JP2016107937A - 建設車両用タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ビード部の倒れ込み変形をほとんど増大させることなく、ビード部の内部温度の上昇を十分に抑えることができる建設車両用タイヤを提供することを課題とする。【解決手段】建設車両用タイヤ１０は、ビード部２２を構成する一対のビードコア１２を跨り、ビードコア１２で折り返されてなる折り返しプライ１４ｐを有するカーカス１４と、ビード部２２に形成され、タイヤ外側から折り返しプライ１４ｐ側に凹むようにタイヤ周方向に間隔をあけて配列されている複数の凹部２８と、を備える。タイヤセクションハイトをＳＨとし、リム径Ｒから凹部２８のタイヤ径方向内側端までの高さをＨ１、リム径Ｒから前記凹部のタイヤ径方向外側端までの高さをＨ２とすると、Ｈ１／ＳＨ＞０．０４、Ｈ２／ＳＨ＜０．３０の関係式を満たしている。【選択図】図１

Description

本発明は、建設現場や鉱山等で用いられるダンプトラック等に用いるのに最適な建設車両用タイヤに関する。

ダンプトラックなどに装着されて用いられる建設車両用タイヤは、走行時にタイヤ温度が上昇する。更に、タイヤビード部（以下、単にビード部という）がフランジへの倒れ込み変形を繰り返すことから、ビード部に大きな歪が継続して作用すると同時にビード部の高温度の状態が継続する（例えば特許文献１参照）。

ビード部の高温状態が継続するとビード内部においてセパレーションが発生し、タイヤの継続使用が不可能になってしまう。このため、従来からビード部の温度を下げる工夫がなされている。

例えば、タイヤビード外形部にフィンを設置する技術が提案されている。フィンを設置することにより、走行時のタイヤビード部表面に乱流を発生させ、タイヤ表面部から外気中への熱伝達効率を向上させる結果、タイヤ内部の温度を低減することを狙いとしている。この技術はタイヤのゲージが薄い場合には特に有効である。

また、熱を発生させるゴム量を減らし、且つタイヤビード部内面の高温域を外気に晒すことによる温度低減を狙って、タイヤ外面を全周に渡ってグルーブ（溝）等を設ける技術も提案されている。

特開2008-1201号公報

しかし、タイヤビード外形部にフィンを設置する技術では、タイヤサイズが大きい、つまり、ビード部のゲージが大きいタイヤの場合では、タイヤ表面の温度は低減するものの、ゴムの熱伝導率が低いため、セパレーションの発生するタイヤ内部の温度を大きく低減することはできないという難点があった。

また、タイヤ外面を全周に渡ってグルーブ等を設ける技術では、従来では有していた背面ゴムを全周に渡って無しにする結果、ビード部のフランジへの倒れ込み変形が従来よりも大きくなり、結果としてビード耐久性の向上効果が大きくないという不具合があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ビード部の倒れ込み変形をほとんど増大させることなく、ビード部の内部温度の上昇を十分に抑えることができる建設車両用タイヤを提供することを課題とする。

本発明者は、タイヤビード部の温度を低減しようとすれば、ビード部の発熱量を減らすか、放熱量を増やすかのどちらかであると考えた。そして、本発明者は、放熱量を増加させることに着眼し、以下のように検討した。

タイヤビード部の放熱量を増やすことを考えた場合、タイヤ表面から外気への熱伝達量をいかに大きくするかが重要である。この熱伝達量（Ｑ）は、タイヤ表面温度と外気との温度差（ΔＴ）と熱伝達係数（Ｋ）に比例する。

Ｑ ∝ Ｋ×ΔＴ
タイヤのビード部の温度分布は、走行により、外表面からタイヤ内部に向けて温度が上昇していく分布となる。このため、ΔＴを大きくしようとすると、タイヤ外表面からカーカスの折り返しプライ方向へビード部のゴムをえぐる形状にして、外気をタイヤ内部の高温域に接させることで、ΔＴを増加することが可能になる。しかし、タイヤ全周を均一にえぐった場合、上述したようにビード部のフランジへの倒れこみ変形が増加するという不具合を発生してしまう。

そこで、本発明者は、このような不具合を防止しつつΔＴを増加させる構造を鋭意検討し、局所的にえぐることを考え付いた。そして、実験を重ねて更に検討を加え、本発明を完成するに至った。

上述した課題を解決するため、本発明の第１の特徴に係る建設車両用タイヤは、ビード部を構成する一対のビードコアを跨り、前記ビードコアで折り返されてなる折り返しプライを有するカーカスを備えた建設車両用タイヤであって、前記ビード部に形成され、タイヤ外側から前記折り返しプライ側に凹むようにタイヤ周方向に間隔をあけて配列されている複数の凹部を備え、タイヤセクションハイトをＳＨとし、リム径から前記凹部のタイヤ径方向内側端までの高さをＨ１、リム径から前記凹部のタイヤ径方向外側端までの高さをＨ２とすると、Ｈ１／ＳＨ＞０．０４、Ｈ２／ＳＨ＜０．３０、の関係式を満たしていることを要旨とする。

本発明によれば、ビード部の倒れ込み変形をほとんど増大させることなく、ビード部の内部温度の上昇を十分に抑えることができる建設車両用タイヤを提供することができる。

第１実施形態に係る建設車両用タイヤの径方向断面図である。 第１実施形態で、タイヤ外側の凹部を説明する模式的な側面図である。 第２実施形態に係る建設車両用タイヤの径方向断面図である。 実験例での実験結果を示す説明図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。以下の説明では、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付し、その詳細な説明を適宜省略している。

また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための例示であって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の実施の形態は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る建設車両用タイヤの径方向断面図である（タイヤ赤道面ＣＬから片側を示す）。図２は、本実施形態でタイヤ外側の凹部を説明する模式的な側面図である（簡明のため凹部をドットハッチで示す）。

本実施形態の建設車両用タイヤ１０は、一対のビードコア１２と、ビードコア１２を跨るカーカス（カーカスプライ）１４と、を備えている。カーカス１４のタイヤ径方向外側には、ベルト層１６とトレッド部１８とが順次配置されている。

カーカス１４は、ビードコア１２で折り返されてなる折り返しプライ１４ｐを有する。本実施形態では、折り返しプライ１４ｐは、サイドウォール部２４にまで到達しており、折り返しプライの径方向外側端はタイヤ最大幅位置をタイヤ径方向外側に越えていても良い。

また、建設車両用タイヤ１０は、ビード部２２に形成され、タイヤ幅方向外側から折り返しプライ１４ｐ側に凹むようにタイヤ周方向に間隔をあけて配列されている複数の凹部２８を備えている。本実施形態では、凹部２８はタイヤ径方向に細長状で、かつ、タイヤ周方向に沿って一列に配置されており、タイヤ周方向に隣り合う凹部２８同士は非連続である。なお、凹部２８をビード部２２からサイドウォール部２４にかけて配置することも可能である。

そして、建設車両用タイヤ１０は、タイヤセクションハイトをＳＨとし、リム径から凹部２８のタイヤ径方向内側端までの高さをＨ１、リム径から凹部２８のタイヤ径方向外側端までの高さをＨ２とすると、
Ｈ１／ＳＨ＞０．０４
Ｈ２／ＳＨ＜０．３０
の関係式を満たしている。

上記の範囲は、建設車両用タイヤ１０を正規リム取り付け、正規内圧をかけた状態での範囲である。ここで、「正規リム」とは、タイヤのサイズに応じて下記の規格に規定された標準リムをいい、「正規内圧」とは、下記の規格に記載されている、適用サイズにおける単輪の最大負荷能力に対応する空気圧をいい、「正規荷重」とは、下記の規格の適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）をいうものとする。そして規格とは、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格であって、たとえば、日本では「日本自動車タイヤ協会」の“JATMA YEAR BOOK”であり、アメリカ合衆国では“THE TIRE AND RIM ASSOCIATION INC．”の“YEAR BOOK”であり、欧州では、“The European Tyre and Rim Technical Organisation”の“STANDARD MANUAL”である。

この結果、建設車両用タイヤ１０がリム３０に組み立てられた状態では、凹部２８が、リム３０とビード部２２との離反点Ｐを跨いでいる。すなわち、ビード部２２のタイヤ幅方向外側の表面には、図２に示すように、凹部２８によってリム３０に非当接となっている非当接部分Ｎと、隣り合う凹部２８の間のゴム部分を形成しリム３０に当接している当接部分Ｔとがタイヤ周方向に交互に配置されている。

また、タイヤ側面から見て、隣り合う凹部２８では、タイヤ軸方向の中心を通り凹部２８の中心線を通過する直線同士がなす角度θは、
３°＜θ＜８°
の関係式を満たしている。ここで、凹部２８の中心線を通過する直線とは、凹部最深部の径方向高さ位置における周方向幅の中心を通過する直線のことである。

また、凹部２８が形成する空間３２のタイヤ周方向の最大幅をＷｍａｘとし、リム径をＲとすると、
０．００３４＜Ｗｍａｘ／Ｒ＜０．０２１
の関係式を満たしている。

また、空間３２の最深部Ｇを通過するタイヤ径方向断面内で、凹部２８が形成されていないと仮定したときのビード外周２２sに直交し最深部Ｇを通過する最深部通過直線Ｌにおいて、ビード外周２２sと最深部通過直線Ｌとの交点Ｃから最深部Ｇまでの深さをＤｍａｘ、交点Ｃから折り返しプライ１４ｐまでの距離をＹとすると、
０．５＜Ｄｍａｘ／Ｙ＜０．８
の関係式を満たしている。ここで、折り返しプライ１４ｐまでの距離Ｙとは、折り返しプライ１４ｐのコード中心までの距離を意味する。

また、リム径Ｒから交点Ｃまでの高さをＨ３とすると、
０．０８＜Ｈ３／ＳＨ＜０．２０
の関係式を満たしている。

なお、
０．０７＞Ｈ１／ＳＨ
０．２１＜Ｈ２／ＳＨ
の関係式を満たしていることが好ましい。この関係式を満たしていないと、ビード部２２の温度の高い部分の位置から凹部２８が外れてしまいやすくなる。また、この関係式を満たしていないと、０．０８＜Ｈ３／ＳＨ＜０．２０の規定との関係から、凹部２８として成立し難くなる（すなわち、凹部２８による空冷機能が発揮され難くなる）。

（作用、効果）
以下、本実施形態の作用、効果を説明する。

本実施形態では、建設車両用タイヤ１０がリム３０に組み立てられた状態では、タイヤ周方向に互いに非連続となるように隣り合っている凹部２８が離反点Ｐを跨いでいる。すなわち、ビード部２２のタイヤ外側には、凹部２８によってリム３０に非当接となっている非当接部分Ｔと、隣り合う凹部２８の間のゴム部分を形成しリム３０に当接している当接部分Ｎとがタイヤ周方向に交互に配置されている。

従って、当接部分Ｎによってビード部２２の倒れ込み変形をほとんど増大させることがない。しかも、凹部２８が離反点Ｐを跨いでいるので、凹部２８とリム３０との間の空間により、非当接部分Ｔが外気に触れて効率良く熱を外気に放散することができ、ビード部２２の内部温度の上昇を十分に抑えることができる。

また、凹部２８が、タイヤ径方向に細長状であり、かつ、タイヤ周方向に沿って一列に配置されている。これにより、簡易な構成で上記効果をより顕著なものにすることができる。

また、タイヤ側面から見て、角度θは、
３°＜θ＜８°
の関係式を満たしている。これにより、効果的に温度を低減することができる。θがこの範囲よりも小さいとビード部２２の倒れ込み変形を十分に抑止できない可能性が考えられ、また、この範囲よりも大きいとビード部２２の温度低減効果が不十分になる可能性が考えられる。

また、タイヤ周方向の最大幅をＷｍａｘと、リム径Ｒとが、
０．００３４＜Ｗｍａｘ／Ｒ＜０．０２１
の関係式を満たしている。Ｗｍａｘ／Ｒがこの範囲よりも大きいとビード部２２の倒れこみ悪化を招き易く、また、Ｗｍａｘ／Ｒがこの範囲よりも小さいとビード部２２の温度低減が不十分になり易い。

また、交点Ｃから最深部Ｇまでの深さをＤｍａｘ、交点Ｃから折り返しプライ１４ｐまでの距離をＹとすると、
０．５＜Ｄｍａｘ／Ｙ＜０．８
の関係式を満たしている。

最大深さＤｍａｘが大きいほどΔＴが大きくなる効果が得られるが、Ｄｍａｘがこの範囲を越えると、凹部２８の底部にカット等の入力を受けた際に折り返しプライ１４ｐにカット等の入力が直接到達するおそれがある。また、Ｄｍａｘがこの範囲よりも小さいと、十分な放熱効果を得にくい。

なお、ビード部２２の温度分布は当然タイヤ径方向にも分布している。従って、ビード部２２の効果的な温度低減の観点では、Ｄｍａｘはタイヤ径方向温度分布の最大値付近となるように設定することが望ましい。このため、本実施形態では、
０．０８＜Ｈ３／ＳＨ＜０．２０
の関係式を満たしていることが好ましい。Ｈ３／ＳＨがこの範囲であると、Ｄｍａｘの値を十分に確保しつつビード部２２の温度を効果的に低減させる構造にし易い。

また、本実施形態では、凹部２８が離反点Ｐを跨いでいる例で説明したが、凹部２８がリム外径よりもタイヤ径方向外側に位置していて離反点Ｐを跨いでいない構造であっても、ビード部２２の温度低減効果は認められる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態を説明する。図３は、本実施形態に係る建設車両用タイヤの径方向断面図である。本実施形態の建設車両用タイヤ４０では、第１実施形態に比べ、凹部２８に代えて凹部３８がビード部４２に形成されている。

凹部３８は、タイヤ幅方向外側から折り返しプライ１４ｐ側に凹むようにタイヤ周方向に沿って配列されており、凹部２８と同様、離反点Ｐを跨いでいる。そして、凹部３８内には、凹部壁面３８ｂから突出部４４が延び出している。この結果、凹部３８によって形成される空間４３が、局所的に深い空間部４３ｄとそれを繋ぐ浅い空間部４３ｓとで構成され、各凹部３８内で１つの連通した空間４３が形成されている。

凹部３８内の空間形状は、本実施形態のように局所的に深い空間部４３ｄを浅い空間部４３ｓでつなげたような形状であっても、スリットのように深さが漸増、漸減する形状であっても、同様にビード部４２の温度低減効果が得られることになる。

凹部形成によるビード部４２の剛性低下を最小限にとどめるためには、Ｄｍａｘを確保しつつ、除去するゴム量（凹部内の空洞容積）を最小限にとどめる形状にすることが好ましい。一方、凹部３８内で空間４３が仮に非連続であると、ビード部４２の倒れ込み変形時に部分的にでも空間が閉じてしまって空冷が促進されない。従って、ビード部４２の空冷効果を確実に確保するために、ビード部４２の倒れ込み変形時であっても凹部３８内の空間は連続である必要がある。

これらのことを満たす形状としては、本実施形態のように、局所的に深い空間部４３ｄを浅い空間部４３ｓでつなげたような形状の空間４３にすることが好ましい。

［実験例］
本発明者は、第１実施形態の建設車両用タイヤ１０として実施例１〜８、実施例１０〜１３を、第２実施形態の建設車両用タイヤ４０として実施例９を、従来の建設車両用タイヤの一例として従来例を、それぞれ用い、正規リム、正規内圧にして、タイヤ速度８ｋｍ／ｈの直進走行を行って、距離Ｙを測定する際の折り返しプライ１４ｐ上の点の温度を測定した。

タイヤ条件は、共通条件として、タイヤサイズを４６／９０Ｒ５７とし、ＴＲＡに準拠する条件（内圧７００ｋＰａ、荷重６３ｔｏｎ、リム幅２９インチ、フランジハイト６．０インチ）とした。それ以外の各タイヤ条件については図４に示す。

また、温度の測定結果は、従来例に比べて下がった温度を「温度低減量」として求めた。その結果も図４に併せて示す。従って、温度低減量の数値が大きいほど温度低減効果が大きい。

また、本発明者は、従来例、実施例１〜１３を用いビード倒れ込み指数を求めた。ビード倒れ込み指数を求めるにあたっては、内圧時から荷重直下におけるタイヤビード部断面内の一定高さ位置におけるタイヤ断面内変位に関して、従来例を１００とし、実施例１〜１３をそれに対する比較値を算出した。算出結果を図４に併せて示す。ビード倒れ込み指数は数値が大きいほど倒れ込みが大きくなりタイヤ径方向断面内での歪が大きくなっていることを示す。

図４から判るように、実施例１〜１３の何れも、従来例に比べ、温度が低減していた。また、実施例１３では、ビード倒れ込み指数はやや大きくなっても温度低減量は十分に得られていた。なお、実施例３および実施例１３では、ビード倒れ込みが大きくなっているため、温度低減量はさほど大きくはなっていない。

１０…建設車両用タイヤ、１２…ビードコア、１４…カーカス、１４ｐ…折り返しプライ、２２…ビード部、２２ｓ…ビード外周、２８…凹部、３０…リム、３２…空間、３８…凹部、４２…ビード部、４３…空間、４３ｄ…空間部、４３ｓ…空間部、Ｈ１…高さ、Ｈ２…高さ、Ｈ３…高さ、Ｇ…最深部、Ｌ…最深部通過直線、Ｃ…交点、Ｐ…離反点、Ｗｍａｘ…最大幅、Ｒ…リム径、ＳＨ…タイヤセクションハイト、Ｙ…距離

Claims (8)

1. ビード部を構成する一対のビードコアを跨り、前記ビードコアで折り返されてなる折り返しプライを有するカーカスを備えた建設車両用タイヤであって、
   前記ビード部に形成され、タイヤ外側から前記折り返しプライ側に凹むようにタイヤ周方向に間隔をあけて配列されている複数の凹部を備え、
   タイヤセクションハイトをＳＨとし、リム径から前記凹部のタイヤ径方向内側端までの高さをＨ１、リム径から前記凹部のタイヤ径方向外側端までの高さをＨ２とすると、
   Ｈ１／ＳＨ＞０．０４
   Ｈ２／ＳＨ＜０．３０
   の関係式を満たしている建設車両用タイヤ。
2. 前記凹部が、タイヤ径方向に細長状であり、かつ、タイヤ周方向に沿って一列に配置されている請求項１に記載の建設車両用タイヤ。
3. リム組みされた状態では、前記凹部が前記リムと前記ビード部との離反点を跨いでいる請求項１または２に記載の建設車両用タイヤ。
4. タイヤ側面から見て、隣り合う前記凹部では、タイヤ軸方向の中心を通り前記凹部の中心線を通過する直線同士がなす角度θは、
   ３°＜θ＜８°
   の関係式を満たしている請求項３に記載の建設車両用タイヤ。
5. 前記凹部が形成する空間のタイヤ周方向の最大幅をＷｍａｘとし、リム径をＲとすると、
   ０．００３４＜Ｗｍａｘ／Ｒ＜０．０２１
   の関係式を満たしている請求項４に記載の建設車両用タイヤ。
6. 前記空間の最深部を通過するタイヤ径方向断面内で、前記凹部が形成されていないと仮定したときのビード外周に直交し前記最深部を通過する最深部通過直線において、前記ビード外周と前記最深部通過直線との交点から前記最深部までの深さをＤｍａｘ、前記交点から前記折り返しプライまでの距離をＹとすると、
   ０．５＜Ｄｍａｘ／Ｙ＜０．８
   の関係式を満たしている請求項５に記載の建設車両用タイヤ。
7. リム径から前記交点までの高さをＨ３とすると、
   ０．０８＜Ｈ３／ＳＨ＜０．２０
   の関係式を満たしている請求項６に記載の建設車両用タイヤ。
8. 前記空間が、局所的に深い空間部とそれを繋ぐ浅い空間部とで構成され、各凹部内で１つの連通した空間が形成されている請求項１〜７の何れか一項に記載の建設車両用タイヤ。

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