JP5426287B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

この発明は、トレッド部に、タイヤ周方向に直線状又はジグザク状に延びる少なくとも１本の主溝を形成するとともに、複数個のブロックをタイヤ周方向に整列してなるブロック列を前記主溝の両側にそれぞれ少なくとも１列配設してなる空気入りタイヤに関し、特に、かかる空気入りタイヤのバックリングを抑制しつつ排水性の向上を図る。

ブロックパターンを有するタイヤは、滑り易い路面での駆動及び制動力に優れることから、氷雪路やオフロード走行に適している。また、乗心地性に優れ、ロードノイズの発生も少ないという利点も有している。これらのことから、ブロックパターンは、スタッドレスタイヤやオフロードタイヤの基本パターンとして広く用いられている。また、ブロックパターンを有するタイヤの排水性を高めるために、例えば特許文献１に記載されたもののように、タイヤ周方向に直線状又はジグザグ状に延びる主溝を配設したものも知られている。

かかるトレッドパターンを有するタイヤでは、特に高荷重が作用する使用条件下において、トレッド部の面外曲げ剛性が不足して、主溝を基点としてトレッド部踏面が路面から浮き上がるバックリングが生じることがあり、このようなバックリングが発生したときには、トレッド部踏面の接地面積の減少に起因する操縦安定性の低下が否めなかった。

そこで、このようなバックリングを抑制するために、例えば特許文献２に記載されたもののように、主溝を隔てて対向するブロックの相互を、その主溝内に設けた隆起部（タイバー）によって連結することで、トレッド面外曲げ剛性を高めることが提案されている。

また、主溝内に隆起部を設けたタイヤとしては、特許文献３に記載されたものも知られている。

特開２０００−２１９０１４号公報 特開２００９−１６６５５４号公報 特開平６−２３９１０８号公報

しかし、特許文献２に記載されたタイヤでは、隆起部により主溝内の水の流れが乱流となることから、バックリングの抑制と引き換えに、排水性をある程度犠牲にせざるを得ない。また、特許文献３に記載されたタイヤでは、隆起部は主溝内への石詰まりを防止するためのものであり、バックリングの抑制には効果がない。

したがって、この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、その目的は、ブロックパターンと周方向に延びる主溝とを組み合わせたトレッドパターンを有するタイヤにおいて、ブロック及び隆起部の形状の適正化を図ることにより、バックリング抑制と排水性を両立させた技術を提供することにある。

上記の目的を達成するため、この発明は、トレッド部に、タイヤ周方向に直線状又はジグザク状に延びる少なくとも１本の主溝を形成するとともに、前記主溝の両側に、複数個のブロックをタイヤ周方向に整列してなるブロック列をタイヤ幅方向に少なくとも１列配列してなるブロック群をそれぞれ備える空気入りタイヤにおいて、前記ブロック群は、ブロック配設ピッチをＰＬ（ｍｍ）、ブロック群幅をＷＧ（ｍｍ）、前記ブロック配設ピッチＰＬと前記ブロック群幅ＷＧとで区画される前記ブロック群内基準領域に存在する前記ブロックの個数をａ（個）、前記基準領域のネガティブ率をＮ（％）としたとき、ａ／（ＰＬ×ＷＧ×（１−Ｎ／１００））で与えられる前記ブロック群の単位実接地面積当りのブロック配設密度Ｄが、０．００３（個／ｍｍ２）〜０．０４（個／ｍｍ２）の範囲内にあり、前記主溝のうちの少なくとも１本は、溝底を隆起させることにより前記主溝の溝深さを減じた複数個の隆起部をタイヤ周方向に間隔をおいて配置してなる隆起部列を少なくとも１列備え、前記隆起部は、少なくとも一方の溝側壁に連結し、その周方向長さが配設ピッチの６５％〜９５％の範囲にあり、その幅方向長さが周方向長さの７５％〜１２５％の範囲にあり、前記隆起部は、隣接する前記ブロック列における前記ブロックを区画形成する溝の、前記主溝への開口部に位置することを特徴とする空気入りタイヤである。かかる構成を採用することにより、トレッド部が路面に沿ってしなやかに変形できるので、騒音レベル及び転がり抵抗が低くなり、また、主溝に隆起部を設けたので、トレッド部の面外曲げ剛性が向上し、さらには、主溝の溝深さの変化が比較的小さくなるので、主溝内の水の流れが乱流となることが少ない。

なお、ここでいうタイヤ周方向に「ジグザグ状に延びる」とは、部分的には迂曲しつつも、全体としての延在方向がタイヤ周方向に沿ったものであり、トレッド部の外周面を１周すると元の位置に戻ることをいうものとする。また、「ブロック配設ピッチ」とは、そのブロック列が配設された位置におけるトレッド部の外周長を、周上に配設されたブロックの個数で除した値（外周長／ブロック個数）のことをいうものとし、同様に、隆起部の「配設ピッチ」とは、その隆起部が設けられた主溝の溝底の周長を、周上に配設された隆起部の個数で除した値（周長／隆起部個数）のことをいうものとする。さらに、ブロック群の「実接地面積」とは、ブロック群の基準領域内に存在する全ブロックの表面積の和をいうものとし、言い換えれば、トレッド部の展開図における、ブロック配設ピッチＰＬとブロック群幅ＷＧとの積で規定される基準領域の面積から、個々のブロックを区画している溝の面積を減算した面積を指すものである。

また、この発明の空気入りタイヤにあっては、主溝に隣接する各ブロック当たり少なくとも１個の隆起部を設けることが好ましい。

さらに、タイヤ幅方向断面にて、主溝の溝側壁は、タイヤ径方向内側に向かって溝幅を減ずる向きに傾斜して延びることが好ましい。

さらにまた、隆起部列が１列であり、両方の溝側壁に連結することが好ましい。あるいは、隆起部列が２列であり、それぞれの隆起部列を構成する隆起部が、互いに千鳥状に配設され、かつ、それぞれに隣接する側の溝側壁にのみ連結していることが好ましい。

加えて、隆起部の高さは、それを配設した主溝の深さの５％〜４０％の範囲内にあることが好ましい。なお、ここでいう「隆起部の高さ」及び「主溝の深さ」とは、主溝の溝底からそれぞれ隆起部の頂面及びトレッド部踏面までをタイヤ径方向に沿って測った長さをいうものとする。

この発明によれば、冒頭に記載したような空気入りタイヤにおいて、トレッド部の面外曲げ剛性が向上することから、主溝を基点としたバックリングを抑制することが可能であり、さらには、主溝内の水の流れが乱流となることが少ないことから、排水性を向上することが可能となる。

この発明に従う代表的な空気入りタイヤのトレッド部の一部の展開図である。 図１に示すタイヤの一部のタイヤ幅方向断面図である。 図１に示すタイヤのトレッド部の斜視図である。 この発明に従う他の空気入りタイヤの主溝及び隆起部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）及び（ｃ）はタイヤ幅方向断面図である。 この発明に従うさらに他の空気入りタイヤの主溝及び隆起部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）及び（ｃ）はタイヤ幅方向断面図である。 この発明に従うさらに他の空気入りタイヤのトレッド部の一部を示す図であり、（ａ）は展開図、（ｂ）及び（ｃ）はタイヤ幅方向断面図である。 比較例の空気入りタイヤのトレッド部の一部を示す図であり、（ａ）は展開図、（ｂ）はタイヤ幅方向断面図である。

以下、図面を参照して、この発明の代表的な実施の形態を説明する。図１は、この発明に従う代表的な空気入りタイヤ（以下「タイヤ」という。）のトレッド部の一部の展開図であり、図２（ａ）〜（ｃ）は、図１の線Ａ−Ａ、線Ｂ−Ｂ、線Ｃ−Ｃにそれぞれ沿ったタイヤ幅方向断面図である。

このタイヤは、トレッド部１に、タイヤ周方向に直線状に延びる２本の主溝２、３を備える。これら主溝２、３のそれぞれの両側には、複数個のブロック４をタイヤ周方向に整列することで形成されたブロック列５が配置されている。このブロック列５を、タイヤ幅方向に１列又は複数列（図示の例では、２つの主溝間に５列、２つの主溝とトレッド端の間にそれぞれ３列）に並べて配列し、これによってブロック群６を形成している。なお、図示は省略するが、主溝２は、ジグザグ状に迂曲しながらタイヤ周方向に沿って延びていてもよい。

ここで、ブロック群６におけるブロック配設ピッチをＰＬ（ｍｍ）、ブロック群幅をＷＧ（ｍｍ）、ブロック配設ピッチＰＬとブロック群幅ＷＧとで区画されるブロック群内の基準領域ＲＡに存在するブロック４の個数をａ（個）、基準領域ＲＡのネガティブ率をＮ（％）として、ブロック群の単位実接地面積当りのブロック配設密度Ｄをａ／（ＰＬ×ＷＧ×（１−Ｎ／１００））として定義する。換言すれば、ブロック配設密度Ｄは、ブロック４が配置された部分の実接地面積（溝分を除いた面積）中の単位面積（ｍｍ^２）当りに何個のブロック４が配設されているかということを密度として表現したものである。そして、この発明に従うタイヤでは、このブロック配設密度Ｄを０．００３（個／ｍｍ^２）〜０．０４（個／ｍｍ^２）の範囲内としている。ちなみに、通常のスタッドレスタイヤの場合には、このブロック配設密度Ｄは概ね０．００２（個／ｍｍ^２）以下となる。なお、基準領域ＲＡ内に存在するブロック４の個数ａを数えるに際して、ブロック４が基準領域ＲＡの内外に跨って存在し、１個として数えることができない場合は、ブロック４の表面積に対する、基準領域ＲＡ内に残ったブロック４の残存面積の比率を用いて数えることとする。例えば、基準領域ＲＡの内外に跨り、基準領域ＲＡ内にその半分しか存在しないブロック４の場合は、１／２個と数えることとする。

このように、ブロック群６において十分な溝面積を確保しつつも、ブロック４を密集配置する構成を採用したことから、それぞれのブロック４のトータルエッジ長さ及びエッジ方向の成分（異なる方向に向いたエッジの数）が増大し、優れたエッジ効果を発揮させることができる。また、このようなブロック配設密度Ｄを実現するためには、面積の小さいブロックを多数配置することとなるので、総合的なトレッド剛性が低下し、ブロック一つ一つの接地性を向上させることができ、高いウェット性能と低い転がり抵抗を得ることができる。ここでブロック配設密度Ｄを０．００３（個／ｍｍ^２）〜０．０４（個／ｍｍ^２）の範囲内としたのは、これが０．００３（個／ｍｍ^２）未満の場合には、ブロックが比較的大きくなり、ブロック一つ一つの接地性の向上が少なく、ウェット性能や転がり抵抗等の性能の向上があまり見込めないからであり、一方これが０．０４（個／ｍｍ^２）を超えると、ブロックの１個当たりの面積が小さくなりすぎ、ブロック剛性が極端に低下して、タイヤとしての機能を確保することが難しくなるからである。

ウェット路面走行時に、ブロック４を区画形成する溝７に取り込まれた水の一部は、主溝２を介してタイヤの転動方向の前後に排水される。したがって、少なくとも１本の主溝２を設けることは、排水性の向上に大きく寄与する。主溝２の溝幅は、排水性を確保する観点からは大きくすることが好ましく、一般走行に必要な排水性を確保する上では、１０ｍｍ以上とすることが好ましい。しかし、前述したようにブロックの面積を小さくし、ブロック剛性を下げたブロックパターンのタイヤでは、主溝２の溝幅を大きくすると、このブロック４が主溝２に向かって倒れ込む結果、バックリングを招き、逆にタイヤの接地性を損ない、走行時の操縦安定性の低下や、主溝に隣接するブロック列の耐摩耗性が著しく悪化する懸念がある。そこで、この発明では、主溝２内に、溝底を隆起させることによりその位置での溝深さを減じた隆起部８を、タイヤ周方向に間隔をおいて複数個配置し、これを少なくとも一方、図示の実施形態では両方の溝側壁９に連結している。これにより、主溝位置でのタイヤ周方向及びタイヤ幅方向の剛性が上がり、かつ、主溝２に隣接するブロック４の倒れ込みを隆起部８で支えることができる。しかも、その幅方向長さＷＲを周方向長さＬＲの７５％〜１２５％の範囲とし、比較的タイヤ幅方向に長い形状としているので、タイヤ幅方向の剛性が特に向上している。これらの作用が相まって、バックリングを有効に抑制することができる。ここで、幅方向長さＷＲを周方向長さＬＲの７５％〜１２５％の範囲としているのは、ＷＲ／ＬＲが７５％未満では主溝位置でのタイヤ周方向に対するタイヤ幅方向へのトレッド部の剛性が不足し、溝でのバックリングの発生を抑制できないとなるからであり、一方、これが１２５％を超えるとタイヤ幅方向に対するタイヤ周方向への剛性が低下し、ハンドリング性が低下するからである。

隆起部８は、その高さＨが主溝２の深さＤよりも小さくなるように構成されているので、主溝２内での水の流れを妨げることがない。しかも、その周方向長さＬＲを配設ピッチＰＲの６５％〜９５％の範囲内として、隣接する隆起部８間の溝深さの変化を少なくしているので、主溝２内の水の流れが乱流となることが少なく、円滑に水の排水が行われる。これらの作用が相まって、排水性を向上させることができる。ここで、周方向長さＬＲを配設ピッチＰＲの６５％〜９５％の範囲内としているのは、ＬＲ／ＰＲが６５％未満の場合には、タイヤ周方向に沿って溝深さの変化（隆起部８の１ピッチ当たりの隆起部８に対する溝底１０の割合）が大きく、水流のタイヤ径方向への動きが大きくなる結果、主溝２内の水の流れが乱流となりやすいからであり、一方、これが９５％を超える場合には、十分な溝容積が確保できず、排水性が低下するからである。

ここでの隆起部８の幅ＷＲは、これを配設した主溝２のトレッド部踏面における溝幅の５０〜１００％とすることが好ましい。これが５０％未満の場合には、バックリング変形抑制の効果が少ないからであり、１００％を超える場合には主溝内に配設できないからである。

また、図１及び図３に示すように、この実施形態では、隆起部８の配設ピッチＰＲをこれに隣接するブロック群６の配設ピッチＰＬと同一としているが、例えば隆起部８の配設ピッチＰＲを隣接ブロック群６の配設ピッチＰＬの１／２倍とし、２つのブロック４に１つの隆起部８が連結されるようにしてもよく、隆起部８の配設ピッチＰＲを隣接ブロック群の配設ピッチＰＬの２倍とし、１つのブロック４に２つの隆起部８が連結されるようにしてもよい。しかし、剛性向上の観点からは、それぞれのブロックが少なくとも１個の隆起部に連結されていることが好ましい。

さらに、タイヤ幅方向断面にて、主溝２の溝側壁９は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、タイヤ径方向内側に向かって溝幅を減ずる向きに傾斜して延びる、いわゆるテーパ溝となっていることが好ましい。これによれば、主溝２の開口面積及び容積が確保できることから、排水性を維持しつつも、主溝に隣接するブロックの剛性が高まることから、バックリングを一層有効に抑制できる。なお、特に溝容積の確保が望まれる場合には、図４に示すように、主溝２の溝側壁９をテーパ状とすることなく、隆起部８と側壁溝９とをタイヤ幅方向に細長く延びる腕部１１で連結してもよい。

図示の実施形態のように、隆起部８の列が１列のみである場合には、この隆起部８を、これを配設した主溝２の両方の溝側壁９、９に連結することが好ましい。このようにして、主溝２に隣接した両側のブロック４を隆起部８で支えることにより、かかるブロック４の主溝２への変形を防止できるので、バックリングが一層有効に抑制できる。なお、主溝２の溝幅がそれほど大きくない等の理由により、剛性の向上が比較的小さくてもよい場合には、図５に示すように、隆起部８を一方の溝側壁９にのみ連結させることもできる。

図６は、この発明に従うタイヤの他の実施形態を示している。このように、隆起部８を２列とすることでき、この場合には、それぞれの隆起部列１２、１２を構成する隆起部８が、互いに千鳥状に配設され、かつ、それぞれに隣接する側の溝側壁９にのみ連結していることが好ましい。排水性を向上させるために主溝２の溝幅を大きくした場合において、１列の隆起部８のみを配設したのでは、主溝における曲げ剛性を確保するために隆起部８の高さＨを主溝２の深さに比して大きくする必要があるが、これは同時に排水性を損なうことにもなる。しかし、隆起部８を複数列配置することで、隆起部８の高さを抑えつつも主溝における曲げ剛性を向上させることができ、排水性とバックリング抑制を両立できる。

また、隆起部８は、配設した列数に関わらず、その高さＨが、それを配設した主溝２の深さＤの５％〜４０％の範囲内にあることが好ましい。Ｈ／Ｄが５％未満の場合には、剛性の向上が不十分となり、バックリング抑制効果が不足するおそれがあり、一方Ｈ／Ｄが４０％を超える場合には、溝容積が不足し、排水性が損なわれるおそれがあるからである。

隆起部８の平面視形状は特に限定されず、円形状、楕円形状、多角形状等とすることができ、また、これらの形状に前述したような腕部を組み合わせることもできるが、円形状及び多角形状とし、その頂面が腕部を介することなく溝側壁に連続していることが好ましく、特に好ましい形状は八角形状である。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一部を示したに過ぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を相互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。

次に、この発明に従うタイヤを試作し性能評価を行ったので、以下に説明する。

実施例１及び２のタイヤは、タイヤサイズが１８５／６０Ｒ１５の乗用車用タイヤであり、それぞれ図１及び図６に示すトレッドパターンを有する。また、ブロックのタイヤ周方向長さ及びタイヤ幅方向長さがいずれも１３．６ｍｍ、同一ブロック列内の隣接ブロックのタイヤ周方向距離が３ｍｍ、隣接ブロック列間の最短ブロック間距離が０．７ｍｍ、１列おき同周期で配置されたブロック列間（図１及び６において、主溝２から紙面右方向に数えて第１列及び第３列並びに第２列及び第４列）のタイヤ幅方向距離が７．２ｍｍ、ブロック高さが６．５ｍｍ、ブロック配設ピッチＰＬが３３．２ｍｍ、ブロック群の幅が１４４ｍｍ、溝深さＤが８．１ｍｍ、隆起部の高さＨが１．６ｍｍ、隆起部の配設ピッチＰＲが１６．６ｍｍ、隆起部のタイヤ周方向長さＬＲが１３．６ｍｍ、隆起部のタイヤ幅方向長さＷＲが１３．６ｍｍである。また、基準領域のネガティブ率Ｎ、ブロック列数、基準領域内のブロック個数ａ、ブロック配設密度Ｄ、主溝本数、隆起部を配設した主溝の幅は、実施例１ではそれぞれ２９．７％、１１列、２２個、０．００６５５個／ｍｍ^２、２本、２０ｍｍあり、実施例２ではそれぞれ３３．７％、１０列、２０個、０．００６４８個／ｍｍ^２、１本、３０ｍｍである。

比較のため、図７に示すトレッドパターンを有し、主溝２内に隆起部を設けていない点を除いて実施例１と同様に構成した比較例のタイヤも併せて試作した。

前記各供試タイヤをサイズ５．５Ｊのリムに装着してタイヤ車輪とし、このタイヤ車輪をテスト車両に取り付け、内圧：２３０ｋＰａ（相対圧）及びタイヤ負荷荷重；３．５ｋＮを適用し、次の各性能に関する試験を行なった。

（排水性能）
水深５ｍｍのウェット路面を直線走行した際に、ハイドロプレーニング現象が発生する限界速度を測定し、その速度により排水性能を評価した。その評価結果を表１に示す。

（耐バックリング性能）
耐バックリング性能（バックリングを抑制する性能）を、ドライハンドリング性能と主溝に隣接するブロックの耐摩耗性により評価した。まずドライハンドリング性能は、ドライ状態のサーキットコースを各種走行モードで走行した際のハンドリング性能を、プロのドライバーによるフィーリングにより評価した。また、主溝に隣接するブロックの耐摩耗性は、ドライ状態の一般路を各種走行モードにて５０００ｋｍ走行した後、主溝に隣接するブロック近傍の溝の深さを測定し、評価した。これらの評価結果を表１に示す。

なお、表１に示す評価結果はいずれも比較例のタイヤの評価結果を１００としたときの指数比で表しており、数値が大きいほど性能が優れている。

表１に示す結果から明らかなように、この発明に従うタイヤは、比較例のタイヤに比べて、排水性能を維持又は向上しつつも、耐バックリング性能を大幅に向上できることが分かる。

以上の説明から明らかなように、この発明によって、バックリング抑制と排水性を高いレベルで両立させた空気入りタイヤを提供することが可能となった。

１ トレッド
２、３ 主溝
４ ブロック
５ ブロック列
６ ブロック群
７ 溝
８ 隆起部
９ 溝側壁
１０ 溝底
１１ 腕部
１２ 隆起部列

Claims (6)

1. トレッド部に、タイヤ周方向に直線状又はジグザク状に延びる少なくとも１本の主溝を形成するとともに、前記主溝の両側に、複数個のブロックをタイヤ周方向に整列してなるブロック列をタイヤ幅方向に少なくとも１列配列してなるブロック群をそれぞれ備える空気入りタイヤにおいて、
   前記ブロック群は、ブロック配設ピッチをＰＬ（ｍｍ）、ブロック群幅をＷＧ（ｍｍ）、前記ブロック配設ピッチＰＬと前記ブロック群幅ＷＧとで区画される前記ブロック群内基準領域に存在する前記ブロックの個数をａ（個）、前記基準領域のネガティブ率をＮ（％）としたとき、ａ／（ＰＬ×ＷＧ×（１−Ｎ／１００））で与えられる前記ブロック群の単位実接地面積当りのブロック配設密度Ｄが０．００３（個／ｍｍ２）〜０．０４（個／ｍｍ２）の範囲内にあり、
   前記主溝のうちの少なくとも１本は、溝底を隆起させることにより前記主溝の溝深さを減じた複数個の隆起部をタイヤ周方向に間隔をおいて配置してなる隆起部列を少なくとも１列備え、
   前記隆起部は、少なくとも一方の溝側壁に連結し、その周方向長さが配設ピッチの６５％〜９５％の範囲にあり、その幅方向長さが前記周方向長さの７５％〜１２５％の範囲にあり、
   前記隆起部は、隣接する前記ブロック列における前記ブロックを区画形成する溝の、前記主溝への開口部に位置することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記主溝に隣接する各ブロック当たり少なくとも１個の隆起部を設けてなる、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. タイヤ幅方向断面にて、前記主溝の溝側壁は、タイヤ径方向内側に向かって溝幅を減ずる向きに傾斜して延びる、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記隆起部列が１列であり、両方の溝側壁に連結する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記隆起部列が２列であり、それぞれの隆起部列を構成する前記隆起部が、互いに千鳥状に配設され、かつ、それぞれに隣接する側の溝側壁にのみ連結している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記隆起部の高さは、それを配設した主溝の深さの５％〜４０％の範囲内にある、請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。

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