤの周方向とほぼ直交する方向に延在している。ここでほぼ直交とは、具体的にはタイヤの周方向に対する角度が８５°〜９５°の範囲であることを意味するものであって、製造上の誤差を考慮したものである。またこのコードは各種選択可能であり、例えばアラミド、ポリエチレン、ナイロン等の有機繊維、ガラス繊維、スチール等から採用される。

トレッド部３は、溝部３ａによって区画された複数の陸部（３ｂ〜３ｄ）を有している。この溝部３ａは、タイヤの周方向に沿って延びるリブ溝やタイヤの周方向と直交するラグ溝、またタイヤの周方向と傾斜する溝等、トレッドパターンに応じて自由に変更することが可能である。また陸部は、濡れた路面や氷上におけるコーナリング性能やブレーキ性能を向上させる為に、細かな切込みであるサイプを形成するようにしても良い。

４は、カーカスプライ１とトレッド部３の間に配置される、ベルト層である。ベルト層４は、少なくとも１枚の周方向ベルト４ａを備えている。周方向ベルト４ａは、例えばアラミド、ポリエチレン、ナイロン等の有機繊維、ガラス繊維、スチール等のコード４ａ_１を備えており、図２に示すように波状もしくはジグザグ状に、例えば三角波、方形波、正弦波状にしてタイヤの周方向に沿って配列させ、それらの周りをゴムによって被覆している。これによりタイヤに空気を充填した際に、タイヤの外側においてもベルトの径成長を抑えることが可能となるが、特に偏平率が低いタイヤに有効に作用する。図示の例では前記周方向ベルト４ａに加えて２枚の傾斜ベルト４ｂ、４ｃを備える場合を示したが、タイヤの要求に応じて適宜選択することができる。傾斜ベルト４ｂ、４ｃは、例えばアラミド、ポリエチレン、ナイロン等の有機繊維、ガラス繊維、スチール等のコード４ｂ_１、４ｃ_１を備えており、図２に示すようにタイヤの周方向と傾斜するように配列させ、それらの周りをゴムによって被覆している。コード４ｂ_１、４ｃ_１のうち、少なくとも一方のタイヤ周方向に対する傾斜角度αは、好ましくは４５°〜９０°である。なお図示の例では、周方向ベルト４ａをベルト層４のタイヤの最も内側に配置したが、傾斜ベルト４ｂと４ｃの層間または最も外側に配置してもよい。

上記のように波状もしくはジグザグ状のコード４ａ_１を配列した周方向ベルト４ａを備えるタイヤにおいて、タイヤの幅方向に沿うタイヤの接地圧について鋭意検討を重ねたところ、図３（ａ）と（ｂ）の関係で示すように、タイヤの中央から外側に向かって途中まではほぼ一定となっているが、タイヤの外側近傍、特に周方向ベルト４ａの端縁４ａ_２付近において若干上昇し、さらにタイヤの外側に向かうにつれ、急激に減少する傾向が見出された。すなわち、周方向ベルト４ａの端縁４ａ_２付近に位置するトレッド部３の陸部のうち、特に周方向ベルト４ａの端縁４ａ_２の直上におけるベルト端陸部３ｂにおいて接地圧が急激に変化し、大きな負荷がかかっていることが明らかになった。

周方向ベルト４ａの端縁４ａ_２の端縁に対応するベルト端陸部３ｂの剛性を、このベルト端陸部３ｂよりもタイヤ幅方向内側に位置する中央陸部３ｃの剛性よりも高くすることで、上記の接地圧の変化に伴う負荷に耐えてクラックの発生を抑制することが可能となり、耐久性を満足させることができる。具体的にはベルト端陸部３ｂの剛性を、中央陸部３ｃの剛性よりも２０％以上高くすることが好ましい。ここで周方向ベルト４ａの端縁４ａ_２に対応するベルト端陸部３ｂとは、図１に示すような端縁４ａ_２の直上（タイヤ径方向外側）にベルト短陸部３ｂがある場合は、このベルト端陸部３ｂを指し、端縁４ａ_２の直上に溝部３ａがある場合には、この溝部３ａと隣り合うタイヤ幅方向外側に位置するベルト端陸部３ｂを指す。ベルト端陸部３ｂよりもタイヤ幅方向外側に位置する外側陸部３ｄは、他のタイヤ性能との兼ね合いで必ずしも設ける必要はないが、外側陸部３ｄにおいては、接地圧はほぼ一律に減少して接地圧の急激な変化は見られないため、中央陸部３ｃの剛性と同程度の剛性であってもよい。

ベルト端陸部３ｂの剛性を高くするにあたっては、図４に示すように、ベルト端陸部３ｂの周方向長さを中央陸部３ｃの周方向長さよりも長くすることが好ましい。これによりベルト端陸部３ｂの面積が中央陸部３ｃの面積よりも大きくなり、より高い剛性を得ることが可能となる。特に、他の陸部の形状に影響を与えることなく、ベルト端陸部３ｂの幅を保ったまま剛性を高めることができる点で効果的である。

ベルト端陸部３ｂの剛性を高くする方法としては、他にもベルト端陸部３ｂを他の陸部よりも高い剛性のトレッドゴムで構成する、ベルト端陸部３ｂを区画する溝部３ａの深さを他の溝部よりも浅くする、陸部につきタイヤ幅方向の制約がない場合はベルト端陸部３ｂの幅方向の長さを長くする等があり、タイヤの他の性能や生産性に応じて各種手法を用いることが可能である。

上記の構成になる空気入りタイヤにおいては、ベルト端陸部３ｂ以外の陸部３ｃ、３ｄにおいては接地圧の急激な変化は発生しにくく、この陸部３ｃ、３ｄに設けるサイプ３ｃ_１、３ｄ_１については、氷上性能を維持するために十分な形状、深さ、本数等でもって形成することができる。

図５に示すように、ベルト端陸部３ｂ及び中央陸部３ｃにタイヤの幅方向に沿う少なくとも１本のサイプ３ｂ_１、３ｃ_１をそれぞれ形成し、その際にベルト端陸部３ｂが備えるサイプ３ｂ_１の深さを中央陸部３ｃが備えるサイプ３ｃ_１の深さよりも浅くすることが好ましい。これにより接地圧の変化に対応して陸部が備えるサイプの深さを最適化することが可能となり、耐久性の確保と氷上性能の維持を両立させることができる。

また図６に破線で示すように、ベルト端陸部３ｂにタイヤの幅方向に沿う少なくとも１本のサイプを形成し、このサイプのタイヤ幅方向の外側に位置する部位３ｂ_２の深さを、タイヤ幅方向内側に位置する部位３ｂ_１の深さよりも浅くすることが好ましい。これにより、接地圧の変化が発生しやすいベルト端陸部３ｂの外側に位置するサイプ３ｂ_２については深さを浅くして耐久性を確保しつつ、ベルト端陸部３ｂの内側に位置するサイプ３ｂ_１については中央陸部３ｃが備えるサイプ３ｃ_１と同程度の深さにして氷上性能を維持することができ、深さの最適化を図ることが可能となる。特にベルト端陸部３ｂに形成するサイプにつき、周方向ベルト４ａの端縁４ａ_２より外側に位置する部位の深さを周方向ベルト４ａの端縁４ａ_２より内側に位置する部位の深さよりも浅くする場合には、接地圧の変化点でサイプの深さの最適化を図ることができ、より効果的である。

表１に示す組み合わせとなる、サイズが４３５／４５Ｒ２２．５のラジアルタイヤを試作した。この時トレッド部の陸部が備えるサイプの数は、各陸部につき２本とした。このためベルト端陸部におけるサイプの本数は、基準タイヤ、比較タイヤに対して適合タイヤ１、２の方が少なくなる。このタイヤを幅が１４インチのリムに装着し、内圧９００ｋＰａを加えた状態でタイヤの耐久性能と氷上性能の調査を行った。具体的には試作したタイヤを、電気ハイブリッド(ＨＥＶ)駆動システムのバスに装着して評価を行った。この時の荷重条件は、最大負荷能力の８０％〜１００％荷重であった。結果を表１に併せて示す。なお、最大負荷能力とは、タイヤが生産又は使用される地域に有効な産業規格によって決められている、タイヤに負荷することが許される最大の質量のことであり、例えばアメリカ合衆国では“Ｔｈｅ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｉｎｃ． ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ”（デザインガイドを含む）であり、欧州では、“Ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｍａｎｕａｌ”であり、日本では日本タイヤ自動車タイヤ協会の“ＪＡＴＭＡ Ｙｅａｒ Ｂｏｏｋ”である。

耐久性能は、テストコースでバスを実走させ、タイヤの磨耗率が１０〜２０％となる磨耗初期段階において、トレッド部を目視にて確認した。

氷上性能は、テストコースでの発進加速試験及びテストドライバーによるフィーリング評点で評価をおこなった。従来例となる基準タイヤの評点を１００として、結果を表１に指数表示した。数字が大きいほど性能が良いことを示す。

その結果、従来例となる基準タイヤはトレッド部にシワ及び小さいクラックが発生し、耐久性能を満足することができない。また基準タイヤに対してサイプの深さを浅くした比較タイヤは、耐久性能は満足することができるが、氷上性能を確保することができない。一方本発明にしたがう適合タイヤ１、２は、耐久性能と氷上性能をともに満足できることが確認された。特にベルト端陸部におけるサイプの深さにつき、周方向ベルトの端縁より外側に位置する部位が周方向ベルトの端縁より内側に位置する部位よりも浅い適合タイヤ２については、ベルト端陸部においてサイプの本数が少ないものの、基準タイヤよりも優れた氷上性能が得られることが確認された。

本発明によれば、波状またはジグザグ状のコードを有するベルトを備えたタイヤにおいて、タイヤのトレッド部の耐久性を損なうことがない、新規な空気入りタイヤを安定的に供給できる。

１ カーカスプライ
２ サイドウォール部
３ トレッド部
３ａ 溝部
３ｂ ベルト端陸部
３ｂ_１ サイプ
３ｂ_２ サイプ
３ｃ 中央陸部
３ｃ_１ サイプ
３ｄ 外側陸部
３ｄ_１ サイプ
４ ベルト層
４ａ 周方向ベルト
４ａ_１ コード
４ａ_２ 周方向ベルトの端縁
４ｂ 傾斜ベルト
４ｂ_１ コード
４ｃ 傾斜ベルト
４ｃ_１ コード

Claims (4)

1. 溝部によって区画された複数の陸部を有するトレッド部と、該トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に至るまでトロイダル状に延在する少なくとも１枚のカーカスプライと、該トレッド部と該カーカスプライとの間に配置されるベルト層とを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルト層は、タイヤの周方向に沿って延在する波状もしくはジグザグ状のコードを備える少なくとも１枚の周方向ベルトを有し、
   前記トレッド部の陸部のうち前記周方向ベルト端縁に対応するベルト端陸部は、該ベルト端陸部よりも内側に位置する中央陸部よりも高い剛性を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ベルト端陸部の周方向長さが、前記中央陸部の周方向長さよりも長いことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ベルト端陸部及び前記中央陸部は、タイヤの幅方向に沿う少なくとも１本のサイプを備え、前記ベルト端陸部が備えるサイプの深さが、前記中央陸部が備えるサイプの深さよりも浅いことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ベルト端陸部は、タイヤの幅方向に沿う少なくとも１本のサイプを備え、前記サイプは、タイヤ幅方向外側の深さがタイヤ幅方向内側の深さよりも浅いことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。

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