JP2018047894A - 重荷重用タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】より低い温度で走行するように改良されたタイヤを提供する。
【解決手段】重荷重用のタイヤ１０が、カーカスと、カーカスの半径方向外側に位置するトレッド１２と、を有し、カーカスは、ビード領域１６において終端するサイドウォール１５をさらに含む。タイヤ１０は、４４ｍｍから５０ｍｍの範囲内の成形ベース幅を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、特に、例えば土工機械やリジッド式の運搬用ダンプトラック等の建設用車両に用いられる超大型で幅広のタイヤに関する。

直径が８０インチ（２０３２ｍｍ）以上の超大型タイヤでは、タイヤへの極度の荷重やオフロード条件のために、タイヤの動作条件が苛酷な場合がある。さらに、車両の速度が高速であると、タイヤに過剰な熱が蓄積されることがある。オイルサンドの環境で非常に大きなオフロードタイヤが使用されると、タイヤは、極度の動的荷重および静的荷重を受ける。車両の動作中に粘性が高く密な砂地を通る際にタイヤが弾むことがある。タイヤの動作条件によっては、タイヤが弾んだり撓んだりして、熱や高ひずみやビードの故障のために、予測された寿命よりも早くタイヤが使用不能になることがある。

そこで、本発明は、より低い温度で走行するように改良されたタイヤを提供することを目的とする。

本発明の重荷重用のタイヤ（ヘビーデューティタイヤ）は、カーカスと、カーカスの半径方向外側に位置するトレッドと、を有し、カーカスは、ビード領域において終端するサイドウォールをさらに含む。タイヤは、４４ｍｍから５０ｍｍの範囲内の成形ベース幅を有する。

［定義］
「アスペクト比」は、タイヤの断面幅に対する断面高さの比を意味する。
「軸」および「軸方向の」は、タイヤの回転軸に平行な線または方向を意味する。
「ビード」または「ビードコア」は、概ね、環状の引張部材を有しているタイヤの部分を意味し、半径方向内側のビードは、プライコードに被覆され形作られて、タイヤをリム上に保持することに関与するものであり、フリッパ、チッパ、エイペックスまたはフィラ、トーガードおよびチェーファーのような他の補強部材を有することもあれば、有しないこともある。
「ベルト構造」または「補強ベルト」は、トレッドの下に存在し、ビードに固定されておらず、タイヤの赤道面に対して７°から３６°の範囲の左右のコード角度を有する、平行な複数のコードからなり、織物であっても織物でなくてもよい少なくとも２つの環状の層またはプライを意味する。
「バイアスプライタイヤ」は、カーカスプライ内の補強コードがタイヤの赤道面に対して約２５°〜６５°の角度でビードからビードまでタイヤを横断して斜めに延びているタイヤを意味し、複数のプライコードが複数の層において交互に反対の角度に延びているタイヤを意味する。
「ブレーカ」または「タイヤブレーカ」は、ベルトまたはベルト構造または補強ベルトと同じ意味である。
「カーカス」は、円筒状または円環状に繋ぎ合わせるのに適した長さに切断されているか、またはすでに円筒状または円環状に繋ぎ合わされているタイヤプライ材と他のタイヤ構成部材との積層体を意味する。加硫して成型タイヤを作る前にカーカスに追加部材を加えてもよい。
「周方向」は、軸線方向に対して垂直な環状のトレッドの表面の外周に沿って延びる線または方向を意味する。また、断面を見たときに、半径がトレッドの軸線方向の曲率を定めている、複数組の互いに隣接する円形の曲線部分の方向を指すこともある。
「コード」は、プライを補強するのに使用されている、繊維を含む補強撚線の１つを意味する。
「インナーライナ」は、チューブレスタイヤの内面を形成し、膨張流体をタイヤ内に閉じ込める、エラストマまたは他の材料の１つまたは複数の層を意味する。
「インサート」は、一般的にランフラットタイプのタイヤのサイドウォールを補強するために使用される補強材を意味する。また「インサート」は、トレッドの下にあるエラストマ製インサートも指す。
「ネット対グロス比」は、フットプリント内にあるトレッドの全面積に対する、フットプリント内にあるトレッドの路面接触部分の面積の比を意味する。
「プライ」は、エラストマで覆われ、半径方向に配置されているか、または半径方向に配置されていない、互いに平行な複数のコードからなるコード補強層を意味する。
「半径方向の」および「半径方向に」は、タイヤの回転軸線に向けて、または回転軸線から離れるように、半径方向に延びている方向を意味する。
「ラジアルプライ構造」は、少なくとも１つのプライがタイヤの赤道面に対して６５°〜９０°の角度に向けられた補強コードを有している、１つまたは複数のカーカスプライを意味する。
「ラジアルプライタイヤ」は、ビードからビードへ延びるプライコードが、タイヤの赤道面に対して６５°から９０°までの間のコード角度に配置された、ベルト付きの、または周方向に拘束された空気入りタイヤを意味する。
「サイドウォール」は、タイヤのトレッドとビードとの間の部分を意味する。
「積層構造」は、インナーライナ、サイドウォール、および任意に設けることができるプライ層等のような、タイヤの１つまたは複数の層またはエラストマ構成部材からなる未加硫の構造を意味する。

本発明のタイヤの第１の実施形態を示す図である。 コントロールタイヤの断面図である。 本発明のタイヤの断面図である。 本発明のタイヤの断面の外形を示すとともに、コントロールタイヤの外形を想像線で示す断面図である。 本発明のタイヤのショルダー部を示すとともに、コントロールタイヤのショルダー部を想像線で示す断面図である。 コントロールタイヤのトレッド部の正面図である。 本発明のタイヤのトレッド部の正面図である。 コントロールタイヤのショルダー部およびフットプリントの正面図である。 本発明のタイヤのショルダー部およびフットプリントの正面図である。 コントロールタイヤのショルダー部の断面図である。 本発明のタイヤのショルダー部の断面図である。 （Ａ）はコントロールタイヤの下部サイドウォールゲージの断面図であり、（Ｂ）は本発明のタイヤの下部サイドウォールゲージの断面図である。 本発明のタイヤのビード領域および下部サイドウォールの断面の外形を示すとともに、コントロールタイヤの外形を想像線で示す断面図である。 １２０％定格荷重におけるコントロールタイヤのヒートマップを示す断面図である。 図１０Ａと同じ条件における本発明のタイヤのヒートマップを示す断面図である。 １２０％荷重におけるコントロールタイヤのビードおよびフランジ領域の断面図である。 １２０％荷重における本発明のタイヤのビードおよびフランジ領域の断面図である。 １２０％定格荷重におけるコントロールタイヤのフットプリントの圧力マップを示す図である。 図１２Ａと同じ条件における本発明のタイヤのフットプリントの圧力マップを示す図である。 無荷重の条件と、１００％定格荷重の条件と、１２０％定格荷重の条件とにおける、コントロールタイヤと本発明のタイヤのフットプリントの圧力マップを示す図である。

本発明について、添付する図面を参照し、例を挙げて説明する。
図１は、本発明のタイヤ１０の第１の実施形態を示している。タイヤ１０は、３５インチ（約８８９ｍｍ）以上の公称リム径を有していてもよい。タイヤ１０は、地面を噛む外側のトレッド部１２を有しており、トレッド部１２は、軸線方向外側に位置する横縁部１４を有している。サイドウォール１５は、トレッドの横縁部１３，１４から半径方向内側に延び、環状のビードコア２０を備えている１対のビード領域１６で終端している。タイヤ１０は、さらに、ビード領域からビード領域まで延びる補強プライ構造１８を有するカーカスを備えている。タイヤは、さらに、当業者には公知であるブレーカ２２やその他のタイヤ要素を含んでいてもよい。

図２Ａはコントロールタイヤを示し、図２Ｂは本発明のタイヤを示している。図３は、
コントロールタイヤの成形外形と本発明のタイヤの成形外形を示している。図３に示すように、本発明のタイヤは、より広い成形ベース幅を有しているため、ビード領域２０同士は、より離れた位置にある。成形ベース幅は、好ましくは４０インチ（約１０１６ｍｍ）から５０インチ（約１２７０ｍｍ）の範囲内にあり、より好ましくは４４インチ（約１１１８ｍｍ）から４９インチ（約１２４５ｍｍ）の範囲内にある。成形ベース幅が小さくなると、断面幅が小さくなる。好ましくは、成形ベース幅はリムの幅よりも広い。成形ベース幅が小さくなると、タイヤがより安定し、断面幅が小さくなって転がり抵抗がより小さくなる。また、図１２Ａ，１２Ｂに示すように、成形ベース幅が小さくなると、タイヤのクラウンの耐荷重性がより大きくなり、その結果、フットプリントがより丸みを帯び、ショルダーにおける圧力が小さくなる。

図３および４に示すように、本発明のタイヤの肩落ち（ショルダードロップ：半径方向において最も外側のクラウンの寸法と、ショルダーの半径との差）は、コントロールタイヤに比べて大きくなっている。肩落ちＤは、好ましくは６４ｍｍから１２０ｍｍの範囲内、より好ましくは８５ｍｍから１１５ｍｍの範囲内、もっと好ましくは９３ｍｍから９７ｍｍの範囲内である。図５Ｂに示すように、図５Ａに示すコントロールタイヤに比べて、本発明のタイヤのトレッドの外形は、より丸みを帯びた縁部を有している。図３に示すように、トレッドは複数半径のトレッドを含み、中央における半径Ｒ１と、ショルダーにおける半径Ｒ３と、それらの間の半径Ｒ２を有する。本例では、Ｒ１は２３２５ｍｍ、Ｒ２は１８００ｍｍ、Ｒ３は１４００ｍｍである。Ｒ１は、２２００ｍｍ〜２５００ｍｍの範囲でもよく、Ｒ２はＲ１未満であって１６００ｍｍ〜２１００ｍｍの範囲でもよく、Ｒ３は１０００ｍｍ〜１５００ｍｍの範囲でもよい。

本発明のタイヤは、小さいショルダーウェッジ５０も有している。ショルダーウェッジのゲージｄｓは、好ましくは７０〜８９ｍｍの範囲内、より好ましくは７５〜８５ｍｍの範囲内である。ショルダーウェッジのゲージが小さくなると、転がり抵抗が小さくなり、質量の低下により熱が小さくなり、図６Ａに示すコントロールタイヤのフットプリントに比べて図６Ｂに示すようにフットプリントがより丸くなる。上部のウェッジのゲージが小さくなることで、フットプリントのショルダー領域が丸くなることが可能になる。

図７Ｂに示すように、本発明のタイヤは、図７Ａに示すコントロールタイヤに比べて幅が広いベルトも有している。特に、半径方向外側の第３のベルト５５は、コントロールタイヤの第３のベルトより幅が広い。さらに、半径方向外側の第４のベルト６０も、コントロールタイヤの第４のベルトより幅が広い。第４のベルトの幅は、好ましくは７４４〜７８０ｍｍの範囲、より好ましくは７６０〜７７０ｍｍの範囲である。第４のベルトの幅は、好ましくはトレッドアーク幅の５５〜６５％である。ベルトの幅が広いと、ＦＥＡ解析に基づいて、転がり抵抗が小さく、ショルダーの長さが短く、撓みが小さく、熱が小さく、フットプリントがより平坦になることに寄与する。ベルトの幅が広いと、その結果、横方向ばね定数の増大も生じる。

図２Ａと２Ｂに対比して示すように、ビードエイペックス８０は半径方向の高さが低い。ビードエイペックス８０の高さは、好ましくは１６０〜２６０ｍｍの範囲内、より好ましくは１７０〜２００ｍｍの範囲内、もっと好ましくは１７５〜１９５ｍｍの範囲内である。また、本発明のエイペックスは、好ましくは２つの部材からなり、より湾曲した軸方向外側の面８２を有している。図１１Ａ，１１Ｂに示すように、エイペックスの高さが低いと、荷重がかかった状態でフランジの上方のビード領域における撓みが小さい。本発明のタイヤは、コントロールタイヤに比べて薄い折り返しパッド３０も有している。折り返しパッドのゲージは、好ましくは３５〜４６ｍｍの範囲内、より好ましくは３８〜４３ｍｍの範囲内である。

タイヤの下部サイドウォールの歪みを小さくするために、サイドウォールのゲージは小さくされている。タイヤの下部サイドウォールのゲージを示す図８を参照して欲しい。図８に示すように、タイヤのサイドウォールのゲージは、キャビティの基線からの高さが１５０〜４６０ｍｍの部分において、実質的に小さくなっている。タイヤのサイドウォールのゲージが小さいと、図１０Ａに示すコントロールタイヤに比べて、図１０Ｂに示すように熱負荷が小さい。ベルト縁部における最高温度は５℃低下し、下部サイドウォールの温度は１０℃低下する。図１０Ａ〜１３に示すように、本発明のタイヤは、タイヤの転がり抵抗が小さく、発熱が小さく、フットプリントがより丸い。

ここに提示された本発明の説明を踏まえて、本発明の変形例が可能である。本発明を説明するために、いくつかの代表的な実施形態および詳細を示したが、当業者には、本発明の範囲を逸脱することなく、これらに様々な変更や修正を加えてもよいことは明らかであろう。したがって、前述した特定の実施形態に、添付する特許請求の範囲によって定義される本発明の意図する全ての範囲内に含まれる様々な変更を加えることができることが理解される。

１０ タイヤ
１２ トレッド部
１３，１４ 横縁部
１５ サイドウォール
１６ ビード領域
１８ 補強プライ構造
２０ ビードコア
２２ ブレーカ
５０ ショルダーウェッジ
５５ 第３のベルト
６０ 第４のベルト
８０ ビードエイペックス

Claims (11)

1. カーカスと、前記カーカスの半径方向外側に位置するトレッドと、を有する重荷重用のタイヤであって、
   前記カーカスは、ビード領域において終端するサイドウォールをさらに含み、
   前記タイヤは、４４ｍｍから５０ｍｍの範囲内の成形ベース幅を有する、重荷重用タイヤ。
2. 肩落ちが６４ｍｍから１２０ｍｍの範囲にある、請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
3. ショルダーウェッジのゲージが７０ｍｍから８９ｍｍの範囲、より好ましくは７５ｍｍから８５ｍｍの範囲にある、請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
4. 第４のベルトの幅が７４４ｍｍから７８０ｍｍの範囲である、請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
5. 第４のベルトの幅が７６０ｍｍから７７０ｍｍの範囲である、請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
6. 第４のベルトの幅がトレッドアーク幅の５５％から６５％である、請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
7. 折り返しパッドのゲージが３５ｍｍから４６ｍｍの範囲にある、請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
8. 前記トレッドは、複数半径のトレッドを含む、請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
9. 前記トレッドは、複数半径のトレッドを含み、Ｒ１は２２００ｍｍから２５００ｍｍの範囲であり、Ｒ２はＲ１未満であって１６００ｍｍから２１００ｍｍの範囲であり、Ｒ３は１０００ｍｍから１５００ｍｍの範囲である、請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
10. 折り返しパッドのゲージが３８ｍｍから４３ｍｍの範囲にある、請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
11. 折り返しパッドのゲージが４０ｍｍから４３ｍｍの範囲にある、請求項１に記載の重荷重用タイヤ。