JP5557875B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
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)。
それゆえ、本発明の目的は、溝の面積の増加を最小限に抑えて、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。
本発明により、溝の面積の増加を最小限に抑えている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ることができる。
また、本発明の空気入りタイヤは、トレッド踏面に、タイヤ周方向に沿って延びる少なくとも1本の周方向溝と、周方向溝に開口し、周方向溝より溝幅が広く、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる複数の幅方向溝が形成された空気入りタイヤであって、幅方向溝に対向する周方向溝の溝壁に凹部が形成され、タイヤ周方向に隣接する凹部間の、周方向溝の溝底には、少なくとも1つの突起部が形成され、凹部は、トレッド平面視で、凹部を形成する壁面と周方向溝の溝壁との角度θ1、θ2について、θ1<θ2となる非対称な形状であり、突起部は、周方向溝の直交する方向に対して傾斜しており、角度θ2を形成する凹部の壁面の、周方向溝に対する傾斜方向は、突起部の、周方向溝の溝壁に対する傾斜方向と同一であることを特徴とするものである。
本発明により、溝の面積の増加を最小限に抑えている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ることができるとともに、凹部と突起部とが干渉せず、より多くの突起部を配置することができる。すなわち、周方向溝において、凹部を設けた側の溝壁はその対面の溝壁よりも周方向長さが凹部分短くなる。さらに、凹部が非対称形状で周方向溝に合流する幅方向溝の開口位置からずらして配置する。以上を総合したとき、周方向溝の底に設ける突起部は、角度θ2を形成する凹部の壁面と同じ向きに傾斜して設けることが、より多くの数を効率良く設置することにつながるのである。
ここで、本発明の空気入りタイヤでは、突起部の溝中心線に沿った長さL7と、突起部が周方向溝の延在方向において形成される間隔P7とが、下記式
0.75×L7≦P7≦10×L7
を満たすことが好ましい。
この構成により、周方向溝の底部を流れる空気をかき乱し、同溝の底部と溝壁部との伝熱効率を高めることができる。
この構成により、放熱が促進されにくい位置に突起部を配置することになるので、トレッド部からの放熱を効果的に行うことができる。
この構成により、幅方向溝からの空気の流れがスムーズになり、より多くの空気を周方向溝に導入することができる。
この構成により、凹部の石噛み性を改良することができる。
建設車両用タイヤは、ゴムボリュームが大きく、発熱の問題が特に顕著となりうるため、本発明の空気入りタイヤを建設車両用に用いると、特に効果的である。
また、本発明の空気入りタイヤは、凹部のタイヤ幅方向の長さが50mm以下であることが好ましい。
図1は、建設車両用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(好適な傾斜角度は、タイヤ幅方向に対して15〜45°である)、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。また、周方向溝2は、直線状ではなく、ジグザグ状あるいは波状でもよい。
拡大図に示すように、凹部6は、タイヤ幅方向の長さWが、タイヤ周方向に沿って変化する。すなわち、凹部6と周方向溝2との接続点6aから凹部6の頂点6cに向かって長さWは漸増し、その後、頂点6cから凹部6と周方向溝2との接続点6bに向かって長さWは漸減する。
また、凹部6は、タイヤ周方向の長さLが、周方向溝2に開口する側から奥に向かって減少する。すなわち、長さLは、接続点6aと接続点6bとの間の距離が最大であり、頂点6cに向かうにつれて減少する。
図2(a)に示すように、凹部6を形成しない場合、幅方向溝3に対向する周方向溝2の溝壁とは、幅方向溝3の両溝壁を延長させて周方向溝2の溝壁と交わる点A、B間を表すものとする。
凹部6は、図2(b)に示すように、点A、B間に形成されてもよいし、図2(c)に示すように、点A、B間の外側にはみ出して形成されてもよい。また、図2(d)に示すように、周方向溝2と凹部6との接続点の一方が、点A、B間に形成され、他方が点A、B間の外側に形成されてもよい。すなわち、凹部6は、点A、B間に少なくとも一部が形成されていればよい。
凹部6は、図2(e)に示すように、周方向溝2と凹部6との接続点の一方が、点A、B間の外側に形成され、他方が点Bと一致して形成されていることが好ましい。
また、図2(f)に示すように、幅方向溝3が、タイヤ幅方向に対して傾斜している場合、幅方向溝3に対向する周方向溝2の溝壁とは、幅方向溝3の両溝壁を延長させて周方向溝2の溝壁と交わる点A、B間を表すものとする。そして、この点A、Bを基準として、上記の図2(b)〜(e)に示したところと同様に、凹部6を配置すればよい。
突起部7は、周方向溝2の一方の溝壁21から、この溝壁21に対向する他方の溝壁22まで延在している。すなわち、突起部7は、周方向溝2の溝幅W2全体にわたって形成されている。
突起部7は、周方向溝2の溝底23からタイヤ径方向外側に立設するように形成されている。突起部7は、例えば、平板状のゴムからなる。
図5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(接地面側と反対側)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、既存の溝の溝幅を大きく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。
タイヤの負荷転動によってブロック状陸部5の温度は上昇するが、ブロック状陸部5のうち、幅方向溝3に近い部分(図中斜線で示す)は、幅方向溝3内に流れる風によって放熱が行われ、温度が低下する。一方、ブロック状陸部5のうち、幅方向溝3から遠い部分は、放熱が行われない。幅方向溝3内には、図6(a)にて矢印で示すように、トレッド端TEから周方向溝2に向かって風が流れている。この風は、幅方向溝3に対向する周方向溝2の溝壁に衝突し、タイヤ回転方向に対して順方向と逆方向とに分散する。図示例のように、周方向溝2に対して幅方向溝3が垂直に形成されている場合、溝壁に衝突した風は、順方向と逆方向とに等しい風量で分散する。ある幅方向溝3から周方向溝2内に流れ込んだ順方向の風は、タイヤ周方向に隣接する幅方向溝3から周方向溝2内に流れ込んだ逆方向の風と、中間地点Mにおいて衝突する。すると、地点Mにおいて、風の流れが停滞するため、ブロック状陸部5を放熱することができなくなる。
なお、周方向溝2は、幅方向溝3より溝幅が狭いため、ブロック状陸部5のうち、周方向溝2に隣接した部分は、幅方向溝3に隣接した部分ほど放熱が行われない。
また、図6(c)に示すように、幅方向溝3をタイヤ幅方向に対して傾斜させるとともに凹部6を形成すると、幅方向溝3内から周方向溝2内に流れ込む風を、周方向溝2内においてより不均等に分散し、周方向溝2内の風がぶつかる地点Mを、幅方向溝3により近づけた位置に移動することができるので好ましい。
突起部7の背面側で滞留していた流体S2’は、主流S2に引っ張られて回転し、この部分の熱を奪って主流S2に合流する。同様に、次の突起部7のタイヤ回転方向に対する前側(前面側)で滞留していた流体S3’は、主流S3に引っ張られて回転し、この部分の熱を奪って主流S3に合流する。
このように、主流S1、S2、S3が突起部7を乗り越えて加速し、かつ、流体S2’、S3’が溝底23の熱を奪って主流S2、S3に合流することによって、広範囲でタイヤ温度を低減させることができる。
なお、説明のために、主流S1、S2、S3を断続して記載したが、実際には連続している。
図8(a)に示すように、凹部6は、トレッド平面視で凹部6を形成する壁面61、62と周方向溝2の溝壁21との角度θ1、θ2について、θ1<θ2となる非対称な三角形とすることが好ましい。
この場合、角度θ2を形成する壁面62の、周方向溝2に対する傾斜方向は、突起部7の、周方向溝2に対する傾斜方向と同一であることが好ましい。このような構成にすることにより、上述したように、とが干渉せず、より多くの突起部7を配置することができる。
図6(b)を用いて説明したように、凹部6を設けた場合、周方向溝2内の風がぶつかる地点Mは、壁面62に近い位置に存在するため、この位置は放熱が促進されにくい。それゆえ、この位置に突起部7を形成することにより、トレッド部からの放熱を効果的に行うことができる。
さらにまた、図8(c)に示すように、凹部6をθ1=θ2の2等辺三角形とすることもできるが、この場合、幅方向溝3に対してずらして形成する必要がある。すなわち、凹部6の頂点6cが、幅方向溝3の中心線(図中一点鎖線で示す)の上とは異なる位置に存在するように、凹部6を形成する必要がある。頂点6cを幅方向溝3の中心線上に配置すると、風を分散させることができず、トレッド部からの放熱を効果的に行うことができないためである。
このような構成にすることにより、幅方向溝3からの空気の流れがスムーズになり、より多くの空気を周方向溝2に導入することができる。
また、凹部6は、三角形の他、図9(a)に示すような四角形や、図9(b)に示すように丸みを持たせた形状とすることもできる。ここで、凹部6が図9(b)に示すような丸みを持たせた形状である場合は、同図に示すように、周方向溝壁の凹部6の起点と凹部6の最奥部とを結ぶ線分を凹部の壁面61および62として、上記した角度θ1およびθ2を規定することができる。
このような構成にすることにより、凹部6、周方向溝2および幅方向溝3の石噛み性を改良することができる。
ブロック状陸部5の温度は、溝底側、すなわち、トレッド内部のカーカスに近い側が高く、トレッド踏面1に近づくにつれて低下する。それゆえ、溝底に凹部6を設けることにより、温度が高い部分に隣接した周方向溝2内の風の向きを変えることができるため好ましい。
また、図4に示すように、突起部7と溝中心線WLとの成す角度θが10°以上60°以下であることがさらに好ましい。
角度θが10°未満の場合、突起部7と溝壁21または溝壁22とにより形成される鋭角部分によって周方向溝2内を流れる風の流れが極めて弱くなり、トレッド部からの放熱を効率的に行えないおそれがある。一方、角度θが60°超の場合、周方向溝2内を流れる風を螺旋状の流れに変化させる効果が弱くなる。
P7<0.75×L7の場合、周方向溝2に形成される突起部7の数が多くなり過ぎ、周方向溝2内を流れる風の速度が大きく低下し、トレッド部からの放熱を効率的に行えないおそれがある。一方、10×L7<P7の場合、周方向溝2内を流れる風を螺旋状の流れに変化させる効果が弱くなる。
なお、長さL7は、周方向溝2の延在方向(図示例では、タイヤ周方向)における突起部7の一端から他端までの長さである。間隔P7は、突起部7と溝中心線WLとが交差する突起部7の中心間の距離である。
H7≦0.03×D2の場合、突起部7の高さH7が低くなり過ぎ、周方向溝2内を流れる風を螺旋状の流れに変化させる効果が弱くなる。一方、0.4×D2<H7の場合、突起部7の高さH7が高くなり過ぎ、周方向溝2内を流れる風が溝底23に到達し難くなり、トレッド部からの放熱を効率的に行えないおそれがある。
さらに、突起部7の形状は、図4に示すような厚さW7が略一定の平板状に限定されることはなく、例えば、トレッド平面視において、厚さW7が略一定で波状に延在する波形状や、溝中心線WL付近が太く、溝壁21および溝壁22に向かうに連れて細くなる、または、溝中心線WL付近が細く、溝壁21および溝壁22に向かうに連れて太くなる形状でもよい。
幅方向溝3の溝幅は、狭すぎると溝内の空気流れがなくなる為に、5mm以上であることが好ましい。
発明例タイヤ1〜4は、突起部7の配置以外は図1に示すトレッドパターンを設け、比較例タイヤ1〜3は、凹部6および突起部7の有無以外は発明例タイヤ1と同じトレッドパターンを設けている。各供試タイヤ(タイヤサイズ:53/80R63)の仕様を表1に示す。
各供試タイヤをリム(リム幅:36インチ)に組み付け、内圧(600kPa)を付与した後、室内ドラム試験(荷重:82.5トン、ドラム径:5m、ドラム表面速度:8km/h)にて、24時間走行後の周方向溝2に隣接するリブ状中央陸部4の温度を測定した。測定結果を、表1にあわせて示す。
温度の測定箇所は、図12(a)に示すとおりである。合流点とは、周方向溝2と幅方向溝3とが合流する地点に隣接するリブ状中央陸部4上の点であり、周方向1/2点とは、周方向溝2の、隣接する幅方向溝3の中間地点に隣接するリブ状中央陸部4上の点であり、周方向1/4点および周方向3/4点とは、それぞれ、合流点と周方向1/2点との中間地点に隣接するリブ状中央陸部4上の点である。
発明例2、3は、発明例1と比較すると、突起部7の個数を増加することにより、少なくとも2点の温度がさらに低下していることがわかる。
発明例4は、発明例2と比較すると、突起部7を、角度θ2を形成する壁面62に近い位置に形成することにより、周方向3/4点の温度が低下していることがわかる。
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 凹部
7 突起部
21、22 溝壁
23 溝底
31、32 溝壁
61、62 壁面
Claims (9)
- トレッド踏面に、タイヤ周方向に沿って延びる少なくとも1本の周方向溝と、前記周方向溝に開口し、前記周方向溝より溝幅が広く、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる複数の幅方向溝が形成された空気入りタイヤであって、
前記幅方向溝に対向する前記周方向溝の溝壁に凹部が形成され、
タイヤ周方向に隣接する前記凹部間の、前記周方向溝の溝底には、少なくとも1つの突起部が形成され、
前記凹部と前記周方向溝との接続点から当該凹部の頂点に向かって、当該凹部のタイヤ幅方向の長さは漸増し、その後、当該頂点から当該凹部と当該周方向溝との接続点に向かって、当該凹部のタイヤ幅方向の長さは漸減し、
前記凹部の前記頂点が、前記幅方向溝の中心線の上とは異なる位置に存在することを特徴とする空気入りタイヤ。 - トレッド踏面に、タイヤ周方向に沿って延びる少なくとも1本の周方向溝と、前記周方向溝に開口し、前記周方向溝より溝幅が広く、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる複数の幅方向溝が形成された空気入りタイヤであって、
前記幅方向溝に対向する前記周方向溝の溝壁に凹部が形成され、
タイヤ周方向に隣接する前記凹部間の、前記周方向溝の溝底には、少なくとも1つの突起部が形成され、
前記凹部は、トレッド平面視で、前記凹部を形成する壁面と前記周方向溝の溝壁との角度θ1、θ2について、θ1<θ2となる非対称な形状であり、
前記突起部は、前記周方向溝の直交する方向に対して傾斜しており、
角度θ2を形成する前記凹部の前記壁面の、前記周方向溝に対する傾斜方向は、前記突起部の、前記周方向溝の溝壁に対する傾斜方向と同一であることを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記突起部の溝中心線に沿った長さL7と、前記突起部が前記周方向溝の延在方向において形成される間隔P7とが、下記式
0.75×L7≦P7≦10×L7
を満たす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。 - 前記突起部は、前記周方向溝の一方の溝壁から、前記一方の溝壁に対向する他方の溝壁まで延在してい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。
- 前記凹部は、トレッド平面視で、前記凹部を形成する壁面と前記周方向溝の溝壁との角度θ1、θ2について、θ1<θ2となる非対称な形状であり、
前記突起部は、タイヤ周方向に隣接する前記凹部間の、角度θ2を形成する前記凹部の前記壁面に近い位置に形成されている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。 - 前記凹部は、トレッド平面視で、前記凹部を形成する壁面と前記周方向溝の溝壁との角度θ1、θ2について、θ1<θ2となる非対称な形状であり、
前記幅方向溝は、タイヤ幅方向に対して傾斜して、前記幅方向溝の溝壁と前記周方向溝の溝壁とにより鈍角および鋭角を形成し、
角度θ1を形成する前記凹部の壁面が前記鈍角側に配置され、角度θ2を形成する前記凹部の壁面が前記鋭角側に配置されている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。 - 前記凹部は、トレッド踏面から見た開口面積が、トレッド踏面から溝底に向かって漸減する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。
- 建設車両用に用いられることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記凹部のタイヤ幅方向の長さが50mm以下であることを特徴とする請求項8に記載の空気入りタイヤ。
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