JP4637319B2 - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、重荷重用空気入りタイヤ、より詳細には、不整地を含む路面を走行するトラックや建設車両などの重車両の使途に供するラジアルプライタイヤに関し、特に、トレッドゴムの耐摩耗性と、トレッドゴムに受けたカットの耐進展性及び耐カットセパレーション性とを優れたレベルで両立させる重荷重用空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
４層以上のゴム被覆スチールコード層をベルトとするタイヤで不整地を走行する重荷重用空気入りタイヤは、可能な限り大きな駆動力・制動力を発揮させる必要から、トレッド部に多数本の横溝が形成するラグ基調のトレッドパターンを有するものが殆どである。
【０００３】
この種のラグ基調トレッドパターンを備えるタイヤは、概してトレッドゴムが厚ゲージであるから、トレッドゴム表面に近い部分ほど過加硫になるため、使用初期にて、通常道路のウエット良路やウエット鉄板路面を走行する時に、ゴム物性が意図に反して大きく変化しているトレッドゴム表面部により、駆動力・制動力に係るグリップ性能が不十分となるのを回避することを狙い、特開平１１−１２９７０６号公報が、ラグ基調トレッドパターンに、横溝の溝深さの０．３〜０．６倍の浅底縦溝を付加した重荷重用空気入りタイヤを提案している程度である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報が提案する縦溝は、過大な加硫が進みゴム物性が意図するところから著しく外れたトレッドゴム表面部に設ければ済むため、上記のように、それほどの溝深さを必要としない点で、下記の改善すべき問題を残す。
【０００５】
すなわち、不整地を走行する重荷重用空気入りタイヤは、硬質で鋭い縁部や先端部をもつ岩石などの散在物により、トレッドゴムにカット傷を受けるのが通例である。このカット傷は、タイヤの走行が進むにつれ進展する。
【０００６】
そのとき、トレッドゴムが踏面幅方向に連続していると、４層以上のスチールコード層をもつ故に高剛性のベルトと、タイヤの重荷重負荷とにより、接地面内のトレッドゴムは強大な圧縮力を受け、これにより、トレッドゴムの周方向クラッシング量は著しく大きくなり、その結果、カット傷にはトレッド部周方向に大きなひずみが作用し、カット傷は周方向に進展し易くなる。カット傷が周方向に進展すればする程、カット傷周囲のトレッドゴムとその下部のベルト表層との間のせん断歪みが増加し、遂にはカットセパレーションと呼ばれる重大故障に至たる。
【０００７】
このカット傷の周方向進展を抑制する上で、縦溝の配設は有効である。それは、圧縮されたトレッドゴムが縦溝内に張出すことにより、踏面幅方向のクラッシング量が増加し、この増加量に見合う分だけ周方向クラッシング量が減少し、結局、カット傷の周方向進展が抑制されるからである。
【０００８】
この点で、上記公報が開示する縦溝は、溝深さが浅いため、まず、周方向クラッシングの減少量は僅少であり、その結果、カット傷の周方向進展抑制効果は不十分となる。次に、トレッドゴムの摩耗進展に伴い、カット傷の周方向進展抑制効果は減少し、この効果は比較的早期に消滅する。その上、周方向クラッシング量が大きいことはトレッドゴムの耐摩耗性を著しく損ねる。
【０００９】
従って、この発明の請求項１〜６に記載した発明は、トレッドゴムの十分な耐摩耗性を保持した上で、不整地走行中のタイヤのトレッドゴムにカット傷を受けても、その後のカット傷の進展を遅らせて優れた耐カットセパレーション性を発揮することができる重荷重用空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の請求項１に記載した発明は、トレッドゴムを備えるトレッド部と、その両側に連なる一対のサイドウォール部及び一対のビード部と有し、これら各部を一対のビード部相互間にわたり補強するラジアルプライのカーカスと、カーカス外周でトレッド部を強化する４層以上のゴム被覆スチールコード層のベルトとを備え、空気圧Ｐ（kPa)に対するタイヤ負荷荷重Ｗ（kN）の比（Ｗ／Ｐ）の値が、０．３７５〜４．０００の範囲内の下に使用される建設車両用空気入りタイヤにおいて、トレッド部は、少なくとも１本の周方向溝、及び、トレッド部の両側端にそれぞれ開口し、ラグを形成する多数本の横溝を備え、少なくとも１本の周方向溝は、タイヤ赤道面からトレッド部踏面の２５％の距離を隔てる領域内に位置して、その両側のトレッドゴムゲージの５０〜１００％の範囲内に相当する溝深さを有することを特徴とする建設車両用空気入りタイヤである。
【００１２】
上記目的を達成するため、この発明の請求項１に記載した発明とは別に、請求項２に記載した発明は、トレッドゴムを備えるトレッド部と、その両側に連なる一対のサイドウォール部及び一対のビード部と有し、これら各部を一対のビード部相互間にわたり補強するラジアルプライのカーカスと、カーカス外周でトレッド部を強化する４層以上のゴム被覆スチールコード層のベルトとを備え、空気圧Ｐ（kPa)に対するタイヤ負荷荷重Ｗ（kN）の比（Ｗ／Ｐ）の値が、０．３７５〜４．０００の範囲内の下に使用される建設車両用空気入りタイヤにおいて、トレッド部は少なくとも１本の周方向溝、及び、トレッド部の両側端にそれぞれ開口し、ラグを形成する多数本の横溝を備え、少なくとも１本の周方向溝は、タイヤ赤道面からトレッド部踏面幅の１０％の距離を隔てる領域内に位置して、溝両側のトレッドゴムゲージの３０〜１００％の範囲内に相当する溝深さを有することを特徴とする建設車両用空気入りタイヤ。
【００１３】
請求項１又は２に記載した発明に関し、請求項３に記載した発明のように、タイヤ断面にて、上記周方向溝断面の面積Ｓsの、トレッド部踏面幅端を通る、タイヤ赤道面と平行な平面と該赤道面とで囲む領域内のトレッドゴム断面積Ｓaに対する比Ｓs／Ｓaの値が、０．０２〜０．２の範囲内にある。
【００１４】
請求項３に記載した発明に関し、請求項４に記載した発明のように、上記面積比Ｓs／Ｓaの値と上記比Ｗ／Ｐの値との積が、０．０１〜０．８の範囲内にあるのが適合する。
【００１５】
請求項４に記載した発明に関し、請求項５に記載した発明のように、上記面積比Ｓs ／Ｓa の値と上記比Ｗ／Ｐの値との積が、０．０１〜０．８の範囲内にあるのが適合する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１〜図７に基づき説明する。
図１は、この発明の重荷重用空気入りタイヤの左半断面図であり、
図２は、図１に示すタイヤの踏面展開図であり、
図３は、周方向溝深さとトレッドゴム周方向ひずみとの関係を示すプロット線図であり、
図４は、周方向溝位置とトレッドゴム周方向ひずみとの関係を示すプロット線図であり、
図５は、比Ｓs ／Ｓa の値とトレッドゴム周方向ひずみ及びトレッドゴム耐摩耗性との関係を示す線図であり、
図６は、比Ｗ／Ｐの値とトレッドゴム周方向ひずみとの関係を示すプロット線図であり、
図７は、比Ｓs ／Ｓa の値と比Ｗ／Ｐの値との積と、トレッドゴム周方向ひずみとの関係を示すプロット線図である。
【００１７】
図１において、重荷重用空気入りタイヤ（以下タイヤという）１は、トレッド部２と、その両側にに連なる一対のサイドウォール部（片側のみ示す）３及び一対のビード部（片側のみ示す）４と有する。また、タイヤ１は、ビード部４内に埋設したビードコア５相互間にたり延びるラジアルプライのカーカス６と、カーカス６の外周でトレッド部２を強化するベルト７と、トレッド部２のトレッドゴム８とを有する。
【００１８】
カーカス６は、１プライ以上、図示例は１プライのゴム被覆ラジアル配列スチールコードを有する。ベルト７は、４層以上、図示例は４層のゴム被覆スチールコードを有する。ベルト７は、少なくとも隣接２層がスチールコード交差層であり、図示例は、タイヤ１の内側から数えて第１〜第３層までが交差層を形成する。スチールコード交差層とは、隣接層のスチールコードがタイヤ赤道面Ｅを挟み互いに交差する積層構成を言う。
【００１９】
図１及び図２において、トレッド部２は、その両側端Ｔe にそれぞれ開口する多数本の形成用横溝１０と、少なくとも１本、図示例は２本の周方向溝１１とを備える。多数本の横溝１０はラグ１２を形成する。図示例の横溝１０は、タイヤ赤道面Ｅを挟む両側に対を形成するように設ける。なお、図１は、図２に示すＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【００２０】
ここに、周方向溝１１は、その両側のトレッドゴム８のゲージＴＲg の５０〜１００％の範囲内、望ましくは６１〜１００％の範囲内、より望ましくは６５〜１００％の範囲内の深さＨを有する。この範囲内の深さとすることで、タイヤ１に荷重を負荷したときの接地面におけるトレッドゴム８の周方向クラッシング量は踏面２t 幅ＴＷ２t 方向クラッシング量に変換されて減少し、クラッシングはひずみと正相関があるので、結局、トレッドゴム８の周方向ひずみは、その一部が幅ＴＷ方向ひずみに変換されて大幅に低減する。これによりトレッドゴム８に受傷したカットの周方向進展を顕著に抑制することができる。
【００２１】
ここで、トレッドゴム８の周方向クラッシング量（ひずみ）の一部を有効に踏面２t 幅ＴＷ方向クラッシング量（ひずみ）に変換する上で、周方向溝１１の深さＨはトレッドゴム８のゲージに対し十分な値を有する必要があり、これが不十分であると、所望する量のクラッシング（ひずみ）を周方向から踏面２t 幅ＴＷ方向へ有効に変換させることができない。クラッシング量をひずみに置換したときのトレッドゴム８の周方向ひずみ低減に関し、以下、図３に示すプロット線図に基づき、建設車両用ラジアルプライタイヤについての実験を説明する。図４〜図７も同種タイヤの実験である。
【００２２】
図３は、タイヤ１の荷重負荷直下でのトレッドゴム８に関し、横軸が周方向溝１１の溝深さＨの、トレッドゴム８のゲージＴＲg に対する比Ｈ／ＴＲg の値の百分率（％）を示し、縦軸がトレッドゴム８の周方向ひずみを示し、ひずみは、縦溝１１が存在しない場合を１００とする指数で示し、値が小さい程ひずみが小さいことを表す。また、図中の黒抜きの丸印（●）は、１本の周方向溝１１がタイヤ赤道面Ｅ上に位置する場合であり、黒抜きの三角印（▲）は２本の周方向溝１１それぞれが、タイヤ赤道面Ｅから踏面２t の幅ＴＷ（図１参照、詳細後述）の２５％に位置する場合である。
【００２３】
図３から、周方向溝１１を設けることによりトレッドゴム８の周方向ひずみが低減することが分かる。しかし、トレッドゴム８の周方向ひずみを有効に踏面２t 幅ＴＷ方向ひずみに変換するには、周方向溝１１が十分な溝深さＨを有する必要がある。有効な周方向ひずみ低減効果が現れるのは、周方向溝１１の溝深さＨが、矢印で示すように、ゲージＴＲg の１００％以下で５０％以上の領域であり、望ましい低減効果を得ようとすれば１００％以下で６１％以上の領域であり、更に望ましい低減効果を発揮させるには１００％以下で６５％以上である。この事実は少なくとも建設車両用ラジアルプライタイヤ全般に共通する。
【００２４】
また、上述した周方向溝１１の溝深さＨの範囲内でトレッドゴム８の周方向ひずみを有効に低減することができるのは、周方向溝１１が、タイヤ赤道面Ｅから踏面２t の幅ＴＷの２５％の距離を隔てる領域Ｒc 内に位置する場合である。周方向溝１１がこの領域Ｒc より外側に位置すると、トレッドゴム８の周方向クラッシングの幅ＴＷ方向クラッシングへの変換が十分に行われないため、溝深さＨを前述の範囲内としてもトレッドゴム８の周方向ひずみ低減効果が不十分となる。
【００２５】
ここに踏面幅ＴＷは、図１に示すように、タイヤ１を適用リムＲに組付け、これに最大負荷能力（質量、kg) に対応する空気圧（kPa)を充てんした状態での測定値である。適用リム（APPROVED RIM CONTOURS)、最大負荷能力、及びそれに対応する空気圧とは、JATMA YEAR BOOK(2000) 、ETRTO STANDARD MANUAL 2000及び2000 YEAR BOOK THE TIRE and RIM ASSOCIATION INC.に記載した内容に従う。なお、ラウンドショルダの場合は、図示のように、両曲線の延長線の交点間距離とする。
【００２６】
次に、上述したタイヤ１とは別に、周方向溝１１の溝深さＨの下限をより浅くしても前述の効果を得ることができる。それは、周方向溝１１の溝深さＨを、その両側のトレッドゴム８のゲージＴＲg の３０〜１００％の範囲内に相当する深さとする一方で、周方向溝１１を、タイヤ赤道面Ｅからトレッド部２の踏面２t幅ＴＷの１０％の距離を隔てる領域Ｒｃ内に位置させる、というものである。
【００２７】
これを、図４に基づき説明する。図４は、横軸が周方向溝１１のタイヤ赤道面Ｅから位置を示し、ただし位置は踏面２t 幅ＴＷに対する比の値の百分率との積で表し、縦軸がトレッドゴム８の周方向ひずみを指数で示し、ただし指数は、周方向溝１１を備えていない他は図１、２に示すタイヤと同じ構成の比較例タイヤを１００とするものであり、値が小さいほど周方向ひずみが小さいことを表す。
【００２８】
図４に示すように、周方向溝１１を、タイヤ赤道面Ｅからトレッド部２の踏面２t 幅ＴＷの１０％の距離を隔てる領域Ｒｃ内に位置させれば、周方向溝１１の溝深さＨをゲージＴＲg の３０％としても、トレッドゴム８の周方向ひずみを比較例タイヤより小さな値とすることができ、前述の効果を得ることができる。
【００２９】
また、前述の二通りのタイヤ１につき、以下述べる比Ｓs ／Ｓa の値、比Ｗ／Ｐの値及び比Ｓs ／Ｓa の値と比Ｗ／Ｐの値との積が、トレッドゴム８の周方向ひずみの低減と、カット傷の周方向進展抑制とに寄与し、特に、比Ｓs ／Ｓa の適正値は、トレッドゴム８の耐摩耗性保持に寄与する。
【００３０】
まず、図１において、比Ｓs ／Ｓa の値については、タイヤ１の断面にて、周方向溝１１断面の面積Ｓs の、トレッド部２踏面２t の幅端Ｔe を通る、タイヤ赤道面Ｅと平行な平面ｐと赤道面Ｅとで囲む領域内のトレッドゴム断面積Ｓa に対する比Ｓs ／Ｓa の値が、０．０２〜０．２の範囲内にある、ということである。
【００３１】
このことを図５に基づき説明する。図５は、横軸に比Ｓs ／Ｓa の値をとり、縦軸に、トレッドゴム８の周方向ひずみ指数及びトレッドゴム８の耐摩耗性指数をとり、周方向ひずみ指数は小さいほど良く、耐摩耗性指数は大きいほど良いことを表す。周方向ひずみ曲線は実線で示し、耐摩耗性曲線は破線で示す。
【００３２】
図５において、トレッドゴム８の周方向ひずみが有効な程度に低減する比Ｓs／Ｓa の最小値が０．０２であること、比Ｓs ／Ｓa の値が小さくなる程周方向ひずみも小さくなる一方で耐摩耗性保持の必要から、周方向ひずみ曲線と耐摩耗性曲線とが交差する比Ｓs ／Ｓa の値０．２を最大値とする両矢印が挟む範囲内が適正値となる。
【００３３】
次に、比Ｗ／Ｐの値について、トレッドゴム８の周方向ひずみは、タイヤ１に適用する空気圧Ｐ（kPa)に対する荷重Ｗ（kN）条件が大きく関与するため、タイヤ使用に当り、空気圧Ｐ（kPa)に対するタイヤ負荷荷重Ｗ（kN）の比Ｗ／Ｐの値が、０．３７５〜４．０００の範囲内にある使用条件に限定するのが、トレッドゴム８の周方向ひずみ低減に有効である。
【００３４】
このことを図６に基づき説明する。図６は、横軸に比Ｗ／Ｐの値をとり、縦軸にトレッドゴム８の周方向ひずみ指数をとり、周方向ひずみ指数は小さいほど良いことを表す。図６において、トレッドゴム８の周方向ひずみが有効な程度に低減する比Ｗ／Ｐの最小値が０．３７５であること、実用上、比Ｗ／Ｐの値の最大値は、４．０００であることから、両矢印が挟む範囲内が適正値となる。
【００３５】
最後に、前記との関連にて、面積比Ｓs ／Ｓa の値と比Ｗ／Ｐの値との積は、０．０１〜０．８の範囲内にあるのが、耐摩耗性を保持した上でトレッドゴム８の周方向ひずみ低減に有効である。
【００３６】
このことを、図７に基づき説明する。図７は、横軸に比の積（Ｗ／Ｐ）×（Ｓs ／Ｓa ）の値をとり、縦軸に、トレッドゴム８の周方向ひずみ指数をとり、周方向ひずみ指数は小さいほど良いことを表す。図７において、上記積の値で周方向ひずみに有効な最小値は０．０１であり、最大値は実用上０．８であることから、両矢印が挟む範囲内が適正値となる。
【００３７】
【実施例】
建設車両用ラジアルプライタイヤで、サイズが４０．００Ｒ５７であり、ベルト７は６層のスチールコード層である他は図１に示す構成を有する。周方向溝１１は、その外側縁１１oeが、タイヤ赤道面Ｅから踏面２t の幅ＴＷの１５％に相当する距離を隔てて位置する。周方向溝１１は、その両側のトレッドゴム８のゲージＴＲg の５０％に相当する溝深さＨを有し、比Ｓs ／Ｓa の値は０．０５である。
【００３８】
これに対し、図８に示す周方向溝１１を除く横溝１０のみのトレッドパターンを備える他は、全て実施例タイヤに合わせた比較例タイヤを準備し、予め、両タイヤの赤道面Ｅ近傍のトレッドゴム８中央部に深さが、ゲージＴＲg の１００％に相当する深さで、踏面２t 幅方向のカット傷を入れ、ドラム耐久テストに供した。
【００３９】
評価条件は、各タイヤを２９．００／６．０の適用リムＲに組付け、これに７００kPa の空気圧を充てんし、最大負荷能力６００００kgに対応する荷重５８８kNを負荷させ、速度１５km/hで回転するドラムに押当て、カット傷からセパレーションを発生するまでの走行時間を計測した。テスト結果は、比較例タイヤを１００とする指数にて実施例タイヤは３４０であり、著しい耐久性向上を示した。
【００４０】
【発明の効果】
この発明の請求項１〜６に記載した発明によれば、トレッドゴムの十分な耐摩耗性を保持した上で、トレッドゴム周方向ひずみを低減し、これによりカット傷の進展を遅らせて優れた耐カットセパレーション性を発揮する重荷重用空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の重荷重用空気入りタイヤの左半断面図である。
【図２】 図１に示すタイヤの踏面展開図である。
【図３】 周方向溝深さとトレッドゴム周方向ひずみとの関係を示すプロット線図である。
【図４】 周方向溝位置とトレッドゴム周方向ひずみとの関係を示すプロット線図である。
【図５】 比Ｓs ／Ｓa の値とトレッドゴム周方向ひずみ及びトレッドゴム耐摩耗性との関係を示す線図である。
【図６】 比Ｗ／Ｐの値とトレッドゴム周方向ひずみとの関係を示すプロット線図である。
【図７】 比Ｓs ／Ｓa の値と比Ｗ／Ｐの値との積とトレッドゴム周方向ひずみとの関係を示すプロット線図である。
【図８】 比較例タイヤの踏面展開図である。
【符号の説明】
１ タイヤ
２ トレッド部
２t 踏面
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト
８ トレッドゴム
１０ 横溝
１１ 周方向溝
１１oe 周方向溝最外側縁
１２ ラグ
Ｅ タイヤ赤道面
Ｘ タイヤ回転軸線
Ｔe トレッド部端
ＴＷ 踏面幅
Ｒc 周方向溝存在領域
Ｈ 周方向溝深さ
ＴＲg トレッドゴムゲージ
ｐ タイヤ赤道面と平行な平面

Claims (4)

1. トレッドゴムを備えるトレッド部と、その両側に連なる一対のサイドウォール部及び一対のビード部と有し、これら各部を一対のビード部相互間にわたり補強するラジアルプライのカーカスと、カーカス外周でトレッド部を強化する４層以上のゴム被覆スチールコード層のベルトとを備え、空気圧Ｐ（kPa)に対するタイヤ負荷荷重Ｗ（kN）の比（Ｗ／Ｐ）の値が、０．３７５〜４．０００の範囲内の下に使用される建設車両用空気入りタイヤにおいて、
   トレッド部は、少なくとも１本の周方向溝、及び、トレッド部の両側端にそれぞれ開口し、ラグを形成する多数本の横溝を備え、少なくとも１本の周方向溝は、タイヤ赤道面からトレッド部踏面の２５％の距離を隔てる領域内に位置して、その両側のトレッドゴムゲージの５０〜１００％の範囲内に相当する溝深さを有することを特徴とする建設車両用空気入りタイヤ。
2. トレッドゴムを備えるトレッド部と、その両側に連なる一対のサイドウォール部及び一対のビード部と有し、これら各部を一対のビード部相互間にわたり補強するラジアルプライのカーカスと、カーカス外周でトレッド部を強化する４層以上のゴム被覆スチールコード層のベルトとを備え、空気圧Ｐ（kPa)に対するタイヤ負荷荷重Ｗ（kN）の比（Ｗ／Ｐ）の値が、０．３７５〜４．０００の範囲内の下に使用される建設車両用空気入りタイヤにおいて、
   トレッド部は少なくとも１本の周方向溝、及び、トレッド部の両側端にそれぞれ開口し、ラグを形成する多数本の横溝を備え、少なくとも１本の周方向溝は、タイヤ赤道面からトレッド部踏面幅の１０％の距離を隔てる領域内に位置して、溝両側のトレッドゴムゲージの３０〜１００％の範囲内に相当する溝深さを有することを特徴とする建設車両用空気入りタイヤ。
3. タイヤ断面にて、上記周方向溝断面の面積（Ｓs）の、トレッド部踏面幅端を通る、タイヤ赤道面と平行な平面と該赤道面とで囲む領域内のトレッドゴム断面積（Ｓa）に対する比（Ｓs／Ｓa）の値が、０．０２〜０．２の範囲内にある請求項１又は２に記載した建設車両用タイヤ。
4. 上記面積比（Ｓs／Ｓa）の値と上記比（Ｗ／Ｐ）の値との積が、０．０１〜０．８の範囲内にある請求項３に記載した建設車両用タイヤ。

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