JP4333822B2

JP4333822B2 - 大型車両用タイヤ

Info

Publication number: JP4333822B2
Application number: JP35433798A
Authority: JP
Inventors: 健 ▲高▼橋; 規夫大本
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2018-12-14
Also published as: JP2000177322A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トレッドにショルダー部からセンター側に延長するラグ溝を設けた大型車両用タイヤに関し、さらに詳しくは、ラグ溝先端部におけるクラックの発生及び成長を抑制することを可能にし、特に高内圧・高負荷荷重条件で使用されるストラドルキャリアー等の大型産業車両用タイヤのようにスムーストレッドにトレッドゴム残量測定用のラグ溝を設けた場合に好適な大型車両用タイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ストラドルキャリアー等の大型産業車両用タイヤでは、スムーストレッドにトレッドゴム残量測定用のラグ溝又はディンプル溝を設け、これら溝にゲージを差し込んでトレッドゴム残量を測定するようにしている。
【０００３】
図４は従来のトレッドゴム残量測定用のラグ溝を設けた大型産業車両用タイヤを例示するものである。図４において、スムース面からなるトレッド１１にはトレッドゴム残量測定用のラグ溝１２がショルダー部からセンター側に延長するように設けられている。図５に示すように、ラグ溝１２はタイヤ幅方向に略均等な深さを有し、センター側の先端部ではトレッド表面に対して略垂直な壁面を形成している。また、ラグ溝１２の先端部はレッドゴム残量を適切に測定するために１／４トレッドポイントに到達するように設定されている。
【０００４】
しかしながら、トレッド１１に対して図５のような形状のラグ溝１２を設けた場合、２つ割りモールドを使用してタイヤを加硫成形してもモールド抜けに問題を生じることはないが、特に耐熱性が要求されるトレッドゴムを用いた場合に、ゴムの耐クラック性が劣るためラグ溝１２の先端部からクラックが発生し易く、そのクラックが成長し易いという問題があった。
【０００５】
そこで、図６に示すように、ラグ溝１２の先端部にテーパー角度を付けることが考えられるが、この場合、クラックの発生を抑制するためにテーパー角度をトレッド法線方向に対して大きくしてテーパー部分をタイヤ幅方向に長く取る必要がある。ところが、テーパー部分がタイヤ赤道に近い位置にまで配置されると、その分だけ接地圧も高く更に据え切りや急旋回の多い産業用車両では逆にクラックを生じ易くなってしまう。従って、ラグ溝１２の先端部にテーパー角度を付ける手法では、ラグ溝１２の先端部の溝底部を１／４トレッドポイントの近傍に配置しながらクラック抑制効果を得ることは極めて困難であった。
【０００６】
一方、図７は従来のトレッドゴム残量測定用のディンプル溝を設けた大型産業車両用タイヤを例示するものである。図７において、スムース面からなるトレッド１１にはトレッドゴム残量測定用のディンプル溝１３が１／４トレッドポイント付近に点在するように設けられている。このディンプル溝１３は上述したラグ溝１２に比べてクラックが発生し難いことが知られている。
【０００７】
しかしながら、ディンプル溝１３は耐クラック性が優れているものの、トレッドショルダー側に開口端を持たないため、２つ割りモールドを使用した場合に溝深さが大きいとタイヤ加硫後にモールドからタイヤを抜くことが困難である。そのため、タイヤを２つ割りモールドで加硫成形するに際し、例えばタイヤサイズ１６．００−２５では米国ＴＲＡコードのレギュラートレッド（溝深さ約３８．５ｍｍ）の場合はディンプル溝で対応可能であるものの、ディープトレッド（溝深さ約５８．７ｍｍ）及びエクストラディープトレッド（溝深さ約８３．４ｍｍ）の場合はディンプル溝では対応することが出来なかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ラグ溝先端部におけるクラックの発生及び成長を抑制することを可能にし、特に大型産業車両用タイヤのようにスムーストレッドにトレッドゴム残量測定用のラグ溝を設けた場合に好適な大型車両用タイヤを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の大型車両用タイヤは、トレッドにショルダー部からセンター側に延長するラグ溝を設け、該ラグ溝のセンター側の先端部の接地点から溝底にかけてのタイヤ断面方向における形状を、少なくともトレッド表面から溝深さの２分の１までは、前記ラグ溝のセンター側の先端部のトレッド表面位置を接点とする放物線から形成すると共に、前記ラグ溝の溝深さの５０％の深さをｈとし、前記接点からトレッド表面の法線方向に下ろした直線上の深さｈとなる位置と前記曲線上の深さｈとなる位置との直線距離をｄとしたとき、前記深さｈに対する前記直線距離ｄの比ｄ／ｈからなる形状係数ｍを０．６〜１．０の範囲にしたことを特徴とするものである。
【００１０】
このようにラグ溝の先端部における溝壁面の形状をラグ溝先端部のトレッド表面位置を接点とする放物線から形成し、トレッド表面に近い部分ほどトレッド法線方向に対する溝壁面の傾斜角度を大きくし、溝が深くなるに従い溝壁面の傾斜角度を小さくすることにより、荷重負荷時の接地圧反力でラグ溝先端部が潰れ難くなり、かつ溝空隙側に張り出し難くなるので、ラグ溝の先端部におけるクラックの発生及び成長を抑制することができる。
【００１１】
即ち、本発明は表面荷重による地盤内の応力分布に関するブシネスキ（Boussinesq）の式（土質工学ハンドブック第２版，土質工学会著，技報堂）を応用したものである。このブシネスキの式によれば、表面の鉛直荷重Ｑによる内部の応力分布として、荷重直下で深さＺとなる点での垂直応力σ_z0（接地圧反力で潰れる方向にかかる成分）と、荷重負荷点から鉛直方向に対して角度ψで傾斜し、かつ深さＺとなる点での半径方向の水平垂直応力σ_r,h（溝空隙側に張り出す方向にかかる成分）とは、ポアソン比０．５の場合、それぞれ下式（１）及び（２）で表される。
【００１２】
σ_z0＝０．４７７５（Ｑ／Ｚ²）・・・（１）
σ_r,h＝３cos³ψsin²ψ（Ｑ／２πＺ²）・・・（２）
これら式（１）及び（２）から明らかなように、接地圧反力で潰れる方向にかかる成分と溝空隙側に張り出す方向にかかる成分とは深さの２乗に反比例し、表面側ほど応力が高い。従って、ラグ溝の先端部における溝壁面の形状をトレッド表面のラグ溝先端部を接点とする放物線から形成することにより、最も効果的な応力吸収構造を形成することができる。
【００１３】
本発明において、前記ラグ溝の溝深さの５０％の深さをｈとし、前記接点からトレッド表面の法線方向に下ろした直線上の深さｈとなる位置と前記曲線上の深さｈとなる位置との直線距離をｄとしたとき、前記深さｈに対する前記直線距離ｄの比ｄ／ｈからなる形状係数ｍを０．６〜１．０の範囲にする。この形状係数ｍを０．６〜１．０の範囲にすることにより、ラグ溝の先端部をタイヤ赤道側に拡張し過ぎることなくクラック抑制効果を得ることができる。
【００１４】
本発明は、高内圧・高負荷荷重条件で使用されるストラドルキャリアー等の大型産業車両用タイヤのようにスムーストレッドにトレッドゴム残量測定用のラグ溝を設けた場合に好適である。即ち、ストラドルキャリアー等の大型産業車両用タイヤはその使用条件としてトレッドに耐熱性が要求されることが多く、トレッドゴムに耐熱性重視のＮＲ系ゴムを用いた場合に耐クラック性が低下してしまうが、本発明の構成を用いればラグ溝先端部におけるクラックの発生及び成長を効果的に抑制することが可能になる。
【００１５】
なお、本発明はラジアル構造及びバイアス構造のいずれのタイプのタイヤにも適用可能であるが、特にベルト剛性が高く接地時にトレッドゴムに圧縮応力が強く働くラジアル構造において有効である。また、本発明はクッションタイヤ等の空気入りタイヤに限定されることはなく、ソリッドタイプのタイヤにも適用可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態からなる大型産業車両用タイヤを例示するものである。上記大型産業車両用タイヤはトレッドにトレッドゴム残量測定用のラグ溝を設けたものである。図において、１はビード部、２はサイド部、３はトレッド部である。左右一対のビード部１，１間には複数本のカーカスコードからなるカーカス層４が装架されている。このカーカス層２のタイヤ幅方向両端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。
【００１７】
ビード部１にはビードコア５をカーカス層２の外側から包み込むように補強層６が挿入されている。サイド部２にはカーカス層２よりタイヤ内側に該カーカス層２に沿うように補強層７が挿入されている。また、トレッド部３におけるカーカス層２の外周側には複数層のベルト層８がタイヤ１周にわたって配置されている。これらベルト層８はその補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜し、かつ層間でコードが互いに交差するようになっている。
【００１８】
上記タイヤにおいて、スムース面からなるトレッド１１にはトレッドゴム残量測定用のラグ溝１２がショルダー部からセンター側に延長するように設けられている。トレッドゴム残量測定用として、ラグ溝１２はタイヤ周方向に均等に１本又は複数本設けるようにする。ラグ溝１２の先端部はレッドゴム残量を適切に測定するために１／４トレッドポイントに到達するように設定されている。
【００１９】
図２に示すように、ラグ溝１２の先端部の接地点から溝底にかけてのタイヤ断面方向における形状は、少なくともトレッド表面から溝深さＧＤの２分の１までは、ラグ溝先端部のトレッド表面位置を接点とする放物線から形成されている。より具体的には、ラグ溝１２は溝底側では垂直な溝壁面を有し、溝深さＧＤの２分の１に位置する点ｂからトレッド表面側に向けてトレッド法線方向に対する溝壁面の傾斜角度を徐々に大きくし、トレッド表面の接点ａで該トレッド表面に対して滑らかに繋がっている。
【００２０】
このようにラグ溝１２の先端部における溝壁面の形状をトレッド表面のラグ溝先端部を接点とする放物線から形成し、トレッド深さ方向の応力分布に対応した形状にすることにより、荷重負荷時の接地点直下でのトレッド１１の沈み込みと溝空隙側への張り出し変形（剪断変形）を抑えるので、ラグ溝１２の先端部におけるクラックの発生及び成長を抑制することができる。
【００２１】
また、ラグ溝１２の先端部における溝壁面の形状を上記放物線から形成した場合、テーパー角度を付ける場合とは異なってラグ溝１２の先端部がタイヤ赤道側へ必要以上に延長することはない。従って、ラグ溝１２の先端部の溝底部を１／４トレッドポイントの近傍に配置しながらクラック抑制効果を得ることができる。なお、応力レベルは深さの２乗に反比例するから、放物線からなる溝壁面は少なくともトレッド表面から溝深さＧＤの２分の１まで設ければよい。
【００２２】
図２に示すように、ラグ溝１２の溝深さの５０％の深さをｈとし、接点ａからトレッド表面の法線方向に下ろした直線上の深さｈとなる位置と前記曲線上の深さｈとなる位置（点ｂ）との直線距離をｄとしたとき、深さｈに対する直線距離ｄの比ｄ／ｈからなる形状係数ｍは０．６〜１．０の範囲にする。この形状係数ｍが０．６未満であるとクラック抑制効果が不十分になり、逆に１．０を超えてもそれ以上の効果が得られず、トレッドゴム残量測定に必要な位置（１／４トレッドポイント）に溝底部が配置されるようにラグ溝の位置を設計すると、その先端部がタイヤ赤道側へ広がり過ぎてしまうので好ましくない。
【００２３】
【実施例】
以下の構成のタイヤについて、耐クラック性を評価した。
【００２４】
評価タイヤ共通項
タイヤサイズ：１６００Ｒ２５産業車両用タイヤ
トレッド仕様：米国ＴＲＡコードがディープトレッドに属するスムーストレッドパターン
溝配置：トレッドゴム残量測定用のラグ溝をトレッド両側にそれぞれタイヤ周方向に均等に４箇所（計８箇所）配置した。なお、ラグ溝の成形骨はモールド本体に交換可能な脱着式になっているため、各評価タイヤのラグ溝形状に対応させた成形骨を適宜はめ込む一方で同一構造のグリーンタイヤを加硫成形した。
【００２５】
本発明タイヤ
図１に示すように、ラグ溝の先端部における溝壁面の形状をラグ溝先端部のトレッド表面位置を接点とする放物線（ｈ＝０．６２５ｄ²ｃｍ）から形成し、ラグ溝の溝深さＧＤを５．０ｃｍとし、深さｈを２．５ｃｍとし、距離ｄを２．０ｃｍとし、形状係数ｍを０．８とした（図３参照）。
【００２６】
比較タイヤ
図６に示すように、ラグ溝の先端部の溝壁面にテーパー角度を付け、ラグ溝の溝深さＧＤを５．０ｃｍとし、深さｈを２．５ｃｍとし、距離ｄを２．０ｃｍとし、形状係数ｍを０．８とした（図３参照）。
【００２７】
従来タイヤ
図５に示すように、ラグ溝の先端部の溝壁面をトレッド表面の法線方向に対して４．５°の角度で傾斜させ、ラグ溝の溝深さＧＤを５．０ｃｍとした（図３参照）。
【００２８】
これら評価タイヤを従来からトレッドゴム残量測定用のラグ溝の先端部にクラックを生じて問題となっていた車両（ストラドルキャリアー）に装着し、ラグ溝先端部におけるクラック発生状況を調べた。
【００２９】
その結果、本発明タイヤはクラックの発生がないまま全摩耗した。これに対して、比較タイヤは走行初期段階（４００時間：約２０％摩耗レベル）ではクラック発生率が４０％であり、それ以降は更なるクラックの発生はなかった。また、従来タイヤは走行初期段階（４００時間：約２０％摩耗レベル）でクラック発生率が１００％になっていた。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、トレッドにショルダー部からセンター側に延長するラグ溝を設け、該ラグ溝のセンター側の先端部の接地点から溝底にかけてのタイヤ断面方向における形状を、少なくともトレッド表面から溝深さの２分の１までは、前記ラグ溝のセンター側の先端部のトレッド表面位置を接点とする放物線から形成すると共に、前記ラグ溝の溝深さの５０％の深さをｈとし、前記接点からトレッド表面の法線方向に下ろした直線上の深さｈとなる位置と前記曲線上の深さｈとなる位置との直線距離をｄとしたとき、前記深さｈに対する前記直線距離ｄの比ｄ／ｈからなる形状係数ｍを０．６〜１．０の範囲にしたことにより、ラグ溝先端部におけるクラックの発生及び成長を抑制することができる。
【００３１】
従って、スムーストレッドにトレッドゴム残量測定用のラグ溝を設けた大型産業車両用タイヤにおいて、耐熱性重視のＮＲ系ゴムを用いた場合であっても耐クラック性を確保することが可能になる。また、この種のタイヤに対して従来ではディンプル溝で対応していたため、２つ割りモールドの場合に離型性が悪いという問題からレギュラートレッドまでが限界であったが、本発明は離型性が良いラグ溝で対応可能であるので、ディープトレッドやエクストラディープトレッドにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなる大型産業車両用タイヤを示す断面図である。
【図２】図１のトレッド部を示す拡大断面図である。
【図３】実施例における各タイヤのラグ溝先端部における溝壁面の形状を示す拡大断面図である。
【図４】従来のトレッドゴム残量測定用のラグ溝を設けた大型産業車両用タイヤを示す斜視図である。
【図５】従来例からなる大型産業車両用タイヤを示す断面図である。
【図６】比較例からなる大型産業車両用タイヤを示す断面図である。
【図７】従来のトレッドゴム残量測定用のディンプル溝を設けた大型産業車両用タイヤを示す斜視図である。
【符号の説明】
１ビード部
２サイド部
３トレッド部
４カーカス層
５ビードコア
８ベルト層
１１トレッド
１２ラグ溝

Claims

トレッドにショルダー部からセンター側に延長するラグ溝を設け、該ラグ溝のセンター側の先端部の接地点から溝底にかけてのタイヤ断面方向における形状を、少なくともトレッド表面から溝深さの２分の１までは、前記ラグ溝のセンター側の先端部のトレッド表面位置を接点とする放物線から形成すると共に、前記ラグ溝の溝深さの５０％の深さをｈとし、前記接点からトレッド表面の法線方向に下ろした直線上の深さｈとなる位置と前記曲線上の深さｈとなる位置との直線距離をｄとしたとき、前記深さｈに対する前記直線距離ｄの比ｄ／ｈからなる形状係数ｍを０．６〜１．０の範囲にした大型車両用タイヤ。
前記トレッドがスムーストレッドであり、前記ラグ溝がトレッドゴム残量測定用のラグ溝である請求項１に記載の大型車両用タイヤ。