JP4908792B2 - ニューマチック形クッションタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、産業車輌に用いられるのに最適なニューマチック形クッションタイヤに関する。

ニューマチック形クッションタイヤが種々の用途で使用されている（例えば特許文献１〜４参照）。このニューマチック形クッションタイヤとは、タイヤリムに当接する内側ゴム層（ベースゴム層）と、そのタイヤ径方向外側に位置する外側ゴム層と、で構成されていることが多い。

このニューマチック形クッションタイヤでは、空気入りタイヤと異なり、厳しい使用条件では発熱による故障（発熱故障）が発生し易いという問題があった。なお、発熱故障が発生するような厳しい使用条件とは、重荷重、高速、連続稼動、発進・制動、ＳＦ入力過多などで使用条件が厳しいことである。

このような発熱故障を防止する対策としては、以下の対策が考えられる。

第１の対策としては、外側ゴム層に、耐発熱性の良いゴムを配置することである。耐熱性の良いゴムとは、例えば、高Ｍｏｄ（Ｍ５０：１．２以上）で低ｔａｎδ（０．２１以下）の種類のゴムである。しかし、発熱低減効果は大きいが、トレッドゴムが発熱重視型の配合設計となる為、耐摩耗性低下等の背反が生じるという別の問題が生じる。

第２の対策としては、外側ゴム層をＣＡＰ／ＢＡＳＥの２層構造として、ＢＡＳＥに耐発熱性の良いゴムを配置すること、すなわち、多層分割構造による機能分離化をすることが考えられる。しかし、ＣＡＰ／ＢＡＳＥによる機能分離化により背反品質を補うことを可能としているものの、第１の対策と比較すると発熱低減効果が小さい。更には２層化となるため生産性を損なうことが短所となる。

第３の対策としては、内側ゴム層の短繊維混入ゴムについて、耐発熱性が良いゴムを混入することが考えられる。しかし、ゴム材料種を選別することによって生産性が大幅に低下する割には、奏される発熱低減効果は小さいという難点がある。
特開２００５−６７５１３号公報 特開２００３−７２３１５号公報 特開２００２−２５４９０２号公報 特開平７−２３２５０８号公報

本発明は、上記事実を考慮して、他性能を損なうことなく発熱故障を発生し難くしたニューマチック形クッションタイヤを提供することを課題とする。

本発明者は、タイヤ転動時、タイヤ内部には歪によるエネルギーロスによって熱が蓄積されることに着目した。そして、熱の上昇変化率及び最高値が使用条件（荷重、速度、稼働率など）とタイヤ構造、材料とによって決定されるニューマチック形クッションタイヤは、空気入りタイヤと異なり、タイヤ内部も全てゴムで構成されている為、放熱作用の面で不利となっていることにも着目した。

更に、発熱による故障のメカニズムについても検討した。そして、図６に示すように、放熱作用による温度低下よりも、蓄熱による温度上昇のほうが大きいと、タイヤ温度が徐々に上昇していき、ゴムが破壊される温度にまで上昇すると、ヒートセパレーションが起きることを見い出した。また、図７に示すように、走行と停車を繰り返した場合、このことが生じ易いことも見い出した。

そこで、本発明者は、鋭意検討の結果、ゴム配合設計で対応してきたものを形状設計で可能とすることを考え付き、更に検討を重ね、本発明を完成するに至った。

請求項１に記載の発明は、少なくとも１層のトレッドゴム層と、該トレッドゴム層の径方向内側でリムに接するベースゴム層と、を有するニューマチック形クッションタイヤにおいて、前記トレッドゴム層にタイヤサイド部からタイヤ赤道面に向かって延びる、タイヤ赤道面側先端部の形状がフラスコ型形状であるサイド溝を配置したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明では、このように、タイヤサイド部からタイヤ赤道面に向かって延びるサイド溝をトレッドゴム層に配置している。これにより、サイド溝によって放熱が促されるので、発熱が抑制され、発熱耐久性が向上する。また、サイド溝を形成することによりゴムのボリュームを減らしてヒステリシスロスの総量を減らすことができるので、タイヤの転がり抵抗が低減される。また、サイド溝の配置によって、耐摩耗性や生産性などの他性能を損なうことはない。

また、サイド溝のタイヤ赤道面側先端部形状がフラスコ型形状であるため、歪集中を緩和させることができる。従って、他性能を損なうことなく発熱故障を発生し難くしたニューマチック形クッションタイヤが実現される。また、サイド溝の形成によって乗り心地性が向上する。

請求項２に記載の発明は、前記サイド溝をタイヤ赤道面の両側に配置したことを特徴とする。

これにより、タイヤ赤道面の両側で放熱効果を上げることができる。

請求項３に記載の発明は、前記サイド溝をタイヤ周方向に沿って連続的または断続的に形成したことを特徴とする。

これにより、放熱効果の向上やゴムのボリュームの減少を更に顕著にすることができる。

なお、放熱効果の向上やゴムのボリュームの減少は、サイド溝を周方向に連続して配置した場合が最も有効であるが、断続させて周方向に配置してもほぼ同様の効果が期待できる。また、千鳥状に周方向に配置してもよい。

請求項４に記載の発明は、前記サイド溝がタイヤ軸方向と平行に延びていることを特徴とする。

このように、サイド溝をタイヤ軸方向と平行に配置することにより加硫後のタイヤをモールドから容易に取り出すことができ、製造不良を抑制することができる。

請求項５に記載の発明は、リムのベースラインから前記サイド溝のタイヤサイド部における中心までの高さが、タイヤ断面高さの０．３５〜０．８倍であり、前記サイド溝のタイヤ径方向の幅がタイヤ断面高さの０．０３〜０．３５倍であり、前記サイド溝のタイヤ軸方向の深さがタイヤ片側断面幅の０．１５〜０．７倍であることを特徴とする。

リムのベースラインからサイド溝のタイヤサイド部における中心までの高さがタイヤ断面高さの０．３５倍よりも小さいと、弾性率の高いベース層にサイド溝が形成されることになる。このベース層は、通常、発熱レベルが高くない部位である。このため、得られる放熱効果が少ない。

一方、リムのベースラインからサイド溝のタイヤサイド部における中心までの高さがタイヤ断面高さの０．８倍よりも大きいと、動きの大きいクラウン部にサイド溝が形成されることになる。このクラウン部にサイド溝が形成されると、転がり抵抗の悪化、バットレスクラックの発生などによる耐久性の問題が生じ易くなる。

リムのベースラインからサイド溝のタイヤサイド部における中心までの高さがタイヤ断面高さの０．３５〜０．８倍とすることで、タイヤ内部で熱が蓄積し易い領域にサイド溝が配置される。

また、サイド溝のタイヤ径方向の幅がタイヤ断面高さの０．０３倍よりも短いと、得られる放熱効果が少ない。一方、サイド溝のタイヤ径方向の幅がタイヤ断面高さの０．３５倍よりも長いと、耐久性、操縦安定性に問題が生じ易い。

また、サイド溝のタイヤ軸方向の深さがタイヤ片側断面幅の０．１５倍よりも浅いと、得られる放熱効果が少ない。一方、サイド溝のタイヤ軸方向の深さがタイヤ片側断面幅の０．７倍よりも深いと、耐久性、操縦安定性に問題が生じ易い。

請求項５に記載の発明により、放熱効果が充分に得られるとともに、耐久性、操縦安定性の問題が生じ難い。

請求項６に記載の発明は、前記サイド溝では、前記フラスコ型形状でタイヤ径方向に見た最も広い幅と、タイヤサイド部でタイヤ径方向に見た幅と、の比が１．０３〜１．４の範囲にあることを特徴とする。

請求項６に記載の発明では、このように、サイド溝のタイヤ表面側における溝幅よりも、サイド溝の先端側（フラスコ形状）の溝幅を広くすることで、溝先端部の歪集中を緩和させることができる。

上記の比が１．０３よりも小さいと、この歪集中の緩和効果があまり奏されない。

また、上記の比が１．４よりも大きいと、タイヤの製造上の問題が生じ易い。例えば、上下型割モールドで加硫を行う場合、加硫後に釜（金型）からタイヤを取り出す際、サイド溝内に挿入されている釜の部位が抜け難く、また、抜く際にゴム欠けが生じ易い。

請求項１に記載の発明によれば、他性能を損なうことなく発熱故障を発生し難くしたニューマチック形クッションタイヤが実現される。

請求項２に記載の発明によれば、タイヤ赤道面の両側で放熱効果を上げることができる。

請求項３に記載の発明によれば、放熱効果の向上やゴムのボリュームの減少を更に顕著にすることができる。

請求項４に記載の発明によれば、タイヤの製造不良を抑制することができる。

請求項５に記載の発明によれば、放熱効果が充分に得られるとともに、耐久性、操縦安定性の問題が生じ難い。

請求項６に記載の発明によれば、サイド溝の溝底の歪集中を緩和させることができ、耐久性の問題が生じ難い。

請求項７に記載の発明によれば、溝先端部の歪集中を緩和させることができる。

以下、実施形態を挙げ、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に示すように、本実施形態に係るニューマチック形クッションタイヤ１０は、トレッドゴム層１２と、このトレッドゴム層１２の径方向内側でリムに接するベースゴム層１４と、を有する。

トレッドゴム層１２は、ベースゴム層１４に接合されたミドルゴム層１６と、径方向最外側に位置するトップゴム層１８と、で構成される。

ミドルゴム層１６には、タイヤサイド部２０からタイヤ赤道面ＣＬに向かって延びるサイド溝２２が、タイヤ赤道面ＣＬの両側で配置されている。このサイド溝２２は、タイヤ周方向に沿って断続的に形成され、しかもタイヤ軸方向Ｚと平行に延びている（図３参照）。

図２に示すように、リムのベースラインＢＬからサイド溝２２のタイヤサイド部２０における中心までの高さｂは、タイヤ断面高さａの０．３５〜０．８倍にされている。そして、サイド溝２２のタイヤ径方向の幅ｄがタイヤ断面高さａの０．０３〜０．３５倍で、サイド溝２２のタイヤ軸方向の深さｃがタイヤ片側断面幅ｇの０．１５〜０．７倍にされている。

サイド溝２２のタイヤ赤道面側の先端部（溝底部）２２Ｔの形状はフラスコ型形状にされている。そして、サイド溝２２では、先端部２２Ｔにおけるタイヤ径方向に見た最も広い幅ｅと、タイヤサイド部２０におけるタイヤ径方向に見た幅ｄと、の比ｅ／ｄが１．０３〜１．４の範囲にされている。

先端部２２Ｔは例えば球状である。先端部２２Ｔの深さｆは、先端部２２Ｔを形成しているゴム部に生じる歪集中を適度に緩和させる深さとする。

本実施形態では、このように、タイヤサイド部２０からタイヤ赤道面ＣＬに向かって延びるサイド溝２２をミドルゴム層１６に配置している。これにより、サイド溝２２によって放熱が促され、発熱が抑制されるので、発熱耐久性が向上する。また、サイド溝２２を形成することによりゴムのボリュームを減らしてヒステリシスロスの総量を減らすことができるので、タイヤの転がり抵抗が低減される。また、サイド溝２２の形成によって乗り心地性が向上する。なお、このサイド溝２２の配置によって、耐摩耗性や生産性などの他性能を損なうことはない。従って、他性能を損なうことなく発熱故障を発生し難くしたニューマチック形クッションタイヤ１０が実現される。

また、複数のサイド溝２２がタイヤ周方向に沿って断続的に形成され、その上、サイド溝２２はタイヤ赤道面ＣＬの片側だけでなく両側に形成されている。これにより、放熱効果を更に上げることができるとともに、ゴムのボリュームの減少を更に顕著にすることができる。

更に、サイド溝２２はタイヤ軸方向と平行に配置されているので、加硫後のタイヤをモールドから容易に取り出すことができ、製造不良を抑制することができる。

また、高さｂ、幅ｄ、深さｃが上記のような範囲にされているので、放熱効果が充分に得られるとともに、耐久性、操縦安定性の問題が生じ難い。

その上、サイド溝２２のタイヤ赤道面側の先端部２２Ｔの形状はフラスコ型形状にされているので、これにより、サイド溝２２の溝底の歪集中を緩和させることができ、耐久性の問題が更に生じ難い。

また、先端部２２Ｔとタイヤサイド部２０とにおけるサイド溝２２の溝幅の比の範囲が上記のように規定されているので、先端部２２Ｔでの歪集中を緩和させることができる。

なお、図４に示すように、サイド溝２２を千鳥状に周方向に配置してもよい。これにより、更なるボリューム減により発熱抑制効果をより顕著に奏することができる。また、千鳥状にすることで、タイヤ剛性低下による歪条件を回避することが可能になる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態に係るニューマチック形クッションタイヤ３０では、第１実施形態に比べ、断続的に形成されたサイド溝２２（図３参照）に代えて、図５に示すように、連続的にリング状に形成されたサイド溝３２をタイヤ周方向に沿って形成している。

これにより、放熱効果の向上やゴムのボリュームの減少の効果を更に顕著に奏することができる。

＜試験例＞
本発明の効果を確かめるために、本発明者は、第１実施形態のニューマチック形クッションタイヤ１０、及び、従来例のニューマチック形クッションタイヤ（以下、従来例のタイヤという）を用意し、実車走行により性能の評価を行なった。

ニューマチック形クッションタイヤ１０としては、表１に示すように、タイヤサイズが互いに異なる３種類のタイヤを用意した。

この３種類のタイヤとは、ＩＤＳ ７．００−１２ ＰＬ０１（以下、実施例１のタイヤという）、ＩＤＳ １８×７−８ ＰＬ０１（以下、実施例２のタイヤという）、及び、ＩＤＳ ５．００−８ ＰＬ０１（以下、実施例３のタイヤという）である。各タイヤにおけるａ〜ｇの値も表１に併せて示す。

従来例のタイヤとしては、タイヤサイズがＩＤＳ ７．００−１２ ＰＬ０１であるものを用意した。

（タイヤ内部温度特性についての試験）
本発明者は、実施例１のタイヤ（リム型式、５．００Ｓ）を２．５トン用のエンジン型フォークリフトに取付けた。取付位置としては、発熱性に対して厳しいフロント側とした。また、装着した左右（車輌左右）で比較できるように、２種のタイヤを左右対となるように取付けた。

そして、後述の表３のＡ社条件で実地走行させ、タイヤの内部温度を一定時間毎に測定し、最高温度を求めた。内部温度の測定位置は、ベースゴム層１４とトレッドゴム層１２との境界部より径方向上方へ１０ｍｍの位置である。本試験では、トレッド踏面センター部より穴を空けてこの位置の温度を測定した。

また、同じ条件で、従来例のタイヤについてもタイヤ内部の最高温度を測定した。測定結果をそれぞれ表２に示す。表２では最高温度が低いほど発熱抑制性能が高いことを示す。

表２から判るように、実施例１のタイヤでは、従来例のタイヤに比べ、タイヤ内部の最高温度は３５℃も低かった。

（転がり抵抗特性についての試験）
また、本発明者は、別の実施例１のタイヤ（すなわち未使用の実施例１のタイヤ）及び未使用の従来例のタイヤを用い、室内で転がり抵抗を調べる試験を行った。リム型式は５．００Ｓ×１２（ＴＢリム）である。荷重はＪＡＴＭＡ基準１００とし、走行速度は１５ｋｍ／ｈとした。

この転がり抵抗を調べる試験では、従来例のタイヤにおける評価を１００とし、実施例１のタイヤについては相対評価となる指数を算出した。評価結果を表２に併せて示す。表２では、指数が小さいほど転がり抵抗が小さくて発熱抑制性能が高いことを示す。

表２から判るように、実施例１のタイヤでは、従来例のタイヤに比べ、転がり抵抗が小さい。

（他に不具合がないかの確認試験）
また、本発明者は、他に不具合が発生しないことを確認するために、表３に示すように３社の運搬条件でそれぞれ実地試験を行った。

この試験では、表３に示すように、Ａ社条件には実施例１のタイヤで、Ｂ社条件には実施例２のタイヤで、Ｃ社条件には実施例３のタイヤで、それぞれ試験を行った。車輌は全て２．５トン用のエンジン型フォークリフトとし、路面は全て舗装路とした。

試験条件や、不具合の発生の有無の評価を表３に併せて示す。表３から判るように、何れの試験条件であっても、他の不具合は発生していなかった。

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実施形態に係るニューマチック形クッションタイヤの径方向断面図である。 第１実施形態に係るニューマチック形クッションタイヤの径方向断面片側図である。 第１実施形態に係るニューマチック形クッションタイヤの側面図である。 第１実施形態に係るニューマチック形クッションタイヤの変形例の側面図である。 第２実施形態に係るニューマチック形クッションタイヤの側面図である。 発熱による故障が生じるメカニズムを示す説明図である。 走行、停止の繰り返しにより発熱による故障が生じる例を示す説明図である。

符号の説明

１０ ニューマチック形クッションタイヤ
１２ トレッドゴム層
１４ ベースゴム層
２０ タイヤサイド部
２２ サイド溝
２２Ｔ 先端部（タイヤ赤道面側先端部）
３０ ニューマチック形クッションタイヤ
３２ サイド溝

Claims (6)

1. 少なくとも１層のトレッドゴム層と、該トレッドゴム層の径方向内側にリムに接するベースゴム層と、を有するニューマチック形クッションタイヤにおいて、
   前記トレッドゴム層にタイヤサイド部からタイヤ赤道面に向かって延びる、タイヤ赤道面側先端部の形状がフラスコ型形状であるサイド溝を配置したことを特徴とするニューマチック形クッションタイヤ。
2. 前記サイド溝をタイヤ赤道面の両側に配置したことを特徴とする請求項１記載のニューマチック形クッションタイヤ。
3. 前記サイド溝をタイヤ周方向に沿って連続的または断続的に形成したことを特徴とする請求項１または２記載のニューマチック形クッションタイヤ。
4. 前記サイド溝がタイヤ軸方向と平行に延びていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のニューマチック形クッションタイヤ。
5. リムのベースラインから前記サイド溝のタイヤサイド部における中心までの高さが、タイヤ断面高さの０．３５〜０．８倍であり、
   前記サイド溝のタイヤ径方向の幅がタイヤ断面高さの０．０３〜０．３５倍であり、
   前記サイド溝のタイヤ軸方向の深さがタイヤ片側断面幅の０．１５〜０．７倍であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のニューマチック形クッションタイヤ。
6. 前記サイド溝では、前記フラスコ型形状でタイヤ径方向に見た最も広い幅と、タイヤサイド部でタイヤ径方向に見た幅と、の比が１．０３〜１．４の範囲にあることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のニューマチック形クッションタイヤ。

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