JP2004009886A

JP2004009886A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2004009886A
Application number: JP2002165944A
Authority: JP
Inventors: Hironori Kobayashi; 小林　弘典
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】耐偏摩耗性や石噛み防止性能を損なうことなく、ショルダー部での蓄熱を防いで、ベルト層の端部における剥離故障を抑制することを可能にした空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド部１のショルダー領域に、タイヤ周方向に延びる主溝８とタイヤ幅方向に延びる複数本の横溝９とで区画された複数のブロック１０からなるブロック列を配置すると共に、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側に複数のベルト層７Ａ〜７Ｄを埋設した空気入りタイヤにおいて、ショルダー領域のブロック列を構成する各ブロック１０に、踏面からタイヤ径方向に延びる少なくとも１本の縦穴１１と、外側面からタイヤ軸方向に延びる少なくとも１本の横穴１２を設ける。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トレッド部のショルダー領域に位置するブロックに放熱機能を付与した空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、耐偏摩耗性や石噛み防止性能を損なうことなく、ショルダー部での蓄熱を効果的に防いで、ベルト層の端部における剥離故障を抑制するようにした空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤのトレッド部が剥離する所謂トレッドセパレーション故障は、その殆どがベルト層の端部におけるベルト層とゴムとの間に生ずる剥離によるもので、その原因はショルダー部における蓄熱にあることは広く知られている。
【０００３】
特に、トレッド展開幅が大きい空気入りタイヤは、ショルダー部における蓄熱が大きくなる傾向があり、これを解消するために材料及び構造の多岐にわたって種々の改善が提案されている。その１つとして、ショルダー部のブロックやリブの踏面等に穴を形成し、その穴からショルダー部に蓄積された熱を外部に放熱するものがある。
【０００４】
しかしながら、ブロックやリブに設けた穴から効果的な放熱を行うためには、その穴を十分に大きくする必要がある。そのため、放熱用の穴に起因して、偏摩耗が生じ易くなったり、石噛みが発生し易くなるという弊害を生じているのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、耐偏摩耗性や石噛み防止性能を損なうことなく、ショルダー部での蓄熱を防いで、ベルト層の端部における剥離故障を抑制することを可能にした空気入りタイヤを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、トレッド部のショルダー領域に、タイヤ周方向に延びる主溝とタイヤ幅方向に延びる複数本の横溝とで区画された複数のブロックからなるブロック列を配置すると共に、前記トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数のベルト層を埋設した空気入りタイヤにおいて、前記ブロック列を構成する各ブロックに、踏面からタイヤ径方向に延びる少なくとも１本の縦穴と、外側面からタイヤ軸方向に延びる少なくとも１本の横穴を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明者は、トレッド部のショルダー領域にブロック列を有する空気入りタイヤにおいて、ショルダー部における発熱と放熱との関係について鋭意研究を重ねた結果、ブロックに対して縦穴と横穴を同時に設けた場合、縦穴又は横穴を単独で設けた場合に比べて相乗的な放熱効果が得られることを知見し、本発明に至ったのである。
【０００８】
即ち、上述のようにブロックに対して縦穴と横穴を同時に設けることにより、これら縦穴及び横穴がショルダー部で発生する熱を効率良く放熱し、ショルダー部での蓄熱を防いで、ベルト層の端部における剥離故障を抑制することが可能になる。このとき、縦穴と横穴の寸法を可及的に小さくしても効果的な放熱が可能であるので、偏摩耗や石噛みの発生を回避することができる。
【０００９】
本発明において、縦穴の開口部の面積がブロックの踏面の面積の１〜３％で、縦穴の深さが主溝の深さの８０〜１１０％であると共に、横穴の開口部の面積がブロックの踏面の面積の１〜３％で、横穴の深さが該横溝の開口部から最大幅を有するベルト層のエッジまでのタイヤ軸方向の距離の４０〜７０％であることが好ましい。
【００１０】
また、最大幅を有するベルト層のエッジと該最大幅を有するベルト層に対してクロスプライとなるベルト層のエッジとが互いにずれてステップ部を形成する空気入りタイヤにおいて、縦穴をステップ部からタイヤ軸方向に１０ｍｍ以内の範囲に配置すると共に、横穴をステップ部からタイヤ径方向に５ｍｍ以内の範囲に配置することが好ましい。
【００１１】
このように縦穴及び横穴の大きさや配置位置をそれぞれ特定することにより、偏摩耗や石噛みの発生を回避しつつ、ショルダー部で発生する熱を効率良く放熱することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１〜図５は、本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部、ＣＬはタイヤセンターラインである。左右一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架され、その両端部がビード部３に埋設されたビ−ドコア５の周りにビードフィラー６を挟み込むようにしてタイヤ内側から外側に折り返されている。
【００１４】
トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、複数のベルト層７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄが埋設されている。これらベルト層７Ａ〜７Ｄはそれぞれ引き揃えられた複数本の補強コードを含み、その補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜するように配置されている。ベルト層７Ａ〜７Ｄのうち、カーカス層４側から数えて２番目のベルト層７Ｂは最大幅を有している。また、カーカス層４側から数えて３番目のベルト層７Ｃは最大幅を有するベルト層７Ｂに対してクロスプライとなっている。即ち、ベルト層７Ｂ，７Ｃは層間で互いに補強コードが交差している。更に、最大幅を有するベルト層７Ｂのエッジと、それより幅が狭いベルト層７Ｃのエッジとは互いにずれてステップ部（段差を有する部分）を形成している。
【００１５】
上記トレッド部１には、タイヤ周方向に延びる複数本の主溝８と、タイヤ幅方向に延びる複数本の横溝９とが設けられている。そして、トレッド部１のショルダー領域には、主溝８及び横溝９で区画された複数のブロック１０からなるブロック列が形成されている。
【００１６】
図２に示すように、ショルダー領域のブロック列を構成する各ブロック１０には、踏面からタイヤ径方向に延びる少なくとも１本の縦穴１１と、外側面からタイヤ軸方向に延びる少なくとも１本の横穴１２が形成されている。これら縦穴１１及び横穴１２はクラックを生じ難くするために円筒状に成形されている。但し、縦穴１１及び横穴１２の断面形状は円形に限定されるものではなく、例えば、楕円形や多角形等にすることも可能である。
【００１７】
このようにブロック１０に対して縦穴１１と横穴１２を同時に設けることにより、タイヤ走行時にショルダー部で発生する熱を効率良く放熱し、ベルト層７Ａ〜７Ｄの端部における剥離故障を抑制することができる。
【００１８】
図３に示すように、主溝８の深さをＨとし、縦穴１１の深さをｈとする。また、横溝１２の開口部１２ａから最大幅を有するベルト層７Ｂのエッジまでのタイヤ軸方向の距離をＬ（大文字エル）とし、横穴１２の深さをｌ（小文字エル）とする。但し、深さＨ，ｈ，ｌ及び距離Ｌは、それぞれ主溝８、縦穴１１、横穴１２の中心位置を基準として測定される値である。
【００１９】
ここで、縦穴１１の開口部１１ａの面積はブロック１０の踏面の面積の１〜３％に設定し、その深さｈは主溝８の深さＨの８０〜１１０％に設定することが好ましい。縦穴１１の開口部１１ａの面積がブロック１０の踏面の面積の１％未満では放熱効果が十分に得られず、３％超では石噛みが生じ易くなる。また、縦穴１１の深さｈが主溝８の深さＨの８０％未満では放熱効果が十分に得られず、１１０％超では縦穴１１の底部がベルト層の端部に接近し過ぎるため、縦穴１１の底部とベルト層の端部との間にクラックが生じる恐れがある。
【００２０】
一方、横穴１２の開口部１２ａの面積はブロック１０の踏面の面積の１〜３％に設定し、その深さｌは横溝１２の開口部１２ａから最大幅を有するベルト層７Ｂのエッジまでのタイヤ軸方向の距離Ｌの４０〜７０％に設定することが好ましい。横穴１２の開口部１２ａの面積がブロック１０の踏面の面積の１％未満では放熱効果が十分に得られず、３％超では偏摩耗が生じ易くなる。また、横穴１２の深さｌが距離Ｌの４０％未満では放熱効果が十分に得られず、１１０％超では横穴１２の底部がベルト層の端部に接近し過ぎるため、横穴１２の底部とベルト層の端部との間にクラックが生じる恐れがある。
【００２１】
上述のように最大幅を有するベルト層７Ｂのエッジと、最大幅を有するベルト層７Ｂに対してクロスプライとなるベルト層７Ｃのエッジとが互いにずれてステップ部を形成する空気入りタイヤでは、ステップ部の付近からセパレーションを生じ易いので、このステップ部の付近で発生する熱を効率良く放熱する観点から、縦穴１１をステップ部からタイヤ軸方向に１０ｍｍ以内の範囲に配置すると共に、横穴１２をステップ部からタイヤ径方向に５ｍｍ以内の範囲に配置することが好ましい。
【００２２】
即ち、図４に示すように、ステップ部のタイヤ軸方向の幅をｘ１とし、そのステップ部からタイヤ軸方向の両側にそれぞれ１０ｍｍの幅ｘ２を設定したとき、縦穴１１を配置する範囲Ｘは、Ｘ＝ｘ１＋ｘ２＋ｘ２にて規定される。縦穴１１を範囲Ｘから外れた位置に配置すると、ステップ部の付近で発生する熱を効率良く放熱することが困難になる。
【００２３】
一方、図５に示すように、ステップ部のタイヤ径方向の幅をｙ１とし、そのステップ部からタイヤ径方向の両側にそれぞれ５ｍｍの幅ｙ２を設定したとき、横穴１２を配置する範囲Ｙは、Ｙ＝ｙ１＋ｙ２＋ｙ２にて規定される。横穴１２を範囲Ｙから外れた位置に配置すると、ステップ部の付近で発生する熱を効率良く放熱することが困難になる。
【００２４】
本発明では、各ブロック１０に少なくとも１本の縦穴１１及び少なくとも１本の横穴１２を設けることが必要であるが、各ブロック１０に対して複数本の縦穴１１及び複数本の横穴１２を設けるようにしても良い。例えば、図６のように各ブロック１０に２本の縦穴１１と２本の横穴１２を設けたり、図７のように各ブロック１０に３本の縦穴１１と３本の横穴１２を設けることが可能である。いずれの場合も、各縦穴１１及び各横穴１２は上記寸法及び配置位置を満足することが好ましい。
【００２５】
上述した本発明の構成は、ショルダー部での発熱が懸念される空気入りタイヤ、特にスクウェアーショルダーを有する重荷重用空気入りタイヤに適用することが好ましい。
【００２６】
【実施例】
〔実験Ａ〕
ショルダー部のブロック列を構成する各ブロックに縦穴を形成することにより懸念される事項として、縦穴の開口部の面積ａ１及び深さｈが、石噛みやベルト端部の損傷にどの程度の影響を与えるかを調べるため、縦穴の開口部の面積ａ１及び深さｈを、それぞれブロックの踏面の面積Ａ及び主溝の深さＨに対して変化させて、その他の構成を同一にした試験タイヤ（サイズ：１１Ｒ２２．５）を１５種作製した。これら試験タイヤを実車にて５万ｋｍ走行させて、縦穴による影響を確認し、その結果を表１に示した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
この結果より、縦穴の開口部の面積比（ａ１／Ａ）が０．０５になると石噛みの発生割合が高くなり、縦穴の深さ比（ｈ／Ｈ）が１．２以上になるとベルト端部における損傷が発生することを確認した。したがって、ショルダー部のブロック列を構成する各ブロックに縦穴を形成する場合には、面積比（ａ１／Ａ）をａ１／Ａ≦０．０３とし、深さ比（ｈ／Ｈ）をｈ／Ｈ≦１．１とすることが望まれる。
【００２９】
〔実験Ｂ〕
ショルダー部のブロック列を構成する各ブロックに横穴を形成することにより懸念される事項として、横穴の開口部の面積ａ２及び深さｌが、ブロックの偏摩耗やベルト端部の損傷にどの程度の影響を与えるかを調べるため、横穴の開口部の面積ａ２及び深さｌを、それぞれブロックの踏面の面積Ａ及び横溝の開口部から最大幅を有するベルト層のエッジまでのタイヤ軸方向の距離Ｌに対して変化させて、その他の構成を同一にした試験タイヤ（サイズ：１１Ｒ２２．５）を１５種作製した。これら試験タイヤを実車にて５万ｋｍ走行させて、横穴による影響を確認し、その結果を表２に示した。
【００３０】
【表２】

【００３１】
この結果より、横穴の開口部の面積比（ａ２／Ａ）が０．０５になると偏摩耗の発生が見られるようになり、横穴の深さ比（ｌ／Ｌ）が０．８以上になるとベルトエッジ部の損傷が発生してくることを確認した。したがって、ショルダー部のブロック列を構成する各ブロックに横穴を形成する場合には、面積比（ａ２／Ａ）をａ２／Ａ≦０．０３とし、深さ比（ｌ／Ｌ）をｌ／Ｌ≦０．７とすることが望まれる。
【００３２】
〔実験Ｃ〕
ショルダー部のブロック列を構成する各ブロックに縦穴を形成することによりショルダー部の放熱に及ぼす影響を調べるため、縦穴の開口部の面積ａ１及び深さｈを、それぞれブロックの踏面の面積Ａ及び主溝の深さＨに対して変化させて、その他の構成を同一にした試験タイヤ（サイズ：１１Ｒ２２．５）を２４種作製した。これら試験タイヤをドラム上で走行させて、ショルダー部における温度を測定し、縦穴を形成しなかった標準タイヤの温度を基準（１００）に指数化して表３に示した。また、横軸に縦穴の開口部の面積比（ａ１／Ａ）を、縦軸に温度（指数値）をそれぞれとって、縦穴の深さ比（ｈ／Ｈ）毎のデータを図８に示した。
【００３３】
【表３】

【００３４】
この結果より、縦穴の開口部の面積比（ａ１／Ａ）を０．０１以上、縦穴の深さ比（ｈ／Ｈ）を０．８以上とすることにより放熱効果が見られることを確認した。したがって、ショルダー部のブロック列を構成する各ブロックに縦穴を形成する場合には、面積比（ａ１／Ａ）を０．０１≦ａ１／Ａとし、深さ比（ｈ／Ｈ）を０．８≦ｈ／Ｈとすることが望まれる。
【００３５】
〔実験Ｄ〕
ショルダー部のブロック列を構成する各ブロックに横穴を形成することによりショルダー部の放熱に及ぼす影響を調べるため、横穴の開口部の面積ａ２及び深さｌを、それぞれブロックの踏面の面積Ａ及び横溝の開口部から最大幅を有するベルト層のエッジまでのタイヤ軸方向の距離Ｌに対して変化させて、その他の構成を同一にした試験タイヤ（サイズ：１１Ｒ２２．５）を２４種作製した。これら試験タイヤをドラム上で走行させて、ショルダー部における温度を測定し、横穴を形成しなかった標準タイヤの温度を基準（１００）に指数化して表４に示した。また、横軸に横穴の開口部の面積比（ａ２／Ａ）を、縦軸に温度（指数値）をそれぞれとって、横穴の深さ比（ｌ／Ｌ）毎のデータを図９に示した。
【００３６】
【表４】

【００３７】
この結果より、横穴の開口部の面積比（ａ２／Ａ）を０．０１以上、横穴の深さ比（ｌ／Ｌ）を０．４以上とすることにより放熱効果が見られることを確認した。したがって、ショルダー部のブロック列を構成する各ブロックに横穴を形成する場合には、面積比（ａ２／Ａ）を０．０１≦ａ２／Ａとし、深さ比（ｌ／Ｌ）を０．４≦ｌ／Ｌとすることが望まれる。
【００３８】
〔実験Ｅ〕
ショルダー部のブロック列を構成する各ブロックに縦穴及び横穴を形成することによりショルダー部の放熱に及ぼす影響を調べるため、縦穴の深さ比（ｈ／Ｈ）を０．８、横穴の深さ比（ｌ／Ｌ）を０．４で一定とし、縦穴の開口部の面積ａ１及び横穴の開口部の面積ａ２を、それぞれブロックの踏面の面積Ａに対して変化させて、その他の構成を同一にした試験タイヤ（サイズ：１１Ｒ２２．５）を４種作製した。これら試験タイヤについて、実験Ｃ及び実験Ｄと同様にしてショルダー部における温度を測定し、縦穴及び横穴を形成しなかった標準タイヤの温度を基準（１００）に指数化し、その結果を実験Ｃ及び実験Ｄによる試験結果と対比させて図１０に示した。
【００３９】
この結果より、縦穴のみを形成した温度曲線Ｒ及び横穴のみを形成した温度曲線Ｓに比較して、縦穴及び横穴を同時に形成した温度曲線Ｔは顕著な温度の低下現象を示しており、これにより、本発明による空気入りタイヤは縦穴又は横穴を単独で形成した場合に比較して放熱効果が飛躍的に向上することを確認した。
【００４０】
〔実験Ｆ〕
実験Ｅと同様に、ショルダー部のブロック列を構成する各ブロックに縦穴及び横穴を形成することによりタイヤショルダー部の放熱に及ぼす影響を調べるため、縦穴の深さ比（ｈ／Ｈ）を１．１、横穴の深さ比（ｌ／Ｌ）を０．７で一定とし、縦穴の開口部の面積ａ１及び横穴の開口部の面積ａ２を、それぞれブロックの踏面の面積Ａに対して変化させて、その他の構成を同一にした試験タイヤ（サイズ：１１Ｒ２２．５）を４種作製した。これら試験タイヤについて、実験Ｃ及び実験Ｄと同様にしてショルダー部における温度を測定し、縦穴及び横穴を形成しなかった標準タイヤの温度を基準（１００）に指数化し、その結果を実験Ｃ及び実験Ｄによる試験結果と対比させて図１１に示した。
【００４１】
この結果より、縦穴のみを形成した温度曲線Ｒ及び横穴のみを形成した温度曲線Ｓに比較して、縦穴及び横穴を同時に形成した温度曲線Ｔが顕著な温度の低下現象を示しており、これにより、本発明による空気入りタイヤは縦穴又は横穴を単独で形成した場合に比較して放熱効果が飛躍的に向上することを確認した。
【００４２】
【発明の効果】
上述したように本発明の空気入りタイヤは、ショルダー部のブロック列を構成する各ブロックに、踏面からタイヤ径方向に延びる少なくとも１本の縦穴と、外側面からタイヤ軸方向に延びる少なくとも１本の横穴を設けたから、縦穴又は横穴を単独でショルダー部に形成した場合に比べて、ショルダー部における放熱効果を飛躍的に向上することができる。従って、耐偏摩耗性や石噛み防止性能を損なうことなく、ショルダー部での蓄熱を防いで、ベルト層の端部における剥離故障を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。
【図２】図１の空気入りタイヤのショルダー部を切り欠いて示す斜視図である。
【図３】本発明における縦穴及び横穴の寸法を説明するためのタイヤショルダー部の拡大断面図である。
【図４】本発明における縦穴の配置位置を説明するためのタイヤショルダー部の拡大断面図である。
【図５】本発明における横穴の配置位置を説明するためのタイヤショルダー部の拡大断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態からなる空気入りタイヤのショルダー部を切り欠いて示す斜視図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態からなる空気入りタイヤのショルダー部を切り欠いて示す斜視図である。
【図８】本発明の実験Ｃによる試験結果を示すグラフである。
【図９】本発明の実験Ｄによる試験結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の実験Ｅによる試験結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の実験Ｆによる試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１　トレッド部
２　サイドウォール部
３　ビ−ド部
４　カ−カス層
５　ビード部
６　ビードフィラー
７　ベルト層
８　主溝
９　横溝
１０　ブロック
１１　縦穴
１２　横穴
ＣＬ　タイヤセンターライン

Claims

トレッド部のショルダー領域に、タイヤ周方向に延びる主溝とタイヤ幅方向に延びる複数本の横溝とで区画された複数のブロックからなるブロック列を配置すると共に、前記トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数のベルト層を埋設した空気入りタイヤにおいて、前記ブロック列を構成する各ブロックに、踏面からタイヤ径方向に延びる少なくとも１本の縦穴と、外側面からタイヤ軸方向に延びる少なくとも１本の横穴を設けた空気入りタイヤ。
前記縦穴の開口部の面積が前記ブロックの踏面の面積の１〜３％で、前記縦穴の深さが前記主溝の深さの８０〜１１０％であると共に、前記横穴の開口部の面積が前記ブロックの踏面の面積の１〜３％で、前記横穴の深さが該横溝の開口部から最大幅を有するベルト層のエッジまでのタイヤ軸方向の距離の４０〜７０％である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
最大幅を有するベルト層のエッジと該最大幅を有するベルト層に対してクロスプライとなるベルト層のエッジとが互いにずれてステップ部を形成する空気入りタイヤにおいて、前記縦穴を前記ステップ部からタイヤ軸方向に１０ｍｍ以内の範囲に配置すると共に、前記横穴を前記ステップ部からタイヤ径方向に５ｍｍ以内の範囲に配置した請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。