JP2008120351A - 不整地走行用の空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】不整地での走行性能を向上させる。
【解決手段】トレッド部に、複数個のブロック７が設けられたブロックパターンを有する不整地走行用の空気入りタイヤであって、ブロック７は、タイヤ半径方向の外面を向く踏面９と、該踏面９のエッジｅから半径方向内側にのびる壁面１０とを含む。少なくとも一つのブロック７には、該ブロック７を凹ませた凹部１１が設けられる。凹部１１は、踏面９に開口するとともに、壁面１０をタイヤ半径方向にのびる。凹部１１のタイヤ半径方向の長さＬがブロック７のタイヤ半径方向の高さＢＬの１０〜７０％である。
【選択図】図３

Description

本発明は、不整地での走行性能を向上させ得る空気入りタイヤに関し、より詳しくはコーナリングスピードを向上させモトクロス等の競技でのラップタイムを短縮しうる不整地走行用の空気入りタイヤに関する。

モトクロスバイクやラリーカーのように不整地を走行する車両には、通常、トレッド部に複数個のブロックが設けられたブロックパターンの空気入りタイヤが使用される（例えば下記特許文献１参照）。このようなブロックパターンのタイヤは、ブロックが路面に食い込むことにより軟弱な泥濘地等での駆動力を確保できる。

また、近年では、ラップタイムのさらなる短縮を図るために、不整地でのコーナリングスピードの向上が強く望まれている。一般に、コーナリングスピードを高めるためには、操舵時にタイヤと路面との間の滑りを低減させること、つまり路面とタイヤとの摩擦力を増やす必要がある。発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、不整地において上述の摩擦力を向上させるために、ブロックを路面により深く食い込ませることが有効であること、そして、そのためにはブロックに多くの三次元状のコーナ部を形成することが効果的であることを知見し、本発明を完成させるに至った。

特開平１１−７８４２７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、少なくとも一つのブロックに、該ブロックを凹ませた凹部を設け、該凹部をブロックの踏面で開口させるとともに、そのタイヤ半径方向の長さを一定範囲に規制することを基本として、凹部の両側かつ踏面側に三次元上のコーナ部を形成せしめ、ひいてはブロックを路面により深く食い込ませることで不整地での滑りを減じ、ひいてはコーナリングスピードを向上させ得る不整地走行用の空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部に、複数個のブロックが設けられたブロックパターンを有する不整地走行用の空気入りタイヤであって、前記ブロックは、タイヤ半径方向の外側を向く踏面と、該踏面のエッジから半径方向内側にのびる壁面とを含むとともに、少なくとも一つのブロックには、該ブロックを凹ませた凹部が設けられ、該凹部は、タイヤ半径方向の外端が前記踏面に開口するとともに前記壁面をタイヤ半径方向にのび、しかも該凹部のタイヤ半径方向の長さがブロックのタイヤ半径方向の高さの１０〜７０％であることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記凹部は、前記踏面に現れかつ該凹部のエッジの両端を直線で結んだ仮想線と直角な断面において、凹部の前記エッジと、該凹部のタイヤ半径方向の内端とを結ぶ直線よりもブロック中心側に凹んでいる請求項１記載の不整地走行用の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記ブロックの壁面は、２つの平面部が交差する平面交差部を含むとともに、前記凹部は、前記平面交差部の２つの平面部に跨って設けられる請求項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、前記平面交差部の内角が９０゜よりも大きい請求項３記載の不整地走行用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、踏面の図心よりもタイヤ赤道側に設けられた少なくとも一つの平面交差部に設けられる請求項３又は４記載の不整地走行用の空気入りタイヤである。

また請求項６記載の発明は、前記ブロックは、タイヤ赤道を中心とするトレッド幅の４０％の領域であるクラウン領域に踏面の図心を有するクラウンブロックと、前記クラウン領域の外側のショルダー領域に踏面の図心を有するショルダーブロックとを含み、前記凹部がショルダーブロックにのみ設けられている請求項１乃至５のいずれかに記載の不整地走行用の空気入りタイヤである。

本発明の不整地走行用の空気入りタイヤは、少なくとも一つのブロックに、該ブロックを凹ませた凹部が設けられる。該凹部は、ブロックの踏面に開口するとともに、ブロックの壁面をタイヤ半径方向にのびている。したがって、凹部は、ブロックの踏面に現れる凹部の両端をそれぞれ頂点とする三次元形状のコーナ部を、該凹部の両側に形成する。このようなコーナ部は路面へ食い込みやすいので、ブロックと路面との間の摩擦力を増大させる。また、凹部が踏面で開口することにより、該踏面の接地面積が減じられ、ひいては踏面の接地圧を上昇させて路面への食い込み量をさらに増大させる。また、凹部のタイヤ半径方向の長さが、ブロックのタイヤ半径方向の高さに関連づけて一定範囲に規制されるため、上述の作用が長期に亘って得られるとともに、ブロックの剛性が過度に低下するのを効果的に防止できる。これらの相乗作用により、本発明の空気入りタイヤ１は、不整地での旋回走行時の滑りが抑えられ、ひいてはコーナリングスピードを向上させ得る。

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は本実施形態の不整地走行用の空気入りタイヤ（以下、単に「空気入りタイヤ」ということがある。）１の断面図、図２はそのトレッド部２の展開図をそれぞれ示す。なお、図１は、図２のＡ−Ａ視に相当する。

本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２と、その両側からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３、３と、各サイドウォール部３の内方に連なるビード部４、４とを有する。なお、不整地走行用の空気入りタイヤ１とは、ラリー又はモトクロスのような不整地路面において最高の性能を発揮できるように設計されたタイヤを指す。

本実施形態の空気入りタイヤは、トレッド端２ｅ、２ｅ間のタイヤ軸方向距離であるトレッド幅ＴＷが、タイヤの最大幅をなし、かつトレッド部２がタイヤ半径方向外側に凸となるように比較的小さな曲率半径で円弧状に湾曲した自動二輪車用のものが例示される。ただし、空気入りタイヤ１は、四輪自動車用や三輪バギー車用であっても良いのは言うまでもない。

前記トレッド幅ＴＷは、原則として、正規リムにリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷である正規状態のタイヤに正規荷重を負荷してキャンバー角０度でトレッド部２を平面に接地させたときの接地端間のタイヤ軸方向距離とする。しかし、タイヤが本実施形態のように自動二輪車用の場合には、トレッド部２が円弧状をなすとともに、トレッド部のタイヤ軸方向の最外端であるトレッド端２ｅ、２ｅ間が明瞭であるので、例外的に前記正規状態（無荷重）における前記トレッド端２ｅ、２ｅ間のタイヤ軸方向距離をトレッド幅とする。

ここで、前記「正規リム」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、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、前記「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。

また、上記定義に関し、いずれの規格も存在していない場合には、タイヤ製造ないし販売メーカの推奨値に従うものとする。なお、特に断りがない場合、タイヤの各部の寸法は、前記正規状態での値とする。

前記空気入りタイヤ１は、各ビード部４に埋設されたビードコア５、５間に架け渡された少なくとも１枚のカーカスプライ６Ａからなるカーカス６によって補強される。カーカスプライ６Ａには、例えば有機繊維コードが好適に用いられる。また、図示はしていないが、トレッド部２の内部には、ラジアル又はバイアス等のカーカス構造に応じて、ブレーカやベルト層などが適宜配置される。

前記トレッド部２には、タイヤ半径方向外側に隆起した複数個のブロック７が設けられ、これらのブロック７の間には溝底に相当する比較的広いトレッド底部８が形成される。また、図２から明らかなように、ブロック７は疎らに設けられる。このようなブロック７の疎分布配置は、各々のブロック７の接地圧を高め、特に軟弱地（泥濘地）等に対するブロック７の突き刺さり量を大きくし、高い駆動力を確保するのに役立つ。また、ブロック７、７間に広いトレッド底部８が形成されるので、泥土の排出性を高めそれらの目詰まり等を防止できる。

上述のブロック７の疎分布配置は、トレッド部２の全表面積Ｓ（これは、トレッド底部８を全て埋めた仮想の表面積とする。）に対するブロック７のタイヤ半径方向の外側を向く踏面９の合計表面積Ｓｂの比であるランド比（Ｓｂ／Ｓ）によって定量的に把握される。特に限定されるわけではないが、前記ランド比（Ｓｂ／Ｓ）は、１０％以上、より好ましくは１７％以上、さらに好ましくは１８％以上が望ましい一方、好ましくは３０％以下、より好ましくは２８％以下、さらに好ましくは２６％以下が望ましい。

また、ブロック７は、タイヤ赤道Ｃを中心としかつトレッド幅の４０％の領域であるクラウン領域ＣＲに踏面９の図心を有するクラウンブロック７Ａと、その外側のショルダー領域ＳＨに踏面９の図心を有するショルダーブロック７Ｂとを含む。これにより、直進時のみならず、旋回時でもショルダーブロック７Ｂを路面に接地させることができ、ひいては旋回時に十分な駆動力を確保できる。なお、各ブロック７の具体的な配置等は、図示の形状に限定されるものではない。

図３には図２のＸで囲まれるブロック７（ショルダーブロック７Ｂ）の斜視図を、図４にはその平面図をそれぞれ示す。前記ブロック７は、タイヤ半径方向の外側を向く前記踏面９と、該踏面９の縁であるエッジｅから半径方向内側にのび前記トレッド底部８に連なる壁面１０とを含む。アスファルトのような硬質な路面では、踏面９のみが路面に接地するが、軟弱な泥濘地や砂地のような路面には、ブロック７が路面に食い込むことにより、踏面９及び壁面１０がともに路面形成物と接触できる。

前記ブロック７の踏面９は、平面であっても良いし、例えば図３に仮想線で示されるように、路面との摩擦力を高めるためのくぼみ１３等が設けられても良い。

前記ブロック７の壁面１０は、ブロック７の周囲を囲むように配置された複数の平面部１０ａないし１０ｅを含む。また、ブロック７は、隣り合う平面部（例えば平面部１０ａと１０ｂ）が互い交差することにより形成される平面交差部Ｃ１ないしＣ５を含む。この実施形態では、ブロック７は、五つの平面部１０ａないし１０ｅを連ねた五角柱状で形成されるので、５つの平面交差部Ｃ１ないしＣ５を有する。

また、少なくとも一つのブロック７には、該ブロックを凹ませた少なくとも一つ、本実施形態では複数（２つ）の凹部１１が設けられる。該凹部１１は、踏面９で開口するとともに、前記壁面１０をタイヤ半径方向にのびる例えばスロット状に形成される。

このような凹部１１は、図３に示されるように、踏面９に現れる凹部の両端Ｅ、Ｅをそれぞれ頂点とする三次元形状のコーナ部Ｚを形成する。このようなコーナ部Ｚは、路面へ食い込みやすいため、凹部１１が設けられていない場合（図３において仮想線で示される）に比して、ブロック７と路面との間の摩擦力を増大させる。また、凹部１１が踏面９で開口することにより、該踏面９の接地面積が減じられ、ひいては踏面９の接地圧を上昇させる。これは、ブロック７の路面への食い込み量をさらに増大させる。これらの相乗作用により、本発明の空気入りタイヤ１は、不整地での旋回走行時の滑りが抑えられ、ひいてはコーナリングスピードの向上を可能とする。

ここで、凹部１１のタイヤ半径方向の長さＬが小さすぎると、ブロック７の摩耗によって凹部１１が早期に消失し、上述の作用を十分に期待できない。このような観点より、凹部１１の前記長さＬは、踏面９からブロック７のタイヤ半径方向の高さＢＬの１０％以上とする必要があり、より好ましくは２０％以上、さらに好ましくは４０％以上が望ましい。他方、凹部１１のタイヤ半径方向の長さＬが大きすぎると、ブロック７の基本的な剛性が低下し、ひいては旋回時に倒れ込みやすくなるなど、コーナリングスピードの向上の妨げとなる。このような観点より、凹部１１の前記長さＬは、ブロック７の前記高さＢＬの７０％以下に止める必要があり、より好ましくは６５％以下、さらに好ましくは６０ ％以下とするのが望ましい。

なお、ブロック７の前記高さ（最大高さ）ＢＬは特に限定されないが、小さすぎると不整地において十分な駆動ないし制動力が得られない傾向があるし、逆に大きすぎると、駆動ないし制動時に、ブロック７の根元部分に非常に大きな曲げモーメントが作用し、ブロック７の耐久性を悪化させる傾向がある。このような観点より、ブロック７の前記高さＢＬは、好ましくは１０．０mm以上、より好ましくは１１．０mm以上が望ましい一方、好ましくは１９．０mm以下、より好ましくは１８．０mm以下が望ましい。

本実施形態において、凹部１１は、前記平面交差部Ｃ１及びＣ２を面取りするように設けられる。即ち、一つの凹部１１は、平面交差部Ｃ１の２つの平面部１０ａ及び１０ｂに跨って設けられる。また、他方の凹部１１は、平面交差部Ｃ２の２つの平面部１０ｂ及び１０ｃに跨って設けられる。ブロック７の前記平面交差部Ｃ１ないしＣ５は、その形状に由来して路面に食い込みやすいので、この平面交差部の両側に前記コーナ部Ｚを設けることで、ブロック７をさらに深く路面に食い込ませることが可能になる点で好ましい。

また、凹部１１が設けられた平面交差部Ｃ１、Ｃ２の内角θ（図４に示すように、２つの平面部がなすブロック内側の角度であって、踏面９と平行な断面で測定される。）は、好ましくは９０゜よりも大きいことが望ましい。このような内角θを有する壁面交差部は、比較的剛性が高いため、凹部１１を設けたことによる剛性の低下が少ない。従って、旋回時でもブロック７の過度の変形を抑え、より効果的にブロック７を路面に対して食い込ますことができる。

ここで、自動二輪車は、車両を傾けて旋回を行うため、旋回時にはショルダーブロック７Ｂの寄与度が大きい。また、クラウンブロック７Ａは、ショルダーブロック７Ｂに比べると接地圧が高く、路面の凹凸を敏感に拾う。従って、このようなクラウンブロック７Ａに凹部１１を設けた場合、凹部１１が路面の凹凸に過剰に反応して蛇行しやすく、ひいては直進走行時の安定性が悪化するおそれがある。このような観点より、凹部１１は、ショルダーブロック７Ｂにのみ設けられ、クラウンブロック７Ａには設けられていないことが望ましい。これによって、直進走行時の安定性を損ねることなく、旋回走行時の滑りを効果的に抑えて高いコーナリングスピードを実現しうる。

さらに、本実施形態のように、トレッド部２がタイヤ半径方向外側に凸で湾曲する空気入りタイヤ１の場合、ショルダーブロック７Ｂは、タイヤ赤道側が主として路面と接地することになる。このため、ショルダーブロック７Ｂを路面により深く食い込ませるためには、凹部１１をショルダーブロック７Ｂのタイヤ赤道側に位置する平面交差部Ｃ１、Ｃ２又はＣ３に設けるのが望ましい。

ここで、タイヤ赤道側の平面交差部とは、図４に示されるように、ブロック７の踏面９の図心Ｇｃを通るタイヤ周方向線ＣＬよりもタイヤ赤道側にある平面交差部とする。図４の実施形態では、平面交差部Ｃ１ないしＣ３がこれに該当する。なお、ショルダーブロック７Ｂの剛性の著しい低下を防ぐためには、タイヤ赤道Ｃ側の平面交差部Ｃ１ないしＣ３全てに凹部１１を設けなくても良いのは言うまでもない。

図５には、図４のＡ−Ａ断面図が示される。該Ａ−Ａ断面図は、前記踏面９に現れる凹部１１のエッジｅの両端を直線で結んだ仮想線Ｖｅと直角な断面図である。図５に示される断面において、凹部１１は、そのエッジｅと、凹部１１と壁面１０との交点Ｐ１とを結ぶ直線Ｋよりもブロック中心側に滑らかに凹んで形成されるのが望ましい。これにより、コーナ部Ｚをより効果的に突出させるとともに、凹部内部に歪等が集中するのを効果的に防止できる。

また、図６には、踏面９と平行な平面で切断されたブロック７の部分断面図を示す。前記断面に現れる凹部１１の断面形状は、ブロック中心側に向かって凹むものであれば、特に限定されないが、例えば、図６（ａ）のような略円弧状や、同図（ｂ）のような台形状などが望ましい。特に図６（ａ）の態様では、ブロック７の接地及び開放に伴う変形時に凹部１１に歪の集中が生じ難いので、該凹部１１を起点とした偏摩耗やゴム欠けなどを効果的に防止しうる。

とりわけ、前記断面において、凹部１１の両側に形成される前記コーナ部Ｚの内角αが、好ましくは１２０度未満となるように、凹部１１の横断面を定めるのが望ましい。即ち、前記内角αが１２０度以上になると、該コーナ部Ｚが路面に食い込みにくくなる傾向がある。他方、前記内角αが小さすぎても、前記コーナ部Ｚの剛性が低下し、偏摩耗やゴム欠け等が生じやすくなる。このような観点より、前記コーナ部Ｚの内角αは、好ましくは ７０度以上、より好ましくは８０度以上が望ましい。

また、図６に示した断面において、凹部１１の幅Ｗ（凹部１１の両端Ｅ、Ｅを結ぶ直線の長さ）は特に限定されない。しかしながら、該幅Ｗが小さすぎると、凹部１１による上述の作用が低下するおそれがあるし、逆に前記幅Ｗが大きすぎると、ブロック剛性を過度に低下させ、ひいては硬質な不整地での操縦安定性が低下するおそれがある。このような観点より、凹部１１の前記幅Ｗは、好ましくは１．０mm以上、より好ましくは １．５mm以上が望ましい一方、好ましくは６．０mm以下、より好ましくは５．０ mm以下が望ましい。

さらに、本実施形態の凹部１１は、ブロック７の踏面９から実質的に一定の断面形状でタイヤ半径方向内側にのびるとともに、図５に示したように、深さＤを滑らかに減少させて終端するものが例示される。ただし、このような実施形態に限定されるものではなく、タイヤ半径方向の途中で適宜断面形状を変化させることは差し支えない。

凹部１１の前記深さＤ（凹部１１の両端Ｅ、Ｅを結ぶ直線からの最大深さ）は特に限定されない。しかしながら、該深さが小さすぎると、前記コーナ部Ｚが小さく、ひいては上述の作用が低下させるおそれがあるし、逆に前記深さＤが大きすぎると、ブロック剛性を過度に低下させ、ひいては硬質な不整地での操縦安定性が低下するおそれがある。このような観点より、凹部１１の深さＤは、好ましくは１．０mm以上、より好ましくは １．５mm以上が望ましい一方、好ましくは４．０mm以下、より好ましくは３．０ mm以下が望ましい。

以上詳述したが、本発明の空気入りタイヤは、自動二輪車用のみならず、三輪バギー車や四輪車用として好適に実施しうるのは言うまでもない。

タイヤサイズが１２０／８０−１９の（自動二輪車用の）不整地走行用空気入りタイヤを図２のブロック配列、表１の仕様にて複数種類試作し、それらの性能を評価した。従来例は、ショルダーブロック及びクラウンブロックのいずれにも凹部が設けられていないものとした。テストの要領は、次の通りである。

＜旋回性能及び直進安定性＞
以下の条件で各テストタイヤが装着された車両を使用して、軟弱地を主体としたモトクロス用のテストコースを走行し、１０名のドライバーのフィーリングにより、コーナリングスピードや滑りの量、車両の安定性といった旋回性能及び直進走行時の安定性をそれぞれ従来例を３．０とする５点法で評価した。結果は、ｎ＝１０の平均値である。数値が大きいほど良好である。なおリム、車両等は次の通りである。
リム：２．１５ＷＭ
内圧：９０ｋＰａ
車両：排気量４５０ｃｃのモトクロス用自動二輪車
タイヤ装着輪：後輪

＜ブロックの耐久性＞
各テストタイヤで上記テストコースを２０分間の全開走行を２度行った後、肉眼でブロックの摩耗具合や損傷状況の有無を調べ、従来例の損傷状況を３．０とする評点で評価した。数値が大きいほど良好である。またリム及び車両等の条件は上記と同じである。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、不整地での高い駆動力を発揮していることが確認できた。

本発明の一実施形態を示す空気入りタイヤの断面図である。 そのトレッド部の展開図である。 ショルダーブロックの斜視図である。 その踏面の平面図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は、凹部の踏面に平行な断面図、（ｂ）はその他の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
７ ブロック
７Ａ クラウンブロック
７Ｂ ショルダーブロック
９ 踏面
１０ 壁面
１１ 凹部
ｅ 踏面のエッジ
Ｚ コーナ部
Ｃ１〜Ｃ６ 平面交差部

Claims (6)

1. トレッド部に、複数個のブロックが設けられたブロックパターンを有する不整地走行用の空気入りタイヤであって、
   前記ブロックは、タイヤ半径方向の外側を向く踏面と、該踏面のエッジから半径方向内側にのびる壁面とを含むとともに、
   少なくとも一つのブロックには、該ブロックを凹ませた凹部が設けられ、
   該凹部は、タイヤ半径方向の外端が前記踏面に開口するとともに前記壁面をタイヤ半径方向にのび、しかも
   該凹部のタイヤ半径方向の長さがブロックのタイヤ半径方向の高さの１０〜７０％であることを特徴とする不整地走行用の空気入りタイヤ。
2. 前記凹部は、前記踏面に現れかつ該凹部のエッジの両端を直線で結んだ仮想線と直角な断面において、凹部の前記エッジと、該凹部のタイヤ半径方向の内端とを結ぶ直線よりもブロック中心側に凹んでいる請求項１記載の不整地走行用の空気入りタイヤ。
3. 前記ブロックの壁面は、２つの平面部が交差する平面交差部を含むとともに、前記凹部は、前記平面交差部の２つの平面部に跨って設けられる請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記平面交差部の内角が９０゜よりも大きい請求項３記載の不整地走行用の空気入りタイヤ。
5. 前記凹部は、踏面の図心よりもタイヤ赤道側に設けられた少なくとも一つの平面交差部に設けられる請求項３又は４記載の不整地走行用の空気入りタイヤ。
6. 前記ブロックは、タイヤ赤道を中心とするトレッド幅の４０％の領域であるクラウン領域に踏面の図心を有するクラウンブロックと、前記クラウン領域の外側のショルダー領域に踏面の図心を有するショルダーブロックとを含み、
   前記凹部がショルダーブロックにのみ設けられている請求項１乃至５のいずれかに記載の不整地走行用の空気入りタイヤ。

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