JP4695443B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ウエット性能などを損ねることなく転がり抵抗を低減しうる空気入りタイヤに関する。

車両、特に燃料消費量の大きいトラック、バス等の重荷重車両には、転がり抵抗の小さい空気入りタイヤが強く求められている。タイヤを構成するゴムは、粘弾性体であり、変形（歪）によってエネルギーロスが生じる。従来では、トレッド面のランド比を大きくしたり、さらにはトレッド溝の深さを小とすることにより、トレッド面に設けられたブロック等の変形によるエネルギーロスを小さくすることが行われていた（下記特許文献１ないし２参照）。また、配合等の改善によって、ゴム自体のエネルギーロスを小さくすることも提案されてはいる。

特開平７−１７９１０４号公報 特開２００１−５５０１５号公報

しかしながら、トレッド溝の深さを小さくしてトレッド面のランド比を単に大きくしただけでは、ウエット性能及び雪上性能が低下するという欠点がある。

本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、タイヤ赤道上をジグザグにのびるセンター縦溝の形状やセンター領域のランド比などを適切に限定することを基本として、ウエット性能や雪上性能を損ねることなく転がり抵抗を低減しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド面に、タイヤ赤道上をタイヤ周方向にジグザグ状でのびるセンター縦溝と、このセンター縦溝の両側でタイヤ周方向にのびる一対のミドル縦溝と、前記センター縦溝と前記ミドル縦溝との間を継ぐセンター横溝とが設けられることにより、前記センター縦溝の両側にセンターブロックが区画された空気入りタイヤであって、前記センター縦溝は、タイヤ周方向に対して第１の向きに傾く第１の溝部と、前記第１の向きとは逆向きに傾く第２の溝部とが交互に接続され、かつ前記センターブロックにおいて、前記第１の溝部の溝縁と前記第２の溝部の溝縁とは、タイヤ周方向と平行にのびる溝縁を介することなく接続されしかもタイヤ軸方向のジグザグ振幅をそのタイヤ周方向長さで除したジグザグ比が０．１８よりも大かつ０．３８よりも小、かつ前記第１の溝部は第２の溝部に比して溝幅が大かつ溝長さが小で形成され、さらにトレッド面全体のランド比が６２〜７５％、かつ、タイヤ赤道を中心としたトレッド幅の２５％の領域であるセンター領域のランド比が前記トレッド面全体のランド比の１．０３〜１．１７倍であることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記センター横溝は、前記センター縦溝のジグザグのコーナ部から一方のトレッド端側及び他方のトレッド端側に交互かつ同じ向きで傾いて前記ミドル縦溝にのびるとともに、前記センターブロックは、タイヤ赤道上の点を中心として実質的に点対称の位置に設けられる請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記センターブロックは、前記センター領域に配される請求項１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、前記トレッド面は、前記ミドル縦溝とトレッド端との間をタイヤ周方向にのびるショルダ縦溝と、前記ショルダ縦溝とミドル縦溝との間を前記センター横溝と同じ向きで傾いて継ぐミドル横溝と、前記ショルダ縦溝と前記トレッド端とを継ぐショルダー横溝とがさらに設けられる請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

本発明の空気入りタイヤは、接地圧が高く大きな変形が生じやすいセンター領域が、トレッド面全体のランド比の１．０３〜１．１７倍のランド比を持つ。これにより、センター領域の陸部剛性が高められ、走行時の変形量が低減し、ひいてはトレッド全体のエネルギーロスを小さく抑え得る。

またセンターブロックで連続する第１の溝部の溝縁と第２の溝部の溝縁とは、ジグザグの振幅比が特定の範囲に限定される。このため、センターブロックは、剛性を損ねることなく大きなタイヤ軸方向のエッジ成分を獲得し、ウエット性能などの低下を抑制しうる。また、センター縦溝は、タイヤ周方向と平行な溝縁を有さず、従って、ショルダブロックにこのようなエッジを形成しない。これにより、さらにウエット性能及び雪上性能が向上される。

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、本発明の空気入りタイヤのトレッド面２を展開した展開図である。空気入りタイヤとしては、乗用車用、重荷重用、自動二輪車用など種々のカテゴリーのものが採用できるが、この例では重荷重用の空気入りタイヤが示される。

空気入りタイヤのトレッド面２には、タイヤ周方向に連続してのびる複数本の縦溝３と、この縦溝３に交差する向きにのびる複数本の横溝４とが設けられる。

前記縦溝３は、タイヤ赤道Ｃ上をのびる１本のセンター縦溝３ａと、トレッド端Ｅの最も近くをのびる一対のショルダ縦溝３ｃ、３ｃと、前記センター縦溝３ａとショルダ縦溝３ｃとの間をのびるミドル縦溝３ｂ、３ｂとが含まれる。即ち、この例では合計５本の縦溝３が設けられる。これら５本の縦溝３とトレッド端Ｅとにより、トレッド面２には、６列の陸部が区分される。

前記センター縦溝３ａは、タイヤ赤道Ｃを横切りながらタイヤ周方向にジグザグ状でのびる。本実施形態において、センター縦溝３ａのジグザグ中心は、実質的にタイヤ赤道Ｃに揃えられる。また、センター縦溝３ａは、タイヤ周方向に対して第１の向きに傾く第１の溝部７と、この第１の向きとは逆向きに傾く第２の溝部８とが交互に接続されて形成される。本実施形態において、前記第１の向きは左上がりであり、従って、第２の溝部８は右上がりの傾斜を有する。ただし、第１の向きが右上がりであっても良い。

前記ミドル縦溝３ｂ及びショルダ縦溝３ｃも、タイヤ周方向にジグザグ状にのびる。これにより、センター縦溝３ａ、ミドル縦溝３ｂ及びショルダ縦溝３ｃは、いずれも一方のトレッド端Ｅ１側のジグザグコーナ部ｊ１と、他方のトレッド端Ｅ２側のジグザグコーナ部ｊ２とを含む。本実施形態では、各縦溝３ａ、３ｂ及び３ｃにおいて、各ジグザグコーナ部ｊ１、ｊ２は、いずれも実質的にタイヤ軸方向に揃えられている。つまり、各縦溝３ａないし３ｃのジグザグの位相がほぼ一致一している。なお、ミドル縦溝３ｂは、他の縦溝に比して最も小さなジグザグ振幅を有し、周方向の十分な排水性が確保される。

本実施形態において、前記横溝４は、センター縦溝３ａとミドル縦溝３ｂとの間を継ぐセンター横溝４ａと、ミドル縦溝３ｂとショルダ縦溝３ｃとの間を継ぐミドル横溝４ｂと、ショルダ縦溝３ｃとトレッド端Ｅとを継ぐショルダー横溝４ｃとを含む。

本実施形態において、前記センター横溝４ａは、センター縦溝３ａのジグザグのコーナ部ｊ１、ｊ２から一方のトレッド端Ｅ１側及び他方のトレッド端Ｅ２側に交互かつ同じ向きで傾いてのびる。センター横溝４ａは、各ジグザグコーナ部ｊ１、ｊ２から、前記第１の向き、即ち左上がりの傾斜の向きで各々近い方のトレッド端Ｅ側へ交互にのびる。より詳しくは、センター横溝４ａは、タイヤ赤道Ｃと一方側のトレッド端Ｅ１との間では、センター縦溝３ａのジグザグコーナ部ｊ１とミドル縦溝３ｂのジグザグコーナ部ｊ１との間を継ぐとともに、タイヤ赤道Ｃと他方側のトレッド端Ｅ２との間では、センター縦溝３ａのジグザグコーナ部ｊ２とミドル縦溝３ｂのジグザグコーナ部ｊ２との間を継ぐ。

また、前記ミドル横溝４ｂも、センター横溝４ａと同じ向きで傾いてのびる。即ち、この実施形態では、左上がりの傾斜を有する。また、ミドル横溝４ｂは、タイヤ赤道Ｃと一方側のトレッド端Ｅ１との間では、ミドル縦溝３ｂのジグザグコーナ部ｊ２とショルダ縦溝３ｃのジグザグコーナ部ｊ２との間を継ぐとともに、タイヤ赤道Ｃと他方側のトレッド端Ｅ２との間では、ミドル縦溝３ｂのジグザグコーナ部ｊ１とショルダ縦溝３ｃのジグザグコーナ部ｊ１との間を継ぐ。

前記センター横溝４ａ及びミドル横溝４ｂは、タイヤ赤道Ｃと比較的近い位置をのびるため、十分なトラクション性能が得られるよう、タイヤ軸方向に対して１０゜以上かつ３０°以下の角度で傾くものが望ましい。

前記ショルダ横溝４ｃは、タイヤ赤道Ｃと一方側のトレッド端Ｅ１との間では、ショルダ縦溝３ｃのジグザグコーナ部ｊ１とトレッド端Ｅ１との間を継ぐとともに、タイヤ赤道Ｃと他方側のトレッド端Ｅ２との間では、ショルダ縦溝３ｃのジグザグコーナ部ｊ１とミドル縦溝３ｂのジグザグコーナ部ｊ２との間を継ぐ。また、ショルダ横溝４ｃは、タイヤ軸方向と実質的に平行にのびている。これは、旋回時に大きな横力が作用するショルダブロック５ｃのタイヤ軸方向剛性を高め、操縦安定性を向上させるのに役立つ。

以上のような構成により、センター縦溝３ａの両側には、センターブロック５ａが区画される。また、前記ミドル縦溝３ｂとショルダ縦溝３ｃとの間にはミドルブロック５ｂが、ショルダ縦溝３ｃとトレッド端Ｅとの間にはショルダブロック５ｃがそれぞれ区画される。さらに、本実施形態において、センターブロック５ａ、ミドルブロック５ｂ及びショルダブロック５ｃは、いずれもタイヤ赤道Ｃ上の点を中心とした点対称の配置となるように、各縦溝３及び横溝４が設けられている。

また、ミドル縦溝３ｂには、ミドル横溝４ｂと対向する位置にセンターブロック５ａを凹ませる凹溝部９が接続される。同様に、ミドル縦溝３ｂには、センター横溝４ａと対向する位置でミドルブロック５ｂを凹ませる凹溝部１０が接続される。該凹溝部９、１０は、平面視が略円弧状をなし、センターブロック５ａ及びミドルブロック５ｂの内部で終端する。これは、各ブロック５ａ、５ｂの曲げ剛性などを最適化し、耐摩耗性などを向上させるのに役立つ。

本発明の空気入りタイヤは、センターブロック５ａにおいて、センター縦溝３ａの第１の溝部７の溝縁７ｅと、第２の溝部８の溝縁８ｅとは、タイヤ周方向と平行にのびる溝縁を介することなく接続されている。従って、センターブロック５ａは、タイヤ周方向にのびるエッジを持たず、その分、タイヤ軸方向のエッジ成分が増加する。これは、ウエット性能及び雪上性能を向上させるのに役立つ。

またセンターブロック５ａで連なる第１の溝部７の溝縁７ｅと第２の溝部８の溝縁８ｅとは、タイヤ軸方向のジグザグ振幅ｂを、そのタイヤ周方向長さｂ（溝縁７ｅ及び８ｅのタイヤ周方向の合計長さ）で除したジグザグ比（ａ／ｂ）が０．１８よりも大かつ０．３８よりも小に定められる。

前記振幅比（ａ／ｂ）が０．１８以下になると、センター縦溝３ａのタイヤ軸方向のエッジ成分が小さくなり、ウエット性能や雪上性能が低下する。このような観点より、前記振幅比（ａ／ｂ）は、さらに好ましくは０．２０以上、特に好ましくは０．２３以上が望ましい。

また、センターブロック５ａは、接地圧の高い領域に配されるため、前記振幅比（ａ／ｂ）が０．３８以上になると、例えばその周方向剛性が低下しやすい。その結果、センターブロック５ａの走行時の変形量が増大してエネルギーロスが増加しやすい。このような観点より、前記振幅比（ａ／ｂ）は、さらに好ましくは０．２８以下、特に好ましくは０．２６以下が望ましい。

また、図３に拡大して示されるように、前記第１の溝部７は、前記第２の溝部８に比して溝幅が大かつ溝長さが小で形成される。第１の溝部７は、ショルダ横溝４ｃと連なることにより、その長さを相対的に感じることにより、雨水をトレッド端Ｅ側に排出する効率を高める。また、第２の溝部８は相対的に溝幅を減じることにより、大きな横力作用時に、ブロック５ａ、５ａ同士を支え合わせ、転がり抵抗を向上させ得る。

ここで、第１の溝部７の溝幅ＧＷ１は、第２の溝部８の溝幅ＧＷ２の好ましくは１．３倍以上、より好ましくは１．４倍以上が望ましく、かつ、上限については、好ましくは１．９倍以下、より好ましくは１．６倍以下が望ましい。また、第１の溝部７の溝長さＬ１は、第２の溝部８の溝長さＬ２の好ましくは０．６倍以上、より好ましくは０．７倍以上が望ましく、かつ、上限については、好ましくは１．２倍以下、より好ましくは１．０５倍以下、さらに好ましくは０．９倍以下が望ましい。

前記第１の溝部７の溝幅ＧＷ１が、第２の溝部８の溝幅ＧＷ２の１．３倍未満の場合、上述の排水性の向上効果が十分に得られない傾向があり、逆に１．９倍を超えると、ブロックのエネルギーロスが大きくなって転がり抵抗が悪化する傾向がある。

また、前記第１の溝部７の溝長さＬ１が、第２の溝部８の溝長さＬ２の０．６倍未満の場合、上述の排水性の向上効果が十分に得られない傾向があり、逆に１．２倍を超えると、転がり抵抗を悪化させる傾向がある。

具体的な値としては、第２の溝部９の溝幅ＧＷ１は、好ましくは５．０mm以上、より好ましくは５．８mm以上であり、上限については、好ましくは７．０mm以下、より好ましくは６．８mm以下が望ましい。また、第２の溝部９の溝長さＬ２は、好ましくは２３mm以上、より好ましくは２５mm以上であり、上限については、好ましくは３５mm以下、より好ましくは３３mm以下が望ましい。

本発明の空気入りタイヤ１は、トレッド面２全体において６２〜７５％のランド比を有する。ランド比は、トレッド面２に設けられた全ての溝を埋めた仮定した状態でのトレッド面の全表面積Ｓａと、実際に路面と接地する接地面の全面積Ｓｃとの比（Ｓｃ／Ｓａ）である。

なおトレッド面２は、トレッド端Ｅ、Ｅ間の領域とする。トレッド端Ｅは、明瞭なエッジによって特定可能な場合にはそのエッジとするが、エッジが不明瞭な場合には、タイヤを正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷の状態である正規状態のタイヤ組立体に正規荷重を負荷しかつキャンバー角０゜で平面に接地させた状態の最もタイヤ軸方向外側の接地端として定められる。

また、「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" である。さらに「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。

トレッド面２全体のランド比が６２％未満であると、パターン剛性が低下し、走行時の各ブロック３の変形量が増加する傾向がある。これは、エネルギーロスを増大させ、ひいては転がり抵抗を悪化させる。逆に前記ランド比が７５％を超えると、溝容積が大幅に低下し、十分なウエット性能及び雪上性能が得られない傾向がある。トレッド面２全体のランド比は、特に好ましくは６４％以上、より好ましくは６５％以上が望ましく、上限については、特に好ましくは７４％以下、より好ましくは７３％以下が望ましい。

また本発明の空気入りタイヤ１は、タイヤ赤道Ｃを中心としたトレッド幅ＴＷの２５％の領域であるセンター領域Ｃｒのランド比がトレッド面２全体のランド比の１．０３〜１．１７倍に定められる。本実施形態において、前記センター領域Ｃｒには、路面に接地する陸部として前記センターブロック５ａだけが配される。また前記トレッド幅ＴＷは、タイヤを正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷の状態である正規状態において、トレッド端Ｅ、Ｅ間のタイヤ軸方向の距離とする。

センター領域Ｃｒは、走行時の接地圧が非常に高い。従って、センター領域Ｃｒに配される陸部には大きな変形が生じ、エネルギーロスも大きなものとなりやすい。本発明の空気入りタイヤは、センター領域Ｃｒのランド比をトレッド面２全体のランド比に比して一定の比率で規定することにより、センターブロック５ａを含む陸部に十分な剛性を与え得る。その結果、センター領域Ｃｒでの大きなエネルギーロスを抑制し、ひいてはトレッドパターン全体としてエネルギーロスを小さく抑えうる。

前記センター領域Ｃｒのランド比が、トレッド面２全体のランド比の１．０３倍未満の場合、センター領域Ｃｒでのエネルギーロスが大きくなって転がり抵抗が悪化する傾向があり、逆に１．１７倍を超えると、センター領域Ｃｒでの溝容積が低下するため、ウエット性能や雪上性能が過度に低下しやすい。このような観点より、センター領域Ｃｒのランド比は、トレッド面２全体のランド比の１．００倍以上、さらに好ましくは１．０５以上が望ましく、上限については、特に好ましくは１．１７倍以下、より好ましくは１．１４倍以下が望ましい。

また、上記で特に言及されていない縦溝３及び横溝４の溝幅や溝深さについては慣例に従って、種々定めることができる。例えば縦溝３については、溝幅が４．０〜１２．０mm、溝深さについては１５．０〜１９．０mmが望ましい。また、横溝４については、溝幅が４．０〜１１．０mm、溝深さについては１５．０〜１９．０mmが望ましい。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は、例示の形態以外にも種々変形して実施得るのは言うまでもない。

表１の仕様に基づいて作られた重荷重用タイヤ（サイズ：１１Ｒ２２．５）について、転がり抵抗及びウエット性能についてテストを行った。各部の共通仕様は次の通りである。
トレッド幅ＴＷ：２１４mm
センター縦溝
第１の溝部の溝幅ＧＷ１：６．０mm
第１の溝部の溝長さＬ１：２２．０mm
第２の溝部の溝幅ＧＷ２：４．０mm
第２の溝部の溝長さＬ２：２９．０mm
センター縦溝の最大溝深さ：１６．３mm（一定）
ミドル縦溝の溝幅：８．０mm
ミドル縦溝の溝深さ：１６．８mm
ショルダ縦溝の溝幅：５．０mm
ショルダ縦溝の溝深さ：１６．３mm
センター横溝の溝幅：５．０mm
センター横溝の溝深さ：１６．３mm
センター横溝のタイヤ軸方向に対する角度：１０deg
ミドル横溝の溝幅：８．０mm
ミドル横溝の溝深さ：１６．８mm
ミドル横溝のタイヤ軸方向に対する角度：１０deg
ショルダー横溝の溝幅：１１．０mm
ショルダー横溝の溝深さ：５．０mm
ショルダー横溝のタイヤ軸方向に対する角度：０deg
テストの方法は、次の通りである。

＜転がり抵抗＞
転がり抵抗試験機を用い、下記の条件で各供試タイヤの転がり抵抗値を測定し、比較例１を１００とする指数で表示した。数値が大きいほど良好である。
リム：７．５０×２２．５
空気圧：７００ｋＰａ
荷重：２４．５２ｋＮ

＜ウエット性能＞
各供試タイヤを下記の条件で１０トン積みのトラック（２−Ｄ車）の全輪にそれぞれ装着し、５mmの水膜を有するウエットアスファルト路面のテストコースを走行させた。そして、特定区間の走行タイムを計測した。結果は、比較例１の走行タイムを１００とする指数で表示した。数値が大きいほど良好である。
トラックの積載状態：半積載（荷台の前方に積載）
リム：７．５０×２２．５
空気圧：８００ｋＰａ
テストの結果等を表１に示す。

テストの結果より、実施例のタイヤは、ウエット性能を損ねることなく転がり抵抗を低減していることが確認できた。

本発明の一実施形態示すトレッド面の展開図である。 そのＡ−Ａ位置に相当するトレッド部分断面図である。 センターブロック付近の部分拡大図である。

符号の説明

２ トレッド面
３ 縦溝
３ａ センター縦溝
３ｂ ミドル縦溝
３ｃ ショルダ縦溝
４ 横溝
４ａ センター横溝
４ｂ ミドル横溝
４ｃ ショルダ横溝
５ａ センターブロック
５ｂ ミドルブロック
５ｃ ショルダブロック
７ 第１の溝部
８ 第２の溝部
Ｅ トレッド端

Claims (4)

1. トレッド面に、タイヤ赤道上をタイヤ周方向にジグザグ状でのびるセンター縦溝と、
   このセンター縦溝の両側でタイヤ周方向にのびる一対のミドル縦溝と、
   前記センター縦溝と前記ミドル縦溝との間を継ぐセンター横溝とが設けられることにより、前記センター縦溝の両側にセンターブロックが区画された空気入りタイヤであって、 前記センター縦溝は、タイヤ周方向に対して第１の向きに傾く第１の溝部と、前記第１の向きとは逆向きに傾く第２の溝部とが交互に接続され、かつ
   前記センターブロックにおいて、前記第１の溝部の溝縁と前記第２の溝部の溝縁とは、タイヤ周方向と平行にのびる溝縁を介することなく接続されしかもタイヤ軸方向のジグザグ振幅をそのタイヤ周方向長さで除したジグザグ比が０．１８よりも大かつ０．３８よりも小、
   かつ前記第１の溝部は第２の溝部に比して溝幅が大かつ溝長さが小で形成され、
   さらにトレッド面全体のランド比が６２〜７５％、かつ、タイヤ赤道を中心としたトレッド幅の２５％の領域であるセンター領域のランド比が前記トレッド面全体のランド比の１．０３〜１．１７倍であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記センター横溝は、前記センター縦溝のジグザグのコーナ部から一方のトレッド端側及び他方のトレッド端側に交互かつ同じ向きで傾いて前記ミドル縦溝にのびるとともに、 前記センターブロックは、タイヤ赤道上の点を中心として実質的に点対称の位置に設けられる請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記センターブロックは、前記センター領域に配される請求項１記載の空気入りタイヤ。
4. 前記トレッド面は、前記ミドル縦溝とトレッド端との間をタイヤ周方向にのびるショルダ縦溝と、
   前記ショルダ縦溝とミドル縦溝との間を前記センター横溝と同じ向きで傾いて継ぐミドル横溝と、
   前記ショルダ縦溝と前記トレッド端とを継ぐショルダー横溝とがさらに設けられる請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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