JP4984660B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

この発明は、空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、グルーブクラックの発生を抑制できる空気入りタイヤに関する。

低い扁平率を有する重荷重用の空気入りタイヤでは、タイヤ幅方向外側の周方向主溝にグルーブクラック（溝底の亀裂）が発生するという課題がある。

かかる課題に関する従来の空気入りタイヤには、特許文献１に記載される技術が知られている。従来の空気入りタイヤ（重荷重用空気入りタイヤ）は、対をなすそれぞれのビードコアの周りに端部分を折返したカーカスと、カーカスのクラウン部の外周側に配設したベルトと、ベルトのさらに外周側に配設したトレッドと、トレッド踏面に形成されて周方向に連続する複数本の周溝とを具える重荷重用空気入りタイヤであって、標準リムにリム組みし、最高空気圧の５％の空気圧の充填姿勢で、少なくとも、トレッド幅方向の最外側に位置する周溝のタイヤ半径方向内周側部分で、カーカスラインの曲率半径を他の部分の曲率半径より小さくしてなる。しかしながら、カーカスラインの曲率半径を局所的に小さくしたタイヤを製造することは、困難である。

特開平１１−１８０１０９号公報

この発明は、グルーブクラックの発生を抑制できる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる空気入りタイヤは、一対のビードコアと前記ビードコア間にトロイド状に架け渡されるカーカス層とを有すると共に扁平率が７０である空気入りタイヤであって、リム組みされていないタイヤ単体の形状にかかるタイヤ子午線方向の断面視にて、タイヤが装着される適用リムの仮想線を引き、前記適用リムのリム高さＦＨを規定する点Ａからタイヤ幅方向に引いた直線をＸ軸とすると共に、タイヤ赤道線上の点Ｂからタイヤ径方向に引いた直線をＹ軸とするときに、Ｘ軸から前記カーカス層の最大高さ位置Ｃまでの距離ＨとＸ軸から前記カーカス層の最大幅位置Ｄまでの距離Ｙ１とが０．４９≦Ｙ１／Ｈ≦０．５１の関係を有し、距離ＨとＸ軸から前記カーカス層の変曲点Ｅまでの距離Ｙ２とが０．９９≦Ｙ２／Ｈ≦１．００の関係を有し、距離ＨとＹ軸からタイヤのベース幅を規定する点Ｆまでの距離ＢＷとが０．７８≦ＢＷ／Ｈ≦０．８６の関係を有し、距離ＢＷとＹ軸から前記カーカス層の最大幅位置Ｄまでの距離Ｘ１とが１．１０≦Ｘ１／ＢＷ≦１．１５の関係を有すると共に、距離ＢＷとＹ軸から前記カーカス層の変曲点Ｅまでの距離Ｘ２とが０．５５≦Ｘ２／ＢＷ≦０．６０の関係を有することを特徴とする。

この空気入りタイヤでは、タイヤ単体時におけるカーカス層の断面形状（Ｙ１／Ｈ、Ｙ２／Ｈ、ＢＷ／Ｈ、Ｘ１／ＢＷおよびＸ２／ＢＷ）が適正化されているので、インモールド時とインフレート時とにおけるカーカス層の断面形状、特にトレッド部ショルダー領域からサイドウォール部におけるカーカス層の断面形状の変化（タイヤ内側へのカーカス層の変位量）が抑制される。すると、外側主溝の溝幅の開きが抑制されるため、タイヤ転動時における外側主溝の溝底の歪みが低減される。これにより、外側主溝におけるグルーブクラックの発生が抑制される利点がある（タイヤの耐グルーブクラック性能の向上）。

また、この発明にかかる空気入りタイヤは、距離Ｈと、変曲点Ｅから最大幅位置Ｄまでにおける前記カーカス層の曲率半径Ｒ１とが０．３８≦Ｒ１／Ｈ≦０．４８の関係を有する。

この空気入りタイヤでは、距離Ｈと、変曲点Ｅから最大幅位置Ｄまでにおけるカーカス層の曲率半径Ｒ１との比Ｒ１／Ｈが適正化されているので、インフレート時におけるトレッド部ショルダー領域の変位量が低減されて、タイヤの耐グルーブクラック性能が向上する利点がある。

また、この発明にかかる空気入りタイヤは、一対のビードコアと前記ビードコア間にトロイド状に架け渡されるカーカス層とを有すると共に扁平率が７０である空気入りタイヤであって、タイヤが適用リムに装着されて規定内圧の５［％］の内圧を付与されると共に無負荷状態とされたときのタイヤ子午線方向の断面視にて、前記適用リムのリム高さＦＨを規定する点Ａからタイヤ幅方向に引いた直線をＸ軸とすると共にタイヤ赤道線上の点Ｂからタイヤ径方向に引いた直線をＹ軸とするときに、Ｘ軸から前記カーカス層の最大高さ位置Ｃまでの距離ＨとＸ軸から前記カーカス層の最大幅位置Ｄまでの距離Ｙ１とが０．５１≦Ｙ１／Ｈ≦０．５５の関係を有し、距離ＨとＸ軸から前記カーカス層の変曲点Ｅまでの距離Ｙ２とが０．９９≦Ｙ２／Ｈ≦１．００の関係を有し、前記適用リムのリム幅ＲＷとＹ軸から前記カーカス層の最大幅位置Ｄまでの距離Ｘ１とが０．６１≦Ｘ１／ＲＷ≦０．６４の関係を有すると共に、距離ＲＷとＹ軸から前記カーカス層の変曲点Ｅまでの距離Ｘ２とが０．３０≦Ｘ２／ＲＷ≦０．３３の関係を有することを特徴とする。

この空気入りタイヤでは、インフレート時におけるカーカス層の断面形状（Ｙ１／Ｈ、Ｙ２／Ｈ、Ｘ１／ＲＷおよびＸ２／ＲＷ）が適正化されているので、インモールド時とインフレート時とにおけるカーカス層の断面形状、特にトレッド部ショルダー領域からサイドウォール部におけるカーカス層の断面形状の変化が抑制される。すると、外側主溝の溝幅の開きが抑制されるため、タイヤ転動時における外側主溝の溝底の歪みが低減される。これにより、外側主溝におけるグルーブクラックの発生が抑制される利点がある。

また、この発明にかかる空気入りタイヤは、距離Ｈと、変曲点Ｅから最大幅位置Ｄまでにおける前記カーカス層の曲率半径Ｒ１とが０．４３≦Ｒ１／Ｈ≦０．４７の関係を有する。

この空気入りタイヤでは、距離Ｈと、変曲点Ｅから最大幅位置Ｄまでにおけるカーカス層の曲率半径Ｒ１の比Ｒ１／Ｈが適正化されているので、インフレート時におけるトレッド部ショルダー領域の変位量が低減されて、タイヤの耐グルーブクラック性能が向上する利点がある。

この発明にかかる空気入りタイヤでは、タイヤ単体時におけるカーカス層の断面形状が適正化されているので、インモールド時とインフレート時とにおけるカーカス層の断面形状、特にトレッド部ショルダー領域からサイドウォール部におけるカーカス層の断面形状の変化（タイヤ内側へのカーカス層の変位量）が抑制される。すると、外側主溝の溝幅の開きが抑制されるため、タイヤ転動時における外側主溝の溝底の歪みが低減される。これにより、外側主溝におけるグルーブクラックの発生が抑制される利点がある。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

図１および図２は、この発明の実施例にかかる空気入りタイヤのカーカス層を示すタイヤ子午線方向の断面図である。図３は、図１に記載した空気入りタイヤの作用を示す説明図である。図４および図５は、この発明の実施例にかかる空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。

この空気入りタイヤ１は、扁平率７０の重荷重用空気入りラジアルタイヤに適用される。空気入りタイヤ１は、ビードコア２と、カーカス層３とを有する（図１および図２参照）。ビードコア２は、環状構造を有し、左右一対を一組として構成される。カーカス層３は、左右のビードコア２、２間にトロイド状に架け渡されてタイヤの骨格を構成する。また、カーカス層３は、例えば、スチール繊維製である。また、トレッド部には、タイヤ周方向に延在する複数の周方向主溝４１、４２が形成されている。以下、これらの周方向主溝４１、４２のうちタイヤ幅方向外側に配置された周方向主溝４２を外側主溝と呼ぶ。

［リム組みされていないタイヤ単体の形状］
ここで、リム組みされていないタイヤ単体の形状にかかるタイヤ子午線方向の断面視にて、タイヤが装着される適用リム（ホイールのリムフランジ部）１０の仮想線を引く（図１参照）。次に、リム高さＦＨを規定する点（リムフランジ部の径方向の最外点）Ａからタイヤ幅方向に引いた直線をＸ軸とし、タイヤ赤道線上の点Ｂからタイヤ径方向に引いた直線をＹ軸とする。

なお、リム組みされていないタイヤ単体の形状とは、適用リム１０から取り外されたタイヤ単体の形状をいう。このときのタイヤ単体の形状は、加硫成形金型内におけるタイヤ形状（タイヤが加硫成形金型から取り出される直前のタイヤ形状）に略等しい。また、一般に、タイヤの設計寸法は、かかるインモールド時のタイヤ形状を基準として規定される。

また、適用リムとは、ＪＡＴＭＡに規定される「適用リム」、ＴＲＡに規定される「Design Rim」、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「Measuring Rim」をいう。また、正規内圧とは、ＪＡＴＭＡに規定される「最高空気圧」、ＴＲＡに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「INFLATION PRESSURES」をいう。リム高さＦＨは、ホイールのリム径φを基準としたリムフランジ部の高さにより規定される。

このとき、カーカス層３の断面形状が以下のように規定される（図１参照）。すなわち、（１）Ｘ軸からカーカス層３の最大高さ位置（Ｙ軸とカーカス層３との交点）Ｃまでの距離Ｈと、Ｘ軸からカーカス層３の最大幅位置Ｄまでの距離Ｙ１とが０．４９≦Ｙ１／Ｈ≦０．５１の関係を有する。また、（２）距離Ｈと、Ｘ軸からカーカス層３の変曲点Ｅまでの距離Ｙ２とが０．９９≦Ｙ２／Ｈ≦１．００の関係を有する。なお、変曲点Ｅは、タイヤ子午線方向の断面視にてカーカス層３がＹ軸からタイヤ幅方向外側に向かうときに、このカーカス層３がタイヤ径方向内側に曲がり始める位置により定義される。また、（３）距離Ｈと、Ｙ軸からタイヤのベース幅を規定する点（ビードヒールの位置）Ｆまでの距離ＢＷとが０．７８≦ＢＷ／Ｈ≦０．８６の関係を有する。なお、距離ＲＷは、一般に、Ｙ軸からリム幅を規定する点Ｇまでの距離ＲＷよりも大きい（図１および図２参照）。また、（４）距離ＢＷと、Ｙ軸からカーカス層３の最大幅位置Ｄまでの距離Ｘ１とが１．１０≦Ｘ１／ＢＷ≦１．１５の関係を有する。また、（５）距離ＢＷと、Ｙ軸からカーカス層３の変曲点Ｅまでの距離Ｘ２とが０．５５≦Ｘ２／ＢＷ≦０．６０の関係を有する。

かかる構成では、タイヤ単体時におけるカーカス層３の断面形状（Ｙ１／Ｈ、Ｙ２／Ｈ、ＢＷ／Ｈ、Ｘ１／ＢＷおよびＸ２／ＢＷ）が適正化されているので、タイヤ単体時とインフレート時（タイヤのリム組み時）とにおけるカーカス層３の断面形状（カーカスライン）、特にトレッド部ショルダー領域からサイドウォール部におけるカーカス層３の断面形状の変化（タイヤ内側へのカーカス層３の変位量）が抑制される（図３参照）。すなわち、インフレート時におけるトレッド部ショルダー領域の変位量（肩落ち量）が低減される。すると、外側主溝４２の溝幅の開きが抑制されるため、タイヤ転動時における外側主溝４２の溝底の歪みが低減される。これにより、外側主溝４２におけるグルーブクラックの発生が抑制される利点がある（タイヤの耐グルーブクラック性能の向上）。

また、かかる構成では、ビード部におけるカーカス層３の断面形状が限定されないので、既存の空気入りタイヤが有するビード部耐久性能およびビード部表面の耐周方向クラック性能が維持される利点がある。例えば、タイヤ単体時における距離ＢＷが広めに設定されることにより、タイヤのビード部耐久性能およびビード部表面の耐周方向クラック性能が向上する（図４参照）。

なお、上記の構成では、距離Ｈと、変曲点Ｅから最大幅位置Ｄまでにおけるカーカス層３の曲率半径Ｒ１とが０．３８≦Ｒ１／Ｈ≦０．４８の関係を有することが好ましい（図１参照）。これにより、インフレート時におけるトレッド部ショルダー領域の変位量が低減されて、タイヤの耐グルーブクラック性能が向上する利点がある。

［インフレート時のタイヤ形状］
また、タイヤが適用リム１０に装着されて規定内圧の５［％］の内圧を付与されると共に無負荷状態とされたときのタイヤ子午線方向の断面視にて、適用リム１０のリム高さＦＨを規定する点Ａからタイヤ幅方向に引いた直線をＸ軸とし、タイヤ赤道線上の点Ｂからタイヤ径方向に引いた直線をＹ軸とする（図２参照）。

このとき、カーカス層の断面形状が以下のように規定される。すなわち、Ｘ軸からカーカス層３の最大高さ位置Ｃまでの距離Ｈと、Ｘ軸からカーカス層３の最大幅位置Ｄまでの距離Ｙ１とが０．５１≦Ｙ１／Ｈ≦０．５５の関係を有する。また、距離Ｈと、Ｘ軸からカーカス層３の変曲点Ｅまでの距離Ｙ２とが０．９９≦Ｙ２／Ｈ≦１．００の関係を有する。また、適用リム１０のリム幅ＲＷと、Ｙ軸からカーカス層３の最大幅位置Ｄまでの距離Ｘ１とが０．６１≦Ｘ１／ＲＷ≦０．６４の関係を有する。また、距離ＲＷと、Ｙ軸からカーカス層３の変曲点Ｅまでの距離Ｘ２とが０．３０≦Ｘ２／ＲＷ≦０．３３の関係を有する。

かかる構成では、インフレート時におけるカーカス層３の断面形状（Ｙ１／Ｈ、Ｙ２／Ｈ、Ｘ１／ＲＷおよびＸ２／ＲＷ）が適正化されているので、タイヤ単体時とインフレート時とにおけるカーカス層３の断面形状、特にトレッド部ショルダー領域からサイドウォール部におけるカーカス層３の断面形状の変化が抑制される（図３参照）。すなわち、インフレート時におけるトレッド部ショルダー領域の変位量が低減される。すると、外側主溝４２の溝幅の開きが抑制されるため、タイヤ転動時における外側主溝４２の溝底の歪みが低減される。これにより、外側主溝４２におけるグルーブクラックの発生が抑制される利点がある（タイヤの耐グルーブクラック性能の向上）。

また、かかる構成では、ビード部におけるカーカス層３の断面形状が限定されないので、既存の空気入りタイヤが有するビード部耐久性能およびビード部表面の耐周方向クラック性能が維持される利点がある。例えば、タイヤ単体時における距離ＢＷが広めに設定されることにより、タイヤのビード部耐久性能およびビード部表面の耐周方向クラック性能が向上する（図４参照）。

また、上記の構成では、距離Ｈと、変曲点Ｅから最大幅位置Ｄまでにおけるカーカス層３の曲率半径Ｒ１とが０．４３≦Ｒ１／Ｈ≦０．４７の関係を有することが好ましい（図２参照）。これにより、インフレート時におけるトレッド部ショルダー領域の変位量が低減されて、タイヤの耐グルーブクラック性能が向上する利点がある。

［性能試験］
この実施例では、条件が異なる複数種類の空気入りタイヤについて、（１）耐グルーブクラック性能、（２）ビード部表面の耐周方向クラック性能および（３）ビード部耐久性能にかかる性能試験が行われた（図５および図６参照）。この性能試験では、タイヤサイズ２４５／７０Ｒ１９．５の空気入りタイヤがＪＡＴＭＡ規定の適用リムに装着され、この空気入りタイヤに規定内圧および規定荷重が負荷される。なお、図５では、タイヤ単体時のカーカス層３の断面形状に関する性能試験の結果が示されており、図６では、インフレート時のカーカス層３の断面形状に関する性能試験の結果が示されている。

（１）耐グルーブクラック性能に関する性能試験では、空気入りタイヤにオゾンが吹き付けられながらドラム試験が行われ、５０００［ｋｍ］走行後にて発生したクラックの個数および長さが測定される。そして、この測定結果に基づいて従来例を基準（１００）とした指数評価が行われる。なお、この性能試験では、指数値１５０以上を基準として耐グルーブクラック性能の向上効果が判断される。

（２）ビード部表面の耐周方向クラック性能に関する性能試験では、空気入りタイヤに規定荷重の１４０［％］の荷重が負荷されてドラム試験が行われ、１００００［ｋｍ］走行後にてビード部表面に発生した周方向クラックの個数および長さが測定される。そして、この測定結果に基づいて従来例を基準（１００）とした指数評価が行われる。なお、この性能試験では、指数値９５以上を基準としてビード部表面の耐周方向クラック性能が維持されていると判断される。

（３）ビード部耐久性能に関する性能試験では、空気入りタイヤに規定荷重の１４０［％］の荷重が負荷されてドラム試験が行われ、ビード部が破壊するまでの走行距離が測定される。そして、この測定結果に基づいて従来例を基準（１００）とした指数評価が行われる。なお、この性能試験では、指数値９５以上を基準としてビード部耐久性能が維持されていると判断される。

従来例１の空気入りタイヤは、市販されている既存のタイヤである。発明例１〜発明例５の空気入りタイヤ１は、インモールド時におけるカーカス層３の断面形状（Ｙ１／Ｈ、Ｙ２／Ｈ、ＢＷ／Ｈ、Ｘ１／ＢＷおよびＸ２／ＢＷ）あるいはインフレート時におけるカーカス層３の断面形状（Ｙ１／Ｈ、Ｙ２／Ｈ、Ｘ１／ＲＷおよびＸ２／ＲＷ）が適正化されている。

試験結果に示すように、カーカス層３の断面形状が適正化されることにより、タイヤの耐グルーブクラック性能が向上し、また、ビード部表面の耐周方向クラック性能およびビード部耐久性能が維持されることが分かる。

例えば、発明例１と比較例１、２とを比較すると、Ｙ１／Ｈが適正化されることにより耐グルーブクラック性能が向上することが分かる（図５および図６参照）。また、発明例１と比較例３とを比較すると、Ｙ２／Ｈが適正化されることにより耐グルーブクラック性能が向上することが分かる。また、発明例１〜３と比較例４、５とを比較すると、ＢＷ／Ｈが小さ過ぎる場合にはビード部表面の耐周方向クラック性能およびビード部耐久性能が低下し、ＢＷ／Ｈが大き過ぎる場合には耐グルーブクラック性能の向上効果が得られないことが分かる（図５参照）。また、発明例１、４と比較例６、７とを比較すると、Ｘ１／ＢＷあるいはＸ１／ＲＷが小さ過ぎる場合にはビード部表面の耐周方向クラック性能およびビード部耐久性能が低下し、Ｘ１／ＢＷあるいはＸ１／ＲＷが大き過ぎる場合には耐グルーブクラック性能の向上効果が得られないことが分かる（図５および図６参照）。また、発明例１、５と比較例８、９とを比較すると、Ｘ２／ＢＷあるいはＸ２／ＲＷが適正化されることにより耐グルーブクラック性能が向上することが分かる。

以上のように、本発明にかかる空気入りタイヤは、グルーブクラックの発生を抑制できる点で有用である。

この発明の実施例にかかる空気入りタイヤのカーカス層を示すタイヤ子午線方向の断面図である。 この発明の実施例にかかる空気入りタイヤのカーカス層を示すタイヤ子午線方向の断面図である。 図１に記載した空気入りタイヤの作用を示す説明図である。 この発明の実施例にかかる空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。 この発明の実施例にかかる空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
２ ビードコア
３ カーカス層
１０ リム
４１ 周方向主溝
４２ 周方向主溝（外側主溝）

Claims (4)

1. 一対のビードコアと前記ビードコア間にトロイド状に架け渡されるカーカス層とを有すると共に扁平率が７０である空気入りタイヤであって、
   リム組みされていないタイヤ単体の形状にかかるタイヤ子午線方向の断面視にて、タイヤが装着される適用リムの仮想線を引き、前記適用リムのリム高さＦＨを規定する点Ａからタイヤ幅方向に引いた直線をＸ軸とすると共に、タイヤ赤道線上の点Ｂからタイヤ径方向に引いた直線をＹ軸とするときに、
   Ｘ軸から前記カーカス層の最大高さ位置Ｃまでの距離ＨとＸ軸から前記カーカス層の最大幅位置Ｄまでの距離Ｙ１とが０．４９≦Ｙ１／Ｈ≦０．５１の関係を有し、距離ＨとＸ軸から前記カーカス層の変曲点Ｅまでの距離Ｙ２とが０．９９≦Ｙ２／Ｈ≦１．００の関係を有し、距離ＨとＹ軸からタイヤのベース幅を規定する点Ｆまでの距離ＢＷとが０．７８≦ＢＷ／Ｈ≦０．８６の関係を有し、距離ＢＷとＹ軸から前記カーカス層の最大幅位置Ｄまでの距離Ｘ１とが１．１０≦Ｘ１／ＢＷ≦１．１５の関係を有すると共に、距離ＢＷとＹ軸から前記カーカス層の変曲点Ｅまでの距離Ｘ２とが０．５５≦Ｘ２／ＢＷ≦０．６０の関係を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 距離Ｈと、変曲点Ｅから最大幅位置Ｄまでにおける前記カーカス層の曲率半径Ｒ１とが０．３８≦Ｒ１／Ｈ≦０．４８の関係を有する請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 一対のビードコアと前記ビードコア間にトロイド状に架け渡されるカーカス層とを有すると共に扁平率が７０である空気入りタイヤであって、
   タイヤが適用リムに装着されて規定内圧の５［％］の内圧を付与されると共に無負荷状態とされたときのタイヤ子午線方向の断面視にて、前記適用リムのリム高さＦＨを規定する点Ａからタイヤ幅方向に引いた直線をＸ軸とすると共にタイヤ赤道線上の点Ｂからタイヤ径方向に引いた直線をＹ軸とするときに、
   Ｘ軸から前記カーカス層の最大高さ位置Ｃまでの距離ＨとＸ軸から前記カーカス層の最大幅位置Ｄまでの距離Ｙ１とが０．５１≦Ｙ１／Ｈ≦０．５５の関係を有し、距離ＨとＸ軸から前記カーカス層の変曲点Ｅまでの距離Ｙ２とが０．９９≦Ｙ２／Ｈ≦１．００の関係を有し、前記適用リムのリム幅ＲＷとＹ軸から前記カーカス層の最大幅位置Ｄまでの距離Ｘ１とが０．６１≦Ｘ１／ＲＷ≦０．６４の関係を有すると共に、距離ＲＷとＹ軸から前記カーカス層の変曲点Ｅまでの距離Ｘ２とが０．３０≦Ｘ２／ＲＷ≦０．３３の関係を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
4. 距離Ｈと、変曲点Ｅから最大幅位置Ｄまでにおける前記カーカス層の曲率半径Ｒ１とが０．４３≦Ｒ１／Ｈ≦０．４７の関係を有する請求項３に記載の空気入りタイヤ。

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