JP2019085019A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】ショルダー部の径成長の抑制、及び耐偏摩耗性能を向上させた空気入りタイヤを提供する。【解決手段】タイヤは、カーカス4の外周に積層される4枚のベルトプライ81、82、83、84を有する。トレッド部3の表面に、複数のリブ32〜34が形成されている。カーカス4から外周に向けて第2及び第3番目となるベルトプライ82、83のコードC2、C3は、タイヤ軸に対して互いに逆方向に傾斜して交差している。第2及び第3番目のベルトプライ82、83のタイヤ周方向CDに対する傾斜角度は、タイヤ赤道CLでの角度θ1よりもベルト端82a、83aの角度θ2での方が小さい。ショルダーリブ32に対応し、傾斜角度θが周囲よりも大きい頂点T1を有する第1の山型角度変化部M1が設けられている。第1の山型角度変化部M1の頂点T1は、ショルダーリブ32と平面視で重なるショルダーリブ領域A1に配置されている。【選択図】図3

Description

本開示は、トレッドに、周方向に延びるリブが形成された重荷重用の空気入りタイヤに関する。
トラックやバスなどに使用される重荷重用の空気入りタイヤは、ラジアルタイヤであり、タイヤ軸を中心として放射状に配置されるスチールコードを有するカーカスを有する。カーカスの外周には、スチールコードを有する4枚のベルトプライが積層されている。トレッドには、タイヤ周方向に延びる主溝が形成されており、主溝により区画されるリブがタイヤ周方向に延びている。リブタイヤと呼ばれる重荷重用の空気入りタイヤは、トレッドに、リブのみが形成されたタイヤである。
特許文献1には、重荷重用タイヤが開示され、グルーブクラックを抑制するために、一つのベルトプライだけに対し、主溝領域の角度をそれ以外の角度よりも大きく変化させる記載がある。主溝領域の角度は、タイヤ周方向に対して30〜45度と記載されている。
特開2006−205817号公報
しかしながら、主溝角度が30〜45度と大きくて現実的ではなく、効果が得られなかった。
重荷重用のタイヤは、ショルダー部の径成長の抑制、耐偏摩耗性能が求められるが、特許文献1はこれらの課題に対して言及していない。
本開示は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、ショルダー部の径成長の抑制、及び耐偏摩耗性能を向上させた空気入りタイヤを提供することである。
本開示は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。
すなわち、本開示の空気入りタイヤは、カーカスと、トレッド部における前記カーカスの外周に積層される4枚のベルトプライと、を有し、前記トレッド部の表面に、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝と、前記主溝により区画されタイヤ周方向に連続する複数のリブとが形成されており、前記4枚のベルトプライのうち、前記カーカスから外周に向けて第2及び第3番目となるベルトプライのコードは、タイヤ軸に対して互いに逆方向に傾斜して交差しており、前記第2及び第3番目のベルトプライのタイヤ周方向に対する傾斜角度は、タイヤ赤道における角度よりもベルト端における角度の方が小さく、前記複数のリブのうちタイヤ幅方向の最も外側にあるショルダーリブに対応し、前記傾斜角度が周囲よりも大きい頂点を有する第1の山型角度変化部が設けられており、前記第1の山型角度変化部の前記頂点は、前記ショルダーリブと平面視で重なるショルダーリブ領域に配置されている。
この構成によれば、ショルダー部の径成長の抑制、及び耐偏摩耗性能を向上させることが可能となる。
本開示における一実施形態のトレッド形状とベルトのコード角度の関係を示す図。 実施例1のトレッド形状と第3ベルトのコード角度の関係を示す図。 実施例2のトレッド形状と第3ベルトのコード角度の関係を示す図。 実施例3のトレッド形状と第3ベルトのコード角度の関係を示す図。 比較例1のトレッド形状と第3ベルトのコード角度の関係を示す図。 比較例2のトレッド形状と第3ベルトのコード角度の関係を示す図。
以下、本開示の一実施形態の空気入りタイヤについて、図面を参照して説明する。
図1に示すように、空気入りタイヤは、一対のビード部(非図示)と、各々のビード部からタイヤ径方向RD外側に延びるサイドウォール部2と、両サイドウォール部2のタイヤ径方向RD外側端に連なるトレッド部3とを備える。ビード部は、鋼線等の収束体をゴム被覆してなる環状のビードコアと、硬質ゴムからなるビードフィラーと、を有する。
また、このタイヤは、トレッド部3からサイドウォール部2を経てビード部に至るトロイド状のカーカス4を備える。カーカス4は、一対のビード部同士の間に設けられ、その端部がビードコアに巻き上げられている。カーカス4は、タイヤの軸を中心として放射状に延びるスチールコードと、スチールコードを被覆するトッピングゴムと、を有する。スチールコードは、タイヤ子午線断面に沿っている。カーカスの内側には、空気圧を保持するためのインナーライナーゴム5が配置されている。
サイドウォール部2におけるカーカス4の外側には、サイドウォールゴム6が設けられている。また、ビード部におけるカーカス4の外側には、リム装着時にリム(図示しない)と接するリムストリップゴム(非図示)が設けられている。
トレッド部3におけるカーカス4の外周には、カーカス4を補強するための4枚のベルトプライ81、82、83、84と、トレッドゴム30とが内側から外側に向けて順に設けられている。トレッド部3の表面には、タイヤ周方向CDに沿って延びる複数の主溝31と、主溝31により区画されタイヤ周方向CDに連続するリブ32、33、34とが形成されている。本実施形態では、リブタイヤであるので、リブのみが形成されている。ここで、リブとは、周方向に分断する溝が形成されていない陸部だけでなく、周方向に分断する溝が形成されている陸部であっても、その溝が主溝幅よりも狭く、主溝深さよりも浅いものも含まれる。本実施形態では、タイヤ片側に2本の主溝31が形成され、全体で4本の主溝31を有するが、これに限定されない。例えば、全体で3本でもよく、5本以上でもよい。なお、本実施形態において、複数のリブ32、33、34のうちタイヤ幅方向の最も外側にあるショルダーリブ32の幅方向端部に、主溝31よりも幅狭の細溝35が形成されているが、細溝35を省略することも可能である。本明細書でいうショルダーリブ32は、タイヤ幅方向の最も外側にある主溝31で区画されるリブであり、細溝35で区画される陸部(細溝35よりもタイヤ幅方向外側にある陸部)を意味するわけではない。主溝の幅は5mm以上且つ15mm以下であるのに対し、細溝の幅は1mm以上且つ3mm以下である。
4枚のベルトプライ81、82、83、84は、それぞれ簾状に平行配列した複数本のスチールコードを含み、それらをゴム被覆して形成されている。4枚のベルトプライ81、82、83、84のうち、カーカス4から外周に向けて第2及び第3番目となるベルトプライ82、83のコードC2、C3は、タイヤ軸に対して互いに逆方向に傾斜して交差している。第2及び第3のベルトプライ82、83は、いわゆるメインベルトであり、トレッドゴム30を挟み込んでいる。
図2は、トレッド形状と、第3番目のベルトプライ83のコードのタイヤ周方向CDに対する傾斜角度をペリメータと対応させて示す図である。ペリメータは、タイヤ子午線断面において、第3番目のベルトプライ83の下面に沿ったタイヤ赤道CLからの距離を意味する。図1及び図2に示すように、第2及び第3番目のベルトプライ82、83のタイヤ周方向CDに対する傾斜角度は、タイヤ赤道CLの角度θ1よりもベルト端82a、83aの角度θ2の方が小さい。この関係が成立すれば、タイヤ赤道CLよりもショルダー部の方がメインベルト82、83による拘束が強くなる。なお、図2の例では、タイヤ赤道CLでの傾斜角度θ1は、19.5度であり、ベルト端83aでの傾斜角度θ2は、16.3度である。
図1及び図2に示すように、傾斜角度θが周囲(タイヤ幅方向両側)よりも大きい頂点T1を有する第1の山型角度変化部M1が設けられている。第1の山型角度変化部M1は、複数のリブ32、33、34のうちタイヤ幅方向WDの最も外側にあるショルダーリブ32に対応している。第1の山型角度変化部M1の頂点T1は、ショルダーリブ32と平面視で重なるショルダーリブ領域A1に配置されている。このようにすれば、傾斜角度がタイヤ赤道CL側に比べて相対的に大きい部分がショルダーリブに存在することになり、ショルダーリブの径方向成長が許容されて接地性が向上する。
なお、第1の山型角度変化部M1の頂点T1は、ショルダーリブ領域A1のタイヤ幅方向中央部にあることが好ましいが、頂点T1がショルダーリブ領域A1にあれば、上記接地性の向上効果を得ることができる。
また、複数のリブ32、33、34のうちショルダーリブ32以外のメディエイトリブ33に対応して、傾斜角度θが周囲よりも大きい頂点T2を有する第2の山型角度変化部M2(センター側山型角度変化部に相当)が設けられている。第2の山型角度変化部M2の頂点T2は、対応するリブ33と平面視で重なる領域A2に配置されている。同様に、複数のリブ32、33、34のうちショルダーリブ32以外のセンターリブ34に対応して、傾斜角度θが周囲よりも大きい頂点T3を有する第3の山型角度変化部M3(センター側山型角度変化部に相当)が設けられている。第3の山型角度変化部M3の頂点T3は、対応するリブ34と平面視で重なる領域A3に配置されている。このように、各々のリブに対応して山型角度変化部が設けられることにより、各々のリブ中央側が相対的に接地しやすくなり接地圧が高くなり、各々のリブ端側が相対的に接地し難くなり接地圧が下がる。
なお、第2の山型角度変化部M2の頂点T2、第3の山型角度変化部M3の頂点T3は、対応するリブと平面視で重なる領域A2、A3に配置されていればよいが、対応するリブのタイヤ幅方向中央部にあることが好ましい。
図2に示すように、第1の山型角度変化部M1の頂点T1、第2の山型角度変化部M2の頂点T2、及び第3の山型角度変化部M3の頂点T3での傾斜角度θは、一致しているが、図3に示すように、タイヤ赤道側からタイヤ幅方向外側に向かうにつれて大きくなることが好ましい。頂点T1、T2、T3の部位を着目すれば、各々の部位は、タイヤ赤道側からタイヤ幅方向外側に向かうにつれて接地性が向上することになる。
なお、図2及び図3では、第2の山型角度変化部M2、第3の山型角度変化部M3を設けているが、図4に示すように、第2の山型角度変化部M2、第3の山型角度変化部M3を設けずに、第1の山型角度変化部M1のみを設けてもよい。
第2及び第3番目のベルトプライ82、83のコードの傾斜角度は、15〜25度、好ましくは、15〜20度が好ましい。この角度範囲内でなだらかに変化するのが好ましい。屈曲すると歪みが集中するからである。角度が大きくなり過ぎると、ベルトの拘束力が弱くなることで径成長が大きくなり、その結果歪な接地形状で不均一な接地圧となるため偏摩耗の問題が生じる。角度が小さすぎると、ベルトの拘束力が強く、接地時の踏面の変形はトレッド部のみが受け、偏摩耗が招来されやすくなるからである。
以上のように、本実施形態の空気入りタイヤは、カーカス4と、トレッド部3におけるカーカス4の外周に積層される4枚のベルトプライ81、82、83、84と、を有する。トレッド部3の表面に、タイヤ周方向CDに沿って延びる複数の主溝31と、主溝31により区画されタイヤ周方向CDに連続する複数のリブ32、33、34とが形成されている。4枚のベルトプライ81、82、83、84のうち、カーカス4から外周に向けて第2及び第3番目となるベルトプライ82、83のコードC2、C3は、タイヤ軸に対して互いに逆方向に傾斜して交差している。第2及び第3番目のベルトプライ82、83のタイヤ周方向CDに対する傾斜角度は、タイヤ赤道CLにおける角度θ1よりもベルト端82a、83aにおける角度θ2の方が小さい。複数のリブ32、33、34のうちタイヤ幅方向WDの最も外側にあるショルダーリブ32に対応し、傾斜角度θが周囲よりも大きい頂点T1を有する第1の山型角度変化部M1が設けられている。第1の山型角度変化部M1の頂点T1は、ショルダーリブ32と平面視で重なるショルダーリブ領域A1に配置されている。
このように、第2及び第3番目のベルトプライ82、83は、タイヤ軸に対して互いに逆方向に傾斜して交差するメインベルトであり、メインベルト82、83の傾斜角度は、タイヤ赤道CLよりもベルト端82a、83aの角度の方が小さいので、タイヤ赤道CLよりもショルダー部の方がメインベルト82、83による拘束が強くなり、ショルダー部の径方向成長を抑制できる。
一方、接地面全体で見た場合に、タイヤ赤道での接地圧が高く、タイヤ幅方向外側であるショルダー部に向かうにつれて接地圧が小さく低くなる傾向がある。接地圧が相対的に高い部位に比べて接地圧が相対的に低い部位は滑りが生じやすく、偏摩耗が招来されやすい。よって、傾斜角度θが周囲よりも大きい頂点T1を有する第1の山型角度変化部M1がショルダーリブ32に対応して設けられることにより、傾斜角度θが相対的に大きい部分がショルダーリブ32に存在することになり、ショルダーリブ32の径方向成長が許容されて接地性が向上し、タイヤ赤道とショルダー部の接地圧の不均一が小さくなり、耐偏摩耗性能を向上させることが可能となる。
一方、リブ単独で見た場合には、リブが路面に接触し、リブが圧縮され、リブ踏面中央部に対してリブ端部は、拘束力が小さくリブ端外側に変形されるために、リブ中央の接地圧が最も高く且つリブ端に向かうにつれて接地圧が低くなるのが理想の接地圧分布と考える。よって、第1の山型角度変化部M1の頂点T1がショルダーリブ32と平面視で重なるショルダーリブ領域A1に配置されており、傾斜角度が大きければ接地しやすくなるので、ショルダーリブ中央側の接地圧が高くなり且つショルダーリブ端側の接地圧が下がる方向に補正され、ショルダーリブ単体での接地性が向上して耐偏摩耗性能を向上させることが可能となる。
したがって、ショルダー部の径成長の抑制、及び耐偏摩耗性能を向上させることが可能となる。
本実施形態では、複数のリブ32、33、34のうちショルダーリブ32以外のリブ33、34に対応して、傾斜角度θが周囲よりも大きい頂点T2、T3を有するセンター側山型角度変化部(第2の山型角度変化部M2、M3)が設けられており、第2の山型角度変化部M2、第3の山型角度変化部M3の頂点T2、T3は、対応するリブ33、34と平面視で重なる領域A2、A3に配置されている。
この構成によれば、ショルダーリブ32だけではなく、それ以外のリブ33、34にも第2の山型角度変化部M2、第3の山型角度変化部M3が設けられ、第2の山型角度変化部M2、第3の山型角度変化部M3の頂点T2、T3が対応するリブ33、34と平面視で重なる領域A2、A3に配置されているので、各々のリブ中央側の接地圧が高くなり且つリブ端側の接地圧が下がる方向に補正され、各々のリブ単体での接地性が向上して耐偏摩耗性能を向上させることが可能となる。
本実施形態では、第1の山型角度変化部M1及びセンター側山型角度変化部(第2の山型角度変化部M2、第3の山型角度変化部M3)の頂点T1、T2、T3での傾斜角度θは、タイヤ赤道側からタイヤ幅方向外側に向かうにつれて大きくなる。
この構成によれば、タイヤ赤道側からタイヤ幅方向外側に向かうにつれて、頂点T1、T2、T3での径方向成長が許容されて接地性が向上し、タイヤ赤道側からタイヤ幅方向外側にあるショルダー部にかけての接地圧の不均一が小さくなり、耐偏摩耗性能を向上させることが可能となる。
本実施形態では、第2及び第3番目のベルトプライ82、83のコードC2、C3の傾斜角度θは、15〜25度である。
この構成によれば、ショルダー部の径成長の抑制し、且つ耐偏摩耗性能を向上させるうえで好ましい。
本開示の構成と効果を具体的に示すために、下記実施例について下記の評価を行った。
(1)径成長性
タイヤサイズ295/75R22.5、リムサイズ22.5X8.25、空気圧760kPa条件で、リム寄せ、新品INF及び成長後INFの3つの状態における内径を計測し、リム寄せから成長後INF時における内面変化量を指数化した。比較例1の結果を100とし、数字が小さいほど径成長が小さく、好ましい。なお、リム寄せとは、リム組みした新品タイヤに空気を少し充填して内圧を50kPaとした状態を指す。また、新品INFとは、リム寄せ状態にあるタイヤに空気を更に充填(インフレート)して、内圧を760kPaとした状態を指す。更に、成長後INFとは、新品INF状態にあるタイヤをドラム上にて88km/hで300km走行させた後、内圧を760kPaとした状態を指す。
(2)耐偏摩耗性能
タイヤサイズ295/75R22.5のタイヤをリムサイズ22.5X8.25のホイールに、空気圧760kPa(TRA規格内圧)で組み付け、速度80km/h、荷重2800kg(TRA100%荷重)の条件にて走行試験を実施し、センター(Ce)及びショルダー(Sh)リブにかかる摩耗量比を表示した。Sh>CeであればSh/Ceはプラスの値でショルダー摩耗となり、Ce>ShであればCe/Shはマイナスの値で、センター摩耗となり、Sh=Ceであれば1.0で、均一摩耗となる。1.0が好ましい。
実施例1
第3番目のベルトプライ83のコードC3の傾斜角度を、図2に示すようにした。第2のベルトプライ82は、第3の反転である。タイヤ赤道CLの傾斜角度θ1>ベルト端83aの傾斜角度θ2とした。θ1=19.5°、θ2=16.3°である。ショルダーリブ32に対応する第1の山型角度変化部M1を設け、メディエイトリブ33に対応する第2の山型角度変化部M2を設け、センターリブ34に対応する第3の山型角度変化部M3を設けた。各々の山型角度変化部M1、M2、M3の頂点T1、T2、T3での傾斜角度θは、すべて19.5°で一致している。
実施例2
第3番目のベルトプライ83のコードC3の傾斜角度を、図3に示すようにした。タイヤ赤道CLの傾斜角度θ1>ベルト端83aの傾斜角度θ2であり、θ1=17.3°、θ2=16.3°である。第1の山型角度変化部M1、第2の山型角度変化部M2、第3の山型角度変化部M3の頂点T1、T2、T3での傾斜角度θは、タイヤ赤道側からタイヤ幅方向外側に向かうにつれて大きくなるようにした。第3の山型角度変化部M3の頂点T3での傾斜角度θは17.7°であり、第2の山型角度変化部M2の頂点T2での傾斜角度θは18°であり、第1の山型角度変化部M1の頂点T1での傾斜角度θは19.5°である。それ以外は、実施例1と同じである。
実施例3
第3番目のベルトプライ83のコードC3の傾斜角度を、図4に示すようにした。タイヤ赤道CLの傾斜角度θ1>ベルト端83aの傾斜角度θ2であり、θ1=16.9°、θ2=16.3°である。第1の山型角度変化部M1のみ設け、第2の山型角度変化部M2、第3の山型角度変化部M3は設けていない。第1の山型角度変化部M1の頂点T1での傾斜角度θは19.5°である。それ以外は、実施例1と同じとした。
比較例1
第3番目のベルトプライ83のコードC3の傾斜角度を、図5に示すようにした。第2のベルトプライ82は、第3の反転である。タイヤ赤道CLの傾斜角度θ1<ベルト端83aの傾斜角度θ2とした。
比較例2
第3番目のベルトプライ83のコードC3の傾斜角度を、図6に示すようにした。第2のベルトプライ82は、第3の反転である。タイヤ赤道CLの傾斜角度θ1>ベルト端83aの傾斜角度θ2とした。
表1によれば、径成長性について、比較例1よりも比較例2が小さい。これは、第2及び第3番目のベルトプライ82、83のコードの傾斜角度について、タイヤ赤道CLでの角度よりもベルト端での角度が小さくなっているので、ベルト端、即ちショルダー部で径方向成長が拘束されたと考えられる。
径成長性、耐偏摩耗性能について、比較例1よりも実施例1、2、3が向上している。タイヤ赤道CLでの角度よりもベルト端での角度が小さくなっているので、径成長性が抑制された。また、第1の山型角度変化部M1を設けることで、耐偏摩耗性が改善したと考えられる。
耐偏摩耗性能について、実施例2よりも1が悪化した理由は、タイヤ赤道CLよりもショルダー部分がより接地圧が低くなる傾向があるのに、全ての山型角度変化部M1、M2、M3の頂点T1、T2、T3での角度を同じにしたためと考えられる。よって、タイヤ赤道側からベルト端側(幅方向外側)に向かうにつれて、頂点での傾斜角度は大きくした方が効果的であることが分かる。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
4…カーカス
81、82、83、84…ベルトプライ
31…主溝
32…ショルダーリブ
33…メディエイトリブ
34…センターリブ
82…第2のベルトプライ
83…第3のベルトプライ
M1…第1の山型角度変化部
M2…第2の山型角度変化部(センター側山型角度変化部)
M3…第3の山型角度変化部(センター側山型角度変化部)
T1…第1の山型角度変化部の頂点
T2…第2の山型角度変化部の頂点(センター側山型角度変化部の頂点)
T3…第3の山型角度変化部の頂点(センター側山型角度変化部の頂点)

Claims (4)

  1. カーカスと、トレッド部における前記カーカスの外周に積層される4枚のベルトプライと、を有し、前記トレッド部の表面に、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝と、前記主溝により区画されタイヤ周方向に連続する複数のリブとが形成されており、
    前記4枚のベルトプライのうち、前記カーカスから外周に向けて第2及び第3番目となるベルトプライのコードは、タイヤ軸に対して互いに逆方向に傾斜して交差しており、
    前記第2及び第3番目のベルトプライのタイヤ周方向に対する傾斜角度は、タイヤ赤道における角度よりもベルト端における角度の方が小さく、
    前記複数のリブのうちタイヤ幅方向の最も外側にあるショルダーリブに対応し、前記傾斜角度が周囲よりも大きい頂点を有する第1の山型角度変化部が設けられており、
    前記第1の山型角度変化部の前記頂点は、前記ショルダーリブと平面視で重なるショルダーリブ領域に配置されている、空気入りタイヤ。
  2. 前記複数のリブのうち前記ショルダーリブ以外のリブに対応して、前記傾斜角度が周囲よりも大きい頂点を有するセンター側山型角度変化部が設けられており、
    前記センター側山型角度変化部の頂点は、対応するリブと平面視で重なる領域に配置されている、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記第1の山型角度変化部及び前記センター側山型角度変化部の頂点での傾斜角度は、タイヤ赤道側からタイヤ幅方向外側に向かうにつれて大きくなる、請求項2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記第2及び第3番目のベルトプライのコードの傾斜角度は、15〜25度である、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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