JP7689031B2

JP7689031B2 - 重荷重用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP7689031B2
Application number: JP2021119016A
Authority: JP
Inventors: 友也川口
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2021-07-19
Filing date: 2021-07-19
Publication date: 2025-06-05
Anticipated expiration: 2041-07-19
Also published as: JP2023014837A

Description

本発明は、重荷重用空気入りタイヤに関する。

トラックやバスなどに装着される重荷重用空気入りタイヤは、通常、走行時にトレッドのショルダーリブの接地端近傍において接地圧が高くなる傾向がある。その結果、トレッドの他の陸部に比べて、ショルダーリブの接地端近傍の摩耗量が大きくなるといった偏摩耗が問題となることがある。

このような偏摩耗を抑制する方法として、ショルダーリブの接地端近傍にタイヤ周方向に沿って延びる副溝を設けることで、ショルダーリブをタイヤ幅方向内側の本体リブとタイヤ幅方向外側の犠牲リブとに区画し、実質的なタイヤ性能への寄与が大きい本体リブの偏摩耗を低減したタイヤが提案されている（例えば、下記特許文献１及び２）。

しかしながら、特許文献１，２では、犠牲リブに比較的大きな摩擦力が作用すると、副溝の溝底を基点とするクラックが犠牲リブに発生して、部分的に犠牲リブが欠損しやすい。

特開２００１－９７００６特開２００１－２６０６１２

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、ショルダーリブの接地端近傍にタイヤ周方向に沿って延びる副溝と、副溝のタイヤ幅方向外側に設けられた犠牲リブとを備えた重荷重用空気入りタイヤにおいて、犠牲リブの欠損を抑えることができる重荷重用空気入りタイヤを提供することを課題とする。

本実施形態の重荷重用空気入りタイヤは、左右一対のビードと、左右一対の前記ビードのタイヤ径方向外側に設けられた左右一対のサイドウォールと、左右一対の前記サイドウォールの径方向外側端部同士を連結するように両サイドウォール間に設けられたトレッドとを備え、前記トレッドは、タイヤ周方向に延びる複数の主溝と、前記主溝により区画された複数のリブとを備え、前記主溝は、タイヤ幅方向外側に設けられたショルダー主溝を備え、前記リブは、前記ショルダー主溝のタイヤ幅方向外側に形成されたショルダーリブを備え、前記ショルダーリブは、接地端のタイヤ幅方向内側にタイヤ周方向に沿って延びる副溝と、前記副溝のタイヤ幅方向外側に形成された犠牲リブと、前記犠牲リブのタイヤ幅方向外側に設けられ前記接地端よりタイヤ径方向内方へ行くほどタイヤ幅方向外側へ広がる傾斜部とを備え、前記副溝の溝底が、前記傾斜部のタイヤ径方向内側端を通り、かつ前記犠牲リブのトレッド面に平行な面からタイヤ径方向両側へそれぞれ１ｍｍ以内の範囲内に設けられている。

上記の重荷重用空気入りタイヤは、副溝の溝底を基点とするクラックの発生を抑え、犠牲リブの欠損を抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係る重荷重用空気入りタイヤの半断面図図１の要部拡大図

以下、本発明の一実施形態の重荷重用空気入りタイヤ（以下、空気入りタイヤということもある）について図面を参照して説明する。なお、本明細書における空気入りタイヤの各部の寸法やタイヤ最大幅位置等は、空気入りタイヤを正規リムに装着して正規内圧を充填した無負荷状態で測定される値である。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、及びＥＴＲＴＯであれば"Measuring Rim"である。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、トラックバス用タイヤ、ライトトラック用タイヤの場合は、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。

図１は、実施形態に係る空気入りタイヤ１０を、タイヤ軸を含む子午線断面で切断した右側半断面図である。なお、空気入りタイヤ１０は、左右対称のタイヤであるため、左側半分の図示を省略している。

図１の空気入りタイヤ１０は、左右一対のビード１２と、ビード１２から径方向外方に延びる左右一対のサイドウォール１４と、トレッド面を構成するトレッド１６と、トレッド１６のタイヤ径方向内側に配置された左右一対のバットレス１８とを備えてなる。ここで、バットレス１８は、トレッド１６とサイドウォール１４との境界領域であり、トレッド１６とサイドウォール１４との間を繋ぐように設けられている。

空気入りタイヤ１０は、一対のビード１２間にトロイダル状に架け渡して設けられたカーカスプライ２０を備える。一対のビード１２には、それぞれリング状のビードコア２２が埋設されている。

カーカスプライ２０は、トレッド１６からバットレス１８及びサイドウォール１４を経て、ビード１２にてビードコア２２により係止されており、ビード１２，サイドウォール１４、バットレス１８、トレッド１６を補強する。カーカスプライ２０は、この例では、両端部がビードコア２２の周りをタイヤ幅方向内側から外側に折り返すことにより係止されている。カーカスプライ２０の内側には、空気圧を保持するためのインナーライナー２４が配設されている。

カーカスプライ２０は、スチールコードなどの補強コードをタイヤ周方向に対して所定の角度（例えば、７０°～９０°）で配列し、トッピングゴムで被覆してなる少なくとも１枚のプライからなり、この例では１プライで構成されている。

ビード１２には、ビードコア２２の外周側にタイヤ径方向外側Ｒｏへ向かって先細状に延びる硬質ゴム材よりなるビードフィラー３４が配されている。

サイドウォール１４には、カーカスプライ２０の外側（即ち、タイヤ外面側）にサイドウォールゴム３２が設けられている。サイドウォールゴム３２は、ビード１２の近傍からタイヤ径方向外方Ｒｏへ延び、ビード１２とトレッドゴム２８に跨がるように設けられている。サイドウォールゴム３２のタイヤ径方向外側端３２Ａは、トレッドゴム２８の端部２８Ａの上（タイヤ外面側）に重なりタイヤ外表面に配されている。

トレッド１６におけるカーカスプライ２０の外周側にはベルト２６が配設されている。すなわち、ベルト２６は、トレッド１６においてカーカスプライ２０とトレッドゴム２８との間に設けられている。ベルト２６は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して所定の角度（例えば、１０°～３５°）で配列した、複数枚の交差ベルトプライからなる。ベルトコードとしては、スチールコードや高張力を有する有機繊維コードが用いられる。

ベルト２６は、この例では、最もタイヤ径方向内側Ｒｉに位置する第１ベルト２６Ａと、その外周側に順番に積層された第２ベルト２６Ｂ、第３ベルト２６Ｃ及び第４ベルト２６Ｄの４層構造である。

トレッド１６の表面には、タイヤ周方向に沿って延びる複数本、好ましくは３本以上（本実施形態では、４本）の主溝３６が設けられている。具体的には、主溝３６は、タイヤ赤道面ＣＬを挟んで両側に配された一対のセンター主溝３６Ａと、一対のセンター主溝３６Ａのタイヤ幅方向外側Ｗｏに設けられた一対のショルダー主溝３６Ｂとから構成されている。タイヤ幅方向外側Ｗｏとは、タイヤ幅方向Ｗにおいてタイヤ赤道面ＣＬから離れる側をいう。

上記の４本の主溝３６により、トレッド１６には、２本のセンター主溝３６Ａの間に中央リブ３８が形成され、センター主溝３６Ａとショルダー主溝３６Ｂとの間に中間リブ４０が形成され、２本のショルダー主溝３６Ｂのタイヤ幅方向外側Ｗｏにショルダーリブ４２が形成されている。各主溝３６の開口端における溝幅は、例えば９ｍｍ以上１２ｍｍ以下である。

なお、複数本の主溝３６は、タイヤ幅方向Ｗに屈曲しながらタイヤ周方向に延びるジグザグ形状の溝であってもよく、また、タイヤ周方向にまっすぐ延びる直線状の溝であってもよい。また、本実施形態では、中央リブ３８、中間リブ４０及びショルダーリブ４２が、タイヤ周方向に連続したリブの場合について説明するが、中央リブ３８及び中間リブ４０は、横溝によりタイヤ周方向に分断されたブロック列であってもよい。

ショルダーリブ４２のトレッド面（外表面）４２ａのタイヤ幅方向外側端は、トレッド接地端Ｅをなしており、タイヤ径方向内方へ延びタイヤ側面上部を構成するバットレス１８が接続されている。

図１及び図２に示すように、バットレス１８の外表面には、接地端Ｅからタイヤ径方向内側Ｒｉへ延びる傾斜部４８が形成されている。傾斜部４８は、接地端Ｅからタイヤ径方向内側Ｒｉへ行くほどタイヤ幅方向外側Ｗｏへ広がるように傾斜している。本実施形態では、図２に示すような傾斜部４８の断面形状がタイヤ径方向外側に緩やかに膨らんだ曲面形状をなしている。

傾斜部４８のタイヤ幅方向外側Ｗｏには、タイヤ径方向内側Ｒｉに向かって折れ曲がった屈曲部４９が設けられている。傾斜部４８は、接地端Ｅが傾斜部４８のタイヤ径方向外側端となり、屈曲部４９が傾斜部４８のタイヤ径方向内側端となり、接地端Ｅから屈曲部４９までタイヤ幅方向外側Ｗｏに行くほど縮径するように傾斜している。

傾斜部４８のタイヤ径方向Ｒの長さ、つまり、接地端Ｅから屈曲部４９までのタイヤ径方向Ｒの長さＨは、例えば５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。傾斜部４８のタイヤ幅方向Ｗの長さ、つまり、接地端Ｅから屈曲部４９までのタイヤ幅方向Ｗの長さＬは、例えば５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。

このような傾斜部４８は、ショルダーリブ４２の接地端Ｅ側の剛性を適度に弱めて轍などの路面の段差を乗り越える際のワンダリング性能を向上させる。

そして、ショルダーリブ４２には、接地端Ｅのタイヤ幅方向内側Ｗｉに副溝６０がタイヤ周方向に沿って設けられている。副溝６０は、ショルダーリブ４２をタイヤ幅方向内側Ｗｉの本体リブ４２１と、タイヤ幅方向外側Ｗｏの犠牲リブ４２２とに区画している。

副溝６０は、タイヤ周方向に沿って直線状に延びる凹溝であって、開口端における溝幅Ｍがショルダー主溝３６Ｂの開口端における溝幅より狭く設定されている。副溝６０の開口端における溝幅Ｍは、例えば、２．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である。

副溝６０は、トレッド面４２ａからタイヤ径方向内側Ｒｉへ陥没し、副溝６０の溝壁６２がタイヤ赤道面ＣＬに平行であることが好ましい。また、副溝６０の底部６４は、径方向内方へ膨らむように湾曲する曲面形状をなしていることが好ましい。副溝６０では、平面状の溝壁６２が、曲面状に設けられた底部６４のタイヤ径方向外側端６４Ａに連結されている。

副溝６０の最も深い部分（以下、この部分を副溝６０の溝底ということもある）６４Ｂが、傾斜部４８のタイヤ径方向内側端（つまり、屈曲部４９）を通り、かつ犠牲リブ４２２のトレッド面４２２ａに平行な面（以下、この面を基準面ということもある）Ｓ０からタイヤ径方向両側へそれぞれ１ｍｍ以内の範囲内に設けられている。つまり、副溝６０の溝底６４Ｂが、基準面Ｓ０からタイヤ径方向内側へ１ｍｍ離れた第１の面Ｓ１と基準面Ｓ０からタイヤ径方向外側へ１ｍｍ離れた第２の面Ｓ２に挟まれた領域に位置し、基準面Ｓ０から副溝６０の溝底６４Ｂまでの距離Ｐが１ｍｍ以内となるように、副溝６０がトレッド面４２ａからタイヤ径方向内側Ｒｉへ陥没している。

なお、サイドウォールゴム３２のタイヤ径方向外側端３２Ａは、傾斜部４８に位置するように、屈曲部４９よりタイヤ径方向外方Ｒｏに位置することが好ましい。また、サイドウォールゴム３２のタイヤ径方向外側端３２Ａは、副溝６０の底部６４のタイヤ径方向外側端６４Ａを通り、かつ基準面Ｓ０に平行な第３の面Ｓ３よりタイヤ径方向内方Ｒｉに位置することが好ましい。つまり、サイドウォールゴム３２のタイヤ径方向外側端３２Ａは、基準面Ｓ０と上記した第３の面Ｓ３との間に位置することが好ましい。

また、犠牲リブ４２２の最大厚み（上記基準面Ｓ０に平行な面に沿った副溝６０の溝底６４Ｂからバットレス１８の外表面までの長さ）Ｔが、犠牲リブ４２２の最大突出高さ（副溝６０の溝底６４Bから犠牲リブ４２２のトレッド面４２２ａまでの長さ）Ｄの８０％以上１００％以下であることが好ましい。

副溝６０は、接地端Ｅからタイヤ断面幅の７．５％の位置よりタイヤ幅方向外側Ｗｏに位置することが好ましく、また、接地端Ｅからトレッド接地幅（左右の接地端Ｅの間隔）Ｌの２．５％の位置よりタイヤ幅方向内側Ｗｉに位置することが好ましい。なお、タイヤ断面幅とは、タイヤ幅方向Ｗにおいてサイドウォール１４の表面の最も外側にある位置であり、タイヤ最大幅をとるサイドウォール表面上の位置である。

以上のような構成の空気入りタイヤ１０では、副溝６０の溝底６４Ｂが、基準面Ｓ０からタイヤ径方向内側Ｒｉへ１ｍｍ以内の範囲内に設けられているため、副溝６０によって区画された犠牲リブ４２２の最大突出高さＤが大きくなりすぎず、犠牲リブ４２２の欠損を抑えることができる。また、副溝６０の溝底６４Ｂが、基準面Ｓ０からタイヤ径方向外側Ｒｏへ１ｍｍ以内の範囲内に設けられているため、犠牲リブ４２２に傾斜部４８が設けられている場合であっても犠牲リブ４２２の最大厚みＴを確保することができ、犠牲リブ４２２の欠損を抑えることができる。

本実施形態において、犠牲リブ４２２の最大厚みＴが犠牲リブ４２２の最大突出高さＤの８０％以上１００％以下であると、犠牲リブ４２２の付け根部分にかかる剪断歪みを抑えることができる。

また、本実施形態において、サイドウォールゴム３２のタイヤ径方向外側端３２Ａを基準面Ｓ０よりタイヤ径方向外側Ｒｏに配置することで、犠牲リブ４２２において歪みを受けにくい位置にサイドウォールゴム３２の端部を配置することができ、サイドウォールゴム３２のタイヤ径方向外側端３２Ａを起点とするタイヤ破損を抑えることができる。

また、サイドウォールゴム３２のタイヤ径方向外側端３２Ａを上記した第３の面Ｓ３よりタイヤ径方向内側Ｒｉに配置することで、犠牲リブ４２２において動きやすい位置を避けてタイヤ径方向外側端３２Ａを配置することができ、更にタイヤ破損を抑えることができる。

タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５１４ＰＲの重荷重用空気入りラジアルタイヤについて実施例及び比較例を行った。実施例及び比較例の各タイヤについて、基本的な構成は上記実施形態で説明した通りであり、下記表１に示すように各諸元を設定してタイヤモデルを作製した。なお、下記表１において基準面Ｓ０から副溝６０の溝底６４Ｂまでの距離Ｐは、基準面Ｓ０からタイヤ径方向外方Ｒｏへの移動量をプラスの量、基準面Ｓ０からタイヤ径方向内方Ｒｉへの移動量をマイナスの量として表されている。各試作タイヤについて、耐クラック性を評価した。評価方法は以下の通りである。

・耐クラック性：作製したタイヤモデルについて、最大空気圧・最大負荷時の静的接地状態における犠牲リブの付け根部分に作用する剪断方向の歪み量を、有限要素法を用いた解析によって算出した。算出した歪み量を実施例１の歪み量を１００とする指数で評価した。指数が小さいほど犠牲リブの付け根部分に作用する歪み量が小さく耐クラック性に優れている。

結果は、表１に示す通りである。実施例では、比較例１～４に比べて犠牲リブの付け根部分にかかる剪断歪みを抑えることができ、耐クラック性を改善することができた。

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

１０…空気入りタイヤ、１２…ビード、１４…サイドウォール、１６…トレッド、１８…バットレス、２０…カーカスプライ、２２…ビードコア、２４…インナーライナー、２６…ベルト、２８…トレッドゴム、３２…サイドウォールゴム、３６…主溝、３６Ａ…センター主溝、３６Ｂ…ショルダー主溝、３８…中央リブ、４０…中間リブ、４２…ショルダーリブ、４８…傾斜部、４９…屈曲部、６０…副溝、６２…溝壁、６４…底部、６４Ａ…外側端、６４Ｂ…溝底、４２１…本体リブ、４２２…犠牲リブ

Claims

左右一対のビードと、左右一対の前記ビードのタイヤ径方向外側に設けられた左右一対のサイドウォールと、左右一対の前記サイドウォールの径方向外側端部同士を連結するように両サイドウォール間に設けられたトレッドとを備え、
前記トレッドは、タイヤ周方向に延びる複数の主溝と、前記主溝により区画された複数のリブとを備え、
前記主溝は、タイヤ幅方向外側に設けられたショルダー主溝を備え、
前記リブは、前記ショルダー主溝のタイヤ幅方向外側に形成されたショルダーリブを備え、
前記ショルダーリブは、接地端のタイヤ幅方向内側にタイヤ周方向に沿って延びる副溝と、前記副溝のタイヤ幅方向外側に形成された犠牲リブと、前記犠牲リブのタイヤ幅方向外側に設けられ前記接地端よりタイヤ径方向内方へ行くほどタイヤ幅方向外側へ広がる傾斜部とを備え、
前記傾斜部は断面形状がタイヤ径方向外側に膨らんだ曲面形状をなしており、
前記副溝の溝底が、前記傾斜部のタイヤ径方向内側端を通り、かつ前記犠牲リブのトレッド面に平行な面からタイヤ径方向両側へそれぞれ１ｍｍ以内の範囲内に設けられ、
前記サイドウォールに設けられたサイドウォールゴムのタイヤ径方向外側端が、前記傾斜部のタイヤ径方向内側端よりタイヤ径方向外方に位置し、前記副溝の底部のタイヤ径方向外側端を通り前記犠牲リブのトレッド面に平行な面よりもタイヤ径方向内方に位置する重荷重用空気入りタイヤ。
前記犠牲リブの最大厚みが、前記副溝の溝底から前記犠牲リブのトレッド面までの長さの８０％以上１００％以下である請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
前記副溝の溝壁がタイヤ赤道面に平行に設けられている請求項１又は２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。