JP3343633B2 - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

重荷重用空気入りタイヤ

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JP3343633B2 JP34397593A JP34397593A JP3343633B2 JP 3343633 B2 JP3343633 B2 JP 3343633B2 JP 34397593 A JP34397593 A JP 34397593A JP 34397593 A JP34397593 A JP 34397593A JP 3343633 B2 JP3343633 B2 JP 3343633B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、重荷重用空気入りタ
イヤのタイヤ走行中におけるトレッド外面の偏摩耗の発
生を抑制し、これを改良した重荷重用空気入りタイヤに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種重荷重用空気入りタイヤ
は、図2(イ)に示した如く、一つの円弧部Rによっ
てトレッド部31の外形が形成されている、いわゆるシ
ングルクラウン方式が採用されていたが、この方式によ
りモールドを形成し、加硫成形したタイヤでは、内圧の
充填に伴う、いわゆる成長タイヤでは、タイヤセンター
軸CL(トレッドの中心部を通ってタイヤ径方向に延び
る直線を云う。以下同様)の外形成長とトレッド部31
のショルダー端部32のコードプライで発生する内圧の
張力によって、トレッドショルダー端部32に最も近い
主溝33を起点にしてショルダーリブ34の肩落ち現象
が起こる。即ち、図2(イ)では、内圧充填したタイヤ
では、タイヤセンター軸CL部分のタイヤ外径Aとシ
ョルダー端部32部分のタイヤ外径Bとは、A>B
となって段差量h分だけが肩落ちすることとなる。し
かし、走行・発信・停止またはハンドル操作を頻繁に行
う市街地走行では、上記ショルダーリブ34の肩落ちタ
イヤであっても、トレッド面(踏面部)の強制摩擦が促
進されるので偏摩耗発生は比較的少ない。しかしその反
面、最近の輸送事情に因る長距離高速走行にみられる、
いわゆる定常走行を主体とする市場では、前記市街地の
如くトレッド外面内の強制摩擦が作用せず、負荷時の変
形に基づくトレッド部内の前後圧力および横力の影響を
より受け易くなる。例えば、先に示した図2(イ)の如
きタイヤ金型の断面では、そのタイヤセンター、即ちト
レッドセンター軸CLとショルダー端部32のタイヤ外
径では、金型はトレッドクラウンの円弧部Rを有する
ためにA>Bとなっており、この関係に応じて接地
形状のトレッドセンター軸CLおよびショルダー端部3
2の接地長も図3(イ)および(ロ)に示す如く、成長
前の接地形状(イ)に対し、成長後(ロ)では変形して
成長前の接地長AとBとはA>Bの関係であっ
たものが、A′>B′とはなるものの特にB
B′の差が顕著となる。即ち、トレッド断面(ハおよ
びニ)によれば外径成長差Sが拡大している。しかし、
転動中のタイヤでは、トレッドセンター軸CLおよびシ
ョルダー端部も同一速度の運動が強制されることとなっ
て、タイヤ接地長(外周長)の小さいトレッド部のショ
ルダー端部では、トレッドセンター部と同速度の運動を
保つためには、いきおいスリップを発生しなければなら
ず、本来、スリップが発生する箇所では路面とタイヤの
間に十分なる接地が得られていないので、面部が路面
に削り取られるような摩耗が起こり、これが局部的な偏
摩耗の原因となり得るほか、摩耗速度の遅い定常高速走
行では、かかる局部的偏摩耗が原因で振動問題などを惹
き起こし、その結果タイヤの早期取外しとなるので十分
なるタイヤライフを得ることはできなかった。
【0003】そこで、上記問題の解決策として、図2
(ロ)に示す如く、トレッドセンター部領域の外形を形
成する第1円弧部R1 に外接し、トレッド部のショルダ
ー端部にて肩上げ量(h)のみ肩上げしたショルダー端
部32を通る第2円弧部R2 によって構成される、いわ
ゆるダブルクラウン方式が試みられている。しかし、こ
の両者における肩落ち現象としても図4(イ),(ロ)
のトレッド断面図および接地形状にて示した如く、内圧
充填後のダブルクラウン方式(実線)とシングルクラウ
ン方式(点線)との対比では、内圧充填に伴うトレッド
センター部における外径成長と、両側域のベルト層端域
で発生する内圧の張力によって、トレッド端部に最も近
い溝33を起点としてショルダーリブの肩落ち現象が起
こる。
【0004】ところで、このダブルクラウン方式による
肩上げによって、タイヤは内圧充填によるトレッド外形
の変形あるいは接地形状を修正できるが、市場で使用さ
れる場合、転動および荷重にさらされて外径成長が起こ
る。例えば、市場で見られるタイヤの成長に伴う、寸法
変化では、図5のグラフに示す如く、ある時点で飽和状
態となる。即ち、タイヤサイズ11 R 24.5 14P
R(リムサイズ8.25×24.5)のタイヤの外径とトレッド
幅の寸法変化を見た測定結果では、走行前(NEW)で
は外径1103mm、タイヤ総幅280mmであったも
のが走行後(S.G)では外径1107mm、タイヤ総
幅278mmの点で飽和することとなる。しかしなが
ら、さきの図3(イ)〜(ニ)に示した如く、タイヤ寸
法変化と共にトレッド外形、強いては接地形状まで変形
することとなり、強制摩耗においてトレッド部が浸食さ
れる市街地走行条件では、成長後の接地形状変化が摩耗
の形態に与える影響は差程大きくない。他方、摩耗速度
の遅い定常走行を主体とする高速市場では、トレッド外
形および接地形状変化が与える影響は大きい。ここで、
トレッドセンター軸CLの接地長A2 ,B2 を対比する
と、A2 >B2 の傾向が成長前に比べ成長後では一層顕
著となり、タイヤのスリップによるトレッド部のショル
ダー端部32の局部的な偏摩耗が懸念される一方で、ト
レッドショルダー端部に近い最側端部主溝33を起点と
して屈曲が起きて該主溝33のタイヤ軸方向両外側端部
33A、33Bが突出した形状となる。そしてこの箇所
は、トレッド幅(TW)の1/4 の位置に相当する、いわ
ゆる1/4 TW点である。摩耗速度が極端に遅い高速市場
では、市街地の強制摩耗とは相異してトレッド部に作用
するラジアル方向の横力(サイドウォース)とタイヤ周
方向の前・後進力(前進方向の力をドライブフォース、
後進方向の力をブレーキングフォースと呼ばれる。)の
作用が主体となって屈曲点E、即ち、図3(ロ)におけ
る最外側主溝33のタイヤ軸方向内・外側端部33A・
33Bに応力が集中してこの力を受けて、該33A・3
3Bの角部が摩耗してくると、トレッド面の浸食が各リ
ブの幅方向に進みこれがリバーウエアの原因となる。
【0005】かかる如き、リバーウエア発生の原因の一
つは、図6(イ),(ロ)に示す如く、タイヤ転動に伴
う接地部の負荷変形では接地面に侵入する際、ショルダ
ー部の接地によってタイヤ中心部が陥没し、ベルト層3
5は、逆反り変形しながら、タイヤ中心部に向かって収
縮する。そして、このベルトラジアル方向の収縮を受け
てベルト層35外方のトレッドゴムは、接地面中心に巻
込まれてラジアル方向の横力(F)が生じる。因って、
転動による負荷変形を考えた場合には、タイヤの成長後
のトレッド形状で突出した、いわゆる1/4TW点に対
し主溝33とこれのタイヤ軸方向外側端部33Aおよび
同内側端部33Bに応力が集中せざるを得ない。また一
方、図7(イ),(ロ)において偏摩耗成長過程を示し
如く、内圧充填前のタイヤに内圧を充填させて成長さ
せた後に変化したトレッド部および接地形状において
は、同図(ロ),(ハ)に示す如く、トレッド部のショ
ルダー領域にサイドフォースとドライブ・ブレーキング
フォースが作用することによりショルダーリブ34のタ
イヤ軸方向外側端部33Aが次第に侵食をうけて、やが
ては偏摩耗として同図(ニ)に示し如く、ショルダー
リブ全面が偏摩耗することとなる。即ち、一度前記最外
側主溝33のタイヤ軸方向外側端部33Aが丸味を帯び
てくると、接地時のタイヤトレッド部内では、前・後進
力が作用してラジアル方向の段差摩耗がショルダーリブ
34に発生し、やがては同図(ニ)に示す如くショルダ
ー全面が侵食されてフルショルダーウエアにまで成長す
ることとなる。今、この前・後進力の測定例を図8に示
すと、成長前の状態では、トレッドセンター軸に直交す
る線に向かう程、接地性は向上し、後進力(ブレーキン
グフォース)(斜線部分)の割合が減少していることが
分かる。しかし、成長後のタイヤでは1/4TW点の突
出によって、最外側主溝33の接地性が局部的に向上す
る結果、接地継続中においてはトレッドゴム内の該主溝
33の内・外側端部33B,33Aに作用する前進力
(ドライブフォース)のみ増加することとなる。このた
めに、前進力が後進力に変位する転位点が近傍領域のト
レッド面とずれることとなって、逆方向の動きが強いら
れて、トレッド面部にある前記33A近傍領域で剪断
力が発生する、したがって、33Aの部分が耗して丸
くなるとこの剪断力を受けてラジアル方向に段差摩耗が
成長することとなるのが一般的である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】因って、この発明者
は、上記諸知見に基づき、更に従来のダブルクラウン構
成のタイヤについて、シングルクラウン構成のタイヤと
の対比において、更に偏摩耗発生の機構を解明すべく、
トレッド部の1/4 TW点に注目し、特にショルダー部端
部の肩落ち現象とショルダーリブの外形との相関性、お
よびショルダー端部における肩落ち段差量とダブルクラ
ウン構成のタイヤの外面形状との関連性等について検討
した結果、従来のシングルクラウン構成はもとより、ダ
ブルクラウン構成のタイヤでは成長後の接地形状、トレ
ッド外形の修正まで考慮すると、図9に示す如く、金型
時の肩上げ量h、またはショルダー端部における曲率半
径R2による第2円弧部37Bが過大となり、タイヤ金
型トレッド幅TWの1/4 TW点よりタイヤ軸方向内側の
外接点Qで曲率半径R1 による第1円弧部37Aが接す
ることとなる。その結果成長後のタイヤのフットプリン
ト形状において、トレッド部のショルダー端部の肩落ち
の段差量hを修正するために、ショルダー部の接地長の
増加をしても肩上げ37Bの接点Qが1/4 TW点より内
側に位置するので、1/4 TW点の接地長も相対的に増加
することとなって、トレッド部の1/4 TW点の突出を修
正しても自ら限度がある、という事実をも知見するに至
った。
【0007】そこで、この発明は、上述の従来タイヤの
課題に基づき、これに対処しこれを解決するには、タイ
ヤの外径成長による1/4 TW点近傍のリブ端部の突出を
最小限にとどめながらトレッド外形または接地形状の変
形を改良する必要があり、そのためには、従来のダブル
クラウン構成を更に発展させてR2 による肩上げをショ
ルダーリブ、またはこれを1/4 TW点の範囲にまでに限
定すると共に、接地形状の肩落ちを修正しながら、タイ
ヤ成長後のトレッド外形に見られる該1/4 TW点の突出
を押さえて偏摩耗の発生を阻止すると共にタイヤの耐久
性の向上をはかることをその目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】かくして、上記目的に適
合するこの発明の重荷重用空気入りタイヤの特徴とする
ところは、トレッド外面上において、タイヤ周方向に配
設された複数の該周方向の主溝と、該トレッド外面の両
側のショルダー端部と前記主溝のうち最外側の主溝の外
とで区画されたショルダーリブとを有する重荷重用空
気入りタイヤの内圧未充填時のトレッドプロファイルに
おいて、トレッドセンター軸のタイヤ回転軸芯側に曲率
中心を有する曲率半径Rよりなる第1円弧部によりト
レッド中央領域の外形を形成し、更に前記トレッドセン
ター軸のタイヤ回転軸芯側又は該軸芯外に曲率中心を有
し、ショルダーリブのトレッド中央領域寄り端部で前記
第1円弧部と交わる曲率半径Rよりなる第2円弧部に
より交点Pとショルダー端Pとを結んでショルダ
ーリブの外形を形成するにあたり、以下の式
【0009】
【数2】1/4 TW<TWI<TW 0≦h1 ≦10mm 0≦h2 ≦3mm (ただし、TWは全トレッド展開幅、TWIは、点P1
とトレッドセンター軸間のトレッド上幅の2倍の幅、1/
4 TWは、ショルダーリブに隣接するトレッドセンター
軸寄りリブのタイヤ軸方向外方の肩端部P3 からトレッ
ドセンター軸までのトレッド上の幅であり、また、h1
はショルダー端P2 における第1円弧部の延長線と第2
円弧部とのタイヤ半径方向の段差量であり、h2 は点P
1 と点P3のタイヤ半径方向の段差量をそれぞれ示
す。)
【0010】を満足する外形を形成したことをその構成
とする。そして、前記第1円弧部の曲率半径R1 を30
0〜2000mmの範囲に設定すると好ましく、また、
第2円弧部の曲率半径R2 を、第1円弧部の曲率半径R
1 と同等またはそれ以上の範囲であって、4000mm
よりも、小なる曲率半径に設定することが、より好まし
い。
【0011】
【作用】この発明に係る重荷重用空気入りタイヤでは、
タイヤの内圧充填による成長に伴って起こるベルト層の
逆反り変形を防止するために、予めショルダー端部にお
けるベルト上トレッド部厚みを同等かまたはこれを上回
るようにショルダーリブのみに限定した肩上げを行った
ので、従来タイヤに見られた成長による1/4 TW点にま
で及んだこの部分の突出は修正された。即ち、図2
(ロ)に示し如く、従来のダブルクラウン方式では2つ
の円弧部の外接点Qは1/4 TW点より内側に位置してい
たのでショルダー端部の肩上げ効果は十分には機能しな
かったが、この発明ではショルダーリブの内側肩部、即
ち、最外側主溝のタイヤ軸方向外側端部がショルダーリ
ブ肩上げの起点となるので、均一成長が可能となり、こ
のことによってトレッド外面の偏摩耗に対する発生阻止
とタイヤの耐久性の向上がはかられることとなる。
【0012】
【実施例】次に、この発明を具体的に図面に基づき説明
するが、この発明は、これらに限定されるものでないの
は云うまでもない。
【0013】図1は、この発明に係るタイヤの内圧充填
前の状態におけるタイヤ右半部のトレッド外形の構成を
示した要部断面図である。図において、1は重荷重用空
気入りラジアルタイヤであり、2はトレッド部、3は該
トレッド部の外面上でタイヤ周方向に配設された該周方
向に延びる最外側の主溝である。また、4はトレッド部
2の両端部にあるショルダー端部Pの最外側の主溝3
とによって区画された陸部であるショルダーリブであ
る。そして、トレッド部2は、トレッドセンター軸CL
からショルダーリブ4のトレッドセンター軸寄りのタイ
回転軸方向外側端Pに至るトレッド中央領域5のト
レッド外面は該第1円弧部6Aで形成される。(このP
点は第1円弧部6Aと第2円弧部6Bとの交点に相当
する。)また、第1円弧部6Aはタイヤ中心側のトレッ
ドセンター軸CL上にその曲率中心を有し、その曲率半
径Rは、内圧充填前においては300〜3000mm
に設定される。一方、トレッド部2における上記P
らショルダー端部Pに至るトレッド外面、即ち、ショ
ルダーリブ4の外面は第2円弧部6Bで形成されてお
り、この第2円弧部6Bは必らずしもタイヤ回転軸芯側
にその曲率中心を有するとは限らず、該軸芯外に位置す
ることもある。即ち、この場合の外形はやや凹状とな
る。その曲率半径Rは内圧充填前においては、R
同等、または4000mm未満とされている。そして、
この両円弧部RとRの交点は、ショルダーリブ4の
タイヤ軸方向の内方肩端部に相当し、この交点Pはこ
の発明においては重要であって、ショルダーリブ4の肩
上げの起点となる。次に、トレッド部2の全展開幅TW
とトレッド部2外面上にあって、トレッドセンター軸C
Lから上記点Pまでのトレッド上幅の2倍の幅TW
と、更に第1円弧部6A上にあってトレッドセンター軸
から最外側の主溝3のタイヤ軸方向の内側端部、即ち、
ショルダーリブ4に隣接するリブ7のタイヤ軸方向外方
の肩端部Pまでの長さであって、全トレッド展開幅の
1/4幅に相当する1/4TWとの間には、1/4TW
<TW<TWの関係を有する。更に、ショルダー端部
における第2円弧部6Bと第1円弧部6Aの延長線
とのタイヤ半径方向の段差量h(斜線部)は0〜10
mmの範囲に設定され、、好ましくは5mm以下であ
る。10mmを越えるとショルダー端部Pの接地長が
主溝3の1/4TW点の接地長を上まわり、リブパンチ
等、偏摩耗の原因となる。また、ショルダーリブ4の肩
上げの起点となるPと1/4TWの点Pにおけるタ
イヤ半径方向の段差量h(斜線部)は、0〜3mmの
範囲に設定される。この場合、0mm未満ではP(1
/4TW点)におけるリブの肩部の陥没により、いわゆ
るリブパンチが問題となり、また3mmを越えると両円
弧部6A,6Bの曲率半径差が大となり過ぎてショルダ
ーリブ4の肩部においてより偏摩耗の発生が助長され
る。
【0014】(具体的タイヤの対比評価)次に、この発
明タイヤと従来タイヤとの比較評価について説明する。
【0015】A 供試タイヤ ・サイズ;11 R 24.5 14PR ・リム ; 8.25 ×24.5 ・クラウン構成;表1に記載のとおり。
【0016】B 評価方法 それぞれトレッドセンターCL点および両ショルダー端
部4,4(図1参照)の3点を通るRについての寸法変
化および1/4 TW点を基点としてラジアス定規により測
定し、また、タイヤ取外し時(タイヤの1次限界寿命)
の走行マイルとその理由を表1に記載した。
【0017】評価の結果はすべて表1に記載した。 以下余白
【0018】
【表1】
【0019】表1からは、従来タイヤでは、1/4 TW点
(P3 )の突出量は本発明タイヤの同突出量を示し、ま
た、タイヤ取外しまでの走行距離も本発明タイヤは従来
タイヤに比して約2倍のスクラップライフを得ている。
これにより、第2円弧部によってショルダーリブのみを
形成して肩上げすることにより、1/4 TW点の突出が大
巾に減少すると共に、更に走行距離においても向上して
いることが分かる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る重
荷重用空気入りタイヤでは、全トレッド展開幅TWの1/
4 TW点を基本としてショルダーリブのトレッドセンタ
ー軸寄りの肩部に相当するP1 点を肩上げの起点とし
て、ショルダーリブの外形を第2円弧部によって形成し
て肩落ちを修正したので、内圧充填前に見られるショル
ダーリブの肩落ち現象がよくコントロールされ、その結
果、1/4 TW点の突出がよく修正されて偏摩耗の発生が
阻止されると共に、タイヤの耐久性の向上をはかること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るタイヤ金型のトレッドプロフア
イルの1例として、その右半部の要部断面説明図であ
る。
【図2】従来タイヤのトレッドプロフアイルの右半部を
示したもので、(イ)はシングルクラウンの場合、
(ロ)はダブルクラウンの場合のそれぞれの右半部の要
部断面説明図である。
【図3】従来タイヤのトレッド部のリバーウエアの発生
状態を示した図であり、(イ)は成長前の接地形状を、
(ロ)は成長後の接地形状、また(ハ)は(イ)に対応
する要部断面図、(ニ)は(ロ)に対応する要部断面図
である。
【図4】従来タイヤの内圧充填時におけるトレッド部の
ショルダーリブの肩落ち現象を示した図であり、(イ)
はその接地形状を、(ロ)は(イ)に対応する要部断面
図である。
【図5】従来タイヤの成長に伴う寸法変化を示したグラ
フである。
【図6】従来タイヤの転動に伴うトレッド部の接地状態
を示した図で、(イ)は接地直前を(ロ)は接地面内の
それぞれの動きを示した要部断面説明図である。
【図7】(イ)〜(ニ)はそれぞれ従来タイヤのトレッ
ド部の偏摩耗の成長過程を示した要部斜視説明図であ
る。
【図8】従来タイヤの成長前・成長後における接地形状
とドライブ・ブレーキングフォースとの関係を測定した
説明図である。
【図9】従来タイヤのダブルクラウン構成のトレッドプ
ロフアイルを示した右半部の要部断面説明図である。
【符号の説明】
1 重荷重用空気入りラジアルタイヤ 2 トレッド部 3 最外側の主溝 4 ショルダーリブ 5 トレッド中央領域 6A 第1円弧部 6B 第2円弧部 7 リブ P1 第1円弧部と第2円弧部の交点 P2 ショルダー端部 P3 リブの肩端部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−295702(JP,A) 特開 平5−77608(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60C 11/00,11/01,11/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トレッド外面上において、タイヤ周方向に
    配設された複数の該周方向の主溝と、該トレッド外面の
    両側のショルダー端部と前記主溝のうち最外側の主溝の
    外側とで区画されたショルダーリブとを有する重荷重用
    空気入りタイヤの内圧未充填時のトレッドプロファイル
    において、トレッドセンター軸(トレッドの中心部を通
    ってタイヤ径方向に延びる直線、以下同じ)のタイヤ回
    転軸芯側に曲率中心を有する曲率半径Rよりなる第1
    円弧部によりトレッド中央領域の外形を形成し、更に、
    前記トレッドセンター軸のタイヤ回転軸芯側又は該軸芯
    外に曲率中心を有しショルダーリブのトレッド中央領域
    寄り端部で前記第1円弧部と交わる曲率半径Rよりな
    る第2円弧部により、該交点Pとショルダー端P
    を結んでショルダーリブの外形を形成するにあたり、以
    下の式 【数1】 1/4TW<TWI<TW 0≦h≦10mm 0≦h ≦3mm (ただし、TWは全トレッド展開幅、TWIは、第2円
    弧部と第1円弧部の交点Pとトレッドセンター軸間の
    トレッド上幅の2倍の幅、1/4TWはショルダーリブ
    に隣接するトレッドセンター軸寄りリブのタイヤ軸方向
    外方の肩Pからトレッドセンター軸までのトレッド上
    の幅であり、また、hはショルダー端Pにおける第
    1円弧部の延長線と第2円弧部とのタイヤ半径方向の段
    差量であり、h前記点Pと点Pのタイヤ半径方
    向の段差量をそれぞれ示す。) を満足する外形を形成したことを特徴とする重荷重用空
    気入りタイヤ。
  2. 【請求項2】 前記第1円弧部の曲率半径R1 を300
    〜2000mmの範囲に設定することを特徴とする請求
    項1記載の重荷重用空気入りタイヤ。
  3. 【請求項3】 前記第2円弧部の曲率半径R2 を、第1
    円弧部の曲率半径R1 と同等またはそれ以上の範囲であ
    って、4000mmよりも小なる曲率半径に設定したこ
    とを特徴とする請求項1記載の重荷重用空気入りタイ
    ヤ。
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