JP2013086563A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】トレッド部の放熱を促進し、トレッド部の温度を低下させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド踏面に溝が形成された空気入りタイヤであって、前記溝の内面に、前記溝の長手方向に対して傾斜した方向に延びる細溝が形成され、前記細溝の近傍に、突起部が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トレッド部の放熱を促進し、トレッド部の温度を低下させた空気入りタイヤ、特には建設車両用の空気入りタイヤに関するものである。

タイヤの負荷転動時にトレッド部が発熱すると、トレッド部が高温となり、トレッド部のヒートセパレーション等の様々な故障の原因となる。そこで、トレッド部の温度を低下させるためには、発熱の低減または放熱の向上が必要である。
従来、トレッド部の温度を低下させるには、トレッド部に溝を形成することで、発熱源となるトレッドゴムを除去するとともに、トレッド部の表面積を増加して放熱を高めるという方法が採用されてきた（例えば、特許文献１）。

特開２００３−２０５７０６号公報

しかしながら、上述した方法では、温度低下効果をより向上させるためには溝を増加する必要があるが、溝を増加すると陸部剛性の低下を招き、摩耗性能や操縦安定性能が悪化する原因となる。
それゆえ、本発明の目的は、溝の面積を増加させることなく、トレッド部の放熱を促進し、トレッド部の温度を低下させた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）トレッド踏面に溝が形成された空気入りタイヤであって、
前記溝の内面に、前記溝の長手方向に対して傾斜した方向に延びる細溝が形成され、
前記細溝の近傍に、突起部が形成されている、
ことを特徴とする空気入りタイヤ。

（２）前記細溝および前記突起部は、前記溝の長手方向に対して垂直な方向に延びることを特徴とする上記（１）に記載の空気入りタイヤ。

（３）前記突起部は、前記細溝の長手方向の一部に形成されていることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の空気入りタイヤ。

（４）前記空気入りタイヤは、建設車両用の空気入りタイヤであり、
前記細溝が形成された前記溝は、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる幅方向溝である、
ことを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

（５）前記細溝と前記突起部との距離Ｐおよび、前記突起部の高さＨ７は、
Ｐ／Ｈ７≦２
を満たすことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

（６）前記細溝の深さＤ６および、前記細溝の幅Ｗ６は、
０．５≦Ｄ６／Ｗ６
を満たすことを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

（７）前記溝の内面に、前記細溝が複数並べて形成されている場合、
前記突起部の高さＨ７および、細溝のピッチＱは、
３＜Ｑ／Ｈ７
を満たすことを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

本発明では、溝の面積増加がないため陸部剛性の低下を招くことなく、トレッド部の放熱を促進し、トレッド部の温度を低下させた空気入りタイヤを提供することができる。

（ａ）は本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンの展開図であり、（ｂ）は幅方向溝の拡大図であり、（ｃ）は幅方向溝の斜視図である。 本発明の作用を説明するための図である。 本発明の作用を説明するための図である。 細溝および突起部の変形例を示す図である。 細溝および突起部の変形例を示す図である。 細溝および突起部の変形例を示す図である。 細溝および突起部の変形例を示す図である。 細溝および突起部の変形例を示す図である。 シミュレーションモデルを示す図である。 比較例のシミュレーション結果を示す図である。 発明例のシミュレーション結果を示す図である。

以下に、図面を参照しながら本発明の空気入りタイヤを詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンの展開図である。トレッド踏面１には、タイヤ赤道面ＣＬを挟んでタイヤ周方向に沿って延びる１対の周方向溝２と、これらの周方向溝２に開口し、周方向溝２より溝幅が広く、タイヤ幅方向に沿って延びる複数の幅方向溝３が形成されている。幅方向溝３は、トレッド端ＴＥに連通している。
周方向溝２によって、タイヤ赤道面ＣＬを含むリブ状中央陸部４が形成されている。周方向溝２と幅方向溝３とによって、ブロック状陸部５が形成されている。
なお、図示するトレッドパターンは一例であり、本発明は、リブ基調パターンおよびブロック基調パターンのいずれにも適用可能である。また、幅方向溝３は、タイヤ幅方向に対して傾斜してもよいし（好適には、タイヤ幅方向に対して０°以上６０°以下）、その溝幅が一定ではなく変化してもよいし、トレッド端ＴＥに連通していなくてもよい。

図１（ｂ）に幅方向溝３の拡大図、図１（ｃ）に幅方向溝３の斜視図を示すように、幅方向溝３の内面である溝底に、幅方向溝３の長手方向に対して傾斜した方向（好適には、幅方向溝３の長手方向に対して３０°以上９０°以下）に延びる細溝６が形成されている。
また、細溝６の近傍に、突起部７が形成されている。突起部７は幅方向溝３の溝底からトレッド踏面１に向かって突出している。また、突起部７は、トレッド踏面から見た場合の平面形状としては、長辺が細溝６の長手方向に平行な平行四辺形である。

以下、本発明の作用を説明する。
図２に示すように、タイヤが転動すると、タイヤの周囲には進行方向とは反対方向に風が流れる。この風を、トレッド踏面１に形成した溝に取り込み、この取り込んだ風を排出させることにより、トレッド部が放熱され、トレッド部の温度が低下する。特に、建設車両用の空気入りタイヤでは、図中Ｘで示すタイヤの車両側（トレッド踏面側と反対側）が車両に覆われず露出しているため、溝内に風を取り込むと放熱効果が顕著に現れる。
トレッド踏面１に形成した溝の溝幅を広くすると、溝内に多くの風を取り込むことはできるが、陸部剛性が低下して、摩耗性能や操縦安定性能が悪化する。それゆえ、既存の溝の溝幅を変更させることなく、トレッド部の温度を低下させる方法が必要である。

そこで、本発明者は、既存の溝の内面（溝底あるいは溝壁）に、細溝６を形成し、既存の溝の熱伝達率を向上させることを検討した。ところが、既存の溝の溝底に細溝６を形成するのみであると、図３（ａ）に示すように、既存の溝内を流れる風の大部分は、矢印Ａで示すように細溝６内には取り込まれない。風の一部は、矢印Ｂで示すように細溝６内に取り込まれるが、細溝６の溝底まで到達することはなく、細溝６の浅い部分を通過して細溝６から流出されてしまう。それゆえ、熱伝達率を大きく向上させることができず、トレッド部の温度を低下させる効果は低い。
そこで、本発明者は、細溝６の近傍に突起部７を形成することにより、風の大部分を細溝６内に取り込むとともに、細溝６内に取り込んだ風を溝底まで到達させて、細溝６から流出させることができるという知見に基づき本発明を完成するに至った。
具体的には、図３（ｂ）に示すように、細溝６の風下側の近傍に突起部７が形成されると、突起部７に衝突した風は細溝６内に流入し、細溝６内を通り、突起部７が形成されていない風下側の溝壁面から流出する。このように、突起部７は、細溝６内に風を流入させる（給気する）働きをする。
また、図３（ｃ）に示すように、細溝６の風上側の近傍に突起部７が形成されると、突起部７に衝突した風は、矢印Ｃで示すように細溝６の上方を流れる。すると、図中Ｘで示す地点の気圧が低くなり、この地点の空気が矢印Ｃで示す風の流れに引っ張られる。その結果、突起部７が形成されていない風上側の溝壁面から流れる風は、矢印Ｄで示すように、細溝６内に流入した後、細溝６から流出する。このように、突起部７は、細溝６内の風を流出させる（排気する）働きをする。

細溝６および突起部７は、幅方向溝３の長手方向に対して垂直な方向に延びることが好ましい。
突起部７が、幅方向溝３の長手方向に対して垂直な方向に延びると、幅方向溝３内を流れる風は、突起部７に垂直にぶつかることになり、突起部７の上方（トレッド踏面側）および下方（細溝６内）に分散される。また、細溝６が幅方向溝３の長手方向に対して垂直な方向、すなわち、突起部７の延在方向と平行に延びると、分散された風を効率的に細溝６内に取り込むことができる。
仮に、突起部７が、幅方向溝３の長手方向に対して傾斜した方向に延びると、幅方向溝３内を流れる風は、突起部７にぶつかった後、突起部７の上方および下方に分散される他、突起部７の傾斜方向に多くの風が流れる。この風は、細溝６内に給気する働きも、細溝６内から排気する働きもしないため、トレッド部の温度を低下させる効果が低減する。

以下、再び図１を参照して、細溝６と突起部７の寸法について検討する。
細溝６の長さＬ６、幅Ｗ６、深さＤ６、突起部７の長さＬ７、幅Ｗ７、高さＨ７、細溝６と突起部７との距離Ｐ、細溝６のピッチＱ、幅方向溝３の深さＤ３に関しては、いずれも平均値で表すものとする。
また、細溝６の幅Ｗ６および突起部７の幅Ｗ７は、細溝６が形成された幅方向溝３の長手方向に沿った長さを意味する。図１の例では、幅方向溝３は、タイヤ幅方向に平行に形成されているため、細溝６の幅Ｗ６はタイヤ幅方向の長さを意味するが、幅方向溝３が、タイヤ幅方向に対して傾斜して形成されている場合は、細溝６の幅Ｗ６は、その傾斜方向に平行な長さを意味する。

細溝６と突起部７との距離Ｐおよび、突起部７の高さＨ７は、
Ｐ／Ｈ７≦２
を満たすことが好ましい。
なぜなら、突起部７による給気、排気の効果は、突起部７が低くなるほど、また細溝６から離れるほど弱くなってしまうため、２＜Ｐ／Ｈ７の場合、突起部７による給気及び排気効果が十分に得られないおそれがあるためである。

細溝６の深さＤ６および、細溝６の幅Ｗ６は、
０．５≦Ｄ６／Ｗ６
を満たすことが好ましい。
なぜなら、細溝６の幅が広く、かつ、深さが浅くなるほど、突起部７などを用いなくても自然に細溝６内に風が入っていくようになるため、Ｄ６／Ｗ６＜０．５の場合、突起部７を取り付ける効果が目減りしてしまうからである。

幅方向溝３の内面に、細溝６が複数並べて形成されている場合、
突起部７の高さＨ７および、細溝６のピッチＱは、
３＜Ｑ／Ｈ７
を満たすことが好ましい。
突起部７の背後（風下側）では風が弱まるので、Ｑ／Ｈ７≦３の場合、突起部７の高さＨ７が高すぎる、またはピッチＱが短すぎることになる。すると、風上側の突起部７（次の突起部７）には、弱められた風が当たり、十分な給気及び排気性能が発揮できないおそれがあるためである。

以下、図４〜図８を用いて、細溝６および突起部７の各種変形例を説明する。図中矢印で、風の向きを表すものとする。
細溝６がタイヤ幅方向に対して傾斜した方向に延びる場合、突起部７は、図４（ａ）に示すように、細溝６の両端部のうち、風に最初に当たる方の端部の風上側の近傍に形成されていてもよいし、図４（ｂ）に示すように、風に最後に当たる方の端部の風上側の近傍に形成されていてもよい。また、図４（ｃ）に示すように、突起部７は、細溝６の長手方向の中央部の風上側の近傍に形成されていてもよい。
また、図４（ｄ）〜図４（ｆ）に示すように、突起部７は、細溝６の風下側の近傍に形成されていてもよい。
なお、図４（ｇ）に示すように、細溝６の長手方向全体にわたる長さの突起部７を設けると、細溝６の長手方向全体にわたって均一な風量の風が取り込まれてしまい、この取り込まれた風が細溝６内を流れることができず、また細溝６から流出されるのが妨げられる。それゆえ、細溝６は、図４（ａ）〜図４（ｆ）に示すように、細溝６の長手方向の一部に形成されていることが好ましい。

細溝６の近傍に複数の突起部７が形成されていてもよい。
例えば、図５（ａ）に示すように、細溝６の風下側に、２つの突起部７が形成されていてもよいし、図５（ｂ）に示すように、細溝６の風上側に、１つの突起部７が形成され、細溝６の風下側に、２つの突起部７が形成されていてもよい。
但し、図５（ｃ）に示すように、細溝６の風上側および風下側に、１つずつの突起部７が形成されていると、それぞれの突起部７が、給気および排気の機能を果たすとともに、非方向性のトレッドパターンとすることができるので好ましい。

突起部７のトレッド踏面から見た場合の平面形状としては、図６（ａ）に示すように、長辺が細溝６の長手方向に平行な平行四辺形のほか、図６（ｂ）に示すように、長軸が細溝６の長手方向に平行な楕円形とすることもできるし、図６（ｃ）に示すような三角形、図６（ｄ）に示すような半円形、図６（ｅ）に示すような正方形に近い菱形とすることもできる。

突起部７の、細溝６の長手方向と平行な断面における側面形状（すなわち、図６（ａ）のＡ−Ａ断面）としては、図７（ａ）に示すような長方形、図７（ｂ）に示すような六角形、図７（ｃ）に示すような台形、図７（ｄ）に示すような長方形の角を面取りした形状、図７（ｅ）に示すような半円形状とすることができる。

突起部７の、細溝６の長手方向と垂直な断面における側面形状（すなわち、図６（ａ）のＢ−Ｂ断面）としては、図８（ａ）に示すような長方形、図８（ｂ）に示すような三角形、図８（ｃ）に示すような台形、図８（ｄ）に示すような三角形の角を面取りした形状、図８（ｅ）に示すような長方形の角を面取りした形状、図８（ｆ）に示すような三角形の２辺を曲線とした形状、図８（ｇ）に示すような台形と長方形を組み合わせた形状、図８（ｈ）に示すようなＬ字型の形状、図８（ｉ）に示すような長方形と平行四辺形を組み合わせた形状とすることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。図９に示すモデルを用いてシミュレーションを行った。モデルは、充分に広い空間内に置かれた土台の上に本発明の細溝６と突起部７を再現したもので、空間内には入口側から出口側に向かって一様な風が流れている。
本発明の説明では細溝６は幅方向溝３内に設けられているのに対し、シミュレーションモデルでは土台の上に設けられていて条件が異なっているが、本発明は幅方向溝３内にこの幅方向溝３の長手方向に沿って風が流れているという前提で用いるものなので、上記の条件の違いは本質的な問題ではない。
発明例では、図９（ｂ）に示すように、突起部７は細溝６の一端の風上側と他端の風下側に設けられている。比較例では、突起部７が設けられていない。発明例と比較例の細溝６内の風の流れを比較することにより、突起部７による風の取り込み効果を確認する。
図１０に示す比較例のシミュレーション結果では、細溝６内の風の流速が低いのに対して、図１１に示す発明例のシミュレーション結果では、突起部７を設けることにより、細溝６内に風が流れるようになっていることが確認できる。

１ トレッド踏面
２ 周方向溝
３ 幅方向溝
４ リブ状中央陸部
５ ブロック状陸部
６ 細溝
７ 突起部

Claims (7)

1. トレッド踏面に溝が形成された空気入りタイヤであって、
   前記溝の内面に、前記溝の長手方向に対して傾斜した方向に延びる細溝が形成され、
   前記細溝の近傍に、突起部が形成されている、
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記細溝および前記突起部は、前記溝の長手方向に対して垂直な方向に延びることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記突起部は、前記細溝の長手方向の一部に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記空気入りタイヤは、建設車両用の空気入りタイヤであり、
   前記細溝が形成された前記溝は、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる幅方向溝である、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記細溝と前記突起部との距離Ｐおよび、前記突起部の高さＨ７は、
   Ｐ／Ｈ７≦２
   を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記細溝の深さＤ６および、前記細溝の幅Ｗ６は、
   ０．５≦Ｄ６／Ｗ６
   を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記溝の内面に、前記細溝が複数並べて形成されている場合、
   前記突起部の高さＨ７および、細溝のピッチＱは、
   ３＜Ｑ／Ｈ７
   を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。