(57)【要約】【課題】コーナリング時の性能を向上したタイヤを提供する。【解決手段】この空気入りタイヤは、タイヤのトレッド部に表面形状が多角形状のブロックの複数からなるブロック群を有し、前記ブロック群におけるブロックの基準ピッチ長さをP(mm)、該ブロック群の幅をW(mm)、前記基準ピッチ長さＰと前記幅Wとで区画される、前記ブロック群の基準区域内に存在する前記ブロックの個数をa(個)、前記基準区域内のネガティブ率をN(%)とし、a/(P×W×(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個数密度Sを0.003個/mm2以上0.04個/mm2以下の範囲内とし、さらに、該トレッド部のトレッドゴムの内部に、前記単位実接地面積の50%以上の範囲において、有機繊維からなるシートが埋設してなる。【選択図】図3
2011042226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤのトレッド部に表面形状が多角形状のブロックの複数からなるブロック群を有する空気入りタイヤにおいて、
前記ブロック群におけるブロックの基準ピッチ長さをP(mm)、該ブロック群の幅をW(mm)、前記基準ピッチ長さＰと前記幅Wとで区画される、前記ブロック群の基準区域内に存在する前記ブロックの個数をa(個)、前記基準区域内のネガティブ率をN(%)とし、
a/(P×W×(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個数密度Sを0.003個/mm2以上0.04個/mm2以下の範囲内とし、
さらに、該トレッド部のトレッドゴムの内部に、前記単位実接地面積の50%以上の範囲において、有機繊維からなるシートが埋設してあることを特徴とする、空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記有機繊維からなるシートが埋設してある位置は、ブロックゴムの内部である、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記有機繊維からなるシートが埋設されている位置は、前記ブロックよりタイヤ径方向内側である、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記有機繊維からなるシートは、タイヤの赤道面に対する角度が、70度から110度までの範囲内である、請求項3に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記多角形ブロックは、五角形以上の角数の多角形状のブロックである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤ、特には、タイヤのトレッドに、底面が多角形状の柱体のブロックからなるブロック群を有する空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気入りタイヤでは、例えば特許文献1のように、エッジ効果を向上させることによって、ウェット路面、氷上路面等に対する駆動、制動及び旋回性能を高めることを目的に、主溝や横溝をもってブロックを細かく区画形成するとともに、形成されたブロック内にサイプを付加することが広く一般に行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2001-191739号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような従来の空気入りタイヤでは、走行性能を大きな接地面積の確保によって向上させることを目的に、一つ一つのブロックを比較的大きく形成していたため、ブロックの中央域において水膜が効率良く除去されず、これもまたウェット路面の走行性能の向上を阻害する要因となっていた。
また、ブロックにサイプを設けた場合は、エッジ効果は向上するものの、サイプによってブロック部分の剛性が低くなり、特に車両旋回時の剛性が不足する結果、操縦安定性にかける場合があった。すなわち車両旋回時に車両外側寄りのブロック部分の倒れ込みが生じると、接地性が悪化してしまい、また、剛性の低いブロックは、曲げ変形が生じやすく、結果として、コーナリングフォースが小さくなり、操縦安定性が低くなるという問題も生じ、近年の車両性能の向上に見合った十分な走行性能を得ることが難しかった。特に、ウェット路面での性能の向上を所期した場合、より高い駆動、制動及び旋回性能の要求の下で、ブロック内により多くのサイプを設けることが必要となるため、上述したような問題はより顕著となる。
【０００５】
それゆえ、本発明は、これらの問題を解決することを課題とするものであり、その目的は、トレッド部のブロックの構造の適正化を図ることで操縦安定性を向上させた空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者らは前記課題を解決すべく、鋭意究明を重ねたところ、タイヤのトレッド踏面に、底面が多角形状の柱体であるブロックの複数からなるブロック群を有する空気入りタイヤにおいて、該ブロック群の単位実接地面積当たりのブロック個数密度を特定の適切な範囲とすることによって、それぞれのブロックのトータルエッジ長さ及びエッジ方向が増大して、優れたエッジ効果が発揮されること、また、ブロック一つ一つの接地性が向上されて、高い走行性能等が発揮されること、しかも、それぞれのブロックを小さくすることによって、ブロックの中央域からブロック周縁までの距離が小さくなって、ブロックによる水膜の除去効果が向上させること、の知見を得た。
【０００７】
さらに、発明者らは、該トレッド部のトレッドゴムの内部に、単位実接地面積の50%以上の範囲において、有機繊維からなるシートが挿入することによって、路面からの入力に対するブロックの剛性を高め、ブロックの曲げ変形を抑制する一方、せん断変形の寄与を大きくして、より大きなコーナリングフォースが得られる結果、操縦安定性をさらに向上させることができるとの知見を得た。
【０００８】
タイヤのトレッド部に表面形状が多角形状のブロックの複数からなるブロック群を有する空気入りタイヤにおいて、
前記ブロック群におけるブロックの基準ピッチ長さをP(mm)、該ブロック群の幅をW(mm)、前記基準ピッチ長さＰと前記幅Wとで区画される、前記ブロック群の基準区域内に存在する前記ブロックの個数をa(個)、前記基準区域内のネガティブ率をN(%)とし、
a/(P×W×(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個数密度Sを0.003個/mm2以上0.04個/mm2以下の範囲内とし、
さらに、該トレッド部のトレッドゴムの内部に、前記ブロック群の実接地面積の50%以上の範囲において、有機繊維からなるシートが埋設してあることを特徴とする。
【０００９】
ここでいう「ブロックの基準ピッチ長さ」とは、ブロック群を構成する１つのブロック列におけるブロックの繰り返し模様の最小単位を指すものとし、例えば１つのブロックとそのブロックを区画する溝によってパターンの繰り返し模様が規定されている場合は、ブロック１個分のトレッド周方向長さと、このブロックのトレッド周方向に隣接する溝１本分のトレッド周方向長さとを加算したものをブロックの基準ピッチ長さとする。「ブロック群の幅W」とは、ブロックを密集配置してなるブロック群のトレッド幅方向長さを指し、例えばブロック群がトレッド全体に存在する場合は、トレッド接地幅を指すものとする。また、周方向に連続してなる太溝によって、区画されている場合は、その区画された範囲内の巾とする。ブロック群の「実接地面積」とは、ブロック群の基準区域内に在る全ブロックの総表面積をいうものとし、言い換えれば、基準ピッチ長さＰと幅Wとの積で規定される、上記基準区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、ここでいう「ブロック」は、底面が多角形状である柱体である。
【００１０】
なお、上記発明の空気入りタイヤにあっては、ブロックをトレッド周方向に千鳥足状に配置することが好ましい。
【００１１】
この発明の空気入りタイヤにあっては、ブロック群において十分な溝面積を確保しつつ、ブロック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のトータルエッジ長さ及びエッジ方向が増大して、優れたエッジ効果を発揮させることができる。また、ブロック一つ一つの接地性が向上されて、高い走行性能等を発揮させることができる。しかも、それぞれのブロックを小さくすることによって、ブロックの中央域からブロック周縁までの距離が小さくなって、ブロックによる水膜の除去効果が向上される。さらに、タイヤのトレッド部のトレッドゴムの内部に、前記ブロック群の実接地面積の50%以上の範囲において、有機繊維からなるシートが埋設されていることによって、路面からの入力に対してブロックの剛性を上げ、ブロックの曲げ変形を抑制し、せん断変形の寄与を大きくして、より大きなコーナリングフォースを得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
従って、この発明の空気入りタイヤによれば、優れた接地性及びエッジ効果の確保と、ブロックによる効率的な水膜の除去とを実現することにより、ウェット性能を飛躍的に向上させることができ、さらに、コーナリングフォースも大きくなることから、非常に高い操縦安定性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明にかかる一実施形態の空気入りタイヤのトレッドパターンを表した部分展開図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるトレッド部のブロック配置を模式的に表した図である。
【図３】本発明の第一の実施形態にかかる空気入りタイヤのトレッド部の断面図である。
【図４】本発明の第二の実施形態にかかる空気入りタイヤのトレッド部の断面図である。
【図５】本発明の第三の実施形態にかかる空気入りタイヤのトレッド部の断面図である。
【図６】本発明に対する比較例の空気入りタイヤのトレッド部の断面図である。
【図７】(a)は有機繊維シートの挿入角度が最も好適な場合について、3次元の座標軸と共に示す図である。(b)は有機繊維シートのタイヤ赤道面に対する角度を3次元の座標軸と共に示す図である。(c)は有機繊維シートのタイヤ赤道面に対する角度を2次元の座標軸と共に示す図である。
【図８】従来例にかかる空気入りタイヤのトレッドパターンを模式的に表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図1は、本発明に従う一実施形態の空気入りタイヤ（以下「タイヤ」という）のトレッドパターンを示した部分展開図である。なお、図1中、タイヤの赤道面Cに直交する方向がトレッド幅方向を示している。
【００１５】
この実施形態のタイヤは、図示を省略するが、左右一対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカスと、このカーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に配置したベルトと、このベルトのタイヤ径方向外側に配置したトレッド部とを具える慣例に従ったタイヤ構造
を有し、トレッド部に図1に示すトレッドパターンを有するものである。
【００１６】
このタイヤは、図1に示すように、トレッド部1に、溝2により区画した、独立した複数のブロック3を互いに密集させてなるブロック群GBを有する。ブロック群GBは、トレッド部1の全体に存在する。ここでは、各ブロック3の表面輪郭形状を八角形としており、それぞれのブロック3をトレッド周方向に千鳥足状に配置している。そしてこのタイヤは、ブロック群GBにおけるブロック3のタイヤ周方向の基準ピッチ長さをP(mm)、該ブロック群GBの幅をW(mm)(この実施形態では、トレッド部1の全体にブロック3が配置されているので、トレッド接地幅TWと等しい。）、該基準ピッチ長さPと該幅Wとで区画される、該ブロック群GBの基準区域Z（図1中斜線で示す領域）内に存在するブロック3の個数をa(個)、基準区域Z内のネガティブ率をN(%)としたとき、
S= a/(P×W×(1-N/100))
として表される、ブロック群の単位実接地面積当りのブロック個数密度S(個/mm2)は、0.003個/mm2以上0.04個/mm2以下の範囲内にある。なお、ブロック群の基準区域Z内のブロック3の個数aをカウントするに際して、ブロック3が基準区域Z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3の表面積に対する、基準区域内に残ったブロック３の残存面積の比率を用いて数えることとする。例えば、図1に符号B1で示すブロックのように、基準区域Zの内外に跨り、基準区域Z内にその半分しか存在しないブロックの場合は、1/2個と数えることができる。
【００１７】
この実施形態のタイヤにあっては、ブロック群GBにおいて十分な溝面積を確保しつつ、ブロック3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3のトータルエッジ長さ及びエッジ方向（異なる方向に向いたエッジの数）を増大させ、優れたエッジ効果を発揮させることができる。また、ブロック3の大きさを小さくし、サイプを形成しない構成としたことから、ブロック一つ一つの接地性を向上させることができ、高い氷上性能等を発揮させることができる。しかも、それぞれのブロック3を小さくすることで、ブロック3の中央域からブロック周縁までの距離を小さくすることができるので、ブロック3による水膜の除去効果を向上させることができる。
【００１８】
従って、この実施形態のタイヤによれば、優れた接地性及びエッジ効果の確保と、ブロック3による効率的な水膜の除去とを実現することにより、氷上性能を飛躍的に向上させることができる。なお、ブロック群GBにおけるブロック3の個数密度Sを、0.0035〜0.03個/mm2の範囲内とすれば、ブロック剛性とエッジ効果との両立をより高い次元で達成することができ、より効果的にウェット性能を向上させることができる。
【００１９】
また、この実施形態のタイヤによれば、各ブロック3をトレッド周方向に千鳥足状に配置したことから、タイヤ転動時に、より多くのブロック3の形成下で、それぞれのエッジを逐次作用させて一層優れたエッジ効果を発揮させることができる。また、トレッド幅方向に隣接するブロック3の相互間で路面への接地タイミングをずらすことができるので、パターンノイズを低減させることもできる。
【００２０】
ところで、この発明において、ブロック群GBにおけるネガティブ率Nは5%〜50%とすることが好ましい。ブロック群GBにおけるネガティブ率Nが5%未満の場合は、溝面積が小さ過ぎ排水性が不十分となる他、ブロック一つ一つの大きさが大きくなり過ぎて所要のエッジ効果の実現が難しくなるからであり、一方、50%を超えると接地面積が小さくなり過ぎて、操縦安定性が低下するおそれがあるからである。また、ブロック群GBにおけるブロック3の個数密度Sが0.003(個/mm2)未満の場合は、サイプの形成なしには、高いエッジ効果の実現が難しく、一方、ブロック3の個数密度Sが0.04(個/mm2)を超えるとブロック３が小さくなり過ぎて所要のブロック剛性の実現が難しい。
【００２１】
さらに、本発明は、前記トレッド部のトレッドゴムの内部に、ブロック群の実接地面積の50%以上の範囲において、有機繊維からなるシートが埋設してあることが肝要である。
【００２２】
ここで、図2は、本発明にかかるタイヤのトレッド部のブロック配置を模式的に表したものである。図3ないし図6は、タイヤのトレッド部のトレッドゴムの内部に有機繊維からなるシートが埋設されている様子を示す図である。
以下、これらの図を参照して、有機繊維の埋設の態様について詳細に説明する。
【００２３】
図3は、この本発明のブロック形状に関する第一の実施形態にかかるタイヤに関して、該タイヤのトレッド部のブロック配置を図2のように表した場合に、A−A’ラインで切断したときの断面図を表す。上記のタイヤの特徴を図3において断面図で見てみると、図3においては、有機繊維がトレッドゴムの内部に有機繊維が埋設してある。
【００２４】
ここで、埋設してある有機繊維のシートは部分的に張力を保持するものである必要がある。素材は、例えばグラスファイバー、カーボンファイバー、不織布などでもよい。
【００２５】
このように有機繊維からなるシートがタイヤのトレッドゴムの内部に埋設されていることにより、特に車両旋回時の、路面からの入力に抗する剛性が上がり、曲げ変形が抑制されると共にせん断変形に移行される。
したがって、そのせん断変形に対する復元力によって、タイヤはより大きなコーナリングフォースを得ることができ、結果として、コーナリング時における操縦安定性が飛躍的に向上することとなる。
【００２６】
なお、埋設してある有機繊維シートの総面積は、ブロック群の実接地面積の50%以上であることが好ましい。50%未満だと路面からの入力に対する十分な剛性が得られないからである。このことは以下の第二、第三の実施形態についても同様である。
また、図3においては1つの有機繊維シートがブロック群の実接地面積の50%以上の面積をもって埋設されてあるが、総和がブロック群の実接地面積の50%以上の面積であれば、複数の有機繊維シートが、とぎれて埋設されていても良い。
【００２７】
図4は本発明のブロック形状に関する第二の実施形態にかかるタイヤに関して、該タイヤのトレッド部のブロック配置を図2のように表した場合に、A−A’ラインで切断したときの断面図を表す。上記のタイヤの特徴を図4において断面図で見てみると、図6の比較例及び図3の第一の実施形態と比較して、トレッド部のブロックゴムの内部に有機繊維からなるシートが埋設してあることが特徴となっている。好ましくは、該有機繊維からなるシートはブロック群の実接地面積の50%以上の範囲において埋設してある。
【００２８】
この場合、ブロックの曲げに伴い有機繊維は部分的に伸ばされ、張力を受けもち、剛性が増加するため、有機繊維からなるシートが埋設されたブロックは、曲げ変形が抑制される。したがって、曲げ変形が抑制され、さらに、せん断変形が起こりやすくなるため、そのせん断変形に対する復元力によって、タイヤはより大きなコーナリングフォースを得ることができ、結果として、コーナリング時における操縦安定性が飛躍的に向上することとなる。
【００２９】
図5は本発明の第三の実施形態にかかるタイヤに関して、該タイヤのトレッド部のブロック配置を図2のように表した場合に、A−A’ラインで切断したときの断面図を表す。上記のタイヤの特徴を図5において断面図で見てみると、図6の比較例及び図3、図4の第一及び第二の実施形態と比較して、トレッド部のトレッドゴムの内部、かつ、前記ブロックよりタイヤ径方向内側に、有機繊維からなるシートが埋設してあることが特徴となっている。好ましくは、該有機繊維からなるシートはブロック群の実接地面積の50%以上の範囲において埋設してある。
【００３０】
有機繊維からなるシートが埋設されたブロックは、曲げ変形が抑制され、曲げ変形が抑制され、せん断変形が起こりやすくなるため、そのせん断変形に対する復元力によって、タイヤはより大きなコーナリングフォースを得ることができ、結果として、コーナリング時における操縦安定性が飛躍的に向上することとなる。
【００３１】
第一ないし第三の実施形態においては、車両直進時における左右への小さなぶれや、レーンチェンジ時における左右への移動の際に生じる、小さなカーブに対しても、同様の原理で、偏磨耗の防止や操縦安定性に有利な効果をもたらす。
【００３２】
また、第三の実施形態に関して、図7(a)に示すように、タイヤ幅方向をx軸(タイヤ車両装着時の車両内側7を正方向とする)、タイヤ周方向12にy軸(車両直進時の進行方向を正方向とする)とし、x軸とy軸に直交するz軸(路面側に対してベルト側を正方向とする)をとる。
このとき、曲げ変形の抑制の効果を最も高めるために、有機繊維からなるシートは、トレッド部のトレッドゴムの内部、かつ、前記ブロックよりタイヤ径方向内側の位置において、xy平面と平行な面に沿って埋設してあることが好ましい。
一方で、図7(b)(c)に示すように、有機繊維からなるシートを、xy平面をy軸回りに回転させてなる平面に平行な平面に沿って埋設する場合は、前記回転の角度は、xz平面においてz軸の正方向から時計回りの回転の角度(これを「タイヤの赤道面に対する角度」と称する)は、70°〜110°までであれば許容され、本発明の効果が有効である。
【００３３】
また、本発明における多角形ブロックは五角形以上の角数からなる多角形ブロックであることが好ましい。なぜなら、五角形以上の場合、エッジ方向が多くなり、トータルのエッジ長さも大きくなることから、エッジ効果が大きくなるからである。
【実施例】
【００３４】
次に、従来技術のタイヤと本発明のタイヤで操縦安定性に差があることを確認するため、ドライバーによるテスト走行を実施した。車両は前輪駆動のセダンタイプの車両を使用した。ここで実施例1として、図4に示すタイプのトレッド部を有する空気入りタイヤ、及び実施例2、3、4として、図5に示すタイプのトレッド部を有する空気入りタイヤを試作した。また、従来例として、図8に示すタイプのトレッド部を有する空気入りタイヤを準備した。
【００３５】
実施例1、実施例2、実施例3、実施例4及び比較例のタイヤの緒元は表1に示す。表1に示すように、実施例1、実施例2、実施例3、実施例4及び、比較例は、有機繊維からなるシートの埋設の有無や埋設の態様が異なっているのみで、他のスペックは共通している。
【００３６】
【表１】
2011042226.tif 000003
【００３７】
このテストでは操縦安定性を見るために、直進安定性からコーナリング走行を行った。従来例、実施例1、実施例2、実施例3、実施例4、及び比較例それぞれのタイヤを付けたときの操縦安定性を10点満点で比較した結果が表2である。
【００３８】
【表２】
2011042226.tif 000004
【００３９】
表2に示すように、本発明にかかる空気入りタイヤを使用した、実施例1、実施例2、実施例3及び実施例4のテスト結果は、ドライ路面での操縦安定性テストの項目である、直進安定性、レーンチェンジ、コーナリング、限界走行の全てにおいて、従来例及び比較例と同等以上の結果を出しており、総合して本発明にかかる空気入りタイヤはドライ路面での操縦安定性に優れているといえる。また、ウェット路面での操縦安定性テストの項目である、レスポンス、グリップ、コントロール性の全てにおいて、実施例1、実施例2、実施例3及び、実施例4にかかる空気入りタイヤは、従来例及び比較例の空気入りタイヤと同等以上の結果を出しており、総合して本発明にかかる空気入りタイヤはウェット路面での操縦安定性にも優れているといえる。このように、本発明によって、ドライ路面及びウェット路面での操縦安定性を大幅に改善した空気入りタイヤが提供される。
【００４０】
また、表2を参照して、実施例2、3、4を比較すると、有機繊維シートがタイヤの赤道面に対して70度から110度までの範囲内で埋設されている、実施例2及び実施例3にかかるタイヤは、その範囲外の角度で有機繊維シートが埋設されている、実施例4にかかるタイヤよりも、ドライ路面での操縦安定性テストの項目である、直進安定性、レーンチェンジ、コーナリング、限界走行の全てにおいて優れた結果を出しており、また、ウェット路面での操縦安定性テストの項目である、レスポンス、グリップ、コントロール性の全てにおいても優れた結果を出しており、総合して操縦安定性が高くなっているといえる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
コーナリング時の性能を向上したタイヤを製造して、市場に提供できる。
【符号の説明】
【００４２】
１  トレッド部
２  溝
３  ブロック
４  タイヤ周方向
５  タイヤ幅方向
６  車両装着時の車両外側
７  車両装着時の車両内側
8   ベルト側
9   路面
9a  路面側
10  路面からの入力
11  有機繊維からなるシート
12  タイヤ周方向
C   赤道面
GB  ブロック群
Ｐ  ブロック群の基準ピッチ長さ
W   ブロック群の幅
Z   基準区域
α、β、γ  タイヤ赤道面に対する角度
【図１】
2011042226.tif 000005
【図２】
2011042226.tif 000006
【図３】
2011042226.tif 000007
【図４】
2011042226.tif 000008
【図５】
2011042226.tif 000009
【図６】
2011042226.tif 000010
【図７】
2011042226.tif 000011
【図８】
2011042226.tif 000012