(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ周方向にのびる複数の縦溝と、縦溝と縦溝、縦溝とショルダー接地端外側に各々開口する横溝とによって形成されるブロックをタイヤ周方向に多数配列した空気入りラジアルタイヤにおいて、
上記横溝に接する上記ブロックの周方向端部に、深さ方向において、タイヤ赤道方向に平行且つブロック踏面部に垂直な平面に対して１０°〜４０°の傾斜角θをもつ傾斜サイプを、前記横溝に沿って複数設置し、
前記傾斜サイプの周方向長さＬがブロック平均ピッチ長ＰB の５〜２５％であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【請求項２】
タイヤ周方向にのびる複数の縦溝と、縦溝と縦溝、縦溝とショルダー接地端外側に各々開口する横溝とによって形成されるブロックをタイヤ周方向に多数配列した空気入りラジアルタイヤにおいて、
上記横溝に接する上記ブロックの周方向端部に、深さ方向において、タイヤ赤道方向に平行且つブロック踏面部に垂直な平面に対して１０°〜４０°の傾斜角θをもつ傾斜サイプを、前記横溝に沿って複数設置し、
複数の前記傾斜サイプ間の間隔ＳＰを傾斜サイプの周方向長さＬの０．７〜１．５倍としたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【請求項３】
タイヤ赤道に対し直角でない横溝を有する空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記傾斜サイプは、その主要部分がタイヤ赤道に平行をなし、この主要部分に連続して前記横溝に開口するサイプ部が横溝に対して直角をなすことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ブロックパターンを有する空気入りラジアルタイヤ、特に重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、特にそのトウアンドヒール摩耗の防止に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ブロックパターンを有する空気入りラジアルタイヤは、その宿命的に発生するトウアンドヒール摩耗、すなわちブロックのタイヤ周方向前端部（最初の接地域）とタイヤ周方向後端部（最後の接地域）に段差状に生じる偏摩耗を防止するため、もっぱらブロックを形成する横溝の一部もしくは全長にわたりブロックの周方向縦溝よりも浅くする、いわゆるブリッジと呼ばれる高まりを設けていた。これは、車両速度−タイヤ周速間の相対速度差に基づくトレッド表面への剪断力と、ブロック変形に基づくタイヤ周方向へのトレッド表面における剪断力のうち、特に後者を小さくしてその合計剪断力を小さくし、これによりブロック前端部及び後端部での剪断力差を小さくしてトウアンドヒール摩耗を防止しようとしている（特公昭５７−９９６７）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの種のブリッジを設けることは、トウアンドヒール摩耗を防止する点では好ましいが、横溝の有効断面積を減少せしめ、排水性を害する方向に進むことは明らかである（二律背反）。これでは、ブロックパターンがオールウェザー用として一般に用いられるように特に排水性を配慮した技術的意義が喪失する。そして、このブリッジの高さによっては、その摩耗の極初期においてさえも湿潤路でのトラクション性にも問題が生じる。
【０００４】
この発明の目的は、排水性を保持しつつ、かつトウアンドヒール摩耗をも有効に防止することができる空気入りラジアルタイヤを提供する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
トウアンドヒール摩耗の発生要因としては２つの主要因がある。１つは、車両速度とタイヤ周速との間の相対速度差に基づいて生じる剪断力と、ブロック踏面部表面に負荷によって生じる周方向両端における互いに反対向きの各剪断力との総和が、ブロック周方向両端部でそれぞれ異なるため、即ち剪断力の総和がブロック周方向両端で異なるとき、剪断力の総和の大きい端部では、摩擦力に対するすべりは、ブロックの変形量に対して与えられるべきすべりに飽和状態に近く、他端では剪断力の総和は摩擦力に対し相対的に小さく、すべりはブロックの変形量に与えられるべきすべりより小さく未飽和である。従って、同一の摩擦力に対しすべりの差が発生し、これが摩擦エネルギーの差となって現れ、摩耗の差、即ちトウアンドヒールとなるものである。
【０００６】
もう１つは、トラクションがかかる駆動軸に装着されるタイヤでは、トレッドが路面に接地してから離地する時に、ブロック前端から後端に向って順次路面から離れながら後端部のみ摩擦力で剪断力による変形を維持しているが、ブロックの路面との摩擦力が急減するため、その変形が急にもどりはじめ、このとき路面との間でブロックの後端部がすべりこすられて摩耗することにより生じる。
【０００７】
これを防止するには、上述の通り、偏摩耗が生じるときにはブロック表面と路面との間で確実にすべりが生じているから、このすべりが生じない条件を設定することが必要となる。これには、例えばブリッジを設け、変形による剪断力を小さくする方法があるが、ブロックパターンの特長としてのオールシーズン性能を維持することが困難となることは前述の通りである。
【０００８】
従って、ブロックの周方向端部の特に摩耗の多い部分の摩擦エネルギーをさげて摩耗を少なくし、１つのブロック中での摩耗差を小さくする方法をとらねばならない。
【０００９】
一般に、摩擦エネルギーｅは、負荷Ｗ、摩擦係数μとした場合、摩擦力Ｆ＝Ｗ・μとすべり量Ｓとの積として表わされるが、すべり量Ｓは１つのタイヤの中ではほぼ一定と考えられ、また負荷Ｗも一定であるから、摩擦係数μをさげることが摩擦エネルギーｅの減少につながる。
【００１０】
摩擦係数μを下げるには、トレッドゴムの材質をかえる方法もあるが、湿潤路での摩擦係数μが下がることは避けたく、またブロックゴムのすべての摩擦係数μがさがるとブロック表面全体のすべり量Ｓが大きくなり、摩耗をかえって大きくするから不都合である。
【００１１】
従って、ブロックゴム全体としては摩擦係数μはあくまで高く、かつ摩擦エネルギーｅの大きい部分でのみ摩擦係数μを小さくすることが必要となる。要するに、トウアンドヒール摩耗が生じるブロックの周方向端部における「部分的な」摩擦係数μを下げ、ブロックゴム全体の摩擦係数μを下げない様にしなければならない。
【００１２】
そこで、この二律背反の事項を実現するため鋭意研究した結果、この発明は、ブロックの周方向端部に特殊なサイプを設置し、ブリッジがなくてもその部分の摩耗エネルギーｅを小さくして摩耗の大きい”トウ”部の量を軽減して、平滑摩耗のいわゆる偏摩耗のないタイヤを提供する。
【００１３】
すなわち、この発明は、タイヤ周方向にのびる複数の縦溝と、縦溝と縦溝、縦溝とショルダー接地端外側に各々開口する横溝とによって形成されるブロックをタイヤ周方向に多数配列した空気入りラジアルタイヤにおいて、上記横溝に接する上記ブロックの周方向端部に、赤道方向とほぼ平行であって、タイヤ赤道に平行で且つブロック踏面部に垂直な平面に対して深さ方向に傾斜した複数の傾斜サイプを設ける構成を採用した。
【００１４】
傾斜サイプの傾斜角度は、タイヤ赤道に平行且つブロック踏面部に垂直な平面に対して１０°〜４０°とすることが望ましい。傾斜角度が１０°未満の場合、ブロック周方向端部においてタイヤ幅方向の運動を生ぜしめて摩擦係数μを下げるには不十分となり、４０°を越えると今度は逆にタイヤ幅方向の運動（力）の成分が弱くなって効果が薄れ、また傾斜サイプの近傍の小領域基底部でブロックの剛性が小さくなり、欠け、ティアー等の発生が生じ易くなる。
【００１５】
傾斜サイプの長さも同様のことがいえるもので、傾斜サイプの周方向長さがブロック平均ピッチ長の５％未満であれば、ブロック周方向端部においてタイヤ幅方向の運動を生ぜしめて摩擦係数μを下げるには不十分となり、２５％を越えると、タイヤ幅方向の運動の成分が弱くなり、欠け、ティアー等が生じ易くなる。
【００１６】
傾斜サイプの深さも重要な因子であり、少なくとも横溝深さの５０％以上、隣接する縦溝深さの１００％程度が良好な深さである。横溝深さの５０％未満の場合は、ブロック周方向端部においてタイヤ幅方向の運動を生ぜしめて摩擦係数μを下げるには不十分となり、隣接する縦溝深さの１００％を越えると、タイヤ幅方向の運動の成分が弱くなり、欠け、ティアー等が生じ易くなる。
【００１７】
傾斜サイプの間隔についても、上記と同じ理由からサイプ周方向長さの０．７〜１．５倍とすることが好ましい。従って、サイプ周方向長さの０．７倍未満の場合は、所望とする偏摩耗防止効果が乏しく、１．５倍を越えると欠け、ティアー等が多くなる。
【００１８】
なお、ブロックの周方向端部に設置するサイプを、本発明の様なタイヤ赤道にほぼ平行に延びる傾斜サイプとせずに、タイヤ赤道に対して一定の角度を持たせた通常の垂直サイプとすることも考えられるが、傾斜がないと、負荷の垂直成分によってタイヤ幅方向にそのサイプとサイプで囲まれた小ブロックが倒れ込む作用、即ちタイヤ幅方向に積極的に移動し、すべろうとする作用がないため、周方向摩擦力に対するμ低下の効果がない。ただ、周方向力が作用したときの幅方向力が生じてわずかな効果が期待できるものの、前記小ブロックの形状からくる剛性が部分的に異なるため、複雑な動きを生ぜしめ、かえって別の形で変摩耗を助長するとともに、ブロックの欠け、クラック等が生じるなどの点で問題がある。
【００１９】
【作用】
この発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向にのびる複数の縦溝と、縦溝と縦溝、縦溝とショルダー接地端外側に各々開口する横溝とによって形成されるブロックをタイヤ周方向に多数配列した空気入りラジアルタイヤにおいて、上記横溝に接する上記ブロックの周方向端部に、赤道方向とほぼ平行であって、かつ深さ方向に傾斜した複数の傾斜サイプを設ける構成なので、本タイヤを操舵輪として用いた場合、特に接地域での前端部で負荷の垂直方向成分に基づいてその部分のブロックは前記傾斜サイプによりタイヤ転動方向に対して大きな直角方向成分の運動が発生する。この直角方向成分の運動は、周方向力に対する摩擦係数を下げる働きがあり、ブロックの接地端では、すべりがすでに飽和状態に近くなってので、摩擦力のみが低下し摩擦エネルギーを下げるが、後端部では摩擦係数の低下とともに、すべりも未飽和のため変化増大する。すなわち、接地前端部では摩耗が減少し、後端部では増減が一部相殺されるため、摩耗は幾分減少するか、増加するので、両端の摩耗量が少なくなり、偏摩耗は減少することとなるのである。また本タイヤを駆動輪に用い、駆動力が働いたときは、タイヤの接地域の前端部と後端部での作用が逆となる以外で上記と同じ運動が生じるほか、次の作用を奏する。
【００２０】
すなわち、前述した様に、従来タイヤでは、タイヤが接地している領域の後端部で、剪断力により変形させられ、路面との摩擦力ですべりを最小限におさえられていたブロックは、ブロックの前端部で接地が解除されたとき、急激に垂直負荷Ｗが低減するため、ブロック後端部で摩擦力Ｆ＝Ｗ・μが小さくなり、因って急激にすべり量Ｓが大きくなる。そしてこのすべり量Ｓが負荷Ｗの低下により遥かに大きく変化するため、摩擦エネルギーｅはかえって大きくなり、偏った摩擦をする。また、すべり量Ｓが大きい方向に変化するとき、ブロック表面の剪断力はすべり量Ｓに比例して大きくなるから、この力によっても偏摩耗は増進させられる。しかし、本発明のタイヤは、垂直負荷Ｗが減少する過程で、ブロック後端部はブロック前端部で変形する過程と逆の形で復元するが、この時、前記傾斜サイプによりタイヤ転動方向と直角方向の運動（但し接地した前端部とは逆向き方向）を発生させる。
【００２１】
このタイヤ転動方向に対する直角成分の運動は、その部分の摩擦係数を極めて小さくするから、小さくなった垂直負荷Ｗ、大きくなったすべり量Ｓの中にあって、摩擦係数μのみが小さくなり、摩擦エネルギーｅを減少させ、偏摩耗を軽減させる。
【００２２】
従って、この発明のタイヤは、ブロックゴム全体の摩擦係数μを下げていないので、湿潤路での摩擦係数μが下がることもなく、また横溝にブリッジを形成していないので排水性を低下させることもない。また、タイヤ赤道に対して一定の角度を持たせた通常の垂直サイプではなく、タイヤ赤道にほぼ平行に延びる傾斜サイプであるので、負荷に必ず付随している垂直力を有効に利用し、サイプ部分での周方向摩擦係数を低下させるとともに、カットやクラックを起こすことも少なくないのである。
【００２３】
なお、傾斜サイプの傾斜角度をタイヤ赤道に平行且つブロック踏面部に垂直な平面に対して１０°〜４０°とし、傾斜サイプの周方向長さがブロック平均ピッチ長の５〜２５％とし、傾斜サイプの深さを少なくとも横溝深さの５０％以上、隣接する縦溝深さの１００％程度とした場合は、ブロック周方向端部においてタイヤ幅方向の運動を生ぜしめて摩擦係数μを下げる傾向が増大し、またタイヤ幅方向の運動（力）の成分が良好に働き、傾斜サイプの近傍の小領域基底部でブロックの剛性が小さくなることもなく、欠け、ティアー等の発生を防止することができる。
【００２４】
【実施例】
図１はこの発明に係る空気入りラジアルタイヤの一実施例を示すトレッドパターン概略図、図２は同要部拡大図、図３は図２においてＡ方向から見た要部概略側面図である。
【００２５】
図において、１はタイヤ踏面部、２はタイヤ周方向にのびる複数の縦溝、３、４はそれぞれ縦溝２と縦溝２、縦溝２とショルダー接地端５外側に各々開口する横溝である。６はこれら複数の縦溝２と横溝３、４とによって形成されるブロックであり、タイヤ周方向に多数配列されている。ＰＢ  はブロック６のピッチ長を示している。
【００２６】
７はブロック６の周方向端部であり、当該周方向端部７における最初の接地域であるブロック端部７ａと最後の接地域であるブロック端部７ｂに、それぞれ、タイヤ赤道ＴＥ方向にほぼ平行であって、かつ深さ方向に傾斜した傾斜サイプ８が複数設置されている。９はブロック６の縦溝２側端部において設置された通常の垂直サイプである。
【００２７】
傾斜サイプ８は、ブロック端部７ａ及びブロック端部７ｂとも、図２及び図３に示す様に、その深さ方向において、タイヤ赤道ＴＥに平行且つブロック踏面部１に垂直な平面Ｐに対して、タイヤ赤道ＴＥ方向に向かって１０°の傾斜角θをもって形成されている。またこの傾斜サイプ８は、周方向長さＬがブロック平均ピッチ長ＰＢ  の１５％であり、傾斜サイプ８の間隔ＳＰは、周方向長さＬの１．２倍としている。
【００２８】
従って本タイヤを操舵輪として用いた場合、ブロック６接地域でのブロック端部７ａ、７ｂで負荷の垂直方向成分に基づいてその部分のブロック６は傾斜サイプ８によりタイヤ転動方向に対して大きな直角方向成分の運動が発生する。また本タイヤを駆動輪に用いたときは、ブロック６接地域のブロック端部７ａ、７ｂで上記と同じ運動が生じるほか、接地状態が解除され、垂直負荷Ｗが減少する過程で、ブロック端部７ｂはブロック端部７ａで変形する過程と逆の形で復元し、この時、傾斜サイプ８はタイヤ転動方向と直角方向の運動（但し接地した端部とは逆向き方向）を発生させる。そしてこのタイヤ転動方向に対する直角成分の運動は、その部分の摩擦係数を極めて小さくし、小さくなった垂直負荷Ｗ、大きくなったすべり量Ｓの中にあって、摩擦係数μのみが小さくなり、摩擦エネルギーｅを減少させ、偏摩耗を軽減させる。
【００２９】
次に、傾斜サイプの傾斜角θを種々変化させたタイヤサイズ  １０．００Ｒ２０  １４ＰＲ、リムサイズ２０×７．００、空気圧  ０．７２５ＭＰのタイヤを試作し、良路走行専用トラックの前輪（操舵輪）及び後輪（駆動輪）に装着し、荷重は定積負荷状態で、耐偏摩耗試験をした。
【００３０】
同試験は、図７に示す様に、７万Ｋｍ走行後のブロック６表面におけるブロック端部７ｂの偏摩耗量ｈ（ｍｍ）を測定して評価している。同図において、３、７ｂは前記実施例と同符号で、それぞれ縦溝２、２に開口する横溝、ブロック端部である。なお縦溝２とショルダー接地端５に開口する横溝４についても同様に試験して、横溝３と共に総合評価している。
【００３１】
図４は、横軸に傾斜サイプの傾斜角θをとり、縦軸に偏摩耗指数をとってそれらの関係を示している。偏摩耗指数は、傾斜角θ＝０°の通常の垂直サイプ（周方向長さがブロック平均ピッチ長の１５％）を同条件下で同様に試験し、その偏摩耗量ｈ（ｍｍ）を１００として、各傾斜角θにおける偏摩耗指数をプロットしている。また傾斜サイプの周方向長さＬをブロックピッチ長ＰＢ  に対する比率におきかえて種々変化させた偏摩耗特性についても評価している。このときのＰＢ  は平均ピッチ長を用いている。偏摩耗指数が小さいほど耐偏摩耗性が良好であることを示す。なおブロック平均ピッチ長ＰＢ  とは、騒音低減対策などで異なる長さのピッチ長さを１つのタイヤに用いた場合、その平均のピッチ長さをいう。
【００３２】
ブロックの端部７ａ及びブロック端部７ｂにサイプがないタイヤについても試験をした結果、このタイヤでは偏摩耗指数が１０５〜１０８であった。
【００３３】
図４より、ブロックの周方向端部にサイプを形成しないタイヤに比して、ブロックの周方向端部にサイプを形成したタイヤは、いずれも偏摩耗指数が低下している。特に、傾斜サイプを形成した本発明のタイヤの場合は、通常の垂直サイプに比して、耐偏摩耗性の改善効果が認められ、なかでも傾斜サイプの傾斜角θが１０〜４０°の範囲が好適であることが認められる。４０°を越えても、図４からは、耐偏摩耗性は良好ではあるが、７万Ｋｍ走行後のタイヤを観察すると、傾斜サイプの近傍の小領域基底部で、欠け、ティアー等の発生が発見された。
【００３４】
また図４から、傾斜サイプの周方向長さＬを漸次長くした場合も、耐偏摩耗性が良好であることが認められるが、特に周方向長さＬが５％の地点から急激に耐偏摩耗性が改善されており、それ以上の長さになると改善効果は漸増している。但し、２５％を越えると、７万Ｋｍ走行後のタイヤでは、欠け、ティアー等の発生が認められた。
【００３５】
傾斜サイプの間隔ＳＰを変化させたタイヤも試作し、前記と同条件下で試験したが、サイプ周方向長さＬの０．７倍未満の場合は、偏摩耗防止効果が乏しく、１．５倍を越えると欠け、ティアー等が多くなることが認められた。
【００３６】
この発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば図５に示す様に、ブロック６の周方向端部に形成する傾斜サイプをブロック端部７ａとブロック端部７ｂにおいて互いに反対方向の傾斜角として形成することもできる。すなわち、ブロック端部７ａの傾斜サイプ８をタイヤ幅方向外側に切り込み、ブロック端部７ｂの傾斜サイプ８をタイヤ赤道ＴＥ方向に切り込む構成である。これにより、ブロックの接地時、垂直負荷Ｗが減少する過程で、ブロック端部７ｂはブロック端部７ａで変形する過程と逆の形で復元することに対応して、ブロック端部７ａとブロック端部７ｂではタイヤ転動方向に対して相互に逆向きの直角方向の運動が発生し、同一方向の場合と同様に、摩擦エネルギーｅを小さくし、偏摩耗を防止する。
【００３７】
また本発明は、傾斜サイプを、ブロックの周方向端部にタイヤ赤道方向にほぼ平行に形成されていればよいことから、図６に示す様に、略く字状に折れ曲がった傾斜サイプ８でも差支えない。このように、サイプの主要部分から略く字状に折れ曲がって横溝３、４への開口端を構成する傾斜サイプ８の場合は、タイヤ赤道ＴＥに対し直角でない横溝３、４への開口端が、横溝３、４に対しては直角をなしてサイプ部のカケ、ティアー等を小さくするとともに、サイプの主要部分がタイヤ赤道ＴＥにほぼ平行をなして偏摩耗を防止する作用効果を奏する。
【００３８】
また、傾斜サイプの形成位置は、ブロックの周方向端部の両方、すなわちブロック両端部の両方に形成することが望ましいが、タイヤの回転方向が特定されている場合、その目的がかなう側の一方に限定することもできる。また、傾斜サイプを形成するブロックも、タイヤの全領域でなくても、最も発生し易いショルダー接地端側のブロックのみでもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上の通り、この発明は、タイヤ周方向にのびる複数の縦溝と、縦溝と縦溝、縦溝とショルダー接地端外側に各々開口する横溝とによって形成されるブロックをタイヤ周方向に多数配列した空気入りラジアルタイヤにおいて、上記横溝に接するブロックの周方向端部に、タイヤ赤道方向にほぼ平行であって、かつ深さ方向に傾斜した傾斜サイプを複数設置した空気入りラジアルタイヤであるので、排水性を保持しつつ、トウアンドヒール摩耗をも有効に防止することができる。
【００４０】
また、トレッドゴムの材質をかえる構成ではないので、タイヤ全体としての湿潤路での摩擦係数μの低下もなく、さらに垂直サイプではなく、傾斜サイプであるので、その耐偏摩耗性の改善効果は格別顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る空気入りラジアルタイヤの一実施例を示すトレッドパターン概略図である。
【図２】同要部拡大図である。
【図３】図２においてＡ方向から見た要部概略側面図である。
【図４】傾斜サイプの傾斜角θと偏摩耗指数との関係図である。
【図５】反対方向の傾斜角θをもつ傾斜サイプが設置された他実施例を示すブロックの要部拡大図である。
【図６】略く字状の傾斜サイプが設置された他実施例を示すトレッドパターン概略図である。
【図７】ブロック端部における偏摩耗状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１    踏面部
２    縦溝
３    横溝
４    横溝
５    ショルダー接地端
６    ブロック
７    周方向端部
７ａ  ブロック端部
７ｂ  ブロック端部
８    傾斜サイプ
９    垂直サイプ
Ｗ    垂直負荷
ＰＢ    ブロック平均ピッチ長
θ    傾斜サイプの傾斜角
Ｌ    傾斜サイプの周方向長さ
ＴＥ  タイヤ赤道
ＳＰ  傾斜サイプの間隔
【図１】
0003561287.tif 000002
【図２】
0003561287.tif 000003
【図３】
0003561287.tif 000004
【図４】
0003561287.tif 000005
【図５】
0003561287.tif 000006
【図６】
0003561287.tif 000007
【図７】
0003561287.tif 000008