JP2006137230A - ブロック及び同ブロックを備えた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ハイドロプレーニング性能を低下させることなく、ヒールアンドトウ偏摩耗を抑制できるショルダーブロック構造を得る。
【解決手段】タイヤトレッド部に設けるブロック１０の蹴出端の溝壁角度をタイヤの幅方向外側へ向かって徐々に大きくし、踏込端の溝壁角度を幅方向外側に向かって徐々に小さくし、かつタイヤの周方向溝側の溝壁角度を回転方向に向かって徐々に小さくすることで、前記ブロック１０の表面１２を溝底面１４に対し捻れた配置構造とし、荷重で圧縮されたとき路面の法線方向回りのトルクを発生させて、タイヤブロックの踏込端と蹴出端の摩擦エネルギー差を小さくする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、空気入りタイヤのブロック、とくに荷重により圧縮されることにより、路面の法線方向周りのトルクを発生させるブロック、及び該ブロックを備えた空気入りタイヤに関する。

トレッド部にブロックを多数有する空気入りタイヤにおいて、前記ブロックは、走行時に踏込側で路面からの反力を受けて変形し、その接地領域は踏込側から蹴出側に移動して、蹴出端で路面から離れる。前記ブロックは、路面から離れた瞬間に変形から開放され、その際、蹴出側は大きな接地圧を受けながら路面を擦るため、長期の走行において踏込側に対し蹴出側がより多く摩耗し、ブロックの踏込側と蹴出側で段差が生じるいわゆるヒールアンドトウ偏摩耗が発生する。このヒールアンドトウ偏摩耗はトレッド端側で顕著であり、タイヤの寿命や性能等に悪影響を及ぼす。

そこで、このヒールアンドトウ偏摩耗を防止又は抑制するため、例えば、タイヤ周方向に並ぶブロック間の横溝を低いブロックでつなぐタイバーや、ブロック間の溝深さを全体的に浅くする底上げ部を設けることでブロック前後方向の曲げ剛性を高め、タイヤ接地時のブロックの倒れ込みを抑制してヒールアンドトウ偏摩耗の発生を防止することが行われている。
しかしながら、ブロック間にタイバーを設けたり或いはブロック間の溝深さを全体的に浅くすると、例えば、摩耗末期に十分なトラクションが得られ難くなる問題や排水がし難くなる問題が生じるため、これを解決するために、例えば、底上げ部にタイヤ周方向に細溝を設けたものが提案されている（特許文献１、２参照）。

ただ、この提案もブロック間にタイバーを設けたりブロック間の溝深さを全体的に浅くする方法の改良であり、タイヤの溝の断面積を減少させることには変わりはないから、これが雨天時の排水性を損なわせ、耐ハイドロプレーニング性能を低下させる原因となり得る点で十分な解決策とはいい難い。
特開平６−１７１３１８号公報、 特開平６−２４２１２号公報 特開昭９−１１７０７号公報

本発明の目的は、従来のようにブロック間にタイバーを設ける等、底上げ部を設けずに十分な溝断面積を確保して、ハイドロプレーニング性能を低下させることなくいわゆるヒールアンドトウ偏摩耗を防止できるようにすることである。

請求項１の発明は、タイヤトレッド部に設けるブロックであって、該ブロックの蹴出端の溝壁角度をタイヤの幅方向外側へ向かって徐々に大きくし、踏込端の溝壁角度を幅方向外側に向かって徐々に小さくし、かつタイヤの周方向溝側の溝壁角度を回転方向に向かって徐々に小さくすることで、前記ブロックの表面を溝底面に対し捻れた配置構造をとし、荷重で圧縮されたとき路面の法線方向回りのトルクを発生させるようにしたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載されたブロックにおいて、前記ブロックはショルダーブロックであることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載されたブロックにおいて、タイヤ表面と溝底面の捻れ角をθとし、ブロックの厚さをｈとしたとき、タイヤ表面におけるブロックと溝底位置でのブロックの捻れ率θ／ｈが、０．２゜／mm≦θ／ｈ≦１０゜／mmであることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載されたブロックを備えたことを特徴とする空気入りタイヤである。

（作用）
本発明では、タイヤブロックの形状をタイヤ表面におけるブロックの対角線と溝底位置でのブロックの対角線とが所定の角度となるように設定して、走行中ブロックが圧縮されたとき、路面の法線方向周りのトルクを発生させる。つまりブロック蹴出端の溝壁角度をタイヤの幅方向外側へ向かって徐々に大きくし、踏込端の溝壁角度を幅方向外側に向かって徐々に小さくし、かつタイヤの周方向溝側の溝壁角度を、回転方向に向かって徐々に小さくするようにその形状を設定することで、圧縮されたときにその法線周りにトルクを発生して、ブロックの蹴出側における剪断力及び滑り量を抑制し、タイヤブロックの踏込側と蹴出側の摩耗エネルギー（接地面内でブロック表面に作用する剪断力と滑り量の積）差を小さくする。

本発明によれば、ブロック間にはタイバー等の底の浅い部分が形成されておらず雨天時における排水が阻害されることがないから、ハイドロプレーニング性能を低下することなくヒールアンドトウ偏摩耗を効果的に抑制することができる。

本発明を添付図面を参照した説明する。
図１は、本発明の１実施形態に係るタイヤのショルダーブロックの平面図、図２は図１におけるＸ−Ｘ線でみたショルダーブロックの半分を示す断面図を示す。

図１に示すように、ショルダーブロック１０は、タイヤ即ちブロック表面１２と溝底面１４と、溝底面１４から傾斜して立ち上がった溝壁１６とからなり、その溝壁１６が溝底面１４に降ろした垂線と成す角を、ここでは溝壁角度αと定義する。
本実施形態に係るショルダーブロック１０は、図２に示すように、略矩形をなす表面１２と、平面視で該表面１２の１辺と重なりかつそれより長い１辺を有し、かつ他の３辺がそれぞれ表面１２の外側領域にある以下で説明する形状を備えた溝底面１４を備えている。

即ち、ショルダーブロック１０の溝底面１４は、図２に示すように、タイヤの回転方向前端即ち踏込端１２ｂの溝壁角度αをタイヤの幅方向外側に向かって徐々に小さくし、逆に、蹴出端１２ａの溝壁角度αは同外側に向かって徐々に大きくし、かつブロック１０の周方向溝側の溝壁角度αをタイヤの回転方向に向かって、即ち蹴出端１２ａから踏込端１２ｂに向かって徐々に小さくすることで、前記ブロック１０の表面１２が溝底面１４に対して捻れた配置構造となるようにその形状が設定されている。なお、以上の実施形態において、溝壁角度αは負であってもよい。

図３は、本願発明のショルダーブロックと対比するために示した従来のショルダーブロックの１例を示す平面図であり、図４は、本発明の他の実施形態に係るショルダーブロック１０の平面図であり、図４Ａは、ショルダーブロックの表面１２よりも溝底面１４の面積が大きく、壁溝角αが全て正の場合の実施形態を、また、図４Ｂは、ショルダーブロック表面１２と溝底部１４とが略同じ面積で一部の壁溝角α（α１、α４）が負となる実施形態を示している。

図３に示すように、従来のショルダーブロック１０は、その矩形の表面１２と同様の矩形の溝底面１４とは、相似形でかつ対応する各辺がそれぞれ平行、つまり溝壁角度αはタイヤの幅方向或いは回転方向に沿って一定である。従って、その表面１２と溝底面１４の両面は完全に平行であって、溝表面１２に荷重が作用しても、後述するショルダーブロック１０の接地面に対する法線周りのトルクは発生しない。

これに対し、図４Ａに示す本願発明の実施形態に係るショルダーブロック１０は、その表面１２は矩形であるが、溝底面１４は一辺を接地端とする変形した矩形であり、溝底面１４の四辺がいずれも平面視で表面１２の領域外にあるように設定した、即ち溝底面の間の溝壁角度αを全て正となるようにし、しかも溝壁角度αを、踏込端１２ｂではタイヤの幅方向外側に向かっては小さくなるように、また、蹴出端１２ａでは逆に大きくなるようにし、かつタイヤの周方向溝側の溝壁角度αを回転方向に向かって、つまり蹴出端１２ａから踏込端１２ｂに向かって徐々に小さくなるように設定している。

ここで、ブロック表面１２と溝底面１４が成す角度、つまりブロックの捩れ角度θは以下のように定義する。即ち、ブロックの溝底面における１辺を接地端とする四辺形の踏込端から前記接地端までの対角線Ｙ２と、同様にブロック表面における１辺を接地端とする四辺形の踏込端から前記接地端までの対角線Ｙ１とのなす角とする。
この実施形態の場合、表面１２は、その各辺が溝底面１４の各辺に平行な位置から角度θだけ時計方向に回転、つまり角度θだけ捻れて配置されている。

図４Ｂに示すブロック形状は、その表面１２は矩形であり、かつ溝底面１４は一辺を接地端とする変形した矩形で図４Ａに示したブロックと同様であるが、タイヤの幅方向外側に向かって蹴出端１２ａでは、溝壁角が負角α１から正角α２まで徐々に大きくなり、逆に踏込側では正角α３から負角α４まで徐々に小さくなり、かつ周方向の溝壁の溝壁角度αが、タイヤの回転方向に向かって正角から負角になるまで徐々に小さくなるようにその形状が設定されている。この場合も表面１２と溝底面１４のそれぞれの対角線Ｙ２、Ｙ１間の角度θが両者の捻れ角を表す。

図５Ａは、さらに別の形状のブロックを示している。
図５Ａに示すブロックでは、ブロック表面１２と溝底面１４とその溝壁角αは、既に説明した例えば図１に示したものと同様の設定になっているが、ここでは、表面１２が矩形であるのに対し、溝底面は踏込端１２ｂと蹴出端１２ａは平行であるが、タイヤの周方向の対向する辺は平行ではない四辺形状を成している。
この場合も、表面１２と溝底面１４との成す角度つまり捻れ角度θは、図５Ｂに示すように、対角線Ｙ１とＹ２の成す角度として設定することができる。

図６は、更に他の形状のショルダーブロックの平面図を示す。
図示のように、ショルダーブロック表面１２は、それぞれの二辺が略平行の菱形をなし、かつ溝底面１４は、一辺を接地端とし他の二辺が略平行な変形菱形であり、かつ表面１２よりも大きい面積を有しその四辺がいずれも平面視で表面１２の外側の領域に位置している。
ここでも既に説明したと同様に、表面１２と溝底面１４との面の捻れ角θをそれぞれの面の対角線Ｙ２、Ｙ１として設定することができる。

ここで、前記捩れ角θは、同じ溝壁角度αの設定でも、ブロック１０の厚ｈみが変わると前記捻れ角度θは変化するので、表面１２が溝底面１４と捻れたブロックを形成する場合に、その捻れの程度を規定するためには、トレッドブロックの厚みで基準化した数値を用いる必要がある。そこで、本願発明では、ブロックの表面と溝底面との単位高さ当たりの捻れ角を捻り率とし、捻り率η＝全捻り角度（θ）／トレッドブロック厚さ（ｈ）を定義する。

実験の結果から捻り率ηが１０．０（゜／mm）を越えるとブロック剛性が低下し、摩耗性能が悪化する恐れがあり、逆に０．２（゜／mm）未満であると従来のブロックと大差なくなり、ヒールアンドトウ摩耗が十分に抑制できないことが明らかになった。
従って、捻り率ηは０．２（゜／mm）以上１０．０（゜／mm）以下、即ち、０．２（゜／mm）≦η≦１０．０（゜／mm）とするのが好ましい。

なお、ブロックを捻った形状では、ブロックの一部がショルダー部外側で接地端よりも外側に出る可能性があるが、接地端外側はヒールアンドトウ摩耗とは関係がないので、その部分は自由に設定することができる。

図７Ａは、ショルダーブロックここでは図４に示す実施形態のショルダーブロック１０をタイヤトレッド部に配置したときの、該ブロック付近のブロックパターンを示す平面図である。また、図７Ｂは、図７Ａにおけるそれぞれの矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄでみた断面図である。
図７Ｂの各断面図から明らかなように、ショルダーブロック１０間の溝壁角度αは、矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ断面図で示すように、図７Ｂ中、下側のショルダーブロック（イ）の蹴出端１２ａではタイヤの幅方向に向かって大きくなり、他方、上側のショルダーブロック（ア）の踏込端１２ｂでは同方向に向かって小さくなっている。また、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅ、Ｆ−Ｆ矢視断面で示すように、図中左側に示すセカンドブロック２０（ウ）の溝壁角度はタイヤの回転方向で一定であるのに対し、その右側のショルダーブロック１０（ア）の溝壁角度はその回転方向に向かって徐々に小さくなっているのが分かる。

以上のように本発明によれば、ブロックの表面１２をその溝底面１４に対して前記捻り率ηに従って捻った形状とすることで、ブロックが接地したときの荷重を受けてその法線周りでトルクを発生させ、そのトルクにより前記ブロックの蹴出側における蹴り出し時の剪断力及び滑り量を抑制し、踏込側と蹴出側の摩耗エネルギー（接地面内でブロック表面に作用する剪断力と滑り量の積）の差を小さくし、それによっていわゆるヒールアンドトウ摩耗を抑制することができる。

なお、特許文献３には、捻れ内蔵のタイヤトレッド要素が開示されているが、ここに開示されたものは、望ましくない残留復原トルク（ＲＳＡＴ）の影響を取り除くためのものであって、その構造もブロック表面を溝底面に対し単に捻っただけで、溝壁角度αの変化の方向や捻り率η等については何ら開示していない。従って、特許文献３の記載によっては、ハイドロブローニング性能を損なうことなくヒールアンドトウ偏摩耗を抑制する本発明を想到することはできない。

実施例
乗用車用タイヤ（１９５／６５Ｒ１５）のタイヤショルダー部にブロックパターンを有したタイヤを用いて実験を行った。
実験は、次の３種類のブロックパターンについて行った。
（１）溝壁角度を付けないもの（比較例１）。
（２）溝壁角度αを全ての辺で１０゜としたもの（比較例２）。
（３）溝壁角度αを−５゜〜５゜までの変化させたもの（本発明の実施品）。

図８は、上記３種類のブロックパターンを模式的に示した平面図であり、かつ図９、図１０、図１１は、それぞれ図８の矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅ、Ｆ−Ｆでみた比較例１、比較例２及び本発明の実施品の断面図である。
即ち、比較例１のタイヤブロックでは溝壁角度を付けないから、各ブロック間の溝の断面形状は図９に示すように、各断面とも溝壁角度α＝０゜で溝壁が向かい合った同一の形状である。
比較例２のタイヤブロックでは、全ての溝壁には溝壁角度α＝１０゜の傾斜が付されているから、各ブロック間の形状は溝壁角１０゜で溝壁が向かい合った同一の形状である。

これに対し、本発明の実施品では、溝壁角度αを−５゜〜５゜まで変化させ、矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ断面で示すように、溝壁角度は、タイヤの幅方向外側に向かって図中左側のショルダブロック（イ）の蹴出端では−５゜から５゜まで徐々に大きくなっており、右側のショルダーブロック（ア）の踏込端では、逆に５゜〜−５゜まで徐々に小さくなっている。また、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅ、Ｆ−Ｆ矢視断面図で示すように、図中左側に示すセカンドブロック２０（ウ）の溝壁角度は５゜で一定であるのに対し、右側のショルダーブロック（ア）の溝壁角度は、タイヤの回転方向に向かって、５゜〜−５゜まで徐々に小さくなっている。

なお、セカンドブロック２０、センターブロックに関しては以上の３種類のタイヤで全く同一の形状である。
これらのタイヤを同一の乗用車に取り付け、１万キロ走行後のヒールアンドトウ摩耗段差を測定した。
また、新品時におけるハイドロプレーニング試験を行い、発生速度を測定した。その結果は表１に示すとおりである。

ヒールアンドトウ段差は、比較例１のタイヤが最も悪いがハイドロプレーイング性は比較例１が最も良い。これに対し、比較例２のタイヤは、ヒールアンドトウ段差は抑制されるが、ハイドロプレーニング性能が低下しているのが認められる。その原因は、既に述べたとおり、比較例１のタイヤに比して溝の断面積が減少したため排水性が悪くなっているためと考えられる。
これに対し、捻り形状を採用した本発明の実施品のタイヤは、まず、耐ヒールアンドトウ摩耗性は比較例２のタイヤと同等であり、かつハイドロプレーニング性能は比較例１のタイヤに比べてやや低下するものの、比較例２のタイヤより大幅に改善されていることが判明した。
以上の結果から、本発明に係るブロック付きタイヤの有効性が証明された。

本発明の１実施形態に係るタイヤのショルダーブロックの平面図である。 図２は図１におけるＸ−Ｘ線でみたショルダーブロックの半分を示す断面図である。 本発明のショルダーブロックと対比するために示した従来のショルダーブロックの１例を示す平面図である。 本発明に係るショルダーブロックの１例の平面図であり、図４Ａは、壁溝角が全て正の場合の形状を、また、図４Ｂは、一部の壁溝角が負である形状を示す。 図５Ａは、さらに別の形状のブロックの平面図を示し、図５Ｂは、捻れ角θの定義を説明するための図である。 更に他の形状のショルダーブロックの平面図を示す。 図７Ａは、タイヤトレッド部に配置されたショルダーブロック付近のブロックパターンを示す平面図であり、また、図７Ｂは、図７Ａにおける矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄでみた断面図である。 実験で使用したタイヤ（比較例１，比較例２，実施品）のブロックパターンを模式的に示す平面図である。 図８の矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄでみた比較例１、の断面図である。 図８の矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄでみた比較例２の断面図である。 図８の矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄでみた本発明の実施品の断面図である。

符号の説明

１０・・・ショルダーブロック、１２・・・表面、１２ａ・・・蹴出端、１２ｂ・・・踏込端、１４・・・溝底面、１６・・・溝壁面、１６ａ・・・踏込側溝壁面、１６ｂ・・・蹴出側溝壁面、２０・・・セカンドブロック、

Claims (4)

1. タイヤトレッド部に設けるブロックであって、
   該ブロックの蹴出端の溝壁角度をタイヤの幅方向外側へ向かって徐々に大きくし、踏込端の溝壁角度を幅方向外側に向かって徐々に小さくし、かつタイヤの周方向溝側の溝壁角度を回転方向に向かって徐々に小さくすることで、前記ブロックの表面を溝底面に対し捻れた配置構造とし、
   荷重で圧縮されたとき路面の法線方向回りのトルクを発生させることを特徴とするブロック。
2. 請求項１に記載されたブロックにおいて、
   前記ブロックはショルダーブロックであることを特徴とするブロック。
3. 請求項２に記載されたブロックにおいて、
   タイヤ表面と溝底面の捻れ角をθとし、ブロックの厚さをｈとしたとき、
   タイヤ表面におけるブロックと溝底位置でのブロックの捻れ率θ／ｈが、
   ０．２゜／mm≦θ／ｈ≦１０゜／mm
   であることを特徴とするブロック。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載されたブロックを備えたことを特徴とする空気入りタイヤ。

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