JP2006273052A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 舗装路走行性能を悪化させることなくトラクション性能を改良した空気入りタイヤを提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明に係る空気入りタイヤは、クラウン中央部１８からショルダ部２０に向かってタイヤ周方向に対して傾斜して延伸する凸状のラグ２２を、タイヤ赤道面ＣＬの両側で傾斜方向が互いに逆となるようにタイヤ周方向に配列したトレッド部１６を有する。このトレッド部１６には、舗装路走行時には接地せずに非舗装路走行時には接地する小ラグ２６が、タイヤ周方向に隣り合うラグ２２の間に更に設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、更に詳細には、非舗装路を走行する上で最適な空気入りタイヤに関する。

非舗装路を走行する空気入りタイヤには、路上走破性や脱出性、走行効率を含めたトラクション性能を要求されるものが多い。例えば４ＷＤ用タイヤ、農業機械用タイヤ（例えば図７に示す空気入りタイヤ８０を参照）、ＯＲ用タイヤ、ＡＴＶ（All Terrain Vehicle）用タイヤ（全地形型車輌用タイヤ）などがある（例えば特許文献１、２参照）。
特開平９−１０９６１７ ＷＯ９３／２１０２８

ところで、近年ではトラクション性能ばかりでなく、舗装路を走行する際の性能（以下、舗装路走行性能という）も重要視されている。例えば舗装路走行における振動乗り心地性能や耐摩耗性能の向上のためには、トレッドパターンが大きな要因となるため、トラクション性能とこれらの性能とを両立させることができるトレッドパターンが必要となっている。

非舗装路を走行する空気入りタイヤでは、舗装路走行性能に重要な接地形状を極力変更せずにトラクション性能を改良するために、例えば図８に示すように、タイヤ周方向に配列された凸状のラグ９２の踏み込み側９２Ｆの断面角度θ_Fや蹴り出し側９２Ｋの断面角度θ_Kを変更する方法がある。しかしながら、このような幅方向一定のラグ断面角度のトレッドパターンでは、ある圃場条件で良い性能を示しても、他の圃場条件では性能が落ちるという概念がある。このため、圃場条件によらずにトラクション性能を向上させたい、という要望が出されていた。

本発明は、上記事実を考慮して、舗装路走行性能を悪化させることなくトラクション性能を改良した空気入りタイヤを提供することを課題とする。

本発明者は、舗装路走行性能に重要な接地形状を極力変更せずにトラクション性能を改良するためにラグの断面角度を変更することに着目した。そして、従来では、変更後のラグの断面角度はタイヤの幅方向に一定であることに着眼した。

そして、本発明者は、タイヤの幅方向に断面角度を変化させるラグ断面形状を考え付いた。そして、本発明者は、更に検討を加えることにより、ラグよりも寸法の小さい小ラグを設けることを考え付き、実験を重ね、本発明を完成するに至った。

請求項１に記載の発明は、クラウン中央部からショルダ部に向かってタイヤ周方向に対して傾斜して延伸する凸状のラグを、タイヤ赤道面の両側で傾斜方向が互いに逆となるようにタイヤ周方向に配列したトレッド部を有する空気入りタイヤにおいて、舗装路走行時には接地せずに非舗装路走行時には接地する小ラグを、タイヤ周方向に隣り合う前記ラグの間に備えたことを特徴とする。

一般に、タイヤのトラクション性能はラグの高さと幅を大きくすることで改良が可能とされている。ラグ間隔を大きくすると、土に対するせん断面積が増加するため、土の強度を有効に活用して大きなトラクション力を発揮することができる。すなわち、トラクションには、ラグ間ボリューム（ラグ間の空間）が有効であると考えることができる。一方で、ラグの間隔が大きすぎる場合、特に舗装路走行で、溝底と土との接触による走行抵抗が増加する。そのため、溝底での走行抵抗を抑制することが望ましい。

請求項１に記載の発明では、舗装路を走行する場合には接地せずに非舗装路を走行する場合には接地する小ラグを、上記の通常のラグ間の溝底に突設して配置している。これにより、溝底での走行抵抗を低減すると共に、隣り合うラグ踏み込み側での圧力を増加させることにより、土に発生するせん断応力を増加させ、トラクション性能を向上させることにつながる。従って、非舗装路を走行する際の走行抵抗を小さくできると共に、非舗装路走行する際のグロストラクションを大きくでき、土の状態に関わらず良好なトラクション性能を発揮できる。また、舗装路走行性能が悪化することがない。ここで、グロストラクションとは、土から受けるタイヤに生じる推進力のことである。

なお、通常のいわゆるハの字基調のラグが形成されているトレッドパターンの場合、ラグ間隔がタイヤセンター部で狭くなっている。この部分に小ラグを配置すると、走行抵抗の増大を引き起こすばかりでなく、泥つまりの原因ともなるため、タイヤセンター部への小ラグの配置は避けたほうが好ましい。

また、隣り合うラグ踏み込み側での圧力を増加させるためには、ラグの頂点をつないだ面において土の流れが集中するように、小ラグの蹴り出し側の断面角度を決定することが重要である。すなわち、小ラグの蹴り出し側の壁面が、この壁面と周方向に隣り合うラグの踏み込み側の頂点を向くように形状を決定することが好ましい。また、小ラグが、この小ラグと周方向に隣り合うラグの蹴り出し側に近寄りすぎる場合、そこでの圧力増加に伴い、ラグでの走行抵抗増加につながる。以上のことから、小ラグとラグの蹴り出し側との隙間を十分保ちつつ、小ラグの断面形状を設定することが好ましい。

請求項２に記載の発明は、前記小ラグの踏み込み側及び蹴り出し側の断面角度は、何れも、前記ラグに比べて小さいことを特徴とする。

断面角度とは、タイヤ径方向に対してなす鋭角のことである。

小ラグを配置することにより、小ラグ自体で発生する走行抵抗が懸念されるが、請求項２に記載の発明により、そこでの走行抵抗をある程度は低減することができる。

請求項３に記載の発明は、前記小ラグの高さが前記ラグの高さの５〜５０％であることを特徴とする。

５％に満たないとトラクション性能の改良が小さく、また、５０％を越えると舗装路走行時に接地し易く、なおかつ、ラグ間のボリューム減少によるトラクション減少が懸念される。
走行抵抗が増大し易い。請求項３に記載の発明により、このようなことを回避し易い。

請求項４に記載の発明は、前記小ラグは、クラウン中央部には非配置とされていることにより前記ラグよりも長さが短いことを特徴とする。

クラウン中央部（タイヤセンター部）に小ラグを非配置とすることにより、トラクション改良と泥はけ性改良とが実現される。従って、請求項４に記載の発明により、小ラグをラグよりも短くすることによってショルダ部にて走行抵抗の低減かつグロストラクションの増加を狙いつつ、タイヤセンター部での泥はけ性を維持させることができる。

請求項５に記載の発明は、前記ラグの断面形状がクラウン中央部からショルダ部にかけて変化することを特徴とする。

ラグの蹴り出し側の断面形状に関しては、そこで発生する走行抵抗をどのように低減するかによって、形状が異なる。従って、請求項５に記載の発明により、向上させたいタイヤ性能を効率良く向上させることができる。

請求項６に記載の発明は、前記ラグの踏込み側の断面角度がクラウン中央部からショルダ部にかけて漸増することを特徴とする。

これにより、舗装路走行性能に影響の大きい踏面形状を変えずに、ラグ踏み込み側だけに関して、取り付け角度を小さくしたことと同様の効果を得ることができる。なお、取り付け角度とは、ラグがタイヤ幅方向に対してなす角度のことである。

ここで、ラグ蹴り出し側壁面に対して垂直に作用する走行抵抗成分を直接低減するためには、ラグ蹴り出し側の断面角度を小さくすることで、ラグ蹴り出し時の走行抵抗を抑制することができる。この場合、ラグ蹴り出し側の断面角度は、一様に小さくすることが好ましい。

一方、土を効率的に流すことで垂直に作用する走行抵抗成分を低減する場合、ラグの蹴り出し側において、その取り付け角度を大きくした場合と同様の効果が得られることが望まれる。そこで、ラグ蹴り出し側の断面角度に関しては、タイヤセンター部（クラウン中央部）からショルダ部にかけて断面角度を増加させることで、実質的に取り付け角度を大きくできることを利用することが有効である。

そこで、請求項７に記載の発明は、前記ラグの蹴り出し側の断面角度が、前記ラグの踏み込み側の断面角度よりも小さいと共に、クラウン中央部からショルダ部にかけて漸増または一定であることを特徴とする。

これにより、ラグ蹴り出し側壁面で土を効果的に流すことで圧力を減少させ、そこでの走行抵抗成分を低減することができる。

なお、先述したように、垂直成分（垂直に作用する走行抵抗成分）を低減する方が走行抵抗低減効果が大きい。

また、タイヤ転動中、ラグが直下付近に位置する際、ラグ蹴り出し側壁面において土を圧縮することにより走行抵抗が発生する。ラグ蹴り出し側の断面角度が大きければ大きいほど、この走行抵抗は大きくなる。走行抵抗低減のためには、このラグ蹴り出し側の断面角度が小さいことが求められる。一方、この走行抵抗をゼロにするにはラグ蹴り出し側の断面角度をゼロ以下にする（つまり、ラグの蹴り出し側をえぐる形状にする）必要があるが、ラグの剛性維持、すなわち他性能の維持のためには極端に小さい角度にすることを避ける必要がある。そこで、全体のラグ蹴り出し側の断面角度を小さく維持したまま、タイヤセンター部からショルダ部にかけてそのラグ蹴り出し側の断面角度を漸増する形状にすると、土が蹴り出し側壁面に沿って流れることにより、最も走行抵抗への寄与の大きい圧力を下げることができ、走行抵抗の低減を図ることができる。

請求項８に記載の発明は、前記ラグの頂面にテーパーを付けたことを特徴とする。

走行抵抗は、溝底やラグ蹴り出し側壁面ばかりでなく、ラグ頂面において大きく発生する。通常、ここで発生する走行抵抗を低減するためには、ラグ頂面の面積を小さくするしかない。しかしながら、あまりに細いラグを用いると、ラグの剛性が確保できないため、舗装路走行性能が著しく悪化する恐れがある。そこで請求項８に記載の発明では、このように、ラグ頂面にテーパーをつけ、そこで発生する走行抵抗を積極的に低減させる。これにより、ラグ頂面が接地した際に、前方へ流れる土の動きを押さえることができると共に、走行抵抗の抑制が可能となる。

また、ラグの頂面は、タイヤ転動時、そのラグがタイヤの踏み込み側に位置する場合には走行抵抗を発生し、そのラグがタイヤの蹴り出し側に位置する場合にはグロストラクションを発生する。従って、ラグ頂面の踏み込み側が低くなるように上記のテーパを付けることにより、タイヤ踏み込み時にラグ頂面で発生する走行抵抗を低減させるだけでなく、タイヤ蹴り出し時にラグ頂面で発生するグロストラクションを増加させる効果が得られる。

本発明によれば、舗装路走行性能を悪化させることなくトラクション性能を改良した空気入りタイヤとすることができる。

以下、実施形態として農業機械に用いるのに最適な空気入りタイヤを挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付して、その説明を省略する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１、図２に示すように、本実施形態に係る空気入りタイヤ１０は、トレッド部１６に、クラウン中央部１８からショルダ部２０に向かってタイヤ周方向に対して傾斜して延伸するような凸状のラグ２２を、通常のいわゆるハの字基調となるように、すなわち、タイヤ赤道面ＣＬの両側で傾斜方向が互いに逆となるように、タイヤ周方向に配列している。そして、舗装路走行時には接地せずに非舗装路走行時には接地する小ラグ２６を、タイヤ周方向に隣り合うラグ２２の各間に備えている。

ラグ２２がこのように配置されたトレッドパターンを有する本実施形態の空気入りタイヤ１０では、ラグ間隔がタイヤセンター部で非常に狭くなっている。このため、本実施形態では、タイヤセンター部で走行抵抗の増大や泥つまりが生じることを回避するために、タイヤセンター部には小ラグ２６は配置されていない。

そして、ラグ２２のタイヤ幅方向外側端はトレッド端Ｔにまで到達しており、小ラグ２６のタイヤ幅方向外側端もトレッド端Ｔにまで到達している。ここで、トレッド端とは、空気入りタイヤをＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（日本自動車タイヤ協会規格）に規定されている標準リムに装着し、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力（内圧−負荷能力対応表の太字荷重）に対応する空気圧（最大空気圧）の１００％を内圧として充填し、最大負荷能力を負荷したときのタイヤ幅方向最外の接地部分を指す。なお、使用地又は製造地においてＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は各々の規格に従う。

このような配置のため、小ラグ２６の長さｂはラグ２２の長さＢより短くなっている。

更に、小ラグ２６の高さｈはラグ２２の高さＨの５〜５０％の範囲内にされている。５％に満たないとトラクション性能の改良が小さい。また、５０％を越えると舗装路走行時に接地し易く、なおかつ、ラグ間ボリューム減少によるトラクション減少が懸念される。本実施形態では、このような事態を回避すべく、小ラグ２６の高さｈを上記範囲内に規定している。

また、隣り合うラグ踏み込み側２２Ｆでの圧力を増加させるためには、ラグ２２の頂点をつないだ面において土の流れＧが集中するように、小ラグ蹴り出し側２６Ｋの断面角度α_Kを決定することが重要である。このため、本実施形態では、図３に示すように、小ラグ蹴り出し側２６Ｋの壁面２６Ｓが、この壁面２６Ｓと周方向に隣り合うラグ踏み込み側２２Ｆの頂点２２Ｔを向くように形状を決定している。

また、小ラグ２６が、この小ラグ２６と周方向に隣り合うラグ蹴り出し側２２Ｋに近寄りすぎる場合、そこでの圧力増加に伴い、ラグ２２での走行抵抗増加につながる。このため、本実施形態では、小ラグ２６とラグ蹴り出し側２２Ｋとの隙間Ｌを十分保ちつつ、小ラグ２６の断面形状を設定している。

以上説明したように、本実施形態では、溝底において、舗装路を走行する場合には接地せずに非舗装路を走行する場合には接地する小ラグ２６を、周方向に隣り合うラグ２２間に配置している。

これにより、溝底での走行抵抗を低減すると共に、隣り合うラグ踏み込み側での圧力を増加させることにより、トラクション性能を向上させることにつながる。従って、舗装路を走行する際の性能を著しく変化させることなく、非舗装路走行する際のグロストラクションを大きくでき、土の状態に関わらず良好なトラクション性能を発揮できる。また、舗装路走行性能に重要な接地形状を従来に比べて変更していないので、舗装路走行性能が悪化することがない。

なお、図４に示すように、小ラグの頂面を無くした小ラグ３０を小ラグ２６に代えて設けても、土の状態に関わらずトラクション性能が向上することが認められる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態に係る空気入りタイヤは、第１実施形態で説明した空気入りタイヤ１０に比べ、ラグ踏み込み側の断面角度、ラグ蹴り出し側の断面角度を変化させたタイヤである。具体的には、第１実施形態で説明したラグ２２に代えてラグ３２が設けられており、ラグ踏み込み側３２Ｆについては、タイヤセンター部（クラウン中央部）からショルダ部に向けて断面角度が増加し、ラグ蹴り出し側３２Ｋについては一様に断面角度θ_Kが小さくされている（例えば図５参照）。

断面角度を上記のように規定することにより、舗装路走行性能に影響の大きい踏面形状を変えずに、ラグ踏み込み側３２Ｆにおいて取り付け角度θ_Rを小さくしたことと同様の効果を得ることができる。

ここで、ラグ蹴り出し側３２Ｋの壁面に対して垂直に作用する走行抵抗成分を直接低減するためには、ラグ蹴り出し側３２Ｋの断面角度θ_Kを小さくすることで、ラグ蹴り出し時の走行抵抗を抑制することができる。この場合、ラグ蹴り出し側３２Ｋの断面角度θ_Kは、一様に小さくすることが好ましい。一方、土を効率的に流すことで垂直に作用する走行抵抗成分を低減する場合、ラグ蹴り出し側３２Ｋにおいて、取り付け角度θ_Rを大きくした場合と同様の効果が得られることが望まれる。そこで、本実施形態では、ラグ蹴り出し側３２Ｋの断面角度θ_Kをタイヤセンター部（クラウン中央部）からショルダ部にかけて増加させることで、実質的に取り付け角度θ_Rを大きくしている。

これにより、ラグ蹴り出し側３２Ｋの壁面に対して垂直に作用する走行抵抗成分を直接低減させると共に、土を効率的に流すことで垂直に作用する走行抵抗成分を低減できる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態に係る空気入りタイヤは、第２実施形態で説明した空気入りタイヤに比べ、ラグ３２に代えて、図６に示すように、頂面４２Ｍにテーパーを付けたラグ４２を設けている。頂面４２Ｍのテーパー角度θ_Tについては、ラグ４２の厚み、高さ等を考慮して決定する。

これにより、ラグ４２を細くすることなく、ラグ４２で発生する走行抵抗を積極的に低減させることができると共に、頂面４２Ｍが接地した際に、前方へ流れる土の動きを押さえることができる。また、頂面４２Ｍがタイヤ蹴り出し側に位置する際には、より大きなグロストラクションを発生させることができる。

＜試験例＞
本発明の効果を確かめるために、本発明者は、各実施形態に係る空気入りラジアルタイヤ１０の例（以下、実施例１のタイヤ、実施例２のタイヤ、実施例３のタイヤ、という）、及び、従来例の空気入りタイヤの例（以下、従来例のタイヤという）を用意し、性能評価を行った。

従来例のタイヤは、ラグの断面形状が幅方向に一様なタイヤである。

実施例１のタイヤは、従来例のタイヤに比べ、小ラグ２６が更に設けられたタイヤである（図３参照）。

実施例２のタイヤは、実施例１のタイヤでラグの断面角度θ_F、θ_Kを変化させたタイヤである。具体的には、ラグ踏み込み側３２Ｆについては、タイヤセンター部（クラウン中央部）からショルダ部に向けて断面角度θ_Fが増加し、ラグ蹴り出し側３２Ｋについては一様に断面角度θ_Kを小さくしたトレッドパターンを持つタイヤである。

実施例３のタイヤは、実施例２のタイヤで、更に、ラグの頂面にテーパーを付け、より大きな走行抵抗低減効果を狙ったタイヤである（図６参照）。

従来例のタイヤ、及び、実施例１〜３のタイヤについて、上記の諸条件を表１にまとめて示す。

本試験例では、タイヤサイズは全て５４０／６５Ｒ３０である。また、本試験例では、全てのタイヤについて、ＥＴＲＲＯ記載の農業用トラクタ向けのリムＷ１６Ｌ×３０インチに装着し、内圧３５ｐｓｉ、荷重７３８５ｌｂｓで試験を行った。

本試験例では、各タイヤについて、比較的固い圃場である牧草地と、前もって耕して軟らかくした耕地とでトラクション試験を行った際のトラクション性能を求めた。そして、性能評価を行うにあたり、従来例のタイヤで牧草地における評価をトラクション指数１００とし、他のタイヤについては相対評価となるトラクション指数を算出した。評価結果を表２に示す。トラクション指数は、牧草地及び耕地の一定距離を走行するのにかかった時間を比較したものであり、走行時間が短いほど指数が大きくてトラクション性能が良好であることを示す。

表２から判るように、実施例１〜３のタイヤは、従来例のタイヤに比べ、いずれの圃場においても良いトラクション性能を示していた。また、実施例１のタイヤよりも実施例２のタイヤのほうがトラクション性能が良く、実施例２のタイヤよりも実施例３のタイヤのほうがトラクション性能が良いことが判った。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

第１実施形態に係る空気入りタイヤの斜視図である。 第１実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部を示す模式的な部分平面図である。 図２の矢視３−３の断面図である。 第１実施形態に係る空気入りタイヤの変形例のトレッド部を示す部分断面図である。 第２実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部を示す模式図である（破線で囲んだラグ部分の断面図は、各タイヤ位置におけるラグの短手方向断面図である）。 第３実施形態に係る空気入りタイヤの変形例のトレッド部を示す部分断面図である。 従来の空気入りタイヤのトレッド部を示す部分斜視図である。 従来の空気入りタイヤのトレッド部を示す模式図である（破線で囲んだラグ部分の断面図は、各タイヤ位置におけるラグの短手方向断面図である）。

符号の説明

１０ 空気入りタイヤ
１６ トレッド部
１８ クラウン中央部
２０ ショルダ部
２２ ラグ
２６ 小ラグ
２６Ｆ 小ラグ踏み込み側（小ラグの踏み込み側）
２６Ｋ 小ラグ蹴り出し側（小ラグの蹴り出し側）
２２Ｆ ラグ踏み込み側（ラグの踏み込み側）
２２Ｋ ラグ蹴り出し側（ラグの蹴り出し側）
３２ ラグ
３２Ｆ ラグ踏み込み側（ラグの踏み込み側）
３２Ｋ ラグ蹴り出し側（ラグの蹴り出し側）
４２ ラグ
４２Ｍ 頂面
９２ ラグ
９２Ｆ 踏み込み側
９２Ｋ 蹴り出し側
θ_F 断面角度
θ_K 断面角度
α_F 断面角度
α_K 断面角度

Claims (8)

1. クラウン中央部からショルダ部に向かってタイヤ周方向に対して傾斜して延伸する凸状のラグを、タイヤ赤道面の両側で傾斜方向が互いに逆となるようにタイヤ周方向に配列したトレッド部を有する空気入りタイヤにおいて、
   舗装路走行時には接地せずに非舗装路走行時には接地する小ラグを、タイヤ周方向に隣り合う前記ラグの間に備えたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記小ラグの踏み込み側及び蹴り出し側の断面角度は、何れも、前記ラグに比べて小さいことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記小ラグの高さが前記ラグの高さの５〜５０％であることを特徴とする請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記小ラグは、クラウン中央部には非配置とされていることにより前記ラグよりも長さが短いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記ラグの断面形状がクラウン中央部からショルダ部にかけて変化することを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の空気入りタイヤ。
6. 前記ラグの踏込み側の断面角度がクラウン中央部からショルダ部にかけて漸増することを特徴とする請求項５記載の空気入りタイヤ。
7. 前記ラグの蹴り出し側の断面角度が、前記ラグの踏み込み側の断面角度よりも小さいと共に、クラウン中央部からショルダ部にかけて漸増または一定であることを特徴とする請求項６記載の空気入りタイヤ。
8. 前記ラグの頂面にテーパーを付けたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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