JP2006007882A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】排水性及び氷雪上性能を向上させる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】空気入りタイヤは、トレッドに、タイヤ周方向に沿って形成された主溝とタイヤ巾方向に沿って形成されたラグ溝とによって複数のブロックに区画されたブロックパターンを有する。ブロック１８上に、概タイヤ巾方向に沿って形成され、主溝にその両端を開口する複数の巾方向サイプ２０と、巾方向サイプ２０に交差する方向に形成され、主溝、ラグ溝及び巾方向サイプに開口しない複数の交差サイプ２１とを備える。交差サイプ２１の長さは、巾方向サイプ２０の長さより短く、交差サイプ２１は、その端に、トレッド表面において局所的に面積が広い幅広部２２を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、氷雪上性能に優れた空気入りタイヤに関する。

従来、氷雪上性能を改良するため、サイプが用いられたトレッドパターンにおいて、ブロックの動き、具体的には制駆動力時等のブロック倒れ込み変形抑制のため、ブロック深さ方向に曲がっているサイプ（以下において、「３次元サイプ」という。）が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
ＷＯ９４２１４７８号公報

しかしながら、３次元サイプを利用すると、倒れ込みが減り、接地面積は大きくなるが、エッジ部分の接触圧が低下し、水膜がトレッドと氷の間に入り込んでしまい、摩擦係数が低下してしまう問題があった。

そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、排水性及び氷雪上性能を向上させる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、トレッドに、タイヤ周方向に沿って形成された主溝とタイヤ巾方向に沿って形成されたラグ溝とによって複数のブロックに区画されたブロックパターンを有する空気入りタイヤであって、ブロック上に、概タイヤ巾方向に沿って形成され、主溝に少なくともその片端を開口する複数の巾方向サイプと、巾方向サイプに交差する方向に形成され、主溝、ラグ溝及び巾方向サイプに開口しない複数の交差サイプとを備え、交差サイプの長さは、巾方向サイプの長さより短く、交差サイプは、その一部に、トレッド表面において局所的に面積が広い幅広部を有する空気入りタイヤであることを要旨とする。ここで、「概タイヤ巾方向」とは、タイヤ巾方向から±４５°以内をいう。

第１の特徴に係る空気入りタイヤによると、巾方向サイプで区画された小ブロックに交差サイプを追加し、このサイプ端に幅広部を有することで、小ブロック中央部の接地圧を低下させ、逆にエッジの接地圧を高くすることができる。このため、排水性と氷雪上性能を向上させることができる。

又、第１の特徴に係る空気入りタイヤの幅広部は、交差サイプの底までの深さを有することが好ましい。幅広部が水を吸収することにより、排水性をより向上させることができる。

又、ブロックのタイヤ周方向断面において、幅広部と他の幅広部とを接続する、局所的に面積が広い接続部を有することが好ましい。幅広部及び接続部が水を吸収することにより、排水性をより向上させることができる。

又、複数の交差サイプは、一のブロック内において、タイヤ巾方向にそれぞれ異なる位置に配置されることが好ましい。異なる位置に配置することにより、ブロック剛性の低下を防止することができる。

又、複数の交差サイプの本数は、巾方向サイプによって区画された複数の小ブロック毎に異なることが好ましい。小ブロック毎に異なることにより、ブロック剛性の低下を防止することができる。

本発明の第２の特徴は、トレッドに、タイヤ周方向に沿って形成された主溝とタイヤ巾方向に沿って形成されたラグ溝とによって複数のブロックに区画されたブロックパターンを有する空気入りタイヤであって、ブロック上に、概タイヤ巾方向に沿って形成された巾方向サイプとを備え、巾方向サイプは、少なくとも一方の端がブロック端まで到達せずに閉口しており、当該一方の端に、トレッド表面において局所的に面積が広い幅広部を有する空気入りタイヤであることを陽子とする。

第２の特徴に係る空気入りタイヤによると、巾方向サイプの端に幅広部を有することで、ブロック中央部の接地圧を低下させ、逆にエッジの接地圧を高くすることができる。このため、排水性と氷雪上性能を向上させることができる。

又、第２の特徴に係る空気入りタイヤの幅広部は、巾方向サイプの底までの深さを有することが好ましい。幅広部が水を吸収することにより、排水性をより向上させることができる。

又、ブロックのタイヤ巾方向断面において、幅広部とブロック側面とを接続する、局所的に面積が広い接続部を有することが好ましい。幅広部及び接続部が水を吸収することにより、排水性をより向上させることができる。

又、第１の特徴及び第２の特徴に係る空気入りタイヤにおいて、幅広部は、概円形状、又は、概楕円形状であることが好ましい。このような円形状であると、幅広部を設計することが容易となる。

又、第１の特徴及び第２の特徴に係る空気入りタイヤにおいて、幅広部は、薄い平板に幅広部に相当する径を有する棒を挟み込み折り曲げた成型モールドによって形成されてもよい。又、幅広部は、鋳造によって製造された成型モールドによって形成されてもよく、粉体成型加工によって製造された成型モールドによって形成されてもよい。

本発明によれば、排水性及び氷雪上性能を向上させる空気入りタイヤを提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る空気入りタイヤは、図１に示すように、トレッド１２に、タイヤ周方向に沿って形成された主溝１４とタイヤ巾方向に沿って形成されたラグ溝１６とによって複数のブロックに区画されたブロックパターンを有する。

ブロック１８を拡大すると、図２に示すように、概タイヤ巾方向に沿って形成され、主溝１４に少なくともその片端（図１ではその両端）を開口する複数の巾方向サイプ２０と、巾方向サイプ２０に交差する方向に形成され、主溝１４、ラグ溝１６及び巾方向サイプ１８に開口しない複数の交差サイプ２１とを備える。ここで、「サイプ」とは、巾１ｍｍ以下の溝を指す。交差サイプ２１の長さは、巾方向サイプ２０の長さより短い。又、交差サイプ２１は、その一部（図１ではその端）に、トレッド表面において局所的に面積が広い円形状の幅広部２２を有する。

幅広部２２は、図３に示すように、交差サイプ２１の底までの深さを有する。又、巾方向サイプ２０は、３次元サイプである。

又、第１の実施の形態に係る空気入りタイヤは、図４に示すように、ブロックのタイヤ周方向断面において、幅広部２２ａと他の幅広部２２ｂとを接続する、局所的に面積が広い接続部２３ａ、２３ｂを有する。

又、複数の交差サイプ２１は、図５に示すように、一のブロック１８内において、タイヤ巾方向にそれぞれ異なる位置に配置されてもよく、複数の交差サイプ２１の本数は、巾方向サイプ２０によって区画された複数の小ブロック１８ａ、１８ｂ、１８ｃ毎に異なってもよい。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る空気入りタイヤは、第１の実施の形態に係る空気入りタイヤと同様に、トレッド１２に、タイヤ周方向に沿って形成された主溝１４とタイヤ巾方向に沿って形成されたラグ溝１６とによって複数のブロックに区画されたブロックパターンを有する。

ブロック１８を拡大すると、図７に示すように、ブロック１８上に、概タイヤ巾方向に沿って形成された第１の巾方向サイプ２４と、第２の巾方向サイプ２５とを備える。第１の巾方向サイプ２４は、少なくとも一方の端がブロック端まで到達せずに閉口しており、当該一方の端に、トレッド表面において局所的に面積が広い円形状の幅広部２２を有する。第２の巾方向サイプ２５は、主溝１４にその両端を開口する。

幅広部２２は、図８に示すように、第１の巾方向サイプ２４の底までの深さを有する。

又、第２の実施の形態に係る空気入りタイヤは、図９に示すように、ブロック１８のタイヤ巾方向断面において、幅広部２２とブロック側面とを接続する、局所的に面積が広い接続部２３を有する。

（空気入りタイヤの製造方法）
第１及び第２の実施形態において説明した空気入りタイヤの幅広部２２は、通常のトレッドパターンを製造するために必要な成型モールドを用いて形成することができる。

例えば、薄い平板に幅広部２２に相当する径を有する棒を挟み込み折り曲げた成型モールドによって形成される。その他、幅広部２２は、鋳造によって製造された成型モールドによって形成されてもよく、粉体成型加工によって製造された成型モールドによって形成されてもよい。

その他のタイヤ製造工程については、通常の手順及び装置にて、本実施形態に係る空気入りタイヤを製造することができる。

（作用及び効果）
従来の空気入りタイヤにおいて、滑らかな氷上をトレッドブロックがスリップしていく状況を詳細に観察すると、図１０に示すように、ブロック深さ方向に曲がっていないサイプ（以下において、「２次元サイプ」という。）付きブロックの場合、サイプで分断された小ブロックに着目すると、入力と反対側で接地面から浮き上がりが発生していることが分かった。又、図１１に示すように、３次元サイプ付きブロックの場合、サイプ溝がつぶれて小ブロック同士が接触し、お互いに支え合うことで変形を抑制でき、小ブロックの浮き上がりが少なくなっていることが分かった。変形前のブロック表面積を１００として指数表示すると、２次元サイプ付きブロック（図１０）における接地面積は５０、３次元サイプ付きブロック（図１１）における接地面積は８６と大幅に増加している。

このようにブロックの変形を抑制できるサイプ形状は、３次元サイプだけではなく、図１３に示すように、サイプ間に柱状部３０を付けて連続する部分を有する形状、図１４に示すように、サイプ３１がブロック端まで貫通せずに途中で止まった形状、図１５に示すように、サイプ深さを浅くした部分（底上げ部分）３２を有する形状などがある。尚、図１３の柱状部３０は、実際には小ブロック同士を接合している必要はなく、お互いに接触して支え合っていてもよい。

上述したような接地面積を増加させることで路面とブロックの間で発生する摩擦力を増加させることができる。これは、
摩擦力 ＝ 摩擦係数 × 垂直荷重 × 接地面積
による。

エッジ部の接触圧を氷上に感圧紙（圧力により色が変わり、微小部分の圧力を測定できるもの。例えば、富士フィルム社製のプレスケールなど）にて観察した結果、２次元サイプ付きブロック（図１０）での圧力を１００とすると、３次元サイプ付きブロック（図１１）は８０と減少していることが分かった。これは、図１２に示すように、２次元サイプ付きブロック（図１０）の場合、小ブロックが倒れ込むことでエッジがより強く路面に押し付けられていることに対し、３次元サイプ付きブロック（図１１）の場合、小ブロックの倒れ込み変形が小さくなり、小ブロック表面で接触するため、エッジ圧が小さくなっていることによる。

３次元サイプ付きブロック（図１１）のように、面で接触する場合でも、ブロックにかかる荷重の影響では、ブロックが押しつぶされて、かつ、路面でブロック表面が拘束されるため、ブロックエッジの圧は高くなることが知られている。しかしながら、図１２左のように角が路面に接触する場合には、及ばないことが分かった。エッジ圧を増加させることで、氷や雪をより強く引っ掻き、それぞれのせん断強度に応じた引っ掻きせん断力を発生することができ、ブロックの見かけの摩擦力を増やすことができる。更にエッジ圧を増加させることで、氷の温度が例えば、−１０℃から０℃付近で表面に存在する水膜を効率良く除去することができる。この水膜は、ブロックの接触圧により氷が溶けても発生するため、氷の温度は上記範囲には限られない。又、入力と反対方向の小ブロック、図１２右のブロックでは、図１２左のブロックと表面で発生した水を除去する必要があるため、より重要である。

以上より、氷雪上性能を向上するためには、接地面積を大きくしつつ、エッジ圧を高め、かつ排水性を向上させることが必要である。

接地面積を減少させずにエッジ圧を大きくさせるためには、小ブロックのエッジ以外の中央部の接地圧を低下させる手法がある。なぜなら、垂直荷重はブロックやサイプ形状によらないため、小ブロック中央部の接地圧を低下させると、エッジ部が荷重負担する必要が生じ、これはエッジ圧を増加させる。小ブロック中央部の接地圧を低減させるためには、この部分の圧縮剛性を低下させればよい。剛性低下する部分では、接地圧が小さくなる。

剛性を低下させる手法としては、サイプを追加する、ブロック内部に空洞をつける、ブロック内部に軟らかいゴムを使う等がある。サイプを追加する場合、図１６（ａ）に示すように、小ブロックを構成するサイプと同様の方向に追加すると、小ブロックの入力方向の剛性が低下してしまい、小ブロックの変形が増加し、接地面積が減少する問題がある。この問題を解決するためには、図１６（ｂ）に示すように、入力方向と同様の方向にサイプを追加するとよい。追加サイプがない場合のブロック接地面積は、上述したように８６（従来のブロック表面積を１００とした場合）であるが、図１６（ａ）では７０、図１６（ｂ）では８２と接地面積を大きく減少させることがない。又、エッジ圧を測定すると、上述したように８０（通常サイプのエッジ圧を１００とした場合）であるが、図１６（ａ）では９０、図１６（ｂ）では８８と、両者とも３次元サイプのみよりもエッジ圧を大きくすることができることが確認できた。

排水性を向上させるためには、小ブロック内に水が入る領域（貯水体積）を設けることが重要である。第１の実施の形態に係る空気入りタイヤによると、交差サイプ２１を設けることで、貯水体積を十分に確保することができる。更に、サイプ端部（幅広部２２）のトレッド表面から見た面積を大きくすることで、貯水体積をより大きくすることができる。幅広部２２がサイプの底にまで続いていると、貯水体積を更に大きくすることができる。又、トレッドブロック表面から見たサイプ面積を大きくすると、接地面積が減少する問題があるが、サイプ底の体積を増やす場合は、接地面積は減少せず、かつ小ブロック中央部の圧縮剛性を更に低減できるので、よりエッジ圧を大きくすることができる。

サイプ底上げ構成の一例として、フロック内に端があるサイプにおいて、接地面積を減少させずにエッジ圧を大きくし、かつ排水性及び吸水性を向上させるためには、このサイプ端にトレッド表面から見て面積の広い部分（幅広部２２）を作成する手法がある。第２の実施の形態に係る空気入りタイヤによると、第１の巾方向サイプ２４の端に幅広部２２を設けることで、最もサイプの剛性が高い閉じている端部での剛性を局所的に下げ、局所的にサイプを開くようにし、エッジ圧を向上することができる。又、この領域はサイプがない部分があり、排水、吸水性が悪いので、幅広部２２をサイプ深さ方向に延長し、貯水体積を増加させるとよい。更に、吸水だけでは貯水体積が決まってしまうので、サイプの深さ補講に横に体積の大きい部分（接続部２３）をブロック側面まで貫通させ、水の逃げる流路を構成し、排水性を高めることができる。このように、サイプ深さ方向の一部に流路を付けるため、サイプ厚さを局所的に増加させると、入力時にこの部分でサイプが局所的に開きやすくなり、接地面積を減少させることなく、エッジ圧を向上させることができる。

以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

本発明の効果を確かめるために、本発明が適用された実施例のタイヤ４種、従来例のタイヤ１種、比較例のタイヤ４種を製造し、氷雪上性能を調べた。実施例、従来例、比較例共に、サイズ１９５／６５Ｒ１５のＰＳＲタイヤであった。トレッドパターンは、図１７に示すように、すべて点対称パターンで、各ブロックには４本のサイプがブロックのほぼ巾方向辺と平行にある。センターはリブのサイプで分断されている。

氷雪上性能は、各タイヤを６．０Ｊのリムに内圧２１０ｋＰａで組み付け、乗用車に装着して時速３０ｋｍ／ｈで直進走行し、平滑な氷路面上で車輪回転が止まる状態までブレーキをかけて停止するまでの距離を測定した。氷雪上性能は、従来例を１００とした指数表示とし、値が大きいほど氷雪上性能に優れるとした。

条件及び結果を表１に示す。

（結果）
比較例１は、従来例と比較すると、氷雪上性能が向上していた。よって、３次元サイプにすることで、変形抑制で氷雪上性能が向上することが確認できた。

又、比較例２は、比較例１と比較すると、氷雪上性能が向上していた。よって、交差サイプを追加することでエッジ圧が上昇し、氷雪上性能が向上することが確認できた。

又、実施例１は、比較例２と比較すると、氷雪上性能が向上していた。よって、幅広部を追加することでエッジ圧が更に上昇し、吸水性及び排水性が向上することにより、氷雪上性能が向上することが確認できた。

又、実施例２は、実施例１と比較すると、氷雪上性能が向上していた。よって、接続部を追加することで吸水性及び排水性が向上することにより、氷雪上性能が向上することが確認できた。

又、比較例３は、比較例１に巾方向サイプを追加したものだが、比較例１と比較すると、氷雪上性能が向上しない。

又、比較例４は、比較例１のサイプの片側を開口たものであり、比較例１と比較すると、変形を更に抑制し、氷雪上性能が向上することが確認できた。

又、実施例３は、比較例３と比較すると、氷雪上性能が向上していた。よって、幅広部を追加することでエッジ圧が更に上昇し、吸水性及び排水性が向上することにより、氷雪上性能が向上することが確認できた。

又、実施例４は、実施例３と比較すると、氷雪上性能が向上していた。よって、接続部を追加することで吸水性及び排水性が向上することにより、氷雪上性能が向上することが確認できた。

第１及び第２の実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドの展開図である。 第１の実施の形態に係る空気入りタイヤのブロックの拡大図である。 第１の実施の形態に係る空気入りタイヤのブロックの（ａ）はトレッドを表面から見た図、（ｂ）はタイヤ周方向断面図である。 第１の実施の形態に係る空気入りタイヤのブロックの（ａ）はトレッドを表面から見た図、（ｂ）はタイヤ周方向断面図、（ｃ）はタイヤ巾方向断面図である。 第１の実施の形態に係る空気入りタイヤのブロックの拡大図である。 第１の実施の形態に係る空気入りタイヤのブロックの拡大図である。 第２の実施の形態に係る空気入りタイヤのブロックの拡大図である。 第２の実施の形態に係る空気入りタイヤのブロックの（ａ）はトレッドを表面から見た図、（ｂ）はタイヤ巾方向断面図である。 第２の実施の形態に係る空気入りタイヤのブロックの（ａ）はトレッドを表面から見た図、（ｂ）はタイヤ周方向断面図、（ｃ）はタイヤ巾方向断面図である。 ２次元サイプ付きブロックの氷上スリップ変形を説明するための図である。 ３次元サイプ付きブロックの氷上スリップ変形を説明するための図である。 エッジ圧の違いを説明するための図である。 柱状部付きサイプの概要図である。 片側端がブロック内にあるサイプの概要図である。 深さの浅い部分を有するサイプの（ａ）はトレッドを表面から見た図、（ｂ）はタイヤ巾方向断面図である。 （ａ）は巾方向交差サイプ、（ｂ）は周方向交差サイプである。 実施例、従来例及び比較例に係る空気入りタイヤのトレッドの展開図である。 従来例１に係るサイプ形状の（ａ）はトレッドを表面から見た図、（ｂ）はタイヤ周方向断面図である。 比較例１に係るサイプ形状の（ａ）はトレッドを表面から見た図、（ｂ）はタイヤ周方向断面図である。 比較例２に係るサイプ形状の（ａ）はトレッドを表面から見た図、（ｂ）はタイヤ周方向断面図である。 実施例１に係るサイプ形状の（ａ）はトレッドを表面から見た図、（ｂ）はタイヤ周方向断面図である。 実施例２に係るサイプ形状の（ａ）はトレッドを表面から見た図、（ｂ）はタイヤ周方向断面図、（ｃ）はタイヤ巾方向断面図である。 比較例３に係るサイプ形状のトレッドを表面から見た図である。 比較例４に係るサイプ形状の（ａ）はトレッドを表面から見た図、（ｂ）はタイヤ周方向断面図である。 実施例３に係るサイプ形状の（ａ）はトレッドを表面から見た図、（ｂ）はタイヤ周方向断面図である。 実施例４に係るサイプ形状の（ａ）はトレッドを表面から見た図、（ｂ）はタイヤ周方向断面図、（ｃ）はタイヤ巾方向断面図である。

符号の説明

１２…トレッド
１４…主溝
１６…ラグ溝
１８…ブロック
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ…小ブロック
２０…巾方向サイプ
２１…交差サイプ
２２、２２ａ、２２ｂ…幅広部
２３、２３ａ、２３ｂ…接続部
２４…第１の巾方向サイプ
２５…第２の巾方向サイプ

Claims (12)

1. トレッドに、タイヤ周方向に沿って形成された主溝とタイヤ巾方向に沿って形成されたラグ溝とによって複数のブロックに区画されたブロックパターンを有する空気入りタイヤであって、
   前記ブロック上に、概タイヤ巾方向に沿って形成され、前記主溝に少なくともその片端を開口する複数の巾方向サイプと、
   該巾方向サイプに交差する方向に形成され、前記主溝、前記ラグ溝及び前記巾方向サイプに開口しない複数の交差サイプとを備え、
   前記交差サイプの長さは、前記巾方向サイプの長さより短く、
   前記交差サイプは、その一部に、トレッド表面において局所的に面積が広い幅広部を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記幅広部は、前記交差サイプの底までの深さを有することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ブロックのタイヤ周方向断面において、前記幅広部と他の前記幅広部とを接続する、局所的に面積が広い接続部を有することを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記複数の交差サイプは、一のブロック内において、タイヤ巾方向にそれぞれ異なる位置に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記複数の交差サイプの本数は、前記巾方向サイプによって区画された複数の小ブロック毎に異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
6. トレッドに、タイヤ周方向に沿って形成された主溝とタイヤ巾方向に沿って形成されたラグ溝とによって複数のブロックに区画されたブロックパターンを有する空気入りタイヤであって、
   前記ブロック上に、概タイヤ巾方向に沿って形成された巾方向サイプとを備え、
   前記巾方向サイプは、少なくとも一方の端がブロック端まで到達せずに閉口しており、当該一方の端に、トレッド表面において局所的に面積が広い幅広部を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
7. 前記幅広部は、前記巾方向サイプの底までの深さを有することを特徴とする請求項６に記載の空気入りタイヤ。
8. 前記ブロックのタイヤ巾方向断面において、前記幅広部と前記ブロック側面とを接続する、局所的に面積が広い接続部を有することを特徴とする請求項７に記載の空気入りタイヤ。
9. 前記幅広部は、概円形状、又は、概楕円形状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
10. 前記幅広部は、薄い平板に前記幅広部に相当する径を有する棒を挟み込み折り曲げた成型モールドによって形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
11. 前記幅広部は、鋳造によって製造された成型モールドによって形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
12. 前記幅広部は、粉体成型加工によって製造された成型モールドによって形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
    

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