JP4952003B2

JP4952003B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4952003B2
Application number: JP2006059891A
Authority: JP
Inventors: 幸博小川
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2026-03-06
Also published as: JP2007237799A

Description

この発明は、空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、トレッド部ショルダー領域の周方向主溝におけるクラックの発生を抑制できる空気入りタイヤに関する。

トラックやバスに装着される空気入りタイヤでは、タイヤ使用時にてトレッド部ショルダー領域に大きな負荷が作用する。このため、接地に伴うトレッド部ショルダー領域の変形（特に曲げ変形）がセンター領域の変形よりも一般的に大きい。また、かかる空気入りタイヤでは、その使用に伴ってトレッド部ショルダー領域の摩耗が進行し、トレッド部ショルダー領域とセンター領域とのタイヤ径の差が拡大する。このため、タイヤ寿命の末期に近付くに連れて、接地時におけるトレッド部ショルダー領域の変形がさらに大きくなる。

また、かかる空気入りタイヤのトレッド表面には、タイヤ周方向に延在する複数本の周方向主溝が所定間隔をおいて配置される（リブまたはリブラグパターン）。かかる構成では、タイヤ使用時にてトレッド部ショルダー領域の周方向主溝に大きな圧縮応力が繰り返し負荷される。すると、ショルダー領域が変形して、ショルダー領域の周方向主溝にクラック（グルーブクラック）が発生するという課題がある。このクラックは、最もタイヤ幅方向外側にある周方向主溝（溝壁と溝底の曲率半径とから成る稜線部）に発生し易い。

かかる課題において従来の空気入りタイヤ（重荷重用空気入りタイヤ）には、特許文献１に記載される技術が知られている。対をなすそれぞれのビードコアの周りに端部分を折返したカーカスと、カーカスのクラウン部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、トレッド踏面に形成されて周方向に連続する複数本の周溝とを具える重荷重用空気入りタイヤであって、標準リムにリム組みし、最高空気圧の５％の空気圧の充填姿勢で、少なくとも、トレッド幅方向の最外側に位置する周溝のタイヤ半径方向内周側部分で、カーカスラインの曲率半径を他の部分の曲率半径より小さくしてなる。

特開平１１−１８０１０９号公報

この発明は、トレッド部ショルダー領域の周方向主溝におけるクラックの発生を抑制できる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる空気入りタイヤは、左右一対のビードコア間にトロイド状に架け渡されるカーカス層を有すると共にタイヤ周方向に延在する周方向主溝をトレッド部ショルダー領域に有する空気入りタイヤであって、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧を付与されると共に無負荷状態とされたときのカーカスラインＬを引くときに、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧の５［％］の空気圧を付与されると共に無負荷状態とされたときのタイヤ子午線方向の断面視にて、前記カーカス層が第一膨出部および第二膨出部を有し、前記第一膨出部がカーカスラインＬに対してタイヤ径方向外側に膨出すると共にセンタークラウンＣＬからトレッド半幅Ｗの４０［％］以上８０［％］以下の範囲内に最大膨出部を有し、前記第二膨出部がタイヤ径方向内側に膨出すると共にセンタークラウンＣＬからトレッド半幅Ｗの８１［％］以上１００［％］以下の範囲内に最大膨出部を有し、前記第一膨出部の膨出量Ｈ１が１．５［ｍｍ］以上であり、且つ、前記第二膨出部の膨出量Ｈ２が１．５［ｍｍ］以上であることを特徴とする。

この空気入りタイヤでは、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧を付与されたときに、第一膨出部および第二膨出部が変形することにより、タイヤ径の変化が相殺されて低減される。これにより、トレッド部ショルダー領域の形状が維持されてショルダー領域の周方向主溝の開きが低減され、周方向主溝におけるクラックの発生が抑制される利点がある。
また、この空気入りタイヤでは、第一膨出部の膨出量Ｈ１が適正化されることにより、内圧付与時におけるタイヤ径の増加が効果的に抑制される。これにより、ショルダー領域の周方向主溝におけるクラックの発生がより効果的に抑制される利点がある。
この空気入りタイヤでは、第二膨出部の膨出量Ｈ２が適正化されることにより、内圧付与時におけるタイヤ径の減少が効果的に抑制される。これにより、ショルダー領域の周方向主溝におけるクラックの発生がより効果的に抑制される利点がある。

また、この発明にかかる空気入りタイヤは、タイヤ子午線方向の断面視にて、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧の５［％］を付与されると共に無負荷状態とされたときを基準とし、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧を付与されると共に無負荷状態とされたときとのタイヤ径の成長が最大となる位置の下方に、前記第一膨出部が配置される。

なお、この空気入りタイヤでは、内圧付与によるタイヤ径の成長（増加）が著しい位置の下方に第一膨出部が配置されるので、第一膨出部によるタイヤ径の変化の抑制効果が向上する。これにより、トレッド部ショルダー領域の形状がより効果的に維持されて、周方向主溝におけるクラックの発生がより効果的に抑制される利点がある。

また、この発明にかかる空気入りタイヤは、タイヤ子午線方向の断面視にて、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧の５［％］を付与されると共に無負荷状態とされたときを基準とし、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧を付与されると共に無負荷状態とされたときとのタイヤ径の減少が最大となる位置の下方に、前記第二膨出部が配置される。

この空気入りタイヤでは、内圧付与によるタイヤ径の減少が著しい位置の下方に第二膨出部が配置されるので、第二膨出部によるタイヤ径の変化の抑制効果が向上する。これにより、トレッド部ショルダー領域の形状がより効果的に維持されて、周方向主溝におけるクラックの発生がより効果的に抑制される利点がある。

また、この発明にかかる空気入りタイヤは、ラジアルタイヤ、重荷重用タイヤあるいは０．７以下の扁平比を有する扁平タイヤである。

これらのタイヤでは、グルーブクラックに関する課題が顕著である。したがって、空気入りタイヤがこれらのタイヤを適用対象とすることにより、より顕著なクラックの抑制効果が得られる利点がある。

この発明にかかる空気入りタイヤでは、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧を付与されたときに、第一膨出部および第二膨出部が変形することにより、タイヤ径の変化が相殺されて低減される。これにより、トレッド部ショルダー領域の形状が維持されてショルダー領域の周方向主溝の開きが低減され、周方向主溝におけるクラックの発生が抑制される利点がある。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。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。また、この実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

図１は、この発明の実施例にかかる空気入りタイヤを示すタイヤ子午線方向の断面図である。図２〜図４は、図１に記載した空気入りタイヤの膨出部を示す断面図（図２）ならびに作用説明図（図３および図４）である。図５は、この発明の実施例にかかる空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。

［空気入りタイヤ］
この空気入りタイヤ１は、ビードコア２、２と、カーカス層３と、ベルト層４と、トレッドゴム５と、サイドウォールゴム６とを含み構成される（図１参照）。ビードコア２、２は、左右一対を一組として構成される。カーカス層３は、左右一対のビードコア２、２間にトロイド状に架け渡される。このカーカス層３は、単一（あるいは複数）のカーカスプライにより構成される。カーカスプライは、スチール繊維材あるいは有機繊維材がカレンダー状に配列されて成る。ベルト層４は、積層された複数のベルト材から成り、カーカス層３のタイヤ径方向外周に配置される。これらのベルト材は、スチール繊維材あるいは有機繊維材がカレンダー状に配列されて成る。また、これらのベルト材のうち少なくとも２枚は、その繊維方向をタイヤ周方向に対して傾斜させている（傾斜ベルト材）。トレッドゴム５は、カーカス層３およびベルト層４のタイヤ径方向外周に配置され、空気入りタイヤ１のトレッド部を構成する。このトレッド部のトレッド面には、タイヤ周方向に延在する複数の周方向主溝５１、５２が所定間隔をおいて配置される。サイドウォールゴム６は、カーカス層３のタイヤ幅方向外側に配置され、空気入りタイヤ１のサイドウォール部を構成する。

ここで、空気入りタイヤ１が正規リムに装着されて正規内圧を付与されると共に無負荷状態とされたときのカーカスラインＬを引く。

なお、正規リムとは、ＪＡＴＭＡに規定される「適用リム」、ＴＲＡに規定される「Design Rim」、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「Measuring Rim」をいう。また、正規内圧とは、ＪＡＴＭＡに規定される「最高空気圧」、ＴＲＡに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「INFLATION PRESSURES」をいう。また、正規荷重とは、ＪＡＴＭＡに規定される「最大負荷能力」、ＴＲＡに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「LOAD CAPACITY」をいう。ただし、乗用車用タイヤの場合には、正規内圧が空気圧１８０［ｋＰａ］であり、正規荷重が最大負荷能力の８８［％］である。

［カーカス層の膨出部］
この空気入りタイヤ１では、正規リムに装着されて正規内圧の５［％］を付与されると共に無負荷状態とされたときにおいて、カーカス層３が第一膨出部３１および第二膨出部３２を有する（図１および図２参照）。すなわち、カーカス層３が波状形状を有する。第一膨出部３１は、タイヤ子午線方向の断面視にて、カーカスラインＬに対してタイヤ径方向外側に凸状に膨出する。また、第一膨出部３１は、センタークラウンＣＬからトレッド半幅Ｗの４０［％］以上８０［％］以下の範囲内（距離Ｌ１の位置）に最大膨出部（膨出の頂部）を有する。一方、第二膨出部３２は、タイヤ子午線方向の断面視にて、カーカスラインＬに対してタイヤ径方向内側に凸状に膨出する。また、第二膨出部３２は、センタークラウンＣＬからトレッド半幅Ｗの８１［％］以上１００［％］以下の範囲内に最大膨出部を有する（距離Ｌ２の位置）。

なお、この実施例では、第一膨出部３１がタイヤ幅方向外側の周方向主溝５２の下方に位置する（図１および図２参照）。しかし、第一膨出部３１と周方向主溝５２との位置関係は、これに限定されない。また、膨出部３１、３２がカーカス層３にのみ形成されており、ベルト層４には形成されていない。しかし、これに限らず、膨出部がベルト層４にも形成されても良い。

空気入りタイヤ１に空気が充填されて内圧が付与されると、トレッド部のプロファイルラインが図３に示すように変化する。図３では、実線がモールドのプロファイルラインを示している。また、破線は熱成長後に空気圧９００［ｋＰａ］が付与されたときのプロファイルラインを示し、一点鎖線が空気圧４５［ｋＰａ］が付与されたときのプロファイルラインを示している。図３に示すように、空気圧が４５［ｋＰａ］から９００［ｋＰａ］に増加すると、タイヤ径がトレッド部の端部からタイヤ幅の１／４付近にて増加し、トレッド部の端部付近にて減少する。

また、空気入りタイヤ１が正規リムに装着されて正規内圧を付与されると共に無負荷状態とされると、第一膨出部３１および第二膨出部３２が平坦化されて、カーカス層３がカーカスラインＬに沿った断面形状となる（図４参照）。すなわち、センタークラウンＣＬからトレッド半幅Ｗの４０［％］以上８０［％］以下の範囲内（距離Ｌ１の位置）では、タイヤ内圧によりタイヤ径が増加し、また、カーカス層３に作用した張力により第一膨出部３１がタイヤ径方向内側に引き込まれて平坦化される。一方、センタークラウンＣＬからトレッド半幅Ｗの８１［％］以上１００［％］以下の範囲内（距離Ｌ２の位置）では、タイヤ内圧およびリム組みによる外力によってタイヤ径が減少し（ショルダー部が下がり）、また、カーカス層３に作用した張力により第二膨出部３２がタイヤ径方向外側に押し出されて平坦化される。

このように、この空気入りタイヤ１では、リム組みおよび内圧付与によりタイヤ径が大きく増加する位置Ｌ１に第一膨出部３１が配置され、タイヤ径が大きく減少する位置に第二膨出部３２が配置されている。このため、第一膨出部３１および第二膨出部３２の変形により、タイヤ径の変化（距離Ｌ１の位置におけるタイヤ径の増加、および、距離Ｌ２の位置におけるタイヤ径の減少）が相殺されて抑制され、トレッド部ショルダー領域の形状が維持される。これにより、周方向主溝５２の開きが低減されて、周方向主溝５２におけるグルーブクラックの発生が抑制される。

［効果］
この空気入りタイヤ１では、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧を付与されたときに、第一膨出部３１および第二膨出部３２が変形することにより、タイヤ径の変化が相殺されて低減される。これにより、トレッド部ショルダー領域の形状が維持されてショルダー領域の周方向主溝５２の開きが低減され、周方向主溝５２におけるクラックの発生が抑制される利点がある。

特に、かかる構成では、第一膨出部３１がセンタークラウンＣＬからトレッド半幅Ｗの４０［％］以上８０［％］以下の範囲内に位置し、第二膨出部３２がセンタークラウンＣＬからトレッド半幅Ｗの８１［％］以上１００［％］以下の範囲内に位置することにより、第一膨出部３１の形成位置および第二膨出部の位置が適正化されている。これにより、トレッド部ショルダー領域の形状がより効果的に維持されて、周方向主溝５２におけるクラックの発生がより効果的に抑制される利点がある。

［付加的事項１］
なお、この空気入りタイヤ１では、タイヤ子午線方向の断面視にて、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧の５［％］を付与されると共に無負荷状態とされたときを基準とし、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧を付与されると共に無負荷状態とされたときとのタイヤ径の成長が最大となる位置（距離Ｌ１の位置）の下方に、第一膨出部３１が配置されることが好ましい（図１および図２参照）。すなわち、内圧付与によりタイヤ径が最も増加する位置の下方に第一膨出部３１が配置される。

かかる構成では、内圧付与によるタイヤ径の成長（増加）が著しい位置の下方に第一膨出部３１が配置されるので、第一膨出部３１によるタイヤ径の変化の抑制効果が向上する。すなわち、タイヤ径の増加が効果的に相殺されて低減される。これにより、トレッド部ショルダー領域の形状がより効果的に維持されて、周方向主溝５２におけるクラックの発生がより効果的に抑制される利点がある。

なお、この第一膨出部３１の位置は、センタークラウンＣＬからトレッド半幅Ｗの４０［％］以上８０［％］以下の範囲内にて適宜選択される。また、第一膨出部３１の位置は、タイヤ径の成長が最大となる位置から多少ずれていても良い。また、この位置は、周方向主溝５２の位置とは無関係である。

［付加的事項２］
また、この空気入りタイヤ１では、タイヤ子午線方向の断面視にて、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧の５［％］を付与されると共に無負荷状態とされたときを基準とし、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧を付与されると共に無負荷状態とされたときとのタイヤ径の減少が最大となる位置（距離Ｌ２の位置）の下方に、第二膨出部３２が配置されることが好ましい（図１および図２参照）。すなわち、内圧付与によりタイヤ径が最も減少する位置の下方に第二膨出部３２が配置される。

かかる構成では、内圧付与によるタイヤ径の減少が著しい位置の下方に第二膨出部３２が配置されるので、第二膨出部３２によるタイヤ径の変化の抑制効果が向上する。すなわち、タイヤ径の減少が効果的に相殺されて低減される。これにより、トレッド部ショルダー領域の形状がより効果的に維持されて、周方向主溝５２におけるクラックの発生がより効果的に抑制される利点がある。

なお、この第二膨出部３２の位置は、センタークラウンＣＬからトレッド半幅Ｗの８１［％］以上１００［％］以下の範囲内にて適宜選択される。また、第二膨出部３２の位置は、タイヤ径の減少が最大となる位置から多少ずれていても良い。また、この位置は、ベルト層４の端部の位置とは無関係である。

［付加的事項３］
また、この空気入りタイヤ１では、第一膨出部３１の膨出量Ｈ１が１．５［ｍｍ］以上であることが好ましい（図２参照）。このように第一膨出部３１の膨出量Ｈ１が適正化されることにより、内圧付与時におけるタイヤ径の増加が効果的に抑制される。これにより、ショルダー領域の周方向主溝５２におけるクラックの発生がより効果的に抑制される利点がある。なお、第一膨出部３１の膨出量Ｈ１の上限は、ベルト層４の配置との関係において規制される。

［付加的事項４］
また、この空気入りタイヤ１では、第二膨出部３２の膨出量Ｈ２が１．５［ｍｍ］以上であることが好ましい（図２参照）。このように第二膨出部３２の膨出量Ｈ２が適正化されることにより、内圧付与時におけるタイヤ径の減少が効果的に抑制される。これにより、ショルダー領域の周方向主溝５２におけるクラックの発生がより効果的に抑制される利点がある。なお、第二膨出部３２の膨出量Ｈ２の上限は、タイヤの内周形状（あるいはインナーライナー）との関係において規制される。

［適用例］
また、この空気入りタイヤ１は、ラジアルタイヤ、重荷重用タイヤあるいは０．７以下の扁平比を有する扁平タイヤであることが好ましい。これらのタイヤでは、グルーブクラックに関する課題が顕著である。したがって、これらのタイヤを適用対象とすることにより、より顕著なクラックの抑制効果が得られる利点がある。

［性能試験］
この実施例では、条件が異なる複数種類の空気入りタイヤについて、（１）耐クラック性能および（２）耐久性能にかかる性能試験が行われた（図５参照）。この性能試験では、タイヤサイズ２６５／６０Ｒ２２．５の空気入りタイヤがＪＡＴＭＡ規定の正規リムに装着され、この空気入りタイヤに正規内圧および正規荷重が負荷される。

（１）耐クラック性能にかかる性能試験では、室内ドラム試験機を用いてドラム走行が行われ、１８０００［ｋｍ］走行後にて、トレッド部ショルダー領域の周方向溝に発生したクラックの有無が観察される。また、ドラム走行では、速度が４５［ｋｍ／ｈ］、一定荷重かつスリップアングルが２［ｄｅｇ］に設定される。また、（２）耐久性能にかかる性能試験では、同条件下にて、トレッド部ショルダー領域の周方向溝に亀裂が発生するまでの走行距離が測定される。そして、この測定結果に基づいて従来例を基準（１００）とした指数評価が行われる。この数値は大きいほど好ましい。

従来例の空気入りタイヤでは、カーカス層に膨出部が設けられていない。発明例１〜５の空気入りタイヤ１では、カーカス層３に膨出部３１、３２が設けられている。

試験結果に示すように、膨出部３１、３２を有する発明例１〜５の空気入りタイヤ１では、（１）耐クラック性能および（２）耐久性能が向上することがわかる。また、発明例１〜５と比較例１、２、５とを比較すると、第一膨出部３１および第二膨出部３２の位置が適正化される（第一膨出部３１がセンタークラウンＣＬからトレッド半幅Ｗの４０［％］以上８０［％］以下の範囲内に位置し、第二膨出部３２がセンタークラウンＣＬからトレッド半幅Ｗの８１［％］以上１００［％］以下の範囲内に位置する）ことにより、（１）耐クラック性能および（２）耐久性能が向上することがわかる。また、発明例１〜５と比較例３、４とを比較すると、第一膨出部３１および第二膨出部３２の膨出量Ｈ１、Ｈ２が適正化（Ｈ１≧１．５［ｍｍ］、Ｈ２≧１．５［ｍｍ］）されることにより、（１）耐クラック性能および（２）耐久性能が向上することがわかる。

以上のように、本発明にかかる空気入りタイヤは、トレッド部ショルダー領域の周方向主溝におけるクラックの発生を抑制できる点で有用である。

この発明の実施例にかかる空気入りタイヤを示すタイヤ子午線方向の断面図である。図１に記載した空気入りタイヤの膨出部を示す断面図である。図１に記載した空気入りタイヤの膨出部を示す作用説明図である。図１に記載した空気入りタイヤの膨出部を示す作用説明図である。この発明の実施例にかかる空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。

符号の説明

１空気入りタイヤ
２ビードコア
３カーカス層
３１第一膨出部
３２第二膨出部
４ベルト層
５トレッドゴム
５１、５２周方向主溝
６サイドウォールゴム

Claims

左右一対のビードコア間にトロイド状に架け渡されるカーカス層を有すると共にタイヤ周方向に延在する周方向主溝をトレッド部ショルダー領域に有する空気入りタイヤであって、
タイヤが正規リムに装着されて正規内圧を付与されると共に無負荷状態とされたときのカーカスラインＬを引くときに、
タイヤが正規リムに装着されて正規内圧の５［％］の空気圧を付与されると共に無負荷状態とされたときのタイヤ子午線方向の断面視にて、前記カーカス層が第一膨出部および第二膨出部を有し、
前記第一膨出部がカーカスラインＬに対してタイヤ径方向外側に膨出すると共にセンタークラウンＣＬからトレッド半幅Ｗの４０［％］以上８０［％］以下の範囲内に最大膨出部を有し、前記第二膨出部がタイヤ径方向内側に膨出すると共にセンタークラウンＣＬからトレッド半幅Ｗの８１［％］以上１００［％］以下の範囲内に最大膨出部を有し、
前記第一膨出部の膨出量Ｈ１が１．５［ｍｍ］以上であり、且つ、
前記第二膨出部の膨出量Ｈ２が１．５［ｍｍ］以上であることを特徴とする空気入りタイヤ。
タイヤ子午線方向の断面視にて、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧の５［％］を付与されると共に無負荷状態とされたときを基準とし、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧を付与されると共に無負荷状態とされたときとのタイヤ径の成長が最大となる位置の下方に、前記第一膨出部が配置される請求項１に記載の空気入りタイヤ。
タイヤ子午線方向の断面視にて、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧の５［％］を付与されると共に無負荷状態とされたときを基準とし、タイヤが正規リムに装着されて正規内圧を付与されると共に無負荷状態とされたときとのタイヤ径の減少が最大となる位置の下方に、前記第二膨出部が配置される請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
ラジアルタイヤ、重荷重用タイヤあるいは０．７以下の扁平比を有する扁平タイヤである請求項１〜３のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。