JP2013220719A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、偏摩耗を抑制した空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の空気入りタイヤは、タイヤのトレッド踏面に、トレッド端からトレッド幅方向内側に延びる横溝を複数本有し、タイヤ赤道面を中央に挟むトレッド幅ＴＷの４０％以下のトレッド幅方向領域をトレッド中央部とするとき、前記トレッド踏面に、前記トレッド中央部の少なくとも一部に跨ってトレッド幅方向に延びる副溝を複数本有し、前記トレッド中央部において、前記副溝によりトレッド周方向に区画される陸部のうち少なくとも１つの陸部は、該陸部のトレッド周方向長さＬ（ｍｍ）の、該陸部の高さＨ（ｍｍ）に対する比Ｌ／Ｈが、２以上３．５以下であることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、空気入りタイヤ、特に、建設車両用空気入りラジアルタイヤとして用いて好適な空気入りタイヤに関するものである。

一般に、空気入りタイヤは、クラウン部に曲率を有し、図１（ａ）に模式的に示すように、トレッド部の半径が、センタ部（図１（ａ）において実線で示している）からショルダ部（図１（ａ）において破線で示している）にかけて小さくなる構造を有する。
このタイヤ幅方向の径差により、図１（ｂ）に、単位回転当たりの移動距離の差として模式的に示すように、タイヤ転動時にセンタ部とショルダ部との間に転動速度差が生じ、転動速度に対して路面移動距離の小さいセンタ部ではドライビング状態となる。従って、一般に、空気入りタイヤでは、センタ部での摩耗量がショルダ部での摩耗量より大きくなることに起因した偏摩耗を生じやすいという問題がある。
ここで、上記「ドライビング状態」とは、トレッド内面（タイヤ内部の骨格部材に接している面）がタイヤ進行方向後方にせん断され、一方で、トレッド踏面がタイヤ進行方向前方にせん断している状態であり、タイヤに駆動力をかけたときに起こる変形（ドライビングせん断変形）が生じている状態である。

特に、建設車両用空気入りラジアルタイヤなどの超大型ラジアルタイヤにおいては、ベルト層の強力を向上させるため、一般に、６層程度のベルト層からなるベルト構造が採用されており（例えば、特許文献１参照）、タイヤ径方向内側から１、２層目のベルト層は、タイヤ径方向外側から１、２層目のベルト層より、タイヤ幅方向の幅が狭くなっており、ベルトコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度も小さくなっているのが通例である。このため、センタ部において、いわゆるタガ効果（タイヤ周方向の収縮効果）が大きくなり、センタ部は、さらにドライビングせん断変形が大きくなる。

また、建設車両用のタイヤは、鉱山等で使用され、また高荷重が負荷されるため、トレッドの脱落が発生しやすく、これに対して、ブロックの寸法が大きいトレッドパターンとすることで対処していた。しかし、図２（ａ）（ｂ）にタイヤ９０のブロックがタイヤケースから力を受ける様子を拡大して模式的に示すように、ブロックＢＬを大きくすると（図２（ａ）は、図２（ｂ）よりブロックＢＬが大きい場合を示している）、ブロックＢＬがタイヤケースから径方向の力Ｆを受けた際のブロックＢＬのゴム流動が大きくなるため（図示において流動距離をΔＸで示している）、超大型ラジアルタイヤではブロックに高荷重が負荷されることと相まって、上記ドライビングせん断変形がさらに大きくなる。
このため、特に、建設車両用タイヤなどの超大型ラジアルタイヤでは、上述したセンタ部とショルダ部との間に生じる偏摩耗が大きな問題となっていた。
特に、タイヤが駆動輪として車両に装着されている場合には、図３に示すように、トレッドに駆動入力がさらに加わることにより、より一層ドライビングせん断変形が大きくなるため、さらに上記の偏摩耗の問題は顕著なものとなる。

特開２００５−２３８９９５号公報

本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、偏摩耗を抑制した空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決しようとするものであり、その要旨構成は、以下の通りである。
本発明の空気入りタイヤは、タイヤのトレッド踏面に、トレッド端からトレッド幅方向内側に延びる横溝を複数本有し、
タイヤ赤道面を中央に挟むトレッド幅ＴＷの４０％以下のトレッド幅方向領域をトレッド中央部とするとき、
前記トレッド踏面に、前記トレッド中央部の少なくとも一部に跨ってトレッド幅方向に延びる副溝を複数本有し、
前記トレッド中央部において、前記副溝によりトレッド周方向に区画される陸部のうち少なくとも１つの陸部は、該陸部のトレッド周方向長さＬ（ｍｍ）の、該陸部の高さＨ（ｍｍ）に対する比Ｌ／Ｈが、２以上３．５以下であることを特徴とする。

これにより、上記陸部のせん断剛性を確保しつつも、上記陸部のゴムの流動しやすさを低減することができ、センタ部での摩耗を抑制して、センタ部とショルダ部との間に生じる偏摩耗を抑制することができる。

ここで、上記陸部のトレッド周方向の長さＬとは、上記陸部表面のトレッド周方向の長さ、すなわち、当該陸部を挟む２つの副溝間のトレッド周方向の距離について、当該陸部の幅方向全域にわたって平均をとった長さをいうものとする。
さらに、上記陸部の高さＨとは、図６（ａ）に示すように、当該陸部を区画する副溝の最深部から当該陸部の径方向最外側部分までのタイヤ径方向距離をいうものとし、当該陸部を区画する２つの副溝の深さが異なる場合には、深さが深い方の副溝の最深部から当該陸部の径方向最外側部分までのタイヤ径方向距離をいうものとする。
また、横溝及び副溝が「トレッド幅方向に延びる」とは、トレッド幅方向に対して傾斜する場合も含むものとする。

また、本発明にあっては、前記副溝の深さｈ１（ｍｍ）は、前記横溝の深さｈ２（ｍｍ）の８０％以下であることが好ましい。

副溝の溝深さが浅いことにより、摩耗末期において、センタ部に設けた副溝がなくなって、耐カット性を向上させることができるからである。
ここで、副溝の深さｈ１とは、図６（ｂ）に示すように、副溝の最大深さをいうものとする。また、横溝の最大深さｈ２とは、図６（ｃ）に示すように、横溝の最大深さをいうものとする。

さらに、本発明にあっては、前記トレッド踏面に、タイヤ赤道面上をトレッド周方向に延びる周方向溝を設けることが好ましい。
トレッド中央部の放熱性を高めることができるからである。

本発明によれば、偏摩耗を抑制した空気入りタイヤを提供することができる。

（ａ）（ｂ）タイヤの径差について説明するための図である。 （ａ）（ｂ）ブロックの大きさとゴム流動との関係について説明するための図である。 駆動力が加わった場合のゴムのせん断変形について説明するための図である。 本発明の一実施形態にかかる空気入りタイヤの幅方向断面図である。 本発明の一実施形態にかかる空気入りタイヤのトレッド展開図である。 （ａ）副溝により区画される領域の高さを示す断面図である。（ｂ）副溝の深さを示す断面図である。（ｃ）横溝の深さを示す断面図である。 陸部の寸法に関する比Ｌ／Ｈと、当該陸部のせん断剛性及び当該陸部のゴムの流動しやすさとの関係を示す図である。 比Ｌ／Ｈと摩耗エネルギーとの関係を示す図である。

以下、本発明について、図面を参照して詳細に例示説明する。
図４は、本発明の一実施形態にかかる空気入りタイヤ（以下、タイヤと称する）のタイヤ幅方向断面図である。図４は、タイヤを適用リムに装着し、最大空気圧を充填し、無負荷状態としたときのタイヤの様子を示している。
図４に示すように、このタイヤは、一対のビード部１に埋設されたビードコア１ａにトロイダル状に跨るカーカス２のタイヤ径方向外側に、複数層のベルト層３ａ〜３ｆからなるベルト３と、トレッド４とを順に備えている。
ここで、「適用リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｙｒｅａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ）ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（ＴＨＥ ＴＩＲＥ ａｎｄ ＲＩＭ ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ ＩＮＣ．）ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ等に規定されたリムをいうものとする。また、最大空気圧とは、上記のＪＡＴＭＡＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（日本自動車タイヤ協会規格）等に定められたラジアルプライタイヤのサイズに対応する適用リム及び空気圧−負荷能力対応表に基づくものである。

図示例では、ベルト３は、６層のベルト層３ａ〜３ｆからなり、タイヤ径方向最外側のベルト層３ｆは、タイヤ径方向内側から１、２層目のベルト層３ａ、３ｂより幅広であり、さらに図示例では、タイヤ径方向外側から２層目のベルト層３ｅが最も幅広である。
ここで、図示例で、タイヤ径方向内側から１、２層目のベルト層３ａ、３ｂのタイヤ幅方向両端部は、タイヤ赤道面を中心として、トレッド幅ＴＷの２０％以上４０％以下の領域に位置している。
また、図示例では、タイヤ径方向内側から１、２層目のベルト層３ａ、３ｂのベルトコードは、タイヤ周方向に対し、０°〜１５°の角度で傾斜して延びており、タイヤ径方向内側から３、４層目のベルト層３ｃ、３ｄのベルトコードは、タイヤ周方向に対し、１５°〜４０°の角度で傾斜して延びており、タイヤ径方向内側から５、６層目のベルト層３ｅ、３ｆのベルトコードは、タイヤ周方向に対し、２０°〜４５°の角度で傾斜して延びている。

図５は、本実施形態にかかるタイヤのトレッド展開図である。
図５に示すように、このタイヤは、トレッド踏面５に、トレッド端ＴＥからトレッド幅方向内側に延びる横溝６を複数本有している。図示の範囲では、このタイヤは、タイヤ赤道面ＣＬを境界とするトレッド幅方向の各半部に２本ずつ計４本の横溝６を有しており、図示例では、一方の幅方向半部における横溝６と、他方の幅方向半部における横溝６とがトレッド周方向に位相差を設けて交互に形成されている。
ここで、「トレッド端ＴＥ」は、タイヤを適用リムに装着し、最大空気圧を充填し、最大負荷荷重を負荷した際のタイヤ幅方向最外側の接地部を意味する。
また、「トレッド幅ＴＷ」とは、タイヤを適用リムに装着し、最大空気圧を充填し、最大負荷荷重を負荷した際の、上記トレッド端ＴＥ間のタイヤ幅方向の距離を意味する。
なお、「最大負荷荷重」とは、前述の産業規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）のことである。

また、図示例では、このタイヤは、タイヤ赤道面ＣＬ上を延びる周方向溝７を有している。
さらに、このタイヤは、タイヤ赤道面を挟むトレッド幅ＴＷの４０％以下のトレッド幅方向領域をトレッド中央部Ｃとするとき、トレッド踏面５に、トレッド中央部Ｃの少なくとも一部に跨って延びる副溝８ａ、８ｂを複数本有している。図示の範囲では、このタイヤは、タイヤ赤道面ＣＬを境界とするトレッド幅方向の各半部に４本ずつ計８本の副溝８ａ、８ｂを有しており、図示例では、副溝８ａ、８ｂは、周方向溝７からトレッド幅方向外側に延び、一方の幅方向半部における副溝８ａ、８ｂと、他方の幅方向半部における副溝８ａ、８ｂとがトレッド周方向に位相差を設けて交互に形成されている。

また、図示例では、タイヤ赤道上を延びる周方向溝７の他に、幅方向の各半部に１本ずつ、計２本のトレッド周方向に延びる溝９を有している。
ここで、図示例では、副溝に関し、幅方向各半部において、横溝６と連通する副溝８ａと、ブロック内に留まる副溝８ｂとがトレッド周方向に交互に形成されている。すなわち、図示例で、副溝８ａは、横溝６に連通し、２本の副溝８ａと周方向溝７、９とによりブロック１０を区画している。
そして、このタイヤは、ブロック１０内に、ブロック１０が副溝８ｂによりさらにトレッド周方向に区画されてなる陸部１０ａが形成されている。
換言すると、このタイヤは、トレッド中央部Ｃの少なくとも一部に、複数本の副溝によってトレッド周方向に挟まれた、少なくとも１つの陸部１０ａを有している。
なお、図５において、陸部１０ａは、周方向溝７、副溝８ａ、８ｂ、及び副溝８ｂの端部を通りトレッド周方向に平行な破線によって囲まれた領域である。

ここで、図５に示すように、陸部１０ａのトレッド周方向の長さをＬ（ｍｍ）とする。
さらに、図６（ａ）に陸部１０ａの断面図を示すように、陸部１０ａの高さをＨ（ｍｍ）とする。
このとき、本実施形態のタイヤは、比Ｌ／Ｈが２以上３．５以下の範囲にある。
以下、この構成に基づく作用効果について説明する。

本実施形態のタイヤによれば、比Ｌ／Ｈが２以上３．５以下の範囲にあるため、タガ効果が大きいトレッドセンタ部において、上記陸部のせん断剛性を確保しつつも、上記陸部のゴムの流動しやすさを低減することができ、トレッドセンタ部での摩耗を抑制して、トレッドセンタ部とトレッドショルダ部との間に生じる偏摩耗を抑制することができる。
すなわち、図７に、陸部の寸法に関する上記の比Ｌ／Ｈと、当該陸部のせん断剛性（実線で示している）及び当該陸部のゴムの流動しやすさ（破線で示している）との関係を示すように、陸部のトレッド周方向長さが陸部の高さに対して小さすぎると、陸部のせん断剛性が急激に低下し、上述のドライビングせん断変形が急激に大きくなってしまう。一方で、陸部のトレッド周方向長さが陸部の高さに対して大きすぎると、図２、図７に示すように、ゴムの流動が大きくなりすぎて、この場合も上述のドライビングせん断変形が大きくなってしまう。
また、タイヤ赤道面を挟んでトレッド幅方向にトレッド幅ＴＷの４０％超離間した幅方向位置にて、上記比Ｌ／Ｈの範囲とすると、いわゆる１／４点（トレッド半幅の幅方向中点）及びその付近においてブレーキング状態となるため本発明の効果を十分に発揮することができなくなってしまう。なお、「ブレーキング状態」とは、上記「ドライビング状態」の逆の状態であり、トレッドの変形は、タイヤ内面側が前方にせん断され、トレッド踏面が後方にせん断している状態であり、制動（ブレーキング）時のタイヤの状態である。

このことは、上述のように、センタ部のドライビング変形が大きくなる建設車両用空気入りラジアルタイヤ等の超大型ラジアルタイヤにおいて特に有効であり、このタイヤを駆動輪として用いる場合に、特に有効である。

なお、本発明のタイヤは、同様の理由により、上記比Ｌ／Ｈは、２〜３．５であることがさらに好ましい。

ここで、本発明にあっては、副溝の深さｈ１（ｍｍ）は、前記横溝の深さｈ２（ｍｍ）の８０％以下であることが好ましい。副溝の深さを横溝の深さの８０％以下とすることにより、摩耗末期において、トレッドセンタ部に設けた副溝がなくなって、耐カット性を向上させることができるからである。

また、本発明にあっては、図５に示すように、トレッド踏面５に、タイヤ赤道面ＣＬ上を延びる周方向溝７を設けることが好ましい。特に、発熱の大きいタイヤセンタ部での放熱性を高めることができるからである。
さらに、本発明にあっては、図５に示すように、トレッド端ＴＥから、トレッド幅方向にトレッド幅ＴＷの１０％〜４０％の距離離間した位置にタイヤ周方向に延びる溝９を設けることが好ましい。ベルト端付近での放熱性を高めてベルトセパレーションを抑制することができるからである。

ここで、本発明にあっては、図５に示すように、少なくとも１本の副溝が、横溝６に連通していることが好ましい。
放熱性をさらに高めることができるからである。
また、図５に示すように、周方向溝７、９を設ける場合には、副溝は、これらの溝の少なくとも１つに連通していることが好ましい。
放熱性をさらに高めることができるからである。

ここで、本発明では、横溝の溝幅は、特には限定しないが、建設車両用空気入りラジアルタイヤ等の超大型ラジアルタイヤの場合は、横溝の深さの１／１０以上であることが好ましい。１／１０未満だと加硫時（製造時）、モールド（金型）から上手く抜けることができず、製造不良が発生する原因となるからである。
なお、横溝の溝幅とは、横溝の開口幅について、延在範囲全体にわたり平均をとった値をいうものとする。
また、図４に示すトレッド厚さＴ（タイヤ赤道面における、タイヤ径方向最外側ベルト層からトレッド表面までの径方向の距離であって、溝が設けられている場合には、溝がないものとした仮想的なトレッド輪郭線をトレッド表面と考えるものとする）は、特には限定しないが、建設車両用空気入りラジアルタイヤ等の超大型ラジアルタイヤの場合は、４０ｍｍ以上であることが好ましい。摩耗ライフを確保することができるからである。

ここで、上記陸部１０ａのトレッド周方向長さＬは、特には限定しないが、建設車両用空気入りラジアルタイヤ等の超大型ラジアルタイヤの場合は、５０ｍｍ以上とすることが好ましい。
上記陸部１０ａの高さＨは、特には限定しないが、建設車両用空気入りラジアルタイヤ等の超大型ラジアルタイヤの場合は、４０ｍｍ以上とすることが好ましい。
また、横溝６の溝幅は、特には限定しないが、建設車両用空気入りラジアルタイヤ等の超大型ラジアルタイヤの場合には、１０ｍｍ以上とすることが好ましい。溝深さｈ２は、ゲージの厚い場所（たとえばセンター部）の溝深さと同等かそれ以下とすることが好ましい。
さらに、副溝８ａ、８ｂの溝幅は、特には限定しないが、建設車両用空気入りラジアルタイヤ等の超大型ラジアルタイヤの場合には、細い方が好ましい。また、溝深さｈ１は、特には限定しないが、建設車両用空気入りラジアルタイヤ等の超大型ラジアルタイヤの場合には、横溝の溝深さの８０％以下とすることが好ましい。
また、周方向溝７の溝幅は、副溝と同程度とすることが好ましい。
加えて、周方向溝９の溝幅は、副溝と同程度とすることが好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに何ら限定されるものではない。例えば、図５に示す例では、トレッド踏面に周方向溝７、９を有する例を示したが、これらの周方向溝を有していなくても良い。
そして、周方向溝は、直状であることが放熱性の観点からは好ましいが、他にもジグザグ状や波状とすることができる。
さらに、例えば、図５に示す例では、副溝８ａが、横溝６に連通している場合を示したが、副溝８ａは、必ずしも他の溝には連通する必要はなく、ブロック内に留まっていてもよい。

本発明の効果を確かめるため、図５に示すトレッドパターンを有する、発明例１〜３及び比較例１、２にかかるタイヤを試作した。
すなわち、これらのタイヤは、トレッド中央部において、副溝によりトレッド周方向に区画される陸部を有している。
上記発明例１〜３及び比較例１、２にかかるタイヤは、図４に示すタイヤ構造を有しており、上記陸部の比Ｌ／Ｈを除いては、タイヤの諸元は共通である。比Ｌ／Ｈについては、以下の表１に各タイヤでの値を示している。

タイヤサイズ４６／９０Ｒ５７の上記各タイヤを適用リムに組み込み、車両の駆動輪に装着し、ＪＡＴＭＡ等に規定される内圧を充填し、規定荷重を負荷して、センタ部（図５の点Ｐ）での摩耗エネルギーを測定する試験を行った。
摩耗エネルギーは、特開平７−６３６５８号公報に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置にて計測することにより測定した。
評価結果を表１及び図８に示す。
なお、表１及び図８において、摩耗エネルギーは、比較例２を１００としたときの相対値で示し、数値が小さい方がセンタ部での摩耗が低減されていることを示す。

表１及び図８に示すように、比Ｌ／Ｈが適切化された発明例１〜３では、比較例１、２より顕著に摩耗エネルギーが低下していることがわかる。

次に、発明例４、５として、横溝の溝幅ｈ２に対する副溝の溝幅ｈ１の大きさの異なるタイヤを試作した。
発明例４、５は、比ｈ１／ｈ２が異なる以外は、発明例２と同様のタイヤである。ｈ１、ｈ２の値については、以下の表２に示している。
発明例４、５にかかるタイヤを適用リムに組み込み、車両の駆動輪に装着し、ＪＡＴＭＡ等に規定される内圧を充填し、規定荷重を負荷して４０００時間走行後に、各タイヤのトレッド踏面を観察したところ、発明例４では、トレッド中央部に副溝が残存していたが、発明例５では副溝が消失していたことが確認された。
その後さらに、発明例４、５にかかるタイヤについて、４０００時間走行させて、トレッドのもげの有無を評価した。
評価結果を表２に示すように、比ｈ１／ｈ２を適切化した発明例５は、発明例４より耐カット性に優れていることがわかる。

本発明によれば、偏摩耗を抑制した空気入りタイヤを製造して市場に提供することができる。本発明は、センタ部のドライビング変形が大きくなる建設車両用空気入りラジアルタイヤ等の超大型ラジアルタイヤにおいて特に好適であり、このタイヤを駆動輪として用いる場合にも特に好適である。

１ ビード部
１ａ ビードコア
２ カーカス
３ ベルト
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ ベルト層
４ トレッド
５ トレッド踏面
６ 横溝
７ 周方向溝
８ａ、８ｂ 副溝
９ 周方向溝
１０ ブロック
１０ａ 陸部
９０ タイヤ
ＴＷ トレッド幅
ＴＥ トレッド端
ＣＬ タイヤ赤道面
Ｃ トレッド中央部

Claims (3)

1. タイヤのトレッド踏面に、トレッド端からトレッド幅方向内側に延びる横溝を複数本有する空気入りタイヤであって、
   タイヤ赤道面を中央に挟むトレッド幅ＴＷの４０％以下のトレッド幅方向領域をトレッド中央部とするとき、
   前記トレッド踏面に、前記トレッド中央部の少なくとも一部に跨ってトレッド幅方向に延びる副溝を複数本有し、
   前記トレッド中央部において、前記副溝によりトレッド周方向に区画される陸部のうち少なくとも１つの陸部は、該陸部のトレッド周方向長さＬ（ｍｍ）の、該陸部の高さＨ（ｍｍ）に対する比Ｌ／Ｈが、２以上３．５以下であることを特徴とする、空気入りタイヤ。
2. 前記副溝の深さｈ１（ｍｍ）は、前記横溝の深さｈ２（ｍｍ）の８０％以下である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記トレッド踏面に、タイヤ赤道面上をトレッド周方向に延びる周方向溝を設けた、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

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