JPWO2003033280A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

トレッド面２ａに、トレッド端縁Ｅから小距離Ｌを隔ててタイヤ周方向にのびる偏摩耗防止用の細溝４を形成した空気入りタイヤである。少なくとも細溝４の溝底面４ｂと、そのタイヤ軸方向外側の溝壁面４ｏとを、耐クラック性に優れた耐クラックゴム材Ｃｇからなる耐クラック層９により形成する。該耐クラック層９の溝底面４ｂと直角な厚さｔ１を１〜５ｍｍ、かつ前記外の溝壁面４ｏと直角な厚さｔ２を１〜６ｍｍとする。

Description

技術分野
本発明は、偏摩耗を防止しうる空気入りタイヤに関する。
背景技術
図５に示すように、タイヤのトレッド面ａに、トレッド端縁Ｅからタイヤ軸方向内側に小距離を隔ててタイヤ周方向にのびる偏摩耗防止用の細溝ｂを形成した空気入りタイヤが提案されている（例えば特開平６−１８３２０９号公報）。この細溝ｂは、トレッド端縁側の陸部ｄを、細溝ｂのタイヤ軸方向内側である主部ｄ１と、該細溝ｂとバットレス面ｆとの間に形成される剛性の低い細陸部ｄ２とに区分する。そして、走行に伴う摩耗エネルギーを剛性の低い細陸部ｄ２に集中させることにより、主部ｄ１側に偏摩耗が進行するのを抑制している。
しかしながら、このような細陸部ｄ２は、剛性が小であるため、走行中にタイヤ軸方向内、外に比較的大きな屈曲変形を繰り返すとともに、タイヤの縁石への乗り上げや、旋回時に路面との間で大きなせん断力を受ける。このため、細溝ｂの溝底面などには、比較的早期にクラックが発生し、このクラックを起点として亀裂がゴム内部に進行し細陸部ｄ２が欠損してしまうことがある。とりわけ大荷重の下で使用される重荷重用タイヤにあっては、トレーラー軸に装着されたタイヤにおいて旋回時に大きなせん断力が生じるため、欠損が顕著に現れやすい。そして、細陸部ｄ２が欠落すると、主部ｄ１に偏摩耗が生じ易い。
そこで、このような細陸部ｄ２の欠損を防止するために、細溝ｂの深さを小とし前記細陸部ｄ２の剛性を高めることも考えられるが、この方法では細陸部ｄ２に摩耗エネルギーを集中させることが困難となり、偏摩耗の抑制効果が低減する。
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、細溝の溝底面とそのタイヤ軸方向外側の外の溝壁面とを、トレッドゴムとは異なりかつ耐クラック性に優れた耐クラックゴム材からなる耐クラック層により形成しかつその厚さを適正に限定することを基本として、上述のような細陸部の欠損を防止し、偏摩耗の発生を長期に亘り抑制しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。
発明の開示
本願の請求の範囲第１項に記載の発明は、トレッド面に、トレッド端縁からタイヤ軸方向内側に小距離を隔ててタイヤ周方向にのびる偏摩耗防止用の細溝を形成した空気入りタイヤであって、少なくとも前記細溝の溝底面とそのタイヤ軸方向外側の外の溝壁面とを、耐クラック性に優れた耐クラックゴム材からなる耐クラック層により形成するとともに、該耐クラック層の溝底面でのタイヤ半径方向の厚さｔ１を１〜５ｍｍかつ前記外の溝壁面と直角な厚さｔ２を１〜６ｍｍとしたことを特徴としている。
また第２項に記載の発明は、前記細溝は、そのタイヤ軸方向内側の内の溝壁面をも前記耐クラックゴム材を用いた耐クラック層により形成されることにより、耐クラック層は、断面略Ｕ字状をなすとともに、この耐クラック層の前記内の溝壁面と直角な厚さｔ３を２ｍｍ以下としたことを特徴としている。
また第３項に記載の発明は、前記耐クラックゴム材は、引張強さが２３〜２８ＭＰａであり、かつ切断時伸びが５５０〜６２０％であることを特徴としている。
また第４項に記載の発明は、前記耐クラックゴム材は、１００℃の雰囲気にて７２時間放置後の引張強さが２２ＭＰａ以上であり、かつ切断時伸びが４８０％以上であることを特徴としている。
発明を実施するための最良の形態
以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は、本実施形態の空気入りタイヤ１の部分断面図、図２はそのトレッド面を展開して示した展開図をそれぞれ示している。
図において、空気入りタイヤ１は、スチールコードからなるラジアル構造のカーカス６と、このカーカス６の外側かつトレッド部２の内部に配された本例ではスチールコードからなる４枚のベルトプライ７Ａ〜７Ｄを有するベルト層７とを具え、例えばトラック、バス、小型トラックなどに使用される重荷重用のラジアルタイヤを例示している。
空気入りタイヤ１は、図２に示すように、トレッド面２ａに、本例ではタイヤ周方向に連続してのびる複数本の縦主溝３と、トレッド端縁Ｅからタイヤ軸方向内側に小距離Ｌを隔てタイヤ周方向にのびる偏摩耗防止用の細溝４とが形成されたものを例示する。
前記縦主溝３は、例えばタイヤ赤道Ｃの両側に形成された一対の内の縦主溝３ａ、３ａと、その外側に形成された一対の外の縦主溝３ｂ、３ｂとからなり、いずれも直線でのびるものが例示されるが、ジグザグ、波状など適宜屈曲させて形成することもできる。この縦主溝３は、その溝巾ＧＷ１が例えばトレッド巾ＴＷの２〜８％程度、より好ましくは５〜８％程度とするのが排水性を確保する観点から望ましい。同様に縦主溝３の溝深さＧＤ１（図１に示す）は、例えばトレッド巾ＴＷの３〜１０％程度、より好ましくは５〜１０％程度であるのが望ましい。なおトレッド巾ＴＷは、トレッド端縁Ｅ、Ｅ間のタイヤ軸方向の距離である。
本明細書において、特に断りがない場合、各部の寸法は、タイヤを正規リムにリム組みし、かつ正規内圧を充填した無負荷の状態である正規状態のものとする。「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば”Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ”、或いはＥＴＲＴＯであれば”Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ”とする。また「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表”ＴＩＲＥ ＬＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば”ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ＫＰａとする。
前記縦主溝３を設けることにより、トレッド面２は、前記内の縦主溝３ａ、３ａ間に形成される内の陸部５ａと、内の縦主溝３ａと外の縦主溝３ｂとの間に形成される中の陸部５ｂと、前記外の縦主溝３ｂとトレッド端縁Ｅとの間に形成される外の陸部５ｃとに区分される。なお本実施形態では、前記各陸部５ａないし５ｃが、タイヤ周方向に連続してのびるリブとして形成されたものを例示するが、例えば１以上の陸部を、該陸部を横切る横溝（図示省略）を形成することでブロック列として形成することもでき、ブロックパターン、リブブロックパターンとして形成しうる他、ラグパターン等をも採用することもできる。
前記細溝４は、図３に拡大して示す如く、タイヤ軸方向外側に位置する外の溝壁面４ｏと、タイヤ軸方向内側に位置する内の溝壁面４ｉと、これらの間を継ぐ溝底面４ｂとを具え、前記溝底面４ｂは、断面円弧状で形成されたものを例示する。細溝４は、前記外の溝壁面４ｏがトレッド端縁Ｅからタイヤ軸方向内側に小距離Ｌを隔てており、これにより、外の陸部５ｃは、該細溝４のタイヤ軸方向内側の主部５ｃ１と、細溝４のタイヤ軸方向外側に形成された前記主部５ｃ１よりも小巾の細陸部５ｃ２とに区分される。このような細陸部５ｃ２は、主部５ｃ１に比して剛性が低く、タイヤの負荷走行中に路面との間で大きなすべりや変形を生じ、自らに摩耗エネルギーを集中させることにより、主部５ｃ１に偏摩耗が生じるの防止する。
前記細溝４の断面形状、巾、深さなどは特に限定はされないが、例えば溝巾ＧＷ２は、前記縦主溝３の溝巾ＧＷ１の２０〜２５％、より好ましくは２０〜２２％とすることが望ましく、溝深さＧＤ２は、前記縦主溝３の溝深さＧＤ１の３０〜７０％、より好ましくは３５〜６０％とすることが望ましい。前記細溝４の溝巾ＧＷ２が縦主溝３の溝巾ＧＷ１の２０％未満又は前記細溝４の溝深さＧＤ２が縦主溝３の溝深さＧＤ１の３０％未満であると、細陸部５ｃ２が実質的に主部５ｃ１と一体となって変形し摩耗エネルギーを該細陸部５ｃ２に集中させることが困難となり、逆に前記細溝４の溝巾ＧＷ２が縦主溝３の溝巾ＧＷ１の２５％よりも大又は前記細溝４の溝深さＧＤ２が縦主溝３の溝深さＧＤ１の７０％よりも大になると、前記細陸部５ｃ２の欠損がより早期に生じやすくなるため好ましくない。
また前記小距離Ｌは、好ましくは３〜１０ｍｍ、より好ましくは５〜７ｍｍ程度に設定される。この小距離Ｌが３ｍｍ未満であると、細陸部５ｃ２の剛性が著しく低下し早期に欠損してしまう傾向があり、逆に前記小距離Ｌが１０ｍｍを超えると細陸部５ｃ２の剛性が著しく大となり該細陸部５ｃ２に摩耗エネルギーを集中させることが困難となる。
従来の空気入りタイヤでは、この細溝４の溝表面はトレッド部２に配されたトレッドゴムＴｇと同じ配合のゴム材により形成されているため、大きな屈曲変形に対する耐クラック性能は比較的低く、細溝４の溝表面にクラックが生じやすくかつこのクラックが進行して細陸部５ｃ２の早期欠損を招いていると考えられる。そこで本実施形態では、走行中に大きな歪が作用しがちな前記細溝４の溝底面４ｂ、外の溝壁面４ｏ及び内の溝壁面４ｉを、断面略Ｕ字状をなす耐クラック層９により形成したものを例示している。
該耐クラック層９は、本例ではトレッドゴムＴｇとは配合が異なりかつ耐クラック性に優れた耐クラックゴム材Ｃｇから形成されている。従って、細陸部５ｃ２が大きな変形をなした場合でも、細溝４の溝底面４ｂ、溝壁面４ｏ、４ｉにクラックが発生するのを遅らせることができ、ひいては細陸部５ｃ２の欠損が長期に亘って抑制できる。これにより、細陸部５ｃ２による偏摩耗防止効果も長期に亘って維持され得る。
また、発明者らの種々の実験の結果、このような細陸部５ｃ２の欠損を長期に亘って抑制するためには、単に耐クラック層９を形成しただけでは足りず、その各部の厚さを適正に限定することが必要であることが判明した。先ず耐クラック層９の溝底面４ｂでのタイヤ半径方向の厚さｔ１は、１〜５ｍｍとすることが必要であり、より好ましくは２〜４ｍｍとすることが望ましい。前記厚さｔ１が１ｍｍ未満であると、耐クラック層９が薄すぎるため溝底面４ｂでの歪を十分に緩和することができず、クラックの発生を抑制し得ない。逆に前記厚さｔ１が５ｍｍを超えると、溝底に微小変形によって生じる小さな歪によりグルーブクラック（亀裂）が生じる傾向がある。
なお細溝４の溝底面４ｂは、円弧状をなすときには、この円弧状部分の内側において前記厚さｔ１が確保されていることが望ましい。
また耐クラック層９の外の溝壁面４ｏと直角な厚さｔ２は、１〜６ｍｍとすることが必要であり、より好ましくは２〜５ｍｍ、さらに好ましくは２〜３ｍｍとすることが望ましい。前記厚さｔ２が１ｍｍ未満であると、耐クラック層９が薄すぎるため外の溝壁面４ｂでの歪を緩和する効果に劣り、クラックの発生を抑制し得ず、逆に６ｍｍを超えると、細陸部５ｃ２において細溝４側に偏摩耗が生じ易くなる傾向がある。
好ましくは、前記厚さｔ２は１ｍｍ以上の規定を満たしつつ、トレッド端縁Ｅと外の溝壁面４ｏとの間のタイヤ軸方向の小距離Ｌと、前記耐クラック層９の外の溝壁面４ｏと直角な厚さｔ２との比（ｔ２／Ｌ）を０．３以上に設定することが望ましい。前記比（ｔ２／Ｌ）が０．３未満であると、細陸部５ｃ２が欠け易くなる傾向がある。
なお耐クラック層９の内の溝壁面４ｉと直角な厚さｔ３は、本例では１〜２ｍｍ程度に設定している。この厚さｔ３が大きくなると、主部５ｃ１がトレッドゴムＴｇと耐クラックゴムＣｇとからなる剛性の異なる２種のゴム材で形成されることとなり、かかる剛性差に基づいて主部５ｃ１に偏摩耗が発生しやすくなる。このため、耐クラック層は、内の溝壁面４ｉを形成する場合には、比較的小厚さ、より具体的には２ｍｍ以下とすることが望ましいものである。このような観点より、図４に示すように内の溝壁面４ｉの部分には耐クラック層を形成しないものでも良い。
前記耐クラックゴム材Ｃｇとしては、例えば天然ゴム１００％からなるゴムポリマーが好適である。またゴムポリマーに添加する各種の配合剤としては、例えばＳＡＦグレードのカーボンブラック及び／又はシリカ等が好適である。
このような耐クラックゴム材Ｃｇの一例としては、引張強さが２３〜２８ＭＰａ、より好ましくは２５〜２８ＭＰａ、さらに好ましくは２７〜２８ＭＰａであり、かつ切断時伸びが５５０〜６２０％、より好ましくは５５０〜５９０％、さらに好ましくは５８０〜５９０％のゴム材からなるものが望ましい。これにより、細陸部５ｃ２がタイヤの負荷走行によって大きな変形を受けた場合でも欠損をより確実にかつ長期に亘り抑制しうる。なおゴム材の引張強さ、切断時伸びは、いずれもＪＩＳ Ｋ６２５１の「加硫ゴムの引張試験方法」に準拠して測定された値である。
耐クラックゴム材Ｃｇの引張強さが２３ＭＰａ未満であると、細陸部５ｃ２が大きなせん断力や引きずり力を受けた際に細溝４が容易に欠損することがあり、逆に耐クラックゴム材Ｃｇの引張強さが２８ＭＰａを超えると、切断時伸びが逆に低下するおそれがある。また引張強さと切断時伸びとを共に増加させると発熱し易くなり、熱疲労による損傷が生じ易いという傾向があり好ましくない。このようなゴム材の引張強さは、ゴム配合中の例えばカーボンブラック、シリカの種類、配合量によって調節することができる。
また耐クラックゴム材Ｃｇの切断時伸びが５８０％未満であると、細陸部５ｃ２が大きなせん断力や引きずり力を受けた際に細溝４の溝表面にクラックが生じやすくなる。このようなゴム材の切断時伸びは、前記同様、ゴム配合中の例えばカーボンブラック、シリカの種類、配合量などによって調節することができる。
また耐クラックゴム材Ｃｇは、大気中に露出するため、紫外線、オゾンなどの影響によっても前記耐クラック性能の低下が少ないゴム財であることが望ましい。このため、耐クラックゴム材Ｃｇは、１００℃の雰囲気にて７２時間放置後の引張強さが２２ＭＰａ以上であり、かつ切断時伸びが４８０％以上であることが望ましい。このときの引張強さ、切断時伸びについても、前記雰囲気中に放置した後、前記ＪＩＳの試験に準拠して行ったものである。
耐クラックゴム材Ｃｇは、１００℃の雰囲気にて７２時間放置後の引張強さが２２ＭＰａ未満又は切断時伸びが４８０％未満であると、溝底でのクラック防止の効果が少なくなる傾向がある。このときの引張強さ、切断時伸びについても、前記雰囲気中に放置した後、前記ＪＩＳの試験に準拠して行った。
以上、本発明の実施形態について、重荷重用ラジアルタイヤを例に挙げ説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、例えば乗用車用タイヤなどにも勿論採用することができるのは言うまでもなく、また細溝を例えばジグザグ状や波状など非直線溝で形成することもできるなど、本発明は種々の態様で実施しうる。
【実施例】
タイヤサイズが１１Ｒ２２．５の重荷重用ラジアルタイヤを試作し（実施例、比較例）、実車走行試験を行った。実車テストは、タイヤを７．５０×２２．５のリムにリム組みしかつ内圧８００ｋＰａを充填して２ＤＤの平ボディ１０トン積みトラックの全輪に装着するとともに、所定の走行ルート（９０％高速道路、１０％地場走行）を４００００ｋｍ走行し、１００００ｋｍ毎に細溝の状況を目視により観察した。なお縦主溝の形状は、全てのタイヤで共通とし、溝巾ＧＷ１を９ｍｍ、溝深さＧＤ１を１４ｍｍで統一した。タイヤの仕様、テスト結果などを表１に示す。また表２には、耐クラックゴム材、トレッドゴム材の配合例を示す。

テストの結果、実施例のものは、約４００００ｋｍ走行後、細溝の溝底面に皺が見られたが、クラックは発生していなかった。他方、比較例のものは、１００００ｋｍ走行後、後輪装着タイヤの溝底面にクラックが発生しており、また約２００００ｋｍ走行後には前輪装着タイヤの細溝の溝底面にもクラックが発生していた。
産業上の利用可能性
上述したように、本発明にかかる空気入りタイヤは、偏摩耗防止用の細溝の溝底面とそのタイヤ軸方向外側の外の溝壁面とを、耐クラック性に優れた耐クラックゴム材からなる耐クラック層により形成し、かつ各部の厚さを限定したことにより、溝底面、溝壁面に作用する圧縮、引張歪に基づくクラックの発生を遅らせ得る。これにより、本発明は、細溝とトレッド端縁との間に形成される細陸部の欠損を抑制し、長期に亘って偏摩耗防止効果を維持するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
図１は、本実施形態の空気入りタイヤの部分断面図、
図２は、トレッド面の展開図、
図３は、図１の部分拡大図、
図４は、本発明の他の実施形態を示す部分拡大断面図、
図５は、従来の偏摩耗防止用の細溝を例示する部分断面図である。

Claims (4)

1. トレッド面に、トレッド端縁からタイヤ軸方向内側に小距離を隔ててタイヤ周方向にのびる偏摩耗防止用の細溝を形成した空気入りタイヤであって、
   少なくとも前記細溝の溝底面とそのタイヤ軸方向外側の外の溝壁面とを、耐クラック性に優れた耐クラックゴム材からなる耐クラック層により形成するとともに、
   該耐クラック層の溝底面でのタイヤ半径方向の厚さｔ１を１〜５ｍｍかつ前記外の溝壁面と直角な厚さｔ２を１〜６ｍｍとしたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記細溝は、そのタイヤ軸方向内側の内の溝壁面をも前記耐クラックゴム材を用いた耐クラック層により形成されることにより、耐クラック層は、断面略Ｕ字状をなすとともに、
   この耐クラック層の前記内の溝壁面と直角な厚さｔ３を２ｍｍ以下としたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記耐クラックゴム材は、引張強さが２３〜２８ＭＰａであり、かつ切断時伸びが５５０〜６２０％であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記耐クラックゴム材は、１００℃の雰囲気にて７２時間放置後の引張強さが２２ＭＰａ以上であり、かつ切断時伸びが４８０％以上であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の空気入りタイヤ。

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