JPH02169305A - 偏摩耗を防止した重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 重荷重用空気入りタイヤは近年来、ラジアル方式カーカ
ス構造になるものが主流を占めるに至り、トラック、バ
スなどの重車両でこの種のタイヤが、とくに従動車輪又
は遊輪として用いられるとき、しばしば、タイヤの完全
摩耗ライフに到達するよりもはるかに前に、レールウェ
イ摩耗又はリバーウェアと呼ばれる偏摩耗を生じて外観
不良を起すほか、そのまま使用を継続すると、ときにリ
ブパンチと呼ばれる陸部欠損に進展してタイヤ性能上の
問題を派生するに至ろうれいもある。

この種の空気入りタイヤにおける偏摩耗挙動の根本的究
明の下で、簡便適切な偏摩耗対策を講じた、重荷重用空
気入りタイヤを、ここに提案しようとするものである。

（従来の技術） トレッドの偏摩耗低減に関しては、クラウン形状ないし
はパターン、それもとくにサイプ配列などについて、数
多、提案がみられるが、未だに的確な防止対策は確立さ
れるに至っていない。

因みに代表的な既知文献は次の通りである。

クラウン形状を変化させたＵＳＰ　Ｎα４，１５５．３
９２や、リブ両端にサイプを配列したｔｌｓＰ　Ｎｏ、
３，５５０．６６５の各明細書などである。

又、溝周辺の、偏摩耗を防止する手段として、ＵＳＰ　
Ｎｏ、４２００１３４号明細書のように、トレッドの陸
部と同じレベルの表面を持ち陸部と溝をへだてて接地さ
れる応力緩和リブによって、ジグザグ溝に対応する陸部
の突部への応力集中を防止する手段が提案されている。

しかしこの手段も、応力緩和リブそのものが、欠落して
しまい、偏摩耗の発生を遅らせることはできても結局そ
の防止ができなかったのである。

（発明が解決しようとする課題） この種のタイヤに生じる摩耗現象については、走行条件
、路面状況などにももちろん依存するが、最近の著しく
整備が進められた高速自動車道などにおける長時間走行
の下では、タイヤの接地域にて路面から作用する外力（
タイヤ入力）の如何によって踏面形状の変化をもたらす
摩耗の遅速差の下に、摩耗の速い部分で加速度的な累加
促進が進展して偏摩耗となる。

これに対し加速度的な摩耗促進の抑制・遅延を図るよう
に、偏摩耗が発生し易い部分で接地圧を高めることや、
せん断力の低ｍ（切り込みなどによる）を図ることなど
を目指した従来の対策では、促進的な摩耗について遅延
の目的は達成されても、その後に程なく出現することと
なるのは避けられないし、またそれに起因してタイヤ入
力の負担が移って他の部分にて偏摩耗が発生する事例も
散見された。

そこで偏摩耗現象をもたらすタイヤ入力の動向について
精緻な実験と検討を加えて得られた知見に基づいて、タ
イヤの踏面上で不可避的に生じる偏摩耗を局部的に、し
かもタイヤ性能に影響なしに封じ込めることによって、
より有効な偏摩耗防止対策を確立することがこの発明の
目的である。

（課題を解決するための手段） この発明はタイヤの踏面上でそのまわりに沿って連続し
てのびる主溝とこの主溝によって区分された陸部を有す
る重荷重用空気入りタイヤであって、上記陸部に挟まれ
て踏面の断面輪郭線に対し段下りをなし、踏面のまわり
に沿う一対の溝又は薄い切込みによって陸部から独立す
る段差領域からなり、この段差領域の表面はタイヤに作
用する荷重の支持を司る踏面接地域内で路面とすべり接
触する、偏摩耗犠牲部を設けて成ることを特徴とする、
偏摩耗を防止した重荷重用空気入りタイヤである。

ここに、偏摩耗犠牲部が規格で定める最大荷重の２００
％負荷の下で踏面の外周に沿う段差領域の接地長（ｒ′
）と、同じくこの段差領域に隣接する陸部のうち、より
接地域の短い方での接地長（Ｎ）との比につき、（／！
’　）／（ｆｆｉ）　＜０．９５の範囲内を占めること
、踏面の断面輪郭線に対する段差領域の段下り代（δ）
の値が次式 ５式％ ここにＳＯ，Ｓ：正規荷重の５０％負荷の下での踏面実
接触面積　　　　　　（ｃｍ２） Ｓ２．。：正規荷重の２００％負荷の下での踏面実接触
面積　　　　　（ｃｍ”） 誓　　：正規荷重　　　　　　（ｋｇ）ｈ　　ニドレッ
ドゲージ　　　　（ｃｍ）Ｅ　　ニドレッドゴムの弾性
率（ｋｇ／ｃｍ”）の範囲内にあること、段差領域の軸
方向幅（匈）の総和が踏面接地巾（Ｂ）の５％〜２５％
であること、正規荷重の２００％負荷の下での段差領域
の実接触面積が、同じく踏面の実接触面積の２０１／２
以下であること、段差領域の各軸方向幅（ｗ）が段差領
域の両側に隣接する陸部の各軸方向幅（ｂ））の２以下
である段差領域がタイヤ周上で実質的に連続しているこ
と、段差領域が規格で定める最大荷重負加時の接地面内
で、隣接相互間で互いに接触するような薄い切り込みに
よって周上にて分割してなること、さらに各段差領域が
その半径方向外周面で踏面輪郭線より半径方向内側に位
置しかつ半径方向外周にて各段差領域の半径方向内端に
おける軸方向幅よりも広い軸方向幅を有することが有利
である。

上にのべたところにおいて踏面のまわりに沿い連続して
のびる主溝のほかにも、細溝及びサイプなとも含めそれ
らによる踏面パターンは、外観上タイヤの赤道と平行な
、いわゆる周方向直溝による場合だけとは限らず、よく
知られているジグザグ溝の如きをも包含するものとし、
また上記の主溝で区分された陸部については、いわゆる
リブのほか、横溝ないしは補助溝などによってさらに区
分されたいわゆる゛ブロック又は、これを含む、リブ−
ブロック複合のようなパターンになるものも含まれるの
は言うまでもない。

第１図（ａ）、（ｂ）に、この発明をとくに重荷重用空
気入りタイヤに適用した事例についてその要部を、踏面
の展開と断面について示し図中１は主溝、２は陸部、そ
して３が段差領域、４は細溝、また５はラジアルカーカ
ス、６はベルトである。

また第２図は、陸部２の主溝ｌ、細溝４に面する縁に切
込み７を列設することにより、溝縁におけるせん断力を
低減する手段を付加した例であり、第３図（ａ）　、　
（ｂ）は第２図の切込み７の数を７′のように滅し、そ
の代りにタイヤのバットレス部にえぐり８を配設するこ
とにより、タイヤに作用する横力に由来した偏摩耗の軽
減対策を加えた例である。

以上の各側は段差領域３を区分する細溝４により陸部２
をセンタリブと中間リブに分ける場合について図解した
が第４図（ａ）　、　（ｂ）では同様にして陸部２をサ
イドリブと中間リブに二分した場合の例を示した。

また第５図にはとくにセンタ主溝１′を有する場合につ
き、第１図の細溝４に代え薄い切込み４′により段差領
域３を陸部２から独立させた例を示し、第６図（ａ）　
、　（ｂ）にて第３図と同様な段差領域３を、横切込み
８又は横溝８′によりたてに分断し段差領域３自体のせ
ん断力軽減を企図した例であり、第７図（ａ）　、　（
ｂ）は第５図の場合について、第６図と同様に配慮した
例を示す。

（作　用） 一般にタイヤが負荷を受けて転勤する時に踏面ば接線方
向のせん断変形を住しそれにより、接線方向のせん断力
が踏面に発生する。踏面の陸部２でのせん断力の軸方向
分布を示したのが、第８図であり、実線は従来のタイヤ
におけるせん断力分布であり、破線が、この発明の段差
領域３を設けたタイヤ（段差領域の段下り代δは２ｍｍ
に設定した。）でのせん断力分布である。ここに縦軸の
正の方は、駆動側でのせん断力、負の方は制動側でのせ
ん断力である。

タイヤに生じる偏摩耗は、主に負のせん断力領域で起こ
ることが、実験により認められ、踏面内で接線方向のせ
ん断力が負の方に大きい所から偏摩耗が発生し易い。

第８図の実線を破線で区別したせん断力分布を比較する
と、明らかに段差領域をもつこの発明のタイヤにおける
陸部のせん断力は、従来のタイヤに比べてむしろ正の方
へ移行していることがわかる。

すなわち、段差領域３によって、踏面上の陸部２に生ず
べき偏摩耗を肩代りする偏摩耗犠牲部として役立つこと
が明らかになったのである。

この効果をもたらすためには、段差領域３は、陸部２に
偏摩耗が生ずる状態にはならないように、接地していな
くてはならず、また段差領域３は、充分に偏摩耗犠牲部
として役立つ負の方のせん断力が発生する段下り代とし
なくてはいけない。

従って、段差領域３の表面は、タイヤに作用する荷重の
支持を司る踏面接地域内で、路面と接触することが肝要
なのである。

ここに段差領域３で有効に負のせん断力を発生させるた
めには、タイヤが正規荷重の２００％の負荷の下におけ
る段差領域３の接地長２′と、同じくこの段差領域３に
隣接する陸部２のうちのより接地域の短い方での接地長
！を、第９図（ａ）　、　（ｂ）にて、個別のタイヤ踏
面フットプリントにつき示すようにして、両接地長の比
が１　’　／１．　＜０．９５の範囲内に納まることを
必要とする。１’／ｌの値が段差領域３での偏摩耗犠牲
作用に及ぼす効果を第１０図（ａ）に示すように、１．
’／ｌの値が０．９５より小さくなると段差領域３′に
生じる接線方向せん断力が負の向きに急増し、ｌ′／！
値が小さい程増加する。

また、段差領域の段下り代δ（第１図参照）については
正規荷重の５０％から２００％までの間の負荷のタイヤ
への作用の下に段差領域３が接触を生じる程度としなく
てはならない。

第１０図（ｂ）に各荷重負荷率の下で接地を生じる限界
の段下り代で形成した段差領域での接線方向せん断力を
示しこの図から正規荷重の５０％より低い負荷で接地を
生じるようなわずかな段下り代では充分な負のせん断力
が得られず、また２００％を超えるような高い負荷の下
で接地し始めるような大きすぎる段下り代にあってはタ
イヤの実使用時に接触せず、有効なせん断力を得ること
ができない。なお、第１０図（ロ）はトレッドゲージｈ
（第１図参照）が２０ｍｍでトレッドゴムの弾性率Ｅが
５３ｋｇ／ＣｌＬ１２であるトレッドに、正規荷重Ｗ　
（２７００ｋｇ）に対する種々な負荷比率の下での踏面
実接触面積がＳＱ、：ｌ（添字で負荷比率を示す。以下
同じ）：１４３ｃｍ２、Ｓｏ、ｓ　：　１９１ｃｍ”　
、Ｓ＋、ｏ　：　３１８ｃｍ”、　Ｓ８．。

：　３９８　ｃｍ２、Ｓｚ、ｏ　：　４４５ｃｍ”　、
Ｓ１３　：　４６１ｃｍ”となった事例についての、負
荷比率に応じる接線方向接線力をプロットしたものであ
る。

第１図に示したところに従い踏面の断面輪郭線に対する
この段下り代δについては次式、れる。

段差領域で発生させる負のせん断力を充分に出させるた
めには接線方向に段差領域３がせん断変形することを陸
部２がさまだばてはならず、ここに段差領域のせん断変
形に際して陸部に対し接しないことが望まれる。

次に段差領域３の軸方向幅Ｗ（第１図参照）の総和は、
トレッド接地中の５％未満であると、充分な効果が得ら
れない反面、２５％を超えると、却って著しく耐摩耗が
低下することになるので好ましくない。

また、段差領域３の実接触面積が陸部の実接触面積の２
０％より大きくなっても耐摩耗が著しく低下するため好
ましくない。

さらに、段差領域３で効果的に負のせん断力を発生させ
るためには、段差領域の変形を曲げ変形ではなく、せん
断変形を生じさせなければならない。そのためには、回
転方向の剛性を高める必要があり、ここに段差領域を大
きくすると耐摩耗が低下するという制約があるので、段
差領域３は軸方向幅Ｗよりも接地長ｌ′の方を長くして
接線方向に剛性をより高くする必要があり、この軸方向
幅Ｗについては、両側に隣接する陸部２の各軸方向幅す
のＡ以下あれば充分効果が得られる。

（実施例） 第１１図に図解した何らの偏摩耗対策も講じていない参
考例１及び第１図に掲げたところにおいて段下り代を０
とした参考例２に対し、第１図〜第４図に示した、何れ
もサイズ１０．００　Ｒ２０の試作タイヤについて段差
δ、幅Ｗに応じた偏摩耗の幅と深さの関係を比較した結
果は表１のとおりである。

何れのタイヤも、積載は正規荷重とし、装着位置は２Ｄ
−４車の前輪として走行距離８万りを完走した時点にお
いて、第１０図に踏面左半について例示した各陸部の縁
に生じた欠損■〜■の踏面幅方向にわたる合計幅を偏摩
耗幅、また同様に各欠損■〜■の平均深さを偏摩耗深さ
として比較した。

又、第４図及び第１２図に示した何れもサイズ１０．０
０Ｒ２０の試作タイヤを、第１図に準じて段下り代δを
Ｏｍｍとした参考例１及び第１１図に図解した何らの偏
摩耗対策も講じていない参考例２の各タイヤを用意した
。各タイヤの諸元を表２に掲げた。

表　　２ 何れのタイヤも、積載は正規荷重とし、それらの装着位
置は２Ｄ−４車の前輪として走行距離８万ｋｍを完走し
た。

走行距離８万ｋｍ終了後、各供試タイヤの陸部に発生し
た偏摩耗の大きさを第１３図に示す要領で測定し、偏摩
耗発生幅の総和及び偏摩耗深さの総和で比較評価を行い
表３の成績が得られた。

表　　３ 注 り一： Ｔ讐： ＤＳ： ＴＳ： 段差領域Ｔｏｔａｌ　中 トレッド接地中 段差領域の実接触面積 陸部領域の実接触面積 上表の成績によると、この発明に従う偏摩耗犠牲部３の
機能は、タイヤのほぼ完全摩耗寿命の間に、累積される
偏摩耗を極端に軽減ないし、有効に防止し得ることが明
らかである。

また第１４図（ａ）　、　（ｂ）に示すように主溝１が
ジグザグ形になるもの、第１５図（ａ）　、　（ｂ）の
ように横溝１０を付加したもの、第１６図（ａ）　、　
（ｂ）のようにラウンドショルダとしたもの、第１７図
（ａ）　、　（ｂ）のように段差領域３を挟む各細溝４
の溝深さを段違いにしたものなどについて同様な試験を
行ったところ、第１図に示した例におけると同等の成績
が得られた。

なおこの発明の段差領域３は、すでに図解しかつ説明を
加えたような、いわば広幅主溝の溝内を占めるプラット
フォーム状とする場合のほか、第１８図〜第２０図に示
すような、中えぐり１１、または片えぐり１２を有する
ような、細溝４と薄い切込み４′との複合形態とするこ
ともできる。

又空気入りタイヤは長距離を走行して摩耗中期から摩耗
後期になると、摩耗の累加促進が摩耗初期に比較して顕
著になるため、各段差領域の軸方向幅が半径方向に一定
であると、摩耗中期および摩耗後期における陸部の摩耗
が段差領域の防止能力を上回り、場合によっては陸部の
偏摩耗を確実に防止できないこともある。

そこで各段差領域３の外周面を踏面の断面輪郭線より半
径方向内側に位置させかつ、各段差領域の外周面の軸方
向幅に比し半径方向内端つまり細溝又は薄い切込み４′
の底における軸方向幅をより広くすることが望ましい。

例えば第２１図のように各段差領域３の半径方向端にお
ける軸方向幅Ｗ′は該段差領域３の外周面における軸方
向幅Ｘより広くなし、その比ｗ’　／Ｘは１．２から５
．０の間であることが好ましい。その理由は比ｗ’／ｘ
が１．２未満であると、段差領域３が摩耗中、後期にお
ける陸部２の偏摩耗を充分に防止することができないか
らであり、一方、比ｗ’　／ｘが５．０を超えると、初
期の偏摩耗抑制効果がないほど外周面における軸方向幅
Ｘが小さすぎるか、もしくは走行初期にトレッド全体の
接地面積が小さくなりすぎ、耐摩耗性能そのものが低下
してしまう。

第２２図（ａ）、［有］）、　（Ｃ）図はこの発明の応
用例を示す図である。この実施例においては、陸部２に
ジグザブ状に折れ曲がった対をなす周溝４ａ、　４ｂを
形成し、これら周溝４ａ、　４ｂ間にジグザグ状に折れ
曲がった段差領域３ａを画成している。このようにすれ
ば、段差領域３ａの幅が同一のとき、直線状リブの段差
領域３より接地面積が増大し、偏摩耗低減効果をさらに
向上させることができる。また、この実施例では各周溝
４ａ、　４ｂを段差領域３ａの側面と同一方向に傾斜さ
せ、さらに、各周溝４ａ、　４ｂの最深部の振幅を周溝
４ａ、　４ｂの開口端における振幅より小としている。

第２３（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）図はこの発明の他の
例を示す図である。この実施例は上記応用例と同様であ
るが、異なる点は、周溝４ａ、　４ｂの最深部の振幅を
周溝４ａ＋４ｂの開口端における振幅より大とした点で
ある。

第２４図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）はこの発明の別の
実施例を示す図である。この実施例においては、陸部２
に、互いに離隔する側面が同位相でジグザグに折れ曲が
り、互いに近接する側面が直線状をした対をなす周溝４
ｃ、　４ｄを形成し、これら周溝４ｃ＋　４ｄ間に直線
状の段差領域３を画成している。この結果、段差領域３
は陸部２に周期的に近接離隔する。

（発明の効果） この発明によれば、タイヤの性能特性に格別な影響を及
ぼすことのない踏面局部に講じた偏摩耗犠牲部の働きに
て、タイヤの使用寿命中を通した偏摩耗の防止を簡便、
かつ適切に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は各別実施例の説明図、第８図は接線方
向せん断力分布図、 第９図は接地挙動説明図、 第１０図は接線方向せん断力に及ぼす１′／　ｌと負荷
比率の影響を示すグラフ、 第１１図は比較タイヤの説明図、 第１２は変形実施例の説明図、 第１３図は偏摩耗の定義図、 第１４図〜第２４図は別な実施例の説明図である。 ■・・・主溝　　　　　　　２・・・陸部３・・・段差
領域　　　　　４・・・細溝４′・・・薄い切込み 第１図 第２図 第３図 第５図 第４図 第６図 第７図 第９図 第８図 第１Ｏ図 （ａ） （２００％荷重峙つ （ｂ） 正規イｈｌＷＦ−ｘ刊３１ト有〒ムじ牽第１２図 第１５図 （ａ） 第１６図 第１８図 （ａ） （ｂ＞ 第１７図 第１９図 第２３図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） ト１＃面Ｅ ｆｆ−１１ｒ＃ｆｆｉ　［ 第２２図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） 第２４図 （ｂ） （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タイヤの踏面上でそのまわりに沿って連続してのび
   る主溝とこの主溝によって区分された陸部を有する重荷
   重用空気入りタイヤであって、 上記陸部に挟まれて踏面の断面輪郭線に対 し段下りをなし、踏面のまわりに沿う一対の溝又は薄い
   切込みによって陸部から独立する段差領域からなり、こ
   の段差領域の表面はタイヤに作用する荷重の支持を司る
   踏面接地域内で路面とすべり接触する、偏摩耗犠牲部を
   設けて成る ことを特徴とする、偏摩耗を防止した重荷重用空気入り
   タイヤ。 ２、偏摩耗犠牲部が規格で定める最大荷重の２００％負
   荷の下で踏面の外周に沿う段差領域の接地長（ｌ′）と
   、同じくこの段差領域に隣接する陸部のうち、より接地
   域の短い方での接地長（ｌ）との比につき、（ｌ′）／
   （ｌ）＜０．９５の範囲内を占めることを特徴とする請
   求項１記載の空気入りタイヤ。 ３、踏面の断面輪郭線に対する段差領域の段下り代（δ
   ）の値が次式 （０．５）／（Ｓ＿０＿．＿５）・ｈ／Ｅ≦δ≦（２．
   ０・Ｗ）／（Ｓ＿２＿．＿０）・ｈ／ＥここにＳ＿０＿
   ．＿５：正規荷重の５０％負荷の下での踏面実接触面積
   （ｃｍ＾２） Ｓ＿２＿．＿０：正規荷重の２００％負荷の下での踏面
   実接触面積（ｃｍ＾２） Ｗ：正規荷重（ｋｇ） ｈ：トレッドゲージ（ｃｍ） Ｅ：トレッドゴムの弾性率（ｋｇ／ｃｍ＾２）の範囲内
   にあることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。 ４、段差領域の軸方向幅（ｗ）の総和が踏面接地巾（Ｂ
   ）の５％〜２５％であることを特徴とする請求項１、２
   又は３に記載したタイヤ。 ５、正規荷重の２００％負荷の下での段差領域の実接触
   面積が、同じく踏面の実接触面積の２０％以下であるこ
   とを特徴とする請求項１、２又は３に記載したタイヤ。 ６、段差領域の各軸方向幅（ｗ）が段差領域の両側に隣
   接する陸部の各軸方向幅（ｂ））の１／２以下であるこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載したタイヤ。 ７、段差領域が、タイヤ周上で実質的に連続しているこ
   とを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。 ８、段差領域が規格で定める最大荷重負加時の接地面内
   で、隣接相互間で互いに接触するような薄い切り込みに
   よって周上にて分割してなることを特徴とする請求項１
   に記載のタイヤ。 ９、各段差領域がその半径方向外周面で踏面輪郭線より
   半径方向内側に位置しかつ半径方向外周にて各段差領域
   の半径方向内端における軸方向幅よりも広い軸方向幅を
   有することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。