JP2009018617A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】リブを基調とするトレッドパターンに固有の直進安定性、耐偏摩耗性等の性能はそのままに、陸部に、それを横切って延びる傾斜溝を形成してウエット性能を向上させてなお、ヒールアンドトウ摩耗の発生を有効に防止できる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド踏面に、周方向に連続して延びる三本以上の周溝を設けるとともに、トレッド幅方向の最外側に位置するショルダ周溝２と、このショルダ周溝２のトレッド幅方向の内側に隣接して位置する内側周溝との間に区画される陸部４に、それを横切って延びる複数本の傾斜溝を設けてなるものであって、ショルダ周溝２のタイヤ幅方向断面内で、前記陸部４側の溝壁２ａの、その陸部４の表面に立てた法線ｎに対する交角α，θを、陸部４の表面からショルダ周溝深さｂの２５〜５０％の範囲内で、それより半径方向内方側部分の溝壁の交角θより小さくしてなる。
【選択図】図２

Description

この発明は空気入りタイヤ、なかでも、トラック、バス等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、すぐれたウエット性能を確保しつつ、耐偏摩耗性能を向上させる技術を提案するものである。

トレッド踏面に、周方向に連続して延びる三本以上の周溝を設けて、それらの周溝間および、トレッド幅方向の最外側に位置するショルダ周溝とトレッド側縁との間のそれぞれに陸部を区画してなる、トラック、バス等に用いられるリブ基調のタイヤでは、ウエット性能の確保を目的として、陸部に、湯溝、ラグ溝等と称される、たとえば、トレッド周方向に対して２０〜４５°の角度で延びる傾斜溝を、その陸部を横切って形成することが広く一般に行われており、これによれば、リブパターンタイヤに比してウエット性能の向上を図ることができる。

しかるにこの場合は、傾斜溝の近傍域、なかでも傾斜溝が周溝に開口する位置の近傍の陸部部分剛性が、その傾斜溝から離隔した陸部部分の剛性に比して相対的に低くなって、トレッド周方向での陸部部分剛性が不均一になるため、傾斜溝の間に挟まれた陸部部分は、タイヤの負荷転動に当って、ブロックの如くの変形挙動を示すことになり、剛性の低い傾斜溝近傍域を核とする、いわゆるヒールアンドトウ摩耗と称される偏摩耗が発生し易くなるという問題があった。

この点に関し、溝壁角度を選択、変更等することで溝近傍域の陸部部分剛性を高めて耐偏摩耗性能を向上させる技術が特許文献１に記載されている。
特開平１１−９９８１０号公報

しかしながらこの従来技術は、ブロックパターンのスタッドレスタイヤの、横溝の溝壁角度を、断面位置、深さ位置等に応じて変化させるものであるため、これによっては、リブを基調とするトレッドパターンを有するタイヤの、ヒールアンドトウ摩耗の発生に有効に対処することは不可能であった。

この発明は、リブを基調とするトレッドパターンに固有の直進安定性、耐偏摩耗性等の性能はそのままに、陸部に、それを横切って延びる傾斜溝を形成してウエット性能を向上させてなお、ヒールアンドトウ摩耗の発生を有効に防止できる空気入りタイヤを提供するものである。

この発明に係る空気入りタイヤは、トレッド踏面に、周方向に直線状、ジグザグ状、クランク状等の形態で連続して延びる三本以上の周溝を設けるとともに、トレッド幅方向の最外側に位置するショルダ周溝と、このショルダ周溝のトレッド幅方向の内側に隣接して位置する内側周溝との間に区画される陸部に、直線状の形態でそれを横切って延びる、たとえば、トレッド周方向に対して２０〜４５°の平均角度で傾斜する複数本の傾斜溝を設けてなるものであって、ショルダ周溝のタイヤ幅方向断面内で、前記陸部側の溝壁の、その陸部の表面に立てた法線に対する交角を、陸部の表面からショルダ周溝深さの２５〜５０％の範囲内、より好ましくは２０〜４５％の範囲内で、それより半径方向内方側部分の溝壁の交角より小さくしたものである。

ここでより好ましくは、陸部の表面に立てた法線に対する溝壁交角を、陸部表面からショルダ周溝深さの２５〜５０％の範囲で０〜７°とし、それより半径方向内方側部分で１０〜２０°の範囲とする。

この発明に係る空気入りタイヤでは、ショルダ周溝と内側周溝との間に区画される陸部に、たとえば、トレッド周方向に対して２０〜４５°の角度で、直線状の形態にて延在させることができる傾斜溝の複数本を、陸部を横切って配設することによりすぐれたウエット性能を確保することができる。

しかもここでは、ショルダ周溝のタイヤ幅方向の断面内で、前記陸部側の溝壁の、その陸部の表面に立てた法線に対する交角を、陸部の表面からショルダ周溝深さの２５〜５０％の範囲内で、それより半径方向内方側部分の溝壁の交角より小さくして、傾斜溝間の陸部部分の、周方向の剛性を全体的に小さくし、結果として、その陸部部分の、トレッド周方向での剛性差を小さくすることにより、陸部部分の、たとえば、鋭角隅部になる蹴り出し側と、鈍角隅部になる踏み込み側との摩耗仕事量、すなわち、接地面内に作用する剪断力と、トレッドの滑り量との積を、接地面への踏み込み側部分（周方向長さの３／４）と蹴り出し側部分（周方向の長さの１／４）とのそれぞれについて求めた、物理量としての摩耗仕事量の差が小さくなって、ヒールアンドトウ摩耗の発生が効果的に抑制されることになる。

そしてこのようなタイヤにおいて、陸部の表面に立てた法線に対する溝壁交角を、陸部表面からショルダ周溝深さの２５〜５０％の範囲で０〜７°とし、それより半径方向内方側部分で１０〜２０°の範囲としたときは、ウエット性能の低下なしに、ヒールアンドトウ摩耗の発生を有効に抑制することができる。

ここで、溝壁交角を、ショルダ周溝深さの２５〜５０％の範囲で変化させるのは、溝壁角度を小さくして、耐石噛み性の悪化を防ぐのである。

また、半径方向外方側部分での、法線に対する溝壁交角を０〜７°とし、半径方向内方側部分ではそれを１０〜２０°の範囲とするのは、半径方向内方側部分は慣例によってなお、半径方向外方側部分で、有効な剛性低下を図るためである。

図１は、この発明の実施の形態を示すトレッドパターンの展開平面図である。
ここでは、トレッド踏面に、周方向に直線状に連続して延びる四本の周溝１，２を形成して、それらの周溝間および、トレッド幅方向の最外側に位置するショルダ周溝２とトレッド側縁との間に総計五列の陸部３，４，５を区画するとともに、中央陸部３に、図では右上がり直線状に、たとえば、トレッド周方向に対して３０°の傾斜角度で延在してそれを完全に横切る傾斜溝６を、また、周溝１，２間にあって、中央陸部３に隣接して位置する中間陸部４に、同様に右上がりに直線状に延在して、傾斜溝６と等しい傾斜角度で陸部４を横切る他の傾斜溝７を、それぞれ、周方向に所定の間隔をおいて複数本配設する。

なお、それぞれの傾斜溝６，７の周方向に対する傾斜角度、延在方向等は、所要に応じて適宜に選択し得ることはもちろんである。

また、各陸部３，４，５のそれぞれの側縁部には、各陸部３，４，５の幅方向に延びて、陸部３，４，５の周方向剛性を低下させて陸部の接地性を高める小寸法のサイプ８を配設し、そして、周溝１内には、たとえば、幅５ｍｍ、長さ６〜７ｍｍ、高さ５ｍｍの立方体形状とすることができる、石噛み防止用のストーンエジェクタ９を配設する。

さらにこのタイヤでは、ショルダ周溝２のタイヤ幅方向断面内で、図１のII−II線に沿う断面を図２に例示するように、中間陸部４側の溝壁２ａにおいて、中間陸部４の表面から、ショルダ周溝深さｂ、たとえば１０〜２０ｍｍの２５〜５０％の範囲の半径方向外方側部分１０ａの、中間陸部４の表面に立てた法線ｎに対する交角αを、その範囲より半径方向内方側部分１０ｂの、その法線ｎに対する交角θより小さくし、より好ましくは、交角αを０〜７°の範囲内の一定値とし、交角θを１０〜２０°の範囲内の一定値とする。

このことによれば、傾斜溝７に挟まれる陸部部分４ａの、周方向からの入力に対する剛性を、半径方向外方側部分１０ａで、ショルダ周溝２に沿って全体的に低減させることができ、これにより、陸部部分４ａの、ショルダ周溝２側の鋭角隅部における剛性と、その隅部から鈍角隅部側に離れた部分の剛性との剛性差を小さくして、ヒールアンドトウ摩耗の発生を有効に抑制することができる。

これに対し、ショルダ周溝２の幅方向断面内で、図３に例示するように、中間陸部４側の溝壁２ａの、陸部４の表面に立てた法線ｎに対する溝壁交角を、前述したように変化させることなく、深さ位置のいかんにかかわらず、全体にわたって１０〜２０°の範囲としたときは、たとえば、傾斜溝間陸部部分の、ショルダ周溝２側の鋭角隅部が蹴出し端側に位置するような使用態様でタイヤを負荷転動させた場合、鋭角隅部側の、陸部部分の周方向長さの約１／４の領域に、偏摩耗の発生を核となる、とくに大きなヒール摩耗が発生することになる。

図１に示すトレッドパターンを有する、サイズがＴＢＲ１１Ｒ２２．５の実施例タイヤおよび従来タイヤを、８．２５×２２．５のリムに組付けるとともに、８００ｋＰａの空気圧を充填して、２Ｄ形式のバスの前輪に装着して、耐摩耗領域２００００〜３００００ｋｍ／ｍｍの条件下で、舗装路面上を５００００ｋｍ走行した後の、中間陸部に発生したヒールアンドトウ摩耗の発生段差量を各１０本のタイヤについて測定したところ、ショルダ周溝の横断面形状を図２に示すように形成した実施例タイヤでは、発生段差量が零であったのに対し、ショルダ周溝横断面形状を図３に示すように形成した従来タイヤではその段差量の平均値が０．８６ｍｍであった。

なお従来タイヤでは、中間陸部の幅を３２ｍｍ，ショルダ周溝２の幅および深さをそれぞれ、１３．５ｍｍおよび１５．８ｍｍとし、溝壁２ａの、陸部表面法線ｎに対する交角を全体にわたって１３°とした。
ここで、傾斜溝間陸部部分の剛性指数は、周方向中央部分で１００（コントロール）、鋭角側隅部で６０であり、その差は４０であった。

一方、実施例タイヤでは、中間陸部４の幅を３２ｍｍ、ショルダ周溝の幅および深さをそれぞれ、１３．５ｍｍおよび１５．８ｍｍとし、また、半径方向外方側部分１０ａの、陸部表面からの深さ範囲を５ｍｍ、交角αを５°とするとともに、半径方向内方側部分内１０ｂの交角θを１３°とした。
また、傾斜溝間陸部部分の剛性指数は、周方向中央部分で８０、鋭角側隅部で４８であり、その差は３２であった。

ところで、従来タイヤおよび実施例タイヤそれぞれの陸部部分の剛性は、有限要素法解析のための図４（ａ）および（ｂ）に斜視図で示すそれぞれの解析モデルを準備し（要素ピッチ：０．５×０．５ｍｍ、ヤング係数：２６６０ｋＰａ、ポアソン比：０．４９）、これらの各解析モデルにつき、陸部部分の上下面を固定し、上面に、幅および周方向のそれぞれ１ｍｍの強制変位を与え、出てきた力の、図５に平面で示す、ショルダ周溝側の範囲（鈍角隅部側から周方向長さの３／４×鈍角隅部側から陸部部分幅の１／１０の範囲）の和を比較することで算出したものである。
ここで、陸部部分全体の剛性ではなしに、ショルダ周溝側の範囲に限定して剛性を算出しているのは、ヒールアンドトウ摩擦は、陸部部分に全体に発生するのではなく、ショルダ周溝の限定された範囲で発生することによるものである。

この発明の実施の形態を示すトレッドパターンの展開図である。 図１のII−II線に沿うショルダ周溝断面図である。 従来技術を示す図２と同様の断面図である。 有限要素法の解析のためのモデルを示す斜視図である。 剛性の算出域を示す平面図である。

符号の説明

１ 周溝
２ ショルダ周溝
２ａ 溝壁
３ 中央陸部
４ 中間陸部
４ａ 陸部部分
５ 陸部
６，７ 傾斜溝
８ サイプ
９ ストーンエジェクタ
１０ａ 半径方向外方側部分
１０ｂ 半径方向内方側部分
ｂ ショルダ周溝深さ
ｎ 法線
α，θ 交角

Claims (2)

1. トレッド踏面に、周方向に連続して延びる三本以上の周溝を設けるとともに、トレッド幅方向の最外側に位置するショルダ周溝と、このショルダ周溝のトレッド幅方向の内側に隣接して位置する内側周溝との間に区画される陸部に、それを横切って延びる複数本の傾斜溝を設けてなる空気入りタイヤであって、
   ショルダ周溝のタイヤ幅方向断面内で、前記陸部側の溝壁の、その陸部の表面に立てた法線に対する交角を、陸部の表面からショルダ周溝深さの２５〜５０％の範囲内で、それより半径方向内方側部分の溝壁の交角より小さくしてなる空気入りタイヤ。
2. 陸部の表面に立てた法線に対する溝壁交角を、陸部表面からショルダ周溝深さの２５〜５０％の範囲で０〜７°とし、それより半径方向内方側部分で１０〜２０°の範囲としてなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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