JP5739997B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

この発明は、空気入りタイヤ、特には建設現場や鉱山等で用いられる建設車輌用タイヤのトレッドパターンを適正化して、発熱性を悪化させることなく、耐偏摩耗性を向上し、タイヤの長寿命化を図ろうとするものである。

鉱山等で使用される大型の建設車輌用タイヤにおいて、特に、トレッド端からトレッド幅の１／８辺りからトレッド幅の１／４辺りまでの側部領域で早期に摩耗が進行し、偏摩耗が生じるという問題があった。この種のタイヤは、カーカスのクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面に対して傾斜して延びる複数本のコードによる傾斜ベルト層の少なくとも２層を、その層内でコードが交差する向きに積層して成る交差ベルトを有するのが通例である。このような交差ベルトを有するタイヤにおいて、負荷転動時にトレッド接地域に置いて、前記交差ベルトは、積層間でのコード交差角が変動する、いわゆるパンタグラフ運動を伴って変形する。このベルト変形に伴って、トレッド接地面が踏み込みから蹴り出しに至る一連の動きの中で、接地部分のゴム変形が生じる。このゴム変形は、とりわけ、上記した側部領域にて著しく、その結果、蹴り出し時のゴムの滑り量も多くなり、この側部領域にて早期に摩耗が進行することになる。

従来、タイヤの耐摩耗性を向上するためには、トレッドゴムのゲージを厚くして摩耗に対する寿命を長くする対策が行われていた。しかし、上記の対策はトレッドゴムの体積を増大させることであり、走行中の発熱性を悪化させ、ヒートセパレーション等の故障を引き起こすおそれがあった。

また、特許文献１には、タイヤ周方向に間隔をあけて配列された複数のタイヤ幅方向に延びるラグ溝に加え、タイヤ周方向の細溝をタイヤの赤道からトレッド幅の１／４よりもタイヤ幅方向外側に配置することで、タイヤ幅方向のトレッドゴムの変形を抑え、トレッド端からトレッド幅の１／４までの領域及びその周辺の領域（所謂、１／４点領域）における摩耗を抑制し、偏摩耗を防止する技術が開示されている。

ＷＯ２００６／０１３７５８号

しかしながら、特許文献１に提案された空気入りタイヤでは、タイヤ幅方向のトレッドゴムの変形による滑りについては改善したものの、タイヤ周方向の滑りを低減することは考慮されていないため、総合的に充分な耐偏摩耗性を確保することは未だ不十分であった。

それゆえこの発明は、トレッドパターンの適正化を図ることにより、発熱性を悪化させることなく、特にタイヤの１／４点領域におけるトレッド部分の滑りを、タイヤの幅方向、並びにタイヤ周方向の両方向において有効に低減し、耐偏摩耗性を向上させた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

この発明は、上記課題を解決するためになされたものである。
すなわち、この発明の空気入りタイヤは、回転方向が指定される建設車輌用の空気入りタイヤであって、該タイヤのトレッドに、両トレッド端の各々からタイヤの赤道に向かってタイヤ幅方向に対して前記回転方向側に傾斜して延びる複数本の傾斜溝にて陸部を区画形成し、さらに前記トレッド端からタイヤ幅方向内側にトレッド幅の１／４までの領域内の前記傾斜溝部分から分岐し、タイヤの赤道に向かってタイヤ幅方向に対して前記傾斜溝の向きとタイヤ周方向で逆側向きに延び、かつ前記陸部内で終端する枝溝を有することを特徴とする。
ここで、タイヤの「回転方向」とは、タイヤを車輌に装着し、車輌が前進する際にタイヤが回転する方向を指す。また、「トレッド端」とは、空気入りタイヤをＪＡＴＭＡＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（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、ＪＡＴＭＡＹＥＡＲ 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状態（以下、「所定状態」という。）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、「トレッド幅」とは、タイヤ幅方向に沿って測定した両側のトレッド端の距離を示す。また、「枝溝」は所定状態下で接地したとき、閉塞する。

かかる空気入りタイヤにあっては、傾斜溝を回転方向側に傾斜させて配置したことにより、ベルト変形に伴うタイヤ幅方向のトレッドゴムの動きが抑制されて該ゴム部分の滑り現象が低減される。さらに、枝溝をトレッド端からトレッド幅の１／４までの領域内の傾斜溝部分から分岐させタイヤの赤道に向かってタイヤ幅方向に対して前記傾斜溝の向きと逆側向きに陸部で終端して配置したことにより、トレッド接地時に傾斜溝に沿って陸部の変形が生じる結果、上記したベルト変形に伴うトレッドゴムのタイヤ周方向変形が軽減され、滑り現象が抑制される。具体的には、枝溝よりタイヤ幅方向内側のトレッドゴムはタイヤ幅方向外側への動きが促進され、ベルト変形に伴うタイヤ幅方向のゴムの動きに起因した偏摩耗は抑制され、また、枝溝端部(陸部の蹴りだし側)では枝溝を挟んで両側に位置するトレッドゴム部分が、接地時にそれぞれ変形し、タイヤ幅方向成分は対向方向であるため打ち消しあい、タイヤ周方向成分は枝溝の両側で同一方向の変形成分が生じ該枝溝の終端で両成分が合流する結果、上記したベルト変形によるタイヤ周方向成分と打ち消しあうことにより、とりわけ側部領域における滑り現象に起因した偏摩耗を抑制することができる。

なお、枝溝と、枝溝に対して回転方向の逆側（後方側）に隣りあう傾斜溝との最短の距離が、トレッド幅の１５〜３０％であることが好ましく、これによれば、トレッドの滑り現象をより確実に低減することができる。枝溝と、枝溝に対して回転方向の逆側に隣りあう傾斜溝との最短の距離がトレッド幅の１５％未満では枝溝端部においてタイヤ周方向に十分なゴム変形をさせることができず、偏摩耗が抑制できない。また、枝溝と、枝溝に対して回転方向の逆側に隣りあう傾斜溝との最短の距離がトレッド幅の３０％より大きい場合は、枝溝のタイヤ幅方向の内側のゴムのタイヤ幅方向への変形が十分に発生しないため、偏摩耗を抑制することができない。ここで、「枝溝と、枝溝に対して回転方向の逆側（後方側）に隣りあう傾斜溝との最短の距離」とは、枝溝により形成されるトレッド踏面上の枝溝と陸部の境界線と、当該枝溝に対して回転方向の逆側に隣りあう傾斜溝により形成される傾斜溝と陸部の境界線との最短の距離を指す。

また、枝溝が傾斜溝から分岐する位置が、トレッド端からトレッド幅の１／１６の領域よりもタイヤ幅方向内側であることが好ましく、これによれば、トレッドの滑り現象をより確実に低減することができる。

また、枝溝の延在方向が、タイヤ幅方向に対して３０°〜６０°の範囲にあることが好ましい。これによれば、タイヤ幅方向とタイヤ周方向の両方のゴムの変形のバランスがとれるので、Ｔｏｔａｌでの偏摩耗を低減することができる。

また、傾斜溝のタイヤ幅方向に対する傾斜角は５°〜４５°の範囲であることが好ましい。

また、傾斜溝はトレッド端から、少なくともトレッド端からトレッド幅の３／１０よりもタイヤ幅方向内側の領域まで延びていることが好ましく、傾斜溝の幅はトレッド幅の１０％〜３０％の範囲が好ましい。さらに、傾斜溝の深さはトレッドゴムの厚さの６０％〜９０％の範囲が好ましい。ここで「トレッドゴムの厚さ」とは、上記の所定状態において、１／４点領域でのトレッド踏面からタイヤ径方向最外側に位置するベルト層の、タイヤ径方向外側表面までの距離を指す。

枝溝の傾斜溝への分岐端から終端までの距離は傾斜溝のトレッド端に接続する一端から、傾斜溝の終端までを結んだ距離の５０％〜９０％であることが好ましく、枝溝の幅は、トレッド幅の０．５％〜４％の範囲であることが好ましい。さらに、枝溝の深さは、傾斜溝の深さの１／３以上であることが好ましい。これによれば、タイヤ幅方向とタイヤ周方向の両方のゴムの変形のバランスがとれるので、Ｔｏｔａｌでの偏摩耗を低減することができる。

なお、トレッド接地面のネガティブ率は、１５〜３０％の範囲内であることが好ましく、これによれば、トレッドの耐発熱性を確保することができる。ネガティブ率が３０％を超えると陸部の剛性が低下してしまい耐摩耗性が悪化する恐れがあり、１５％未満であると、発熱性が悪化し、ヒートセパレーション等の故障の原因となってしまう。

この発明によれば、負荷転動時の発熱性を悪化させることなく、有効に耐偏摩耗性を向上させた空気入りタイヤを提供することができる。

この発明の一例としての空気入りタイヤのトレッドの一部を示す展開図である。 （ａ）、（ｂ）は、従来例１、２のトレッドの一部をそれぞれ示す展開図であり、（ｃ）〜（ｅ）は比較例１〜３のトレッドの一部をそれぞれ示す展開図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。この実施形態における空気入りタイヤは、慣例に従い一対のビード部と、ビード部のタイヤ径方向外側に連なる一対のサイドウォール部と、サイドウォール部間に跨るトレッド部とからなり、ビード部に埋設されたビードコア間で、これら各部に亘ってトロイド状に延在するカーカスと、カーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に複数のベルト層からなるベルトが配設される。

図１は、この発明に従う一実施形態のタイヤの、トレッド部の一部を示す展開図であり、この実施形態の空気入りタイヤ１は、回転方向がＲに指定され、トレッド部３にはタイヤ周方向に互いに間隔をあけて、両トレッド端１１からタイヤ１の赤道ｅに向かって延びる複数の傾斜溝５によって陸部が区画形成され、傾斜溝５は、タイヤ幅方向に延在する部分５ａと、タイヤ幅方向に対しての角度αで傾斜する部分５ｂからなる。枝溝９は、トレッド端１１からトレッド幅の１／４までの領域内で傾斜溝５から分岐して、タイヤの赤道ｅに向かってタイヤ幅方向に対して傾斜溝５の向きと逆側向きにタイヤ幅方向に対して角度βで傾斜して延び、赤道ｅを境界とするトレッド半幅域毎の陸部６ａ、６ｂ内でそれぞれ終端する。

次に、この発明に従うトレッドパターンによる偏摩耗抑制のメカニズムを説明する。まず、傾斜溝５を設けること、特にその回転方向Ｒ側に傾斜する傾斜溝部分５ｂによって、ベルト変形に伴うタイヤ幅方向のトレッドゴム変形を抑制する効果が得られる。さらに、トレッド端１１からトレッド幅の１／４までの領域内で傾斜溝５から分岐する枝溝を設けることによって、上記の側部領域におけるゴム変形のタイヤ幅方向成分を軽減することが可能になるが、この枝溝がタイヤ周方向に延びて陸部を横断している場合（図２(ｄ)参照）、独立した陸部がトレッド側域に形成される結果、タイヤ周方向のトレッドゴム変形を助長してしまう虞がある。そこで枝溝９を図１に示すようにタイヤの赤道ｅに向かって傾けることが肝要になる。すなわち、このような枝溝９を配置すると、前記傾斜溝５相互間に区画された陸部は、枝溝９によってタイヤ周方向に対して斜めに分断される。この陸部部分が接地すると、図１に矢印で示すように、陸部変形はトレッド端１１側からの変形Ｍ_１と赤道ｅ側からの変形Ｍ_２とが枝溝９に沿って枝溝９の終端側へと導かれる。赤道ｅ側からの変形Ｍ_２により、ベルト変形に伴うタイヤ幅方向のゴムの動きは抑制される。そして、枝溝９の終端では、両変形Ｍ_１およびＭ_２が合流し、枝溝９を挟んで両側のタイヤ幅方向成分同士が打ち消し合って解消され、残るタイヤ周方向成分は枝溝９の終端で合流して回転方向Ｒと逆側のタイヤ周方向成分を形成する。

ここで、図２（ｃ）は、トレッドに傾斜溝によって陸部を区画形成したタイヤの一部を示すものであり、上記したベルト変形に伴うトレッドゴムの変形は、矢印Ｍ_３にて示すように傾斜溝５に沿う形で回転方向Ｒ側に向かい、タイヤ幅方向成分はタイヤ赤道を挟んで対向方向に働くため相殺し、主にタイヤ周方向成分となる。このタイヤ周方向成分が偏摩耗の主原因であったところ、上記した回転方向Ｒと逆側のタイヤ周方向成分を枝溝９により形成したことによりタイヤ周方向成分が相殺される結果、タイヤ周方向の偏摩耗の抑制が実現する。

なお、図１に示すように、枝溝９と、枝溝９の回転方向の逆側に隣りあう傾斜溝５との最短距離ｄが、トレッド幅Ｗの１５〜３０％の範囲であることが好ましい。このことによって、トレッドの滑り現象をより確実に低減することができる。枝溝９と、枝溝９に対して回転方向の逆側に隣りあう傾斜溝との最短の距離がトレッド幅Ｗの１５％側未満では枝溝端部においてタイヤ周方向に十分なゴム変形をさせることができず、偏摩耗が抑制できない。また、枝溝と、枝溝に対して回転方向の逆側に隣りあう傾斜溝との最短の距離がトレッド幅Ｗの３０％より大きい場合は、枝溝のタイヤ幅方向の内側のゴムのタイヤ幅方向への変形が十分に発生しないため、偏摩耗を抑制することができない。

また、枝溝９の傾斜溝５に対する分岐の位置は、トレッド端１１からトレッド幅Ｗの１／１６よりもタイヤ幅方向内側の領域内であることが好ましい。これによれば、トレッドの滑り現象をより確実に低減することができる。

さらに、枝溝９のタイヤ幅方向に対する傾斜角βが３０°〜６０°の範囲にあることが好ましい。これによればタイヤ幅方向とタイヤ周方向の両方のゴムの変形のバランスがとれるので、Ｔｏｔａｌでの偏摩耗を低減することができる。

傾斜溝５のタイヤ幅方向に対する傾斜角αは５°〜４５°の範囲であることが好ましい。

傾斜溝５は少なくとも、トレッド端１１からトレッド幅Ｗの３／１０よりもタイヤ幅方向内側の領域まで延びていることが好ましく、傾斜溝５の平均幅ｗ_１はトレッド幅Ｗの１０％〜３０％の範囲が好ましい。さらに、傾斜溝５の深さはトレッドゴムの厚さの６０％〜９０％の範囲が好ましい。

枝溝９の傾斜溝５への開口端から終端までの距離ｌ_２は傾斜溝５のトレッド端に接続する一端から、傾斜溝５の終端までを結んだ距離ｌ_１の５０％〜９０％であることが好ましく、枝溝の平均幅ｗ_２は、トレッド幅の０．５％〜４％の範囲であることが好ましい。さらに、枝溝の深さは、傾斜溝の深さの１／３以上であることが好ましい。

ちなみに、トレッド接地面のネガティブ率は、１５〜３０％の範囲内であることが好ましい。これによれば、トレッドの耐発熱性を確保することができる。ネガティブ率が３０％を超えると陸部の剛性が低下してしまい耐摩耗性が悪化する恐れがあり、１５％未満であると、発熱性が悪化し、ヒートセパレーション等の故障の原因となってしまう。

また、枝溝９の溝幅の平均値は、傾斜溝５の溝幅の平均値よりも小とすることが好ましく、これによれば、トレッドの滑り現象をより確実に低減することができる。

なお、回転方向を指示する方法として、例えば、タイヤの外表面の見える位置に矢印等の表示部を配置する方法がある。これは回転方向を指示するものであればいかなる形状や文字でもよく、また、車輌に対する取り付け位置や、表裏を表現するものでもよい。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更することができるものである。例えば、図１の傾斜溝５はトレッド端１１から溝幅がほぼ一定に延び、タイヤの赤道ｅの手前で終端しているが、溝幅は部分的に広い形状や、先細り状でもよく、傾斜溝５は赤道を横切って延びてもよい。さらに、傾斜溝５はトレッド端１１から終端まで直線状に延びている形状や、円弧状に延びる形状でもよく、要は傾斜溝５の大半が上述の傾斜配置であればよい。枝溝も、ジグザグ状や曲線を描いて延びる形状でもよい。

次に、この発明にしたがう空気入りタイヤを試作し、性能評価を行ったので以下で説明する。従来例１、２、比較例１〜３、および発明例の空気入りタイヤはいずれも、タイヤサイズが４６／９０Ｒ５７である。

従来例１の空気入りタイヤは、図２（ａ）に示すトレッドパターンを有し、傾斜溝がトレッド端相互をつなぐものであり、従来例２の空気入りタイヤは、図２（ｂ）に示すトレッドパターンを有し、従来例１のタイヤにタイヤ周方向に延び、陸部を分断する枝溝を追加したものである。

比較例１は、図２（ｃ）に示すトレッドパターンを有するタイヤ、比較例２は図２（ｄ）に示すトレッドパターンを有し、比較例１のタイヤにタイヤ周方向の枝溝を追加したもの、比較例３は、図２（ｅ）に示す、比較例２のタイヤの枝溝をブロック状陸部の蹴り出し側にて終端させたものである。

従来例１、２、比較例１〜３、発明例それぞれのトレッドパターンにおける溝の構成は表１にまとめて示すとおりである。ここで、傾斜溝深さとは、トレッドウェアインジケーターが配される位置での深さであり、傾斜溝長さとは、溝幅中心を結んだ線の長さであり、傾斜溝角度とは、タイヤ幅方向に対する傾斜溝の角度を示すものである。また、枝溝長さとは、溝幅中心を結んだ線の長さであり、枝溝角度とは、タイヤ幅方向に対する枝溝の角度である。

（性能評価）
上記各供試タイヤをリム（２９．０×６．０）に組付け、タイヤ内圧：７００ｋPa、タイヤ負荷荷重：６０，０００ｋｇ、建設用車輌の前輪として装着し、鉱山にて、１，０００時間使用した結果を評価した。その結果を表１に併記する。

表１の評価結果から、発明例のタイヤは耐摩耗性が向上していることがわかる。また、枝溝をタイヤ周方向から傾けて配置し陸部内で終端させることが耐摩耗性を向上させることもわかる。

かくしてこの発明によって、トレッドの発熱性を悪化させることなくタイヤ幅方向およびタイヤ周方向の滑りを有効に抑制して耐偏摩耗性を向上した空気入りタイヤを提供することが可能となった。

１ 空気入りタイヤ
３ トレッド部
５ 傾斜溝
９ 枝溝
１１ トレッド端
Ｒ タイヤの回転方向
ｅ タイヤの赤道

Claims (4)

1. 回転方向が指定される建設車輌用の空気入りタイヤであって、該タイヤのトレッドに、
   両トレッド端の各々からタイヤの赤道に向かってタイヤ幅方向に対して前記回転方向側に傾斜して延びる複数本の傾斜溝にて陸部を区画形成し、
   さらに前記トレッド端からタイヤ幅方向内側にトレッド幅の１／４までの領域内の、前記傾斜溝部分から分岐し、タイヤの赤道に向かってタイヤ幅方向に対して前記傾斜溝の向きとタイヤ周方向で逆側に延び、かつ前記陸部内で終端する枝溝を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記枝溝と、当該枝溝の前記回転方向の逆側に隣りあう傾斜溝との、最短距離が、トレッド幅の１５〜３０％である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記枝溝が傾斜溝から分岐する位置が、前記トレッド端から１／１６の領域よりもタイヤ幅方向内側である、請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記枝溝の延在方向の、タイヤ幅方向に対する角度が３０〜６０°の範囲にある、請求項１〜３の何れか一項に記載の空気入りタイヤ。

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