JP3808077B2 - 自転車用タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、自転車用タイヤに関するものである。特に、荒地や泥地、砂地などのオフロードを走行するためにタイヤのトレッド面に複数のノブを配置させた自転車用タイヤに関する。

マウンテンバイク等に採用される自転車用タイヤには、荒地や泥地などの過酷な路面コンディションにおいても路面をしっかり捉えて安全且つ良好な走行を実現できるように、図７に示されるように、路面と接触するトレッド面１０にブロック状の複数のノブ２が配置されている。前記ノブ２の形状や配置パターンによって走行性や操縦性、ブレ―キ性能、耐久性、泥はけ性などが変化するため、自転車の用途や走行する路面に合わせて前記ノブ２の形状や配置パターンが異なる自転車用タイヤ１が設計されている。

このような自転車用タイヤ１では、ノブ２がトレッド面１０から突出した構成であるから、自転車の駆動時には、図８中の破線で示されるように、前記ノブ２が進行方向と逆の方向に変形されて転がり抵抗が生じるから、駆動力が効率よく路面に伝達されず、走行性や操縦性が悪くなるという問題がある。そのため、前記ノブ２を大型化することで路面と前記ノブ２の頂面２１との接触面積を大きくして駆動力の伝達を高めると共に、前記ノブ２の変形を小さく抑えて、自転車の走行性、操縦性の向上を図っている。

また、前記トレッド面１０から突出したノブ２は、ブレ―キング時やコーナリング時にかかる摩擦や負荷によって磨耗又は破損されやすく、ブレーキ性能やコーナリング性能が低下するという問題がある。そのため、図８に示されるように、前記ノブ２の周壁面２０を、前記トレッド面１０に向かって拡大するテーパ状に形成させることで、前記ノブ２の磨耗や破損を低減させて耐久性の向上を図っている。

また、泥地を走行する場合に、前記ノブ２相互間に形成される溝部Ｇに泥が詰まると、泥の分だけ自転車用タイヤの重量が増加すると共に、前記ノブ２によって路面をしっかりと捉えることができず、走行性及び操縦性が悪く、また、スリップしやすいという安全上の問題がある。そのため、前記ノブ２をスパイク状に形成させたり、図８に示されるように、前記ノブ２とトレッド面１０との連接部に湾曲部Ｒを形成して、前記ノブ２相互間の溝部Ｇへの泥の付着を抑えることができ且つ詰まった泥が効率よく排出できる構成とすることで、泥はけ性の向上を図っている。
特開平５−１６２５１０号公報 実公平７−２８００４号公報

しかしながら、上記した各性能を向上させるノブ２の構成は相反するものである。
具体的には、走行性や操縦性の向上のために前記ノブ２の大型化を図ると、前記ノブ２相互間の溝部Ｇが狭くなり泥はけ性が悪くなると共に、自転車用タイヤ１の重量も増加する。また、耐久性のために前記トレッド面１０からの前記ノブ２の立ち上がり角度θ４を小さくして周壁面２０のテーパ量を大きくすると、路面との接触する前記ノブ２の頂面２１の面積が小さくなり駆動力の伝達効率が低下されるから、走行性や操縦性が悪くなると共に、摩擦力の低下によりブレーキ性能やコーナリング性能も低下する。泥はけ性の向上のために前記ノブ２をスパイク状に形成させると、前記ノブ２と路面との接触面積の減少により走行性や操縦性が悪くなると共に、前記ノブ２の強度が低下されて磨耗又は破損されやすく耐久性も低下する。

このように、前述の各機能を向上させる構成を組み合わせて、走行性、操縦性、ブレーキ性能、コーナリング性能、耐久性、泥はけ性のすべての性能に優れた自転車用タイヤを設計することは不可能である。
そのため、実際の自転車用タイヤ１の設計においては、各自転車の用途や路面などの走行条件などを考慮して、特に重視すべき性能の向上を優先して前記ノブ２の形状や配置パターンを決定している。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、『トレッド面に複数のノブが配置される自転車用タイヤ』において、前述のように各性能が互いに相殺されることなく、走行性、操縦性、ブレーキ性能、コーナリング性能、耐久性及び泥はけ性のすべての性能について優れた自転車用タイヤを提供することを課題とする。

（１）請求項１に係る発明の自転車用タイヤは、『前記ノブは、前記トレッド面に突設される断面台形状の基台部と、前記基台部の頂面に連接される柱状のブロック部とからなり、
前記ブロック部と前記基台部とは、互いの周壁面が連続するように重ね合わされており、前記トレッド面に対する前記ブロック部の周壁面の立ち上がり角度が、前記基台部の周壁面の立ち上がり角度よりも大きく且つ９０度以下である』ことを特徴とするものである。
これによれば、前記ノブ２は、トレッド面１０からの立ち上がり角度θ１が小さい基台部４と立ち上がり角度θ２が大きいブロック部３とが重なり合った二段構造となっているから、自転車の駆動時に路面に接触して進行方向と逆の方向の力を受ける柱状のブロック部３の高さＭを小さくできると共に、基台部４によって支持されるから前記ブロック部３の変形が抑えられる。同様に、ブレーキング時やコーナリング時においても、前記基台部４によって前記ノブ２の進行方向への変形が抑えられる。そのため、前記ノブ２の変形によって生じる転がり抵抗が低減されると共に、前記ノブ２の磨耗や破損も防止される。

前記トレッド面１０と基台部４の周壁面４０とによって形成される角度と、前記基台部４の周壁面４０とブロック部３の周壁面３０とによって形成される角度がいずれも鈍角であり、前記ノブ２相互間に形成される溝部Ｇの幅が前記トレッド面１０から前記ノブ２の先端に向かって拡大するから、前記溝部Ｇに泥が詰まりにくいと共に、詰まった泥も駆動時の前記ノブ２の変形等によりスムーズに排出される。

（２）請求項２に係る発明の自転車用タイヤは、『前記基台部は、前記ブロック部が連接される頂面の中心が底面の中心よりも自転車用タイヤの進行方向に対して後方に位置する』ことを特徴とする。
これによれば、前記基台部４の進行方向の前方に位置する周壁面４０ａのテーパ量が大きく、前記トレッド面１０と基台部４の周壁面４０ａとによって形成される角度も大きくなるから、前記トレッド面１０と基台部４との連接部Ｃに泥が付着しにくく、付着しても容易に取り除かれる。

（３）請求項３に係る発明の自転車用タイヤは、『前記ブロック部は、前記ノブ全体の高さの３分の１から３分の２の高さを占める』ことを特徴とする。
これによれば、前記ノブ２によって路面を確実に捉えることができるから路面に効率よく駆動力を伝達できると共に、前記ノブ２の変形量を小さく抑えることができるから転がり抵抗が低減される。

（４）請求項４に係る発明の自転車用タイヤは、『前記ブロック部は角柱状であり、前記周壁面を構成する平面が自転車用タイヤの進行方向に向かって配置される』ことを特徴とする。
これによれば、走行時やブレーキング時などに前記ノブ２にかかる負荷を前記周壁面３０を構成する平面３１ａ、３１ｂ全体で受け止めることができるため、前記基台部４とブロック部３とが断裂されにくい。

（５）請求項５に係る発明の自転車用タイヤは、『前記ブロック部は、前記基台部との連接部に向かって拡大するテーパ状である』ことを特徴とする。
これによれば、前記ブロック部３の立ち上がり角度θ２が９０度の場合に比べて、前記基台部４の周壁面４０とブロック部３の周壁面３０によって形成される角度が大きく且つ前記基台部４の立ち上がり角度θ１が小さくなる。これにより、前記立ち上がり角度θ２が９０度のものよりも前記ノブ全体のテーパが大きくなるから、前記ノブ２相互間の溝部Ｇに泥が詰まりにくく、且つ、詰まった泥も排出されやすい。また、前記ブロック部３の変形が小さく抑えられるから磨耗又は破損されにくい。

（６）請求項６に係る発明の自転車用タイヤは、『前記基台部は円錐台である』ことを特徴とする。これによれば、前記ノブ２に何れの方向から負荷かかる場合にも前記円錐台によって同じように前記ブロック部３を支持することができる。

（７）請求項７に係る発明の自転車用タイヤは、『前記基台部は角錐台である』ことを特徴とする。これによれば、角錐台を構成する平面４１ａ〜４１ｄが所定の方向に向くように前記ノブ２を配置することにより、前記基台部４とブロック部３の連接部Ｃである直線で負荷を受け止めて支持することができるから、特定の方向に対する前記ノブ２の強度を向上させることができる。

以上のように、請求項１に係る発明によれば、ノブ２をトレッド面１０に突設される断面台形状の基台部４に柱状のブロック部３を連接した二段構造のノブ２としたことで、前記ノブ２を大型化したり、前記ノブの高さＭを小さくすることなく、自転車用タイヤ１の進行方向に対する前記ブロック部３の変形を小さく抑えることができるから、転がり抵抗や自転車用タイヤ１の重量増加を低減することができる。そのため、走行性、操縦性が優れている。

ブレーキング時やコーナリング時においても、前記基台部４の周壁面４０が前記ブロック部３を支持するから、前記ブロック部３と路面との接触面積を減少させることなく、前記ノブ２の磨耗や破損を防止することができる。そのため、ブレーキ性能、コーナリング性能、耐久性が優れている。
また、前記トレッド面１０と基台部４の周壁面４０、前記周壁部４０とブロック部３の周壁面３０によって形成される角度がいずれも鈍角であり、前記ノブ２相互間の溝部Ｇが前記ノブ２の先端に向かって拡大しているから、前記ノブ２をスパイク状に形成することなく、泥詰まりを防止でき且つ詰まった泥をスムーズに排出させることができる。そのため、泥はけ性が優れている。
これらより、本発明の構成の自転車用タイヤにおいては、走行性、操縦性、ブレーキ性能、コーナリング性能、耐久性、泥はけ性の各性能が互いに相殺されることがなく、すべての性能について優れた自転車用タイヤを設計することができる。

請求項２に係る発明によれば、基台部４の頂面の中心Ａを底面の中心Ｂよりも進行方向に対して後方に位置させたことで、トレッド面１０と基台部４との連接部に泥が付着しにくく且つ付着しても容易に取り除かれるから、泥はけ性が優れている。
請求項３に係る発明によれば、ブロック部３の高さＭをノブの高さＨの３分の１から３分の２の高さとしたことで、駆動力を効率よく伝達でき且つ転がり抵抗が低減されるから、走行性、操縦性が優れている。

請求項４に係る発明によれば、角柱状のブロック部３の平面を自転車用タイヤ１の進行方向に対して配置したことで、走行時やブレーキング時などの負荷によって前記基台部４とブロック部３とが断裂されにくいから、耐久性に優れている。
請求項５に係る発明によれば、テーパ状のブロック部３としたことで、ノブ２相互間の溝部Ｇに泥が詰まりにくく且つ詰まった泥も排出されやすいから、泥はけ性が優れている。また、前記ブロック部３が磨耗又は破損されにくいから、耐久性も優れている。

請求項６に係る発明によれば、基台部４を円錐台としたことで、ノブ２に何れの方向から負荷がかかる場合にも前記ブロック部３を支持できるから、耐久性が優れている。
請求項７に係る発明によれば、基台部４を角錐台としたことで、特定の方向からの負荷に対して前記ノブ２の強度を向上できるから、耐久性が優れている。

以下に、本発明実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
＜実施の形態１＞
本発明実施の形態の一例の自転車用タイヤ１を図１及び図２に示している。
このものは、図１に示されるように、トレッド面１０に突設される断面台形状の基台部４と、前記基台部４に連接され駆動時に路面に接触する柱状のブロック部３とからなる二段構造のノブ２が周方向に沿って配置されたオフロード走行に対応した自転車用タイヤ１であり、前記基台部４とブロック部３とは、それぞれの異なる傾斜角度の周壁面４０，３０が連接部Ｃを介して連続するように形成されている。

前記基台部４は、自転車用タイヤ１の進行方向に長径を有する楕円錘台であり、図３に示されるように、頂面の中心Ｂが底面の中心Ａよりも進行方向の後位置となるように形成されている。そのため、進行方向の前方に位置する周壁面４０ａは、後方及び左右側方の周壁面４０ｂに比べて前記トレッド面１０からの立ち上がり角度θ１が小さく且つテーパ量が大きくなっている。また、前記後方及び左右側方の周壁面４０ｂは、いずれも同じ立ち上がり角度θ３を有するように形成されている。

前記ブロック部３は、正方形断面を有する四角錘台であり、図３に示されるように、前記基台部４の頂面に連接されている。前記ブロック部３の周壁面３０は、前記トレッド面１０に向かって拡大するテーパ状であり、直角に近い立ち上がり角度θ２を有している。また、前記ブロック部３は、前記周壁面３０を構成する平面３１ａ、３１ｂが前記自転車用タイヤ１の進行方向に対するように、平面３１ｃ、３１ｄが前記進行方向に平行となるように配置されている。

この例において、前記ノブ２は、前記基台部４の周壁面４０の立ち上がり角度θ１：３０度，θ２：８０度、後方の周壁面の立ち上がり角度θ３：４５度に形成されている。また、前記基台部４の高さＮ及び前記ブロック部３の高さＭは、前記ノブの高さＨの５分の３、５分の２の大きさに形成されている。

上記のような構成であるから、この例の自転車用タイヤは、直角に近い立ち上がり角度θ２を有するブロック部３によって自転車の走行する荒地や泥地などの路面をしっかりと捉えることができると共に、前記ブロック部３はノブ２の高さＨの半分以下であるから自転車の駆動時に前記ブロック部３の進行方向及びその逆の方向への前記ノブ２の変形を小さく抑えることができる。また、前記トレッド面１０からの立ち上がり角度θ１が小さい基台部４は、駆動時にほとんど変形されないと共に、テーパ量の大きい周壁面４０によって連接されるブロック部３を下方から支持している。特に、この例のものでは、前方の周壁面４０ａのテーパ量が大きくなっているため、駆動時に進行方向の前方からの負荷に対して前記ブロック部３をしっかりと支持することができる。

これより、駆動時の前記ノブ２の変形によって生じる転がり抵抗が小さく、駆動力が路面に効率よく伝達されるから走行性、操縦性に優れている。また、ブレーキング時やコーナリング時など、前記ノブ２に進行方向以外の方向から負荷がかかる場合においても、前記基台部４が前記ブロック部３を支持して前記ノブ２の変形を抑えると共に、磨耗や破損を防止するから、ブレーキ性能、コーナリング性能、耐久性に優れている。

また、前記基台部４とブロック部３の連接部Ｃが内側に凹んだ形状であるから、図８に示す従来のように、頂面２１と底面２２とを周壁面２０によって直線的に結んだ形状のノブ２よりも容積が小さく、前記ノブ２と路面との接触面積を減少させることなく自転車用タイヤ１の軽量化を図ることができる。

前記トレッド面１０と基台部４の周壁面４０とによって形成される角度と、前記基台部４の周壁面４０とブロック部３の周壁面３０とによって形成される角度がいずれも大きな鈍角になっているから、図３に示されるように、前記ノブ２相互間の溝部Ｇが前記ノブ２の先端に向かって拡大している。そのため、前記溝部Ｇに泥が詰まりにくく、詰まってしまった泥もスムーズに排出されるため、泥はけ性に優れている。特に、この例のものでは、前記ブロック部３がテーパ状に形成されているから、よりいっそう泥が詰まりにくく且つ詰まった泥が排出されやすい。

以上のように、この例の自転車用タイヤ１は、走行性、操縦性、ブレーキ性能、コーナリング性能、耐久性、泥はけ性のいずれの性能についても優れている。そのため、用途や走行条件の異なるオフロード用自転車に幅広く利用することができる。
さらに、この例のものでは、前記ブロック部３の周壁面３０を構成する平面３１ａ，３１ｂが自転車用タイヤ１の進行方向に対して配置され、平面３１ｃ，３１ｄが前記進行方向に平行に配置されているから、前記進行方向の前後左右からの負荷を平面全体で受け止めることができる。そのため、前記基台部４とブロック部３とが断裂されにくい。また、前記基台部４が円錐台であるから、何れの方向からの負荷に対しても前記基台部４が前記ブロック部３を支持して変形を小さく抑えることができるから、耐久性に優れている。

＜実施の形態２＞
図４には、構成の異なるノブ２が配置された自転車用タイヤを示している。
この例のノブ２は、四角錐台からなる基台部４に四角柱のブロック部３が連接された構成であり、前述の実施の形態１と同様に、前記基台部４は、図５に示されるように、自転車用タイヤ１の進行方向の前方に位置する周壁面４０ａのテーパ量が大きくなるように、前記周壁面４０ａの立ち上がり角度θ１を後方及び左右側方の周壁面４０ｂの立ち上がり角度θ３よりも小さくなるように形成されている。

前記基台部４の周壁面４０は平面４１ａ〜４１ｄから構成され、前記ブロック部３の周壁面３０は平面３１ａ〜３１ｄから構成されており、図５及び図６に示されるように、それぞれの周壁面３０，４０の４つの平面が連接部Ｃを介して連続するように上下二段に重ね合わされている。
このような構成であるから、この例の自転車用タイヤ１は、前述の実施の形態１と同様に、駆動時の前記ノブ２の変形によって生じる転がり抵抗が小さく、駆動力が路面に効率よく伝達されるから走行性、操縦性に優れている。

ブレーキング時やコーナリング時などに、図６中の破線で示されるように、前記ノブ２が変形される場合にも、前記基台部４によって前記ブロック部が支持されて前記ノブ２の変形が小さく抑えられるから、ブレーキ性能、コーナリング性能に優れている。
また、前記ノブ２の磨耗や破損も防止されるから耐久性にも優れている。特にこの例のものでは、前記平面３１ａ、３１ｂ，４１ａ，４１ｂが前記自転車用タイヤ１の進行方向に対するように、前記平面３１ｃ，３１ｄ，４１ｃ，４１ｄが前記進行方向と平行となるように前記ノブ２が配置されているから、前述の実施の形態１よりも前後左右からの負荷に対して前記ノブ２の強度が高く、耐久性に優れている。
前記ノブ２相互間の溝部Ｇが前記ノブ２の先端に向かって拡大しているから、前記溝部Ｇに泥が詰まりにくく、詰まってしまった泥もスムーズに排出されるため、泥はけ性に優れている。

＊その他
本発明実施の形態の自転車用タイヤは、上記自転車用タイヤに限られるものではない。
前述の例において、前記ブロック部３はいずれも四角柱状に形成されているが、異なる立ち上がり角度を有する前記基台部４とブロック部３とが二段構造に連接されるものであれば、前記ブロック部３は円柱状であっても、多角形状であってもよい。

また、前記基台部４についても、前述の楕円錐台と四角錘台に限られるものでなく、前記ブロック部３の周壁部３０と連接可能なテーパ状断面を有するものであれば、円錘台であっても、三角錐台や多角錘台であってもよい。
前述の例においては、同一形状のノブ２を配置しているが、形状の異なるノブ２と組み合わせて、自転車用タイヤの中心部と外側とで異なるパターンを有するように前記ノブ２を配置してもよい。

本発明実施の形態１の自転車用タイヤの断面図である。 図１の自転車用タイヤの平面図である。 図２の自転車用タイヤに形成されるノブの側面図である。 本発明実施の形態２の自転車用タイヤの平面図である。 図４の自転車用タイヤに形成されるノブの側面図である。 図５のノブの正面図である。 従来の自転車用タイヤを示す平面図である。 従来の自転車用タイヤに形成されるノブの側面図である。

符号の説明

１ 自転車用タイヤ
１０ トレッド面
２ ノブ
２１ 頂面
３ ブロック部
４ 基台部
２０，３０，４０，４０ａ〜４０ｃ 周壁面
３１ａ〜３１ｄ，４１ａ〜４１ｄ 平面
θ１，θ２，θ３，θ４ 立ち上がり角度
Ｇ 溝部

Claims (7)

1. トレッド面に複数のノブが配置される自転車用タイヤにおいて、
   前記ノブは、前記トレッド面に突設される断面台形状の基台部と、前記基台部の頂面に連接される柱状のブロック部とからなり、
   前記ブロック部と前記基台部とは、互いの周壁面が連続するように重ね合わされており、前記トレッド面に対する前記ブロック部の周壁面の立ち上がり角度が、前記基台部の周壁面の立ち上がり角度よりも大きく且つ９０度以下であることを特徴とする自転車用タイヤ。
2. 請求項１に記載の自転車用タイヤにおいて、
   前記基台部は、前記ブロック部が連接される頂面の中心が底面の中心よりも自転車用タイヤの進行方向に対して後方に位置することを特徴とする自転車用タイヤ。
3. 請求項１又は２に記載の自転車用タイヤにおいて、
   前記ブロック部は、前記ノブ全体の高さの３分の１から３分の２の高さを占めることを特徴とする自転車用タイヤ。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の自転車用タイヤにおいて、
   前記ブロック部は角柱状であり、前記周壁面を構成する平面が自転車用タイヤの進行方向に向かって配置されることを特徴とする自転車用タイヤ。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の自転車用タイヤにおいて、
   前記ブロック部は、前記基台部との連接部に向かって拡大するテーパ状であることを特徴とする自転車用タイヤ。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の自転車用タイヤにおいて、
   前記基台部は円錐台であることを特徴とする自転車用タイヤ。
7. 請求項１から５のいずれかに記載の自転車用タイヤにおいて、
   前記基台部は角錐台であることを特徴とする自転車用タイヤ。

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