JP4316324B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、偏摩耗を抑制する空気入りタイヤに関するものである。

従来、トラック、バス等の重荷重車両のステアリング軸用タイヤでは、ショルダー部に起こるショルダー摩耗（ステップ摩耗）や溝の脇（リブエッジ）に沿って起こるレールウェイ摩耗が発生しやすいということが知られている。この種の摩耗がタイヤの周上で不均一に発生し、タイヤ全体が多角形状を成すと、車両振動を引き起こす原因となる。このため、タイヤ本来の摩耗寿命をむかえる前にタイヤを取り外さざるを得ない状態になるケースがある。このような偏摩耗を抑制する技術としては、空気入りタイヤのプロファイルを工夫したものや、材料のゴム自体に工夫を加えたものがある（例えば、特許文献１、２）。

特開昭６１−１４３２０５号公報 特開平１０−３１５７１２号公報

しかしながら、上記プロファイルを工夫したものやタイヤのゴム自体に工夫を加えた技術であっても未だ十分なものとはいえない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ショルダー摩耗、レールウェイ摩耗といった偏摩耗を抑制するために、タイヤ表面の接地圧力分布の面からアプローチし、理想接地圧力分布の面から上記偏摩耗を抑制する空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、請求項１に係る空気入りタイヤは、規格に適合した正規リムに装着し、正規内圧、１００％荷重における接地圧力分布が、センターリブエッジ接地圧／センターリブ中央の接地圧が０．８０以上１．００以下の範囲にあり、２ｎｄリブ内エッジ接地圧／２ｎｄリブ中央の接地圧が０．８０以上１．００以下の範囲にあり、２ｎｄリブ外エッジ接地圧／２ｎｄリブ中央の接地圧が０．７５以上０．９５以下の範囲にあり、ショルダーリブ内エッジ接地圧／ショルダーリブ中央の接地圧が０．８０以上０．９５以下の範囲にあり、ショルダーリブ外エッジ接地圧／ショルダーリブ中央の接地圧が０．８５以上１．００以下の範囲となるように分布するようにしたものである。

また、請求項２に係る空気入りタイヤは、タイヤ幅方向内側溝２本とタイヤ幅方向外側溝２本の合計４本の溝を周方向に有する空気タイヤにおいて、前記タイヤ幅方向内側溝の溝角度が１０度以上２０度未満であり、前記タイヤ幅方向外側溝の溝角度が−１０度以上２０度未満であり、かつ、規格に適合した正規リムに装着し、正規内圧、１００％荷重における接地圧力分布が、センターリブエッジ接地圧／センターリブ中央の接地圧が０．８０以上１．００以下の範囲にあり、２ｎｄリブ内エッジ接地圧／２ｎｄリブ中央の接地圧が０．８０以上１．００以下の範囲にあり、２ｎｄリブ外エッジ接地圧／２ｎｄリブ中央の接地圧が０．７５以上０．９５以下の範囲にあり、ショルダーリブ内エッジ接地圧／ショルダーリブ中央の接地圧が０．８０以上０．９５以下の範囲にあり、ショルダーリブ外エッジ接地圧／ショルダーリブ中央の接地圧が０．８５以上１．００以下の範囲となるように分布するようにしたものである。

本発明にかかる空気入りタイヤは、重荷重車輌用のステアリング軸に用いられて走行を重ねた時に発生するショルダー摩耗やレールウェイ摩耗の発生を同時に抑制できるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる空気入りタイヤの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、４本の周方向溝を有する一般的な空気入りタイヤの接地圧分布を示すグラフ図である。縦軸は接地圧（ｋＰａ）で、横軸はタイヤ幅方向の長さである。同グラフ図に示したように、４本の周方向溝を有する空気入りタイヤは、５つのブロックに接地圧がかかる。ここで、真ん中のブロック１をセンターリブと称し、その両脇のブロック２、３を２ｎｄリブ、そして両端に位置するブロック４、５をショルダーリブと称する。

同グラフ図ではタイヤの空気圧と負荷荷重を変化させた４つのケース（符号ａ〜ｄ）についての接地圧分布を示している。その中の典型例として、空気入りタイヤの空気圧を７６０ｋＰａとし、各リブに２６．６９ｋＮの荷重を与えたときの接地圧分布を示す一点鎖線ｂを見ると、各リブのエッジ部分に急激な接地圧の上昇が見受けられる。発明者の実験、研究、精査により、このようなエッジ部分における接地圧上昇がレールウェイ摩耗に大きく影響を与えることがわかった。

そこで、発明者は、空気入りタイヤに刻まれる片側２本（両側で４本）の溝の溝壁角度をタイヤ幅方向内側溝角度とタイヤ幅方向外側溝角度とに分けて変化させ、実験を行った。ここに、タイヤ幅方向内側溝角度とは、片側２本ある溝のうち、タイヤ赤道面側に位置する溝の溝壁角度をいう。タイヤ幅方向外側溝角度とは、片側２本ある溝のうち、タイヤ幅方向内側溝ではない方の溝の溝壁角度をいう。

また、上記実験では、リブ断面形状をバフにより変化させたものとも比較を行った。実験条件としては、タイヤ空気圧を７６０ｋＰａ（正規内圧）、荷重を２７４４０Ｎ（１００％荷重）とし、評価は、ロードテスト６万マイル（約９６、５５８ｋｍ）走行時の偏摩耗状況によって行った。また、圧力分布も感圧紙の変化を詳細に分析する装置を用いて併せて計測した。

図２は、実験に用いたタイヤの溝角度、リブ断面形状を整理した図表である。この図表においてはタイヤ幅方向内側溝角度を内溝角度、タイヤ幅方向外側溝角度を外溝角度として略した。この図表は従来品を含め、溝角度を変化させた５つのタイヤ、およびリブ断面形状を変化させた４つのタイヤで合計９つのタイヤを示している。これらのタイヤのうち、本発明に係るものを実施例、それ以外を従来品および比較例としている。なお、内溝角度および外溝角度の角度とは溝の開口端部から垂直に降ろした仮想面からの角度をいい、当該仮想面から内側方向の角度を正の値とした。

図３は、各リブ接地圧測定部位を示す説明図である。ここでは、センターリブの接地圧６のうち幅中央位置での接地圧をＡｃ、エッジ部分での接地圧をＡｅとした。また、センターリブの隣に位置する２ｎｄリブの接地圧７のうち幅中央位置での接地圧をＢｃ、内側エッジ部分での接地圧をＢｅｉ、外側エッジ部分での接地圧をＢｅｏとした。さらに、２ｎｄリブのさらに外側で最も外側に位置するショルダーリブの接地圧８のうち幅中央位置での接地圧をＣｃ、内側エッジ部分での接地圧をＣｅｉ、外側エッジ部分での接地圧をＣｅｏとした。なお、タイヤ全体では２ｎｄリブおよびショルダーリブは２つずつあるが、タイヤ赤道面に対してほぼ対称なので外側のもののみで代表させることにした。

図４は、図２の各種空気入りタイヤと対応した実験結果を示す図表である。この図表において、レールウェイ摩耗が発生したケースには、接地圧比の横に黒星マークを付した。また、ステップ摩耗が発生した場合は、接地圧比の横に白星マークを付した。この図表から明らかなように、本発明に係る実施例１〜３ではレールウェイ摩耗およびステップ摩耗のいずれも発生せず、両摩耗抑制に優れた効果を発揮することがわかった。なお、空気入りタイヤは、規格に適合した正規リムに装着することが前提である。

図２における溝角度に対応する比較例１では、２ｎｄリブの外側エッジ部分およびショルダーリブの内側エッジ部分、すなわち外溝の両エッジ部分においてレールウェイ摩耗が発生した。そのときのＢｃに対するＢｅｏの値、すなわちＢｅｏ／Ｂｃの値は１．０３で、Ｃｃに対するＣｅｉの値、すなわちＣｅｉ／Ｃｃの値は１．１３だった。従来例でも同じく外溝の両エッジ部分においてレールウェイ摩耗が発生した。そのときのＢｅｏ／Ｂｃの値は１．０３で、Ｃｅｉ／Ｃｃの値は１．１３だった。

レールウェイ摩耗およびステップ摩耗が発生しなかった内外溝角度（実施例２と同一）を採用し、リブ断面形状を小さく凹状にした比較例２では、外溝の両エッジ部分においてレールウェイ摩耗が発生した。そのときのＢｅｏ／Ｂｃの値は１．００で、Ｃｅｉ／Ｃｃの値はおなじく１．００だった。リブ断面形状の凹状の度合いを大きくした比較例３では、ショルダーリブの外側エッジ部分にステップ摩耗が発生し、他のリブのエッジ部分にレールウェイ摩耗が発生した。ステップ摩耗が発生したショルダーリブ外側でのＣｅｏ／Ｃｃの値は１．２０で、レールウェイウェイ摩耗が発生したセンターリブ外側のＡｅ／Ａｃの値は１．０５、２ｎｄリブ両端のＢｅｉ／ＢｃおよびＢｅｏ／Ｂｃの値はそれぞれ１．０５、１．０９だった。さらにショルダーリブ内側のＣｅｉ／Ｃｃの値は１．２３と高いものであった。

レールウェイ摩耗およびステップ摩耗が発生しなかった内外溝角度（実施例２と同一）を採用し、リブ断面形状を上記とは反対に小さく凸状にした比較例４では、ショルダーリブの外側エッジ部分においてステップ摩耗が発生した。そのときのＣｅｏ／Ｃｃの値は０．８１だった。リブ断面形状の凹状の度合いを大きくした比較例５では、ショルダーリブの外側エッジ部分にステップ摩耗が発生し、他のリブのエッジ部分にレールウェイ摩耗が発生した。ステップ摩耗が発生したショルダーリブ外側でのＣｅｏ／Ｃｃの値は０．５９で、レールウェイウェイ摩耗が発生したセンターリブ外側のＡｅ／Ａｃの値は０．７５、２ｎｄリブ両端のＢｅｉ／ＢｃおよびＢｅｏ／Ｂｃの値はそれぞれ０．７５、０．６８だった。さらにショルダーリブ内側のＣｅｉ／Ｃｃの値は０．７６と低いものであった。

このように、物理的にリブ断面形状を凸状にすれば、各リブのエッジ部分の接地圧が下がり、レールウェイ摩耗やステップ摩耗がなくなるかといえば、それ程単純ではなく、各リブのエッジ部分における最適接地圧は、各リブの中央位置における接地圧との相対比に影響を受け、上限と下限が存在することが発明者の研究により明らかになった。

そこで、上記の各種溝角度、リブ断面形状を採用したタイヤであって、レールウェイ摩耗およびステップ摩耗の双方が発生しなかった条件（星マークのないケースの値）を統合すると、０．８０≦Ａｅ／Ａｃ≦１．００、０．８０≦Ｂｅｉ／Ｂｃ≦１．００、０．７５≦Ｂｅｏ／Ｂｃ≦０．９５、０．８０≦Ｃｅｉ／Ｃｃ≦０．９５、０．８５≦Ｃｅｏ／Ｃｃ≦１．００という関係を見いだすことができた。したがって、概して言えば、各リブの中央位置からエッジ部分まで接地圧分布が漸減するような空気入りタイヤが理想といえる。

また、上記Ａｅ／Ａｃ、Ｂｅｉ／Ｂｃ、Ｂｅｏ／Ｂｃ、Ｃｅｉ／Ｃｃ、Ｃｅｏ／Ｃｃの値の最適範囲は、内溝角度を１０度以上２０度未満、外溝角度を−１０度以上２０度未満とすることによって実現できることが図２と図４の関係より明らかとなった。内溝角度、外溝角度をこれよりも狭い範囲、たとえば内溝角度を１０度、外溝角度を−１０度以上１０度以下とすればさらに偏摩耗抑制の信頼度が向上すると考えられる。また、リブ断面形状を部分的に凸または凹形状または通常のプロファイル形状とすることによっても、上記最適接地圧比にすることができる。

たとえば、図４の比較例２において、２ｎｄリブの外側とショルダーリブの内側をわずかに凹状にすることにより、Ｂｅｏ／Ｂｃ、Ｃｅｉ／Ｃｃの値を最適範囲におさめることができる。また、同図の比較例４において、ショルダーリブの外側のみを通常のプロファイル形状にすることによってＣｅｏ／Ｃｃの値を最適範囲に収めることができる。さらに各リブのエッジ部分に細かく刻まれる切れ目であるサイプを用いて接地圧分布を最適範囲に収めるようにしてもよい。

溝の周方向形状、すなわちトレッドパターンについては、上記の溝角度を満たす限りタイヤ全周で直線的なものであってもよいし、ジグザグ状に屈曲するものであってもよい。また、それぞれの溝の断面形状は上記の溝角度を満たす限り対称でなくてもよい。

以上のように、本発明にかかる空気入りタイヤは、重荷重用車両のステアリング軸用空気入りタイヤに発生し得るショルダー摩耗、レールウェイ摩耗の抑制に有用である。

一般的な空気入りタイヤの接地圧分布を示す図である。 実験に用いたタイヤの溝角度、リブ断面形状を整理した図表である。 各リブ接地圧測定部位を示す説明図である。 図２の各種空気入りタイヤと対応した実験結果を示す図表である。

符号の説明

１ センターリブ
２、３ ２ｎｄリブ
４、５ ショルダーリブ
６ センターリブの接地圧
７ ２ｎｄリブの接地圧
８ ショルダーリブの接地圧

Claims (2)

1. 周方向に４本の溝を有する空気タイヤにおいて、
   規格に適合した正規リムに装着し、正規内圧、１００％荷重における接地圧力分布が、センターリブエッジ接地圧／センターリブ中央の接地圧が０．８０以上１．００以下の範囲にあり、
   ２ｎｄリブ内エッジ接地圧／２ｎｄリブ中央の接地圧が０．８０以上１．００以下の範囲にあり、
   ２ｎｄリブ外エッジ接地圧／２ｎｄリブ中央の接地圧が０．７５以上０．９５以下の範囲にあり、
   ショルダーリブ内エッジ接地圧／ショルダーリブ中央の接地圧が０．８０以上０．９５以下の範囲にあり、
   ショルダーリブ外エッジ接地圧／ショルダーリブ中央の接地圧が０．８５以上１．００以下の範囲となるように分布することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. タイヤ幅方向内側溝２本とタイヤ幅方向外側溝２本の合計４本の溝を周方向に有する空気入りタイヤにおいて、前記タイヤ幅方向内側溝の溝角度が１０度以上２０度未満であり、前記タイヤ幅方向外側溝の溝角度が−１０度以上２０度未満であり、かつ、規格に適合した正規リムに装着し、正規内圧、１００％荷重における接地圧力分布が、センターリブエッジ接地圧／センターリブ中央の接地圧が０．８０以上１．００以下の範囲にあり、２ｎｄリブ内エッジ接地圧／２ｎｄリブ中央の接地圧が０．８０以上１．００以下の範囲にあり、２ｎｄリブ外エッジ接地圧／２ｎｄリブ中央の接地圧が０．７５以上０．９５以下の範囲にあり、ショルダーリブ内エッジ接地圧／ショルダーリブ中央の接地圧が０．８０以上０．９５以下の範囲にあり、ショルダーリブ外エッジ接地圧／ショルダーリブ中央の接地圧が０．８５以上１．００以下の範囲となるように分布することを特徴とする空気入りタイヤ。

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