JP2016199078A

JP2016199078A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2016199078A
Application number: JP2015078641A
Authority: JP
Inventors: 薫子渡邉; Yukiko Watanabe; 幸恵吉原; Yukie Yoshihara; 翔 ▲高▼増; Sho Takamasu
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2035-04-07
Also published as: JP6518492B2

Abstract

【課題】周方向溝の溝底でのクラックの発生を抑制して、耐久性を確保することができる空気入りタイヤを提供する。【解決手段】タイヤ周方向に対し傾斜して延びる１以上の傾斜ベルト層４ａからなるベルト４を備え、かつ、トレッド踏面５ａに、タイヤ周方向に延びる少なくとも一本の周方向溝１１を形成した空気入りタイヤ１であって、傾斜ベルト層のうち、少なくとも１つの傾斜ベルト層のコードのタイヤ幅方向に対する傾斜角度θ１が、６０°≦θ１≦７０°を満たし、適用リムに装着し、規定内圧、無負荷とした状態において、前記周方向溝は、一対の溝壁と、溝壁の内側端を接続し、かつ、曲率を有する溝底と、により画定されており、タイヤ幅方向断面におけるトレッド踏面の輪郭線のタイヤ赤道面ＣＬからトレッド端ＴＥまでのタイヤ幅方向領域をＮ等分（Ｎ≧３）するとき、輪郭線の曲率半径は、トレッド幅方向外側の領域ほど小さいことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

従来、トレッド部に周方向溝が形成された空気入りタイヤが知られている（例えば、特許文献１参照）。周方向溝を有するタイヤでは、長期使用により、周方向溝の溝底にクラック（グルーブクラック）が発生して、タイヤが損傷する問題がある。グルーブクラックによるタイヤの損傷は、タイヤの耐久性に大きな影響を及ぼす。

グルーブクラックは、溝底の繰り返し歪みにより溝底が疲労することにより発生すると考えられている。グルーブクラックの発生を抑制する手法としては、タイヤ径方向に対する周方向溝の溝壁のタイヤ径方向に対する角度を大きくする又は溝底の曲率半径を大きくすることにより、溝底の歪みを低減する技術が知られている。しかしながら、従来の手法では、周方向溝の幅を大きくする必要があるため、トレッドパターンの設計の自由度が低下してしまう問題がある。このため、周方向溝の溝底でのクラックの発生を抑制して、タイヤの耐久性を向上させる他の手法が希求されている。

特開２００８−２２２０９１号公報

本発明は、上記課題に鑑み、周方向溝の溝底でのクラックの発生を抑制して、タイヤの耐久性を確保す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。

本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）タイヤ周方向に対し傾斜して延びるコードのゴム引き層からなる１以上の傾斜ベルト層からなるベルトを備え、かつ、トレッド踏面に、タイヤ周方向に延びる少なくとも一本の周方向溝を形成した空気入りタイヤであって、前記１以上の傾斜ベルト層のうち、少なくとも１つの傾斜ベルト層のコードのタイヤ幅方向に対する傾斜角度θ１が、６０°≦θ１≦７０°を満たし、前記空気入りタイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした状態において、前記周方向溝は、一対の溝壁と、該一対の溝壁のタイヤ径方向の内側端を接続し、かつ、曲率を有する溝底と、により画定されており、タイヤ幅方向断面における前記トレッド踏面の輪郭線のタイヤ赤道面からトレッド端までのタイヤ幅方向領域をＮ等分（Ｎ≧３）するとき、前記輪郭線の曲率半径は、トレッド幅方向外側の領域ほど小さいことを特徴とする。
このような構成とした本発明の空気入りタイヤでは、周方向溝の溝底でのクラックの発生を抑制して、タイヤの耐久性を確保することができる。

なお、「タイヤ周方向に延びる」とは、タイヤ周方向に向かって延びることを指し、タイヤ周方向に向かってジグザグ状に連続して延びる場合や、タイヤ周方向に向かって湾曲しながら連続して延びる場合も含まれる。
なお、「適用リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではＪＡＴＭＡＹＥＡＲＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯＳＴＡＮＤＡＲＤＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡＹＥＡＲＢＯＯＫ等に記載されている、適用サイズにおける標準リム（ＥＴＲＴＯのＳＴＡＮＤＡＲＤＳＭＡＮＵＡＬではＭｅａｓｕｒｉｎｇＲｉｍ、ＴＲＡのＹＥＡＲＢＯＯＫではＤｅｓｉｇｎＲｉｍ）を指す。
また、「規定内圧」とは、適用サイズのタイヤにおける上記規格のタイヤの最大負荷能力に対応する内圧をいうものとする。

「トレッド踏面」とは、タイヤを、適用リムに組み付け、規定内圧を適用し最大負荷能力に対応する負荷を加えた状態で転動させた際に、路面と接触することとなる、タイヤの全周にわたる外表（周）面のことを言う。「トレッド端」とは、上記「トレッド踏面」のタイヤ幅方向最外位置を指す。また「トレッド幅」とは、タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷状態とした際の上記「トレッド端」間のタイヤ幅方向の距離をいう。なお、「タイヤ赤道面におけるトレッド踏面」に溝や凹部等が形成されている場合には、これら溝や凹部が形成されていないと仮定した際のトレッド踏面のタイヤ幅方向断面での仮想線をトレッド輪郭線とし、このトレッド輪郭線のタイヤ赤道面とトレッド輪郭線との交点をそれぞれ指すものとする。
「トレッドプロファイル」は、トレッドに溝が形成されていないと過程した場合におけるトレッドの輪郭を意味するものとする。
トレッド踏面の輪郭線の「曲率半径」とは、タイヤ幅方向断面視におけるトレッド踏面の輪郭線がなす曲線を最小２乗法で近似した円弧の曲率半径をいう。

（２）本発明の空気入りタイヤは、前記空気入りタイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした状態において、前記周方向溝の溝壁がタイヤ幅方向に対してなす角度θ２は、１０°≦θ２≦４５°であることが好ましい。このようにすると、タイヤの耐久性をさらに高めることができる。

（３）本発明の空気入りタイヤは、前記空気入りタイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした状態において、前記溝底の曲率半径ＧＲは、１〜５ｍｍであることが好ましい。このような構成であれば、タイヤ幅方向断面における周方向溝の形状を三角形に近づけることができる。そのため、タイヤに荷重が負荷された際のトレッドゴムの変形を抑制することができ、結果的に溝底に発生する繰り返し歪が低減されて、グルーブクラックの発生を更に抑制することが可能である。

ここで「溝底の曲率半径」とは、タイヤ幅方向断面視における溝底の輪郭線がなす曲線を最小２乗法で近似した円弧の曲率半径をいう。

（４）本発明の空気入りタイヤは、前記Ｎ等分した領域の前記輪郭線の曲率半径ＴＲを前記赤道面から順に、ＴＲ（ｎ）（ｎは１≦ｎ≦Ｎの整数）とした場合、前記ＴＲ（ｎ）は、ＴＲ（ｎ）／ＴＲ（ｎ＋１）≦３の条件を満たす、ことが好ましい。このような構成であれば、接地圧の集中をより緩和することができる。

本発明により、周方向溝の溝底でのクラックの発生を抑制して、タイヤの耐久性を確保することができる空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる空気入りタイヤのタイヤ幅方向の概略的な断面図である。図１のタイヤのベルトの構造を概略的に示す図である。図１の周方向溝のタイヤ幅方向断面である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に例示説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）のタイヤ幅方向の概略的な断面図である。なお図１においては、理解を容易にするために各構成部材を模式的に示している。そのため、図１に示した各構成部材は、実際の構成部材とは、形状及び寸法等が異なる場合がある。また、図１においては、タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷状態とした、基準状態の際のタイヤのタイヤ幅方向断面を示している。

図１に示すように、本実施形態のタイヤ（空気入りタイヤ）１は、一対のビード部２に埋設されたビードコア２ａ間をトロイダル状に跨るカーカス３と、カーカス３のクラウン部のタイヤ径方向外側に配置されたベルト４と、ベルト４のタイヤ径方向外側に配置されたトレッド５とを備えている。カーカス３のカーカスプライのコードの材質は、特には限定しないが、例えばスチールコード等を用いることができる。

図１に示す本実施形態にかかるタイヤ１のベルト４は、カーカス３のクラウン部のタイヤ径方向外側に配置された傾斜ベルト層４ａと、傾斜ベルト層４ａよりも内側に配置された傾斜ベルト層４ｂとから構成されている。２層の傾斜ベルト層４ａ、４ｂは、ベルトコードがタイヤ周方向に対して傾斜して延び、層間でベルトコードが互いに交差する、ベルト層である。ベルトコードの材質は、特には限定しないものの、スチールコードを用いることが好ましい。

図２は、図１のタイヤのベルト４の構造を概略的に示す図である。本発明の傾斜ベルト層４ａは、傾斜ベルト層４ａを構成するコードのタイヤ幅方向に対する傾斜角度θ１Ａ（θ１）が、６０°≦θ１Ａ≦７０°となるように設けられている。また本実施形態では、傾斜ベルト層４ｂのコードのタイヤ幅方向に対する傾斜角度θ１Ｂ（θ１）が、６０°≦θ１Ｂ≦７０°となるように傾斜ベルト層４ｂを設けている。なお、本実施形態の傾斜ベルト層４ａ及び傾斜ベルト層４ｂは、傾斜ベルト層４ａ及び傾斜ベルト層４ｂのタイヤ幅方向の中心がタイヤ赤道面ＣＬに一致するように設けられている。また、ベルト４のタイヤ径方向外側に、周方向ベルト層からなる補強ベルトを備えていてもよい。

本実施の形態のトレッド５には、図１に示すように、タイヤ周方向に延びる周方向溝１１、１２、１３が形成されている。この周方向溝１１、１２、１３及びトレッド端ＴＥにより、陸部が区画形成されている。周方向溝１１は、トレッド踏面の中央にタイヤ赤道面ＣＬに対称に形成されている。周方向溝１２及び１３は、タイヤ赤道面ＣＬを中心として対称となる位置に形成されている。なおトレッド５には、所定のパターンのサイプ及び横溝が形成されていてもよい。

図３は図１の周方向溝１１のタイヤ幅方向断面の拡大図である。図３に示すように、タイヤ１をリムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした状態において、本発明の周方向溝１１は、一対の溝壁１１ａ及び１１ｂと、溝壁１１ａのタイヤ径方向の内側端１１ｃ及び溝壁１１ｂのタイヤ径方向の内側端１１ｄを接続し、かつ、曲率を有する溝底１１ｅと、により画定されている。本実施の形態の周方向溝１２及び１３は、周方向溝１１と実質的に同じ構成を有しているので、図３に周方向溝１２及び１３の構成の符号を、括弧を付して示すことにより周方向溝１２及び１３の図示及び詳細な説明を省略する。なお、本実施形態では、各周方向溝１１、１２及び１３を、タイヤ幅方向断面視したときに、各周方向溝のタイヤ幅方向の中心を通る面に対称となる形状としているが、非対称な形状となるように構成してもよい。

本発明のトレッド５は、タイヤ幅方向断面におけるトレッド踏面５ａの輪郭線のタイヤ赤道面ＣＬからトレッド端ＴＥまでのタイヤ幅方向領域をＮ等分（Ｎ≧３）するとき、輪郭線の曲率半径は、トレッド幅方向外側の領域ほど小さくなるような形状を有している。本実施形態では、図１に示すように、タイヤ赤道面ＣＬからトレッド端ＴＥまでのタイヤ幅方向領域を、タイヤ赤道面ＣＬ側から順番に、３つの領域ＡＲ１、ＡＲ２及びＡＲ３に３等分している。

すなわち本実施形態では、タイヤ赤道面に隣接する領域ＡＲ１の輪郭線の曲率半径ＴＲ（１）よりも、トレッド接地端ＴＥ側の領域ＡＲ２の輪郭線の曲率半径ＴＲ（２）のほうが小さい。また、領域ＡＲ２の輪郭線の曲率半径ＴＲ（２）よりも、最もトレッド接地端ＴＥ側の領域ＡＲ３の輪郭線の曲率半径ＴＲ（３）のほうが小さい。

以下、本実施形態のタイヤの作用効果について説明する。本実施形態のタイヤによれば、周方向溝１１は、一対の溝壁１１ａ及び１１ｂと、該一対の溝壁１１ａ及び１１ｂのタイヤ径方向の内側端１１ｃ及び１１ｄを接続し、かつ、曲率を有する溝底１１ｅと、により画定されている。同様に、周方向溝１２及び１３は、一対の溝壁１２ａ及び１２ｂ並びに１３ａ及び１３ｂと、一対の溝壁１２ａ及び１２ｂ並びに１３ａ及び１３ｂのタイヤ径方向の内側端１２ｃ及び１２ｄ並びに１３ｃ及び１３ｄをそれぞれ接続し、かつ、曲率を有する溝底１２ｅ及び１３ｅと、によりそれぞれ画定されている。そのため周方向溝１１、１２及び１３は、タイヤ幅方向の断面がＶ字状でしかも溝底が曲率を有する形状となるので、溝底の平均歪を低減して溝底のクラックの発生を抑制することができる。また、傾斜ベルト層４ａ及び４ｂのコードのタイヤ幅方向に対する傾斜角度θ１を、６０°≦θ１≦７０°としているので、タイヤの径方向成長が大きくなって、溝底１１ｅ、１２ｅ及び１３ｅを含む周方向溝１１、１２及び１３の全体がタイヤ幅方向に圧縮されて、周方向溝１１、１２及び１３の溝底１１ｅ、１２ｅ及び１３ｅの平均歪みがさらに低減される。さらに、トレッド５のタイヤ幅方向断面におけるトレッド踏面５ａの輪郭線を、タイヤ赤道面に隣接する領域ＡＲ１の輪郭線の曲率半径ＴＲ（１）よりも、トレッド接地端ＴＥ側の領域ＡＲ２の輪郭線の曲率半径ＴＲ（２）のほうが小さくなり、領域ＡＲ２の輪郭線の曲率半径ＴＲ（２）よりも、最もトレッド接地端ＴＥ側の領域ＡＲ３の輪郭線の曲率半径ＴＲ（３）のほうが小さくなる構成としている。そのため、トレッド踏面５ａにおける接地圧の集中が緩和されて、ショルダー部の偏摩耗が抑制されてタイヤの耐久性を高めることができる。

以上の通り、本実施形態のタイヤによれば、周方向溝の溝底でのクラックの発生を抑制して、タイヤの耐久性を確保することができる。

なお、タイヤ１を適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした状態において、溝底１１ｅ、１２ｅ及び１３ｅが曲率を有していないと、溝底１１ｅ、１２ｅ及び１３ｅの平均歪を十分に低減することができない場合がある。また、１以上の傾斜ベルト層の、タイヤ幅方向に対する傾斜角度θ１（θ１Ａ及びθ１Ｂ）が全て、６０°よりも小さいと、タイヤが径方向に十分に成長せず、周方向溝１１、１２及び１３がタイヤ幅方向に圧縮されずに、溝底１１ｅ、１２ｅ及び１３ｅの平均歪みを十分に低減できない場合が生じうる。さらに、１以上の傾斜ベルト層の、タイヤ幅方向に対する傾斜角度θ１（θ１Ａ及びθ１Ｂ）が全て７０°よりも大きいと、タイヤの径方向成長が過度となり、タイヤの耐久性が確保できない場合が生じうる。さらに、タイヤ幅方向断面におけるトレッド踏面５ａの輪郭線のタイヤ赤道面ＣＬからトレッド端ＴＥまでのタイヤ幅方向領域をＮ等分（Ｎ≧３）するとき、輪郭線の曲率半径がトレッド幅方向外側の領域ほど小さくならないと、トレッド踏面５ａにおける接地圧の集中を緩和することができず、ショルダー部の偏摩耗が発生してタイヤの耐久性が損なわれうる。

ここで本発明にあっては、空気入りタイヤ１を適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした状態において、図３に示す周方向溝１１、１２及び１３の溝壁１１ａ及び１１ｂ、１２ａ及び１２ｂ並びに１３ａ及び１３ｂがタイヤ径方向に対してなす角度θ２（θ２Ａ及びθ２Ｂ）は、それぞれ１０°≦θ２Ａ≦４５°、１０°≦θ２Ｂ≦４５°であることが好ましい。このようにすると、タイヤ１の耐久性をさらに高めることができる。

本発明にあっては、空気入りタイヤ１を適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした状態において、溝底１１ｅ、１２ｅ及び１３ｅの曲率半径ＧＲがそれぞれ、１〜５ｍｍであることが好ましい。このようにすると、タイヤ幅方向断面における周方向溝の形状を三角形に近づけることができるので、溝底１１ｅ、１２ｅ及び１３ｅの平均歪を十分に低下させて、グルーブクラックの発生をさらに抑制することが可能である。

本発明にあっては、ＴＲ（１）／ＴＲ（２）≦３であり、ＴＲ（２）／ＴＲ（３）≦３であることが好ましい。このような構成であれば、接地圧の集中をより緩和することができる。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。

本発明の効果を確かめるため、発明例１〜４にかかるタイヤと、比較例１〜３にかかるタイヤを試作した。各タイヤの諸元は、以下の表１に示している。タイヤサイズはいずれも２１５／４５Ｒ１６である。そして、各タイヤに対し、グルーブクラック耐久性、ショルダー偏摩耗を評価する試験を行った。ショルダー偏摩耗については、摩耗ドラム試験を行った。なお、各タイヤは、図１に示すように、一対のビード部２に埋設されたビードコア２ａ間をトロイダル状に跨るカーカス３と、カーカス３のクラウン部のタイヤ径方向外側に配置された２層の傾斜ベルト４ａ及び４ｂからなるベルト４と、ベルト４のタイヤ径方向外側に配置されたトレッド５とを備え、トレッド５には、タイヤ周方向に延びる周方向溝１１、１２、１３が形成されたタイヤである。

＜グルーブクラック耐久性試験＞
タイヤをオゾン環境下に無負荷で放置（２週間）した後に、正規リムに正規内圧・荷重を負荷したドラムを一定時間走行させたのちに発生したクラックの深さを計測した。

＜摩耗ドラム試験＞
カント路面上走行時と同様の負荷を与え、摩耗状態を室内で再現する摩耗ドラム試験を行うことにより行った。具体的には、路面端から路面中央に向かって水平方向に対して０．２°の傾斜角度を有するカント路面上を、７０ｋｍ／ｈの一定速度下で車両を１２０，０００ｋｍ走行させた。そして、タイヤセンター領域とショルダー領域のそれぞれにおいて、新品時の溝深さと摩耗後の溝深さの平均を測定し、これを比較することにより磨耗性評価を行った。なお、ここで言うタイヤセンター領域の溝深さとは、タイヤセンターに最も近い溝１１の溝深さのことであり、ショルダー領域の溝深さとは、タイヤ幅方向最外側の溝１２及び１３の溝深さのことである。

結果を表１に示す。表中、グルーブクラック耐久性の結果は、クラック深さを指数化したものであり、数値が大きいほどグルーブクラック性が悪いとして評価したものである。また表中の摩耗ドラム試験の結果は、走行後のタイヤセンター部の溝深さとショルダー部の溝深さの差を指数化しており、数値が大きいほど偏摩耗性が悪いことを示している。

表１に示すように、発明例１〜４にかかるタイヤは、いずれも比較例１〜３にかかるタイヤと比べて、グルーブクラック耐久性が高く、ショルダー偏摩耗が抑制されているため、タイヤの耐久性が高くなることがわかる。

１：タイヤ（空気入りタイヤ）２：ビード部３：カーカス４：ベルト４ａ：傾斜ベルト層４ｂ：傾斜ベルト層１１：周方向溝１１ａ：溝壁１１ｂ：溝壁１１ｃ：内側端１１ｄ：内側端１１ｅ：溝底１２：周方向溝１２ａ：溝壁１２ｂ：溝壁１２ｃ：内側端１２ｄ：内側端１２ｅ：溝底１３：周方向溝１３ａ：溝壁１３ｂ：溝壁１３ｃ：内側端１３ｄ：内側端１３ｅ：溝底ＣＬ：タイヤ赤道面

Claims

タイヤ周方向に対し傾斜して延びるコードのゴム引き層からなる１以上の傾斜ベルト層からなるベルトを備え、かつ、トレッド踏面に、タイヤ周方向に延びる少なくとも一本の周方向溝を形成した空気入りタイヤであって、
前記１以上の傾斜ベルト層のうち、少なくとも１つの傾斜ベルト層のコードのタイヤ幅方向に対する傾斜角度θ１が、６０°≦θ１≦７０°を満たし、
前記空気入りタイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした状態において、
前記周方向溝は、一対の溝壁と、該一対の溝壁のタイヤ径方向の内側端を接続し、かつ、曲率を有する溝底と、により画定されており、
タイヤ幅方向断面における前記トレッド踏面の輪郭線のタイヤ赤道面からトレッド端までのタイヤ幅方向領域をＮ等分（Ｎ≧３）するとき、前記輪郭線の曲率半径は、トレッド幅方向外側の領域ほど小さいことを特徴とする、空気入りタイヤ。
前記空気入りタイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした状態において、前記周方向溝の前記溝壁がタイヤ径方向に対してなす角度θ２は、１０°≦θ２≦４５°である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記空気入りタイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした状態において、前記溝底の曲率半径ＧＲは、１〜５ｍｍである請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
前記Ｎ等分した領域の前記輪郭線の曲率半径ＴＲを前記赤道面から順に、ＴＲ（ｎ）（ｎは１≦ｎ≦Ｎの整数）とした場合、
前記ＴＲ（ｎ）は、ＴＲ（ｎ）／ＴＲ（ｎ＋１）≦３の条件を満たす請求項１ないし３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。