JP2010208427A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】トレッドの幅方向での摩耗態様を一層均一にした空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】タイヤの骨格構造をなすカーカス１と、カーカス１のクラウン域の外周側に配設したベルト３と、ベルト３のさらに外周側に配設したトレッド４とを具えるものであって、ベルト３を形成する、二層のベルト層を、タイヤ周方向に延在するコードからなる周方向ベルト層３ａ，３ｂとするとともに、トレッド４を、キャップゴム層４ａとベースゴム層４ｂとからなる積層構造とし、タイヤ幅方向断面内で、周方向ベルト層３ａ，３ｂの幅方向端部分から踏面端位置に到る領域部分のベースゴム層４ｂの厚みを、トレッド４の他の部分のベースゴム層の厚みより厚くするとともに、キャップゴム層４ａのゴム硬度を、ベースゴム層４ｂのゴム硬度より高くしてなる。
【選択図】図１

Description

この発明は空気入りタイヤ、なかでも、トラック、バス等の重荷重車両に用いて好適な空気入りラジアルタイヤに関するものであり、とくには、トレッド幅方向での摩耗の均等性を向上させる技術を提案するものである。

タイヤの骨格構造をなすたとえばラジアルカーカスと、カーカスのクラウン域の外周側に配設したベルトと、ベルトのさらに外周側に配設したトレッドとを具える空気入りラジアルタイヤにあって、ベルトが、タイヤ周方向に延びるコードからなる一層以上の周方向ベルト層を有するタイヤでは、周方向ベルト層のすぐれたたが効果の故に、周方向ベルト層の配設域と、周方向ベルト層が存在しないトレッド部領域との間での、ベルト、カーカス等を含むトレッド部の抗張力の差が大きくなり、この抗張力の差が、トレッド踏面の接地圧分布の不均一性をもたらすことになるため、これを一つの原因として、トレッド踏面の摩耗が、トレッド幅方向で不均一になるという問題があった。

そこで、特許文献１には、周方向ベルト層が存在しないトレッドショルダ域の耐偏摩耗性を確保して、不均一摩耗の発生を防止するべく、周方向ベルト層の幅の最適化や、角度付きベルト層の広幅化などによって、耐偏摩耗性とトレッド耐久性との両立を図る技術が提案されている。

国際公開第０８／０７８７９４号パンフレット

しかるに、上記提案技術によってなお、相互に背反関係にある、耐偏摩耗性の確保と、トレッド耐久性の確保とを高い次元で両立させるための、必要十分な周方向ベルト層幅および角度付きベルト層幅を実現することが難しく、依然として、トレッド幅方向でのベルト張力分布、ひいては、トレッド踏面の摩耗態様が不均一な状態にあった。

この発明は、特許文献１に記載された技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題としたものであり、それの目的とするところは、トレッドの幅方向での摩耗態様をより一層均一にした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、先に述べたように、タイヤの骨格構造をなすカーカスと、カーカスのクラウン域の外周側に配設したベルトと、ベルトのさらに外周側に配設したトレッドとを具えるものであって、ベルトを形成する、少なくとも一層のベルト層を、タイヤ周方向に延在するコードからなる周方向ベルト層とするとともに、トレッドを、少なくともキャップゴム層とベースゴム層とを具える複数ゴム層の積層構造とし、タイヤ幅方向断面内で、周方向ベルト層の幅方向端部分、たとえば、周方向ベルト層の半幅の約１０％の幅にわたって周方向ベルト層の端部分にオーバラップする箇所から、トレッド踏面端位置に到る領域のベースゴム層の厚みを、トレッドの他の部分のベースゴム層の厚みより厚くするとともに、キャップゴム層のゴム硬度を、ベースゴム層のゴム硬度より高くしてなるものである。

このようなタイヤにおいてより好ましくは、キャップゴム層の動的弾性率を、ベースゴム層の動的弾性率の１．１５倍以上とする。

なお、ここでの動的弾性率は、スペクトロメータを用いて、温度２５℃、周波数５２Ｈｚ、与える歪２％の条件下で測定した値である。

また好ましくは、タイヤ赤道面を中心として、周方向ベルト層の１／２幅（Ｗ_０）の８０％の幅（Ｗａ）位置での、トレッドの総厚み（Ｂ_１+Ｃ_１）に対するベースゴムの厚み（Ｂ_１）の比を、零を越えて０．６以下とし、上記の８０％幅（Ｗａ）位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_１）を、周方向ベルト層の幅方向端縁位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_２）より薄く、かつ、トレッド踏面端位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_３）より薄くし、タイヤ赤道面位置から、周方向ベルト層の１／２幅（Ｗ_０）の８０％幅（Ｗａ）位置までの間のベースゴム層の厚みを、零をも含んで、その幅（Ｗａ）位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_１）以下とする。

なおこの場合、周方向ベルト層の１／２幅（Ｗ_０）の８０％幅（Ｗａ）位置が周溝にかかるときは、その幅位置を、周溝の、トレッド幅方向内側の溝縁とするものとする。
そして、周方向ベルト層の幅方向端縁位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_２）および、周方向ベルト層の１／２幅（Ｗ_０）の８０％幅（Ｗａ）位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_１）はともに、それらの各位置を通って、タイヤ中心軸線と直交する方向に測った厚みをいうものとし、また、トレッド踏面端位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_３）は、トレッド踏面端を通る、カーカスの厚み中心線に立てた法線上での厚みをいうものとする。

上述したところにおいて、「トレッド踏面端」とは、タイヤを適用リムに装着するとともに、規定の空気圧を充填した状態で、そのタイヤを、平板上に垂直姿勢で静止配置し、規定の質量に対応する負荷を加えたときの、タイヤの、平板への接触面の側縁をいうものとする。
この場合、「適用リム」とは、タイヤのサイズに応じて下記の規格に規定されたリムを、また、「規定の空気圧」とは、下記の規格において、最大負荷能力に対応して規定される空気圧をいい、最大負荷能力とは、下記の規格で、タイヤに負荷することが許容される最大の質量をいう。
また、「規定の質量」とは、上記の最大負荷能力をいう。
なお、ここでいう空気は、窒素ガス等の不活性ガスその他に置換することも可能である。

そして規格とは、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格をいい、たとえば、アメリカ合衆国では“THE TIRE AND RIM ASSOCIATION INC.のYEAR BOOK”であり、欧州では、“THE European Tyre and Rim Technical OrganisationのSTANDARDS MANUAL”であり、日本では日本自動車タイヤ協会の“JATMA YEAR BOOK”である。

ところで、上記８０％幅（Ｗａ）位置および、周方向ベルト層の幅方向端縁位置でのそれぞれの、上記ベースゴム層の厚み（Ｂ_１，Ｂ_２）と対応するそれぞれのキャップゴム層の厚み（Ｃ_１，Ｃ_２）は、それらの各位置を通ってタイヤ中心軸線と直交する方向に測った厚みをいうものとし、また、トレッド踏面端位置での上記ベースゴム層（Ｂ_３）と対応するキャップゴム層の厚み（Ｃ_３）は、トレッド踏面端を通る、カーカスの厚み中心線に立てた法線上での厚みをいうものとする。

そしてまた好ましくは、周方向ベルト層の幅方向端縁位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_３）を、トレッド踏面端位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_３）より薄くする。

この空気入りタイヤは、ベルトが一層以上の周方向ベルト層を具えることから、この点だけに着目すれば、タイヤの負荷転動時の接地圧分布がトレッド幅方向に不均一となって、トレッドの変形量は、周方向ベルト層が存在するトレッド部中央域で、それが存在しないトレッド部側部域より多くなり、このことが、相対的に、トレッド部側部域の接地圧の低下をもたらすことになり、これにより、その側部域の滑り量が増加することになって、そのトレッド部側部域に早期の摩耗が生じることになる。

このような、トレッド幅方向での、トレッド部側部域の部分的な早期摩耗は、周方向ベルト層が存在しないトレッド部側部域の変形量を、周方向ベルト層が存在するトレッド部中央域の変形量と同程度まで増加させることで解消可能であることから、ここでは、トレッドを、キャップゴム層とベースゴム層とを具える複数ゴム層の積層構造とするとともに、キャップゴム層よりゴム硬度の低いベースゴム層の厚みを、周方向ベルト層の幅方向端部分からトレッド踏面端位置に到る領域で、トレッドの他の部分のベースゴム層の厚みより厚くすることにより、トレッド全体として、周方向ベルト層が存在するトレッド部中央域の硬さを、周方向ベルト層が存在しないトレッド部側部域の硬さより高くし、もって、タイヤの負荷転動時の、トレッド部の側部域の変形量を相対的に増加させることにより、トレッド部側部域の変形量をトレッド部中央域の変形量とほぼ等しくして、トレッド幅方向の摩耗を、トレッドの幅方向の全体にわたって十分均等なものとする。

この場合、キャップゴム層の動的弾性率を、ベースゴム層の動的弾性率の１．１５倍以上としたときは、ベースゴム層の相対厚みを抑制してなお、所期した効果を十分に達成することができるので、トレッドの摩耗が進行しても、耐摩耗性の低いベースゴム層の、トレッド踏面への露出を有利に防止することができる。

また、このようなタイヤで、周方向ベルト層の１／２幅（Ｗ_０）の８０％幅（Ｗａ）位置での、トレッドの総厚み（Ｂ_１+Ｃ_１）に対するベースゴム層の厚み（Ｂ_１）の比を、零を越えて０．６以下としたときは、その比が零を越えることで、ベースゴム層の、トレッド踏面端側に向けた所要の厚みの増加を、安定的かつ確実なものとして、製造上の安定性を高めることができ、一方、それを０．６以下とすることで、トレッド踏面の摩耗に伴うベースゴム層の意図しない露出を有利に防止することができる。
すなわち、その比を、０．６を越える値としたときは、周方向ベルト層の側縁位置および、トレッド踏面端位置でのベースゴム層の厚みがより厚くなるため、トレッド踏面の摩耗の進行による、そのベースゴム層の、露出のおそれが高くなって、耐摩耗性の著しい低下が余儀なくされることになる。

このことに加えて、上記８０％幅（Ｗａ）位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_１）を、周方向ベルト層の幅方向端縁位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_２）より薄く、かつ、トレッド踏面端位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_３）より薄くし、併せて、および、タイヤ赤道面位置から、周方向ベルト層の１／２幅（Ｗ_０）の８０％幅（Ｗａ）位置までの間のベースゴム層の厚みを、零をも含んで、その８０％幅（Ｗａ）位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_１）以下として、周方向ベルト層の中央域から、そのベルト層の側縁位置に向けて次第に低下するベルト張力に対し、キャップゴム層に比して動的弾性率の小さいベースゴム層の厚みを、周方向ベルト層の中央域から、それの側縁側に向けて徐々に増加させることにより、タイヤの負荷転動時の、トレッド部側部域の変形量を相対的に多くして、トレッド幅方向の摩耗を、その全体にわたってより一層均等なものとすることができる。

ここにおいて、周方向ベルト層の幅方向端縁位置でのベースゴム層の厚（Ｂ_２）を、トレッド踏面端位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_３）より薄くしたときは、トレッドの側部域の変形量を、トレッドの踏面端に到るまで効果的に増加させて、より一層の摩耗の均等化を図ることができる。

この発明の実施形態をトレッド部の半部について示す要部子午線断面図である。 従来タイヤおよび実施例タイヤをトレッド部の半部について示す図１と同様の図である。

図１は、この発明の実施形態をトレッド部の半部について示す要部子午線断面図である。
適用リムに組付けたタイヤに、規定の空気圧を充填した姿勢で示す図示のトレッド部において、図中１は、図示しない一対もしくは複数対のビードコア間にトロイダルに延びる、一枚もしくは複数枚のカーカスプライからなるカーカス、たとえばラジアルカーカスを示す。

図示のトレッド部２は、ラジアルカーカス１のクラウン域の外周側に、たとえば複数のベルト層からなるベルト３を配設し、このベルト３のさらに外周側に、複数ゴム層の積層構造になるトレッド４を配設してなる。

ここで、図示のベルト３は、ラジアルカーカス１に近接する内層側にあって、タイヤ周方向に延在するベルトコードからなる、たとえば、コードの螺旋巻回構造体とすることができる二層の周方向ベルト層３ａ，３ｂと、これらの周方向ベルト層３ａ，３ｂの外周側に位置して、たとえば、ベルトコードがタイヤ赤道面に対して相互に逆方向に傾斜して延びて、それらのベルトコードが層間で相互に交差する二層の交錯ベルト層３ｃ，３ｄとで構成することができる。

また図示のトレッド４は、キャップゴム層４ａとベースゴム層４ｂとの二層のゴム層の積層構造になるものとすることができ、このトレッド４の踏面４ｃには所要に応じた溝４ｄを形成することができる。
なおこのトレッド４は、三層以上ゴム層の積層構造体にて構成することも可能である。

このようなトレッド４の、図では、ベルト３の外周側で、周方向ベルト層３ａ，３ｂの幅方向端部分に重ね合わせて配置したベースゴム層４ｂを、トレッド踏面端側に向けて次第に肉厚に形成するとともに、このベースゴム層４ｂの厚みを、たとえば、周方向ベルト層３ａ，３ｂの１／２幅Ｗ_０の約２０％の幅にわたって周方向ベルト層３ａ，３ｂの端部分に重なり合う箇所から、トレッド踏面端位置４ｅに到る領域のベースゴム層の厚みを、トレッド４の他のベースゴム層４ｂの厚みより厚くし、そして、キャップゴム層４ａのゴム硬度を、ベースゴム層４ｂのゴム硬度より高くする。

ここでより好ましくは、キャップゴム層４ａの（２％歪域での）動的弾性体を、ベースゴム層４ｂの同様の動的弾性率の１．１５倍を越える値とすることで、ベースゴム層４ｂの適用厚みを抑制し、これにより、所要の作用ないしは機能を確保しつつ、摩耗によるベースゴム層４ｂの露出のおそれを有効に取り除く。

また好ましくは、タイヤ赤道面Ｅを中心として、周方向ベルト層３ａ，３ｂの１／２幅（Ｗ_０）の８０％幅（Ｗａ）位置での、トレッド総厚み（Ｂ_１+Ｃ_１）に対するベースゴム層４ｂの厚み（Ｂ_１）の比を、零を越えて０．６以下とするとともに、上記の８０％幅（Ｗａ）位置でのベースゴム層４ｂの厚み（Ｂ_１）を、周方向ベルト層３ａ，３ｂの幅方向端縁位置でのベースゴム層４ｂの厚み（Ｂ_２）より薄く、かつ、トレッド踏面端位置４ｅでのベースゴム層４ｂの厚み（Ｂ_３）より薄くし、さらに、タイヤ赤道面位置から、周方向ベルト層の１／２幅（Ｗ_０）の８０％幅（Ｗａ）位置までの間のベースゴム層４ｂの厚さを、零をも含んで、その８０％幅（Ｗａ）位置でのベースゴム層４ｂの厚み（Ｂ_１）以下とし、これらによって、ベースゴム層４ｂの、トレッド踏面への意図しない露出を有効に防止するとともに、トレッド踏面の、トレッド幅方向での摩耗量をより均等なものとすることができる。

また好ましくは、０°ベルト層３ａ，３ｂの幅方向端縁位置でのベースゴム層４ｂの厚み（Ｂ_２）を、トレッド踏面端位置４ｅでのベースゴム層４ｂの厚み（Ｂ_３）より薄くし、これにより、トレッド部側部域、なかでも、トレッド踏面端および、その近傍部分の変形量の相対的な増加をより確実なものとする。

サイズが、３１５／６０Ｒ２２．５ Ｒ２４９Ｚの、重荷重用空気入りラジアルタイヤの、図２（ａ）にトレッド部の半部を要部子午線断面で示す従来タイヤにおいて、トレッド半幅（ＴＷ／２）を１３２ｍｍ、周方向ベルト層の１／２幅（Ｗ_０）を９５ｍｍ，Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，の厚さを２０ｍｍとするとともに、キャップゴム層の硬さを１０．０ＭＰａとし、ベースゴム層を適用しないものと、
図２（ｂ）に同様の子午線断面で示す実施例タイヤにおいて、トレッド半幅（ＴＷ／２）を１３２ｍｍ、周方向ベルト層の１／２幅（Ｗ_０）を９５ｍｍとするとともに、
図示の相対関係を有する、ベースゴム層およびキャップ層のそれぞれの位置での厚みを、
Ｂ_１＝３．０ｍｍ Ｃ_１＝１７．０ｍｍ
Ｂ_２＝６．０ｍｍ Ｃ_２＝１４．０ｍｍ
Ｂ_３＝１０．０ｍｍ Ｃ_３＝１０．０ｍｍ
とし、また、キャップゴム層の硬さを１０．０ＭＰａ、ベースゴム層の硬さを４．０ＭＰａとしたものとのそれぞれにつき、
摩耗試験ドラム上で、３００００ｋｍ負荷転動させたときの不均一摩耗量（＝（トレッド踏面端摩耗量−トレッド中央部摩耗量））を測定したところ、従来タイヤでは５．０ｍｍであったのに対し、実施例タイヤでは２．０ｍｍであった。
なお、この実施例での荷重条件および速度条件はそれぞれ、３４．８１ｋＮおよび７０ｋｍ／ｈとした。

実施例１で述べた構成を有する実施例タイヤの、キャップゴム層の動的弾性率および、ベースゴム層の動的弾性率をパラメータとして、ベースゴム層がトレッド踏面に露出するに到るまでの、摩耗試験ドラム上での、先の条件と同一の条件の下での走行距離、および、その走行距離における、先に述べたと同様の不均一摩耗量を測定したところ表１に示す結果を得た。

※１ 市場では通常溝深さ残６ｍｍ（新品１３ｍｍ）でタイヤ交換すると想定しているが、本試験ドラムにて４００００ｋｍ走行させると残溝深さが６ｍｍに達する為、試験を打ち切っている。

表１によれば、弾性率比を１．１５倍以上とすることで、不均一摩耗量を有効に低減できることが明らかである。

実施例１で述べた構成を有する実施例タイヤにおいて、トレッドの総厚み（Ｂ_１+Ｃ_１）に対するベースゴム層の厚（Ｂ_１）の比を、０．２０〜０．６５まで変化させるとともに、ベースゴム層およびキャップゴム層のそれぞれの厚みを表２に示すように変化させた、No.４〜No.６の供試タイヤのそれぞれにつき、ベースゴム層がトレッド踏面に露出するに到るまでの、摩耗試験ドラム上での、先の条件と同一の条件の下での走行距離、および、その走行距離における、先に述べたと同様の不均一摩耗量を測定したところ表２に示す結果を得た。

※２ No.６は、残６．５ｍｍでベースゴム層が露出。耐摩耗低下や、見た目でもベースの露出が認知可能な為、苦情が出るおそれがある。

表２に示すところによれば、厚み比が０．６５まで増加すると、トレッド踏面の摩耗に伴う、ベースゴム層の意図しない露出が生じることが解かる。

１ ラジアルカーカス
２ トレッド部
３ ベルト
３ａ，３ｂ ０°ベルト層
３ｃ，３ｄ 交錯ベルト層
４ トレッド
４ａ キャップゴム層
４ｂ ベースゴム層
４ｃ トレッド踏面
４ｅ トレッド踏面端
Ｅ タイヤ赤道面
Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３ キャップゴム層の厚み
Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３ ベースゴム層の厚み

Claims (4)

1. タイヤの骨格構造をなすカーカスと、カーカスのクラウン域の外周側に配設したベルトと、ベルトのさらに外周側に配設したトレッドとを具える空気入りタイヤであって、
   ベルトを形成する、少なくとも一層のベルト層を、タイヤ周方向に延在するコードからなる周方向ベルト層とするとともに、トレッドを、少なくともキャップゴム層とベースゴム層とを具える複数ゴム層の積層構造とし、タイヤ幅方向断面内で、周方向ベルト層の幅方向端部分からトレッド踏面端位置に到る領域のベースゴム層の厚みを、トレッドの他の部分のベースゴム層の厚みより厚くするとともに、キャップゴム層のゴム硬度を、ベースゴム層のゴム硬度より高くしてなる空気入りタイヤ。
2. キャップゴム層の動的弾性率を、ベースゴム層の同様の動的弾性率の１．１５以上としてなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. タイヤ赤道面を中心として、周方向ベルト層の１／２幅（Ｗ_０）の８０％幅（Ｗａ）位置での、トレッドの総厚み（Ｂ_１＋Ｃ_１）に対するベースゴム層の厚み（Ｂ_１）の比を、零を越えて０．６以下とし、上記の８０％幅（Ｗａ）位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_１）を、周方向ベルト層の幅方向端縁位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_２）より薄く、かつ、トレッド踏面端位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_３）より薄くし、タイヤ赤道面位置から、周方向ベルト層の１／２幅（Ｗ_０）の８０％幅（Ｗａ）位置までの間のベースゴム層の厚みを、零をも含んで、その幅（Ｗａ）位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_１）以下としてなる請求項１もしくは２に記載の空気入りタイヤ。
4. 周方向ベルト層の幅方向端縁位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_２）を、トレッド踏面端位置でのベースゴム層の厚み（Ｂ_３）より薄くしてなる請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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