JP2012091533A - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】走行時の騒音及び車両振動を抑制しつつ、溝底に発生するクラック及びトレッドもげを抑制でき、さらに、優れた摩耗ライフを実現できる重荷重用空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】タイヤのトレッドに、該トレッドの周方向に延び、かつトレッド表面からの深さＤが35mm以上である、複数本の周方向溝２０を備え、タイヤ幅方向断面における底２１の形状が弧状であり、該底２１を前記周方向溝の開口部中心Ｃを境としてタイヤ幅方向の内側（矢印Ｉ）と外側（矢印Ｏ）とで分割したときの、幅方向内側部分２１ａの曲率半径が幅方向外側部分２１ｂの弧の曲率半径よりも大きい。
【選択図】図７

Description

本発明は、主にコンテナの搬送等に用いられる重荷重用空気入りタイヤに関し、特に、タイヤのトレッドに、該トレッドの周方向に延び、かつトレッド表面からの深さが35mm以上である、複数本の周方向溝を備える重荷重用空気入りタイヤである。

重荷重用タイヤ、中でも港湾でコンテナを搬送する車両等に用いられる重荷重用空気入りタイヤについては、トラクション性能が求められているため、図１に示すように、トレッド１００のタイヤ幅方向に伸びる幅方向溝３００がトレッド周方向に間隔を置いて配された、いわゆるラグパターンを備えるタイヤが主流であった。ただし、ラグパターンを用いた場合、走行中の騒音や車両振動による環境への問題が発生するため、近年では、図２に示すように、タイヤ周方向に伸びる周方向溝２００がトレッド幅方向に間隔を置いて配された、いわゆるリブパターンを備える重荷重用空気入りタイヤが開発されている。

しかしながら、前記リブパターンは、トラックバス用タイヤや乗用車用タイヤにおいて通常用いられるものであり、重荷重車両において使用される空気入りタイヤは、上述のタイヤに比べて、トレッドが厚いため、溝が深く（35mm以上）、かつ荷重が大きいという特殊性がある。そのため、前記リブパターンを重荷重用空気入りタイヤに用いた場合、図３に示すように、タイヤが接地した際、周方向溝２００とタイヤ赤道Ｅ寄りのゴムがつぶされて溝壁からゴム２００ａ、２００ｂが膨出し、溝底２１０に表面歪みが集中する結果、溝底にクラックが発生するという問題があった。

さらに、複数の周方向溝が配設され、各周方向溝の底に発生したクラックがそれぞれタイヤ幅方向へと進展した場合、図４に示すように、クラック１００ａ、１００ｂ同士が繋がって、トレッドゴムの一部１００´が剥がれ落ちる（トレッドもげが生じる）おそれがある。

上記のクラック及びトレッドもげを抑制するための方法としては、例えば特許文献１に開示されているように、踏面と周方向溝の側壁とがなす角度を大きくし、溝開口幅を大きくとり、溝底にかかる表面歪みを低減するという手段が考えられる。しかしながら、図５に示すように、踏面と周方向溝２００の壁２２０とがなす角度βを大きくし、溝開口幅を大きくとった場合、溝開口幅がちいさな場合（点線で示された範囲）に比べて、摩耗代が大幅に減少することから、顧客の求める摩耗ライフ（タイヤが摩耗によって使用できなくなるまでの期間）を十分に確保することができないという問題があった。

特開平０５−３１９０２９号公報

本発明の目的は、周方向溝の断面形状の適正化を図ることによって、重荷重用空気入りタイヤの走行時の騒音及び車両振動を抑制しつつ、溝底に発生するクラック及びトレッドもげを抑制し、さらに、優れた摩耗ライフを実現することにある。

本発明者は、溝深さが大きい（トレッド表面からの深さが35mm以上である）複数本の周方向溝を備える重荷重用空気入りタイヤについて、上記の課題を解決すべく検討を重ねた。
そして、前記周方向溝の底の形状を弧状とし、さらに前記周方向溝の開口部中心を境として底をタイヤ幅方向の内側と外側とで分割したときのタイヤ幅方向内側部分の曲率半径をタイヤ幅方向外側部分の周方向溝に比べて大きくすることによって、周方向溝の深さが35mm以上と大きい場合であっても、タイヤ赤道よりの溝底形状の適正化が図られ、クラックの主要因となる溝底の表面歪みを低減することができるため、溝底に発生するクラック及びトレッドもげを抑制できること、及び、従来の周方向溝に比べて溝幅を大きくとる必要がないため、十分な摩耗代を確保することができる結果、摩耗ライフも向上できることを見出した。

本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は以下の通りである。
（１）タイヤのトレッドに、該トレッドの周方向に延び、かつトレッド表面からの深さが35mm以上である、複数本の周方向溝を備える重荷重用空気入りタイヤであって、前記周方向溝は、タイヤ幅方向断面における底の形状が弧状であり、該底を前記周方向溝の開口部中心を境としてタイヤ幅方向の内側と外側とで分割したときの、幅方向内側部分の曲率半径が幅方向外側部分の曲率半径よりも大きいことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。

（２）タイヤ幅方向断面において前記周方向溝の開口部中心を境としてタイヤ幅方向の内側と外側とで分割し、前記周方向細溝の溝幅と溝深さとの積により算出された面積値から前記周方向細溝が形成する面積値を引いたときの、幅方向外側部分の面積値が幅方向内側部分の面積値の20〜30％の範囲であることを特徴とする上記（１）に記載の重荷重用空気入りタイヤ。

（３）前記周方向溝の底は、前記溝の深さと前記幅方向内側部分の溝底の曲率半径との比が1：4〜7：20であり、前記溝の深さと前記幅方向外側部分の溝底の曲率半径との比が1：8〜7：40であることを特徴とする上記（１）に記載の重荷重用空気入りタイヤ。

（４）前記周方向溝は、トレッド端を起点としてトレッド端からタイヤ赤道までの長さの1／4〜3／4の範囲内に配設されることを特徴とする上記（１）に記載の重荷重用空気入りタイヤ。

（５）前記周方向溝は、その壁面と踏面とのなす角度が、90〜100°の範囲であることを特徴とする上記（１）記載の重荷重用空気入りタイヤ。

（６）前記周方向溝は、前記溝の深さに対する前記溝の幅の割合が37〜50％の範囲であることを特徴とする上記（１）に記載の重荷重用空気入りタイヤ。

本発明によれば、走行時の騒音及び車両振動を抑制しつつ、溝底に発生するクラック及びトレッドもげを抑制でき、さらに、優れた耐摩耗性を有する重荷重用空気入りタイヤを提供できる。

従来の重荷重用空気入りタイヤに配されたラグ溝を説明するための斜視図である。 従来の重荷重用空気入りタイヤに配された周方向溝を説明するための断面斜視図である。 従来の重荷重用空気入りタイヤにおいて、接地時にゴムがつぶされて周方向溝の溝壁からゴムが膨出した状態を説明するための断面図である。 従来の重荷重用空気入りタイヤにおいて、周方向溝の底に発生したクラックがタイヤ幅方向に伸展し、クラック同士が繋がった状態を説明するための断面図である。 従来の重荷重用空気入りタイヤにおいて、踏面と周方向溝の壁とがなす角度を大きくし、溝幅を大きくした周方向溝を説明するための断面図である。 本発明に従う重荷重用空気入りタイヤに配設された周方向溝を説明するための断面斜視図である。 本発明に従う重荷重用空気入りタイヤに配設された周方向溝の形状を説明するための断面図である。 本発明に従う重荷重用空気入りタイヤに配設された周方向溝のタイヤ幅方向位置を説明するための断面図である。 タイヤ幅方向断面において前記周方向溝の開口部中心を境としてタイヤ幅方向の内側と外側とで分割し、前記周方向細溝の溝幅と溝深さとの積により算出された面積値から前記周方向細溝が形成する面積値を引いたときの値を説明するための断面図である。

以下、本発明の構成と限定理由を、図面を用いて説明する。
図６は、本発明による重荷重用空気入りタイヤを幅方向断面で輪切りにして斜め上方から見た図であり、図７は、重荷重用空気入りタイヤに配設された周方向溝のタイヤ幅方向断面における形状を示した図である。

本発明の重荷重用空気入りタイヤは、図６に示すように、タイヤのトレッド１０に、該トレッド１０の周方向に延び、かつトレッド表面からの深さＤが35mm以上である、複数本（図６では２本）の周方向溝２０を備える重荷重用空気入りタイヤである。

そして前記周方向溝２０は、図７に示すように、タイヤ幅方向断面において前記周方向溝の開口部中心Ｃを境としてタイヤ幅方向の内側（矢印Ｉ）と外側（矢印Ｏ）とで分割したときの、幅方向内側部分の溝底の２１ａの曲率半径が幅方向外側部分２１ｂの溝底の曲率半径よりも大きいことを特徴とする。

上記構成を具えること、すなわち、タイヤ赤道側の溝底（幅方向内側部分２１ａ）形状の曲率半径を大きくすることによって、周方向溝２０の深さＤが35mm以上と大きい場合であっても、溝底２１の表面にかかる歪みを低減できるため、溝底２１に発生するクラックを抑制し、その結果トレッドもげについても抑制できる。一方、前記溝底２１の幅方向外側部分２１ｂについては、内側部分２１ａに比べて歪みレベルが小さいため、弧の曲率半径を大きくしなくても溝底２１ｂにおいてクラックが発生することはない。さらに、従来の周方向溝と比べて、溝幅Ｗを小さくすることができるため、十分な摩耗代を確保することができる結果、耐摩耗性についても向上できる。

ここで、前記周方向溝２０の底２１の幅方向内側部分２１ａ及び幅方向外側部分２１ｂの曲率半径とは、図７に示すように、前記周方向溝２０の最深位置Ｘ１から周方向溝２０の底２１と壁２２ａとの境界位置Ｘ２までのタイヤ径方向に沿った距離Ｙの1／3の位置（1／3Ｙ）における、幅方向内側部分２１ａ及び幅方向外側部分２１ｂのそれぞれの溝底部分の曲率半径のことをいう。該底２１が弧形状を有する場合、単一の弧又は複数の弧からなることも可能であり、複数の弧からなる場合にはその連結部は滑らかな形状となる。また、前記周方向溝２０の深さＤとは、図７に示すように、前記周方向溝２０の中でもっとも深い部分の深さのことをいう。さらに、前記周方向溝２０の幅Ｗとは、図７に示すように、溝２０の開口部における幅のことをいう。

また、前記周方向溝２０の底２１は、前記幅方向内側部分２１ａの溝底の曲率半径Ｒと前記溝２０の深さＤとの比（Ｒ：Ｄ）が1：4〜7：20の範囲であり、前記幅方向外側部分２１ｂの溝底の曲率半径Ｒと前記溝２０の深さＤとの比が（Ｒ：Ｄ）が1：8〜7：40の範囲であることが好ましい。前記溝底部分２１ａ、２１ｂの弧の曲率半径Ｒと前記溝２０の深さＤの比（Ｒ：Ｄ）がそれぞれ上記の数値範囲（1：4、1：8）未満の場合、曲率半径Ｒが小さすぎるため、十分に前記溝底２１に生じる表面歪みを低減することができず、クラックを引き起こすおそれがあるからであり、一方、前記溝底部分２１ａ、２１ｂの弧の曲率半径Ｒと前記溝２０の深さＤの比（Ｒ：Ｄ）がそれぞれ上記の数値範囲（7：20、7：40）を超えると、表面歪みを低減できても、前記溝２１の幅Ｗが広くなりすぎるため、摩耗代が減少し、十分な摩耗ライフが得られない恐れがあるからである。

ここで、図８は、重荷重用空気入りタイヤに配設された周方向溝２０の、タイヤ幅方向位置を説明するための図である。
前記周方向溝２０は、図８に示すように、トレッド端を起点としてトレッド端からタイヤ赤道までの長さの1／4〜3／4の範囲内（図中の斜線部分）に配設されることが好ましい。トレッド端からタイヤ赤道までの長さの1／4未満の位置に設けられた場合、前記溝２０がタイヤ赤道に近すぎるため、溝底２１にクラックが発生した際にトレッドもげが起こりやすくなるからであり、一方、トレッド端からタイヤ赤道までの長さの3／4を超える位置に設けられた場合、前記溝２０がタイヤ幅方向外側に位置しすぎるため、トレッド端の隅部のみが摩耗する偏摩耗が発生し、十分な耐摩耗性を確保できないおそれがあるからである。

また、前記周方向溝２０は、図７に示すように、その壁面２２ａ、２２ｂと、踏面とのなす角度α₁、α₂が、90〜100°の範囲であることが好ましく、90°とすることがもっとも好ましい。角度α₁、α₂が90°未満の場合、角度が小さすぎるため、タイヤ表面部より溝底部の幅が広くなるため、製造時にタイヤがモールドから外れにくくなるおそれがあり、一方、角度α₁、α₂が100°を超えると、角度が大きすぎるため、前記溝２０の幅Ｗが大きくなり、摩耗代が減少し、所望の摩耗ライフを得ることができないおそれがあるからである。

なお、前記周方向溝２０の溝深さＤは、35mm以上である。溝深さＤを35mm以上としたのは、コンテナ搬送用車両等に使用される重荷重用タイヤである場合、ユーザが満足する十分な摩耗ライフを得るためには、通常35mm以上の深さを必要とするためである。なお、前記溝深さＤがそれ以下の場合には溝底のクラックが発生しにくい。

さらに、前記周方向溝２０は、前記溝の深さＤに対する前記溝２０の幅Ｗの割合（Ｗ／Ｄ）が37〜50％の範囲であることが好ましい。前記割合（Ｗ／Ｄ）が37％未満の場合、深さＤが大きすぎるため、溝壁２２から膨出するゴムの量が多くなり、底２１にかかる表面歪みが大きくなる結果、クラックが発生するおそれがあり、一方、前記割合（Ｗ／Ｄ）が50％を超えると、前記溝幅Ｗに対して溝深さＤが小さすぎるために十分なトラクション性能を得ることができないおそれがあるからである。

また、前記周方向溝２０は、トレッド１０に、２本配設されることが好ましい。前記周方向溝２０が２本未満の場合、十分な耐発熱性を確保することができないおそれがあり、前記周方向溝２０が２本を超えると、十分な摩耗代を確保できないため摩耗ライフが低下し、周方向溝２０同士の距離が近くなるため、一旦溝底２１にクラックが発生した場合にトレッドもげが発生しやすくなるからである。

さらに、前記周方向溝２０は、図９で示すように、タイヤ幅方向断面でみたとき、前記周方向細溝２０の溝幅Ｗと溝深さＤとの積により算出された面積値（Ｗ×Ｄ）から、前記周方向細溝が２０形成する面積値を引いた部分（斜線部分）が形成されるが、この斜線部分をタイヤ幅方向内側と外側に分けたとき、幅方向外側の斜線部分の面積が幅方向内側の斜線部分の面積の20〜30％の範囲であることが好ましい。溝底に発生するクラック及びトレッドもげを抑制しつつ、さらに、優れた耐摩耗性を確保できるためである。

また、前記周方向細溝２０は、接地時に閉じられることはない。自動車用等の空気入りタイヤとは異なり、本発明による重荷重用空気入りタイヤに配設された前記周方向溝２０は溝幅Ｗが広いためである。また、トレッド部１０のゴムの量が多いため、接地時に溝２０が閉塞しなくとも、十分な剛性を得ることができるからである。

なお、上述の記載については、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。

（発明例）
発明例として、タイヤサイズが16.00 R 25であり、図７に示すように、タイヤ幅方向断面において溝底２１を前記周方向溝の開口部中心Ｃを境としてタイヤ幅方向の内側（矢印Ｉ）と外側（矢印Ｏ）とで分割したときの、幅方向内側部分２１ａの溝底の曲率半径（Ｒ：15mm）が幅方向外側部分２１ｂの溝底の曲率半径（Ｒ：7.5 mm）よりも大きい周方向溝２０を、図７に示すように、２本備える重荷重用空気入りタイヤを、サンプルとして作製した。
なお、サンプルの、周方向溝２０の深さＤ（mm）、周方向溝２０の底２１の幅方向内側部分２１ａ及び幅方向外側部分２１ｂの弧の曲率半径、周方向溝２０の幅Ｗ（mm）及び周方向溝２０の深さＤに対する溝底２１の幅方向内側部分２１ａの曲率半径Ｒ比（Ｒ／Ｄ）については、表１に示す。

（比較例）
比較例として、図２に示すように、タイヤ幅方向断面において溝底２１を前記周方向溝の開口部中心Ｃを境としてタイヤ幅方向の内側と外側とで分割したときの、幅方向内側部分の溝底の曲率半径と幅方向外側部分の溝底の曲率半径とが同じ周方向溝２０を、２本備えること以外は、発明例と同様の条件によって重荷重用空気入りタイヤのサンプルを作製した。
なお、サンプルの、周方向溝２０の深さＤ（mm）、周方向溝２０の底２１の幅方向内側部分２１ａ及び幅方向外側部分２１ｂの弧の曲率半径、周方向溝２０の幅Ｗ（mm）及び周方向溝２０の深さＤに対する溝底２１の幅方向内側部分２１ａの曲率半径Ｒ比（Ｒ／Ｄ）については、表１に示す。

（評価）
発明例及び比較例のサンプルである重荷重用空気入りタイヤを、ＴＲＡの正規リムにリム組みし、1000kPaの内圧充填後、車両（コンテナ輸送車）に装着し、2500〜3500時間走行させ、2500時間、3000時間、3500時間経過時点での、周方向溝２０の溝底２１のクラックの有無を確認することにより評価を行った。結果を表１に示す。

表１の結果より、本発明による空気入りタイヤである実施例は、長時間（2500〜3500時間）走行を行った場合であっても、有効に溝底のクラック発生を抑制できていることがわかった。

本発明によれば、走行時の騒音及び車両振動を抑制しつつ、溝底に発生するクラック及びトレッドもげを抑制でき、さらに、優れた摩耗ライフを実現できる重荷重用空気入りタイヤを提供することが可能である。

１０、１００ トレッド
２０、２００ 周方向溝
２１、２１０ 溝底
２２、２２０ 溝壁
２３、２３０ 多角形ブロック陸部
２４、２４０ 多角形ブロック列
３００ ラグ溝
Ｅ タイヤ赤道
Ｃ 周方向溝開口部中心位置
Ｄ 溝深さ
Ｗ 溝幅

Claims (6)

1. タイヤのトレッドに、該トレッドの周方向に延び、かつトレッド表面からの深さが35mm以上である、複数本の周方向溝を備える重荷重用空気入りタイヤであって、
   前記周方向溝は、タイヤ幅方向断面において前記周方向溝の開口部中心を境としてタイヤ幅方向の内側と外側とで分割したときの、幅方向内側部分の溝底の曲率半径が幅方向外側部分の溝底の曲率半径よりも大きいことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
2. タイヤ幅方向断面において前記周方向溝の開口部中心を境としてタイヤ幅方向の内側と外側とで分割し、前記周方向細溝の溝幅と溝深さとの積により算出された面積値から前記周方向細溝が形成する面積値を引いたときの、幅方向外側部分の面積値が幅方向内側部分の面積値の20〜30％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
3. 前記周方向溝の底は、前記幅方向内側部分の溝底の曲率半径と前記溝の深さとの比が1：4〜7：20であり、前記幅方向外側部分の溝底の曲率半径と前記溝の深さとの比が1：8〜7：40であることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
4. 前記周方向溝は、トレッド端を起点としてトレッド端からタイヤ赤道までの長さの1／4〜3／4の範囲内に配設されることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
5. 前記周方向溝は、その壁面と踏面とのなす角度が、90〜100°の範囲であることを特徴とする請求項１記載の重荷重用空気入りタイヤ。
6. 前記周方向溝は、前記溝の深さに対する前記溝の幅の割合が37〜50％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。