JP2007112337A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ブロックをトレッドに備えた空気入りタイヤにおいて、急制動時の制動性能を向上する。
【解決手段】ブロック１８の周方向側壁面１８Ａに、溝長手方向に沿って滑らかな波型形状とされた凹凸面２０を形成し、波長を０．５〜５．０ｍｍの範囲内、波高を０．１〜３．０ｍｍの範囲内に設定する。制動時に、ブロック１８が凸凹したアスファルト路面に摺動することでブロック１８が振動するが、ブロック１８の周方向側壁面１８Ａが波型形状に形成されているので、波型形状のピッチ波長に近い振動成分の変形がブロック内に誘起され、側壁面が平坦な場合に比較してブロック１８が大きく振動する。これにより、ブロック１８を構成しているゴムに大きなヒステリシスロスが生じて摩擦係数が向上し、制動性能が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤにかかり、特に、トレッドにブロックを備え、制動性能の向上を狙った空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤのトレッドには、排水性能を確保するために複数の溝が形成されており、これら複数の溝によりブロックが形成されている。
従来、制動性能向上のためのブロック形状に関しては、ブロックの動的剪断変形そのものに着目している事例が多かった（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２５８１１号公報

市場においては、空気入りタイヤに対してさらなる制動性能の向上が求められている。
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、特に、急制動時の制動性能を向上することのできるブロックをトレッドに備えた空気入りタイヤの提供を目的とする。

発明者が種々の鋭意研究を重ねた結果、ゴムのブロックに生じる動的な変形を利用することで、制動性能を向上できることを見出した。
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、互いに交差する複数の溝で区画されたブロックをトレッドに備えた空気入りタイヤであって、前記ブロックの少なくとも一部の側壁面は、隣接する前記溝の長手方向に沿って滑らかな波型に形成されている凹凸面を、少なくとも踏面側に有する、ことを特徴としている。

次に、請求項１に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
ゴムは変形に伴い内部でエネルギーロス（運動エネルギーが消失してゆく）が生じ、これをヒステリシスロス（変形損失摩擦：弾性によって変化したゴムが元に戻ろうとして生ずる摩擦）と呼んでいる。例えば、空気入りタイヤの転がり抵抗は、ゴムのヒステリシスロスで生じている。

また、荷重下では、ゴムのブロックは、タイヤ周方向、及び幅方向に膨出する。ここで、図６に示すように、ブロック１００の、例えば周方向側壁面１００Ａに特定のうねりがあると、それがきっかけとなり、図６に示すように大きな膨出（なお、図６では、原理を分かりやすくするために、膨出を誇張して記載している。）をする。この変形が応力波成分となります。また、ブロックにどのようなモードが起こるかはブロック形状により様々であるが、うねり形状によりゴムの膨出の仕方もうねることが発明者の研究により判明した。膨出の仕方とは、変形分布であり、それが時間に沿って変化すれば振動となる。
発明者は、ブロックの形状を変更し、制動性能を向上させるという観点に立ち、このヒステリシスロスを利用しようと考えた。

請求項１に記載の空気入りタイヤのように、ブロックの少なくとも一部の側壁面に、隣接する溝の長手方向に沿って滑らかな波型に形成されている凹凸面を、少なくとも踏面側に形成することで、制動時、特には急制動時であって、かつブロックが路面上を摺動した場合に、そのピッチ波長に近い振動成分の変形がブロック内に誘起されやすくなり、側壁が滑らかな通常のブロックより大きなブロックに振動が生じる。ブロックのゴムに振動が生じると、それに伴いヒステリシスロスが生じる。本発明のブロックは、制動時に、側壁が滑らかな通常のブロックより大きく振動するため、側壁が滑らかな通常のブロックより多くのヒステリシスロスを稼ぐことができ、制動性能が向上する。

路面の凹凸は完全な周期性を持っているわけではないが、フーリエ分析すると、ある波長付近にピークを持つ場合が多く、路面の波長とブロックの波形の波長が近い状態であれば、制動時のブロック内に振動を効果的に誘起でき、摩擦係数向上に繋がり、その結果、制動性能が向上する。なお、ここでいう波長が近い状態とは、０．５〜５倍のオーダーの事を指す。

また、本発明においては、ブロックの側壁面の形状によって制動性能を向上させているため、路面が乾燥している場合、及び濡れている場合の両方対して制動性能を向上できる。
路面には凹凸が小さなものから大きなものまで種々存在するため、制動性能を向上させたい路面の凹凸に基づいて凹凸面の波長、及び波高を設定する必要がある。

なお、ここでいう「滑らかな波型」とは、例えば、サイン波等のことであり、波形状の中でも最も尖っている部分（山の頂上、及び谷底部分等）の曲率半径が、少なくとも波長の１０％以上に設定されていることを意味し、例えば、三角波、のこぎり波、矩形波等は除外される。
波形状を滑らかにする理由は、路面の波長に近いうねりを側壁面に持たせることができ、ブロック内に振動を効率的に励起できるからである。

請求項２に記載の発明は、トレッドに複数の溝で区画されたブロックを備えた空気入りタイヤであって、前記ブロックの少なくとも一部の側壁面は、隣接する前記溝の長手方向に沿って複数の波長からなる波型に形成されている凹凸面を、少なくとも踏面側に有する、ことを特徴とする空気入りタイヤ。

次に、請求項２に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
請求項１の構成のように、側壁面の波型の波長が単一であると、路面のある波長の凹凸によって振動が励起されるが、側壁面の波型の波長が複数あると、路面の凹凸の複数の波長によって振動が励起され、単一の波長の場合に比較して振動し易くなる。このため、ブロック内に振動をより効果的に誘起でき、さらなる摩擦係数向上に繋がる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の空気入りタイヤにおいて、前記波型は、波長が０．５〜５．０ｍｍ、波高が０．１〜３．０ｍｍに設定されている、ことを特徴としている。

次に、請求項３に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
ブロックの凹凸面の波長を０．５〜５．０ｍｍの範囲内、波高を０．１〜３．０ｍｍの範囲内とすることで、一般のアスファルト路面において、ブロックの振動を励起し易くなる。

凹凸面の波長が０．５ｍｍ未満では、うねりが小さく十分に振動が励起されない。一方、凹凸面の波長が５．０ｍｍを超えると、路面の凹凸の波長とはかけ離れてやはり効率的に振動が励起されない。
また、凹凸の波高が０．１ｍｍ未満では、うねりが小さく十分に振動が励起されない。一方、凹凸面の波高が３．０ｍｍを超えると、やはり効率的に振動が励起されない。
なお、波長、及び波高は、波形状のpeak to peak値である。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の空気入りタイヤにおいて、前記凹凸面は、前記側壁面の踏面側端部から溝底側へ、ブロック高さの１０％以上の範囲に渡って形成されている、ことを特徴としている。

次に、請求項４に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
凹凸面の形成されている領域が、ブロックの側壁面の踏面側端部から溝底側へ、ブロック高さの１０％未満の場合、ブロックの振動を励起する作用が不足する。したがって、制動力を向上する効果を得るには、凹凸面は、ブロックの側壁面の踏面側端部から溝底側へ、ブロック高さの１０％以上の範囲に渡って形成されていることが好ましい。

以上説明したように、本発明の空気入りタイヤは上記の構成としたので、制動性能を向上させることができる、という効果がある。

［第１の実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態に係る空気入りタイヤ１０を詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ１０のトレッド１２には、タイヤ周方向（矢印Ｓ方向）に沿って延びる複数の周方向溝１４、及びタイヤ幅方向（矢印Ｗ方向）に沿って延びる複数の横溝１６によって、複数のブロック１８が区画されている。
ブロック１８は、タイヤ周方向長さＬｓが２０．０ｍｍ、タイヤ幅方向長さＬｗが２０．０ｍｍ、ブロック高さが８．０ｍｍである。

周方向溝１４に面するブロック１８の周方向側壁面１８Ａには、溝長手方向に沿って滑らかな波型形状（例えば、サイン波）とされた凹凸面２０が形成されている。
凹凸面２０は、周方向側壁面１８Ａの踏面側端部から溝底側へ、ブロック高さの１０％以上の範囲に渡って形成することが好ましく、本実施形態では、踏面側端部から溝底にかけて、即ち、周方向側壁面全体に形成されている。

周方向側壁面１８Ａの波型形状は、滑らかな波形状とすると共に、波長を０．５〜５．０ｍｍの範囲内、波高を０．１〜３．０ｍｍの範囲内に設定することが好ましく、本実施形態では、波型形状をサイン波形状（単一の波長）としており、波長λを４．０ｍｍ、波高ｈを１．５ｍｍに設定している。

（作用）
本実施形態の空気入りタイヤ１０の制動時において、ブロック１８が凸凹したアスファルト路面に摺動することでブロック１８が振動するが、ブロック１８の周方向側壁面１８Ａが波型形状に形成されているので、波型形状のピッチ波長に近い振動成分の変形がブロック内に誘起され、側壁面が平坦な場合に比較してブロック１８が大きく振動する。これにより、ブロック１８を構成しているゴムに大きなヒステリシスロスが生じて摩擦係数が向上し、制動性能が向上する。

［第２の実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態に係る空気入りタイヤ１０を詳細に説明する。なお、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
図３に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ１０では、ブロック１８の横溝１６に隣接する幅方向側壁面１８Ｂが波型形状に形成されている。

このように、ブロック１８は、幅方向側壁面１８Ｂに凹凸面２０を形成しても、制動時に振動が誘起し易くなり、制動時に大きく振動して制動性能を向上できる。

［第３の実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第３の実施形態に係る空気入りタイヤ１０を詳細に説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
図４に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ１０のブロック１８では、周方向側壁面１８Ａに形成された凹凸面２０が、複数の波長からなる波型形状に形成されている。 より詳しくは、図４に示すように、周方向側壁面１８Ａは、波長λ１の大きな波長を有する波型形状と、波長λ１よりも小さな波長とされた波長λ２の波長を有する波型形状とが複合した波型形状を有する。なお、凹凸面２０が複数の波長を有する場合、波型形状は、第１の実施形態のように滑らかで無くても良い。

第１の実施形態のように、周方向側壁面１８Ａの波型の波長が単一であると、路面のある波長の凹凸によって振動が励起されるが、第３の実施形態の周方向側壁面１８Ａの様に、複数の波長が複数あると、路面の凹凸の複数の波長によって振動が励起され、単一の波長の場合に比較して振動し易くなる。このため、ブロック内に振動をより効果的に誘起でき、制動性能が更に向上する。

（試験例）
本発明の効果を確かめるために、従来例の空気入りタイヤを１種、本発明の適用された実施例の空気入りタイヤを２種用意し、制動性能試験を実施した。
実施例１の空気入りタイヤ：前述した第１の実施形態のタイヤである（波型形状の波長４．０ｍｍ、波高１．５ｍｍ）。
実施例２の空気入りタイヤ：前述した第２の実施形態のタイヤである（ブロックサイズは、タイヤ周方向長さ２０．０ｍｍ、タイヤ幅方向長さ２０．０ｍｍ。波型形状の波長４．０ｍｍ、波高１．５ｍｍ。）。
従来例の空気入りタイヤ：実施例１のブロックの側壁面を平坦にしたもの（図５参照。）。

試験は、タイヤを車両に装着し、アスファルト路面で時速１００．０ｋｍ／ｈから急ブレーキを掛けたときの制動距離を測定した。評価は、従来例の制動距離の逆数を１００とする指数表示とし、数値が大きいほど制動性能が良いことを示している。

第１の実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドの平面図である。 図１に示すブロックの拡大平面図である。 第２の実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドの平面図である。 第３の実施形態に係る空気入りタイヤのブロックの平面図である。 従来例に係る空気入りタイヤのトレッドの平面図である。 側壁面の膨出を説明するブロックの平面図である。

符号の説明

１０ 空気入りタイヤ
１２ トレッド
１４ 周方向溝
１６ 横溝
１８ ブロック
１８Ａ 周方向側壁面
１８Ｂ 幅方向側壁面
２０ 凹凸面

Claims (4)

1. 互いに交差する複数の溝で区画されたブロックをトレッドに備えた空気入りタイヤであって、
   前記ブロックの少なくとも一部の側壁面は、隣接する前記溝の長手方向に沿って滑らかな波型に形成されている凹凸面を、少なくとも踏面側に有する、ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. トレッドに複数の溝で区画されたブロックを備えた空気入りタイヤであって、
   前記ブロックの少なくとも一部の側壁面は、隣接する前記溝の長手方向に沿って複数の波長からなる波型に形成されている凹凸面を、少なくとも踏面側に有する、ことを特徴とする空気入りタイヤ。
3. 前記波型は、波長が０．５〜５．０ｍｍ、波高が０．１〜３．０ｍｍに設定されている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記凹凸面は、前記側壁面の踏面側端部から溝底側へ、ブロック高さの１０％以上の範囲に渡って形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の空気入りタイヤ。

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