JP5690407B2 - タイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、走行に伴うタイヤの温度上昇を抑制したタイヤに関する。
従来、車両に装着される空気入りタイヤ(以下、タイヤ)では、車両の走行に伴うタイヤの温度上昇を抑制するために、様々な方法が用いられている。特に、トラック、バス及び建設用車両などに装着される重荷重用タイヤでは、温度上昇が顕著である。
そこで、例えば、タイヤのサイドウォール部にフィン状の突起を多数設けたタイヤが知られている(例えば、特許文献1)。このようなタイヤによれば、タイヤが路面を転動すると、フィン状の突起によりサイドウォール部表面を通過する気流に乱流が生じ、この乱流によってタイヤからの放熱が促進されるため、サイドウォール部の温度上昇が抑制される。
しかしながら、上述した従来のタイヤには、次のような改善すべき点があった。すなわち、従来のタイヤでは、サイドウォール部に突起を設けることで、サイドウォール部の温度上昇を抑制する効果はあったものの、トレッド部の温度上昇を抑制することができず、対策が望まれていた。
特開2009−160994号公報(第4−5頁、第2図)
本発明の特徴は、トレッド部(トレッド部5)にタイヤ周方向に延びる周方向溝(周方向溝50)と、前記トレッド部の外側の端部であるトレッド端部(トレッド端部5e)に開口部(開口部60a)を有し、前記トレッド端部から前記周方向溝までトレッド幅方向に延びるラグ溝とが形成されたタイヤ(タイヤ1)であって、前記周方向溝の溝底(溝底52)には、突起部(突起部500)が設けられ、前記突起部は、前記周方向溝を形成する一方の側壁(側壁51)から、前記一方の側壁と対向する他方の側壁(側壁53)に向けて延在し、前記ラグ溝は、タイヤ周方向に所定間隔を設けて複数形成されており、前記タイヤのトレッド面視において、前記周方向溝の溝内を通る周方向溝内線(例えば、周方向溝内線TCL)と、前記ラグ溝の溝内を通るラグ溝内線(例えば、ラグ溝内線WCL)とが交差する点を交差点(交差点Pc)とした場合、前記突起部は、第1の交差点(第1の交差点Pc1)と、前記第1の交差点とタイヤ周方向において隣接する第2の交差点(第2の交差点Pc5)との間に設けられていることを要旨とする。
第1の特徴に係るタイヤによれば、周方向溝の溝内を通る周方向溝内線と、ラグ溝の溝内を通るラグ溝内線とが交差する点を交差点とした場合、突起部が、第1の交差点と第2の交差点との間に設けられている。かかるタイヤによれば、突起部が、第1の交差点と第2の交差点との間に設けられているため、第1の交差点と第2の交差点との間に突起部が設けられてない場合と比べて、周方向溝の溝内における空気の緩和層がかき乱され、放熱を促進させることが可能になる。すなわち、周方向溝の溝内における放熱を促進させるとともに、この周方向溝内の溝内の放熱によって、トレッド部における放熱を促進することができる。
上記特徴において、前記第2の交差点は、前記第1の交差点よりもタイヤ回転方向(回転方向tr)後方に位置しており、前記突起部は、前記第1の交差点と前記第2の交差点との間隔をPLとした場合、前記第1の交差点からPL/4の点よりも前記第2の交差点側に設けられていてもよい。
上記特徴において、前記突起部は、前記第1の交差点から3PL/4より、タイヤ回転方向前方に設けられていてもよい。
上記特徴において、前記トレッド部のトレッド幅方向における幅をTWとした場合、前記周方向溝は、タイヤ赤道線からトレッド幅方向外側に向かって、TW/8の位置に形成されていてもよい。
上記特徴において、前記タイヤのトレッド面視において、前記ラグ溝は、トレッド幅方向に対して傾斜して延在し、トレッド幅方向に対する前記ラグ溝の傾斜角度は、0度以上60度以下であってもよい。
上記特徴において、前記ラグ溝は、タイヤ赤道線を境として、トレッド幅方向の一方側とトレッド幅方向の他方側とに形成されており、トレッド幅方向の一方側に形成される前記ラグ溝と、トレッド幅方向の他方側に形成される前記ラグ溝とは、タイヤ赤道線から前記トレッド端部に向かって、タイヤ回転方向に対して同一の方向性を有してもよい。
上記特徴において、前記ラグ溝は、タイヤ赤道線を境として、トレッド幅方向の一方側とトレッド幅方向の他方側とに形成されており、トレッド幅方向の一方側に形成されるラグ溝と、トレッド幅方向の他方側に形成されるラグ溝とは、タイヤ赤道線から前記トレッド端部に向かって、タイヤ回転方向に対して異なる方向性を有してもよい。
上記特徴において、前記突起部は、前記周方向溝の前記一方の側壁に連結する側壁連結部分を有する上面部を有しており、トレッド幅方向に沿った断面において、前記側壁連結部分の断面形状は、曲率半径R1からなる円弧状に形成されており、前記上面部の幅をTWfとした場合、前記曲率半径R1は、0.1TWf≦R1≦0.4TWfの関係を満たしてもよい。
上記特徴において、前記突起部は、前記周方向溝の前記溝底に連結する溝底連結部分を有する側面部を有しており、前記突起部の幅方向に沿った断面において、前記溝底連結部分の断面形状は、曲率半径R2からなる円弧状に形成されており、前記突起部の前記溝底からの高さをHfとした場合、前記曲率半径R2は、0.1Hf≦R2≦Hfの関係を満たしてもよい。
上記特徴において、前記突起部は、前記第1の交差点と前記第2の交差点との間において、複数設けられていてもよい。
上記特徴において、前記トレッド部における前記ラグ溝の形成数は、前記タイヤ赤道線よりもトレッド幅方向の一方側において20本以上80本以下であってもよい。
上記特徴において、前記突起部は、タイヤ周方向に対して傾斜して設けられていてもよい。
図1は、第1実施形態に係るタイヤ1の斜視図である。 図2は、第1実施形態に係るタイヤ1のトレッドパターンの展開図である。 図3は、第1実施形態に係るタイヤ1の周方向溝50の一部破断斜視図である。 図4は、第1実施形態に係るタイヤ1タイヤ1のトレッド部5を拡大した拡大斜視図である。 図5は、図4のF5方向からの周方向溝50の形状を示す図である。 図6は、図4のF6−F6線に沿った周方向溝50(突起部500)の断面図である。 図7(a)は、周方向溝50のトレッド平面視における形状を示す図である。図7(b)は、図4のF5方向からの周方向溝50の形状を示す図である。 図8は、第1実施形態の変形例に係るタイヤのトレッド部5を拡大した拡大斜視図である。 図9は、第1実施形態の変形例に係るタイヤのトレッドパターンの展開図である。 図10は、比較評価において、測定点を説明するための図である。
本発明に係るタイヤの一例について、図面を参照しながら説明する。具体的には、(1)タイヤ1の概略構成、(2)突起部500の概略構成、(3)作用効果について説明する。
以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
[第1実施形態]
(1)タイヤ1の概略構成
本発明の第1実施形態に係るタイヤ1の概略構成について、図1乃至図2を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係るタイヤ1の斜視図である。図2は、本実施形態に係るタイヤ1のトレッドパターンの展開図である。
本実施形態に係るタイヤ1は、例えば、偏平率95%以下、リム径が57”以上、荷重負荷能力が60mton以上、荷重係数(k−factor)が1.3以上のラジアルタイヤを想定している。なお、タイヤ1は、これに限定されるものではない。
タイヤ1は、正規リムであるリムに組み付けられている。タイヤ1は、正規内圧を有し、正規荷重が負荷されている。なお、リムには、リムフランジが設けられる。また、タイヤ1は、ビード部、サイドウォール部なども備えるが、ここでは説明を省略する。
ここでは、説明の便宜上、タイヤ1は、車両が前進する場合において、回転方向(タイヤ回転方向)tr1に回転するように当該車両に装着されるものとする。なお、タイヤ1の車両装置時における回転方向は、特に指定されるものではない。
なお、「正規リム」とは、JATMA(日本自動車タイヤ協会)のYear Book2010年度版に定められた適用サイズにおける標準リムを指す。日本以外では、後述する規格に記載されている適用サイズにおける標準リムを指す。
「正規内圧」とは、JATMA(日本自動車タイヤ協会)のYear Book2010年度版のタイヤの測定方法で規定された空気圧である。日本以外では、「正規内圧」とは、後述する規格に記載されているタイヤ寸法測定時の空気圧に対応する空気圧である。
「正規荷重」とは、JATMA(日本自動車タイヤ協会)のYear Book2010年度版の単輪を適用した場合の最大負荷能力に相当する荷重である。日本以外では、「正規荷重」とは、後述する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。
規格は、タイヤが生産又は使用される地域に有効な産業規格によって決められている。例えば、アメリカ合衆国では、“The Tire and Rim Association Inc. のYear Book”であり、欧州では“The European Tire and Rim Technical OrganizationのStandards Manual”である。
トレッド部5は、路面と接するトレッド踏面を有する。トレッド部5は、トレッド幅方向twdにおいてトレッド部5の外側の端部であるトレッド端部5eを有する。トレッド部5のトレッドパターンは、タイヤ赤道線CL上の点を中心とした点対称の形状である。ここで、トレッド部5のトレッド端部5eとは、タイヤ1に「正規内圧」及び「正規荷重」が加えられた状態、かつタイヤ転動時に路面と接した状態において、トレッド踏面の端部を示す。タイヤ1が路面に接した状態とは、例えば、タイヤ1が「正規リム」に装着され、かつ「正規内圧」及び「正規荷重」が負荷された状態を示す。
タイヤ1は、空気入りタイヤである。タイヤ1は、乗用車などに装着される空気入りタイヤと比較して、トレッド部5のゴムゲージ(ゴム厚さ)が厚くともよい。
図1乃至図2に示されるように、トレッド部5には、タイヤ周方向tcdに延びる複数の周方向溝50と、複数のラグ溝60(幅方向溝)が形成される。また、トレッド部5には、複数の周方向溝50によって区画された複数の周方向陸部70(陸部)が形成される。
複数の周方向溝50は、タイヤ周方向tcdに沿って延びる。周方向溝50は、トレッド幅方向twdにおいて一方の外側と他方の外側とのそれぞれに形成されている。また、図2に示すように、本実施形態では、トレッド幅方向におけるトレッド部5の両端部(トレッド端部5e、5e)の幅をTWと表す。
図2に示すように、周方向溝50は、トレッド部5のトレッド幅方向twdにおける幅をTWとした場合、タイヤ赤道線CLからトレッド幅方向twd外側に向かって、TW/8の位置に形成されている。
なお、図2の例では、タイヤ赤道線CLからトレッド幅方向twd外側に向かって、TW/8の位置に、周方向溝50のトレッド幅方向twdの中心が位置する場合を例に挙げているが、これに限定されない。例えば、タイヤ赤道線CLからトレッド幅方向twd外側に向かってTW/8の位置に、周方向溝50の少なくとも一部が位置していればよい。また、図2の例では、周方向溝50が2本形成されている場合を例に挙げているが、タイヤ1は、これに限定されず、更に多くの周方向溝を有していてもよい。
また、図2の例では、周方向溝50がタイヤ周方向tcdに沿って、直線状に延びる形状である場合を例に挙げているが、屈曲した部分を含む形状であってもよい。なお、屈曲した部分を含む形状とは、タイヤ周方向tcdにジグザグ状に延びる形状であってもよいし、タイヤ周方向tcdに湾曲を繰り返す形状であってもよい。なお、周方向溝50が屈曲した部分を含む形状である場合、周方向溝50では、タイヤ周方向tcdに隣接する2つのラグ溝60間において、一つ又は複数の屈曲した部分が形成されていることが好ましい。更に、周方向溝50は、タイヤ周方向tcdに連続して延びていてもよいし、一つ又は複数の分断を繰り返しながらタイヤ周方向tcdに延びていてもよい。
図2に示すように、周方向溝50は、一方の側壁51と、溝底52と、他方の側壁53とを有する。また、周方向溝50の溝底52には、後述するように、複数の突起部500が設けられる。
ラグ溝60は、周方向溝50からトレッド端部5eまで延在する。ラグ溝60は、トレッド端部5eに開口部60aを有する。従って、ラグ溝60は、トレッド端部5eにおいて、開口している。一方、ラグ溝60は、トレッド端部5eから周方向溝50までトレッド幅方向twdに延びる。トレッド幅方向twdにおけるラグ溝60の内側の端部は、周方向溝50に開口する。すなわち、ラグ溝60は、周方向溝50に開口する開口部60bを有する。
ラグ溝60は、タイヤ周方向tcdに所定間隔Lを設けて複数形成されている。本実施形態に係るタイヤ1では、所定間隔Lは、100mm以上500mm以下となることが好ましい。
本実施形態に係るタイヤ1のトレッド面視において、ラグ溝60は、トレッド幅方向twdに対して傾斜して延在してもよい。トレッド幅方向twdに対するラグ溝60の傾斜角度θは、0度以上、かつ、60度以下であることが好ましい。
ここで、ラグ溝60内の空気の流れは主にタイヤ1の回転によって発生する走行風である。ラグ溝60の傾斜角度θは、タイヤ周方向tcdに近づくほど、走行風のラグ溝60内への流入量が増加するため、放熱が促進される。一方、ラグ溝60の傾斜角度θは、タイヤ周方向tcdに近づき過ぎると溝内流量は増大するものの、陸部ブロック100の幅が細くなる。これにより、陸部ブロック100の剛性が低下し、操縦性や耐摩耗性などのタイヤ性能の低下を引き起こす。よって、ラグ溝60の傾斜角度θは、上述の範囲内であることが好ましい。また、ラグ溝60の傾斜角度θは、30度以上45度以下の範囲内であることがより望ましい。
本実施形態に係るタイヤ1では、ラグ溝60は、タイヤ赤道線CLを境として、トレッド幅方向twdの一方側とトレッド幅方向twdの他方側とに形成されている。
本実施形態に係るタイヤ1では、トレッド幅方向twdの一方側に形成されるラグ溝60と、トレッド幅方向twdの他方側に形成されるラグ溝60とは、タイヤ赤道線CLからトレッド端部5eに向かって、回転方向trに対して異なる方向性を有する。
具体的に、図2に示すように、トレッド幅方向twdの一方側(左側)に形成されるラグ溝60の開口部60bから開口部60aに向かう方向は、回転方向tr2よりも回転方向tr1に近い方向に向かって延びる。一方、トレッド幅方向twdの他方側(右側)に形成されるラグ溝60の開口部60bから開口部60aに向かう方向は、回転方向tr1よりも回転方向tr2に近い方向に向かって延びる。すなわち、本実施形態に係るタイヤ1では、トレッドパターンが非方向性を有する。
複数の周方向陸部70は、タイヤ周方向tcdに沿って延びる。複数の周方向陸部70は、周方向陸部70A、70Bを含む。
周方向陸部70A、70Aは、トレッド幅方向twdにおいて最も外側に位置する周方向陸部である。周方向陸部70Bは、トレッド幅方向twdにおいて一方の周方向陸部70Aと他方の周方向陸部70Aとの間に位置する。周方向陸部70Bは、タイヤ赤道線CL上に位置する周方向陸部である。
周方向陸部70Aには、ラグ溝60が形成される。トレッド部5には、ラグ溝60によって区画された陸部ブロック100が設けられる。すなわち、周方向陸部70Aが、ラグ溝60によって分断されることにより、陸部ブロック100が形成される。
(2)突起部500の概略構成
本実施形態に係る突起部500の概略構成について、図3乃至図6を参照しながら説明する。
図3は、周方向溝50の一部破断斜視図である。図4は、周方向溝50のトレッド面視(トレッド部5の上方の視点)における形状を示す。図5は、図4のF5方向からの周方向溝50の形状を示す。なお、図5は、周方向溝50のトレッド幅方向twdにおける断面図とも言える。また、図6は、図4のF6−F6線に沿った周方向溝50(突起部500)の断面図である。
図3乃至図6に示すように、周方向溝50の溝底52には、突起部500が設けられる。本実施形態では、突起部500は、周方向溝50を形成する一方の側壁51から、他方の側壁53に向けて延在する。本実施形態では、突起部500は、一方の側壁51から、他方の側壁53まで連なる。つまり、突起部500は、周方向溝50の溝幅W全体に渡って設けられる。本実施形態では、側壁51及び側壁53は、タイヤ周方向tcdに平行に延び、側壁51と側壁53とは、互いに対向するように形成される。
突起部500は、周方向溝50の溝底52からタイヤ径方向trd外側に立設するように設けられる。本実施形態では、突起部500は、溝底52から立ち上がる平板状のゴムであり、タイヤ周方向に対して傾斜して設けられる。
具体的には、図4に示されるように、周方向溝内線TCLと突起部500とが成す角度θfは、10度以上60度以下である。角度θfは、タイヤ1のトレッド面視において、突起部500の延在方向と、周方向溝50の溝内を通る周方向溝内線TCLとが成す角度であって、タイヤ1の回転方向と逆側に形成される角度である。つまり、角度θfは、タイヤ1が回転方向tr1に転動することによって発生する空気の流れARの進行方向側に形成される角度である。なお、本実施形態では、周方向溝内線TCLは、周方向溝50の幅方向における中心を通る線として説明するが、これに限定されるものではない。周方向溝内線TCLは、周方向溝50の溝内であればどのような箇所を通る線であってもよい。
本実施形態では、タイヤ1のトレッド面視において、周方向溝50の溝内を通る周方向溝内線TCLと、ラグ溝60の幅方向における中心を通るラグ溝内線WCLとが交差する点を交差点Pcとする。なお、本実施形態では、ラグ溝内線WCLは、ラグ溝60の幅方向における中心を通る線として説明するが、これに限定されるものではない。ラグ溝内線WCLは、周方向溝50の溝内であればどのような箇所を通る線であってもよい。
なお、タイヤ1が回転方向tr1に回転する場合、交差点Pcの近傍の領域には、周方向溝50を流れる空気とラグ溝60を流れる空気とが合流する合流部分Aが形成される。この合流部分Aでは、空気が乱流となりやすいため、周方向溝50の溝内における放熱が促進される。
また、本実施形態では、図4に示すように、所定のラグ溝60の幅方向における中心を通るラグ溝内線WCLと、周方向溝内線TCLとが交差する点を第1の交差点Pc1とする。また、当該所定のラグ溝60のタイヤ周方向tcdに隣接する他のラグ溝60の幅方向における中心を通るラグ溝内線WCLと、周方向溝内線TCLとが交差する点を第2の交差点Pc5とする。
本実施形態に係るタイヤ1では、突起部500は、第1の交差点Pc1と、第1の交差点Pc1とタイヤ周方向tcdにおいて隣接する第2の交差点Pc5との間に設けられている。なお、本実施形態では、突起部500の位置は、タイヤ周方向tcd及びトレッド幅方向twdの中心によって定められることとする。従って、本実施形態に係るタイヤ1では、突起部500の中心の位置が、第1の交差点Pc1と第2の交差点Pc5との間に設けられている。具体的には、突起部500の中心の位置が、第1の交差点Pc1よりも第2の交差点Pc5側であり、かつ、第2の交差点Pc5よりも第1の交差点Pc1側の範囲内に設けられている。
第2の交差点Pc5は、第1の交差点Pc1よりも回転方向tr1後方に位置している。また、第1の交差点Pc1と第2の交差点Pc5との間隔をPLとした場合、突起部500は、第1の交差点Pc1からPL/4の点よりも第2の交差点Pc5側に設けられていることが好ましい。
具体的に、突起部500の中心位置は、第1の交差点Pc1から第2の交差点Pc5側に向かって、PL/4の点よりも第2の交差点Pc5側であることが好ましい。これは、次の理由による。タイヤ1がタイヤ回転方向に向かって回転する際、周方向溝50の溝内では、第1の交差点Pc5と第2の交差点Pc5との中央部分において、高温になりやすい。よって、突起部500が、第1の交差点Pc1からPL/4の点よりも第2の交差点Pc5側に設けられていることで、周方向溝50の溝内の内、中央部分に流れる空気をかき乱すことが可能になる。すなわち、周方向溝50の溝内の放熱を一層促進することができる。
また、突起部500の中心位置は、第2の交差点Pc5よりも第1の交差点Pc1側に設けられていることが好ましい。なお、間隔PLは、ラグ溝60のタイヤ周方向tcdにおける間隔Lと等しいとも言い換えられる。
また、図5に示すように、突起部500の溝底52からの高さをHfとし、踏面5aから周方向溝50の溝底52(最深部)までの深さをDとした場合、突起部500は、0.03D<Hf≦0.4Dの関係を満たすことが好ましい。さらに、周方向溝50の溝幅をWとした場合、溝底52は、少なくとも0.2Wの幅において平坦であることが好ましい。つまり、溝底52の溝幅Wにおける周方向溝内線TCLを含む中央部は、凹凸がなく溝底52の表面が平滑である。
また、図5乃至6に示すように、突起部500は、タイヤ径方向trd外側において、上面部510を有する。また、突起部500は、タイヤ周方向tcdの一方側と他方側とにおいて、側面部520を有する。
上面部510は、周方向溝50の一方の側壁51に連結する側壁連結部分511と、周方向溝50の他方の側壁53に連結する側壁連結部分513とを有する。
また、本実施形態に係るタイヤ1では、トレッド幅方向twdに沿った断面において、側壁連結部分511、513の断面形状は、曲率半径R1からなる円弧状に形成されている。また、上面部510の幅(以下、突起幅)をTWfとした場合、曲率半径R1は、0.1TWf≦R1≦0.4TWfの関係を満たす。なお、突起幅TWfは、突起部500の延在方向に対して直交する方向の幅である。
また、図6に示すように、突起部500の側面部520は、周方向溝50の溝底52に連結する溝底連結部分521を有する。
本実施形態に係るタイヤ1では、突起部500の幅方向に沿った断面において、溝底連結部分521の断面形状は、曲率半径R2からなる円弧状に形成されている。また、突起部500の溝底52からの高さをHfとした場合、曲率半径R2は、0.1Hf≦R2≦Hfの関係を満たす。
なお、突起高さHfは、例えば、5〜15mmの範囲である。深さDは、例えば、40〜120mmの範囲である。溝底50B2の溝幅Wは、例えば、5〜20mmの範囲である。突起幅TWfは、例えば、0.5〜10mmの範囲である。
(3)作用効果
本実施形態に係るタイヤ1で、タイヤ周方向tcdに延びる複数の周方向溝50と、トレッド端部5eからトレッド幅方向twdに延びる複数のラグ溝60が形成されている。ラグ溝60は、トレッド端部5eに開口部60aを有するとともに、周方向溝50に開口する開口部60bを有する。ラグ溝60は、トレッド幅方向twdに対して傾斜して延在し、トレッド幅方向twdに対するラグ溝60の傾斜角度は、0度以上60度以下の範囲内である。
ここで、図2に示されるようにタイヤ1が回転方向tr1に回転する場合には、タイヤ1の回転に相対的に発生する回転方向tr1とは反対向きの空気の流れ(相対風)が発生する。また、ラグ溝60が傾斜する場合、すなわち、ラグ溝60の延在方向が、トレッド幅方向twdにおける外側に向かうにつれ、タイヤの回転方向と同じ方向に向かう場合(図2において、回転方向tr1のときの左側のラグ溝60)、外部からラグ溝60に入り込んだ空気は、ラグ溝60の壁面に沿って流れやすくなる。外部からラグ溝60に入り込んだ空気は、ラグ溝60の開口部60a付近で、停滞しにくくなる。これにより、ラグ溝60の溝内を流れる空気の流量が増大する。その結果、ラグ溝60の溝内の放熱が促進され、トレッド部5の温度を低減させることができる。さらに、タイヤ1の回転によって、ラグ溝60の溝内を流れる空気が、ラグ溝60に沿って周方向溝50にスムーズに達する。
一方、ラグ溝60の延在方向が、トレッド幅方向twdにおける外側に向かうにつれ、タイヤの回転方向と反対方向に向かう場合(図2において、回転方向tr1のときの右側のラグ溝60)、ラグ溝60に入り込んだ空気は、ラグ溝60の壁面に沿って流れる。その結果、ラグ溝60の溝内の放熱が促進され、トレッド部5の温度を低減させることができる。
さらに、ラグ溝60からトレッド幅方向twd外側向かって空気の排出が促進されることによって、ラグ溝60の溝内の気圧が下がるため、周方向溝50からラグ溝60に流れる空気の流量を増加させることができる。これにより、周方向溝50の溝内の放熱が促進され、トレッド部5の温度を低減させることができる。
また、本実施形態では、ラグ溝60の傾斜角度θが60度以下であるため、陸部ブロック100のブロック剛性を確保することができる。その結果、タイヤ1の回転に伴う陸部ブロック100の変形が抑制されるため、トレッド部5の発熱量が増加することを抑制できる。
また、本実施形態に係るタイヤ1によれば、周方向溝50の溝底52には、突起部500が設けられている。突起部500は、周方向溝50を形成する一方の側壁51から、一方の側壁51に対向する他方の側壁53に向けて延在する。
ここで、周方向溝50に達した空気は、周方向溝50に沿って流れる。図7(a)及び図7(b)に示されるように、周方向溝50の側壁51に沿った空気の流れAR1は、進行方向に突起部500が位置するため、周方向溝50に沿って進めずに、周方向溝50の延在方向に対して傾斜しながら進み、突起部500を乗り越える。これにより、空気の流れAR1は、螺旋状(スワール状)の流れに変化する。周囲の空気を巻き込んで進むため、空気の流量が増大するとともに、空気の流れAR1の速度が上昇する。これにより、トレッド部5からの放熱が促進される。
また、周方向溝50の側壁53に沿った空気の流れAR2は、突起部500の延在方向に沿って進む。その後、空気の流れAR2は、周方向溝50の側壁51側で、周方向溝50の外部へ流れ出る。周方向溝50の溝内を通過することにより熱を蓄えた空気が外部へ流れるため、トレッド部5からの放熱が促進される。
また、ラグ溝60の延在方向が、トレッド幅方向twdにおける外側に向かうにつれ、タイヤの回転方向と逆方向に向かう場合(図3において、回転方向tr1のときの右側のラグ溝60)、ラグ溝60の溝内において、ラグ溝60の傾斜に沿って、タイヤ1の回転によって回転方向とは反対向きの空気の流れ(相対風)が発生する。その結果、ラグ溝60から外部へ空気の排出が促進されるため、ラグ溝60の溝内を流れる空気の流量を増加させることができる。これにより、ラグ溝60の溝内の放熱が促進される。
さらに、かかる場合、周方向溝50を流れる空気がラグ溝60に流入しやすくなる。周方向溝50の溝内を通過することにより熱を蓄えた空気が、ラグ溝60を介して外部へ流れるため、トレッド部5からの放熱が促進される。
また、本実施形態に係るタイヤ1では、突起部500は、第1の交差点Pc1と、第1の交差点Pc1とタイヤ周方向tcdにおいて隣接する第2の交差点Pc5との間に設けられている。
ここで、タイヤ1が回転方向tr1に回転する場合、第1の交差点Pc1の近傍の合流部分Aでは、空気が乱流となり易い。また、かかる空気は、周方向溝50の溝内を回転方向tr1とは反対向きに流れ、所定の距離だけ進むと、周方向溝50の表面(側壁51と溝底52と側壁53の表面)には、空気の緩和層(境界層)が形成されてしまう。特に、第1の交差点Pc1から回転方向tr1の反対方向に離れるほど、空気の緩和層の厚さが増大してしまうため、周方向溝50の表面における放熱が抑制される。
本実施形態に係るタイヤ1では、突起部500が、第1の交差点Pc1と第2の交差点Pc5との間に設けられているため、空気の緩和層がかき乱されるので、放熱を促進させることが可能になる。すなわち、トレッド部5からの放熱が促進される。
本実施形態では、他の交差点Pc5は、所定の交差点Pc1よりも回転方向tr1後方に位置している。また、突起部500は、所定の交差点Pc1と他の交差点Pc5との間隔をPLとした場合、所定の交差点Pc1からPL/4の点よりも他の交差点Pc5側に設けられていることが好ましい。この場合、周方向溝50の表面に形成される空気の緩和層を、より確実にかき乱すことが可能になる。すなわち、周方向溝50の溝内の放熱が一層促進される。
なお、上述した実施形態では、突起部500は、第1の交差点から3PL/4より、タイヤ回転方向前方に設けられていることが好ましい。この場合においても、周方向溝50の表面に形成される空気の緩和層を、より確実にかき乱すことが可能になる。すなわち、周方向溝50の溝内の放熱が一層促進される。
本実施形態では、突起部500は、上面部510と側面部520を有する。上面部510は、周方向溝50の一方の側壁51に連結する側壁連結部分511と、周方向溝50の他方の側壁53に連結する側壁連結部分513とを有する。
また、本実施形態に係るタイヤ1では、トレッド幅方向twdに沿った断面において、側壁連結部分511、513の断面形状は、曲率半径R1からなる円弧状に形成されている。また、上面部510の幅を突起幅TWfとした場合、曲率半径R1は、0.1TWf≦R1≦0.4TWfの関係を満たす。
突起部500では、側壁連結部分511、513の曲率半径R1が、0.1TWfよりも小さい場合、側壁連結部分511、513において、クラックが発生しやすくなる。一方、側壁連結部分511、513の曲率半径R1が、0.4TWfよりも大きい場合、上面部510において、平坦部分が少なくなるため、周方向溝50の溝内を流れる空気が、乱流となりにくくなる。その結果、周方向溝50の溝内の放熱が抑制される。
突起部500の側面部520は、周方向溝50の溝底52に連結する溝底連結部分521を有する。本実施形態に係るタイヤ1では、突起部500の幅方向に沿った断面において、溝底連結部分521の断面形状は、曲率半径R2からなる円弧状に形成されている。また、突起部500の溝底52からの高さをHfとした場合、曲率半径R2は、0.1Hf≦R2≦Hfの関係を満たす。なお、突起部500の幅方向とは、突起部500の延在方向に対して、直交する方向である。
突起部500では、溝底連結部分521の曲率半径R2が0.1Hfよりも小さい場合、周方向溝50の溝内を流れる空気が、溝底連結部分521において滞留しやすくなるため、周方向溝50の溝内の放熱が抑制される。一方、溝底連結部分521の曲率半径R2がHfよりも大きい場合、周方向溝50の溝内を流れる空気が、かき乱され難くなり、周方向溝50の表面において、空気の緩和層が形成されやすくなる。
また、突起部500の延在方向と周方向溝内線TCLとがなす角度θfは、10度以上、かつ、60度以下であることが好ましい。角度θfが、10度以上であることにより、突起部500と側壁51(または側壁53)とにより形成される鋭角部分によって、周方向溝50を流れる空気の流れARが弱くなることを抑制できる。また、タイヤ1の製造時に、周方向溝50に突起部500を容易に形成することができる。一方、角度θfが60度以下であることにより、周方向溝50を流れる空気の流れAR2を螺旋状の流れに効率よく変化させることができる。このため、溝底52を通過する風量が増加し、トレッド部5から効率的に熱が放熱される。
また、突起部500の高さHfと周方向溝50の深さDとは、0.03D<Hf≦0.4Dの関係を満たすことが好ましい。0.03D<Hfの関係を満たすことにより、突起部500の高さHfが所定の高さ以上となるため、周方向溝50を流れる空気の流れAR2を螺旋状の流れに効率よく変化させることができる。このため、溝底52を通過する風量が増加し、トレッド部5から効率的に熱が放熱される。Hf≦0.4Dの関係を満たすことにより、螺旋状の流れに変化した空気の流れAR1が溝底52に到達しやすくなる。このため、溝底52から熱が効率よく放熱される。
また、周方向溝50の溝幅Wの内、周方向溝50の溝底52は、少なくとも0.2Wの幅において平坦である。これにより、溝底52を通過する空気の流れARが妨げられないため、トレッド部5の温度上昇をさらに効果的に抑制し得る。
また、突起部500は、一方の側壁51から他方の側壁53まで連なる。これにより、突起部500に沿って進んだ空気の流れAR1は、側壁53付近で突起部500を乗り越えさせることができるため、効率的に空気の流れAR1が、螺旋状(スワール状)の流れに変化する。このため、トレッド部5から効率的に熱が放熱される。
本実施形態に係るタイヤ1では、トレッド部5におけるラグ溝60の形成数は、タイヤ赤道線CLよりもトレッド幅方向twdの一方側において、20本以上80本以下であることが好ましい。ラグ溝60の形成数が、80本よりも多いタイヤでは、ラグ溝60から周方向溝50に流入する箇所が多くなるため、周方向溝50の側壁及び溝底において、空気の緩和層がさほど増大しない。したがって、突起部500によって乱流を発生させることによって、放熱を促進するためには、ラグ溝60の形成数は、上述の範囲内であることが好ましい。
なお、本実施形態に係るタイヤ1は、重荷重用空気入りタイヤに適用することで、より顕著な効果を得ることが可能になるため、重荷重用空気入りタイヤに適用することが好ましい。
[変形例]
(1)変形例1
次に、第1実施形態に係るタイヤ1の変形例1について、第1実施形態との相違点に着目して説明する。本変形例に係るタイヤ1では、周方向溝50の溝底52において、突起部500が、複数設けられている。
具体的に、本実施形態に係るタイヤ1Aでは、図8に示すように、第1の交差点Pc1から第2の交差点Pc5との間において、突起部500がPL/4の間隔Pfによって設けられている。なお、突起部500の間隔Pfは、これに限定されない。
例えば、タイヤ1のトレッド面視において、周方向溝内線TCLに沿った突起部500の長さをLfとし、所定間隔をPfとした場合、周方向溝50に設けられる突起部500は、0.75Lf≦Pf≦10Lfの関係を満たすことが好ましい。これは、次の理由による。すなわち、突起部500は、0.75L≦Pfの関係を満たすと、周方向溝50に設けられる突起部500の数が多くなりすぎず、周方向溝50を流れる空気の速度が低下することを抑制できるからである。突起部500は、Pf≦10.0Lの関係を満たすと、周方向溝50に設けられる突起部500の数が少なくなりすぎず、効率的に空気の流れAR1が、螺旋状(スワール状)の流れに変化するからである。
長さLfは、周方向溝50の延在方向(本実施形態では、タイヤ周方向)における突起部500の一端から他端までの長さである。間隔Pfは、突起部500の一端から他の突起部500の一端までの距離としてもよいし、突起部500と周方向溝内線TCLとが交差する突起部500の中心間の距離としてもよい。
本変形例に係るタイヤ1Aによれば、周方向溝50の溝底52において、複数の突起部500が形成されているため、周方向溝50の溝内において、空気の緩和層が増大しにくくなるので、周方向溝50の溝内における放熱が一層促進される。
(2)変形例2
次に、第1実施形態に係るタイヤ1の変形例2について、第1実施形態との相違点に着目して説明する。本変形例に係るタイヤ1Bでは、トレッド幅方向twdの一方側に形成されるラグ溝60と、トレッド幅方向twdの他方側に形成されるラグ溝60とは、タイヤ赤道線CLからトレッド端部5eに向かって、回転方向tr1に対して同一の方向性(方向性パターン)を有する。
具体的に、図9に示すように、トレッド幅方向twdの一方側(左側)に形成されるラグ溝60の開口部60bから開口部60aに向かう方向は、回転方向tr2よりも回転方向tr1に近い方向に向かって延びる。同様に、トレッド幅方向twdの他方側(右側)に形成されるラグ溝60の開口部60bから開口部60aに向かう方向は、回転方向tr2よりも回転方向tr1に近い方向に向かって延びる。
本変形例に係るタイヤ1Bによれば、タイヤ1Bが回転方向tr1に回転すると、タイヤ1の回転に相対的に発生する回転方向tr1とは反対向きの空気の流れ(相対風)が発生する。また、この空気は、タイヤ赤道線CLよりもトレッド幅方向twd外側の一方(左側)に形成されるラグ溝60の開口部60aと、他方(右側)に形成されるラグ溝60の開口部60aとの両方に流入する。従って、ラグ溝60、60の両方において、溝内を流れる空気の流量が増大する。その結果、ラグ溝60、60の溝内の放熱が促進され、トレッド部5の温度を低減させることができる。さらに、タイヤ1の回転によって、ラグ溝60、60の溝内を流れる空気が、ラグ溝60、60に沿って周方向溝50、50に流入するため、周方向溝50の溝内における放熱が一層促進される。
[比較評価]
本発明に係るタイヤの効果を確かめるために、以下の測定を行った。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。
まず、試験タイヤとして、鉱山用のタイヤを準備した。そして、以下の比較例1〜5、及び、実施例1〜4のタイヤのトレッド部における温度を測定した。
比較例1乃至4として、周方向溝に突起部が設けられていないタイヤを用いた。なお、比較例1乃至3及び比較例5として、ラグ溝が回転方向tr1に対して方向性を有していないタイヤを用いた。比較例4として、ラグ溝が回転方向tr1に対して方向性を有しているタイヤを用いた。
比較例1として、ラグ溝の傾斜角度θが0度のタイヤを用いた。比較例2として、ラグ溝の傾斜角度θが15度のタイヤを用いた。比較例3として、ラグ溝の傾斜角度θが45度のタイヤを用いた。比較例4として、ラグ溝の傾斜角度θが45度のタイヤを用いた。比較例5として、周方向溝に突起部が設けられ、かつ、ラグ溝の傾斜角度θが45度のタイヤを用いた。なお、比較例5において、突起部の位置は、交差点上とした。
実施例1乃至4として、突起部が設けられているタイヤを用いた。なお、実施例1乃至3は、ラグ溝が回転方向tr1に対して方向性を有してないタイヤを用いた。実施例4として、ラグ溝が回転方向tr1に対して方向性を有しているタイヤを用いた。
実施例1として、周方向溝に突起部が設けられ、かつ、ラグ溝の傾斜角度θが45度のタイヤを用いた。実施例1において、突起部の位置は、第1の交差点から第2の交差点側にPL/4だけ離れた位置とした。
実施例2として、周方向溝に突起部が設けられ、かつ、ラグ溝の傾斜角度θが15度のタイヤを用いた。実施例2において、突起部の位置は、第1の交差点から第2の交差点側にPL/2だけ離れた位置とした。
実施例3として、周方向溝に突起部が設けられ、かつ、ラグ溝の傾斜角度θが45度のタイヤを用いた。実施例3において、突起部の位置は、第1の交差点から第2の交差点側にPL/2だけ離れた位置とした。
実施例4として、周方向溝に突起部が設けられ、かつ、ラグ溝の傾斜角度θが45度のタイヤを用いた。実施例4において、突起部の位置は、第1の交差点から第2の交差点側にPL/2だけ離れた位置とした。また、実施例4では、トレッド幅方向twdの一方側に形成されるラグ溝と、トレッド幅方向twdの他方側に形成されるラグ溝とは、回転方向に対して同一の方向性(方向性パターン)を有するタイヤを用いた。
なお、下記の条件の下試験を行った
<試験条件>
・ タイヤサイズ: 59/80R63のタイヤ
・ リム幅: 36インチ
・ 設定内圧: 600kPa
・ 設定荷重: 82.5ton
・ 設定速度: 8km/h
・ 試験方法: 室内ドラム試験機によりタイヤを転動させて、周方向陸部70Bのトレッド幅方向端部の温度を測定した。なお、測定点は、図10に示すように、タイヤ赤道線CLの一方側(左)のPs11点乃至Ps14点と、タイヤ赤道線CLの他方側(右)のPs21点乃至Ps24点との合計8点を対象とした。ここで、Ps11点乃至Ps14点は、図10に示す左側におけるラグ溝60と周方向溝50との交差点からの距離を示しており、Ps21点乃至Ps24点は、図10に示す右側におけるラグ溝60と周方向溝50との交差点からの距離を示している。交差点間の距離をPLとした場合に、Ps11点及びPs21点は、タイヤ周方向tcdにおいて交差点と同じ位置を示しており、Ps12点及びPs22点は、タイヤ周方向tcdにおいて交差点から1/4×PL離れた位置を示しており、Ps13点及びPs23点は、タイヤ周方向tcdにおいて交差点から1/2×PL離れた位置を示しており、Ps14点及びPs24点は、タイヤ周方向tcdにおいて交差点から3/4×PL離れた位置を示している。
測定結果を表1及び表2に示す。
Figure 0005690407
Figure 0005690407
表1及び表2に示されるように、実施例1から7のタイヤは、ラグ溝角度が同じ比較例1から4のタイヤと比べた場合に、全体としてタイヤの温度の上昇が抑制していた。特に、実施例1のタイヤは、比較例5のタイヤと比べて、全体としてタイヤの温度の上昇が抑制されている。よって、突起部が交差点上に設けられているタイヤよりも、突起部が交差点からPL/4だけ離れたタイヤの方が、温度の上昇を抑制する効果が高いことが証明された。
また、実施例5−7のタイヤでは、実施例2−4と同等レベル以上の温度上昇抑制効果が得られている。特に、Ps14点及びPs24点の温度の上昇が抑制されている。
[その他実施形態]
本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。
以下に示す各実施形態及び上述した実施形態は、発明の効果を損なわない範囲において、適宜組み合わせることが可能である。
上述した実施形態では、突起部500の形状は、平板状であったが、これに限られない。突起部500の形状は、例えば、トレッド面視において波形であったり、周方向溝内線TCL付近が太く、側壁51及び側壁53に向かうに連れて細くなる(或いはその逆)ような形状であったりしてもよい。
また、角度θf、溝深さD及び溝幅Wは、必ずしも上述した実施形態において規定した条件を満足しなくても構わない。
上述した実施形態では、周方向溝50は、タイヤ周方向tcdに平行に延びていたが、これに限られない。周方向溝50は、必ずしもタイヤ周方向tcdに平行でなくても構わない。例えば、周方向溝50は、タイヤ赤道線CLとなす角度が45度以下であれば、タイヤ周方向tcdと平行でなくてもよい。また、周方向溝50は、必ずしも直線状でなくてもよく、例えば、トレッド幅方向twdにおいて外側に向かって湾曲した形状や、ジグザグ状であっても構わない。なお、周方向溝50がジグザグ状の場合、周方向溝50を流れる空気の速度が低下しないような形状であることが好ましい。
ラグ溝60は、タイヤ周方向tcdに対して全て同じ角度に形成されていたが、これに限られない。同一のタイヤにおいて、ラグ溝60の傾斜角度θは、必ずしも同一でなくてもよい。トレッド幅方向twdにおける一方の端部側に位置するラグ溝60と、他方の端部側に位置するラグ溝60とで、ラグ溝60の傾斜角度θが異なっていてもよい。トレッド幅方向twdにおける一方の端部側に位置する複数のラグ溝60において、ラグ溝60の傾斜角度θが異なっていてもよい。
なお、本実施形態に係るタイヤ1は、いわゆる超大型タイヤに適用すると顕著な効果が得られるが、汎用のタイヤに適用することもできる。
また、本発明に係るタイヤは、空気入りタイヤであっても良いし、ゴムが充填されたソリッドタイヤであっても良い。また、アルゴン等の希ガスや窒素等が入れられた空気以外の気体入りタイヤであっても良い。
上述の通り、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
なお、日本国特許出願第2012−150945号(2012年7月4日出願)の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。
本発明の特徴に係るタイヤによれば、突起部が、第1の交差点と第2の交差点との間に設けられているため、第1の交差点と第2の交差点との間に突起部が設けられてない場合と比べて、周方向溝の溝内における空気の緩和層がかき乱され、放熱を促進させることが可能になる。すなわち、周方向溝の溝内における放熱を促進させるとともに、この周方向溝内の溝内の放熱によって、トレッド部における放熱を促進することができる。よって、本発明の特徴に係るタイヤによれば、車両の走行に伴うトレッド部の温度上昇を効果的に抑制し得るタイヤを提供することができる。

Claims (8)

  1. トレッド部にタイヤ周方向に延び、タイヤ赤道線からトレッド幅方向外側に向かって、トレッドの1/8の位置に形成された周方向溝と、前記トレッド部の外側の端部であるトレッド端部に開口部を有し、前記トレッド端部から前記周方向溝までトレッド幅方向に延びるラグ溝とが形成された重荷重用のタイヤであって、
    前記周方向溝の溝底には、突起部が設けられ、
    前記突起部は、前記周方向溝を形成する一方の側壁から、前記一方の側壁と対向する他方の側壁に向けて延在し、
    前記ラグ溝は、タイヤ周方向に所定間隔を設けて複数形成されており、
    前記タイヤのトレッド面視において、前記周方向溝の溝内を通る周方向溝内線と、前記ラグ溝の溝内を通るラグ溝内線とが交差する点を交差点とした場合、前記突起部は、第1の交差点と、前記第1の交差点とタイヤ周方向において隣接する第2の交差点との間に設けられ、
    前記第2の交差点は、前記第1の交差点よりもタイヤ回転方向後方に位置しており、
    前記突起部は、前記第1の交差点と前記第2の交差点との間隔をPLとした場合、前記第1の交差点からPL/4の点よりも前記第2の交差点側のみに設けられており、かつ、
    前記突起部は、前記第1の交差点から3PL/4よりもタイヤ回転方向前方側にのみ設けられていることを特徴とするタイヤ。
  2. 前記ラグ溝は、タイヤ赤道線を境として、トレッド幅方向の一方側とトレッド幅方向の他方側とに形成されており、
    トレッド幅方向の一方側に形成される前記ラグ溝と、トレッド幅方向の他方側に形成される前記ラグ溝とは、タイヤ赤道線から前記トレッド端部に向かって、タイヤ回転方向に対して同一の方向性を有することを特徴とする請求項1に記載のタイヤ。
  3. 前記ラグ溝は、タイヤ赤道線を境として、トレッド幅方向の一方側とトレッド幅方向の他方側とに形成されており、
    トレッド幅方向の一方側に形成されるラグ溝と、トレッド幅方向の他方側に形成されるラグ溝とは、タイヤ赤道線から前記トレッド端部に向かって、タイヤ回転方向に対して異なる方向性を有することを特徴とする請求項1または2に記載のタイヤ。
  4. 前記突起部は、前記周方向溝の前記一方の側壁に連結する側壁連結部分を有する上面部を有しており、
    トレッド幅方向に沿った断面において、前記側壁連結部分の断面形状は、曲率半径R1からなる円弧状に形成されており、
    前記上面部の幅をTWfとした場合、
    前記曲率半径R1は、0.1TWf≦R1≦0.4TWfの関係を満たすことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のタイヤ。
  5. 前記突起部は、前記周方向溝の前記溝底に連結する溝底連結部分を有する側面部を有しており、
    前記突起部の幅方向に沿った断面において、前記溝底連結部分の断面形状は、曲率半径R2からなる円弧状に形成されており、
    前記突起部の前記溝底からの高さをHfとした場合、
    前記曲率半径R2は、0.1Hf≦R2≦Hfの関係を満たすことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載のタイヤ。
  6. 前記突起部は、前記第1の交差点と前記第2の交差点との間において、複数設けられていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のタイヤ。
  7. 前記トレッド部における前記ラグ溝の形成数は、前記タイヤ赤道線よりもトレッド幅方向の一方側において20本以上80本以下であることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載のタイヤ。
  8. 前記突起部は、タイヤ周方向に対して傾斜して設けられていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載のタイヤ。
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