JP6013759B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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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以下であり、
タイヤ赤道面を中央に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、3.5より大きく、
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。
また、これにより、トレッド中央部の放熱性を高めることができる。
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、前記トレッド踏面のトレッド幅方向の各半部の、前記トレッド端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トレッド周方向に延びる溝を設けることが好ましい。
本発明にあっては、前記副溝は、前記タイヤ赤道面上の周方向溝及び前記トレッド端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上の溝に連通する第1の副溝と、前記タイヤ赤道面上の周方向溝のみに連通し、前記トレッド端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上の溝に連通しない第2の副溝とを含み、前記第1の副溝と前記第2の副溝とをタイヤ周方向に交互に有することが好ましい。
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。
Figure 0006013759
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。
Figure 0006013759
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 (4)

  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以下であり、
    タイヤ赤道面を中央に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、3.5より大きく、
    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. 前記トレッド踏面のトレッド幅方向の各半部の、前記トレッド端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トレッド周方向に延びる溝を設けた、請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記副溝は、前記タイヤ赤道面上の周方向溝及び前記トレッド端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上の溝に連通する第1の副溝と、前記タイヤ赤道面上の周方向溝のみに連通し、前記トレッド端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上の溝に連通しない第2の副溝とを含み、
    前記第1の副溝と前記第2の副溝とをタイヤ周方向に交互に有する、請求項3に記載の空気入りタイヤ。
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