JP5494245B2 - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド部のセンターライン上にタイヤ周方向に延びるセンター周方向溝を含む、少なくとも３本以上の周方向溝を有する重荷重用空気入りタイヤに関する。

荷重用空気入りタイヤでは、トレッド部のセンター領域がショルダー領域よりも摩耗し易い。センター領域が早期摩耗してトレッド部全体が不均一に摩耗すると、タイヤ使用寿命が低下する。このため、タイヤ製造業者は、センター領域が早期摩耗することを抑制することが求められている。

このような背景下、以下のような空気入りタイヤが提案されている（特許文献１）。
当該空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在する複数の主溝と、これらの主溝により区画されて成る陸部とがトレッド部に形成されている空気入りタイヤであって、正規リムにリム組みされて正規内圧（１００［％］）の１１５［％］以上１３０［％］以下の内圧を負荷されたときに、タイヤ子午線方向の断面視にて、トレッド部のショルダー領域の踏面全体がセンター領域のプロファイルラインよりもタイヤ半径方向外側に突出する。

上記空気入りタイヤでは、走行時の内圧上昇を想定した高圧条件下にて、トレッド部のショルダー領域の踏面全体がセンター領域のプロファイルラインよりもタイヤ半径方向外側に突出するので、トレッド部の摩耗が均一化されてタイヤの使用寿命が向上する、とされている。

特開２００６−１６８６３８号公報

上記空気入りタイヤのように、トレッド部のショルダー領域の踏面全体がセンター領域のプロファイルラインよりもタイヤ半径方向外側に突出することにより、タイヤの使用寿命が向上することができる。しかし、タイヤ空洞領域に充填された空気の温度上昇が少ない場合、即ち空気の温度上昇に起因する内圧が１５％上昇しない場合、タイヤ幅方向外側の溝部位のみがタイヤ半径方向外側に突出し、タイヤは、この部位からの早期摩耗を誘発する。

そこで、本発明は、従来の空気入りタイヤとは異なる方式により、トレッド部の摩耗が均一化されてタイヤの使用寿命が向上する重荷重用空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の態様は、トレッド部のセンターライン上にタイヤ周方向に延びるセンター周方向溝を含む、少なくとも３本以上の周方向溝を有する重荷重用空気入りタイヤである。
当該重荷重用空気入りタイヤは、
重荷重用空気入りタイヤが正規リムに装着され、正規空気圧および正規荷重の条件が付与されて路面に接地したときの接地形状に関して、
前記センター周方向溝に接する第１陸部の前記センターライン側端部の接地長をＬとし、前記第１陸部のうち、前記センター周方向溝の外側に位置する外側周方向溝に接するショルダー側端部の接地長をＬ1とし、前記第１陸部と隣り合う第２陸部のうち、前記外側周方向溝に接するセンター側端部の接地長をＬ2とし、前記第２陸部のショルダー側端部の接地長をＬ3としたとき、
前記接地長Ｌおよび前記接地長Ｌ1は、１．０２≦Ｌ1／Ｌ≦１．０５を満足し、
前記接地長Ｌ1、前記接地長Ｌ2、および前記接地長Ｌ3は、Ｌ1≦Ｌ2≦Ｌ3であり、かつ、Ｌ1＜Ｌ3を満足する。

さらに、前記重荷重用空気入りタイヤの前記トレッド部は、ショルダー側接地端を備える第３陸部を備え、前記接地形状における前記第３陸部の幅の１５〜５０％を占めるショルダー側接地端の側にある領域において、周方向接地端の外郭形状はタイヤ幅方向に延びる形状である、ことが好ましい。

また、前記第１陸部および前記第２陸部の前記接地形状における周方向接地端の外郭形状は、タイヤ幅方向に直線状に延びる直線形状、あるいは、周方向接地端外側に向かって凸を成した凸形状である、ことが好ましい。

さらに、前記第２陸部の前記ショルダー側端部は、ショルダー側接地端である、ことが好ましい。

そのとき、前記接地長Ｌおよび前記接地長Ｌ3は、１．０６≦Ｌ3／Ｌ≦１．1０を満足する、ことが好ましい。

上述の態様の重荷重用空気入りタイヤによれば、トレッド部の摩耗が均一化されてタイヤの使用寿命を向上することができる。

本実施形態の重荷重用空気入りタイヤのセンターラインＣＬを中心として右半分のタイヤプロファイルを示したプロファイル断面図である。 図１に示すタイヤの外径成長前の接地形状をわかりやすく模式的に示した図である。 図１に示すタイヤの外径成長後の接地形状をわかりやすく模式的に示した図である。 （ａ），（ｂ）は、他のタイヤの外径成長前後の接地形状の変化を示す図である。 他のタイヤの外径成長前の接地形状をわかりやすく模式的に示した図である。

以下、本発明の空気入りタイヤを詳細に説明する。
図１は、本発明の重荷重用空気入りタイヤの一実施形態の重荷重用空気入りタイヤ（以降、タイヤという）１０のセンターラインＣＬを中心として右半分のタイヤプロファイルを示したプロファイル断面図である。
タイヤ１０の「重荷重用」とは、JATMA YEAR BOOK 2008（日本自動車タイヤ協会規格）のＣ章に定められるタイヤをいう。

以下の説明において、タイヤ径方向とは、タイヤの回転軸（図示せず）と直交する方向をいい、タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向において回転軸に向かう側、タイヤ径方向外側とはタイヤ径方向において回転軸から離れる側をいう。また、タイヤ幅方向とは、前記回転軸と平行な方向をいい、タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向においてタイヤセンターラインに向かう側、タイヤ幅方向外側とはタイヤ幅方向においてタイヤセンターラインから離れる側をいう。また、タイヤ周方向とは、前記回転軸を中心軸としてトレッド面が回転する方向をいう。

また、タイヤ１０が路面に接地したときの接地形状は、タイヤが正規リムに装着され、正規空気圧および正規荷重の条件が付与されたときの形状をいう。ここで、正規リムとは、ＪＡＴＭＡに規定される「標準リム」、ＴＲＡに規定される「Design Rim」、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「Measuring Rim」をいう。また、正規空気圧とは、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、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「INFLATION PRESSURES」をいう。正規荷重とは、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、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「LOAD CAPACITY」をいう。

タイヤ１０は、図１に示されるように、スチールベルト部材１２、カーカス部材１４、ビードコア１６を構造材として含み、トレッドゴム部材１８、サイドゴム部材２０、ビードフィラーゴム部材２２、インナーライナゴム部材２４、リムクッションゴム部材２６が配されている。この他に、タイヤ１０は、有機繊維あるいはスチールコードを有するビード補強材２８、ベルトエッジ補強材２９、ベルトエッジゴム部材３２等を有する。
タイヤ１０は、４枚のスチールベルト部材１２が積層されているが、４枚のスチールベルト部材１２に限定されない。例えば、３枚のスチールベルト部材が用いられてもよい。
これらの部材は公知の材料の部材が用いられる。

トレッドゴム部材１８は、タイヤ径方向の最も外側部分に形成されて走行時に路面と接触する。
サイドゴム部材２０は、タイヤ幅方向外側において、トレッドゴム部材１８と接し、タイヤ径方向内側の所定の位置まで設けられている。
サイドゴム部材２０のタイヤ径方向内側には、ビード部が設けられている。このビード部は、重荷重用空気入りタイヤのタイヤ赤道面の対称位置の２箇所に設けられており、リムのリムベース３３に嵌合する部位である。

ビード部には、カーカス部材１４と、ビードコア１６と、ビードフィラーゴム部材２２と、インナーライナゴム部材２４と、リムクッションゴム部材２６と、ビード補強材２８と、が設けられている。

カーカス部材１４は、スチールコードがゴム材で被覆されたもので、タイヤ周方向にトロイド状に掛け回され、かつスチールコードのタイヤ幅方向の端部がビードコア１６に対してタイヤ幅方向内側（ビードトウ側）からビードコア１６のタイヤ径方向内側を通ってタイヤ幅方向外側（ビードヒール側）に巻き返される。カーカス部材１４のスチールコードは、重荷重用空気入りタイヤのタイヤ赤道線に対して９０度の角度を有する。
ビードコア１６は、スチールワイヤであるビードワイヤを複数束ねてリング状に巻くことにより形成されている。
ビードフィラーゴム部材２２は、ビードコア１６のタイヤ径方向外側に設けられている。
インナーライナゴム部材２４は、タイヤ１０のビードトウ部近傍まで延びている。

リムクッションゴム部材２６は、カーカス部材１４の外周に配設されたゴム部材のうち、ビードコア１６に巻き返されたカーカス部材１４の外周であって、リムに対応してリムフランジ３４に接触し、リムベース３３の嵌合する部位に配設される。

トレッドゴム部材１８には、タイヤ周方向に延びる５本の周方向溝が設けられている。図１では、センターラインＣＬ上の周方向溝４０と、右側トレッド部に２つの周方向溝４２，４４が示されている。周方向溝４０と周方向溝４２との間に、タイヤ周方向に延びる陸部４６が形成され、周方向溝４２と周方向溝４４との間に、タイヤ周方向に延びる陸部４８が形成され、周方向溝４４とショルダー側接地端との間に、タイヤ周方向に延びる陸部５０が形成されている。ショルダー側接地端は、図１に示すように、トレッド部のタイヤ幅方向端において急激に屈曲する点Ｘの位置である。ショルダー側接地端は、上述の正規リム、正規空気圧および正規荷重の条件で地面に接地したときの接地形状のタイヤ幅方向外側の端部に対応する。

周方向溝４０，４２，４４の溝幅は、例えば１０〜１４ｍｍであり、溝深さは１３〜１８ｍｍである。陸部４６のショルダー側接地端Ｂ1は、例えば、センターラインＣＬからトレッド幅Ｔｗの半分の２５〜３０％離れた位置に該当するように、周方向溝４２が設けられる。また、陸部４８のショルダー側接地端Ｂ3は、例えば、センターラインＣＬからトレッド幅Ｔｗの半分の６０〜６５％離れた位置に該当するように、周方向溝４４が設けられる。

このようなタイヤ１０は、トレッドゴム部材１８の厚さの分布と、加硫釜に入れてトレッドゴムを加硫成型するときのトレッド部の金型形状を調整することによってトレッド部のクラウン形状（トレッド部の輪郭形状）が調整されて、接地形状に反映される。

図２は、タイヤ１０の接地形状をわかりやすく模式的に示した図である。図２では、接地形状の特徴を強調して示している。
接地形状は、タイヤ１０の新品時の形状であり未走行状態（走行距離５０００ｋｍ以下）のものである。図２に示すように、接地形状は、センターラインＣＬからショルダー側（タイヤ幅方向外側）に向かうに従って、接地長がわずかに増大する。
具体的には、センターラインＣＬの位置にある周方向溝４０に接する陸部４６のセンターライン側端部Ａの接地長をＬとし、陸部４６のうち、周方向溝４０の外側に位置する周方向溝４２に接するショルダー側端部Ｂ1の接地長をＬ1とし、陸部４６と隣り合う陸部４８のうち、周方向溝４２に接するセンター側端部Ｂ2の接地長をＬ2とし、陸部４８のショルダー側端部Ｂ3の接地長をＬ3と定める。このとき、接地長Ｌ，Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3は、１．０２≦Ｌ1／Ｌ≦１．０５を満足し、Ｌ1≦Ｌ2≦Ｌ3であり、かつ、Ｌ1＜Ｌ3を満足する。

このように接地長を定めるのは、トレッド部のセンター摩耗を抑制して、トレッド部の摩耗を均一化するためである。
一般に、トレッドセンターラインＣＬに周方向溝を有するタイヤにおいてセンターラインＣＬ近傍の接地長が最も長くなり易い。さらに、タイヤの走行によるトレッド部の外径成長では、センターラインＣＬ近傍のトレッド中央部における外径成長がショルダー領域の外径成長に比べて大きい。このため、タイヤの走行時の接地形状は、センターラインＣＬ近傍のトレッド中央部の接地長が長くなり、センター摩耗が発生しやすい。
したがって、走行に伴う外径成長によって変化した接地形状が、センター摩耗を生じ難いようにするために、未走行時のタイヤの接地形状を上記条件を満足するように定める。
こうして、図３に示すように、トレッド部の外径成長後の接地形状は、センターラインＣＬにおける接地長を最大接地長とし、ショルダー側接地端に向かってなだらかに接地長が短くなる形状に変化する。
したがって、外径成長後のタイヤ１０のセンター摩耗は生じ難く、トレッド部の摩耗が均一化されてタイヤの使用寿命を向上することができる。

図４（ａ），（ｂ）は、実際のタイヤの接地形状について、外径成長の前後の差異を表す図である。
図４（ａ）は、外径成長前の接地形状を、図４（ｂ）は外径成長後の接地形状を示している。外径成長により、トレッド中央部では接地長が７％伸び、ショルダー領域では接地長が４％短くなっている。ショルダー領域では、外径成長せずに外径が収縮したのではなく、ショルダー領域でも外径成長している。しかし、その外径成長に比べて、トレッド中央部の外径成長が極めて大きいため、接地形状では、ショルダー領域の接地長が相対的に短くなった、と考えられる。
実際、図４（ｂ）に示すようなトレッド中央部が長い接地形状では、センター摩耗が発生する。

また、タイヤ１０は、図２に示すように、接地形状における陸部５０の幅ＳＲ1の４０％を占めるショルダー側接地端の側にある領域において、周方向接地端の外郭形状Ｙがタイヤ幅方向に延びている。すなわち、タイヤ幅方向に平行に延びる外郭形状Ｙの幅に関して、タイヤ幅方向に延びる幅ＳＲ2の幅ＳＲ1に対する比が４０％となっている。一般に、矩形形状の接地形状は、外径成長により、スチールベルト部材１２が設けられていないショルダー側接地端領域が径方向外側にせり出し易い。このため、スチールベルト部材１２が設けられていないショルダー側接地端領域では、外郭形状Ｙがタイヤ方向に平行な方向に延びるように定められる。なお、タイヤ１０では、幅ＳＲ1に対する幅ＳＲ2の比が４０％であるが、幅ＳＲ1に対する幅ＳＲ2の比は１５〜５０％であればよい。幅ＳＲ1に対する幅ＳＲ2の比が１５〜５０％であることは、ショルダー端段差摩耗が改善される点で好ましい。

タイヤ１０において、接地長Ｌおよび接地長Ｌ3は、１．０６≦Ｌ3／Ｌ≦１．1０を満足することが、よりセンター摩耗を抑制し、かつ、スチールベルト部材１２の耐久性を確保する点で好ましい。Ｌ3／Ｌが１．1０を越えるとスチールベルト部材１２の耐久性が大きく低下する。
また、陸部４６および陸部４８の接地形状における周方向接地端の外郭形状は、外径成長による接地形状の変化を考慮して、タイヤ幅方向に直線状に延びる直線形状、あるいは、周方向接地端外側に向かって凸を成した凸形状であることが好ましい。

（変形例）
タイヤ１０は、トレッド部に周方向溝を５本備えたパターンであるが、変形例では、トレッド部に周方向溝を３本備えたパターンである。
図５には、変形例のタイヤの接地形状の模式図が示されている。図５では、接地形状の特徴を強調して示している。
図５においても、センターラインＣＬの位置にある周方向溝４０に接する陸部４６のセンターライン側端部Ａの接地長をＬとし、陸部４６のうち、周方向溝４０の外側に位置する周方向溝４２に接するショルダー側端部Ｂ1の接地長をＬ1とし、陸部４６と隣り合う陸部４８のうち、周方向溝４２に接するセンター側端部Ｂ2の接地長をＬ2とし、陸部４８のショルダー側端部Ｂ3の接地長をＬ3と定める。このとき、接地長Ｌ，Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3は、１．０２≦Ｌ1／Ｌ≦１．０５を満足し、Ｌ1≦Ｌ2≦Ｌ3であり、かつ、Ｌ1＜Ｌ3を満足する。したがって、変形例は、タイヤ１０と同様に、よりセンター摩耗を抑制することができる。この場合、陸部４８のショルダー側端部Ｂ3が、ショルダー側接地端部に対応する。
さらに、陸部４８の幅の１５〜５０％を占める、ショルダー側接地端の側にある領域における外郭形状Ｙがタイヤ幅方向に延びることが好ましい。また、接地長Ｌおよび接地長Ｌ3は、１．０６≦Ｌ3／Ｌ≦１．1０を満足することが、よりセンター摩耗を抑制し、かつ、スチールベルト部材の耐久性を確保する点で好ましい。Ｌ3／Ｌが１．1０を越えるとスチールベルト部材の耐久性が大きく低下する。

（実施例）
本実施形態の重荷重用空気入りタイヤの効果を調べるために、タイヤを作製してその効果を調べた。作製したタイヤのサイズは１１Ｒ２２．５である。タイヤは、トレッドゴム部材１８の厚さの分布を変えることにより、接地形状を種々調整した。作製したタイヤのトレッド部は、５本の周方向溝を備える。
タイヤの効果を調べるために、主にセンター摩耗性とベルトエッジセパレーションの評価を行った。

センター摩耗性を評価するために、作製したタイヤに正規リムを組み、正規空気圧の条件で、路線用バスの駆動軸に装着したタイヤを、一般路を３万ｋｍ走行させた。このときのタイヤのセンターライン上の周方向溝の溝深さの走行前後における変化量と外側の周方向溝の走行前後における変化量の差を求め、この変化量の差をセンター摩耗性の評価値として求めた。これらの評価値は、従来例の評価値を１００として指数化された。各実施例等の指数は、指数が高いほど、センター摩耗性が優れていることを示す。また、後述する実施例１，４〜７については、ショルダー領域のエッジ（ショルダー端）の段差摩耗量をさらに評価した。この段差摩耗量の評価は、後述する表３においてのみ示されている。段差摩耗量は、実施例１の段差摩耗量を１００として指数化された。各実施例の指数は、指数が高いほど、段差摩耗が生じ難いことを示すように、数値化した。
一方、ベルトエッジセパレーションの評価のために、室内ドラム試験を行った。室内ドラム試験では、正規リムに組み、正規空気圧、正規荷重、スリップ角度２度の条件の下、タイヤを転動させてスチールベルト部材１２の端が剥離するベルトエッジセパレーションが生じるまでの走行距離を調べた。走行距離の数値は、従来例の走行距離の値を１００として指数化された。各実施例等の指数は、指数が高いほど、ベルトエッジセパレーションが生じ難いことを示す。

（実施例１〜３、比較例１，２、従来例）
タイヤを６種類作製した。
実施例１〜３の外径成長前の接地形状は、いずれも、１．０２≦Ｌ1／Ｌ≦１．０５、Ｌ1≦Ｌ2≦Ｌ3、かつ、Ｌ1＜Ｌ3を満足する。従来例および比較例１，２は、１．０２≦Ｌ1／Ｌ≦１．０５、Ｌ1≦Ｌ2≦Ｌ3、かつ、Ｌ1＜Ｌ3を満足しない。
下記表１には、各タイヤの接地形状のＬ1〜Ｌ3の、接地長Ｌに対する比率が記載されている。

表１より、１．０２≦Ｌ1／Ｌ≦１．０５、Ｌ1≦Ｌ2≦Ｌ3、かつ、Ｌ1＜Ｌ3を満足する実施例１〜３は、センター摩耗性が従来例に比べて向上することがわかる。接地長Ｌ3が接地長Ｌ対比大きい比較例２のタイヤは、センター摩耗性が向上するが、ベルトエッジセパレーションが発生しやすく、実用上好ましくない。

（実施例１、比較例３〜５）
上記実施例１に対して、下記表２に示す比較例３〜５のタイヤを作製して評価した。
比較例３の外径成長前のタイヤの接地長Ｌ2は接地長Ｌ1より短い形態であり、比較例４の外径成長前のタイヤの接地長Ｌ3は接地長Ｌ2より短い形態であり、比較例５の外径成長前のタイヤの接地長Ｌ1,Ｌ2，Ｌ3は同じ長さを持つ形態である。下記表２には、実施例１を対比のために併記している。

表２より、Ｌ1≦Ｌ2≦Ｌ3、かつ、Ｌ1＜Ｌ3を満足しない、比較例３〜５は、従来例対比センター摩耗性が劣ることがわかる。

（実施例１，４〜７）
上記実施例１に対して、下記表３に示す実施例４〜７のタイヤを評価した。
実施例４，５の外径成長前の接地形状における幅ＳＲ2に対する幅ＳＲ1の比は、１５〜５０％であるが、実施例６，７の外径成長前の接地形状における幅ＳＲ2に対する幅ＳＲ1の比は１５％未満あるいは５０％より大きい。下記表３には、実施例１を対比のために併記している。下記表３では、ショルダー端の段差摩耗の評価結果を示している。

なお、実施例４〜７はいずれもセンター摩耗性の指数は１１０以上であった。

表３より、幅ＳＲ1に対する幅ＳＲ2の比が１５〜５０％であることにより、ショルダー端段差摩耗は実用上好ましい範囲に抑えられている。幅ＳＲ1に対する幅ＳＲ2の比が１５％より小さい場合、ベルトエッジセパレーションが発生しやすくなり、実用上好ましくない。したがって、幅ＳＲ1に対する幅ＳＲ2の比を１５〜５０％であることが、実用上好ましい。

以上、本発明の重荷重用空気入りタイヤについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ 重荷重用タイヤ
１２ スチールベルト部材
１４ カーカス部材
１６ ビードコア
１８ トレッドゴム部材
２０ サイドゴム部材
２２ ビードフィラーゴム部材
２４ インナーライナゴム部材
２６ リムクッションゴム部材
２８ ビード補強材
２９ ベルトエッジ補強材
３２ ベルトエッジゴム部材
３３ リムベース
３４ リムフランジ

Claims (5)

1. トレッド部のセンターライン上にタイヤ周方向に延びるセンター周方向溝を含む、少なくとも３本以上の周方向溝を有する重荷重用空気入りタイヤであって、
   重荷重用空気入りタイヤが正規リムに装着され、正規空気圧および正規荷重の条件が付与されて路面に接地したときの接地形状に関して、
   前記センター周方向溝に接する第１陸部の前記センターライン側端部の接地長をＬとし、前記第１陸部のうち、前記センター周方向溝の外側に位置する外側周方向溝に接するショルダー側端部の接地長をＬ1とし、前記第１陸部と隣り合う第２陸部のうち、前記外側周方向溝に接するセンター側端部の接地長をＬ2とし、前記第２陸部のショルダー側端部の接地長をＬ3としたとき、
   前記接地長Ｌおよび前記接地長Ｌ1は、１．０２≦Ｌ1／Ｌ≦１．０５を満足し、
   前記接地長Ｌ1、前記接地長Ｌ2、および前記接地長Ｌ3は、Ｌ1≦Ｌ2≦Ｌ3であり、かつ、Ｌ1＜Ｌ3を満足する、ことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
2. さらに、前記トレッド部は、ショルダー側接地端を備える第３陸部を備え、
   前記接地形状における前記第３陸部の幅の１５〜５０％を占めるショルダー側接地端の側にある領域において、周方向接地端の外郭形状はタイヤ幅方向に延びる形状である、請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
3. 前記第１陸部および前記第２陸部の前記接地形状における周方向接地端の外郭形状は、タイヤ幅方向に直線状に延びる直線形状、あるいは、周方向接地端外側に向かって凸を成した凸形状である、請求項１または２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
4. 前記第２陸部の前記ショルダー側端部は、ショルダー側接地端である、請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
5. 前記接地長Ｌおよび前記接地長Ｌ3は、１．０６≦Ｌ3／Ｌ≦１．1０を満足する、請求項４に記載の重荷重用空気入りタイヤ。