JP6935365B2

JP6935365B2 - 建設車両用タイヤ

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Publication number: JP6935365B2
Application number: JP2018117764A
Authority: JP
Inventors: 裕喜川上
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2021-09-15
Anticipated expiration: 2038-06-21
Also published as: US20210138846A1; EP3812178A4; WO2019244547A1; CN112292272A; JP2019217949A; EP3812178A1

Description

本発明は、ビード部の温度上昇を抑制し得る建設車両用タイヤに関する。

従来、鉱山などの採掘現場を走行するダンプトラックなどの車両（建設車両）は、高い負荷が荷重された状態で不整地を走行するため、当該車両に装着される空気入りタイヤ（以下、建設車両用タイヤ）の温度上昇が激しい。

そこで、ビード部に近いタイヤサイド部（サイドウォール）にタイヤ内側に向かって窪んだ凹状面が形成された建設車両用タイヤが知られている（特許文献１参照）。このような構造を有する建設車両用タイヤによれば、当該部位のゴムゲージが小さくなるため、発熱量を抑制できる。

特開2014-162299号公報

近年、上述したような建設車両は、さらなる性能向上に伴って、運行速度の高速化及び積載量の増大を実現している。従って、建設車両用タイヤは、より過酷な環境下において使用される。

このため、特に温度上昇が激しい部位の一つであるビード部の温度上昇をさらに効果的に抑制する方法が求められている。一方で、単に、上述したような凹状面を深くすると、荷重時に凹状面が形成されている部位の変形量（歪）が大きくなり、耐久性が低下することが懸念される。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、タイヤサイド部またはビード部にタイヤ内側に向かって窪んだ凹状面を形成しつつ、ビード部の温度上昇をさらに効果的に抑制し得る建設車両用タイヤの提供を目的とする。

本発明の一態様は、路面に接するトレッド部（トレッド部20）と、前記トレッド部に連なり、前記トレッド部のタイヤ径方向内側に位置するタイヤサイド部（タイヤサイド部30）と、前記タイヤサイド部に連なり、前記タイヤサイド部のタイヤ径方向内側に位置するビード部（ビード部60）とを含む建設車両用タイヤ（建設車両用タイヤ10）であって、前記タイヤサイド部または前記ビード部の少なくとも何れかには、タイヤ内側に向かって窪んだ凹状面（凹状面70）が形成され、前記凹状面は、前記建設車両用タイヤに組み付けられるリムホイール（リムホイール200）のタイヤ径方向外側端よりもタイヤ径方向外側に形成され、前記凹状面には、タイヤ径方向に延びる溝部（溝部100）が形成され、前記溝部は、前記タイヤ周方向において間隔を隔てて複数形成される。

上述した建設車両用タイヤによれば、タイヤサイド部またはビード部にタイヤ内側に向かって窪んだ凹状面を形成しつつ、ビード部の温度上昇をさらに効果的に抑制し得る。

図１は、建設車両用タイヤ10の一部斜視図である。図２は、建設車両用タイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った一部断面図である。図３は、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿ったビード部60を含む建設車両用タイヤ10の一部拡大断面図である。図４は、ビード部60を含む建設車両用タイヤ10の一部拡大側面図である。図５は、カーカス40の倒れ込み角度の説明図である。図６は、カーカス40の倒れ込み角度と、凹状面70に形成される溝部100の面積との関係を示すグラフである。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

（１）建設車両用タイヤの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る建設車両用タイヤ10の一部斜視図である。図２は、建設車両用タイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った一部断面図である。

図１及び図２に示すように、建設車両用タイヤ10は、トレッド部20及びタイヤサイド部30を有する。なお、図１及び図２では、タイヤ赤道線CLを基準として、タイヤ幅方向における一方側のみが示されているが、タイヤ赤道線CLを基準としたタイヤ幅方向における他方側も同様の形状（対称形状）である。

建設車両用タイヤ10は、例えば、砕石・鉱山・ダム現場を走行するダンプトラック、アーティキュレートダンプ、ホイールローダーなどの建設車両に好適に用いられるタイヤである。なお、リムホイール200に組み付けられた建設車両用タイヤ10には、空気または空気以外の気体（例えば、窒素ガス）が充填される。

本実施形態では、建設車両用タイヤ10のサイズは、59/80R63である。但し、このようなサイズに限定されず、建設車両用タイヤ10は、径サイズが29インチより大きければよい。

トレッド部20は、路面と接する部分である。トレッド部20には、実際には、建設車両用タイヤ10の使用環境や装着される建設車両の種別に応じたパターン（不図示）が形成される。

タイヤサイド部30は、トレッド部20に連なり、トレッド部20よりもタイヤ径方向内側に位置する。具体的には、タイヤサイド部30は、トレッド部20のタイヤ幅方向外側端からビード部60の上端までの領域である。タイヤサイド部30は、サイドウォールなどと呼ばれることもある。

カーカス40は、建設車両用タイヤ10の骨格を形成する。カーカス40は、タイヤ径方向に沿って放射状に配置されたカーカスコード（不図示）を有するラジアル構造である。但し、ラジアル構造に限定されず、カーカスコードがタイヤ径方向に交錯するように配置されたバイアス構造でも構わない。

ベルト層50は、トレッド部20のタイヤ径方向内側に設けられる。ベルト層50は、複数枚（例えば、４〜６枚）のコード入りベルトによって構成される。

ビード部60は、タイヤサイド部30のタイヤ径方向内側に位置する。ビード部60は、円環状であり、ビード部60を介してカーカス40がタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に折り返されている。

凹状面70は、本実施形態では、タイヤサイド部30及びビード部60に形成される。凹状面70は、タイヤ内側に向かって窪んでいる。タイヤ内側とは、リムホイール200に組み付けられた建設車両用タイヤ10によって形成され、空気などが充填される内部空間側を意味する。端的には、タイヤ内側とは、本実施形態では、タイヤ幅方向内側と表現されてもよい。

また、凹状面70とは、特開2014-162299号公報に記載されているように、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った建設車両用タイヤ10の断面において、タイヤサイド部30の外側表面（リム側外表面）に沿った円弧曲線を基準とする。具体的には、凹状面70とは、当該円弧曲線を凹状面70が形成される領域まで延長させ、延長させた当該円弧曲線の位置よりもタイヤ内側に窪んだ領域のタイヤ表面である。

凹状面70は、建設車両用タイヤ10に組み付けられるリムホイール200のタイヤ径方向外側端よりもタイヤ径方向外側に形成される。つまり、凹状面70は、リムホイール200、具体的には、リムホイール200のリムフランジ部分と接触する領域には、形成されない。

本実施形態では、ビード部60のタイヤ径方向内側端からタイヤ径方向に沿ったタイヤ高さHの22%以上、28％以下の範囲内において、当該円弧曲線（図３の一点鎖線部分参照）からタイヤ内側に40mm（最大部分）窪んでいる。

また、凹状面70には、複数の溝部100が形成される。溝部100は、タイヤ径方向に延びる。本実施形態では、溝部100は、タイヤ径方向（法線）と平行して延びているが、タイヤ径方向に延びていれば、必ずしもタイヤ径方向（法線）と平行でなくてもよい。

溝部100は、タイヤ周方向において間隔を隔てて複数形成される。

（２）ビード部60の形状
図３は、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿ったビード部60を含む建設車両用タイヤ10の一部拡大断面図である。図４は、ビード部60を含む建設車両用タイヤ10の一部拡大側面図である。

図３に示すように、ビード部60は、ビードコア61と、ビードフィラー62とを含む。ビードフィラー62は、スティフナーと呼ばれてもよい。

本実施形態では、凹状面70のタイヤ径方向内側端は、ビードコア61のタイヤ径方向外側端よりもタイヤ径方向外側に位置する。また、凹状面70のタイヤ径方向外側端は、ビードフィラー62のタイヤ径方向外側端よりもタイヤ径方向外側に位置する。つまり、凹状面70のタイヤ径方向外側端は、タイヤサイド部30に位置する。

なお、本実施形態では、タイヤサイド部30とビード部60との境界は、ビードフィラー62のタイヤ径方向外側端の位置とする。

凹状面70は、円弧状に窪んでいる。本実施形態では、凹状面70の曲率半径Rは、100mm以上であることが好ましい。

凹状面70のタイヤ径方向外側端の位置におけるカーカス40のタイヤ幅方向外側端、具体的には、カーカス40がビード部60（ビードコア61）においてタイヤ幅方向外側に折り返された部分のタイヤ幅方向外側端からタイヤサイド部30表面までのゲージは、本実施形態では、17mm程度である。なお、当該ゲージは、8mm〜25mm、好適には13mm〜20mmであることが好ましい。

また、溝部100の深さDは、本実施形態では、12mm程度である。深さDは、5mm〜15mmであることが好ましい。

図４に示すように、溝部100は、タイヤ周方向において、間隔P毎に複数形成される。また、本実施形態では、溝部100は、タイヤ径方向と平行して延びる。

溝部100のタイヤ周方向に沿った溝幅Wは、5mm以上、20mm以下である。本実施形態では、溝幅Wは、10mm程度に設定されている。

また、図４に示すように、タイヤ側面視において、タイヤ周方向において隣接する溝部100に沿った直線（法線）が成す角度αは、3度〜20度である。本実施形態では、角度αは、4〜5度程度に設定されている。

また、角度αがこのような範囲の場合、ビード部60のタイヤ中心からの距離が約1,000mmと仮定すると、角度α=1度に相当する間隔Pは、15mmとなる。

なお、後述するように、ビード部60に位置するカーカス40の倒れ込み角度の変化を1度以内に抑制するためには、凹状面70における溝部100の比率は、0.3以下とすることが好ましい。より好ましくは、タイヤ周方向において、溝部100が形成されている部分と、溝部100が形成されていない部分とは、1:2の割合で繰り返されていることが好ましい。

（３）作用・効果
次に、建設車両用タイヤ10の作用及び効果について説明する。建設車両用タイヤ10によれば、タイヤサイド部30及びビード部60には、タイヤ内側に向かって窪んだ凹状面70が形成される。凹状面70は、リムホイール200のタイヤ径方向外側端よりもタイヤ径方向外側に形成される。

また、凹状面70には、タイヤ径方向に延びる溝部100が形成され、溝部100は、タイヤ周方向において間隔Pを隔てて複数形成される。

こ凹状面70が形成されることによって、ビード部60のゴムゲージが小さくなるため、ビード部60の変形による発熱量を抑制できる。また、タイヤ径方向に延びる溝部100がタイヤ周方向において複数形成されるため、溝部100での外気との熱交換が促進され、凹状面70の効果的に冷却し得る。

すなわち、建設車両用タイヤ10によれば、タイヤサイド部30またはビード部60にタイヤ内側に向かって窪んだ凹状面70を形成しつつ、ビード部60の温度上昇をさらに効果的に抑制し得る。

本実施形態では、溝部100のタイヤ周方向に沿った溝幅Wは、5mm以上、20mm以下である。このため、ビード部60の耐久性を確保しつつ、ビード部60の温度上昇を効果的に抑制し得る。

なお、溝幅Wが20mmを超えるとビード部60の剛性が低下し、ビード部60に位置するカーカス40の倒れ込み量が大きくなり過ぎる。一方、溝幅Wが5mm未満だと、溝部100による十分な冷却効果が見込めない。

本実施形態では、溝部100は、タイヤ径方向と平行して延びる。また、タイヤ側面視において、溝部100に沿った直線が成す角度αは、3度〜20度である。このため、溝部100を利用して凹状面70の効果的に冷却しつつ、ビード部60の耐久性を確保することができる。

なお、角度αについても溝幅Wと同様に、角度αが3度未満だとビード部60の剛性が低下し、ビード部60に位置するカーカス40の倒れ込み量が大きくなり過ぎる。一方、角度αが20度を超えると、溝部100による十分な冷却効果が見込めない。

本実施形態では、凹状面70の曲率半径Rは、100mm以上である。このため、凹状面70の深さD（40mm）を確保しつつ、曲率半径Rが局所的に小さくなることが回避できる。これにより、ビード部60の温度上昇を効果的に抑制するとともに、後述するようなビード部60の圧縮歪みも抑制し得る。

図５及び図６は、凹状面70が形成されたビード部60に位置するカーカス40の倒れ込み角度に関するシミュレーション結果を示す。具体的には、図５は、カーカス40の倒れ込み角度の説明図である。図６は、カーカス40の倒れ込み角度と、凹状面70に形成される溝部100の面積との関係を示すグラフである。

図５に示すθ_Nは、建設車両用タイヤ10による荷重（正規荷重）によって、凹状面70のみが形成された、つまり、溝部100が形成されていないビード部60に位置するカーカス40の倒れ込み角度を模式的に示す。

図５に示すdθ_Nは、上述したような複数の溝部100を凹状面70に追加することによって増大するカーカス40の倒れ込み角度を示す。つまり、凹状面70に溝部100が形成されることによって、カーカス40の倒れ込み角度がdθ_N増大する。

図６の縦軸は、当該荷重時におけるdθ_Nを示し、図６の横軸は、凹状面70における溝部100の比率、具体的には、溝部100の面積／凹状面70の面積を示す。

図６に示すように、dθ_Nを1度以内とするためには、当該比率は、0.3以下とすることが好ましい。また、dθ_Nが1度を超えると、θ_Nとdθ_Nとの合計値が大きくなり過ぎ、カーカス40の倒れ込みが大きくなり、ビード部60におけるカーカス40のセパレーションなどが発生し易くなる。

一般的に、凹状面70及び溝部100を形成すれば、建設車両用タイヤ10の荷重時における変形が増大し、カーカス40表面などにおける歪が大きくなり、耐久性が低下する。このため、ビード部60の温度上昇の抑制と、カーカス40表面などにおける歪に起因する耐久性低下の防止との両立は、極めて難しい。

本実施形態では、ビード部60内部の応力分布を詳細に解析することによって、荷重支持にあまり貢献していない部位を特定し、当該部位に凹状面70及び溝部100を形成している。

これにより、59/80R63のサイズにおいて、40mm程度の凹状面70の形成が可能となり、ビード部60の温度上昇の抑制と、カーカス40表面などにおける歪に起因する耐久性低下の防止との両立を図っている。

（４）その他の実施形態
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

例えば、上述した実施形態では、凹状面70は、タイヤサイド部30及びビード部60に形成されていたが、タイヤサイド部30またはビード部60の少なくとも何れかに形成されていればよい。

また、凹状面70は、高さH（図２参照）の22%以上、28％以下の範囲内において、35mm以上、40mm以下窪んでいればよい。

上述した実施形態における正規荷重とは、JATMA YearBookにおける最大負荷能力に対応する最大負荷能力（最大荷重）である。また欧州ではETRTO、米国ではTRA、その他各国のタイヤ規格が対応する。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

10 建設車両用タイヤ
20 トレッド部
30 タイヤサイド部
40 カーカス
50 ベルト層
60 ビード部
61 ビードコア
62 ビードフィラー
70 凹状面
100 溝部
200 リムホイール

Claims

路面に接するトレッド部と、
前記トレッド部に連なり、前記トレッド部のタイヤ径方向内側に位置するタイヤサイド部と、
前記タイヤサイド部に連なり、前記タイヤサイド部のタイヤ径方向内側に位置するビード部と
を含む建設車両用タイヤであって、
前記タイヤサイド部または前記ビード部の少なくとも何れかには、タイヤ内側に向かって窪んだ凹状面が形成され、
前記凹状面は、前記建設車両用タイヤに組み付けられるリムホイールのタイヤ径方向外側端よりもタイヤ径方向外側に形成され、
前記凹状面には、タイヤ径方向に延びる溝部が形成され、
前記溝部は、タイヤ周方向において間隔を隔てて複数形成される建設車両用タイヤ。
前記溝部のタイヤ周方向に沿った溝幅は、5mm以上、20mm以下である請求項１に記載の建設車両用タイヤ。
前記溝部は、タイヤ径方向と平行して延び、
タイヤ側面視において、タイヤ周方向において隣接する前記溝部に沿った直線が成す角度は、3度〜20度である請求項１または２に記載の建設車両用タイヤ。
タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、前記凹状面の曲率半径は、100mm以上である請求項１乃至３の何れか一項に記載の建設車両用タイヤ。