JP2001213119A

JP2001213119A - 空気入りタイヤおよびその設計方法

Info

Publication number: JP2001213119A
Application number: JP2000027141A
Authority: JP
Inventors: Hajime Takagi; 一高木
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2001-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】大きな回転トルクにより横溝側壁18に発生
するしわ、亀裂を効果的に阻止する。【解決手段】タイヤに大きな回転トルクが作用する
と、横溝14間の陸部15は周方向に変形し、横溝側壁18に
しわ、亀裂が発生することがあるが、３つの点Ｇ、Ｑ、
Ｐを頂点とし点ＱＰ間を固定側とした三角形を片持ちば
りとしたときの最大撓みＦを 1.6以下とすると、前記陸
部15の周方向曲げ剛性が増大し、その変形がしわ等の発
生しない程度まで抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、横溝がトレッド
外表面に形成されている空気入りタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、空気入りタイヤのトレッド外表
面には、ほぼ軸方向に延びる横溝（ラグ溝等）が周方向
に離れて多数形成されているが、このような横溝の側壁
とトレッド外表面に対する法線との交差角は、横溝の変
形量や制動性能等の走行性能を考慮しながら決定してお
り、実際には、既に製品化されている空気入りタイヤに
基づいて、類似した角度を採用していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
多種多様の空気入りタイヤが提案され、基礎となる製品
タイヤが存在しないような横溝形状の空気入りタイヤ、
例えばローダーに装着されるExtra Deep Tread（超深
溝）の空気入りタイヤも提案されるようになってきた。
このようなタイヤを設計するときには、最も似ている空
気入りタイヤを参考とするが、場合によっては、回転ト
ルクに基づく歪が横溝側壁に局部的に集中してしわ、亀
裂が発生し、最悪のときには、この亀裂がトレッド内部
をプライに向かって進むことで、トレッドの一部がもげ
たり、プライのセパレーションに進展することがあると
いう問題点がある。

【０００４】このような問題の発生を無くするため、種
々のテストタイヤを製造するとともに、これらテストタ
イヤを用いて繰り返し走行テストを行ったり、あるい
は、走行シミュレーションを繰り返し行って前述のよう
なしわ、亀裂が発生しないことを確認することも考えら
れるが、このような作業は極めて多大の時間と労力、費
用が必要となり、充分に行うことは困難であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は前述
のような横溝側壁に発生するしわ、亀裂について鋭意研
究を重ね、このようなしわ、亀裂の発生と横溝間に位置
する陸部の周方向曲げ剛性との間に関係があること、し
かも、前述の周方向曲げ剛性の値は、図２に示すよう
に、横溝側壁とトレッド外表面との交点をＧ、該交点Ｇ
を通りトレッド外表面に対する法線Ｈと、横溝の溝底を
通り法線Ｈに対して垂直な垂直線Ｊとの交点をＱ、横溝
側壁の延長線と垂直線Ｊとの交点をＰとしたとき、これ
ら３つの点Ｇ、Ｑ、Ｐを頂点とする三角形を片持ちばり
と考えたときの撓み量に関係があることを知見した。

【０００６】その後、本発明者は前記三角形の形状が異
なる各種空気入りタイヤを製造した後、これらタイヤの
走行試験を行ってしわ、亀裂の発生状況を調査し、前記
撓み量がある数値以下であれば、前述のようなしわ、亀
裂が発生しないことを知見した。

【０００７】この発明は、前述のような知見に基づきな
されたもので、トレッド外表面にほぼ軸方向に延びる横
溝が周方向に離れて多数形成された空気入りタイヤにお
いて、リムに装着し内圧を充填した状態における横溝の
深さをｈ、横溝側壁とトレッド外表面に対する法線Ｈと
の交差角をθ、トレッドの 100％モジュラスをＭとした
とき、少なくともトレッド端近傍における横溝の周方向
断面形状を、以下の式の値Ｆが 1.6以下となるようなＦ＝（ｈ／1000）^３×1000／（３×Ｍ×sin^２θ）形状とした空気入りタイヤである。

【０００８】前述した点ＱＰ間を固定側とした三角形の
片持ちばりを考え、この片持ちばりの先端、即ち点Ｇに
垂直線Ｊと平行な単位力を作用させると、その先端（点
Ｇ）に最大撓みが発生するが、その最大撓み量は前述し
た式により求めることができる。そして、この最大撓み
量を 1.6以下とすると、大きな回転トルクがタイヤに作
用しても、横溝側壁にしわ、亀裂が発生することはな
く、タイヤ寿命を延ばすことができる。

【０００９】そして、このような空気入りタイヤは前述
の式を用いることにより、容易に設計することができ、
特に新規のトレッドパターンを設計するときには便利で
ある。また、トレッドにおけるネガティブ比が大きい、
即ち30〜50％の範囲内である空気入りタイヤは、横溝間
に位置する陸部の周方向曲げ剛性が小さくなってしわ、
亀裂が発生し易いため、このようなタイヤに用いると有
効である。

【００１０】さらに、建設車両に装着される重荷重用タ
イヤには、走行時、作業時にタイヤに大きな回転トルク
が作用し横溝間に位置する陸部が大きく変形するため、
このようなタイヤに用いると有効である。

【００１１】また、ＴＲＡ規格で規定されたExtra Deep
TreadのＬ５に該当しているタイヤでは、横溝間に位置
する陸部の高さがかなり高くなって周方向曲げ剛性が小
さくなるため、タイヤに大きな回転トルクが作用する
と、前記陸部が周方向に大きく変形し、しわ、亀裂が容
易に発生する。このため、このようなタイヤに用いると
有効である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。図１、２において、11は、例え
ば建設車両等に装着される重荷重用空気入りラジアルタ
イヤであり、このタイヤ11のトレッド12の外表面にはほ
ぼ軸方向に延びるとともに、周方向に互いに離れた多数
の横溝（ラグ溝）14が形成され、これら横溝14はトレッ
ドセンターＳの両側に交互に配置されている。

【００１３】ここで、前記横溝14の周方向断面形状が適
切でないときには、走行時、作業時にタイヤ11に作用す
る回転トルクによって横溝14間に位置する陸部（ラグ）
15が周方向に大きく曲げられ、これにより、横溝14の横
溝側壁18にしわ、亀裂が発生することがある。特に、補
強層であるベルト端から離れていることから剛性的にも
低く、しかも、サイドフォースを受け易いトレッド端19
の近傍においては前述のしわ、亀裂が発生し易い。

【００１４】このため、この実施形態では少なくともト
レッド端19の近傍における、ここでは一側のトレッド端
19から他側のトレッド端19までの全域における横溝14の
周方向断面形状を以下のような形状としている。即ち、
横溝14近傍を周方向に断面したときの、図２に示す３つ
の点Ｇ、Ｑ、Ｐを頂点とし点ＱＰ間を固定側とした三角
形を単位幅の片持ちばりとするとともに、この片持ちば
りの先端、即ち点Ｇに垂直線Ｊに平行な単位力を作用さ
せたときにおける、先端（点Ｇ）に発生する最大撓みが
1.6以下となるような形状としたのである。

【００１５】ここで、点Ｇとは横溝側壁18とトレッド12
の外表面との交点、垂直線Ｊとは横溝14の溝底20を通
り、かつ、トレッド12の外表面に対する法線Ｈに対して
垂直に延びる直線、点Ｑとは前記点Ｇを通る法線Ｈと垂
直線Ｊとの交点、点Ｐとは横溝側壁18の延長線と前記垂
直線Ｊとの交点をいう。

【００１６】そして、前述のような形状とすると、横溝
14間に位置する陸部15の周方向曲げ剛性が増大するた
め、大きな回転トルクがタイヤに作用しても、陸部15の
曲げ変形が効果的に抑制され、これにより、横溝側壁18
に発生するしわ、亀裂が効果的に阻止される。このよう
なことからトレッド12の一部がもげたり、プライにセパ
レーションが発生することが防止され、タイヤ11の寿命
が延びるのである。

【００１７】ここで、前述した最大撓みＦは、リムに装
着し内圧を充填した状態における横溝14の深さをｈ（m
m）、横溝側壁18とトレッド12の外表面に対する法線Ｈ
との交差角をθ（度）、トレッド12の 100％モジュラス
をＭ（ＭPa）としたとき、以下の式により表すことでき
る。Ｆ＝（ｈ／1000）^３×1000／（３×Ｍ×sin^２θ）

【００１８】前述の式において、深さｈを1000で除して
いるのは、数値をモジュラスの単位（メートル単位）に
合わせるためであり、また、1000を乗じているのは、求
められた最大撓みをミリメートルに変換するためであ
る。なお、前述の式においてsin^２θは断面二次モーメ
ントである。そして、トレッド12には、通常、 100％モ
ジュラスが1.5〜3.0ＭPaの範囲内であるゴムが用いられ
る。

【００１９】また、前述のリムとは、下記規格に記載さ
れている適用サイズにおける標準リム（または、"DESIG
N RIM"、 "Recommended Rim"）のことであり、さらに、
内圧とは、下記規格に記載されている適用サイズ・プラ
イレーティングにおける最大荷重（最大負荷能力）に対
応する空気圧のことである。そして、前述の規格とは、
タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格に
よって決められた規格のことで、例えば、アメリカ合衆
国では「The Tire and Rim Association Inc.のYear Bo
ok」が、欧州では「The European Tire and Rim Techni
cal Organization の Standards Manual」が、日本では
「日本自動車タイヤ協会のJATMA YearBook」が相当す
る。

【００２０】このようなタイヤ11は、タイヤの設計段階
において前述の式を用いて横溝側壁18の形状を決定する
ことで容易に設計することができ、特に新規のトレッド
パターンを設計する場合においても、横溝側壁18におけ
るしわ、亀裂の発生を容易に阻止することができる。な
お、前記最大撓みが 0.1未満となると、制動性能等が低
下するため、通常のタイヤ11においては、前記最大撓み
は 0.1以上となっている。

【００２１】そして、前述のような横溝側壁18の形状
は、トレッド12におけるネガティブ比が大きい、即ち30
〜50％の範囲内であるタイヤ11に用いると有効である。
それは、このようなタイヤ11は、横溝14間に位置する陸
部（ラグ）15が細長くなって周方向曲げ剛性が小さくな
り、横溝側壁18にしわ、亀裂が発生し易いからである。

【００２２】また、前述した横溝側壁18の形状は、建設
車両に装着される重荷重用タイヤに用いると有効であ
る。それは、このようなタイヤ11は、悪路や坂道の走行
時および作業時に大きな回転トルクが作用するため、横
溝14間に位置する陸部15が大きく周方向に曲げ変形し、
しわ、亀裂が発生し易いからである。

【００２３】さらに、前述した横溝側壁18の形状は、ロ
ーダー等に装着されて作業時に大きな回転トルクを受
け、しかも、完摩寿命の長くするため横溝14を深溝とし
たタイヤ、例えば、前述のＴＲＡ規格に規定されたExtr
a Deep Tread（超深溝）のＬ５に該当しているタイヤ11
に用いると、有効である。それは、前述のようなタイヤ
11においては、横溝14間の陸部15の高さがかなり高くな
って周方向曲げ剛性が小さくなるため、タイヤ11に大き
な回転トルクが作用すると、前記陸部15が周方向に大き
く曲げ変形し、しわ、亀裂が容易に発生するからであ
る。

【００２４】

【実施例】次に、試験例について説明する。この試験例
においては、横溝の深さｈが82mm、交差角θが11度で、
前記式の値Ｆが2.52である従来タイヤと、横溝の深さｈ
が82mm、交差角θが14度で、前記式の値Ｆが1.57である
実施タイヤ１と、横溝の深さｈが67mm、交差角θが11度
で、前記式の値Ｆが1.37である実施タイヤ２とを準備し
た。ここで、各タイヤはサイズが23.5Ｒ25のラジアルタ
イヤであり、トレッドの 100％モジュラスＭはいずれも
2.0ＭPa、ネガティブ比はいずれも40％であった。

【００２５】次に、このような各タイヤをサイズが19.5
0/2.5×25のリムに装着して500ｋPaの内圧を充填した
後、４本ずつバケット容量が3.8ｍ^３のローダーに装着
した。その後、露天掘りの鉱山において合計2000時間砕
石作業を行い、作業終了時に横溝の状態を検査した。そ
の結果、従来タイヤにおいては各横溝に２個程度の亀裂
が発生していたが、実施タイヤにおいてはしわ、亀裂の
発生はなかった。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、横溝側壁におけるしわ、亀裂の発生を効果的に阻止
するとができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示すトレッドの平面図
である。

【図２】図１のＩーＩ矢視断面図である。

【符号の説明】

11…空気入りタイヤ 12…トレッド 14…横溝 18…横溝側壁 19…トレッド端

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トレッド外表面にほぼ軸方向に延びる横溝
が周方向に離れて多数形成された空気入りタイヤにおい
て、リムに装着し内圧を充填した状態における横溝の深
さをｈ、横溝側壁とトレッド外表面に対する法線Ｈとの
交差角をθ、トレッドの 100％モジュラスをＭとしたと
き、少なくともトレッド端近傍における横溝の周方向断
面形状を、以下の式の値Ｆが 1.6以下となるようなＦ＝（ｈ／1000）^３×1000／（３×Ｍ×sin^２θ）形状としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】トレッドにおけるネガティブ比が30〜50％
の範囲内である請求項１記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】建設車両に装着される重荷重用タイヤであ
る請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】ＴＲＡ規格で規定されたExtra Deep Tread
のＬ５に該当している請求項１〜３のいずれかに記載の
空気入りタイヤ。
【請求項５】トレッド外表面にほぼ軸方向に延びる横溝
が周方向に離れて多数形成された空気入りタイヤを設計
する際、リムに装着し内圧を充填した状態における横溝
の深さをｈ、横溝側壁とトレッド外表面に対する法線Ｈ
との交差角をθ、トレッドの 100％モジュラスをＭとし
たとき、少なくともトレッド端近傍における横溝の周方
向断面形状を、以下の式を用い、Ｆ＝（ｈ／1000）^３×1000／（３×Ｍ×sin^２θ）値Ｆが 1.6以下となるように設計したことを特徴とする
空気入りタイヤの設計方法。