JP5350875B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッドショルダー領域の偏摩耗を抑制して耐偏摩耗性を改良した空気入りタイヤ、特には重荷重用空気入りタイヤに関するものである。

トラックやバスなどに使用される重荷重用空気入りタイヤのトレッドには、リブパターン、リグラブパターン又はブロックパターンなどが採用されるが、いずれにも最もトレッド接地端側（トレッドショルダー領域）にタイヤ周方向に延びるショルダー側周方向溝が設けられる場合が多い。このショルダー側周方向溝付近は、旋回時に大きな力を受けるとともに、トレッド部の外径差に起因して路面との間で滑りが生じやすく、いわゆる肩落ち摩耗や軌道摩耗（ブロック等のエッジがレール状にステップダウンするような摩耗）さらにはパンチングといった偏摩耗が生じやすいという問題がある。これらの偏摩耗は、タイヤの外観を悪化させるのみならず、不均一な接地圧分布等による走行性能の悪化やタイヤの短命化を引き起こす。

偏摩耗を抑制する従来技術として、特許文献１は、トレッド部を３層のゴム層（ベース層、中間層および表層）からなるトレッドゴムで構成し、各ゴム層の硬度および弾性率を規定するとともに、各ゴム層のトレッド幅方向の形状を規定した重荷重用空気入りタイヤを提案している。

特開２００５−３５４０４号公報

しかしながら、従来技術による方法では、トレッドショルダー領域が優先的に摩耗して発生する偏摩耗を十分に抑制できているとはいえず、未だ改善する余地があった。
そこで、本発明の目的は、トレッドゴムと補強ベルト層との間にベースゴム層を配置するとともに、ベースゴム層に配置されたゴム種を規定することで、トレッドショルダー領域の偏摩耗を抑制して耐偏摩耗性を改良した空気入りタイヤを提供することにある。

本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）１対のビードコア間でトロイド状に配置されたカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に補強ベルト層とトレッドゴムとを配置してなるタイヤにおいて、
前記トレッドゴムと前記補強ベルト層との間にベースゴム層を配置するとともに、前記ベースゴム層に配置されたゴムが複数かつ幅方向で異なる弾性率を有し、前記ベースゴム層に配置されたゴムは、トレッドセンター領域における弾性率が、トレッドショルダー領域における弾性率より高く、
前記ベースゴム層における異なるゴム種の境界は傾斜状に形成されていることを特徴とする空気入りタイヤ。

（２）前記ベースゴム層に配置されたゴムは、トレッドセンター領域と該トレッドセンター領域の両側のトレッドショルダー領域が別種ゴムで形成され、かつ、前記両側のトレッドショルダー領域におけるゴムは同一ゴム種で形成されていることを特徴とする上記（１）に記載の空気入りタイヤ。

（３）前記ベースゴム層のトレッドセンター領域に配置されたゴムはトレッドゴムと同等の弾性率を有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の空気入りタイヤ。

トレッドゴムと補強ベルト層との間に配置されたベースゴム層について、トレッドセンター領域における弾性率を、トレッドショルダー領域における弾性率より高くすることにより、トレッドショルダー領域の偏摩耗（先行摩耗）を抑制して耐偏摩耗性を改良した空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の空気入りタイヤの幅方向断面を示す図である。 本発明の空気入りタイヤの幅方向断面の一部を示す図である。 ベースゴム層とサイドゴムとの境界線を説明するための図である。 トレッドゴムがつぶれる絶対的な大きさに関して説明するための図である。 トレッドゴムが変形する位置の違いに関して説明するための図である。 トレッドゴムの押し込み形態による変形傾向の違いに関して説明するための図である。 本発明のその他の実施形態に係る空気入りタイヤを示す図である。 本発明のその他の実施形態に係る空気入りタイヤを示す図である。

本発明の空気入りタイヤの実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤの幅方向断面を示す図である。タイヤ１は、１対のビードコア２間でトロイド状に延びるカーカス３を骨格とし、このカーカス３のタイヤ径方向外側に、ベルト４およびトレッド５を具える。図示例では、２層のベルト層４ａ、４ｂからなるベルト４を設けている。トレッド５には、タイヤ周方向に沿って延びる４本の周方向溝６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを設けるが、周方向溝を設けなくてもよいし、さらにはこれらの周方向溝を横切る向きに延びる溝を設けてもよい。

図２は、本発明の空気入りタイヤの幅方向断面の一部を示す図である。同図に示すように、トレッド５は、タイヤ径方向に積層する複数の、図示例では２層のトレッドゴム層、すなわち、キャップゴム層５ｃおよびベースゴム層５ｂから形成してなる。ここで、タイヤ径方向内側に配置されたベースゴム層５ｂにおいて、トレッドセンター領域Ｔ_Ｃのベースゴム層５ｂ_ｃの弾性率が、トレッドショルダー領域Ｔ_Ｓのベースゴム層５ｂ_ｓの弾性率より高いことが肝要である。この理由を以下に説明する。

なお、図１に示すように、トレッドセンター領域Ｔ_Ｃはタイヤ赤道面ＣＬを含む領域であり、少なくともトレッド幅Ｗ_Ｔの３０％〜９５％の幅を有する。トレッドショルダー領域Ｔ_Ｓはトレッドセンター領域Ｔ_Ｃのトレッド幅方向外側に位置し、一方側のトレッド接地端Ｅから、少なくともトレッド幅Ｗ_Ｔの２．５％〜３５％の幅を有する。
図１には、トレッドセンター領域Ｔ_Ｃとトレッドショルダー領域Ｔ_Ｓとが隣接する例を示したが、トレッドセンター領域Ｔ_Ｃとトレッドショルダー領域Ｔ_Ｓとの間に他の領域が存在してもよい。
また、図２では、ベースゴム層５ｂのトレッド幅方向外側の境界（サイドゴムとの境界）を表示していないが、当該境界の少なくとも一部は、トレッド接地端Ｅからタイヤ回転軸に下ろした垂線Ｌより、トレッド幅方向外側に位置するものとする。すなわち、図３（ａ）に示すように、ベースゴム層５ｂとサイドゴム７との境界線Ｍの全体が、トレッド接地端Ｅからタイヤ回転軸に下ろした垂線Ｌよりトレッド幅方向外側に位置することもできるし、あるいは、図３（ｂ）に示すように、ベースゴム層５ｂとサイドゴム７との境界線Ｍが、当該垂線Ｌと交わり、この境界線Ｍの少なくとも一部が、当該垂線Ｌより、トレッド幅方向外側に位置することもできる。

さて、タイヤの負荷転動時に、荷重を受けたカーカス３およびベルトを主とするタイヤケースがトレッドゴムを押しつぶす力は、特に、重荷重用タイヤにおいて、トレッドセンター領域で大きく、トレッドショルダー領域で小さくなり、トレッド幅方向に不均一である。従来は、均一な弾性率を有するトレッドゴム層をトレッド幅方向に延在させていたので、上記不均一な力がトレッドゴム層を伝達される結果、接地圧がトレッド幅方向に不均一となっていた。すなわち、トレッドセンター領域の接地圧が高く、トレッドショルダー領域の接地圧が低くなり、接地圧の不均一から生じるショルダー領域の偏摩耗を招いていた。
そこで、本発明者らは、トレッドショルダー領域の接地圧を高めるために、トレッドショルダー領域に弾性率の低いゴムを配置することに想到した。

まず、トレッドゴムがつぶれる絶対的な大きさに関して検討する。同じ形状の、弾性率の高いゴムブロックＧＨ（図４（ａ））と、弾性率の低いゴムブロックＧＬ（図４（ｂ））とを用意して、同じ荷重を与える。すると、図４（ｃ）に示す弾性率の高いブロックＧＨに比べて、図４（ｄ）に示す弾性率の低いゴムブロックＧＬはつぶれる量が大きい。このように、弾性率の低いゴムブロックＧＬは同じ荷重を与えたときに大きくつぶれるので、トレッドショルダー領域に弾性率の低いトレッドゴムを配置するとともに、トレッドセンター領域に弾性率の高いトレッドゴムを配置することにより、トレッド幅方向に不均一なタイヤケースがトレッドゴムを押しつぶす力を、弾性率を変化させたトレッドゴムが吸収して、トレッド幅方向に均一な接地圧を実現することができる。

ところが、トレッドショルダー領域において、接地面近傍に弾性率の低いトレッドゴムを配置すると、トレッド幅方向のせん断変形が大きくなり、局所的な摩耗核が発生しやすいことが新たに問題となる。そこで、次に、ゴムの非圧縮性による面外変形の分担の制御、すなわち、変形する位置の違いについて検討する。
図５（ａ）は、弾性率の低いゴムブロックＧＬを上に、弾性率の高いゴムブロックＧＨを下にして貼り合せたゴムブロックであり、図５（ｂ）は、弾性率の高いゴムブロックＧＨを上に、弾性率の低いゴムブロックＧＬを下にして貼り合せたゴムブロックである。このように、弾性率の異なる２つのゴムを厚さ方向に張り合わせたゴムブロックに同じ荷重を与えると、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、ゴムブロックがたわむ量は同一となる。しかし、その内訳を見ると、弾性率の高いゴムブロックＧＨより、弾性率の低いゴムブロックＧＬの方が大きくたわむ。それゆえ、図５（ｃ）、（ｄ）における、接地面近傍の変形量を重ねた図５（ｅ）に示すように、弾性率の低いゴムブロックＧＨを接地面側に配置した図５（ｄ）の場合の方が、接地面近傍のせん断変形が大きいことが分かる。よって、接地面近傍のせん断変形を抑制し、かつ、タイヤケースがトレッドゴムを適切に押しつぶすためには、弾性率の低いトレッドゴム層をタイヤ径方向内側に配置することが有効であることが分かる。

次に、弾性率の低いベースゴムを用いた場合の、押し込み形態による変形傾向の違い、すなわち、路面に対してまっすぐ押すか、あるいは、斜めに押すかによるベルトの軌跡が異なることについて、図６を用いて検討する。図６は、矢印方向をタイヤの進行方向とした、負荷転動時のトレッドゴムの変形を示す。図中１で示した部分のベースゴムはリング形態を維持したまま接地する。図中２で示した部分のベースゴムは、踏み込み側および蹴り出し側に向かって流動する傾向にある。図中３で示した部分のキャップゴムは、上記流動するベースゴムにつられて流動する。図中４で示した部分のキャップゴムは、蹴り出し時にドライビングが増加する。
このように、ブロックを接地面に対して垂直に押し付けるよりも、斜めに押し付ける方が、ブロック全体の非圧縮によるゴム変形を一方向にコントロールでき、変形量も増大することが分かる。

上述したように、トレッドショルダー領域の偏摩耗を抑制するために、トレッドゴムのタイヤ径方向内側部分について、当該部分のトレッドセンター領域Ｔ_Ｃにおける弾性率が、当該部分のトレッドショルダー領域Ｔ_Ｓにおける弾性率より高いことが有効である。
上述した３要素とは、（１）トレッドのつぶれの絶対的な大きさ、（２）ゴムの非圧縮性による面外変形の分担の制御、（３）押し込み形態による変形傾向の違いである。

以下、本発明のその他の実施形態に係る空気入りタイヤについて説明する。
図７に、本発明の空気入りタイヤのトレッドゴムの様々な実施形態を模式的に示す。上記では、図７（ａ）に示すように、トレッド５を、２層のトレッドゴム層であるキャップゴム層５ｃおよびベースゴム層５ｂから形成した例を説明してきたが、図７（ｂ）に示すように、トレッド５を、キャップゴム層とベースゴム層のトレッドセンター部分とを一体としたゴム５ｋおよびトレッドゴムのタイヤ径方向内側部分５ｂ_ｓから形成することもできる。また、トレッド５を、３層以上のトレッドゴム層から形成することもでき、例えば、図７（ｃ）に示すように、トレッド５を、タイヤ径方向最内側に配置されるベースゴム層５ｂと他の２層のゴム層５ｌ、５ｍから形成することもできるし、図７（ｄ）に示すように、トレッド５を、タイヤ径方向最外側のゴム層５ｌと、ベースゴム層５ｂと、タイヤ径方向最内側のゴム層５ｎとから形成することもできる。

また、ベースゴム層５ｂ_ｃとベースゴム層５ｂ_ｓとの境界線は、タイヤ赤道面ＣＬと平行とすることもできるし、図８（ａ）に示すように、ベースゴム層５ｂ_ｃのタイヤ径方向外側にベースゴム層５ｂ_ｓが配置されるように斜めとすることもできるし、図８（ｂ）に示すように、ベースゴム層５ｂ_ｃのタイヤ径方向内側にベースゴム層５ｂ_ｓが配置されるように斜めとすることもできる。
このように、ベースゴム層５ｂ_ｃ、５ｂ_ｓの境界線を斜めにして、トレッドセンター領域Ｔ_Ｃからトレッドショルダー領域Ｔ_Ｓに向かって、ベースゴム層５ｂの弾性率が徐々に変化する構成にすることによって、タイヤ周方向およびタイヤ幅方向の変形を抑制することが可能となり好適である。

また、図１に示すように、トレッド５に、タイヤ周方向に沿って延びる４本の周方向溝６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを設ける場合、トレッド幅方向最外側に位置する最外側周方向溝６ａ、６ｄのトレッド幅方向内側に、トレッドセンター領域Ｔ_Ｃとトレッドショルダー領域Ｔ_Ｓとの境界が位置することが好適である。この構成によって、最外側周方向溝６ａ、６ｄのトレッド幅方向外側のリブの偏摩耗を抑制すると同時に、いわゆる２ｎｄリブと呼ばれる、最外側周方向溝６ａ、６ｄのトレッド幅方向内側のリブの偏摩耗（リバーウェア）を抑制することができる。

本発明の空気入りタイヤ（発明例タイヤ）および従来の空気入りタイヤ（従来例タイヤ）を、後述する仕様のもとに試作し、摩耗性能の評価を行ったので以下に説明する。
発明例タイヤ１は、図８（ａ）に示すように、トレッド幅方向最外側に位置する最外側周方向溝６ａ、６ｄのトレッド幅方向内側に、トレッドセンター領域Ｔ_Ｃとトレッドショルダー領域Ｔ_Ｓとの境界が位置する。またこの境界は、ベースゴム層５ｂ_ｃのタイヤ径方向外側にベースゴム層５ｂ_ｓが配置されるように斜めである。
発明例タイヤ２は、図８（ｂ）に示すように、トレッドセンター領域Ｔ_Ｃとトレッドショルダー領域Ｔ_Ｓとの境界が、ベースゴム層５ｂ_ｃのタイヤ径方向内側にベースゴム層５ｂ_ｓが配置されるように斜めである点以外、発明例タイヤ１と同一である。
従来例タイヤは、単一の弾性率のベースゴム層を用いている点以外、発明例タイヤ１、２と同一である。

１ タイヤ
２ ビードコア
３ カーカス
４ ベルト
４ａ、４ｂ ベルト層
５ トレッド
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 周方向溝
７ サイドゴム
ＧＨ、ＧＬ ゴムブロック
ＣＬ タイヤ赤道面

Claims (3)

1. １対のビードコア間でトロイド状に配置されたカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に補強ベルト層とトレッドゴムとを配置してなるタイヤにおいて、
   前記トレッドゴムと前記補強ベルト層との間にベースゴム層を配置するとともに、前記ベースゴム層に配置されたゴムが複数かつ幅方向で異なる弾性率を有し、前記ベースゴム層に配置されたゴムは、トレッドセンター領域における弾性率が、トレッドショルダー領域における弾性率より高く、
   前記ベースゴム層における異なるゴム種の境界は傾斜状に形成されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ベースゴム層に配置されたゴムは、トレッドセンター領域と該トレッドセンター領域の両側のトレッドショルダー領域が別種ゴムで形成され、かつ、前記両側のトレッドショルダー領域におけるゴムは同一ゴム種で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ベースゴム層のトレッドセンター領域に配置されたゴムはトレッドゴムと同等の弾性率を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。