JPWO2007018009A1 - 建設車両用タイヤ - Google Patents

Abstract

タイヤセンター部の放熱性を高めることによりタイヤ故障の発生を抑えた建設車両用タイヤを提供することを課題とする。本発明に係る建設車両用タイヤは、タイヤ幅方向両側のトレッドショルダー領域に複数本のラグ溝２２が配置されている。また、タイヤセンター部Ｃには、タイヤ幅方向に略沿っていてタイヤ幅方向内側端がトレッド内に終端する複数本の幅方向細溝２４が配置されている。これにより、陸部剛性の低下を抑えることにより耐摩耗性を向上させつつ、放熱性を高めることができる。更に、タイヤ赤道ＣＬには、タイヤ周方向に延びる赤道上浅溝２６が配置されている。これにより、タイヤセンター部Ｃに作用する圧縮応力を緩和させる事ができ、かつ放熱面積を増大させる事ができる。

Description

本発明は、放熱性を改良した建設車両用タイヤに関する。

従来、多本数のラグ溝を所定間隔を置いて配設した、いわゆるラグパターンを有し建設車両用に使用される建設車両用タイヤが広く用いられている。この建設車両用タイヤでは、その耐摩耗性を向上させるには、耐摩耗性のよいトレッドゴムを使用し、トレッドボリュームを増加させ、深溝化することによりトレッドゲージを増加させ、ネガティブ率を減少させ、陸部剛性を高める等の手段を用いるのが一般的である。

しかし、上記手段を用いて耐摩耗性を向上させた場合には、とりわけタイヤの負荷転動時におけるトレッド部の発熱性の悪化を招く傾向があり、この発熱性の悪化は、トレッド部のヒートセパレーション等の故障を引き起こす原因となることがあるという問題があった。

特に、ラグ溝の終端位置をそれぞれ実質上タイヤ周方向に結ぶことによって形成される２本のタイヤ円周に沿った直線間の陸部は、放熱面積が少ないため発熱温度が高くなる傾向にあり、上記の問題は深刻なものになっていた。

この対策として、トレッドボリュームの低下を最小限に抑えるとともに陸部剛性の低下を最小限に抑え、放熱面積を増やすべく２０ｍｍ以下の幅の細溝を該陸部に配する技術が近年開発された（例えば特許文献１、２参照）。

しかし、最近、特に建設車両の大型化に伴うタイヤサイズの大型化、偏平化及び重荷重化が進んできたことにより、トレッド部の発熱性の悪化は益々顕著になる傾向にある。このため、上記問題を引き起こしているタイヤセンター部の発熱を抑えることは、依然重要視されている。
特開２００１−２１３１２０号公報 特開２０００−２３３６１０号公報

本発明は、上記事実を考慮して、タイヤセンター部の放熱性を高めることによりタイヤ故障の発生を抑えた建設車両用タイヤを提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、タイヤ幅方向両側のトレッドショルダー領域に複数本のラグ溝が配置されている建設車両用タイヤにおいて、タイヤ幅方向に略沿っていて少なくとも１端がトレッド内に位置する複数本の幅方向細溝がタイヤセンター部に配置され、かつ、少なくともタイヤ赤道上でタイヤ周方向に延びる赤道上浅溝が配置されていることを特徴とする。

トレッドゴムを形成するゴムとしては、所定の特性を有するゴムを用いる。赤道上浅溝の幅、深さは、トレッド部の発熱が顕著であるタイヤ新品時からタイヤ使用初期にかけてセンター部の発熱を充分に抑制できるような幅、深さとする。

トレッド内とは、トレッド端よりもタイヤ幅方向内側のことである。ここで、トレッド端とは、空気入りタイヤをＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（２００２年度版、日本自動車タイヤ協会規格）に規定されている標準リムに装着し、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力（内圧−負荷能力対応表の太字荷重）に対応する空気圧（最大空気圧）の１００％を内圧として充填し、最大負荷能力を負荷したときのタイヤ幅方向最外の接地部分を指す。なお、使用地又は製造地においてＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は各々の規格に従う。

また、トレッドショルダー領域とは、ラグ溝の終端位置とトレッド端との間の領域を指す。

そして、タイヤセンター部とは、タイヤ赤道面を挟んで対向するラグ溝の終端相互の間の領域を指す。

請求項１に記載の発明では、このように、少なくともタイヤ赤道上でタイヤ周方向に延びる赤道上浅溝が配置されており、これにより、タイヤセンター部に作用する圧縮応力を緩和させる事ができ、かつ放熱面積を増大させる事ができる。従って、タイヤ負荷時におけるトレッド部の温度上昇を効果的に抑制してヒートセパレーション等のタイヤ故障の発生を抑えた建設車両用タイヤとすることができる。この効果は、深さ７０ｍｍ以上の主溝が形成されている場合であっても顕著に認められる。

また、タイヤセンター部に少なくともその１端がトレッド内に終端する複数本の上記幅方向細溝を配置することによって、陸部剛性の低下を抑えることにより耐摩耗性を向上させつつ、上記幅方向細溝の本数を増やして放熱性を高めたり、ラグ溝から離れていて温度が最も高くなる位置に上記幅方向細溝を配置して放熱性を高めたりすることができる。従って、タイヤ赤道を跨いでラグ溝端同士を連結する細溝を形成することに比べ、放熱性を高めることに関して有利な作用を及ぼす。

タイヤの扁平率が９０％以下であると、例えばＯＲタイヤ（建設車両用タイヤ）において一般的に用いられる扁平率が９５％のタイヤに比べて、ベルト張力負担が大きくなり、よりトレッド部の発熱が大きくなるため、この発明がより有効になる。

また、ＴＲＡに規定されているタイヤの荷重負荷能力対応表の最高速度に応じた係数が１．４以上であると、タイヤ空気容積対比の負荷が増えることによって、よりトレッド部発熱が大きくなるため、この発明が有効になる。

請求項２に記載の発明は、前記ラグ溝のトレッド内終端位置をタイヤ周方向に結んだ２本の直線のそれぞれに沿ってタイヤ周方向に延びる非赤道上細溝が更に配置されていることを特徴とする。

これにより、横滑り性を確保しかつ細溝により幅方向の剛性を落とさずに幅方向滑りによる摩耗を低減したタイヤにおいて、タイヤセンター部の温度を低減するのに役立つ。

請求項３に記載の発明は、前記幅方向細溝の幅が４ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内であることを特徴とする。

上記幅方向細溝が４ｍｍに満たないと放熱性を高める効果が十分に発揮され難く、また、２０ｍｍを越すとタイヤセンター部のブロック剛性が低くなって偏摩耗やトレッド欠けの問題が生じ易くなるからである。

請求項４に記載の発明は、前記幅方向細溝の溝深さが前記ラグ溝の溝深さの５０〜９５％の範囲内であることを特徴とする。

上記幅方向細溝の溝深さがラグ溝の５０％に満たないと放熱効果が十分に得られず、また、９５％を越えるとタイヤセンター部のトレッドの剛性が低くなって偏摩耗やトレッド欠けの問題が生じ易くなるからである。

請求項５に記載の発明は、前記赤道上浅溝の溝幅が３０〜５０ｍｍの範囲内であることを特徴とする。

赤道上浅溝の幅が３０ｍｍ未満であると、タイヤ負荷転動時にタイヤセンター部に作用する圧縮応力を緩和する効果が十分に発揮できなくなる傾向があるからである。また、赤道上浅溝の幅を５０ｍｍ以上に大きくすると、タイヤセンター部の接地領域が減少しすぎてトレッド側方域での接地圧増加を招き易く、ベルト端故障を生じやすくなる傾向があるからである。

請求項６に記載の発明は、前記赤道上浅溝の溝深さが前記ラグ構の溝深さの１０〜２５％の範囲内であることを特徴とする。

赤道上浅溝の溝深さがラグ溝の溝深さの１０％よりも浅いと放熱効果が十分に得られず、また、２５％より大きいと、トレッドボリュームの減少により耐摩耗性を悪化させる可能性があるからである。

請求項７に記載の発明は、タイヤ赤道を中心とするトレッド幅の２５％の領域で、前記赤道上浅溝を除いた領域におけるネガティブ率が２〜８％の範囲内であることを特徴とする。

これにより、タイヤセンター部の耐摩耗性を落とすことなく効率的に発熱を低減させることができる。

請求項８に記載の発明は、前記幅方向細溝が、前記非赤道細溝に近付くに従ってタイヤ幅方向に対する傾斜角度が徐々に小さくなる、曲線状の溝であることを特徴とする。
かような幅方向細溝によれば、幅方向細溝と非赤道細溝との交差部分が鈍角になることから、ブロック剛性の低下をまねくことなしに放熱性を高めることができる。

請求項９に記載の発明は、前記幅方向細溝が、前記非赤道細溝の近傍でタイヤ赤道面近傍よりタイヤ幅方向に対する傾斜角度が小さい、折れ線状の溝であることを特徴とする。
かような幅方向細溝によれば、幅方向細溝と非赤道細溝との交差部分が鈍角になることから、ブロック剛性の低下をまねくことなしに放熱性を高めることができる。

請求項１０に記載の発明は、前記幅方向細溝の両端が、前記ラグ溝の幅方向内側端よりもタイヤ赤道面側に位置して前記非赤道細溝に繋がることを特徴とする。
この幅方向細溝および非赤道細溝の形態によれば、これら溝における表面積がより大きくなるため、トレッド全体の温度低減が可能になる。

本発明によれば、タイヤセンター部の放熱性を高めることによりタイヤ故障の発生を抑えた建設車両用タイヤとすることができる。

第１実施形態に係る建設車両用タイヤのタイヤ径方向断面図である。 図２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態に係る建設車両用タイヤのトレッド部を示す平面図及びタイヤ径方向断面図である。 第２実施形態に係る建設車両用タイヤのトレッド部を示す平面図である。 第３実施形態に係る建設車両用タイヤのトレッド部を示す平面図である。 第４実施形態に係る建設車両用タイヤのトレッド部を示す平面図である。 第５実施形態に係る建設車両用タイヤのトレッド部を示す平面図である。

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、図２に示すように、本実施形態に係る建設車両用タイヤ１０は、両端部がそれぞれビードコア１１で折り返されたカーカス１２を備えている。カーカス１２は、１層又は複数層で構成される。

カーカス１２のクラウン部１２Ｃのタイヤ径方向外側には、複数枚のベルトプライが重ねられたベルト層１４が埋設されている。ベルト層１４のタイヤ径方向外側には、溝を配設したトレッド部１８が形成されている。トレッドゴムを形成するゴムとしては、所定の特性を有するゴムが用いられている。

タイヤ幅方向両側のトレッドショルダー領域には複数本のラグ溝２２が配置されている。

また、タイヤセンター部Ｃには、タイヤ幅方向に略沿っている複数本の幅方向細溝２４が配置されている。そして、この幅方向細溝２４は、タイヤ幅方向内側端がトレッド内に位置するとともにタイヤ幅方向外側端がラグ溝２２の先端に接続するように形成されている。各ラグ溝２２のタイヤ幅方向外側端は、トレッド端Ｔを越えてタイヤ幅方向外側へ排水可能なように延びている。

更に、タイヤ赤道ＣＬ上でタイヤ周方向に延びる赤道上浅溝２６が配置されている。赤道上浅溝２６の幅、深さは、トレッド部１８の発熱が顕著であるタイヤ新品時からタイヤ使用初期にかけてタイヤセンター部Ｃの発熱を充分に抑制できるような幅、深さとしておく。

以上説明したように、建設車両用タイヤ１０には、このように、タイヤ赤道上でタイヤ周方向に延びる赤道上浅溝２６が配置されており、これにより、タイヤセンター部Ｃに作用する圧縮応力を緩和させる事ができ、かつ放熱面積を増大させる事ができる。従って、タイヤ負荷時におけるトレッド部１８の温度上昇を効果的に抑制してヒートセパレーション等のタイヤ故障の発生を抑えた建設車両用タイヤ１０とすることができる。

また、タイヤセンター部Ｃに配置された複数本の幅方向細溝２４は、少なくともタイヤ幅方向内側端がトレッド内に位置している。これにより、陸部剛性の低下は抑えられる結果、耐摩耗性を向上させたトラクション性能に優れたタイヤとすることができる。その上、幅方向細溝２４の本数を増やして放熱性を高めたり、ラグ溝２２から離れていて温度が最も高くなる位置に幅方向細溝２４を配置して放熱性を高めたりすることができる。

また、幅方向細溝２４の幅が４ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内にされており、幅方向細溝２４の溝深さがラグ溝２２の溝深さの５０〜９５％の範囲内にされている。これにより、放熱性を高める効果が十分に発揮されるとともに、タイヤセンター部Ｃのブロック剛性が低くなりすぎることが回避されている。

また、赤道上浅溝２６の溝幅が３０〜５０ｍｍの範囲内にされている。これにより、タイヤ負荷転動時にタイヤセンター部Ｃに作用する圧縮応力を緩和する効果が十分に発揮されるとともに、タイヤセンター部Ｃの接地領域が減少しすぎてベルト端故障が生じることが回避されている。

また、赤道上浅溝２６の溝深さがラグ溝２２の溝深さの１０〜２５％の範囲内にされている。これにより、放熱効果が十分に得られるとともに、トレッドボリュームの減少により耐摩耗性が悪化することが充分に回避されている。

また、タイヤ赤道ＣＬを中心とするトレッド幅の２５％の領域で、赤道上浅溝２６を除いた領域におけるネガティブ率が２〜８％の範囲内にされている。これにより、タイヤセンター部の耐摩耗性を落とすことなく効率的に発熱を低減させることができる。なお、トレッド幅とはタイヤ幅方向両側のトレッド端Ｔ相互の間隔のことである。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態に係る建設車両用タイヤでは、第１実施形態における、幅方向細溝２４に代えて、図３に示すように幅方向細溝３４がトレッド部２８に形成されている。

幅方向細溝３４は、タイヤセンター部Ｃにタイヤ幅方向に略沿って配置されている。
そして、この幅方向細溝３４は、赤道上浅溝２６を跨いでいて、両端部ともトレッド内に位置していて、ラグ溝２２には接続していない。

これにより、仮に第１実施形態のように幅方向細溝とラグ溝とを接続した構造にすると、幅方向細溝とラグ溝とでトラクション力によって変形が異なって接続部位で応力集中により亀裂が生じるような大トラクション力を必要とするユーザーにとって大変有効な建設車両用タイヤとすることができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態に係る建設車両用タイヤでは、第１実施形態に対して、図４に示すように、ラグ溝２２の終端位置をタイヤ周方向に結ぶ２本の直線のそれぞれに沿ってタイヤ周方向に延びる２本の非赤道上細溝４６が、更に配置されている。非赤道上細溝４６の溝深さはラグ構２２の溝深さの１０〜２５％の範囲内にされている。幅方向細溝３４の両端は非赤道上細溝４６に繋がっている。

本実施形態により、横滑りを確保しかつ細溝により幅方向の剛性を落とさないことができる。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。本実施形態に係る建設車両用タイヤでは、図５に示すように、第３実施形態と同様に非赤道上細溝４６が配置されている。また、赤道上浅溝２６も配置されている。

本実施形態では、ラグ溝５２は、第３実施形態のラグ溝２２に比べて形状が異なっており、非赤道上細溝４６に近づくほどラグ溝５２の溝幅が細くなっている。ラグ溝５２の終端は非赤道上細溝４６に繋がっている。

また、第３実施形態で説明した幅方向細溝３４に代えて幅方向細溝５４がタイヤセンター部Ｃに形成されている。幅方向細溝５４の両端は非赤道上細溝４６に繋がっている。また、幅方向細溝５４は、非赤道上細溝４６に近づくに従いタイヤ幅方向に対する傾斜角度が徐々に小さくなる曲線状の溝にされている。かような溝構成では、幅方向細溝と非赤道細溝との交差部分が鈍角になることから、ブロック剛性の低下をまねくことなく、幅方向細溝並びに非赤道細溝による放熱性の向上をはかることができる。

更に、タイヤ周方向に隣り合うラグ溝５２の間には、タイヤ幅方向内側端が非赤道上細溝４６に繋がる第二幅方向細溝５６が形成されている。

本実施形態により、細溝によりブロック剛性の低下を最小限に抑制し、耐横滑り及び耐トラクション方向滑りを確保することができる。

［第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明する。本実施形態に係る建設車両用タイヤでは、第３実施形態に比べ、非赤道上細溝４６に代えて、図６に示すようにタイヤ周方向に延びる非赤道上細溝６６が形成されている。また、赤道上浅溝２６も配置されている。

ラグ溝６２は、第３実施形態のラグ溝２２に比べて形状が異なっており、非赤道上細溝６６の近くでは溝幅が細くなっている。そして、ラグ溝６２の終端は非赤道上細溝６６に繋がっている。

また、第３実施形態で説明した幅方向細溝３４に代えて幅方向細溝６４がタイヤセンター部Ｃに形成されている。幅方向細溝６４の両端は、ラグ溝６２のタイヤ幅方向内側端よりもタイヤ赤道ＣＬ側に位置しており、このため、非赤道上細溝６６はタイヤ周方向にジグザグ状に延びている。なお、タイヤ周方向にジグザグ状に延びるとは、タイヤ周方向に対して傾斜している溝部分が、傾斜方向が互い違いになるように折り返しながらタイヤ周方向に延びることをいう。

本実施形態により、ジグザグ状に延びる細溝によって表面積がより大きくなるので、トレッド全体の温度低減が可能になる。このことは、特に高速度でタイヤを使用するユーザーに対して有効である。

＜試験例＞
本発明の効果を確かめるために、本発明者は、第１実施形態の空気入りラジアルタイヤ１０の一例（以下、実施例のタイヤという）、及び、従来例の空気入りラジアルタイヤの一例（以下、従来例のタイヤという）を用意し、性能評価を行った。従来例のタイヤは、タイヤセンター部に周方向細溝を形成していないことを除いて実施例のタイヤと同じ構成である。タイヤサイズは何れも４０．００Ｒ５７である。各タイヤの条件を表１に示す（表１に記載されたＧＷ、ｄ、Ｄ、ＳＷは図２を参照）。

本試験例では、以下の２種類の試験を従来例のタイヤ、実施例のタイヤについて行った。以下の試験では、何れのタイヤについても、ＴＲＡ正規リムに組み込み後、正規荷重、正規内圧にして試験を行った。

ここで、「正規リム」とは、例えばＪＡＴＭＡが発行する２００４年版のＹＥＡＲ ＢＯＯＫに定められた適用サイズにおける標準リムを指し、「正規荷重」及び「正規内圧」とは、同様に、ＪＡＴＭＡが発行する２００４年版のＹＥＡＲ ＢＯＯＫに定められた適用サイズ・プライレーティングにおける最大荷重及び該最大荷重に対する空気圧を指す。使用地又は製造地において、ＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は、各々の規格に従う。

第一の試験では、２４時間走行後、ブロック中央部のタイヤ周上６箇所にあらかじめ設けておいた細穴から熱電対を挿入し最外層上５ｍｍの温度を測定し、６箇所の温度の平均値を算出した。算出結果を表１に併せて示す。表１から判るように、実施例のタイヤでは、従来例のタイヤに比べ、４．９℃低く、放熱性が良好であった。

第二の試験では、１９０トンダンプの前輪に装着し速度１０ｋｍ／ｈほぼ等速で１０００時間走行した後、トレッドを幅方向に８分割した各位置での残溝測定を行い、走行に要したゲージの平均値を摩耗量として算出した。更に、摩耗量を走行時間で割った値を耐摩耗値として算出した。そして、性能評価を行うにあたり、従来例のタイヤにおける評価を指数１００とし、実施例のタイヤについては相対評価となる指数を算出した。算出した指数を表１に併せて示す。この指数（耐磨耗指数）が大きいほど性能が高いことを示す。表１から判るように、実施例のタイヤでは、従来例のタイヤよりも耐磨耗指数が高く、耐摩耗性が良好であった。

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。

Claims (10)

1. タイヤ幅方向両側のトレッドショルダー領域に複数本のラグ溝が配置されている建設車両用タイヤにおいて、
   タイヤ幅方向に略沿っていて少なくとも１端がトレッド内に位置する複数本の幅方向細溝がタイヤセンター部に配置され、
   かつ、少なくともタイヤ赤道上でタイヤ周方向に延びる赤道上浅溝が配置されていることを特徴とする建設車両用タイヤ。
2. 前記ラグ溝のトレッド内終端位置をタイヤ周方向に結んだ２本の直線のそれぞれに沿って、タイヤ周方向に延びる非赤道上細溝が更に配置されていることを特徴とする請求項１記載の建設車両用タイヤ。
3. 前記幅方向細溝の幅が４ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または２記載の建設車両用タイヤ。
4. 前記幅方向細溝の溝深さが前記ラグ溝の溝深さの５０〜９５％の範囲内であることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の建設車両用タイヤ。
5. 前記赤道上浅溝の溝幅が３０〜５０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の建設車両用タイヤ。
6. 前記赤道上浅溝の溝深さが前記ラグ構の溝深さの１０〜２５％の範囲内であることを特徴とする請求項１から５のいずれか記載の建設車両用タイヤ。
7. タイヤ赤道を中心とするトレッド幅の２５％の領域で、前記赤道上浅溝を除いた領域におけるネガティブ率が２〜８％の範囲内であることを特徴とする請求項１から６のいずれか記載の建設車両用タイヤ。
8. 前記幅方向細溝が、前記非赤道細溝に近付くに従ってタイヤ幅方向に対する傾斜角度が徐々に小さくなる、曲線状の溝であることを特徴とする請求項２から７のいずれか記載の建設車両用タイヤ。
9. 前記幅方向細溝が、前記非赤道細溝の近傍でタイヤ赤道面近傍よりタイヤ幅方向に対する傾斜角度が小さい、折れ線状の溝であることを特徴とする請求項２から７のいずれか記載の建設車両用タイヤ。
10. 前記幅方向細溝の両端が、前記ラグ溝の幅方向内側端よりもタイヤ赤道面側に位置して前記非赤道細溝に繋がることを特徴とする請求項２から９のいずれか記載の建設車両用タイヤ。

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