JP2006143134A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒールアンドトウ摩耗といったブロックの偏摩耗を防止する。
【解決手段】 トレッド面２に、タイヤ周方向に連続してのびる周方向溝３と、前記周方向溝３と交わる向きにのびる横溝４とで区分されたブロック５が設けられた空気入りタイヤである。前記ブロック５は、前記横溝４に面した少なくとも一方の横壁面７が、実質的に平坦な基面９と、該基面９から凹んで横溝４にそってのびる少なくとも１本の凹部１１を区画する凹面部１０とを含む凹部付きブロックＢを含む。凹部１１の両端１１ｅは、前記横壁面７の内部で終端する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トレッド面にブロックが設けられた空気入りタイヤに関し、詳しくは前記ブロックの偏摩耗を効果的に防止しうるものに関する。

トレッド面に、ブロックが形成されたブロックパターンのタイヤが広く知られている。タイヤの駆動又は制動時には、タイヤの周速度と車体の移動速度との間に差が生じる。上記の速度差によって、図１２（Ａ）に示されるように、駆動時、ブロックｂのタイヤ回転方向の先着側部分ｂ１は、大きな応力を受ける。制動時には、同図（Ｂ）に示されるように、駆動時とは逆にブロックｂのタイヤ回転方向の後着側部分ｂ２が大きな応力を受ける。これらの応力が駆動及び制動の度に生じることにより、図１３に示されるように、ブロックｂの先着側部分ｂ１及び後着側部分ｂ２は、中央部ｂ３に比べて早期に摩耗する。このような偏摩耗は、一般に、ヒールアンドトウ摩耗と呼ばれている。

従来、ヒールアンドトウ摩耗のような偏摩耗を防止するために、ブロックにタイヤ軸方向にのびる複数本のサイピングを設けることや、ブロック自体の形状を変化させることが行われていた。しかしながら、いずれの方法においても未だ改善の余地がある。特にトラック、バスなどに使用される重荷重用ラジアルタイヤにあっては、高荷重及び高内圧という過酷な条件で使用されるため、偏摩耗が顕著に発生しやすい。
関連する先行文献としては、次のものがある。
特開２００２−３０１９０９号公報

本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、ブロックの横溝に面した少なくとも一方の横壁面に、横溝に沿ってのびる少なくとも１本の凹部を設け、ブロックの先着側部分及び／又は後着側部分に集中しがちな応力を分散させることを基本として、ブロックの偏摩耗を防止しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド面に、タイヤ周方向に連続してのびる周方向溝と、前記周方向溝と交わる向きにのびる横溝とで区分されたブロックが設けられた空気入りタイヤであって、前記ブロックは、前記横溝に面した少なくとも一方の横壁面が、実質的に平坦な基面と、該基面から凹み横溝に沿ってのびる少なくとも１本の凹部を区画する凹面部とを含む凹部付きブロックを含むとともに、前記凹部の両端が、前記横壁面の内部で終端することを特徴としている。

また請求項２記載の発明は、前記凹部は、前記横壁面の上縁と実質的に平行にのびることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記凹部は、横溝に沿った長さが横壁面の最大幅の長さの６０〜７０％である請求項１又は２記載の空気入りタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記凹部は、前記横壁面の高さ方向に沿った凹み幅が１〜５mmである請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項５記載の発明は、前記凹部は、前記基面からの凹み深さがブロックのタイヤ周方向の長さの１０〜１５％であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

本発明の空気入りタイヤは、トレッド面に凹部付きブロックが設けられる。凹部付きブロックは、前記横溝に面した少なくとも一方の横壁面が、実質的に平坦な基面と、該基面から凹んで横溝に沿ってのびる少なくとも１本の凹部を区画する凹面部とを含む。凹部は、ブロックの先着側部分及び／又は後着側部分に柔軟性を与え、そこに作用する応力を分散させる。これにより、ブロックの偏摩耗が防止される。また凹部は、その両端が、前記横壁面の内部で終端することによって、ブロックの剛性低下を防ぎ操縦安定性の悪化をも防止できる。また凹部は、横溝の容積を増大させ排水性能を向上するのにも役立つ。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１には、本発明の実施形態として重荷重用ラジアルタイヤ（全体図示せず）のトレッド面２の展開図が示される。トレッド接地端ｅ、ｅ間のトレッド面２には、タイヤ周方向に連続してのびる複数本の周方向溝３と、前記周方向溝３と交わる向きにのびる横溝４とが設けられ、これによりブロックが区分される。本実施形態のトレッド面２は、タイヤ赤道Ｃ上の任意の点に関して、実質的な点対称パターンとして構成される。点対称性に関して、パターンピッチによる僅かなずれは無視する。点対称パターンは、タイヤ装着の向きが限定されないため、タイヤローテーション時の利便性が高く汎用性に優れる。ただし、回転方向が特定された方向性パターンを用いることもできる。

前記トレッド接地端ｅとは、タイヤを正規状態としかつ正規荷重を負荷してキャンバー角０゜で平面に接地させたときの接地端部を指す。また正規状態とは、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した状態である。ここで、「正規リム」とは、当該タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"とする。

また「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。さらに「正規荷重」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"であるが、タイヤが乗用車用の場合には前記荷重の８８％に相当する荷重とする。

前記周方向溝３は、この例では、最もタイヤ赤道Ｃ側に配されその両側をのびる一対の内の周方向溝３ａ、３ａと、その外側をのびる一対の外の周方向溝３ｂ、３ｂとを含む。内の周方向溝３ａ及び外の周方向溝３ｂは、いずれもタイヤ周方向に沿って直線状でのびるが、ジグザグ状及び／又は波状のような非直線状のものでも良い。また前記横溝４は、内の周方向溝３ａ、３ａ間をつないでのびる内の横溝４ａと、前記内の周方向溝３ａと前記外の周方向溝３ｂとの間をつないでのびる中間の横溝４ｂと、前記外の周方向溝３ｂとトレッド接地端ｅとの間をのびる外の横溝４ｃとを含む。

内の横溝４ａは、実質的にタイヤ軸方向に沿ってのびている。また中間の横溝４ｂ及び外の横溝４ｃは、いずれもタイヤ軸方向に対して比較的小さい角度で傾いてのびており、タイヤ周方向に隔設される。また、中間の横溝４ｂ及び外の横溝４ｃは、タイヤ軸方向に対する傾きがそれぞれ逆である。タイヤ軸方向に対する横溝４の傾斜角度などは、慣例に従って適宜定められる。

周方向溝３及び横溝４の溝幅や溝深さなどは特に制限はない。しかし、溝幅及び／又は溝深さが小さすぎると、十分な排水性能が得られない傾向があり、逆に大きすぎてもトレッド面２のパターン剛性を低下させ、乾燥路面での操縦安定性や耐摩耗性を著しく悪化させる傾向がある。このような観点より、周方向溝３及び横溝４の溝幅ＧＷ１、ＧＷ２は、好ましくはトレッド幅ＴＷの６〜１３％、より好ましくは８〜１０％が望ましい。同様に、溝深さは、好ましくは５mm以上、より好ましくは６mm以上が望ましい。なお溝幅及び／又は溝深さが変化する場合、その最大溝幅及び／又は最大溝深さを前記数値範囲に定めるのが望ましい。

前記周方向溝３及び横溝４により、トレッド面２には、内の周方向溝３ａ、３ａ間で内の横溝４ａにより区分されたセンターブロック５ａと、前記外の周方向溝３ｂとトレッド接地端ｅとの間で外の横溝４ｃにより区分されたショルダーブロック５ｃと、これらのブロック５ａ及び５ｃの間に配置されたミドルブロック５ｂとが設けられる。本実施形態では、センターブロック５ａは、平面視においてほぼ矩形状であり、ミドルブロック５ｂ及びショルダーブロック５ｃはほぼ平行四辺形状である。ただし、これらの形状に限定されるものではない。

本実施形態の空気入りタイヤは、前記全てのブロック５ａ、５ｂ及び５ｃが、凹部付きブロックＢとして構成される。図２には、凹部付きブロックＢの一例としてセンターブロック５ａの斜視図が示される。また図３には図２のＩ−Ｉ断面図、図４は図２の平面図がそれぞれ示される。

センターブロック５ａは、路面に接地する接地面６と、前記横溝４に面した２つの横壁面７と、前記周方向溝３に沿った２つの縦壁面８とを有する。

前記縦壁面８は、接地面６と周方向溝３の溝底３Ｂとの間を滑らかにつなぐ実質的に平坦な面で構成されている。横壁面７は、タイヤが車両に装着された際にタイヤ回転方向の先着側に位置する先着側の横壁面７Ｆと、タイヤ回転方向の後着側に位置する後着側の横壁面７Ｒとを含む。前記タイヤ回転方向とは、車両前進走行時の回転方向を指す。凹部付きブロックＢは、少なくとも一方（この例では両方）の横壁面７が、実質的に平坦な基面９と、該基面９から凹んで横溝４に沿ってのびる１本の凹部１１を区画する凹面部１０とを含んで構成される。前記基面９は、前記接地面６と横溝４の溝底４Ｂとを滑らかにつなぐ実質的に平坦な面で構成される。凹面部１０は、基面９からブロックの内部へと凹むことにより、横溝４の容積を増大し、排水性能の向上を図ることができる。また本実施形態の凹部１１は、横壁面７の上縁７ａ（これは、言い換えれば接地面６と横壁面７との交線である。）と実質的に平行にのびるものが示される。

凹部付きブロックＢでは、凹部１１が設けられた横壁面７及びその付近の剛性が相対的に小さくなる。図５（Ａ）には、駆動時に路面と接地している凹部付きブロックＢの断面図が示される。凹部付きブロックＢの先着側部分ｂ１に大きな圧縮応力及びせん断応力が作用すると、先着側部分ｂ１の横壁面７Ｆは、該先着側の横壁面７Ｆに設けられた凹部１１を閉じるように相対的に大きな圧縮変形が生じ、接地面６の先着側部分ｂ１に作用する応力を緩和する。同様に、図５（Ｂ）には、制動時に路面と接地している凹部付きブロックＢの断面図が示される。この場合においても、後着側部分ｂ１の横壁面７Ｒは、該後着側の横壁面７Ｒに設けられた凹部１１を閉じるように相対的に大きな圧縮変形が生じ、接地面６の後着側部分ｂ２に作用する応力を緩和する。これらの作用により、先着側部分ｂ１及び後着側部分ｂ２に加えられる摩耗エネルギーが軽減され、ひいてはヒールアンドトウ摩耗といった偏摩耗が抑制される。

凹部１１の両端１１ｅ、１１ｅは、横壁面７の内部で終端している。凹部１１の一端が縦側面８に開口すると、凹部付きブロックＢの剛性が過度に小さくなり、操縦安定性が著しく悪化する。図６（Ａ）、（Ｂ）には、凹部付きブロックＢに旋回時の横力Ｆｙが作用している状態が示される。（Ａ）に示される凹部１１は、両端１１ｅが横壁面７の内部で終端しているが、（Ｂ）に示される凹部１１は、凹部１１の両端が縦壁面８に開口している。（Ｂ）の態様では、凹部１１のタイヤ半径方向の内、外においてせん断歪が顕著に相違する。これにより、凹部１１を基点としたクラックの発生や、凹部１１と接地面６との間に形成されるリブ状部分１４にゴム欠けや偏摩耗が頻繁に生じ、タイヤの外観を著しく損ねる。

また、図２に示されるように、凹部１１の横溝４に沿った長さＷが小さすぎる場合又は図３に示されるように、凹部１１のタイヤ半径方向の幅ｈが小さすぎる場合、いずれも駆動ないし制動時に、接地面６の応力を緩和させる能力が十分に得られない傾向がある。逆に、凹部１１の長さＷや凹部の幅ｈが大きすぎると、凹部付きブロックＢの剛性が著しく低下し、操縦安定性などを悪化させるおそれがある。このような観点より、特に限定はされないが、凹部１１の横溝の沿った長さＷが横壁面７の最大幅ＢＷの４０〜７０％、より好ましくは５０〜７０％、さらに好ましくは６０〜７０％が望ましい。また凹部１１のタイヤ半径方向に測定される幅ｈは１〜５mm、より好ましくは２〜４mmが望ましい。

なお図４に示されるように、凹部１１の両端１１ｅと縦壁面８との間に形成される基面９の横溝に沿った最短長さＥは、凹部１１の各側で各々同じにするのが望ましい。もしこの最短長さが左右で異なると、剛性の低い方に歪が集中してゴム欠けやクラック等が生じやすくなる。

本実施形態の凹部１１の幅ｈは、実質的に一定のものが示される。しかし、例えば図７、図８に示されるように、凹部１１は、変化する幅ｈを持つことができる。例えば図７に示される凹部１１は、長さ方向の中央部１１Ａと、この中央部１１Ａよりも大きい幅を有する両端部１１Ｂとを含む。この例では凹部１１の開口形状が略ダンベル状であるが、中央部１１Ａの幅ｈ１から両端部１１Ｂの幅ｈ２まで漸増させても良い。このような凹部１１は、ブロックのコーナ部（隅部）において、応力の緩和がより一層促進される。したがって、ブロックのコーナ摩耗の抑制にも効果がある点で好ましい。

また図８は、図７の態様とは逆に、長さ方向の中央部１１Ａと、それよりも小さい幅ｈ２を有する両端部１１Ｂとを含む。この例では、凹部１１の幅がｈ１からｈ２に漸減することにより、いわゆる菱形状の開口形状を有する凹部１１が示される。このような凹部１１は、横壁面７の上縁７ａの中央部での応力緩和を促進でき、その部分での早期摩耗が防止される。

また凹部１１は、図３及び図４に示されるように、前記基面９からの最大の凹み深さＤが小さすぎると、接地面６の応力を緩和させる能力が十分に得られない傾向があり、逆に凹み深さＤが大きすぎると、ブロックの剛性が過度に低下し、操縦安定性を著しく悪化させる傾向がある。このような観点より、特に限定されるものではないが、凹部１１の凹み深さＤはブロックのタイヤ周方向の長さＢＬの６〜１５％、より好ましくは８〜１５％、さらに好ましくは１０〜１５％が望ましい。

本実施形態の凹部１１の凹み深さＤは、実質的に一定のものが示されている。しかし、例えば図９、図１０に示されるように、凹部１１は変化する凹み深さを持つことができる。図９に示される凹部１１は、長さ方向の中央部１１Ａと、それよりも凹み深さの大きい両端部１１Ｂとを含む。この例の凹部１１は、凹み深さがＤ１からＤ２に漸増するものが示されているが、凹み深さＤが段階的に増加するものでも良い。このような凹部１１は、ブロックのコーナ部（隅部）での応力緩和がより一層促進されるため、コーナ摩耗をも抑制しうる。

また、図１０に示される凹部１１は、長さ方向の中央部１１Ａと、これよりも小さい凹み深さを有する長さ方向の両端部１１Ｂとを含む。この例の凹部１１は、中央部１１Ａから両端部１１Ｂに向かって凹み深さがＤ１からＤ２まで漸減している。このような凹部１１は、横壁面７の上縁７ａの中央部付近で顕著に応力緩和を促進でき、その部分の早期摩耗が防止される。

また凹部１１は、前記基面９に表れる開口形状において横長状であるが、コーナ部が円弧状に面取りされ、鋭角に交わるエッジを持たない。これにより、横壁面７の圧縮変形時等において、凹部１１での応力集中箇所を減じ、凹部１１を起点としたクラックの発生などを効果的に防止しうる。

また、図３に示されるように、横溝４の溝底４Ｂから凹部１１の幅ｈの中心までのタイヤ半径方向の高さＧＨは、特に限定はされない。しかし、前記高さＧＨが大きすぎると、摩耗によって凹部１１が早期に消失し、偏摩耗抑制効果が十分に期待できない。逆に前記高さＧＨが小さすぎても、タイヤ新品時での偏摩耗抑制効果が低下しやすい。このような観点より、前記高さＧＨは、横壁面７のタイヤ半径方向の高さＢＨの例えば５０〜８５％、より好ましくは６０〜７５％である。

上記実施形態では、凹部付きブロックＢとしてセンターブロック５ａを例に挙げて説明したが、他のブロック５ｂ及び５ｃについても同様の構成を持っている。また、本実施形態では、トレッド面２に設けられた全てのブロック５ａ、５ｂ及び５ｃが凹部付きブロックＢをなすものを示したが、一部のブロックのみを凹部付きブロックＢとすることができる。この場合、ヒールアンドトウ摩耗が特に生じやすいショルダーブロック５ｃを凹部付きブロックＢとすることが特に望ましい。さらに、凹部１１は、一方の横壁面７に設けられることでも良い。特に従動輪専用として装着されるタイヤについては、制動時の摩耗のみを主として考慮すれば良い。

また、上記実施形態では、凹部付きブロックＢには、サイピングが設けられていないが、ブロック剛性を損ねない範囲で適宜設けることができる。

また上記実施形態では、凹部１１が横壁面７の上縁７ａと実質的に平行にのびているが、傾かせても良い。この場合、３０゜以下程度とするのが望ましい。さらに凹部１１は、タイヤ半径方向又はタイヤ軸方向に距離を隔てて複数本設けられても良い。また本発明は、重荷重用タイヤのみならず乗用車用タイヤや自動二輪車用タイヤなど、タイヤのカテゴリーを問わず広く種々のタイヤに適用できる。

本発明の効果を確認するために、表１の仕様に基づきタイヤサイズ１１Ｒ２２．５の重荷重用タイヤを試作し、耐偏摩耗性能及び操縦安定性をテストした。テスト方法は、次の通りである。

＜操縦安定性＞
１０ｔ積のトラックの前輪（駆動輪）に各試供タイヤを装着し、タイヤテストコースのドライアスファルト路面上をテスト走行し、ハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する特性をドライバーの官能評価により比較例１を１００とする指数で表示した。数値が大きいほど良好である。

＜耐偏摩耗性能＞
上記車両にて高速道路、市街地及び山岳路を含む合計１００００km走行し、ショルダーブロックの摩耗量を測定した。摩耗量は、図１１に示されるように、ブロックの中央部の位置ＢＣでの摩耗量と、先着側及び後着側それぞれにおいて、幅方向の中央部Ｆｃ、Ｒｃと、各コーナ部Ｆｅ１、Ｆｅ２、Ｒｅ１及びＲｅ２の位置で測定された。各測定は、周上等間隔で６個のブロックで行い、その平均値が示されている。また両コーナ部では、それぞれの平均値を採用して表示した。各摩耗量の差が小さいほど良好である。
テストの結果などを表１に示す。

テストの結果、実施例のタイヤは、比較例と比べて、操縦安定性を損ねることなく偏摩耗が抑制されるという有意な効果が確認できた。

本発明の実施形態を示すトレッド面の展開図である。 センターブロックの斜視図である。 そのＩ−Ｉ断面図である。 図２の平面図である。 （Ａ）は駆動時、（Ｂ）は制動時のブロックの様子を示す断面略図である。 （Ａ）、（Ｂ）は旋回時の凹部付きブロックの正面略図である。 凹部付きブロックの他の実施形態を示す横壁面から見た正面図である。 凹部付きブロックの他の実施形態を示す横壁面から見た正面図である。 凹部付きブロックの他の実施形態を示す平面図である。 凹部付きブロックの他の実施形態を示す平面図である。 偏摩耗量の測定位置を示すブロックの斜視図である。 （Ａ）は駆動時、（Ｂ）は制動時の従来のブロックの様子を示す断面略図である。 ヒールアンドトウ摩耗を説明するブロックの断面図である。

符号の説明

２ トレッド面
３ 周方向溝
４ 横溝
５、５ａ、５ｂ、５ｃ ブロック
６ 接地面
７ 横壁面
８ 縦壁面
９ 基面
１０ 凹面部
１１ 凹部
Ｂ 凹部付きブロック

Claims (5)

1. トレッド面に、タイヤ周方向に連続してのびる周方向溝と、前記周方向溝と交わる向きにのびる横溝とで区分されたブロックが設けられた空気入りタイヤであって、
   前記ブロックは、前記横溝に面した少なくとも一方の横壁面が、実質的に平坦な基面と、該基面から凹み横溝に沿ってのびる少なくとも１本の凹部を区画する凹面部とを含む凹部付きブロックを含むとともに、
   前記凹部の両端が、前記横壁面の内部で終端することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記凹部は、前記横壁面の上縁と実質的に平行にのびることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記凹部は、横溝に沿った長さが横壁面の最大幅の長さの６０〜７０％である請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記凹部は、前記横壁面の高さ方向に沿った凹み幅が１〜５mmである請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記凹部は、前記基面からの凹み深さがブロックのタイヤ周方向の長さの１０〜１５％であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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