JP2008110625A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】リブパターンタイヤの耐摩耗性、特にリバーウェアなどの偏摩耗の発生を抑えることができる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】5本のリブを周方向に備え、少なくともタイヤ赤道線上に位置するセンターリブ13と該センターリブ13の両側に位置する中間リブ14に、該リブの幅方向中央部に両端が当該リブ内で終端するクローズドサイプ21、22が各リブ間で周方向に順次位置をずらしながら所定の周期を有してタイヤ周上に設けられた空気入りタイヤ10において、前記各リブ13、14のクローズドサイプ21、22を該タイヤ10の赤道線Cに投影した時に、前記クローズドサイプ21、22が各リブ間でタイヤ周方向に互いに重なることなく配されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、リブパターンを有する空気入りタイヤに関し、リブの耐摩耗性の向上、特に偏摩耗を防止した空気入りタイヤに関する。
リブパターンを有する空気入りタイヤにおける偏摩耗としては、タイヤ回転軸方向の接地端部を基点とするステップウェアと、縦溝両側のリブ端部に生じるリバーウェアがその主たるものであり、特にリブ端部の周方向に局所的に偏摩耗するリバーウェアが発生し易いという問題があった。
従来、上記ステップウェアは、タイヤ踏面部のショルダー接地端の近傍に周方向の細溝を設けて偏摩耗を防止することが効果的である。また、リバーウェアに対しては、リブ端部に一端が縦溝に開口する多数のショートサイプをタイヤ周方向に小間隔をおいて多数形成する技術が知られている。
このリバーウェアの発生過程は、まずタイヤ走行中の横力によりリブ端部に微小な段差が発生し、この段差部分で径差によるすべりが発生して段差が幅方向に広がり、上記偏摩耗に発達すると考えられ、リバーウェアの発生を抑制するためには、リブ端部の局所的な摩耗を防ぐことが極めて重要であり、上記ショートサイプを配するだけでは十分ではなかった。
さらに、リブパターンの偏摩耗を防止する技術としては、例えば、トレッドを、両側のショルダーリブと、それらの内側に位置するセカンドリブと、両セカンドリブ間に位置する一本のセンターリブとに区画し、それぞれのリブの相対幅を限定することでリブティア、サイプティア等の発生を阻止しつつ、摩耗の中期以降に至ってもショルダーエッジからの偏摩耗の進行を防止できることが開示されている(特許文献1)。
また、主溝と細溝が一定の振幅をもって左右へ折れ曲がりつつ周方向に延び、左右のリブには周方向サイピング及び軸方向サイピングが形成され、トレッド幅をタイヤ幅の0.70倍よりも大きくして、トレッド幅と主溝、細溝の関係を規定することで耐摩耗性、耐偏摩耗性、グリップ性などに優れる空気入りタイヤが提案されている(特許文献2)。
さらに、周方向に延びる複数のジグザグ状主溝とこれら主溝によって区分された陸部を有し、この陸部はオ−プンサイプによって分割した多数ブロックの列をなし、且つ両端がブロック内に止まるクローズドサイプを有する重荷重用空気入りタイヤが、耐偏摩耗性と耐ウェットスキッド性に優れることが記載されている(特許文献3)。
特開平10−264609号公報 特開2005−132267号公報 特開平8−192607号公報
しかし、上記の従来技術による空気入りタイヤは、主溝に両端が開いたオープンサイプによりリブが分割されるので、グリップ性や操縦安定性を向上することはできるが、リブの剛性が変動しやすく接地性が低下するとともに、リブ端部のサイプ開口部にサイプ周辺の剪断力が集中しやすく歪が大きくなって変形しやすくなり、そこから摩耗の起点となり、さらにクラックが生じて偏摩耗が起こりやすいという問題があった。
本発明は、タイヤ走行時に、タイヤ踏面部のリブの剛性変動を抑えるとともに接地性を高め、リブパターンタイヤの耐摩耗性、特にリバーウェアなどの偏摩耗の発生を抑えることができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、タイヤ踏面部においてタイヤ周方向に連続する4本の主溝により区画された5本のリブを備え、少なくともタイヤ赤道線上に位置するセンターリブと該センターリブの両側に位置する中間リブに、該リブの幅方向中央部に両端が当該リブ内で終端するクローズドサイプが各リブ間で周方向に順次位置をずらしながら所定の周期を有してタイヤ周上に設けられた空気入りタイヤにおいて、前記各リブのクローズドサイプを該タイヤの赤道線に投影した時に、前記クローズドサイプが各リブ間でタイヤ周方向に互いに重なることなく配されていることを特徴とする空気入りタイヤとした。
本発明において、前記クローズドサイプを設けた1周期において、前記クローズドサイプが各リブ間でタイヤ周方向に互いに重なることない領域の周方向長さの和が、前記1周期の長さの20%以下であることが好ましい。
かかる構成によれば、前記クローズドサイプが各リブ間で周方向に互いに間隔を空けて配置され、しかもその間隔を空けすぎないようにすることで、接地面内リブの剛性を均一化し接地性を向上することができ、均一な摩耗性能が得られる。
リブパターンの偏摩耗は、走行時にリブに対し横方向からの応力を主体とする剪断力やすべりが作用したとき、接地面内においてリブ端部が他の部分より過剰に動くことによって局部的に摩耗し、この局部摩耗がリブ側縁に沿って周方向に拡大すると考えられるが、本発明におけるリブは、オープンサイプによるブロックを有しないことで周方向の剛性変動を低減し、かつクローズドサイプによってリブの接地性を向上するので過剰な接地面内での動きが軽減され偏摩耗を抑制することができる。
また、本発明の空気入りタイヤは、前記クローズドサイプは、当該リブ実幅の20〜30%の領域に設けられていること、さらに前記クローズドサイプは、タイヤ周方向長さと幅方向長さとの比(周方向長さ/幅方向長さ)が1〜2の範囲にあることにより、タイヤ周方向の接地面内の剛性変動を抑えて接地性を均一化するとともに、複数のリブにクローズドサイプを配置することでリブの接地性が向上する。また、リブ実幅の30%を超える領域にクローズドサイプを設けると、クローズドサイプがタイヤ軸方向に開くようになり摩耗の起点となる。さらに、好ましくはリブ内のクローズドサイプの周方向間隔をサイプ長さの3〜4倍とすることが望ましく、これによりクローズドサイプが配されている領域だけでなく、サイプの空隙部がリブの変形を緩衝する効果を発生し、クローズドサイプの周方向前後にわたりリブの接地圧を低減、均一化し耐摩耗性を向上する。
また、本発明の空気入りタイヤにおいては、前記クローズドサイプは、各リブにおいてタイヤ周方向に対して全て同一方向に傾斜していることが好ましく、クローズドサイプの傾斜方向が異なるとリブの接地圧が上昇し耐摩耗性が低下傾向になる。
さらに、本発明の空気入りタイヤは、前記クローズドサイプは、前記1周期内において該タイヤの最外層ベルトコードの延在方向にタイヤ周方向に順次位置をずらし配されるとともに、各々のサイプ両端を結ぶ線と前記最外層ベルトコードの延在方向とが交差する関係にあることで、内圧充填時のベルトコード間隔が拡がろうとする作用によりクローズドサイプの開きを抑えリブの剛性を確保するとともに、クラック発生を抑制することができる。
本発明によれば、接地面内のリブの剛性変動を抑え、リブの剛性を確保するとともに、リブに設けたクローズドサイプによって接地性を向上することで、耐摩耗性に優れ、特に偏摩耗の発生を抑える空気入りタイヤを提供することができる。
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態においては、トラック・バス用の大型重荷重用タイヤを例に説明するが、本発明はこの実施形態により何ら限定されるものではない。
図1は本発明の1実施形態を、サイズが295/75R22.5の空気入りタイヤ1(以下、単にタイヤということがある)について示すトレッドパターンの展開平面図である。図2はトレッドの幅方向断面図、図3は図1の一部拡大図を示す。
タイヤ1は、図2に示すように、1対のビード部のビードコアに係止された1枚のスチールコードプライからなるラジアルカーカス41と、そのクラウン部に配置した4枚のスチールコードプライ42、43、44、45からなるベルト40と、該ベルト40の外周を取り囲むトレッド10、トレッド10に続くサイドウォール部46等を備えた一般的な内部構造の空気入りラジアルタイヤであり、その詳細な説明は省略する。
図1において、トレッド10を、その周方向に直線状に連続して延びる4本の主溝11、12により、トレッド1中央部の赤道線C上に位置するセンターリブ13、センターリブ13の両外側に位置するそれぞれの中間リブ14a、14bと、中間リブ14の両外側に位置するショルダーリブ15a、15bとに区画され、それぞれのリブ13、14,15はタイヤ周方向に連続する陸部を形成している。
センターリブ13のタイヤ幅方向中央部には、稲妻形状のクローズドサイプ21a、21b、21c・・・が、タイヤ周方向に間隔を空けて設けられている。また、中間リブ14a、14bにも、そのタイヤ幅方向中央部に、稲妻形状のクローズドサイプ22a、22b、22c・・・、及び23a、23b、23c・・・がタイヤ周方向に間隔を空けて設けられている。
上記クローズドサイプ21、22、23は、いずれもタイヤ周方向に傾斜して延び、サイプ両端が当該リブ領域内で行き止まり状となって終端するサイプである。このクローズドサイプによって、リブの圧縮変形が吸収されて、リブ端部の動きがより制限されたものとなる。
前記クローズドサイプ21、22、23は、各リブ13、14a、14bの幅方向中央部に、該リブの溝稜線部に配したショートサイプ31を除いたリブ実幅の20〜30%の領域に設けられている。これにより、クローズドサイプ21、22、23が設けられていないリブ両側領域の剛性を確保し、リブの変形を抑える効果を得ることができる。上記の領域が30%を超えると、剪断力によりサイプが開きリブ剛性の低下によって摩耗が促進される傾向にある。また、20%未満ではリブ中央域の接地性が低下する。
図では稲妻形状のクローズドサイプ21、22、23を示すが、その形状は直線状、波形状などを採用することができ、特に限定されない。クローズドサイプの形状は各リブ13、14a、14bで全て同一でもよいが、異なっていてもよい。しかし、少なくとも同一リブ周上には、同一形状のクローズドサイプを設けることが、リブ剛性を均一にし偏摩耗を防止する上で好ましい。
また、各リブ13、14a、14bに設けられたクローズドサイプ21、22、23は、タイヤ周方向に対して全て同一方向に、例えば周方向に対して15〜45度程度の角度で傾斜していることが好ましく、走行時の接地圧を低減し接地性を向上することができるので、耐摩耗性に有利となる。
図1では、センターリブ13と中間リブ14にクローズドサイプ21、22、23を設けた例を示すが、ショルダーリブ15にもクローズドサイプを設けてもよい。
上記センターリブ13のクローズドサイプ21と中間リブ14のクローズドサイプ22は、各リブ間で周方向に順次位置をずらしながら所定の周期を有してタイヤ周上に設けられている。すなわち、中間リブ14aのクローズドサイプ22aとセンターリブ13のクローズドサイプ21aと中間リブ14bのクローズドサイプ23aとを1組の周期とし、この周期をタイヤ周方向に繰り返して規則性のあるクローズドサイプの配置を3本のリブ上に設けている。
本発明のタイヤ1は、前記センターリブ13と中間リブ14a、14bのクローズドサイプ21、22、23とが該タイヤの赤道線に投影した時に、前記各リブ間で1周期のクローズドサイプ21a、22a、23aがタイヤ周方向に互いに重なることなく配されていることが重要である。すなわち、1組のクローズドサイプの周期で説明すると、図1に示すように、センターリブ13のクローズドサイプ21aの下端と中間リブ14aのクローズドサイプ22aの上端との間には互いのサイプが周方向で重複しない隙間Xの領域を持ち、センターリブ13のクローズドサイプ21aの上端と中間リブ14bのクローズドサイプ23aの下端との間には互いのサイプが周方向で重複しない隙間Yの領域を持ち、さらに中間リブ14aのクローズドサイプ22aの下端と中間リブ14bのクローズドサイプ23bの上端との間には互いのサイプが周方向で重複しない隙間Zの領域を持っている。
前記各リブに配されたクローズドサイプ21、22、23のタイヤ周方向に占める領域は、前記クローズドサイプ21、22、23を設けた1周期において、前記クローズドサイプが各リブ間でタイヤ周方向に互いに重なることない領域の周方向長さの和を、前記1周期の長さの20%以下とすることが好ましい。
前記サイプ21、22、23が互いに重なることない領域の周方向長さの和が、サイプ1周期の長さの20%を超えると、クローズドサイプ21、22、23による接地性の向上効果が得難くなる。このクローズドサイプ21、22、23の存在しない領域は、少ないほど耐摩耗性の観点からは好ましいが、後述するタイヤ金型の製造上問題から若干の隙間を介してクローズドサイプを配設することが好ましく、通常の金型製造方法ではその隙間合計はタイヤ外周長さの5%程度あれば十分であるが、金型の製造手法によっては隙間合計を0%とすることも可能である。
このように、各リブ13、14a、14bの幅方向の中央部にクローズドサイプ21、22、23を設けるとともに、各リブ13、14a、14b間でクローズドサイプ21、22、23が互いに重なることなく配置することにより、タイヤ周方向の接地面内の剛性変動を抑えて均一化するとともに、各リブにクローズドサイプ21、22、23を設けることで各々のリブの接地性を向上し、またクローズドサイプが設けられる領域だけでなく、クローズドサイプが設けられていない領域がリブの変形を緩衝する効果を発生させ、クローズドサイプの周方向前後にわたり接地圧を低減させることで、耐摩耗性を向上することができる。
上記クローズドサイプ21、22、23の寸法に関しては、タイヤサイズにより異なるので特に限定されることはないが、例えば本実施形態のサイズ295/75R22.5の大型タイヤでは、周方向のクローズドサイプ長さLを10mm程度とし、クローズドサイプの繰り返しピッチPを30〜40mm程度とすることが、上記耐摩耗性の向上効果を最大限に発揮することができ、この間隔が小さくなり過ぎると、リブ剛性の低下により摩耗が促進される傾向がある。なお、サイプの幅は0.3〜2.5mm程度であり、中でも0.5〜1.5mm程度が効果的である。
また、各リブ13、14a、14bにおけるクローズドサイプ21、22、23のサイプ長さLは、本実施形態の3本リブにクローズドサイプが設けられた場合、クローズドサイプの繰り返しピッチPの1/3の長さであることが耐摩耗性向上の点で最も好ましい。すなわち、各リブにおけるクローズドサイプ21、22、23は、互いに間隔を空けず、かつ重なることがなく、上記の隙間X、Y、Zがいずれも0mmであることが望ましい。
しかしながら、通常のタイヤ加硫金型は、そのトレッド意匠面を構成する金型として、6〜10分割の分割形金型が使用されるので、金型の分割端にクローズドサイプが位置しないことが金型の強度や製造上で必要となり、また金型の製造公差(サイプブレードの埋め込み公差)を勘案すると若干の隙間を設けてクローズドサイプを配設することが望ましい。
また、上記クローズドサイプ21、22、23は、そのタイヤ周方向のサイプ長さLと幅方向長さHの比(L/H)が1〜2の範囲にあることが好ましく、クローズドサイプの存在領域における接地圧の低減効果と非存在領域における剛性変動の抑制効果を両立し、耐摩耗性をより向上することができる。
図3において、上記サイズタイヤのサイプ22の寸法を例示すると、サイプ長さ(L)=9.63mm、幅(H)=6.86mm、ピッチ(P)=34.56mm、サイプ間隔(K)=24.93mm、L/H=1.4が挙げられる。
また、クローズドサイプ21、22、23の深さは、主溝11、12の深さに対して0.5〜0.9倍の範囲で実施できる。クローズドサイプ深さが主溝よりも深くなると、リブの剛性低下により走行初期から偏摩耗を起こしやすくする。
また、タイヤ1は、前記クローズドサイプ21、22、23の1周期内において、タイヤ1の最外層ベルト42のベルトコードの延在方向にタイヤ周方向に順次位置をずらし配されるとともに、各々のサイプ21、22、23のサイプ両端を結ぶ線と前記最外層ベルトコードの延在方向とが交差するように配されることが好ましい。
最外層ベルトコードとクローズドサイプ21、22、23が同一方向に延在する場合、内圧充填によるコード間隔の拡がりによってサイプ厚を増大させる方向にサイプが変形しやすくなる。しかし、最外層ベルトコードとサイプ21、22、23とが交差する方向に設定されることで、ベルトコード間隔の拡がりによってもサイプの変形に対する影響が軽微であり耐クラック性に有利となる。
タイヤ1のベルトには、通常3×0.20+6×0.35、3+9+15×0.22(+1)構造などのスチールコードが使用され、また最外層のベルトにはトレッドの外傷に対して耐カット性に優れる4×2×0.23、1×5×0.35など伸びの大きい、いわゆるハイエロンゲーションコードが使用されることがある。通常、所定打ち込み密度でスチールコードが配列されベルトプライが3〜4枚積層され、コードは赤道線Cに対して15〜35°(カーカス層に隣接する最内層ベルトは、50〜65°で使用されることもある)の角度で配される。
このベルトの内で、最外層のベルトコードに上記ハイエロンゲーションコードを使用した場合は、内圧によりコード間隔が拡がりやすくなるので、ベルトコードとサイプとが交差する方向に設定されると上記サイプの変形を抑える効果が得られやすい。
以上のような空気入りタイヤ1において好ましくは、上記センターリブ13と中間リブ14及びショルダーリブ15において、各リブの溝稜線部に多数配置されたショートサイプ31を除いた実リブ幅16、17、18が、センターリブ13の実リブ幅16を100として、その両側の中間リブ14の実リブ幅17を95〜105、ショルダーリブ15の実リブ幅18を140〜160とすることが好ましい。
これにより、ショルダーリブ15の剛性を高めてその変形を抑制し、ショルダーリブ15の接地圧を均一化し外側からの偏摩耗の進行を防止し、さらに、縁石等への乗り降りに起因するリブ欠けの発生、細溝の溝底からの亀裂の発生を効果的に防止することができる。この実リブ幅によりリブ面積比を規定するのは、リブ稜線部に多数のショートサイプ31を配置した場合、このサイプ31を配した領域は局部的に剛性が低下し、耐摩耗性に対する寄与が低くなるからである。
また、上記リブ稜線部に開口し、タイヤ周方向に多数の配置されたショートサイプ31は、接地時にリブ端部に剪断力によるすべりが生じても、すべり力に対する追従性が向上してすべりをなくしリブ端部の偏摩耗を防止することが知られている。
また、タイヤ1は両側のショルダーリブ15の外縁近傍位置で周方向に延びる1本の細溝32を設けることも採用できる。細溝32を形成し、好ましくは、その細溝32の深さを主溝12より深くすることで、細溝32より外側のリブ部分の剛性の低下に基づく変形を受け先行摩耗することで、偏摩耗のショルダーリブ15への進行を抑制するものとなる。
さらに、リブ13、14の溝壁に、主溝深さよりも浅いジグザグ状の切り込み33を多数形成した場合は、走行時の摩耗に従ってジグザグ形状が出現するので、湿潤路などでの駆動性、制動性を確保することができる。
さらに、主溝12の溝底部の中央部に、溝長手方向に沿って突条34を設けることで、路面の石が溝内に入ろうとした時、突条34が石の侵入を抑制し耐石噛み性を向上する。
以下に、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。
図1に示すトレッドパターンを備え、図3に示す稲妻形状のクローズドサイプを有する本発明にかかる実施例タイヤ、実施例と同じトレッドパターンを有しクローズドサイプの寸法、配置等の仕様を表1記載に変更した比較例タイヤを試作し性能評価をした。
タイヤサイズは、295/75R22.5のラジアルタイヤであり、カーカスプライには3+8×0.22mmのスチールコードを打ち込み密度30本/50mmで、カーカス層に隣接する最内層ベルトプライ〜3層目のベルトプライには3×0.20+6×0.35mm、最外層ベルトには1×5×0.35mm(ハイエロンゲーション)のスチールコードをそれぞれ打ち込み密度25本/50mmで使用した。なお、ベルトコードの延在方向は図1において最内層ベルトが左上がり、2層目ベルトが右上がり、3層目ベルトが左上がり、最外層ベルトが左上がりの方向である。
また、主溝11、12の幅は11mm、深さは12mmとし、リブの実幅は、センターリブと中間リブが26mm、ショルダーリブが39.4mmである。サイプ形状は各リブにおいて全て同一形状として、その深さを全て8mmとした。
上記試作タイヤを、トラクタ(2−D)の前輪(操舵輪)に装着して実走させ、リブ端部における耐偏摩耗特性について評価した。
耐偏摩耗特性は、160,000Km走行後に、各タイヤのセンターリブ端部と中間リブ端部に沿って発生したリバーウェアの発生面積を測定し、前輪のタイヤ2本分の平均値で評価した。結果を比較例1タイヤのリバーウェア発生面積を100とする指数で表1に示す。従って、値が小さいほど耐偏摩耗性能がよい。
また、タイヤ加硫金型の工程性評価として、サイプブレードの早期損傷の発生(ブレードの脱落、欠け、曲がりなど)の有無を、タイヤ1500本の加硫時点で評価した。
表1によれば、本発明にかかる実施例タイヤでは、効果的にリバーウェアの発生が抑制されることが分かる。
Figure 2008110625
本発明の空気入りタイヤは、乗用車用タイヤからトラック・バス用の大型重荷重用タイヤまで各種サイズ、用途のタイヤに適用でき、操舵輪、駆動輪の区別無く使用することができるが、中でもトラック・バス、トラクタ等の大型車両の前輪(操舵輪)に好適である。
実施形態のトレッドパターンの展開平面図である。 トレッドの幅方向断面図である。 図1の一部拡大図である。
符号の説明
10……空気入りタイヤ
13……センターリブ
14……中間リブ
21、22……クローズドサイプ
C……赤道線

Claims (6)

  1. タイヤ踏面部においてタイヤ周方向に連続する4本の主溝により区画された5本のリブを備え、少なくともタイヤ赤道線上に位置するセンターリブと該センターリブの両側に位置する中間リブに、該リブの幅方向中央部に両端が当該リブ内で終端するクローズドサイプが各リブ間で周方向に順次位置をずらしながら所定の周期を有してタイヤ周上に設けられた空気入りタイヤにおいて、
    前記各リブのクローズドサイプを該タイヤの赤道線に投影した時に、前記クローズドサイプが各リブ間でタイヤ周方向に互いに重なることなく配されている
    ことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記クローズドサイプを設けた1周期において、前記クローズドサイプが各リブ間でタイヤ周方向に互いに重なることない領域の周方向長さの和が、前記1周期の長さの20%以下である
    ことを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記クローズドサイプは、当該リブ実幅の20〜30%の領域に設けられている
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記クローズドサイプは、タイヤ周方向長さと幅方向長さとの比(周方向長さ/幅方向長さ)が1〜2の範囲にある
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記クローズドサイプは、各リブにおいてタイヤ周方向に対して全て同一方向に傾斜している
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記クローズドサイプは、前記1周期内において該タイヤの最外層ベルトコードの延在方向にタイヤ周方向に順次位置をずらし配されるとともに、各々のサイプ両端を結ぶ線と前記最外層ベルトコードの延在方向とが交差する関係にある
    ことを特徴とする請求項5に記載の空気入りタイヤ。
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