JP2010120430A - 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の壁面１ｂが、隣接する溝の長手方向に延びる境界線４によって複数の小壁面５に区画され、その小壁面５の各々が同じ方向に捩れていることにより、前記溝に向かって突出する突出部６が壁面１ｂに形成されている。これにより、ブロック１が圧縮されたときの荷重を分散し、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。
【選択図】図３

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８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の根元側部分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、トレッド面と略平行に延びる複数の補強リブを設けた空気入りタイヤが記載されている。しかし、このタイヤは、ブロックの曲げ変形に起因する路面からの浮き上がりを抑制して氷上性能の向上を図るものであり、このブロックの圧縮方向に対する剛性については、従来と殆ど変わらないと位置付けていることから、ブロックの俵型変形を抑制する方策に関して何ら示唆するものではない。また、このタイヤでは、溝の長さ方向に沿って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２，３には、ブロックが有する壁面の一部に対して、両端を互いに逆方向に回して捩るように形成した空気入りタイヤが記載されている。しかし、これらのタイヤでは、ブロックの壁面が全体的に捩れていることから、圧縮方向に対する該壁面の剛性が十分ではなく比較的に撓み易いため、ブロックが俵型変形を起こして転がり抵抗が増大する恐れがある。
特開２０００−１５８９１５号公報 特開平１１−２０８２２２号公報 特開２００６−１８８２２１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、前記ブロックの壁面が、隣接する溝の長手方向に延びる境界線によって複数の小壁面に区画され、その小壁面の各々が同じ方向に捩れていることにより、前記溝に向かって突出する突出部が前記壁面に形成されているものである。

本発明に係る空気入りタイヤによれば、ブロックの壁面を構成する複数の小壁面の各々が同じ方向に捩れていることから、ブロックが圧縮されたときの荷重を分散でき、その小壁面の捩れによって壁面に突出部が形成されることにより、ブロックの壁面の剛性を高めることができる。その結果、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。

本発明では、前記ブロックが有する全ての壁面に対して前記小壁面の捩れ方向が統一されており、前記ブロックが高さ方向に圧縮されたときに、前記ブロックに一方向の回転力が生じるように構成されているものが好ましい。

本発明では、壁面ごとに小壁面の捩れ方向が異なっていても構わないが、上記のように全ての壁面に対して小壁面の捩れ方向が統一されていると、ブロックが圧縮されたときに一方向の回転力を効率的に生じさせることができる。これにより、圧縮時の荷重を効果的に分散し、ブロックの俵型変形を抑制して転がり抵抗を良好に低減することができる。

本発明では、前記ブロックが有する全ての壁面について、隣り合う壁面との間で前記小壁面の捩れ方向が逆になっているものでもよい。

捩れている小壁面では、その両端が互いに逆方向に傾斜するところ、上記のように隣り合う壁面との間で小壁面の捩れ方向が逆になっていると、ブロックの角部では、小壁面の端部同士が傾斜方向を同じにして隣接することになる。このため、ブロックの角部が、相対的に、圧縮に対して持ち堪え易い角部と、圧縮に対して撓み易い角部とに二分されることになり、圧縮時の荷重を分散し易くなって転がり抵抗を良好に低減することができる。

上記において、前記ブロックが有する全ての壁面について、隣り合う壁面との間で前記小壁面の捩れ方向が逆に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を的確に高めて、ブロックの俵型変形を効果的に抑制し、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は、ブロック１の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、及び（ｃ）側面図を示す三面図である。図３は、ブロック１の斜視図である。ブロック１は、平面視矩形の踏面１ａと、主溝２又は横溝３に隣接する４つの壁面１ｂ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、このような平面視矩形をなすものに限られず、他の多角形状をなすものでも構わない。

ブロック１が有する壁面１ｂの各々は、それらが隣接する溝（主溝２又は横溝３）の長手方向に延びる境界線４によって複数の小壁面５に区画されている。本実施形態では、踏面１ａと略平行に延びた境界線４により、壁面１ｂが３つの小壁面５に区画されている。小壁面５は、隣接する溝の長手方向に長い長方形をなし、図３に示す如く両端５ａ，５ｂを互いに逆方向に回して捩れている。即ち、小壁面５は、端部５ａでは溝底に向かって溝側に傾斜し、端部５ｂでは踏面１ａに向かって溝側に傾斜して、捩るように形成されている。小壁面５の各々は壁面１ｂごとに同じ方向に捩れており、これによって溝に向かって突出する突出部６が壁面１ｂに形成されている。

本実施形態では、ブロック１が有する全ての壁面１ｂに対して、小壁面５の捩れ方向が統一されている。即ち、４つの壁面１ｂの何れにおいても、踏面１ａを上方に向けた正面視において、溝底に向かって溝側に傾斜する端部５ａが左側に、踏面１ａに向かって溝側に傾斜する端部５ｂが右側となるように統一されている。このような壁面１ｂでは、ブロック１が高さ方向に圧縮されたときに、平面視にて時計回りの回転力（モーメント）が発生するところ、全ての壁面１ｂにて小壁面５の捩れ方向が統一されていることにより、圧縮されたブロック１にＲ方向の回転力を効果的に生じさせることができる。

かかるタイヤでは、走行時の転動に伴ってブロック１が圧縮を受けた際に、上記の如く大きな回転力を発生させて荷重を分散することができ、しかも壁面１ｂが突出部６を有して段形状に形成されていることから、圧縮時におけるブロック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。加えて、かかる壁面形状により、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。

本発明では、壁面１ｂが少なくとも２つ以上の小壁面に区画されるが、上述したブロック１の俵型変形を抑制する効果を確保する観点から、小壁面が３つ以上であることが好ましい。また、タイヤや金型を製作する上での困難性に鑑みて、壁面を構成する小壁面は４つ以内であることが好ましく、３つ以内であることがより好ましい。突出部６の突出高さＰは、最大でも隣接する溝の溝幅に対して１０％以下であることが好ましく、それにより該溝での排水性が好適に確保される。

図４は、前述したブロック１の変形例である。この例では、壁面１ｂを構成する小壁面５１，５２，５３のうち、ブロック１の根元側に位置する小壁面５１において、ブロック１の踏面側に位置する小壁面５３よりも突出部６の突出高さを大きくしている。この場合、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根元側部分の剛性を的確に高めて、転がり抵抗を効果的に低減することができる。

図５は、本発明の別実施形態に係るブロックの（ａ）平面図、（ｂ）正面図、及び（ｃ）側面図を示す三面図である。図６は、そのブロックの斜視図である。このブロック７は、以下に説明する構成の他は、前述したブロック１と同様の構成であり、共通点を省略して主に相違点について説明する。

前述したブロック１では、全ての壁面１ｂに対して小壁面５の捩れ方向が統一されていたが、このブロック７では、全ての壁面７ｂについて、隣り合う壁面７ｂとの間で小壁面８の捩れ方向が逆になっている。即ち、踏面７ａを上方に向けた正面視において、図５（ｂ）に示す壁面７ｂでは、溝底に向かって溝側に傾斜する端部８ａが右側に、踏面１ａに向かって溝側に傾斜する端部８ｂが左側となるのに対し、それが隣り合う壁面７ｂ（図５（ｃ）参照）では、その小壁面８の捩れ方向が逆であり、溝底に向かって溝側に傾斜する端部８ａが左側、踏面１ａに向かって溝側に傾斜する端部８ｂが右側となっている。

かかる場合には、ブロック７の角部の各々において、傾斜方向を同じにした小壁面８の端部８ａ同士並びに端部８ｂ同士が隣接することになる。これによって、ブロック７の対角に位置する角部７５，７５では、相対的に圧縮に対して持ち堪え易く、別の対角に位置する角部７６，７６では、相対的に圧縮に対して撓み易くなり、圧縮時の荷重を分散し易くなる。その結果、上述した壁面形状に伴う剛性向上により俵型変形を抑制する効果と相俟って、転がり抵抗を良好に低減することができる。

このようなブロック７においても、図４で説明したものと同様に、ブロック７の根元側に位置する小壁面において、ブロック７の踏面側に位置する小壁面よりも突出部９の突出高さを大きくすることで、ブロック７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根元側部分の剛性を的確に高めて、転がり抵抗を効果的に低減することができる。

本発明のタイヤは、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、上記の如き壁面形状に対応した凹凸形状を形成する程度の改変で、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、トレッド面に上記の如きブロック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、該ブロックに上記の如き壁面形状を適用することが好ましい。また、ブロックとしては、溝で完全に包囲されたものに限られず、タイヤ周方向に隣接するブロック同士が一部で連結されているなど、実質的にブロックとして形成されているものであれば、本発明を適用可能である。

（２）前述の実施形態では、ブロックの壁面を複数の小壁面に区画する境界線が、トレッド面に略平行に延びる例を示したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、前述したブロック１において、図７に示す如く境界線４を傾斜させることも可能である。この場合、ブロック１が高さ方向に圧縮された際に、回転力をより円滑に発生させることができ、荷重を分散する効果を高めることができる。

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。

比較例１，２
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タイヤ径方向に平行な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を全体的に捩るようにして形成したこと以外は、比較例１と同じものを比較例２とした。

実施例１，２
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、図２，３に示した形状のブロックを設けたものを実施例１とし、図５，６に示した形状のブロックを設けたものを実施例２とした。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１，２では、比較例１，２に比べて転がり抵抗が低く、騒音性能にも優れている。比較例２では、ブロックの壁面の剛性を高める方策が講じられておらず、転がり抵抗を十分に低減できていない。実施例１では、ブロックが有する全ての壁面に対して小壁面の捩れ方向を統一していることにより、圧縮時の荷重を分散する効果が比較的大きく、実施例２よりも良好な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 ブロックの三面図 図２に示すブロックの斜視図 図２に示すブロックの変形例を示す正面図 本発明の別実施形態に係るブロックの三面図 図５に示すブロックの斜視図 図２に示すブロックの変形例を示す正面図 接地時のブロックを模式的に示す断面図

符号の説明

１ ブロック
１ｂ 壁面
２ 主溝
３ 横溝
４ 境界線
５ 小壁面
６ 突出部
７ ブロック
７ｂ 壁面
８ 小壁面
９ 突出部

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、前記ブロックの壁面が、隣接する溝の長手方向に延びる境界線によって複数の小壁面に区画され、その小壁面の各々が同じ方向に捩れていることにより、前記溝に向かって突出する突出部が前記壁面に形成されてい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に対して前記小壁面の捩れ方向が統一されており、前記ブロックが高さ方向に圧縮されたときに、前記ブロックに一方向の回転力が生じるように構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全ての壁面について、隣り合う壁面との間で前記小壁面の捩れ方向が逆になっている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ブロックの根元側に位置する前記小壁面では、前記ブロックの踏面側に位置する前記小壁面よりも前記突出部の突出高さが大きくなっている請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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