JP5647642B2 - 不整地走行用空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、モトクロスレース等の不整地での走行条件下においても良好な性能を発揮し得る不整地走行用空気入りタイヤに関し、特に、トレッド部に形成されたブロックの耐久性を向上するとともに、トラクション性能の低下を抑制し、これらの性能を高レベルで両立し得る不整地走行用空気入りタイヤに関する。
不整地等の悪路を走行する車両には、トレッド部に、溝と、該溝の溝底部から***する複数のブロックとが形成された不整地走行用空気入りタイヤが使用される。このようなブロックのタイヤ半径方向内端の根本部分には、ブロックの変形に伴う大きな応力が作用する。この応力によりブロックの前記根本部分ではクラックが発生しやすく、さらにこのクラックが成長することにより、ブロックのちぎれ等の損傷を招くおそれがある。
従来、ブロックの耐久性を向上させるために、その根本部分に作用する応力を緩和させたタイヤが提案されている(例えば下記特許文献1を参照)。このタイヤには、図7に示されるように、路面と接地する踏面b1と、踏面b1の周方向先着側の接地端縁e1からタイヤ半径方向内方にのびる先着側の壁面b2と、踏面b1の周方向後着側の接地端縁e2からタイヤ半径方向内方にのびる後着側の壁面b3とを具えたブロックbが形成されている。
前記各壁面b2,b3は、各接地端縁e1,e2に立てられたタイヤ法線Nに対して傾斜角θ1,θ2で傾斜する基部c1,c2と、この基部c1,c2に連なり、かつタイヤ外側に中心を有する凹円弧状の曲面部d1,d2とから構成されている。さらに、このブロックbは、先着側の壁面b2の傾斜角θ1が後着側の壁面b3の傾斜角θ2よりも小さく、かつ曲面部d1の曲率半径r1が、曲面部d2の曲率半径r2よりも小さく形成されている。
前記ブロックbによれば、ブロック先着側の突き刺さり抵抗が緩和されるとともに、ブロック後着側の剛性が増加されてブロックの変形が抑えられる。このため、該ブロックbは、大変形に伴うブロックの根本部分に作用する応力が軽減されるとともに、タイヤのトラクション性能が維持されるという作用効果が期待される。
特開2007−112396号公報
前記タイヤでは、ブロックbの先着側の壁面b2の傾斜角θ1を小さくすることにより、突き刺さり抵抗が緩和され、トラクション性能は改善される。しかしながら、その反面、この壁面b2側でのブロックの剛性が低下し、その根本部分に作用する応力が増加する。
このように、タイヤのトラクション性能とブロックの耐久性とが相反する関係にあるので、これらの性能を高レベルで両立させることは非常に困難である。
本発明は、前記問題点に鑑みなされたもので、トレッド部に形成されたブロックの耐久性を向上するとともに、トラクション性能の低下を抑制し、これらの性能を高レベルで両立し得る不整地走行用空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。
本発明のうち請求項1記載の発明は、トレッド部に、溝と、該溝の溝底部から***する複数のブロックとが形成された不整地走行用空気入りタイヤであって、前記ブロックの少なくとも一つは、タイヤ半径方向の外側を向く多角形状の踏面と、前記踏面からタイヤ半径方向内側にのびて前記溝底部に連なる壁面とを有し、前記壁面は、前記踏面の前記多角形状の各辺からタイヤ半径方向内側にのびる複数の主壁部と、隣り合う前記主壁部間のコーナ部とを有し、前記コーナ部の少なくとも一つは、前記踏面と平行なブロック横断面において、ブロック内側に中心を有する円弧で面取りされるとともに、前記円弧の曲率半径がタイヤ半径方向内側に向かって漸増する円錐状の面取り部であり、前記主壁部は、第1主壁部と第2主壁部とを含み、前記第1主壁部は、前記踏面と直交するブロック縦断面において、前記踏面からタイヤ半径方向内方に向かってブロック外方に実質的に直線状で傾く一つの傾斜面と、この傾斜面のタイヤ半径方向内端から溝底部に連なる曲面部とを含み、前記第2主壁部は、前記ブロック縦断面において、前記踏面からタイヤ半径方向に向かってブロック外方に実質的に直線状で傾きかつ前記踏面のエッジに立てた踏面法線に対する角度が異なる複数の傾斜面を含むことを特徴とする。
また請求項2記載の発明は、前記面取り部のタイヤ半径方向の外端は、前記踏面に位置する請求項1記載の不整地走行用空気入りタイヤである。
また請求項3記載の発明は、前記面取り部のタイヤ半径方向の外端は、鋭なエッジ又は曲率半径が0.5mm以下の円弧からなる請求項1又は2に記載の不整地走行用空気入りタイヤである。
また請求項4記載の発明は、前記第2主壁部の前記複数の傾斜面は、タイヤ半径方向内側の傾斜面ほど前記角度が大であり、しかも、前記第2主壁部の少なくとも一方側の前記コーナ部が前記面取り部である請求項1乃至3のいずれかに記載の不整地走行用空気入りタイヤである。
また請求項5記載の発明は、前記踏面には、凹み部が形成され、前記踏面に連なる最もタイヤ半径方向外側の斜面のタイヤ半径方向長さLと、前記凹み部の深さhとの差が、前記溝底部から前記踏面までのブロック高さHの0.10〜0.17倍である請求項4記載の不整地走行用空気入りタイヤである。また請求項6記載の発明は、前記ブロックの前記踏面は、タイヤ周方向にのびるタイヤ周方向辺と、前記タイヤ軸方向にのびる斜辺とを含み、前記第1主壁部は、前記タイヤ周方向辺からタイヤ半径方向内側にのび、前記第2主壁部は、前記斜辺からタイヤ半径方向内側にのびている請求項1乃至5のいずれかに記載の不整地走行用空気入りタイヤである。
本発明によれば、ブロックの隣り合う主壁部間のコーナ部が、踏面と平行なブロック横断面において、ブロック内側に中心を有する円弧で面取りされた面取り部として形成される。このような面取り部は、ブロックの根本部分かつ変形量の大きいコーナ部に集中する応力を緩和でき、クラックの発生を抑止し、ブロックの耐久性を向上できる。また前記面取り部は、前記円弧の曲率半径がタイヤ半径方向内側に向かって漸増する円錐状である。このような円錐状の面取り部は、ブロックの突き刺さり抵抗を緩和しつつ、ブロックの根本部分の剛性を効果的に高める。すなわち、本発明によれば、ブロックの根本部分でのクラックの発生を抑止してブロックの耐久性が向上され、ブロックの突き刺さり抵抗を緩和してトラクション性能が維持されるので、これらのタイヤ性能を高レベルで両立することができる。
本発明の実施形態を示す不整地走行用空気入りタイヤの断面図である。 図1のタイヤのトレッド部の展開図である。 図2のX部拡大斜視図である。 図3のA−A断面図である。 図3のB−B断面図である。 同トレッド部のセンターブロックの要部拡大斜視図である。 従来の不整地走行用タイヤの説明図である。
以下、本発明の実施の一形態が、図面に基づき説明される。
本実施形態の不整地走行用空気入りタイヤ1(以下、単にタイヤと記載される場合がある。)は、モトクロスレース等の不整地走行用として用いられる自動二輪車用のものが例示される。タイヤ1は、図1に示されるように、タイヤ軸方向のトレッド接地幅TWを有するトレッド部2と、その両側からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部3、3と、該サイドウォール部3の内方に連なるビード部4とを有する。なお、このタイヤ1は、車両に装着される際の回転方向が定められ、その回転方向が図2に符号Rで表される。
前記トレッド接地幅TWは、原則として正規状態のタイヤに正規荷重を負荷してキャンバー角0度で平面に接地させた状態でのトレッド部2の接地端間のタイヤ軸方向の最大距離とする。但し、タイヤ1が本実施形態のように自動二輪車用の場合、例外的に、正規状態においてトレッド部2のタイヤ軸方向の最外端であるトレッド端2e、2e間のタイヤ軸方向距離をトレッド接地幅TWとする。
また、「正規状態」とは、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とする。「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" とするが、タイヤが乗用車用である場合には180kPaとする。
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"であるが、タイヤが乗用車用の場合には前記荷重の88%に相当する荷重とする。
前記タイヤ1は、少なくとも1枚のカーカスプライ6Aからなるカーカス6によって補強される。カーカスプライ6Aには、例えば有機繊維コードが好適に用いられる。また、ラジアルやバイアス等のタイヤの構造に応じ、トレッド部2の内部には図示しないブレーカやベルト層などが適宜配置される。
前記トレッド部2には、溝8と、該溝8の溝底部8Aから***する複数個のブロック9が設けられる。図2に示されるように、ブロック9は比較的疎らに設けられる。このようなブロック疎分布配置は、各々のブロック9の接地圧を高め、路面へのくい込み量を大とすることにより、特に泥濘地等において高い駆動力を確保できる。また、疎らなブロック配置とすることにより、ブロック9、9間において、巾の広い溝8が形成され、泥土排出性が高められる。
前記ブロックの疎分布配置は、トレッド部2の全表面積S(溝8を全て埋めた仮想の表面積)に対する全ブロックの踏面11の表面積Sbの比(Sb/S)によって定量的に把握できる。上述した観点から、ブロックの疎分布配置として特に好ましい態様としては、前記比(Sb/S)の下限が、0.1以上であり、その上限が、好ましくは0.5以下、より好ましくは0.3以下が望ましい。
また、ブロック9は、溝底部8Aから踏面11までのブロック高さBH(図5に示す)が小さすぎると、不整地において十分な駆動ないし制動力が得られない傾向がある。逆に前記ブロック高さBHが大きすぎても、駆動ないし制動時に、ブロック9の根元部分に非常に大きな曲げモーメントが作用するので、ブロック9の耐久性を悪化させる傾向がある。このような観点から、前記ブロック高さBHは、特に限定はされないが、好ましくは6.0mm以上、より好ましくは10.0mm以上が望ましく、好ましくは19.0mm以下、より好ましくは14.0mm以下が望ましい。
前記ブロック9は、タイヤ赤道C上に配されたセンターブロック9Aと、トレッド端2eに沿って配されたショルダーブロック9Cと、センターブロック9Aとショルダーブロック9Cの間に配されたミドルブロック9Bとからなる。
前記センターブロック9A、ミドルブロック9B及びショルダーブロック9Cは、それぞれ、タイヤ半径方向の外側を向く多角形状の踏面11と、この踏面11からタイヤ半径方向内側にのびて溝底部8Aに連なる壁面12とを有している。
前記踏面11の形状は、多角形状であれば特に限定されるものではないが、踏面11の各辺のエッジ効果を高めるために、好ましくは4乃至8角形、より好ましくは4乃至6角形が好適である。本実施形態では、センターブロック9A及びミドルブロック9Bの踏面11が6角形であり、ショルダーブロック9Cの踏面11が4角形又は5角形で形成されている。以下、ブロック9の具体的な説明として、センターブロック9Aを例に挙げるが、他のミドルブロック9B及びショルダーブロック9Cについても、ほぼ同様の構成を具える。
図2及び図3に示されるように、センターブロック9Aの踏面11は、タイヤ周方向と平行にのびる一対のタイヤ周方向辺11A、11Aと、タイヤ赤道C側のタイヤ周方向辺11Aの両端からそれぞれ該タイヤ周方向辺11Aに対して鈍角の内角でのびる一対の斜辺11B、11Bと、各斜辺11Bの他端とタイヤ軸方向外側のタイヤ周方向辺11Aとを面取り状に継ぐ小長さの面取り辺11C、11Cとから形成される。これにより、センターブロック9Aの踏面11は、タイヤ軸方向外側に向かってタイヤ周方向の長さが増大する形状を基調とした略台形状をなす。
また、センターブロック9Aの壁面12は、踏面11の各辺11A乃至11Cからそれぞれタイヤ半径方向内側にのびる6つの主壁部13…と、隣り合う主壁部13、13間を接続するコーナ部14、14…とを有している。
図4には、図3のA−A断面として、踏面11のタイヤ周方向辺11Aと直交するブロック縦断面が示される。踏面11のタイヤ周方向辺11Aに連なる主壁部13は、前記タイヤ周方向辺11Aに立てた踏面法線Nに対し、傾斜角θ1でタイヤ半径方向内方に向かってブロック外方に実質的に直線状で傾く一つの傾斜面19と、この傾斜面19のタイヤ半径方向内端から溝底部8Aに連なりかつセンターブロック9Aの外側に中心を有する円弧で形成された曲面部20とを含む第1主壁部13Aとして形成されている。
他方、図5には、図3のB−B断面として、踏面11の斜辺11Bと直交するブロック縦断面が示される。踏面11の斜辺11Bに連なる主壁部13は、前記斜辺11Bに立てた踏面法線Nに対し、傾斜角θ1、θ2及びθ3でタイヤ半径方向内方に向かってブロック外方に実質的に直線状で傾く複数の第1乃至第3傾斜面16乃至18と、最も内方の第3傾斜面18のタイヤ半径方向内端から溝底部8Aに連なりかつセンターブロック9Aの外側に中心を有する円弧で形成された曲面部20とを含む第2主壁部13Bとして形成されている。
第2主壁部13Bでは、タイヤ半径方向内側の傾斜面ほど前記角度が大、即ち、第1乃至第3傾斜面16乃至18の踏面法線Nに対する角度が、θ1<θ2<θ3の関係を満たしている。また、ブロック9の先端側の剛性を確保するために、前記角度θ2及びθ3は、いずれも踏面法線Nよりセンターブロック9Aの外側に傾くものが望ましい。これらの観点から、前記角度θ1は、θ1<θ2<θ3の関係を満たし、かつ−5〜5°の範囲に規定されるのが望ましい。同様に、前記角度θ3は、θ1<θ2<θ3の関係を満たし、かつ15°〜30°の範囲に規定されるのが望ましい。
上述のような第1主壁部13A及び第2主壁部13Bは、いずれも曲面部20を含むことによって、ブロック9の根本部分での応力集中を緩和して耐久性を高めることができる。また、第2主壁部13Bについては、角度θが漸増する複数の傾斜面16乃至18を含むことによって、より一層、ブロック9の路面への突き刺さり抵抗を緩和しつつブロックの根本側の高剛性化を高いバランスで実現する。
本実施形態において、踏面11の各面取り辺11Cに連なる主壁部13は、第1主壁部13Aで形成されているが、これに代えて、第2主壁部13Bで構成されても良いのは言うまでもない。
図6には、センターブロック9Aの踏面11のタイヤ周方向辺11Aと、斜辺11Cとの間のコーナ部14が代表的に示されている。該コーナ部14は、図4に示されるように、踏面11と平行なブロック横断面(この横断面が仮想線L1乃至L4で示されている)において、センターブロック9Aの内側に中心を有する円弧で面取りされた面取り部15で形成されている。そして、面取り部15は、その円弧の曲率半径R1がタイヤ半径方向内方に向かって漸増する円錐状に形成される。
一般に、センターブロック9Aをはじめとし、各ブロック9の根本部分に作用する応力は、前記コーナ部14に集中する傾向がある。しかし、コーナ部14を上述のような面取り部15で構成することにより、ブロックの根本部分かつコーナ部14に集中する応力を、面取り部15の形状に沿って分散・緩和できる。これにより、ブロック9へのクラックの発生を抑止し、ブロック9の耐久性を向上できる。
また、面取り部15は、円錐状をなすことによってブロック9の路面に対する突き刺さり抵抗を緩和してタイヤのトラクション性能を維持できる。
従って、本発明の不整地走行用空気入りタイヤは、クラックの発生を抑止してブロック9の耐久性を向上しつつ、路面への突き刺さり抵抗を緩和してトラクション性能が維持され、これらのタイヤ性能が高レベルで両立できる。なお、コーナ部14の少なくとも一つを前記面取り部15とすれば、前記の作用は期待できるが、好ましくはブロック9の全てのコーナ部14を面取り部15で形成することが望ましい。
図6に示されるように、前記面取り部15のタイヤ半径方向の外端15eは、踏面11に位置させるとともに、鋭なエッジで形成することが望ましい。このような面取り部15は、先に路面と接触するブロック9のタイヤ半径方向外端側でブロック9の突き刺さり抵抗を軽減させ、タイヤのトラクション性能を向上できる。ここで、鋭なエッジとは、ブロック9の踏面11のコーナ部での突き刺さり抵抗を軽減しうる形状として、文字通り鋭いエッジで形成される場合の他、曲率半径が0.5mm以下の円弧でも良い。
前記面取り部15の円弧の曲率半径R1は、該面取り部15のタイヤ半径方向の最内方位置において、3〜10mmで形成されるのが望ましい。本実施形態の面取り部15は、踏面11から溝底部8Aまでのびている。従って、前記面取り部15の最内方位置は溝底部8Aとなる。前記最内方位置での面取り部15の曲率半径R1が3mm未満になると、ブロック9の耐久性を向上させる効果が十分に期待できず、逆に10mmを超えると、不整地に接するブロック9の水平方向への抵抗が小さくなり、トラクション性能が大幅に低下するおそれがある。
なお、第1主壁部13Aと第2主壁部13Bとの間のコーナ部14においても、図4と同様に、面取り部15を形成することができる。この場合、第2主壁部13Bの各傾斜面16乃至18と、第1主壁部13Aの傾斜面19とが、それぞれ傾斜角に応じてなめらかに接続される。
本実施形態のブロック9の踏面11には、タイヤ半径方向内側の深さhを有する凹み部21が形成されている。
凹み部21により、ブロック9の踏面11付近のみ剛性が下げられ、踏面11が接地した際の衝撃による踏面11の外縁端部における損傷等が防止される。また、路面に対する摩擦力を増し、トラクションをさらに向上させることができる。
前記凹み部21の深さhが大きくなるとブロック9の剛性が小さくなり、ひいては、路面への突き刺さり抵抗が増加するおそれがある。逆に、前記深さhが小さくなるとブロック9の剛性が大きくなり、踏面11が接地した際の衝撃によりセンターブロック9Aの先端側に損傷が生じるおそれがある他、トラクション性能の十分な向上が期待できない。このような観点から、図5に示されるように、第2主壁部13Bの最もタイヤ半径方向外側の斜面16のタイヤ半径方向長さLと、凹み部21の深さhとの差の絶対値が、前記ブロック高さBHの0.1〜0.17倍となるように規定されるのが望ましい。これにより、センターブロック9Aの踏面11付近で剛性が適度に下げられ、トラクション性能を維持しながら、踏面11の外縁端部における損傷を防止できる。
上記本実施形態では、面取り部15が形成されたブロックとして、センターブロック9Aを例に挙げて説明したが、ミドルブロック9B及びショルダーブロック9Cにも同様に本発明を好適に採用し得る。
以上詳述したが、本発明の不整地走行用空気入りタイヤは、自動二輪車用のみならず、三輪バギー車や四輪車用としても好適に実施しうる。
図2のトレッドパターンを有する自動二輪車用のフロント用の不整地走行用空気入りタイヤ(タイヤサイズ:90/100−21)が表1の仕様にて複数種類試作され、それらの性能が評価された。各タイヤは、いずれも、トレッド部の全表面積Sに対する踏面の表面積Sbの比が0.2とされた。なお、参考例1は、第2主壁部の構成を、第1主壁部の構成と同様な、1つの傾斜面からなるものとされた。テストの要領は、次の通りである。
<トラクション性能>
以下の条件で各供試タイヤが装着された車両を使用して、不整地からなるモトクロスコースを走行し、ドライバーのフィーリングにより、駆動力の伝達性を中心として比較例1を100点とする官能テストを行った。結果は、数値が大きいほど良好である。なおリム、車両等は次の通りである。
リム:1.60WM
内圧:80kPa
車両:排気量450ccの4ストロークのモトクロス用自動二輪車
タイヤ装着輪:前輪
<ブロックの耐久性>
各供試タイヤでモトクロスコースを20分の全開走行を2回行った後、目視検査によって、根元部分にクラックが生じたブロックの個数を調べた。リム及び車両等の条件は前記と同じである。テストの結果などが表1に示される。
Figure 0005647642
Figure 0005647642
テストの結果より、実施例のタイヤは、比較例に比べてトラクション性能及び耐久性を示す総評が向上されたことが確認できる。
1 不整地走行用空気入りタイヤ
2 トレッド部
3 サイドウォール部
4 ビード部
6 カーカス
8 溝
8A 溝底部
9 ブロック
11 踏面
13 主壁部
13A 第1主壁部
13B 第2主壁部
14 コーナ部
15 面取り部
16、17、18、19 傾斜面
20 曲面部
21 凹み部
BH ブロックの高さ
TW トレッド接地幅
N 踏面法線
R 回転方向
R1 半径面取り部の曲率半径
R2 曲面部の曲率

Claims (6)

  1. トレッド部に、溝と、該溝の溝底部から***する複数のブロックとが形成された不整地走行用空気入りタイヤであって、
    前記ブロックの少なくとも一つは、タイヤ半径方向の外側を向く多角形状の踏面と、前記踏面からタイヤ半径方向内側にのびて前記溝底部に連なる壁面とを有し、
    前記壁面は、前記踏面の前記多角形状の各辺からタイヤ半径方向内側にのびる複数の主壁部と、隣り合う前記主壁部間のコーナ部とを有し、
    前記コーナ部の少なくとも一つは、前記踏面と平行なブロック横断面において、ブロック内側に中心を有する円弧で面取りされるとともに、前記円弧の曲率半径がタイヤ半径方向内側に向かって漸増する円錐状の面取り部であり、
    前記主壁部は、第1主壁部と第2主壁部とを含み、
    前記第1主壁部は、前記踏面と直交するブロック縦断面において、前記踏面からタイヤ半径方向内方に向かってブロック外方に実質的に直線状で傾く一つの傾斜面と、この傾斜面のタイヤ半径方向内端から溝底部に連なる曲面部とを含み、
    前記第2主壁部は、前記ブロック縦断面において、前記踏面からタイヤ半径方向に向かってブロック外方に実質的に直線状で傾きかつ前記踏面のエッジに立てた踏面法線に対する角度が異なる複数の傾斜面を含むことを特徴とする不整地走行用空気入りタイヤ。
  2. 前記面取り部のタイヤ半径方向の外端は、前記踏面に位置する請求項1記載の不整地走行用空気入りタイヤ。
  3. 前記面取り部のタイヤ半径方向の外端は、鋭なエッジ又は曲率半径が0.5mm以下の円弧からなる請求項1又は2に記載の不整地走行用空気入りタイヤ。
  4. 前記第2主壁部の前記複数の傾斜面は、タイヤ半径方向内側の傾斜面ほど前記角度が大であり、
    しかも、前記第2主壁部の少なくとも一方側の前記コーナ部が前記面取り部である請求項1乃至3のいずれかに記載の不整地走行用空気入りタイヤ。
  5. 前記踏面には、凹み部が形成され、
    前記踏面に連なる最もタイヤ半径方向外側の斜面のタイヤ半径方向長さLと、前記凹み部の深さhとの差が、前記溝底部から前記踏面までのブロック高さHの0.10〜0.17倍である請求項4記載の不整地走行用空気入りタイヤ。
  6. 前記ブロックの前記踏面は、タイヤ周方向にのびるタイヤ周方向辺と、前記タイヤ軸方向にのびる斜辺とを含み、
    前記第1主壁部は、前記タイヤ周方向辺からタイヤ半径方向内側にのび、
    前記第2主壁部は、前記斜辺からタイヤ半径方向内側にのびている請求項1乃至5のいずれかに記載の不整地走行用空気入りタイヤ。
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