JP2010120427A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ブロックの俵型変形を抑えて転がり抵抗を低減するとともに騒音性能を改善できるようにした空気入りタイヤを提供すること。
【解決手段】トレッド面にブロック１を設けた空気入りタイヤにおいて、ブロック１が有する壁面１ｂ，１ｃの溝底側領域２０が凹凸面で形成されており、該凹凸面が多面体状をなす複数の突起４を配列してなる。これにより、俵型変形を起こしたときに損失エネルギーが大きくなりがちな領域の剛性を高め、ブロック１の俵型変形を抑制して転がり抵抗を低減できるうえ、凹凸面により溝内を通る空気の流れに乱流を引き起こし、気柱管共鳴音を低減して騒音性能を改善できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、トレッド面にブロックを設けた空気入りタイヤに関し、詳しくは、ブロックの俵型変形を抑えて転がり抵抗を低減するとともに騒音性能を改善できるようにした空気入りタイヤに関する。

通常、空気入りタイヤのトレッド面には、溝によって区分されたブロックやリブが設けられ、要求されるタイヤ性能や使用条件に応じた各種のトレッドパターンが形成される。トレッド面にブロックを設けたタイヤでは、走行時のブロックの変形量が大きく、ヒステリシスロスの増加に伴って転がり抵抗が増大するという問題が知られている。

ところで、ゴムは非圧縮性材料であるため、タイヤに径方向の荷重が作用した場合には、図６に示すブロック１０のように壁面が膨出して断面俵型に変形する傾向にある。本発明者がこの俵型変形に着目して鋭意研究を重ねたところ、負荷状態では俵型変形を起こしたブロック１０の溝底側部分１１における損失エネルギーが特に大きく、これが転がり抵抗の増大を助長していることが判明した。

下記特許文献１には、ブロックの壁面に多数のディンプル、リブレット又は点状突起を設け、溝内での水流剥離を防止して排水性を向上できるようにした空気入りタイヤが記載されている。しかし、多数のディンプルを設けた場合には、ブロックの壁面剛性が低下して俵型変形が促されるために、転がり抵抗が増大するものと考えられる。また、リブレットや点状突起を設けた場合には、壁面剛性が幾分か向上するかもしれないが、隔設された複数の円弧状突起により壁面が断面波形状をなすことから、ブロックの俵型変形を抑制する効果はさほど期待できず、転がり抵抗の低減という要請に十分に対応できない。

下記特許文献２には、ブロックの壁面に溝長さ方向に延びる複数の小溝を設け、それにより溝内を流れる水の抵抗を低減して排水効率を向上できるようにした空気入りタイヤが記載されている。また、溝の合流点付近となる壁面に多数の点状突起を設けて、水流剥離を防止することの記載がある。しかし、このタイヤでは、溝長さ方向に沿った空気の層流を引き起こし易く、気柱管共鳴音による高周波ノイズが発生することが懸念される。

下記特許文献３には、ブロックの鋭角部の壁面に突出部を設けることにより、気柱管共鳴音を低減しつつ、ブロックの剛性変動に基づく偏摩耗を抑制できるようにした空気入りタイヤが記載されている。しかし、このタイヤでは、突出部をブロックの鋭角部の壁面にのみ設けるため、ブロックの壁面剛性を全体的に向上するものではなく、転がり抵抗の低減という要請に十分に対応しうるものではない。
特開２００４−１９６１４５号公報 特開２００２−２１９９０６号公報 特開２００２−２９３１０９号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブロックの俵型変形を抑えて転がり抵抗を低減するとともに騒音性能を改善できるようにした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明の空気入りタイヤは、トレッド面にブロックを設けた空気入りタイヤにおいて、前記ブロックが有する少なくとも一つの壁面の溝底側領域が凹凸面で形成されており、前記凹凸面が多面体状をなす複数の突起を配列してなることを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤでは、ブロックの壁面の溝底側領域が多面体状の突起を配列してなる凹凸面で形成されていることにより、俵型変形を起こしたときに損失エネルギーが大きくなりがちな領域の剛性を高め、ブロックの俵型変形を抑制して転がり抵抗を低減することができる。しかも、該凹凸面により溝内を通る空気の流れに乱流を引き起こし、気柱管共鳴音を低減して騒音性能を改善することができる。

本発明では、前記ブロックが有する全ての壁面の溝底側領域が前記凹凸面で形成されているものが好ましい。これにより、ブロックが有する全ての壁面にて剛性が高められ、該ブロックの俵型変形を効果的に抑制して転がり抵抗を良好に低減することができる。また、ブロックの剛性変動が小さくなり、耐偏摩耗性の向上にも寄与しうる。

本発明では、前記ブロックが有する少なくとも一つの壁面の全域に前記凹凸面が形成されているものが好ましい。これにより、ブロックの壁面の全域にて剛性を高めることができ、該ブロックの俵型変形を効果的に抑制して転がり抵抗を良好に低減することができる。また、溝内を通る空気の流れに乱流を引き起こし易くなるため、騒音性能を更に改善することができる。

上記において、前記突起のボリュームが壁面の開口側領域よりも溝底側領域で大きくなっているものが好ましい。これにより、俵型変形を起こしたときに損失エネルギーが大きくなりがちな領域の剛性が的確に高められるため、ブロックの俵型変形を効果的に抑制して転がり抵抗を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤのトレッド面の一例を示す展開図である。この空気入りタイヤは、複数のブロック１からなるトレッドパターンを備える。ブロック１は、タイヤ周方向に延びる主溝２とタイヤ幅方向に延びる横溝３とによって区分されており、タイヤ赤道線Ｃに関して対称的に５列のブロック１が配列されている。

図２に示すように、本実施形態では、ブロック１が、平面視矩形の踏面１ａと、主溝２に面する一対の壁面１ｂ，１ｂと、横溝３に面する一対の壁面１ｃ，１ｃとを有し、全体として直方体状に形成されている。なお、本発明のタイヤに設けられるブロックは、このような形状を有するものに限られず、平面視で多角形やＶ字形など種々の形状をなすものが適用できる。

ブロック１の各壁面１ｂ，１ｃの溝底側領域２０には凹凸面が形成されており、この凹凸面は多面体状をなす複数の突起４を配列してなる。これにより、ブロック１が俵型変形を起こしたときに損失エネルギーが大きくなりがちな領域の剛性を高め、ブロック１の俵型変形を抑制して転がり抵抗を低減することができる。しかも、凹凸面により溝内を通る空気の流れに乱流を引き起こし、気柱管共鳴音を低減して騒音性能を改善することができる。

ブロック１の俵型変形の抑制効果を確保する観点から、凹凸面が形成される溝底側領域２０の深さＤＡは、溝深さＤＧに対して２５％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましい。該溝深さは、その凹凸面が面する溝の深さであり、壁面１ｂであれば主溝２の溝深さ、壁面１ｃであれば横溝３の溝深さである。

凹凸面では、多面体状をなす複数の突起４が溝深さ方向と溝長さ方向に連続的に配列され、溝底側領域２０内に突起４間に隙間を設けること無く敷き詰められている。突起４の高さＨや幅Ｗは、複数の突起４を溝深さ方向と溝長さ方向に配置できる程度であればよい。例えば、突起４の高さＨは、溝底側領域２０の深さの５〜５０％に設定され、突起４の幅Ｗは、溝底側領域２０の幅の５〜５０％に設定される。

突起４の突出量（壁面から溝側への突出長さ）は、ブロック１の俵型変形を抑制するうえで１ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがより好ましい。また、本実施形態では突起４が四角錐状に形成された例を示すが、これに代えて他の多面状をなす突起を採用してもよく、例えば三角錐状をなす突起を適用することも可能である。

この凹凸面は、ブロック１が有する壁面１ｂ，１ｃのうち少なくとも一つの壁面に形成されていればよく、それにより該凹凸面が形成された壁面の膨出を抑えて、転がり抵抗の低減に寄与できる。但し、凹凸面が形成された壁面には、主溝２に面した壁面１ｂが含まれていることが好ましい。その理由としては、面内収縮力（タイヤを接地させた際に、接地面内で中心部に向かって作用する力）の影響により壁面１ｂの膨出が顕著であることと、気柱共鳴音による高周波ノイズが主溝２で発生し易いことが挙げられる。

本実施形態では、ブロック１が有する全ての壁面１ｂ，１ｃの溝底側領域２０が凹凸面で形成されている例を示す。この場合、全ての壁面１ｂ，１ｃで剛性が高められることから、ブロック１の俵型変形を効果的に抑制して転がり抵抗を良好に低減することができる。また、ブロック１の剛性変動が小さくなるために、耐偏摩耗性の向上にも寄与しうる。

図２では、溝底側領域２０だけが凹凸面で形成され、壁面の開口側領域３０は平面で形成されている例を示すが、本発明では、図３のように壁面１ｂ，１ｃの全域が凹凸面で形成されていることが好ましい。これにより、壁面１ｂ，１ｃの全域にて剛性を高めることができ、ブロック１の俵型変形を効果的に抑制して転がり抵抗を良好に低減することができる。また、空気の流れに乱流を引き起こし易くなるため、騒音性能を更に改善できる。

図４は、図３の変形例であり、溝底側領域２０における突起４の高さと幅が、開口側領域３０における突起４の高さと幅よりも大きく、突起４のボリュームが開口側領域３０よりも溝底側領域２０で大きくなっている。これにより、俵型変形を起こしたときに損失エネルギーが大きくなりがちな領域の剛性が的確に高められるため、ブロック１の俵型変形を効果的に抑制して転がり抵抗を低減することができる。

上記のようなタイヤは、加硫成形に用いる金型に設けられた溝形成用突条の側壁に、前記凹凸面に対応した凹凸形状を付与する程度の改変で、その他は従来のタイヤ製造工程と同様にして製造を行うことができる。

本発明の空気入りタイヤは、トレッド面のブロックの壁面に上記の如き凹凸面が形成されること以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用できる。

［他の実施形態］
（１）本発明の空気入りタイヤが有するトレッドパターンは、特に限定されるものではなく、トレッド面の一部にリブを設けているなど、前述の実施形態で示した以外のパターンも適用可能である。なお、接地面内の中央付近では圧縮荷重を受け易いことから、接地面内の中央付近にブロックを設けている場合には、該ブロックの壁面に上記の如き凹凸面を形成していることが好ましい。

（２）本発明では、ブロック１の壁面１ｂ，１ｃの凹凸面が、図５のように配列された突起４からなるものでもよい。この例では、壁面１ｂ，１ｃに多数の四角錐状の突起４を配列するにあたり、突起４同士を溝深さ方向と溝長さ方向に半周期ずらして隣接させている。これにより、突起４同士の界面が溝長さ方向に延在せず、四角錐の稜線が溝深さ方向に延びて圧縮に抗し易くなるため、ブロック１の俵型変形をより効果的に抑制できる。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

（１）転がり抵抗
ドラム式転がり抵抗試験機を用いて転がり抵抗を測定し、その逆数を指数化して評価した。走行条件は、ドラム径＝１．７ｍ、キャンバー角＝０°、空気圧＝２３０ｋＰａ、速度＝８０ｋｍ／ｈ、荷重＝５００Ｎとした。比較例１の結果を１００とし、指数が大きいほど転がり抵抗が低いことを示す。

（２）騒音性能
速度を６０ｋｍ／ｈとしたときのノイズをＪＡＳＯ規格に準じて１ｋＨｚ時の音圧を測定し、その逆数を指数化して評価した。比較例１の結果を１００とし、指数が大きいほどノイズが小さく騒音性能に優れていることを示す。

（３）耐偏摩耗性能
舗装道路を８０００ｋｍ走行した後にブロックの踏み込み側と蹴り出し側の高さを測定し、その高低差の逆数を指数化して評価した。比較例１の結果を１００とし、指数が大きいほど耐偏摩耗性能に優れていることを示す。

比較例１〜３
図１の如きトレッドパターンを有するタイヤ（タイヤサイズ：２１５／５５Ｒ１７）において、ブロックの全ての壁面を平坦面で形成したものを比較例１とした。また、ブロックの全ての壁面の全域に、溝長さ方向に延びる複数の小溝を設けたこと以外は、比較例１と同じものを比較例２とした。更に、主溝に面したブロックの壁面であって該ブロックの角部の壁面のみに、溝深さと同等の高さを有する突起を設けたこと以外は、比較例１と同じものを比較例３とした。

実施例１〜４
図１の如きトレッドパターンを有するタイヤ（タイヤサイズ：２１５／５５Ｒ１７）において、ブロックの全ての壁面の溝底側領域を図２の如く凹凸面で形成したものを実施例１、ブロックの全ての壁面の全域を図３の如く凹凸面で形成したものを実施例２、ブロックの全ての壁面の全域を図４の如く凹凸面で形成したものを実施例３、ブロックの全ての壁面の全域を図５の如く凹凸面で形成したものを実施例４とした。

なお、実施例１，３では、溝底側領域の深さを溝深さの３０％とした。また、各実施例では、突起の高さを溝底側領域の深さの２０％とし、突起の幅を溝底側領域の幅の２０％とした。但し、実施例３の溝底側領域においては、突起の高さを溝底側領域の深さの５０％とし、突起の幅を溝底側領域の幅の２５％とした。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、各実施例では、比較例１〜３に比べて転がり抵抗が低く、騒音性能及び耐偏摩耗性能に優れている。実施例２では、ブロックの壁面の全域を凹凸面で形成していることにより、実施例１よりも良好な結果が得られている。また、実施例３では、突起の高さと幅を開口側領域よりも溝底側領域で大きくしていることにより、特に優れた結果が得られている。

本発明に係る空気入りタイヤのトレッド面の一例を示す展開図 ブロックの斜視図 本発明の別実施形態におけるブロックの斜視図 本発明の別実施形態におけるブロックの斜視図 本発明の別実施形態におけるブロックの斜視図 負荷状態におけるブロックを模式的に示す断面図

符号の説明

１ ブロック
１ａ 踏面
１ｂ 壁面
１ｃ 壁面
２ 主溝
３ 横溝
４ 突起
２０ 溝底側領域
３０ 開口側領域

Claims (4)

1. トレッド面にブロックを設けた空気入りタイヤにおいて、前記ブロックが有する少なくとも一つの壁面の溝底側領域が凹凸面で形成されており、前記凹凸面が多面体状をなす複数の突起を配列してなることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ブロックが有する全ての壁面の溝底側領域が前記凹凸面で形成されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ブロックが有する少なくとも一つの壁面の全域に前記凹凸面が形成されている請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記突起のボリュームが壁面の開口側領域よりも溝底側領域で大きくなっている請求項３に記載の空気入りタイヤ。

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