(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッドの周方向に沿って延びる周方向溝により区画されてトレッドの軸方向の端部にショルダーリブが形成されるようなトレッドパターンを有した空気入りタイヤにおいて、
周方向溝を形成するショルダーリブ寄りの壁面をトレッドの表面から溝の奥側に向かうに従ってショルダーリブ側に傾かせて形成し、
ショルダーリブ内に硬質のゴムで形成された硬質ゴム部を配置したことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
周方向溝全体をトレッドの表面から溝の奥側に向かうに従ってショルダーリブ側に傾かせて形成したことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
硬質ゴム部がトレッドの周方向の全体にわたってショルダーリブ内に配置されたことを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
硬質ゴム部の圧縮時のヤング率が、トレッドの主要部を構成するゴム材のヤング率の１．５倍以上とされたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
硬質ゴム部の最大厚さを有する部分が、ショルダーリブの内側端から１０ｍｍ以内に位置したことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか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、トレッドの耐偏摩耗性能を向上した空気入りタイヤに係り、特にリブ基調のトレッドパターンを有する空気入りタイヤに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば乗用車、バス、トラック等の車両に用いられる空気入りタイヤのトレッドパターンとして、リブタイプ、ラグタイプ、リブラグタイプ、ブロックタイプ等のトレッドパターンが知られている。そして、この内のトレッドの周方向に延びる幅広の周方向溝により軸方向にトレッドの外表面を複数に分割して、複数本の陸部であるリブが設けられたリブタイプ等の空気入りタイヤが、一般にトラックに用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなリブタイプ等のリブ基調のトレッドパターンを有した空気入りタイヤであっても、山岳を走行する路線トラックや一般道を短距離走行する路線トラックでは、大きなサイドフオース（横力）の入力が多く、タイヤの偏摩耗がどうしても避けられなかった。
特に、車両に装着されたタイヤの車両外側に位置するショルダーリブ１１８は、図７に示すように、ショルダーリブ１１８の外側端部１１８Ａの摩耗量が大きくなってショルダーリブ１１８の内側端部１１８Ｂが鋭い形で残るように、偏摩耗する。
【０００４】
従って、大きなサイドフォースが多い路線トラック等に用いられるタイヤの偏摩耗を改良するため、例えば、トレッドの外表面を円弧状であるクラウン形状にすることでショルダーリブの外側端部の接地圧を低減したり、或いはショルダーリブの外側端部にサイプを数多く施したりすることによって、ショルダーリブの外側端部の接地圧を低減させて、ショルダーリブの外側端部の摩耗量を減らす手法が、従来より数多く案出されている。
【０００５】
しかし、これらの手法を採った場合、ショルダーリブの外側端部の摩耗量を低減できても、ショルダーリブの内側端部が摩耗後において鋭く突出する形で残ることは改善されず、結果として、タイヤの外観が悪化するだけでなく、特にショルダーリブの内側でパターンを形成するゴムに悪影響を及ぼしてタイヤの寿命を悪化させるという欠点を有していた。
本発明は上記事実を考慮し、リブ基調のトレッドパターンを有したトレッドの耐偏摩耗性能を向上して耐久性を高め得る空気入りタイヤを提供することが目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の空気入りタイヤは、トレッドの周方向に沿って延びる周方向溝により区画されてトレッドの軸方向の端部にショルダーリブが形成されるようなトレッドパターンを有した空気入りタイヤにおいて、周方向溝を形成するショルダーリブ寄りの壁面をトレッドの表面から溝の奥側に向かうに従ってショルダーリブ側に傾かせて形成し、ショルダーリブ内に硬質のゴムで形成された硬質ゴム部を配置したことを特徴とする。
【０００７】
請求項１に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。トレッドの周方向に沿って延びる周方向溝によりトレッドの外表面が区画されることで、このトレッドの軸方向の端部にショルダーリブが形成されるようなトレッドパターンをこの空気入りタイヤが有する。また、周方向溝を形成するショルダーリブ寄りの壁面をトレッドの表面から溝の奥側に向かうのに従ってショルダーリブ側に傾かせて形成すると共に、ショルダーリブ内に硬質のゴムで形成されて剛性の高い硬質ゴム部を配置している。
【０００８】
従って、ショルダーリブ側の周方向溝の壁面がトレッドの表面から溝の奥側に向かうのに従ってショルダーリブ側に傾斜しているので、周方向溝と隣り合うショルダーリブの内側端部の剛性を小さくすることが可能となり、せん断歪が小さい状態であって早いタイミングでショルダーリブの内側端部でも路面に対して滑り始めるようになる。一方、周方向溝を形成するショルダーリブ寄りの壁面を傾斜させてショルダーリブの内側端部の剛性を小さくしたことによって、サイドフォースの入力時において、ショルダーリブを構成するゴム材全体が変形して曲がり、ショルダーリブの内側端部が路面から浮き上がり易くなることが考えられる。さらに、周方向溝を形成するショルダーリブ寄りの壁面をトレッドの表面から溝の奥側に向かうに従ってショルダーリブ側に傾かせているので、周方向溝と隣り合うショルダーリブの内側端部の剛性を確実に小さくでき、せん断歪が小さい状態であって早いタイミングで一層確実にショルダーリブの内側端部でも滑り始めるようになる。
【０００９】
しかし、ショルダーリブ内に硬質ゴム部を配置したことで、ショルダーリブを構成するゴム材がショルダーリブの表面と剛性の高い硬質ゴム部との間から押し出される形となる。この結果、ショルダーリブの内側端部側の表面が路面に倣った形になるようにこの内側端部からショルダーリブを構成するゴム材の周方向溝内への膨出量が増加し、ショルダーリブの内側端部が路面から浮き上がり易くなることが防止される。
つまり従来は、ショルダーリブの外側端部から滑り始めて内側端部にまで順次滑りが広がる形となるので、ショルダーリブの内側端部ではせん断歪が大きくなってこの内側端部で大きな曲げ変形が発生していた。そしてこの結果として、ショルダーリブの外側端部は大きく摩耗し、ショルダーリブの内側端部は鋭く突出するように残った形状になることにより、偏摩耗を生じていた。
【００１０】
これに対して、上記のようにショルダーリブの内側端部の剛性を小さくして内側端部を早期に滑り始めさせることで、ショルダーリブの内側端部及び外側端部の双方において、滑った際のせん断変形を小さくできる。この為、ショルダーリブの内側端部及び外側端部の双方にとって好ましいような小さな変形を生じさせた状態で、これらがそれぞれ摩耗することになる。
【００１１】
以上より、小さな変形を生じさせた状態で、ショルダーリブの内側端部及び外側端部がそれぞれ摩耗することになるので、サイドフォースの入力が比較的大きい路線トラックに用いられ且つリブ基調のトレッドパターンを有した空気入りタイヤにおいても、良い外観のままでショルダーリブの摩耗を末期まで進行させてトレッドの耐偏摩耗性能を向上できる。そして、この結果としてタイヤ性能を長期間維持して、空気入りタイヤの耐久性を高めることができる。
【００１３】
請求項２に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。本請求項では請求項１と同様に作用するが、さらに、周方向溝全体をトレッドの表面から溝の奥側に向かうに従ってショルダーリブ側に傾かせて形成しているので、トレッドの表面から溝の奥側まで一定の幅に周方向溝を形成でき、この周方向溝を形成する為の金型の構造を簡素化できる。
【００１４】
請求項３に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。本請求項では請求項１及び請求項２と同様に作用するが、さらに、硬質ゴム部がトレッドの周方向の全体にわたってショルダーリブ内に配置されるので、サイドフォースの入力時においてショルダーリブを構成するゴム材のショルダーリブの内側端からの膨出を空気入りタイヤの全周にわたって確実に増加させることができる。
【００１５】
請求項４及び請求項５に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。請求項４では請求項１から請求項３と同様に作用するが、さらに、試験データから適正な範囲と考えられる硬質ゴム部の圧縮時のヤング率をトレッドの主要部を構成するゴム材のヤング率の１．５倍以上とし、請求項５では請求項１から請求項４と同様に作用するが、さらに、試験データから適正な範囲と考えられる硬質ゴム部の最大厚さの部分をショルダーリブの内側端から１０ｍｍ以内に配置することにしている。この為、これらの請求項によって請求項１から請求項３以上に、偏摩耗を抑制する効果がさらに高まる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤを図１から図６に示し、これらの図に基づき説明する。
図１は、本実施の形態となる空気入りタイヤ１０のトレッドパターンの典型例を示す図である。ここで、空気入りタイヤ１０の内部構造については、ラジアルカーカスとこのラジアルカーカスのクラウン部を覆うように配置された剛性の高いベルトとこのベルトの外周面に配置されたトレッド１２とを組み合わせたこの種の空気入りタイヤとしてごく一般的なものなので、以下の説明において記載を省略する。
【００１７】
さらに、図１に示すように、この空気入りタイヤ１０の路面と接する外皮を上記のトレッド１２が構成し、このトレッド１２の周方向にほぼ沿って延びる４本の幅広の周方向溝１４により区画されて、このトレッド１２の外表面が５本のリブ１６、１８に分割されるようなトレッドパターンをこの空気入りタイヤ１０は有している。そして、これら５本のリブ１６、１８の内の周方向溝１４により区画されてトレッド１２の軸方向の両最外側端に位置するリブが、ショルダーリブ１８とされている。
【００１８】
また、このトレッド１２の外表面は、図１（Ｂ）に示すように円弧状であるクラウン形状に形成されている。そして、図１（Ｂ）及び図２に示すように、このショルダーリブ１８に隣り合う周方向溝１４をそれぞれ形成するショルダーリブ１８寄りの壁面１４Ａ及び同じくリブ１６寄りの壁面１４Ｂが、相互に平行であってトレッド１２の表面から溝の奥側に向かうに従ってそれぞれショルダーリブ１８側に傾いて形成されることで、このショルダーリブ１８に隣り合う周方向溝１４全体がトレッド１２の表面から溝の奥側に向かうに従ってショルダーリブ１８側に傾いて形成されている。
【００１９】
この一方、ショルダーリブ１８内には、硬質のゴムで形成された硬質ゴム部２０がトレッド１２の周方向の全体にわたって埋設されるように、配置されている。この硬質ゴム部２０の材質としては、圧縮時のヤング率がトレッド１２の主要部を構成してショルダーリブ１８を構成することになるゴム材２２のヤング率の１．５倍以上となるような、ものが採用されている。
さらに、図２に示すように本実施の形態では、ショルダーリブ１８の内側端から硬質ゴム部２０の最大厚さの部分までの距離をＬとし、この距離Ｌを１０ｍｍ以下の値としており、この硬質ゴム部２０の最大厚さＴは３ｍｍとされている。またこの際、ショルダーリブ１８の幅寸法Ｗは３５ｍｍとされ、周方向溝１４の深さ寸法Ｈは１５ｍｍとされている。
【００２０】
次に、本実施の形態に係る空気入りタイヤ１０の作用を以下に説明する。
従来のタイヤでは、ショルダーリブの外側端部から滑り始めて内側端部にまで順次滑りが広がる形となるので、ショルダーリブの内側端部において、せん断歪が大きくなってこの内側端部で大きな曲げ変形が発生していた。この結果として、ショルダーリブの外側端部は大きく摩耗し、ショルダーリブの内側端部は鋭く突出するように残った形状になっていた。
【００２１】
つまり、ショルダーリブの外側端部で偏摩耗が発生するのは、サイドフォースの入力によって、ショルダーリブの外側端部のせん断変形が大きくなることに加えて、このショルダーリブの外側端部における接地圧が高くなり、高い摩擦せん断力を受けつつ路面に対してこの外側端部が滑って急激に摩耗する為と考えられる。
一方、ショルダーリブの内側端部が鋭い形状で残ってしまうのは、ショルダーリブの外側端部からのサイドフォースの入力によりせん断歪が大きくなってこの内側端部で大きな曲げ変形が発生することで、ショルダーリブの内側端部が浮き上がり、この結果として、ショルダーリブの内側端部は摩耗することなく局所的陸部を形成することが原因と考えられる。そして、この局所的陸部になった内側端部は曲げ剛性が小さくなっているので、曲げ変形し易くなり、内側端部だけが摩耗せず鋭い形状で残ってしまうようになる。
【００２２】
これに対して、本実施の形態の空気入りタイヤ１０は、トレッド１２の周方向に沿って延びる周方向溝１４によりトレッド１２の外表面が区画されることで、このトレッド１２の軸方向の端部にショルダーリブ１８が形成されるようなトレッドパターンを有する。また、周方向溝１４を形成するショルダーリブ１８寄りの壁面をトレッド１２の表面から溝の奥側に向かうのに従って傾斜して形成すると共に、ショルダーリブ１８内に硬質のゴムで形成されてヤング率が高い硬質ゴム部２０を配置している。
【００２３】
従って、ショルダーリブ１８側の周方向溝１４の壁面がトレッド１２の表面から溝の奥側に向かうのに従って傾斜しているので、周方向溝１４と隣り合うショルダーリブ１８の内側端部１８Ｂの剛性を小さくすることが可能となり、せん断歪が小さい状態であって早いタイミングでショルダーリブ１８の内側端部１８Ｂでも路面に対して滑り始めるようになる。
【００２４】
一方、周方向溝１４を形成するショルダーリブ１８寄りの壁面を傾斜させてショルダーリブ１８の内側端部１８Ｂの剛性を小さくしたことによって、サイドフォースの入力時において、ショルダーリブ１８を構成するゴム材２２全体が変形して曲がり、ショルダーリブ１８の内側端部１８Ｂが路面から浮き上がり易くなることが考えられる。
しかし、ショルダーリブ１８内にヤング率が高く剛性の高い硬質ゴム部２０を配置したことで、図３に示すように、ショルダーリブ１８を構成するゴム材２２がショルダーリブ１８の表面と剛性の高い硬質ゴム部２０との間から押し出されて膨出部Ｄが形成される形となる。この結果、ショルダーリブ１８の内側端部１８Ｂ側の表面が路面Ｅに倣った形になるようにこの内側端部１８Ｂからのショルダーリブ１８を構成するゴム材２２の周方向溝１４内への膨出量が増加し、ショルダーリブ１８の内側端部１８Ｂが路面から浮き上がり易くなることが防止される。
【００２５】
そして、上記のようにショルダーリブ１８の内側端部１８Ｂの剛性を小さくして内側端部１８Ｂを早期に滑り始めさせることで、ショルダーリブ１８の内側端部１８Ｂ及び外側端部１８Ａの双方において、滑った際のせん断変形を小さくできる。この為、ショルダーリブ１８の内側端部１８Ｂ及び外側端部１８Ａの双方にとって好ましいような小さな変形を生じさせた状態で、これらがそれぞれ摩耗することになる。
【００２６】
以上より、小さな変形を生じさせた状態で、ショルダーリブ１８の内側端部１８Ｂ及び外側端部１８Ａがそれぞれ摩耗することになるので、サイドフォースの入力が比較的大きい路線トラックに用いられ且つリブ基調のトレッドパターンを有した空気入りタイヤ１０においても、良い外観のままでショルダーリブ１８の摩耗を末期まで進行させて、トレッド１２の耐偏摩耗性能を向上できる。そして、この結果としてタイヤ性能を長期間維持して、空気入りタイヤ１０の耐久性を高めることができる。
【００２７】
一方、本実施の形態において、周方向溝１４を構成する両壁面１４Ａ、１４Ｂを相互に平行としつつ傾かせて周方向溝１４全体をトレッド１２の表面から溝の奥側に向かうに従ってショルダーリブ１８側に傾かせて形成しているので、トレッド１２の表面から溝の奥側まで一定の幅に周方向溝１４を形成でき、この周方向溝１４を形成する為の金型の構造を簡素化できる。
さらに、硬質ゴム部２０がトレッド１２の周方向の全体にわたってショルダーリブ１８内に配置されるているので、サイドフォースの入力時においてショルダーリブ１８を構成するゴム材２２のショルダーリブ１８の内側端からの膨出を空気入りタイヤ１０の全周にわたって確実に増加させることができ、これによって空気入りタイヤ１０の耐久性を一層高めることができる。
【００２８】
次に、実車での走行試験に基づき、１００００Ｋｍ、２００００Ｋｍ、３００００Ｋｍ走行した後のショルダーリブ１８の偏摩耗をそれぞれ評価したものを以下に説明する。
まず、実施例として、硬質ゴム部２０の少なくとも圧縮時のヤング率がゴム材２２の１．９倍であり、距離Ｌが１０ｍｍとされた実施例１及び、硬質ゴム部２０の少なくとも圧縮時のヤング率がゴム材２２の２．４倍であり、距離Ｌが１０ｍｍとされた実施例２を作成した。また、比較例として、硬質ゴム部２０の少なくとも圧縮時のヤング率がゴム材２２の１．３倍であり、距離Ｌが１０ｍｍとされた比較例１及び、硬質ゴム部２０の少なくとも圧縮時のヤング率がゴム材２２の１．９倍であり、距離Ｌが２０ｍｍとされた比較例２を作成した。
この際、これら実施例及び比較例における硬質ゴム部２０の最大厚さＴは３．０ｍｍとされ、ショルダーリブ１８の幅寸法Ｗは３５ｍｍとされ、周方向溝１４の深さ寸法Ｈは１５ｍｍとされている。
【００２９】
さらに、ショルダーリブ１８の偏摩耗形状を表現するために、図４に示すようなタイヤの断面図を用いた。そして、この図において、ショルダーリブ１８の外側端部１８Ａでの摩耗量をＤ１とし、ショルダーリブ１８の内側端部１８Ｂでの摩耗量をＤ２として、
Ｋ＝Ｄ１／Ｄ２
の式により得られたＫの値に基づいて性能評価した結果を表１に表した。ここで、この表１に示されたＫの値が小さいほど良好な性能を示すことになる。尚、図４において、右側が車両に装着された空気入りタイヤ１０の車両外側とされ、左側が車両に装着された空気入りタイヤ１０の車両内側とされて、この空気入りタイヤ１０の車両外側の部分で性能を評価した。
【００３０】
【表１】
0004390934.tif 000002
【００３１】
つまり、Ｋの値が小さくなって１に近づくほど良好な性能を示すことになるので、表１より、実施例１及び実施例２が最終評価時の３００００Ｋｍ走行時において１．５６と１．５４の値となって、従来品の２．０５や比較例１及び比較例２の１．８８と１．８７に対して大幅に性能が向上していることが理解できる。
尚ここで、表１に於ける試験条件は以下の通りである。
車両：２−Ｄ・Ｄ（フロント１軸車）
試験用タイヤ装着位置：フロント（操舵軸）
最終評価時の走行距離：約３００００Ｋｍ（摩耗率４０％時）
走行路線の特徴：やや曲線の多い一般道走行
【００３２】
また、硬質ゴム部２０の最大厚さの位置を変化させた試験を行い３００００Ｋｍ走行時に於けるデータを図５のグラフに示す。つまり、この図５のグラフに示されるように、この試験データから距離Ｌの値を１１より小さい範囲に設定すれば、Ｋの値が適正な範囲の１．５程度以下になると考えられ、偏摩耗を抑制する効果がさらに高まることが期待される。
次に、ヤング率の比を変化させた試験を行い３００００Ｋｍ走行時に於けるデータを図６のグラフに示す。つまり、この図６のグラフに示されるように、この試験データから硬質ゴム部２０のヤング率とゴム材２２のヤング率との比を１．４より大きい範囲に設定すれば、Ｋの値が適正な範囲の１．５程度以下になると考えられ、同様に偏摩耗を抑制する効果がさらに高まることが期待される。
【００３３】
尚、上記実施の形態において、トレッド１２の周方向にほぼ沿って延びる周方向溝１４を４本とし、リブ１６、１８を５本としたが、周方向溝の数及びリブの数はこれらの値に限定されるものでなく、他の本数としても良い。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の空気入りタイヤは上記構成としたので、リブ基調のトレッドパターンを有したトレッドの耐偏摩耗性能が向上して空気入りタイヤの耐久性を高めることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤを示す図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ矢視における横断面図である。
【図２】本実施の形態に係る空気入りタイヤの要部を示す拡大斜視断面図である。
【図３】本実施の形態に係る空気入りタイヤの接地状態を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤの摩耗後における横断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤで硬質ゴム部の最大厚さの位置を変化させた試験を行った結果のグラフを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤでヤング率の比を変化させた試験を行った結果のグラフを示す図である。
【図７】従来技術に係る空気入りタイヤの摩耗後における要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０    空気入りタイヤ
１２    トレッド
１４    周方向溝
１４Ａ  壁面
１８    ショルダーリブ
２０    硬質ゴム部
【図１】
0004390934.tif 000003
【図２】
0004390934.tif 000004
【図３】
0004390934.tif 000005
【図４】
0004390934.tif 000006
【図５】
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【図６】
0004390934.tif 000008
【図７】
0004390934.tif 000009