(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッドに、その周方向に連続させて延在させた少なくとも１本の周溝を設けると共に、該周溝に隣接して位置する陸部を区画し、そのトレッドの内周側にベルトを配設した空気入りタイヤであって、
トレッド内に、繊維部材よりなる織布もしくは不織布で構成された補強材を配設し、トレッドの幅方向断面内で、前記補強材の、陸部と対応する部分の延在位置を、周溝と対応する部分の延在位置より半径方向外側とし、該補強材の、周溝溝底と対応する部分を、溝底における最小曲率半径の２倍以上の曲率半径で湾曲させてなる空気入りタイヤ。
【請求項２】
該補強材を２軸織物で構成してなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
繊維部材を有機繊維もしくは金属繊維のモノフィラメントコードとしてなる請求項１もしくは２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
モノフィラメントコードの、コードの打込み密度を、周溝の溝底と対応する部分で、陸部の中央部と対応する部分に比して、大としてなる請求項３に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車用やトラックバス用タイヤの、スタッドレスタイヤやオールシーズンタイヤのように比較的深い溝を有するタイヤ、及び鉱山車両用のタイヤのように負荷荷重が非常に大きくかつ悪路を走行するタイヤとして用いて好適な空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トレッド踏面に、トレッド周方向に連続して延びる、比較的深い深さの周溝を具えるこの種のスタッドレスタイヤやオールシーズンタイヤでは、タイヤの負荷転動に際して、ブロック、リブ等の陸部が周溝内へ迫り出す方向に大きく変形するため、接地面内の周溝の溝底が、その溝幅を減じる方向の大きな圧縮力を繰り返し受けることになる。
【０００３】
またこの一方で、トレッド踏面の周長は、トレッド中央部でもっとも長くトレッド側縁に向けて次第に減少することから、タイヤの負荷転動に当たっては、トレッド側部域の陸部が、中央部分の陸部によって引摺られる傾向にあり、これにより、接地面内の周溝の溝底には、大きな周方向せん断力もまた繰返し作用することになるので、その溝底には比較的早い時期に亀裂が発生しやすい。
【０００４】
そして、このように発生した溝底亀裂は、トレッド内部への進行によってベルトに達すると、ベルトセパレーションの一因となるので、溝底亀裂の発生は極力抑制することが有利であり、このことは、負荷荷重が大きい上に、悪路を走行することを余儀なくされる鉱山車両用のタイヤにあってもまた同様である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで従来は、溝底亀裂の発生を抑制するべく、トレッド幅方向断面内での溝底の曲率半径を大きくして、周溝の溝底への応力集中を防止することが広く一般に行われているが、対策としてはなお十分なものではなく、特に厳しい条件の下での使用に当たっては、依然として、溝底亀裂の発生のおそれが高かった。
【０００６】
本発明は、トレッド幅方向断面内での溝底の曲率半径を大きくする等の、従来の手法よりもより効果的に、溝底亀裂の発生を改善した空気入りタイヤを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の空気入りタイヤは、トレッドに、その周方向に連続させて延在させた少なくとも１本の周溝を設けるとともに、該周溝に隣接して位置する陸部を区画し、そのトレッドの内周側にベルトを配設した空気入りタイヤであって、トレッド内に、繊維部材よりなる織布もしくは不織布で構成された補強材を配設し、トレッドの幅方向断面内で前記補強材の、陸部と対応する部分の延在位置を、周溝と対応する部分の延在位置より半径方向外側とし、該補強材の、周溝溝底と対応する部分を、その溝底における最小曲率半径の２倍以上の曲率半径で湾曲させてなることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、タイヤトレッドの周溝溝底の、最小曲率半径部分に集中することになる圧縮力、せん断力等を、補強材の繊維部材による力の支持に基づいて、有効に緩和することができるので、その最小曲率半径部分への亀裂の発生を有効に防止することができる。
また、補強材の配設に当たっては、その補強材による上記効果を、最小曲率半径部分に沿って、効率的に発揮させるためには、補強材を溝底部だけに配設するよりも、溝底部から陸部寄りの少なくとも一箇所の位置で、半径方向外側に位置させるほうが良く、これによって、最小曲率半径部分を、補強材で、効率的にカバーすることが可能となるので、補強材の配設位置を、陸部と対応する部分で、周溝と対応する部分でタイヤ半径方向の外側とする。
【０００９】
その上ここでは、補強材を、溝底の最小曲率半径よりも大きい曲率半径で湾曲させて延在させることにより、ブロックやリブ等の陸部の変形に伴って、湾曲部で繰返しの曲げ変形等の入力を受ける、補強材自身の耐久性を高め、その補強材にそれ本来の機能を長期間にわたって発揮させて、溝底亀裂の発生をより有利に防止することができる。
【００１０】
ここで、補強材は不織布で構成することも可能であるが、織布、とりわけ２軸織物で構成することが望ましい。
ところでこの場合、２軸織物の繊維部材の延在形態は、所要に応じて適宜選択することができるが、たとえば、縦糸及び横糸のそれぞれを、トレッド周方向に対し４５度の傾斜配置とすることも、また、０度及び９０度の直交座標状の配置とすることもできる。
【００１１】
繊維部材の延在形態をトレッド周方向に対し４５度の傾斜配置とした場合には、圧縮力及びせん断力はともに、横糸及び縦糸のそれぞれで分散して支持することができ、トレッド周方向に対し０度及び９０度の直交座標状の配置とした場合には、たとえば、圧縮力は横糸で支持し、せん断力は縦糸で支持することができる。
【００１２】
補強材のこのような構成によれば、２軸織物の縦横それぞれの糸をもって、溝底に加わる幅方向圧縮力およびせん断力のそれぞれを、一層有効に支持することができるので、溝底の変形をより効果的に抑制することができる。
なお、補強材を３軸織物によって構成した場合には、繊維部材の延在方向に基づく力の分散によって、溝底への入力をより一層緩和させることができる。
【００１３】
また好ましくは、繊維部材を、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド等の有機繊維または、スチール等の金属繊維のモノフィラメントコードにより形成する。
これは、溝底部の圧縮力を補強材によって支持するためには、補強材の構成に寄与する繊維部材の圧縮剛性が重要であるところ、撚りコードでは圧縮剛性がほとんどゴム程度に小さいため、圧縮力を十分には負担できないことによるものであり、この点、モノフィラメントコードは、より大きな圧縮剛性を発揮させることができる。
ここで、有機繊維のモノフィラメントコードによれば、タイヤの軽量化の実現に有利であり、金属繊維のモノフィラメントコードによれば圧縮力及びせん断力の支持能力を高めることができる。
ただしこれはあくまで望ましいということであり、補強材は不織布で構成することも可能であり、この場合には、特に配向性を有した不職布を用いることで、剛性を高める必要がある方向に、補強することが可能である。
【００１４】
このように繊維部材をモノフィラメントコードとするときは、モノフィラメントコードのコードの打込み密度、織布にあっては、それぞれのコードの延在方向での単位長さあたりのコード配設本数を、周溝溝底に対応する部分で、ブロックやリブ等の陸部の中央部と対応する部分より大とする事が望ましい。
これは、補強材が破断するおそれが大きい箇所は、溝底の最小半径部分に対応する部分であるので、当該部分ではコードの密度を高くして、力の支持ないしは負担能力を高めることが効果的であるためである。これによれば、補強材の耐久性が高まるので、その結果として、溝底の亀裂の発生を一層有利に防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を図面に示すところに基づいて説明する。
図1はこの発明の実施の形態をタイヤの半部について示す幅方向断面図であり、図中１はトレッド部を、２はトレッド部１の側部に連続して半径方向内方へ延びるサイドウォール部を、そして３はサイドウォール部２の半径方向の内端に連続するビード部をそれぞれ示す。
【００１６】
ここでは、それぞれのビード部３に配設したビードコア４間にわたってトロイダル状に延びて上記各部１，２，３を補強するカーカス、例えばラジアルカーカス５を少なくとも１枚以上のカーカスプライで形成すると共に、そのラジアルカーカス５の側部部分を、ビードコア４の周りで半径方向外方に巻き上げ、また、このようなラジアルカーカス５のクラウン部の外周側に、２層以上、図では２層のベルト層６，７からなり、ベルト層コードは層間で相互に交差する、ベルト８を配設する。
なお、このベルト８のさらに外周側には、実質的にタイヤ周方向に延びる有機繊維コードからなるベルト補助層９を配設することができる。このベルト補強層９は、例えば、一本もしくは複数本の有機繊維コードをベルト８の一方の側部から他方の側部に向かって螺旋状に巻回することにより形成することができる。
【００１７】
またここでは、トレッド１０の踏面に、周方向に連続して延びる周溝１１を設け、それぞれの周溝間および、周溝１１とトレッド側縁との間に、ブロック、リブ等とすることができる陸部１２を区画形成する。
そしてさらに、ベルト補助層９の外周側で、トレッド内に、補強材１３を配設し、ここでは、トレッド１０の幅方向断面内で、その補強材１３の、陸部１２に対応する部分の、タイヤ中心軸線に対する距離Ｒ１を、補強材１３の溝底１４に対応する部分の、タイヤ中心軸線に対する距離Ｒ２より大きくし、併せて、図２に、トレッド幅方向の断面を示すところから明らかなように、該補強材１３の、溝底１４に対応する部分の曲率半径ｒ１を、溝底それ自身の最小曲率半径ｒ２の２倍以上の寸法とする。
これにより、溝底１４の最小曲率半径部分を、補強材１３によって、効率的にカバーすることが可能となる。
なお、図１に示すところでは、補強材１３をトレッド幅のほぼ全体にわたって、配設することとしているも、補強材１３は、いずれかの周溝に対し部分的に配設することも可能であり、このことによってもまた、所期した作用効果をもたらすことができる。
【００１８】
これによれば、タイヤトレッドの周溝溝底１４の最小曲率半径部分、トレッド幅方向の断面を模式的に拡大して示す図２（ａ）によれば溝底隅部に集中する圧縮応力、せん断応力等を、補強材１３の繊維部材による力の支持に基づいて有効に抑制し、緩和することができるので、その最小曲率半径部分への亀裂の発生を有効に防止することができる。
また、ここでは、補強材１３の、陸部１２に対応する部分の、タイヤ中心軸線に対する距離Ｒ１を、補強材１３の溝底１４に対応する部分の、タイヤ中心軸線に対する距離Ｒ２より大きくすることで、溝底１４の最小曲率半径部分を、補強材１３により、効率的にカバーすることが可能となる。
そしてさらには補強材１３を、溝底１４の最小曲率半径ｒ２よりも２倍以上大きい曲率半径ｒ１で湾曲させて延在させることにより、補強材自体の耐久性を十分に高めることができ、これにより、ブロックやリブ等の陸部１２の変形に伴って、その補強材１３が湾曲部で繰返しの曲げ変形等を受けても優れた耐久性の下で、溝底亀裂の発生を防止することができる。
【００１９】
ところで、補強材１３の、溝底対応部分のこのような延在態様は、図２（ｂ）に示すように、溝底１４の全体を曲線だけで形成した場合もまた同様とすることが好ましく、かかる場合にあっても、補強材１３の曲率半径ｒ３を、溝底１４の最小曲率半径ｒ４の２倍以上とすることで、圧縮応力、せん断応力等の溝底１４の最小曲率半径部分への集中を、補強材１３の繊維部材による力の支持に基づいて有効に抑制し、緩和することができるので、その最小曲率半径部分への亀裂の発生を有効に防止することができる。
【００２０】
図３は、該補強材１３を２軸織物で構成した場合において、それを形成する繊維部材の延在態様を例示する図であり、図３（ａ）は、繊維部材としての縦糸１５及び横糸１６のそれぞれを、トレッド周方向に対して角度４５度の傾斜配置とした場合の具体例を、また、図３（ｂ）は２軸織物の縦糸１５および横糸１６のそれぞれを周方向に対し角度０度及び９０度の直交座標状の配置とした場合をそれぞれ示す。
縦横それぞれの糸１５、１６をトレッド周方向に対し４５度の傾斜配置としたときは、圧縮力及びせん断力はともに、縦糸１５及び横糸１６のそれぞれによって分散支持されることになる。この一方で、それらの糸１５、１６を、トレッド周方向に対し０度及び９０度の直交座標状の配置としたときは、主には、圧縮力は横糸１６で、せん断力は縦糸１５で支持されることになる。
【００２１】
このいずれの場合にあっても、２軸織物の縦横それぞれの糸１５、１６をもって、 溝底１４に加わる幅方向圧縮力およびせん断力のそれぞれは、十分有効に支持されるので、溝底１４の変形は、補強材１３としての２軸織物によって、効果的に抑制することができる。
【００２２】
また好ましくは、２軸織物等を形成する繊維部材を、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド等の有機繊維または、スチール等の金属繊維のモノフィラメントコードとする。
これは、溝底１４の圧縮入力を該補強材１３に負担させるためには、補強材１３、ひいては繊維部材の圧縮剛性を高める事が重要であり、モノフィラメントコードは、撚りコードに比して十分高い圧縮剛性を発揮し得ることによる。
なお、この場合にあって、有機繊維モノフィラメントコードを使用すればタイヤの軽量化に有利であるし、金属繊維モノフィラメントコードを使用すれば圧縮力及びせん断力の支持能力を向上させるのに有利である。
【００２３】
このように繊維部材をモノフィラメントコードとするときは、より好ましくは、モノフィラメントコードの打込み密度、図４に示すところではトレッド幅方向での打込み密度を、陸部１２の中央部１７に比して、溝底１４に対応する部分で大とする。
これによれば、補強材１３が破断するおそれの高い箇所である溝底１４の最小曲率半径部分に対応する部分でコード密度を高めて、力のトータルの支持ないしは負担能力を高めることによって各個のコードの負担を減じ、コード、ひいては、補強材１３の耐久性を高めることができるので、結果として、溝底１４の亀裂の発生を長期間にわたって防止することができる。
【００２４】
【実施例】
サイズが２４５／４０  Ｒ１８で、二層のベルト層のそれぞれを、１×５×０．２３の構成のスチールコードにより形成し、また、コードの打込みを３８本／５０ｍｍとするとともに、内層側ベルト層のコードを、タイヤ正面視で右上がり２８度、外層側ベルト層のコードを同じく正面視で見て左上がり２８度でそれぞれ延在させ、ベルト補助層を、ベルトの一方の側部から他方の側部にかけて、ナイロンコードを打込み密度１０本／１２ｍｍで螺旋状に巻回することにより形成した基本構造および、表１の諸元を有する空気タイヤを、タイヤへの充填空気圧を２３０ｋＰａ、速度８９ｋｍ／ｈ、荷重５．１０ｋＮの条件で負荷転動させて、幅方向最外側の溝底に、亀裂が発生するまでの走行距離を測定するドラム試験を行った。
なお、供試タイヤとしては、補強材の有無、繊維部材の種類と打込み密度、溝底に対応する部分の打込み密度の変更の有無、補強材の溝底に対応する部分の曲率半径ｒ１と溝底の最小曲率半径ｒ２の曲率半径比率ｒ１／ｒ２の組み合わせにより、四種類の実施例タイヤおよび、二種類の比較例タイヤのそれぞれを準備し、各々について上記試験を行ったところ、表１に示す結果を得た。
【表１】
0003967169.tif 000002
【００２５】
実施例タイヤと比較例タイヤを比較すると、実施例タイヤでは全て、比較例タイヤよりも亀裂発生距離が大きく伸びて、補強材を、ｒ１／ｒ２が２倍以上になるように湾曲させて設置することにより、溝底亀裂の発生防止についての、優れた効果を奏し得ることがわかる。
比較例２と実施例１と比較すると、ｒ１／ｒ２の比を２倍以上とすることで、同じコードで同じ打込み密度でも、亀裂発生距離は１．２万ｋｍ程度、延伸することがわかる。
また、実施例１と実施例２を比較すると、コードをスチールモノフィラメントコードとすると、ナイロンモノフィラメントコードに比べ打込み本数を減らしても、亀裂発生距離は、さらに０．８万ｋｍ以上延びることが分かる。
さらに、実施例２と実施例３とを比較すると、ナイロンモノフィラメントコードのままでもコード打込み本数を溝底に対応する部分において密にすることでスチールフィラメントコード並みに０．８万ｋｍ以上延びる事も分かる。
実施例４については、補強材がナイロン撚りコードであるため、他の実施例に比べると、亀裂発生距離の延伸効果が若干低いことがわかる。
【００２６】
【発明の効果】
以上に述べたところから明らかなように、この発明によれば、とくには、 トレッド内に、繊維部材よりなる補強材を配設し、トレッドの幅方向断面内で、前記補強材の、陸部と対応する部分の延在位置を、周溝と対応する部分の延在位置より半径方向外側とし、該補強材の、周溝溝底と対応する部分を、溝底における最小曲率半径の２倍以上の曲率半径で湾曲させることにより、トレッド幅方向断面内の溝底の曲率半径を大きくする等の、従来の手法よりも効果的に溝底亀裂の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を示すタイヤ半部のトレッド幅方向断面図である。
【図２】トレッド幅方向断面を模式的に拡大して示す図である。
【図３】２軸織物の繊維部材の延在態様を例示する展開図である。
【図４】モノフィラメントコードの打込み密度の変化の態様を例示する図２と同様の断面図である。
【符号の説明】
１  トレッド部
２  サイドウォール部
３  ビード部
４  ビードコア
５  ラジアルカーカス
６、７   ベルト層
８  ベルト
９  ベルト補助層
１０  トレッド
１１  周溝
１２  陸部
１３  補強材
１４  溝底
１５  縦糸
１６  横糸
１７  補強材の、陸部の中央部に対応する部分
【図１】
0003967169.tif 000003
【図２】
0003967169.tif 000004
【図３】
0003967169.tif 000005
【図４】
0003967169.tif 000006