WO2010041720A1 - タイヤ - Google Patents

Abstract

　偏摩耗及びグルーブクラックの発生が抑制されたタイヤを提供する。タイヤのトレッドの表面に、タイヤの周方向に延びる複数本の周方向溝を有し、前記周方向溝のうち、タイヤ幅方向最外側に配置された周方向溝は、タイヤ幅方向断面において、タイヤ幅方向外側の溝壁と、該周方向溝のタイヤ幅方向外側の開口縁における接線とが成す角度は、タイヤ赤道側の溝壁と、該周方向溝のタイヤ幅方向外側の開口縁とタイヤ赤道側の開口縁における接線とが成す角度よりも大きく、且つ何れの角度も９０°以上１００°未満とする。

Description

タイヤ

　本発明はタイヤ、特には、偏摩耗及びグルーブクラックの発生が抑制されたタイヤに関する。

　タイヤ使用時に発生する偏摩耗には様々な種類がある。例えば、トレッドにタイヤ周方向に延びる複数の周方向溝をそなえるタイヤに発生しやすい偏摩耗としては、タイヤのショルダー部の早期摩耗（肩落ち摩耗）が挙げられる。かような摩耗の対策としては、ショルダー部のリブに、ショルダー部における摩耗の進展を防止するためのタイヤ周方向に延びる溝を設けることが知られている（特許文献１）。

　この場合、ショルダーリブの耐摩耗性の改善には効果があるものの、更に耐摩耗性等のタイヤ耐久性を更に改善したタイヤが求められている。

特開２００２－１９４２２号公報

　そこで、本発明は偏摩耗及びグルーブクラックの発生が抑制されたタイヤを提供することを目的とする。

　本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、トレッド面にタイヤ周方向に延びる複数本の周方向溝を有するタイヤにおいて、前記周方向溝のうち最もショルダー側に配置された周方向溝のタイヤ幅方向断面の形状を所定の形状にすることによって、偏摩耗及びグルーブクラックの発生が抑制されたタイヤを提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。

　すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）タイヤのトレッドの表面に、タイヤの周方向に延びる複数本の周方向溝を有するタイヤであって、
　前記周方向溝のうち、タイヤ幅方向最外側に配置された周方向溝は、タイヤ幅方向断面において、タイヤ幅方向外側の溝壁と、該周方向溝のタイヤ幅方向外側の開口縁における接線とが成す角度が、タイヤ赤道側の溝壁と、該周方向溝のタイヤ幅方向外側の開口縁とタイヤ赤道側の開口縁における接線とが成す角度よりも大きく、且つ何れの角度も９０°以上１００°未満であることを特徴とするタイヤ。

（２）前記タイヤ幅方向最外側に配置された周方向溝は、タイヤ幅方向断面において、タイヤ幅方向外側の溝壁の底部の曲率半径が、タイヤ赤道側の溝壁の底部の曲率半径よりも大きい前記（１）に記載のタイヤ。

（３）前記タイヤ幅方向最外側に配置された周方向溝がストレート溝である前記（１）又は（２）に記載のタイヤ。

（４）前記（１）から（３）の何れか一項に記載のタイヤにおいて、
　前記周方向溝が８本であり、該周方向溝及びトレッド端にて区画される陸部のうち、タイヤ幅方向最外側に位置する陸部の幅がトレッド半幅の２０～４０％であり、且つ前記タイヤ幅方向最外側に位置する陸部のタイヤ幅方向内側に隣り合う陸部の幅が、前記タイヤ幅方向最外側に位置する陸部の幅の６０～８０％であることを特徴とするタイヤ。

（５）前記タイヤ幅方向最外側に配置された周方向溝の、タイヤ幅方向外側の溝壁は、折れ曲がりのない平面または曲面からなることを特徴とする前記（１）から（４）の何れかに記載のタイヤ。

（６）前記タイヤ幅方向最外側に配置された周方向溝は、タイヤ周方向に一様の、タイヤ幅方向断面形状を有することを特徴とする前記（１）から（５）の何れかに記載のタイヤ。

　本発明によれば、タイヤのショルダー部の摩耗を軽減して偏摩耗の発生が抑制されると共に、路面からトレッド面に荷重が加わることによって溝が開く量（溝開き量）を低減することによってグルーブクラックの発生も抑制されたタイヤを提供できる。

本発明のタイヤの一例の断面図である。 本発明のタイヤのトレッドの一例の展開図である。 本発明のタイヤの一例の拡大部分断面図である。 従来のタイヤの一例の拡大部分断面図である。 従来のタイヤのトレッドの一例の展開図である。

　以下に、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。図１は本発明のタイヤの一例のタイヤ幅方向断面図であり、図２は本発明のタイヤのトレッドの一例の展開図であり、図３は本発明のタイヤの一例の拡大部分断面図である。

　図１に示すように、本発明のタイヤの一例においては、一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部に連なるトレッド部３とを有し、前記一対のビード部１間にトロイド状に延在してこれら各部を補強するカーカス４と、その外周でトレッド部３を強化するベルト５とをそなえる。該トレッド３の表面に、図２に示すように、複数本の周方向溝６とタイヤ幅方向最外側に配置された周方向溝（ショルダー溝）７とを有する。
　該ショルダー溝７は、図２のＡ－Ａ線に沿う断面図である図３に示すように、タイヤ幅方向外側の溝壁８と、該トレッド３の踏面の輪郭線３０の、周方向溝のタイヤ幅方向外側の開口縁９における接線１０とが成す角度αが、タイヤ赤道側の溝壁１１と、該トレッド３の踏面の輪郭線３０の、周方向溝のタイヤ赤道側の開口縁１２おける接線１３とが成す角度βよりも大きく、更に、これら角度αおよびβが９０°以上１００°未満であることを特徴とする。
　なお、角度αおよびβを規定する溝壁８および１１が、平面状でなく曲面である場合は、ショルダー溝７の開口縁から溝深さの１／３の深さにおける当該曲面上の接線を溝壁８または１１とし、それぞれ接線１０または１３との間で角度αまたはβを規定すればよい。

　従来のタイヤのショルダー溝は、図４に示すように、タイヤ幅方向外側の溝壁８と、該周方向溝のタイヤ幅方向外側の開口縁９におけるトレッド３の輪郭線３０との接線１０とが成す角度αと、タイヤ赤道側の溝壁１１と、該周方向溝のタイヤ赤道側の開口縁１２おけるトレッド３の輪郭線３０との接線１３とが成す角度βとは同じ角度であり、且つ前記角度αと角度βとは１００°以上であった。そのため、該タイヤを装着した車両の走行時においては、上述したように、該タイヤのショルダー部が早期摩耗しやすい。
　ここで、本発明のタイヤにおいては、角度αを角度βよりも大きくすることによって、摩耗の激しいタイヤ幅方向外側の開口縁９付近の剛性が上がり、一方、該開口縁９付近ほど摩耗の激しくないタイヤ赤道側の開口縁１２付近の剛性が開口縁９付近よりも下がるため、結果として、トレッドの幅方向外側付近で生じやすい偏摩耗を緩和できる。また、前記角度αと角度βとが１００°以上であると、開口縁付近の剛性が低下して偏摩耗が発生しやすくなる。
　なお、図２に記載のタイヤのトレッドパターンは、６本のタイヤ周方向溝と、２本のショルダー溝と、これら周方向溝をつなぐタイヤ幅方向溝とからなるが、該周方向溝の本数及びタイヤ幅方向溝の構成は、特に限定されず適宜選択できる。

　また、図４に示すタイヤ幅方向断面の形状が対称的な溝を有する通常のタイヤにおいては、タイヤ幅方向外側の隣接域の溝底の底部１４に外力が集中し、且つ、ショルダー溝の溝開き量大きくなることによって、かかる部分にグルーブクラックが発生する問題がある。かような問題を解決するためにも、本発明のタイヤにおいては、前記角度αを前記角度βよりも大きくすること、及びこれら角度を９０°以上１００°未満とすることが肝要である。

　ここで、前記ショルダー溝７の、タイヤ幅方向外側の溝壁８は、折れ曲がりのない平面または曲面からなることが好ましい。なぜなら、溝壁８に折れ曲がりがあると、該折れ曲がり部にトレッド接地時の応力が集中し、クラックが発生する、おそれがあるからである。このことは、タイヤ赤道側の溝壁１１においても、同様である。

　また、前記ショルダー溝７は、タイヤ周方向に一様の、タイヤ幅方向断面形状を有することが好ましい。すなわち、ショルダー溝７のタイヤ幅方向断面形状がタイヤ周方向で変化していると、溝容積が減少する部分が発生してウェット性能が低下する、おそれがある。特にショルダー溝７が周方向にジグザグ状に延びるような場合、鋭角部分に応力が集中してクラックが発生する、おそれがあり、これを回避するには、断面形状をタイヤ周方向で一様にすることが有利である。

　更に、本発明のタイヤにおいては、図３に示すように、前記タイヤ幅方向最外側に配置された周方向溝のタイヤ幅方向断面において、溝底の最深部１６のタイヤ幅方向外側の隣接域の溝壁の底部１４の曲率半径を、溝底の最深部１６のタイヤ赤道側の隣接域の溝壁の底部１５の曲率半径より大きくなるように配置することが好ましい。ショルダー溝の溝底をかような構造にすることによって、溝壁の底部１４に集中する外力を分散させ、且つ、ショルダー溝の溝開き量を低減することによって、かかる部分に発生しやすいグルーブクラックの発生を有利に抑制できる。
　なお、前記溝壁の底部１４及び１５の範囲としては、上記曲率半径を満たす部分が溝底の最深部１６の隣接域に存在している限り特に限定されず、適宜選択できる。

　上述のグルーブクラックの発生を抑制するという観点から、本発明のタイヤにおいては、タイヤ幅方向外側の溝壁の底部１４の曲率半径を５～１０ｍｍ、タイヤ赤道側の溝壁の底部１５の曲率半径を２～５ｍｍとすることが好ましい。ここで、タイヤ幅方向外側の溝壁の底部１４の曲率半径が５ｍｍ未満であると溝底に応力が集中してグルーブクラックが発生しやすくなり、１０ｍｍを超えるとショルダー溝の溝開き量が多くなり石噛みが発生しやすくなる。また、タイヤ赤道側の溝壁の底部１５の曲率半径は、２ｍｍ未満であるとグルーブクラックが発生しやすくなり、５ｍｍを超えると石噛みが発生しやすくなる。

　上記各要件を満たすことにより、本発明のタイヤにおいて、前記溝底の最深部１６は、前記ショルダー溝７のタイヤ幅方向断面において、前記開口縁９と１２との中心１７からタイヤ回転軸に下ろした法線１８に対して、タイヤ赤道側に位置することになる。

　なお、本発明のタイヤにおいて、ショルダー溝の最大深さは１７～２５ｍｍであることが好ましい。ここで、ショルダー溝の深さが１７ｍｍ未満であると耐摩耗性能が低下し、２５ｍｍ超えであるとブロック剛性が低くなり、ブロックもげが発生する。更に、ショルダー溝の開口幅は１２～１６ｍｍであることが好ましい。ショルダー溝の深さが１２ｍｍ未満であるとウェット性能が低下し、１６ｍｍ超えであると溝の閉じ開き量が大きくなりグルーブクラックが発生しやすくなる。

　また、本発明のタイヤの一例においては、図１に示すように、一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部に連なるトレッド部３とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在してこれら各部を補強するカーカス４と、その外周でトレッド部を強化するベルト５とを備えるタイヤにおいて、前記ベルト５は少なくとも一層の周方向ベルトと、二層の角度付の傾斜ベルトとからなることが好ましい。また、前記角度付ベルトがタイヤ周方向に対して成す角度は３０～８０°であることが好ましい。ここで、前記ベルトは少なくとも一層の周方向ベルトと、二層の角度付ベルトとを有することで、タイヤ周方向剛性が大きくなるため好ましい。また、前記角度付ベルトがタイヤ周方向に対して成す角度は、３０°未満であると幅方向のせん断変形が大きくなりタイヤ周方向の剛性が低下し、８０°超えであるとタイヤ周方向のせん断変形が大きくなりベルト端部での故障が多くなる。

　また、図５に示すように、従来のタイヤにおいて、ショルダー溝７はジグザグ状の溝であった。このように、ショルダー溝７がジグザグ状であると、該ショルダー溝が核となる偏摩耗を生じる問題があった。かかる問題を解決するため、本発明のタイヤにおいては、図２に示すように、ショルダー溝７がストレート溝であることが好ましい。

　本発明のタイヤにおいて、前記周方向溝は、図２に示すように、タイヤの排水性と耐摩耗性の両立を考えると８本であることが好ましい。また、ショルダーリブの幅ＳＷはトレッド半幅ＨＷの２０～４０％であることが好ましい。ここで、ショルダーリブの幅ＳＷはトレッド半幅ＨＷの２０％未満であるとショルダーリブのブロック剛性が小さくなりブロックもげが発生し、４０％超えであるとショルダーリブのブロック剛性が大きくなり偏摩耗の核となりやすい。更に、ショルダーリブのタイヤ幅方向内側に隣り合う陸部４ｔｈ（４ｔｈリブ）の幅はショルダーリブの幅ＳＷの６０～８０％であることが好ましい。ここで、４ｔｈリブの幅がショルダーリブの幅の６０％未満であるとタイヤの耐摩耗性能が低下し、８０％超えであるとタイヤのウェット性能が低下する。

　なお、本発明のタイヤについては、タイヤのトレッドの表面に、タイヤの周方向に延びる複数本の周方向溝を有するタイヤであって、前記周方向溝のうち、タイヤ幅方向最外側に配置された周方向溝は、タイヤ幅方向断面において、タイヤ幅方向外側の溝壁と、該周方向溝のタイヤ幅方向外側の開口縁における接線とが成す角度は、タイヤ赤道側の溝壁と、該周方向溝のタイヤ幅方向外側の開口縁とタイヤ赤道側の開口縁における接線とが成す角度よりも大きく、且つ何れの角度も９０°以上１００°未満であること以外は特に限定されず、公知のタイヤ構造により公知の方法で製造できる。

　また、本発明のタイヤは、空気入りタイヤであってもソリッドタイヤであってもよく、空気入りタイヤである場合、該タイヤ中に充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。
　なお、本発明のタイヤは、重荷重用空気入りラジアルタイヤとして好適に使用できる。

　以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更可能である。

（実施例１～５）
　比較例１のタイヤとして、図１に示す構成で、ベルト５が一層の周方向ベルト及び各々タイヤ周方向に対して３９°の角度をなす２層の角度付きベルトからなり、図５に示すトレッドパターンを有するタイヤであって、このショルダー溝７は図４（図５のＡ－Ａ線断面）に示す形状を有し、ここで溝の深さ、溝幅、溝底の底部１４及び１５の曲率半径が表１に示す値であり、タイヤサイズが４４５／５０Ｒ２２．５であるタイヤを製造した。また、比較例２及び実施例１～７のタイヤとしては、図１に示す構成で、ベルト５が一層の周方向ベルト及び各々タイヤ周方向に対して３９°の角度をなす２層の角度付きベルトからなり、図２に示すトレッドパターンを有するタイヤであって、このショルダー溝７は図３に示す形状を有し、ここで溝の深さ、溝幅、溝底の底部１４及び１５の曲率半径が表１に示す値であり、タイヤサイズが４４５／５０Ｒ２２．５である空気入りタイヤを製造した。これら空気入りタイヤを、リムサイズ：１４．００のリムに組み付け、内圧を６９０ｋＰａとして、３８６０ｋｇの荷重をかけて、下記の方法により溝開き量評価試験及び偏摩耗試験（室内試験）を、また、実車試験として、下記の方法により車両燃費試験及び偏摩耗試験（実車試験）を行なった。結果を表１に示す。

（溝開き量試験の評価方法）
　溝開き量試験の評価は、タイヤに正規荷重をかけた状態での、溝のタイヤ周方向の幅と、ブロックの交点間（図３の９～１２の間）の距離を測定することによって行なった。比較例１の値を１００として実施例の値を指数化した。指数が小さいほど評価が良好であることを示す。

（ショルダー部の摩耗エネルギーの評価方法）
　ショルダー部の摩耗エネルギーの評価は、自由転動時、駆動力負荷時、横力負荷時、及びキャンバー設定時において、タイヤ踏面のブロック部のせん断力を測定することによって行なった。比較例１の値を１００として実施例の値を指数化した。指数が小さいほど評価が良好であることを示す。

（車両燃費試験の評価方法）
　車両燃費試験の評価は、前記タイヤを装着した車両を走行させて、該車両の燃料消費量を測定することによって行なった。比較例１の値を１００として実施例の値を指数化した。指数が小さいほど評価が良好であることを示す。

（偏摩耗試験の評価方法）
　偏摩耗試験の評価は、接地面内のブロックの動きと接地圧分布を測定することで行なった。比較例１の値を１００として実施例の値を指数化した。指数が小さいほど評価が良好であることを示す。

　表１から、溝開き量評価試験、偏摩耗試験、車両燃費試験及び偏摩耗試験における実施例の結果は、比較例の結果よりも良好である。従って、実施例のタイヤは、比較例のタイヤよりも、グルーブクラック及び偏摩耗が発生し難いこと、更には装着した車両の燃費を向上させることが分かる。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ カーカス
５ ベルト
６ 周方向溝
７ ショルダー溝
８ 溝壁
９ 開口縁
１０ 接線
１１ 溝壁
１２ 開口縁
１３ 接線
１４ 溝壁の底部
１５ 溝壁の底部
１６ 溝底の最深部
１７ 開口縁間の中心
１８ 法線
１９ ビードコア
ＳＷ ショルダーリブの幅
ＨＷ トレッド半幅
４ｔｈ ４ｔｈリブ

Claims (6)

1. 　タイヤのトレッドの表面に、タイヤの周方向に延びる複数本の周方向溝を有するタイヤであって、
   前記周方向溝のうち、タイヤ幅方向最外側に配置された周方向溝は、タイヤ幅方向断面において、タイヤ幅方向外側の溝壁と、該周方向溝のタイヤ幅方向外側の開口縁における接線とが成す角度が、タイヤ赤道側の溝壁と、該周方向溝のタイヤ幅方向外側の開口縁とタイヤ赤道側の開口縁における接線とが成す角度よりも大きく、且つ何れの角度も９０°以上１００°未満であることを特徴とするタイヤ。
2. 　前記タイヤ幅方向最外側に配置された周方向溝は、タイヤ幅方向断面において、タイヤ幅方向外側の溝壁の底部の曲率半径が、タイヤ赤道側の溝壁の底部の曲率半径よりも大きい請求項１に記載のタイヤ。
3. 　前記タイヤ幅方向最外側に配置された周方向溝がストレート溝である請求項１又は２に記載のタイヤ。
4. 　請求項１から３の何れか一項に記載のタイヤにおいて、
   　前記周方向溝が８本であり、該周方向溝及びトレッド端にて区画される陸部のうち、タイヤ幅方向最外側に位置する陸部の幅がトレッド半幅の２０～４０％であり、且つ前記タイヤ幅方向最外側に位置する陸部のタイヤ幅方向内側に隣り合う陸部の幅が、前記タイヤ幅方向最外側に位置する陸部の幅の６０～８０％であることを特徴とするタイヤ。
5. 　前記タイヤ幅方向最外側に配置された周方向溝の、タイヤ幅方向外側の溝壁は、折れ曲がりのない平面または曲面からなることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のタイヤ。
6. 　前記タイヤ幅方向最外側に配置された周方向溝は、タイヤ周方向に一様の、タイヤ幅方向断面形状を有することを特徴とする請求項１から５の何れかに記載のタイヤ。

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