JP2007261402A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】偏摩耗が軽減され、かつ、発熱耐久性の改善された空気入りラジアルタイヤを提案する。
【解決手段】複数本のコードをタイヤの回転軸に沿って配列した少なくとも一枚のプライを、ビード部にそれぞれ埋設したビードコアの相互間でトロイダルに延在させたカーカス１を備え、このカーカス１のクラウン部のタイヤ径方向外側に交錯層を含むベルト層２を配置し、さらにその径方向外側にタイヤの周りに沿う複数の溝3aによって区画形成された陸部3bを有するトレッド3を配設した空気入りラジアルタイヤにおいて、前記トレッド３の幅方向の最も外側に位置する陸部3bの内側又はその直下のみに、タイヤのショルダー部における接地圧を軽減してその部位の偏摩耗を抑制する密閉空間４を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、トラックやバスあるいは建設車両等の重荷重車両に装着して好適な空気入りラジアルタイヤに関するものであり、とくに、中〜高耐摩耗域（6000
miｌe/mmあるいは10000km/mm）を超える領域（中〜高耐摩耗域とは、タイヤ1mm当たりの走行距離が長い使用条件領域のこと、すなわちタイヤにかかる入力がマイルドな領域をいう。）での走行における各種耐久性能を確保するとともに、ショルダー部に発生しがちであった偏摩耗（ショルダーエッジウエアー（SEW）、テーパーウエアー（TW）等）を回避してタイヤの棄去ライフをより一層延長しようとするものである。

北米市場等において使用されている車両では、中〜高耐摩耗域を超える場合
においても安定した走行ができるよう、それに装着するタイヤは高い耐久性能が要求されているが、とくにトレッドショルダー部に発生する偏摩耗に関しては、トレッドの他の部位に溝が残っていても振動、騒音の発生原因になることから、ユーザーによってはタイヤが取り外されてしまう可能性があり、かかる偏摩耗を極力軽減することが必要不可欠となっている。

ショルダー部における偏摩耗は、微小サイドフォースが入力されショルダー部の接地圧が上昇して摩耗エネルギーが大となり、他の接地部位との間で摩耗速度に差が生じることによって起こるものであって、従来は、ショルダーのバッドレス部にSide Grooveと呼ばれる周方向溝を形成してその部位の接地面圧を低減することで偏摩耗の発生を抑制するようにしていた。

ところで、ショルダーのバッドレス部に周方向溝を形成する従来の偏摩耗防止手段では、走行時に入力される歪により溝底にクラックを発生させる場合があり、とくに低耐摩耗域（5000km/mm以下）を走行する場所においては該クラックがベルト層へと進展していくことも懸念されていた。

この点に関する先行技術としては、タイヤのバットレス部に、タイヤ周方向に沿い所定間隔で離隔させ、かつ、バットレス表面からトレッド部内方に向けベルトのタイヤ半径方向外方で伸びる複数個のピン穴状横穴部を設けた構造のタイヤが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開2002-29217号公報

一方、この種のタイヤにおいてはタイヤライフを決定するファクターとして発熱耐久性能も重要な性能の一つとなっており、その向上を図ることも求められている。かかる発熱耐久性能はタイヤの構造的な制約からタイヤの摩耗性能や偏摩耗性能、ベルト耐久性能を向上させる際の背反事項となっており（発熱耐久性能は、ベルト層の第二ベルト〜第三ベルト間（第三ベルト下）の歪、交錯層間の歪、第三ベルトの幅端上のトレッドゴム圧縮時のエネルギーロスからほぼ決まる）、従来は、トレッドゴムを、摩耗、偏摩耗に優れたゴム（Capゴム）と、発熱耐久性に優れたゴム（Baseゴム）の二重ゴム構造として摩耗性能と発熱耐久性の両性能をともに改善するようにしていたところ、この点に関しては未だ多少の改善の余地が残されていた。

本発明の課題は、重荷重車両に装着されるタイヤにつき、摩耗性能、発熱耐久性をともに改善するところにある。

本発明は、複数本のコードをタイヤの回転軸に沿って配列した少なくとも一枚のプライを、ビード部にそれぞれ埋設したビードコアの相互間でトロイダルに延在させたカーカスを備え、このカーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に交錯層を含むベルト層を配置し、さらにその径方向外側にタイヤの周りに沿う複数の溝によって区画形成された陸部を有するトレッドを配設した空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記トレッドの幅方向の最も外側に位置する陸部の内側又はその直下のみに、タイヤのショルダー部における接地圧を軽減してその部位の偏摩耗を抑制する密閉空間を設けたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。

上記の構成になる空気入りラジアルタイヤにおいて前記密閉空間は、タイヤの周りに沿って連続して延びるものが好ましく、少なくともタイヤの幅方向の内側よりもタイヤの幅方向外側においてより大きな隙間を設ける。

また、前記密閉空間の断面積は、トレッドの幅方向の最も外側に位置する陸部の断面積の1.5〜25％とするのが望ましい。

前記交錯層の幅端からタイヤのトレッド踏面までを最短距離で結ぶ仮想線上での、該トレッド踏面から密閉空間に至るまでの距離をd_１とし、トレッドの幅端から密閉空間に至るまでの最短距離をd_２とし、トレッドの幅方向の最も外側に位置する溝の深さをＤとした場合に、d_１、d_２は、0.7D＜d_１≦d_２＜D＋２を満足するものとする。

前記交錯層の上面幅端から密閉空間までの最短距離を結ぶ仮想線上での、該密閉空間の隙間の寸法をa_１とし、該仮想線と密閉空間との交点から密閉空間のトレッド幅方向内側端に至るまでの距離をw_１とし、前記トレッドの幅端から密閉空間までの最短距離を結ぶ仮想線上での、該仮想線と密閉空間との交点から密閉空間のトレッド幅方向外側に至るまでの距離をw_２とした場合に、a_１、w_１、w_２はw_１・a_１≧5 かつw_２≧0を満足するものとする。

さらに、前記トレッドの幅端から密閉空間までの最短距離を結ぶ仮想線上での、該密閉空間の隙間の寸法をa_２とした場合に、d_１、a_１、d_２、a_２は、
a_１≦d_１≦10・a_１ かつa_２≦d_２≦3・a_２
もしくは、 1≦d_１/a_１≦10 かつ1≦d_２/a_２≦3
の条件を満足するものとする。

トレッドの幅方向の最も外側に位置する陸部の内側又はその直下のみに、密閉空間を設けることで、タイヤのショルダー部における接地圧が軽減されショルダー部における偏摩耗が抑制される。

前記密閉空間は、偏摩耗の抑制と発熱耐久性の両特性をともに改善する観点から、トレッドの幅方向に沿って伸延し、かつ、タイヤ径方向において隙間を隔てて相対する一対の長辺壁と、この長辺壁を両側に挟む一対の短辺壁を組み合わせた略矩形断面とし、これをタイヤの周りに沿って連続的に伸延させることでタイヤの全周にわたり一様に偏摩耗が軽減される。

前記密閉空間は、少なくともタイヤの幅方向の内側の隙間に比較してタイヤの幅方向外側の隙間をより大きすることでタイヤの幅方向外側の接地圧をさらに低減することが可能となる。

前記密閉空間の断面積については、トレッドの幅方向の最も外側に位置する陸部の断面積の1.5〜25％とすることで、摩耗性能（トレッドゴムが存在することによる。）と偏摩耗性能、発熱耐久性（隙間が存在することによる。）の両立が可能となる。

さらに、本発明では、前記交錯層の幅端からタイヤのトレッド踏面までを最短距離で結ぶ仮想線上での、該トレッド踏面から密閉空間に至るまでの距離をd_１とし、トレッドの幅端から密閉空間に至るまでの最短距離をd_２とし、トレッドの幅方向の最も外側に位置する溝の深さをＤとした場合に、d_１、d_２は、0.7D＜d_１≦d_２＜D＋２としたが、これにより、トレッドの幅方向の全域がほぼ均一に摩耗していく。

交錯層の上面幅端から密閉空間までの最短距離を結ぶ仮想線上での、該密閉空間の隙間の寸法をa_１とし、該仮想線と密閉空間との交点から密閉空間のトレッド幅方向内側端に至るまでの距離をw_１とし、前記トレッドの幅端から密閉空間までの最短距離を結ぶ仮想線上での、該仮想線と密閉空間との交点から密閉空間のトレッド幅方向外側に至るまでの距離をw_２とした場合に、a_１、w_１、w_２は w_１・a_１≧5 かつw_２≧0としたが、w_１・a_１≧5とすることでトレッドの圧縮に伴うエネルギーロスが交錯層の上に位置するベルトに伝播されるのを阻止することが可能となり発熱耐久性が改善され、w_２≧0とすることで、ショルダー部における接地圧が低減される。

前記トレッドの幅端から密閉空間までの最短距離を結ぶ仮想線上での、該密閉空間の隙間の寸法をa_２とした場合に、d_１、a_１、については、
a_１≦d_１≦10・a_１ かつa_２≦d_２≦3・a_２
もしくは、 1≦d_１/a_１≦10 かつ1≦d_２/a_２≦3
としたが、この条件を満足させることで、トレッドの圧縮に伴うエネルギーロスの伝播を阻止して発熱耐久性の改善を図るとともに接地圧を低減して偏摩耗が回避される。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図１は本発明に従う空気入りラジアルタイヤの実施の形態を右側の断面について示したものである（左側の断面も右側の断面と同様なので省略する）。

図における番号１はタイヤの骨格をなすカーカスである。このカーカス１は複数本のコードをタイヤの回転軸に沿って配列した少なくなくとも一枚のプライからなっており、ビード部にそれぞれ埋設したビードコア（図示せず）の相互間でトロイダルに延在する。

また、２はカーカス１のクラウン部でタイヤ径方向外側に配置されたベルト層である。このベルト層２はカーカス１側から順に第一ベルト2a、第二ベルト2b、第三ベルト2c、第四ベルト2dを積み重ねた四層構造として例示してあり、そのうちの第三ベルト2cが交錯層となっている。

３はベルト層２のさらにタイヤ径方向外側に配設されたトレッド（トレッドゴム）である。このトレッド３はタイヤの周りに沿う、深さＤになる溝3a（周方向溝）がトレッド３の幅方向に間隔を隔てて複数本形成されていて、この溝3aによって幅寸法がＷになる陸部3bが区画形成されている。

４はトレッド３の幅方向の最も外側に位置する陸部3b（以下、最外陸部という）の直下に形成された密閉空間である。この密閉空間４は、トレッド３の幅方向に沿って伸延し、かつタイヤ径方向において隙間ｍを隔てて相対する一対の長辺壁4a、4bと、この長辺壁4a、4bを両側に挟む一対の短辺壁4c、4dとを組み合わせた略矩形断面からなるものを例として示してある。

さらに、５は交錯層2cの幅端2c′からタイヤのトレッド踏面までの最短距離で結ぶ仮想線、６はトレッド３の幅端3′から密閉空間４までの最短距離を結ぶ仮想線である。

上記のような構成になる空気入りラジアルタイヤにおいては、ショルダー部における接地面圧が効果的に低減される結果としてSEWやTW等の各種偏摩耗が効果的に抑制されるだけでなく、トレッド３の圧縮に伴うエネルギーロスが密閉空間４にて遮断されるので（交錯層2cに伝播されにくくなる）、発熱耐久性も改善される。

本発明において、仮想線５での、該トレッド踏面から密閉空間４に至るまでの距離d_１、トレッド３の幅端3′から密閉空間４に至るまでの最短距離d_２、トレッド３の幅方向の最も外側に位置する溝3aの深さＤとして0.7D＜d_１≦d_２＜D＋２と規定したが、その理由は、d_１≦d_２が0.７Dを下回ると初期〜中期摩耗時に密閉空間４が露出してしまい早期の取り外しにつながることが懸念されるからであり、一方、D＋2を超える場合には密閉空間４がベルト層3に接近しすぎることになるからである。

また、仮想線５での該密閉空間４の隙間の寸法a_１、該仮想線５と密閉空間４との交点Pから密閉空間４のトレッド幅方向内側端に至るまでの距離をw_１、また、トレッド３の幅端3′から密閉空間４までの最短距離を結ぶ仮想線6上での、該仮想線６と密閉空間４との交点P_１から密閉空間４のトレッド幅方向外側に至るまでの距離をw_２とした場合に、w_１・a_１≧5 かつw_２≧0としたが、w_１・a_１≧5と規定したが、これにより密閉空間４が交錯層2cの幅端をカバーする領域に存在することになりタイヤの発熱耐久性が向上する。また、w_２≧0とすることで、密閉空間４がトレッド３の幅端3′よりも外側に存在することとなりショルダー部の外側での接地圧が低下され偏摩耗の抑制につながる。

トレッド３の幅端3′から密閉空間までの最短距離を結ぶ仮想線6上での、該密閉空間４の隙間の間隔a_２と仮想線５での、該トレッド踏面から密閉空間４に至るまでの距離d_１をa_１≦d_１≦10・a_１もしくは1≦d_１/a_１≦10とし、トレッド３の幅端3′から密閉空間４に至るまでの最短距離d_２と、トレッド３の幅端3′から密閉空間までの最短距離を結ぶ仮想線6上での、該密閉空間４の隙間の間隔a_２をa_２≦d_２≦3・a_２もしくは1≦d_２/a_２≦3とすることで密閉空間４が交錯層2cの幅端をカバーする領域からトレッド３の幅端3′よりも外側に存在することとなり発熱耐久性が向上するとともに、ショルダー部の外側での接地圧低下して偏摩耗が抑制される。

ベルト層２としては、四層構造として例示したが、交錯層2cが存在するものであれば三層構造であってもよく、この点については限定されない。

密閉空間４は、プレキュアトレッドの裏面に予め上記の条件を満足する形状、サイズの溝を設けておき、これをベルトを含むベースタイヤに接着することによって形成することができる（プレキュアトレッド法）。

また、密閉空間４は、一対の長辺壁4a、4bと、これを両側に挟む一対に短辺壁4c、4dとを組み合わせた略矩形断面を有するものを示したが、該密閉空間４は楕円や台形状のものであってもよく、この点についても限定はされない。

実施例１
サイズが295/75R22.5でパターンがR287Zになる表１に示す構造のタイヤ（基準タイヤはSG付きで、北米高耐摩耗（MPM20000mile/mm向けspec））を製造（サンプル数100本）し、これをサイズ8.25×22.5のリムに到着、690kPaの内圧を充填して40000mile、80000mile、120000mile走行時におけるショルダー部の摩耗状況（SEW等の偏摩耗形態とそのレベル（偏摩耗幅、深さ等））と、テアー/クラックの発生状況（発生の有無とそのレベル（周上の発生個数、亀裂長さ、深さ等））ついて調査した。その結果を図２に比較して示す。

なお、図２のデーターは全てサンプル100本の平均を示したものであり、SG、テアーレベルのレベル０は発生なしの場合を示してあり、レベル１は深さ２mm以下のしわが発生した場合を示してあり、レベル２は深さ２mm以上のしわが発生し小ティア（幅10、深さ10mm以下）が１箇所発生した場合であり、レベル３は中ティア（幅20mm以下、深さ20mm以下）が１箇所発生、小ティアが２箇所以上発生してあり、レベル４は大ティア（幅20mm超え、深さ20mm超え）の発生が認められたか、あるいは中ティアが２箇所以上発生した場合を示してある。

図２により明らかなように、本発明に従うタイヤ（適合タイヤ）は、他のタイヤに比較して偏摩耗が軽減されかつ、ティアレベルも低い傾向にあることが確認された。

実施例２
サイズが295/75R22.5でパターンがM726EL（北米摩耗ライフ特化spec＝トレッドゴム体積大spec）になる表２に示す構造のタイヤ（基準タイヤはSG付き）を製造（サンプル数５本）し、３mmバフ時、６mmバフ時、９mmバフ時でのQC耐久レベルを調査した。その結果を図３に比較して示す。なお、QC耐久レベルは、FMVSS119で定める試験法に準じて室内ドラム試験にて65km/hで走行させ、荷重を一定時間ごとに徐々に上げていき、故障した荷重を基にして算出した。

発熱耐久レベルは、基準タイヤ（現構造のタイヤ）を100とした場合の数値（値が大きい程発熱耐久性に優れる）であり、比較タイヤは基準タイヤを３〜９mmバフ時の値であって、この値でも現状では市場においても問題はないものの、適合タイヤは、WTD（溝の深さ方向の摩耗量）0〜5mmの領域で、現構造タイヤ対比＋50％程度の改善効果が見られることが確認され、この技術を用いることで将来的にはトレッドゴム体積増大によるさらなる摩耗ライフ（=タイヤの走行可能距離）の向上が可能であることが明らかとなった。

なお、この実施例に使用したタイヤの偏摩耗レベルは、トレッド中央のリブ部の初期ゴム体積に対する摩耗体積％対比によるもので、ショルダーリブがどれだけ摩耗（体積％）が進行しているかを示している（均一に摩耗している場合は１となる。）。

偏摩耗が軽減され発熱耐久性の高い空気入りラジアルタイヤが提供できる。

本発明に従う空気入りラジアルタイヤの構成をその要部について模式的に示した図である。 走行距離と偏摩耗の関係を示したグラフである。 トレッドゴムのバフ量と発熱耐久レベルの関係を示した図である。

符号の説明

１ カーカス
２ ベルト層
３ トレッド
3a 溝
3b 陸部
４ 密閉空間
4a 長辺壁
4b 長辺壁
4c 短辺壁
4d 短辺壁
５ 仮想線
６ 仮想線

Claims (7)

1. タイヤの回転軸に沿って複数本のコードを配列した少なくとも一枚のプライを、ビード部にそれぞれ埋設したビードコアの相互間でトロイダルに延在させたカーカスを備え、このカーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に交錯層を含むベルト層を配置し、さらにその径方向外側にタイヤの周りに沿う複数の溝によって区画形成された陸部を有するトレッドを配設した空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記トレッドの幅方向の最も外側に位置する陸部の内側又はその直下のみに、タイヤのショルダー部における接地圧を軽減してその部位の偏摩耗を抑制する密閉空間を設けたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記密閉空間は、タイヤの周りに沿って連続して延びるものである、請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記密閉空間は、少なくともタイヤの幅方向の内側よりもタイヤの幅方向外側においてより大きな隙間を有する、請求項１又は２記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記密閉空間の断面積は、トレッドの幅方向の最も外側に位置する陸部の断面積の1.5〜25％である請求項１〜３の何れかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 前記交錯層の幅端からタイヤのトレッド踏面までを最短距離で結ぶ仮想線上で、該トレッド踏面から密閉空間に至るまでの距離をd_１とし、トレッドの幅端から密閉空間に至るまでの最短距離をd_２とし、トレッドの幅方向の最も外側に位置する溝の深さをＤとした場合に、d_１、d_２は、下記の条件を満足するものである、請求項１〜４の何れかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
   記
   0.7D＜d_１≦d_２＜D＋２
6. 前記交錯層の上面幅端から密閉空間までの最短距離を結ぶ仮想線上での、該密閉空間の隙間の寸法をa_１とし、該仮想線と密閉空間との交点から密閉空間のトレッド幅方向内側端に至るまでの距離をw_１とし、
   前記トレッドの幅端から密閉空間までの最短距離を結ぶ仮想線上での、該仮想線と密閉空間との交点から密閉空間のトレッド幅方向外側に至るまでの距離をw_２とした場合に、a_１、w_１、w_２は下記の条件を満足するものである、請求項１〜５の何れかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
   記
   w_１・a_１≧5 かつw_２≧0
7. 前記トレッドの幅端から密閉空間までの最短距離を結ぶ仮想線上での、該密閉空間の隙間の寸法をa_２とした場合に、d_１、a_１、d_２、a_２は、
   a_１≦d_１≦10・a_１ かつa_２≦d_２≦3・a_２
   もしくは、 1≦d_１/a_１≦10 かつ1≦d_２/a_２≦3
   の条件を満足する、請求項１〜６の何れかに記載の空気入りラジアルタイヤ。

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