JP5536538B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

この発明は空気入りタイヤ、なかでも、トラック、バス等の重荷重用車両に用いて好適な重荷重用空気入りタイヤに関するものであり、とくには、タイヤにスリップ角を付与した場合の、タイヤの発生横力を高めて操縦安定性を向上させる技術を提案するものである。

ラジアル構造とすることができるカーカスのクラウン域の外周側に、たとえば、トレッド周方向に対して５°以下の角度でコードを延在させることによって、実質的にトレッド周方向に延びるコードからなるベルト補強層を一層以上設け、かかるベルト補強層をもってタイヤの径成長を抑制する従来タイヤとしては、特許文献１〜３に開示されたものがある。

なおここで、ベルト補強層を形成するコードは、トレッド周方向に直線状、ジグザグ状、波形状等の形態で延在するものとすることができるとともに、伸長率が２％前後に到るまでは小さな引張力で大きく伸長する一方、その伸長率を越えると、大きな入力によっても伸長率が少なくなる、いわゆる、初期伸びの大きい、たとえば、ラング撚りコード、ハイエロンゲーションコード等とすることができる。
ところで、ベルト補強層のコードを、ジグザグ状、波形状等の迂曲した延在形態とすることで、初期伸びを確保するときは、リム組みしたタイヤに、ＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ、ＥＴＲＴＯ等の規格のＹＥＡＲ ＢＯＯＫその他で規定される最高空気圧を充填した状態で、迂曲形態が消失するものとすることが、ベルト補強層に、径成長抑制機能を十分に発揮させる上で好ましい。

特許文献１〜３に開示された空気入りタイヤでは、操縦安定性の向上のために、コードが相互に交差して延びるベルト層を広幅として面内剪断剛性を高めることによって、タイヤが発生する横力を高めることが行なわれているが、ベルト補強層については、ベルト補強層の側縁のベルト層からのセパレーションを抑制するとともに、ベルト補強層それ自体の耐久性能の向上を目的として、これもまた広幅化を図る傾向にある。

しかるに、ベルト補強層の広幅化によって、ベルト補強層の最外側縁を跨ぐ領域にショルダ陸部、たとえばショルダリブを形成したときは、タイヤへのスリップ角の付与によってタイヤに横力ＳＦを発生させるに当り、荷重の直下部分では、図４に、ショルダリブのトレッド幅方向の部分拡大断面図を跨張して例示するように、とくにショルダリブ１００のトレッドセンタ側の側部が、ベルト補強層102の周方向の高剛性に基く高いたが作用の故に、ベルト補強層１０２によって圧潰変形されるかの如くトレッドセンタ側へ大きく膨出変形されることになって、いわゆる、クラッシング剪断力ＣＳが大きく増加することになるため、タイヤへのスリップ角の付与によってタイヤに発生する横力ＳＦがそのクラッシング剪断力ＣＳによって相殺されることになり、これがため、先に述べたように、ベルト層１０４の幅を広幅として横力ＳＦの増加を企図してなお、横力ＳＦを所期したほどに大きく高めること、ひいては操縦安定性を所要に応じて十分に向上させることが難しいという問題があった。
なおここで、クラッシング剪断力ＣＳは一般に、ショルダリブ１００の変形量と、ショルダリブ１００の剛性との積として表わされることなる。

特開２０００−６２４１１号公報 特開２００９−１８４３７１号公報 特開２００９−１２６３６３号公報

この発明は、先に述べた問題点を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、広幅化したベルト補強層の最外側縁を跨ぐ領域にショルダ陸部を形成する場合にあっても、そのショルダ陸部に荷重直下で発生するクラッシング剪断力を有効に抑制することで、タイヤが発生する横力を有利に高め、すぐれた操縦安定性能を確実に発揮させることができる空気入りタイヤを提供するにある。

この発明の空気入りタイヤは、一対のビード部間にトロイダルに延在する、一枚以上のカーカスプライからなるカーカスと、カーカスのクラウン域の外周側に配設されて、トレッド周方向に延在するコードからなるベルト補強層の少なくとも一層と、ベルト補強層の外周側に配設されて、トレッド周方向に対して傾斜して延びるコードからなるベルト層の一層以上と、ベルト層の外周側に配設されてトレッド接地面を形成するトレッドゴムとを具えるものであって、トレッド周方向に連続して延びるショルダ周溝で、前記トレッドゴムに、ベルト補強層の最外側縁位置を跨いで位置するショルダ陸部を区画するとともに、ショルダ陸部の、ベルト補強層の最外側縁と対応する位置よりトレッドセンタ側の領域に、ショルダ周溝に向けて陸部高さを漸減させる傾斜面を設けてなり、
前記傾斜面を、ショルダ周溝の深さ方向の途中で、ショルダ周溝の溝壁に到達させてなり、
前記傾斜面の、半径方向の落ち高さを、傾斜面なしのショルダ陸部の最大高さの１０〜５０％の範囲としてなり、
トレッド幅方向の断面内で、前記ショルダ周溝のトレッドショルダ側の溝壁の、溝底に立てた法線に対する傾き角を、該ショルダ周溝のトレッドセンタ側の溝壁の、同様の法線に対する傾き角より大きくしてなるものである。

ここで、「ベルト補強層の最外側縁と対応する位置」とは、ショルダー陸部の、ベルト補強層の幅方向の最外側縁位置を通って、タイヤ中心軸線と直交する線分上の位置をいうものとする。
またここで、上記「傾斜面」は、平坦面とすることの他、凸曲面もしくは凹曲面とすることもできる。
そしてここでもまた、ベルト補強層を形成するコードは、トレッド周方向に直線状、ジグザグ状、波形状等の形態でトレッド幅方向に螺旋状に延在するものとすることができ、また、コード伸長率が２％前後に到るまでは、小さな引張力で大きく伸長する一方、その伸長率を越えた後は、大きな引張力によっても伸長率が少なくなる、いわゆる初期伸びの大きい、たとえばスチール製撚りコードとすることができる。
なお、ベルト補強層のコードを、ジグザグ状等の迂曲形態で延在させることによって、コードの初期伸びを確保するときは、リムに組み付けたタイヤに、ＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ、ＥＴＲＴＯ等の規格のＹＥＡＲＢＯＯＫその他で規定される最高空気圧を充填した状態で、迂曲形態が消失するものとすることが、空気入りタイヤの使用状態での径成長抑制機能を、そのベルト補強層に十分発揮させる上で好ましい。

この場合より好ましくは、ショルダ周溝のショルダ側の溝壁による、ショルダ周溝の溝底幅の減少率、すなわち、ショルダ陸部の接地幅をそのままにした状態の下で、ショルダ側の溝壁の、法線に対する傾き角を、センタ側の溝壁の、法線に対する傾き角と等しくした場合に対する溝底幅の減少率を７％以上、１００％以下とする。
ここで、ショルダ周溝のショルダ側の溝壁に、ショルダ周溝内に凸となる向きの一個所以上の折曲部を設けることもできる。

ところで、コードを相互に交差させて延在させてなる二層以上のベルト層のコード交錯幅は、トレッド幅の６５〜９０％の範囲とすることが好ましい。

この発明の空気入りタイヤでは、高いたが機能を発揮するベルト補強層の最外側縁位置を跨いで位置するショルダ陸部の、ベルト補強層の最外側縁と対応する位置よりトレッドセンタ側の領域に、ショルダ周溝に向けて陸部高さを漸減させる、曲面を可とする傾斜面を設けたことにより、負荷転動時のタイヤへのスリップ角の付与によって、そのショルダ陸部の、ベルト補強層の半径方向外周側部分が、図４に例示したように、トレッドセンタ側へ膨出変形されても、従来技術に比し、傾斜面の存在によるショルダ陸部の体積の減少下で、変形量の絶対値を小さく抑えることができるので、一般に、ショルダ陸部の変形量と、陸部剛性との積として表わされて、発生横力を相殺する向きに作用するクラッシング剪断力を有効に抑制して、スリップ用の付与に基いてタイヤに発生する横力の相殺を効果的に防止し、高い操縦安定性の発揮を十分に担保することができる。

このタイヤにおいて、前記傾斜面を、ショルダ周溝の深さ方向の途中で、ショルダ周溝のショルダ側の溝壁に到達させた場合は、ショルダリブの接地面積の低下およびリブ剛性の低下を抑制しつつ、クラッシング剪断力の有効な低減を実現して、操縦安定性を効果的に向上させることができる。
そして、前記傾斜面の、半径方向の落ち高さを、傾斜面なしのショルダ陸部の仮想最大高さの１０〜５０％の範囲としたときは、横力を相殺するクラッシング剪断力を積極的に抑制することができ、この効果は、上記の落ち高さが５０％のときに最大となる。
しかも、上記の数値範囲内では、接地面積およびショルダ陸部剛性の低下に起因する、横力の低下が顕著化することはない。
これをいいかえれば、落高さが１０％未満では、クラッシング剪断力を所期したほどに低減させることができず、一方、それが５０％を越えると、クラッシング剪断力の低減と併せて、ショルダリブの接地面積およびリブ剛性の意図しない低下が余儀なくされることになって、操縦安定性の低下のおそれが高くなる。

また、トレッド幅方向の断面内で、ショルダ周溝のショルダ側の溝壁の、溝底に立てた法線に対する傾き角を、ショルダ周溝のセンタ側の溝壁の、同様の傾き角より大きくした場合は、ショルダ陸部の剛性を高めて、荷重の作用に対するショルダ陸部の変形を有効に抑制することができるので、この場合もまた、陸部変形量と陸部剛性との積として表わされる、横力を相殺する向きのクラッシング剪断力を有利に低減させて、スリップ角の付与によってタイヤに発生する横力ＳＦを十分大きなものとすることができる。

そしてこのことは、ショルダ周溝のショルダ側の溝壁による、ショルダ周溝の溝底幅の減少率を７％以上、１００％以下とした場合にとくに効果的である。
いいかえれば、減少率が７％未満では、横力を相殺する向きのクラッシング剪断力を、所期したほどには低減させることができず、一方、それが１００％を越えると、隣接する陸部のクラッシングも抑制することになるが、このクラッシングは、横力の発生方向のクラッシングであるため、発生横力が低下するうれいがある。

そして、ショルダ周溝のショルダ側の溝壁に、ショルダ周溝内に凸となる一個所以上の折曲部を設けた場合は、横力を相殺するクラッシング剪断力の発生をより積極的に防止することができる。

なおここで、コードを相互に交差させてなる二層以上のベルト層のコード交錯幅を、トレッド幅の６５〜９０％の範囲としたときは、ベルト層からなるベルトの面内曲げ剛性を高めることができる。
すなわち、上記数値範囲が６５％未満では、ベルトの面内曲げ剛性の低下が著しく、発生横力も低下することになる他、二層以上のベルト層の幅が大きく相違することによって、プライステアフォースが大きくなる懸念もある。
一方、９０％を越えると、ベルトの面内曲げ剛性が増加して、発生横力も大きくなるが、ベルト層間剥離等の耐久性の低下が懸念されることになる。

この発明の実施の形態を示すトレッド幅方向の部分断面図ならびに、ベルト補強層およびベルト層の部分展開平面図である。 他の実施形態を示すトレッド幅方向の部分断面図である。 図２の変形例を示す拡大部分断面図である。 クラッシング剪断力の発生態様を説明するためのショルダリブの幅方向の部分拡大断面図である。

図１（ａ）に示すところにおいて、１は、図示しない一対のビード部間にトロイダルに延在する、たとえば一枚のカーカスプライからなる、ラジアル構造とすることができるカーカスを示し、２は、カーカス１のクラウン域の外周側に配設されて、トレッド周方向に延在するコード、たとえば、並列に配置した複数本のコードをゴム被覆した、３〜２０ｍｍ幅のリボン状のストリップを、タイヤ軸線の周りに螺旋状に巻回してなる、トレッド周方向に対して５°以下の角度で延在するコードにて形成することができるベルト補強層を示す。
なお、このベルト強化層２は二層以上配設することも可能である。

ここで、ベルト補強層２のコード２ａは、前述したような、初期延びの大きい、ラング撚りスチールコード、ハイエロンゲーションスチールコード等の他、有機繊維コードとすることもでき、また、トレッド周方向に対してジグザグ状、クランク状、波形状等の迂曲形態で延在するスチールコードとすることもできる。

そして、ベルト補強層２の外周側には、トレッド周方向に対して、たとえば３５〜５５°の角度で傾斜して延びるコードからなるベルト層の一層以上、図では二層のベルト層３，４を配設し、ここでは、これらのベルト層３，４のそれぞれを形成するコード３ａ，４ａを、トレッド周方向に対して相互に逆方向に延在させる。
また、このようなベルト層３，４のさらに外周側にはトレッド接地面を形成するトレッドゴム５を配設し、かかるトレッドゴム５への、たとえば、四本の周溝６，７の形成により、トレッド接地面に五条の陸部、たとえばリブ８〜１０を区画する。

ところで、このような空気入りタイヤでは、ベルト補強層２は、その配設層数が一層であると複数層であるとの別なく、トレッド幅方向の最外側縁を、リムに組付けた製品タイヤに、ＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ、ＥＴＲＴＯ等の規格のＹＥＡＲ ＢＯＯＫその他で規定される最高空気圧を充填したときのタイヤの径成長率が、後述するＡ％となる位置よりも、トレッド幅方向の外側に位置させることが好ましい。
なおここでのこのＡ％は、ベルト補強層２を形成するコードを引張試験したときに、そのコードが、破断弾性率ＥＩの１０％の弾性率を示すときの伸長率（％）と対応する径成長率をいうものとする。

そしてさらにこの空気入りタイヤでは、トレッド幅方向の最も外側に配設されてトレッド周方向に連続して延びるショルダ周溝６によって、トレッドゴム５に、ベルト補強層２の最外側縁位置Ｅを跨いで位置する、ショルダ陸部としてのショルダリブ１０を区画するとともに、ショルダリブ１０の、ベルト補強層２の最外側縁位置Ｅと対応する位置よりトレッドセンタ側の領域に、ショルダ周溝６に向けてショルダリブ１０の高さを漸減させる、曲面を可とする傾斜面１１を設ける。

このように構成してなるタイヤによれば、ショルダリブ１０のゴム体積が、傾斜面１１の存在によって低減されることになって、タイヤを負荷転動させる際に、荷重直下でベルト補強層２によって圧潰変形されるショルダリブ１０部分の、図４で述べたような、トレッドセンタ側への膨出変形量が、従来技術に比して有効に減少されることになり、これにより、変形量と、ショルダリブ剛性の積として表わされる、横力を相殺する向きのクラッシング剪断力もまた効果的に低減されることになるので、タイヤにスリップ角を付与して横力を発生させるに当っての、クラッシング剪断力による横力の相殺分を十分小さく抑えて操縦安定性を有利に向上させることができる。

ここで好ましくは、傾斜面１１を、ショルダ周溝６の深さ方向の途中で、ショルダ周溝６のショルダ側の溝壁６ａに到達させて、傾斜面１１によるショルダリブ１０の、いわゆる面取り量を必要にして最小のものとすることで、ショルダリブ１０の接地面積および剛性のそれぞれを十分大きく確保して、操縦安定性の意図しない低下のおそれを有効に取り除く。

また好ましくは、前記傾斜面１１の、半径方向の落ち高さ、すなわち、傾斜面１１なしのショルダリブ１０の、頂点位置からの最大落ち高さを、傾斜面１１なしのショルダリブ１０の最大高さＤの１０〜５０％の範囲として、横力を相殺するクラッシング剪断力の発生を積極的に抑制する。

なおここで、トレッド幅方向の断面内で、図２に例示するように、ショルダ周溝６のショルダ側の溝壁６ａの、溝底６ｂに立てた法線Ｎに対する傾き角αを、ショルダ周溝６のセンタ側の溝壁６ｃの、同様の法線Ｎに対する傾き角βより大きくすることもでき、このことによれば、ショルダリブ１０の、負荷荷重に対する剛性を高めて、そのショルダリブ１０の、トレッドセンタ側へ膨出変形を有効に抑制することができるので、このことによってもまた、変形量とリブ剛性との積としてのクラッシング剪断力を低減させて、発生横力に対する相殺力を十分小さく抑えることができる。
この場合、ショルダ側の溝壁６ａは、ショルダリブ１０の仮想最大高さ位置を基点として延在することになり、傾斜面１１は、その溝壁６ａに達する位置まで延在することになる。

ところでこの場合は、ショルダ側の溝壁６ａの傾き角αをセンタ側の溝壁６ｃの傾き角βより大きくすることにより、ショルダ周溝６の溝底幅Ｗを、両溝壁６ａ，６ｃの傾き角をともに、図１（ａ）に示す場合のようにβとする場合に比し、（ｗ／Ｗ×１００（％）＝）７％以上、１００％以下減少させることが、ショルダリブの剛性を高め、また、ショルダリブの変形量を局部的に抑制することで、変形量と剛性との積として表される、横力を相殺するクラッシング剪断力を低減させる上で好ましい。

図３は、図２に示すショルダ側溝壁６ａの変形例を示す部分拡大断面図であり、図２（ａ）に示すものでは通常、ショルダ側溝壁６ａに、ショルダ周溝６内に凸となる向きの一の折曲部１１ａが形成されることになるも、図３に示すものは、一のショルダ側溝壁６ａに、ショルダ周溝６内に凸となる向きの二個所の折曲部１１ｂ，１１ｃを設けたものである。
図３に示すこの変形例によれば、ショルダリブ１０の剛性を高めるとともに該リブ１０の変形量を局部的に抑制し、かつ、ショルダリブ１０の体積の減少による該リブ１０の変形量を抑制することで、横力を相殺するクラッシング剪断力を有効に低減させることができる。

トラック・バス用の、サイズが４３５／４５Ｒ２２．５のタイヤを、１４．００×２２．５のリムに組み付けるとともに、充填空気圧を９００Ｐａ、負荷荷重を４９ｋＮとしてドラム試験を行って、タイヤを５０ｋｍ／ｈの速度で、１°のスリップ角を付与して回転させたときの、タイヤが発生するコーナリングパワを、従来タイヤおよび、実施例タイヤ１，２のそれぞれについて測定し、従来タイヤをコントロールとして指数評価したところ、表１に諸元とともに示す結果を得た。
なお上記の各タイヤは、タイヤ赤道面に沿う、深さが１５ｍｍの六本の周方向溝を有するものとし、それらの周方向溝によって区画されるリブの幅の相対比は、センタ側からショルダ側に向けて、
１：１：１：１．８
とした。

表１に示すところによれば、この発明に係る実施例タイヤ１および２はいずれも、従来タイヤに比し、横力を相殺するクラッシング剪断力の発生を抑制して、横力を有効に高めることができ、結果として、コーナリングパワの増加、ひいては、操縦安定性の向上を実現できることが解かる。

１ カーカス
２ ベルト補強層
２ａ ベルト補強層コード
３，４ ベルト層
３ａ，４ａ ベルト層コード
５ トレッドゴム
６ ショルダ周溝
６ａ ショルダ側溝壁
６ｂ 溝底
６ｃ センタ側溝壁
７ 周溝
８，９ リブ
１０ ショルダリブ
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 折曲部
ｄ 半径方向落ち高さ
Ｄ ショルダリブ最大高さ
Ｅ ベルト補強層最外側縁位置
Ｎ 法線
Ｗ 溝底幅
α，β 傾き角

Claims (4)

1. 一対のビード部間にトロイダルに延在する、一枚以上のカーカスプライからなるカーカスと、カーカスのクラウン域の外周側に配設されて、トレッド周方向に延在するコードからなるベルト補強層の少なくとも一層と、ベルト補強層の外周側に配設されて、トレッド周方向に対して傾斜して延びるコードからなるベルト層の一層以上と、ベルト層の外周側に配設されてトレッド接地面を形成するトレッドゴムとを具える空気入りタイヤであって、
   トレッド周方向に連続して延びるショルダ周溝で、前記トレッドゴムに、ベルト補強層の最外側縁位置を跨いで位置するショルダ陸部を区画するとともに、ショルダ陸部の、ベルト補強層の最外側縁と対応する位置よりトレッドセンタ側の領域に、ショルダ周溝に向けて陸部高さを漸減させる傾斜面を設けてなり、
   前記傾斜面を、ショルダ周溝の深さ方向の途中で、ショルダ周溝の溝壁に到達させてなり、
   前記傾斜面の、半径方向の落ち高さを、傾斜面なしのショルダ陸部の最大高さの１０〜５０％の範囲としてなり、
   トレッド幅方向の断面内で、前記ショルダ周溝のトレッドショルダ側の溝壁の、溝底に立てた法線に対する傾き角を、該ショルダ周溝のトレッドセンタ側の溝壁の、同様の法線に対する傾き角より大きくしてなる空気入りタイヤ。
2. ショルダ周溝のトレッドショルダ側の溝壁による、ショルダ周溝の溝底幅の減少率を７％以上、１００％以下としてなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. ショルダ周溝のトレッドショルダ側の溝壁に、ショルダ周溝内に凸となる一個所以上の折曲部を設けてなる請求項１もしくは２に記載の空気入りタイヤ。
4. コードを相互に交差させてなる二層以上のベルト層のコード交錯幅を、トレッド幅の６５〜９０％範囲としてなる請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。

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