JP2006051863A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 氷上性能を効率的に向上させた空気入りタイヤを提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明に係る空気入りタイヤは、周方向溝と横溝とによって区画されてなる複数の各ブロック２６は、両端がブロック側壁に開口している周方向サイプ３２を有する。この周方向サイプ３２の底部は円筒状孔部３３とされており、円筒状孔部３３のサイプ幅は、サイプ表面に比べて広い。これにより、トレッドブロックのエッジ圧を維持させつつ、周方向サイプ３２によって吸い上げられた水膜の排水性が良好であるので、氷上性能を効率的に上げることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、周方向溝と横溝とによって区画された複数のトレッドブロックを備えた空気入りタイヤに関し、更に詳細には、特に氷上性能に優れた空気入りタイヤに関する。

従来、冬用の空気入りタイヤでは氷上における発進時の加速性、制動性を改良するため、タイヤトレッドパターンのブロック部に横方向サイプを付加することがなされてきている。

しかし、横方向サイプの本数を増やしていくと、サイプエッジ部が路面を引っ掻く力（以下、エッジ効果という）及びサイプ部分が氷表面の水膜を吸い上げる効果（すなわち排水効果）は増加するものの、ブロック剛性が低下して氷上での接地面積が減少していくため、タイヤと氷路面間の摩擦力（以下、表面摩擦力という）は減少するという問題があった。また、表面摩擦力の減少分がエッジ効果及び排水効果の増加分を上回ると氷上性能が向上しなくなるため、サイプ付加による氷上性能向上には限界があり、要求される氷上性能を実現させることができないという問題もあった。

この対策として、従来、排水性改良のためにトレッドゴムの改良などが行われてきており、発泡ゴム層をトレッドに有する空気入りタイヤ等が開発されてきている（例えば特許文献１〜３参照）。更には、サイプ底の幅をサイプ表面よりも広くすること（例えば特許文献４、５参照）や、サイプの底の形状を工夫すること（例えば特許文献６参照）が提案されている。また、サイプ本数を増やしても接地面積の減少を抑え、表面摩擦力を確保することが出来るようにサイプ形状の改良が検討され、３次元サイプ形状等が開発されてきている（例えば特許文献７参照）。

しかし、氷上性能の更なる向上が要求されている。
特許第２５１０５３３号公報 特許第００２５１８８７０号公報 特許第００２５６４７６０号公報 特開平１−９５９１３号公報 特開昭６１−１６０３０３号公報 特開平９−３８９７８号公報 特願平１１−１１３３２１号公報

本発明は上記事実を考慮し、氷上性能を効率的に向上させた空気入りタイヤを提供することを課題とする。

本発明者は、横方向サイプによって生じるエッジ効果について検討した。そして、従来の空気入りタイヤが氷路面を転動した場合は、エッジ部がエッジ圧に応じて氷表面を引っ掻くことでエッジ効果が発生することに着目した。そして、図１０（Ｃ）に示すように、横方向サイプ８４によって区画されている小ブロック８８が倒れこむことによりエッジ部８９での接地圧（以下、エッジ圧という）が増加することにも着目した。

そして、エッジ効果を維持したまま排水効果を向上させることは氷上性能向上の一案であることを見い出した。

そこで、本発明者は、エッジ効果を維持したまま排水効果を向上させるトレッド構造を鋭意検討し、本発明を完成するに至った。

請求項１に記載の発明は、周方向溝と横溝とによって区画された複数のトレッドブロックを備えた空気入りタイヤにおいて、前記トレッドブロックは、両端がブロック側壁に開口している少なくとも１本の周方向サイプを有し、前記周方向サイプのサイプ幅は、サイプ底部の一部又は全部でサイプ表面に比べて広がっていることを特徴とする。

周方向溝とは実質的にタイヤ周方向に沿って延びる溝であり、横溝とはこの周方向溝に対して交差する溝である。

タイヤの荷重・内圧条件が同一の場合、接地面内の平均接地圧は略同等であることが知られている。そのためエッジ圧を増加させるためには、ブロック中央部の接地圧を下げ、ブロック面内に不均一な接地圧分布を生じさせてエッジ圧を相対的に増加させることが有効である。ブロックの接地圧は圧縮剛性に依存し、高圧縮剛性を持つ部分は接地圧が高く、低圧縮剛性を持つ部分は接地圧が低くなることを利用すると、ブロック中央部の圧縮剛性を下げることでブロック周縁部のエッジ圧を増加させることが可能になる。

ここで、請求項１に記載の発明では、周方向の排水性を向上させるために、両端部がブロック側壁に開口する少なくとも１本以上の周方向サイプをトレッドブロックに設けている。従って、周方向サイプを追加した分の接地面積は減少するものの、ブロック周縁部のエッジ圧を維持させ、かつ周方向への排水性を向上させることが出来る。また、周方向サイプを形成しているので、ブロックの倒れ込み方向での曲げ剛性に与える影響を最小限に出来るため、過度の倒れ込み変形による接地面積の減少を防ぐことが出来る。そして周方向サイプが接地面の水膜を吸い上げ、この水はブロック側壁の開口から排出されるので、排水効果も向上させることができる。

また、周方向サイプの底部の一部又は全部のサイプ幅が、周方向サイプの表面のサイプ幅よりも広がっている。これにより、接地面から周方向サイプ内に進入した水を排水し易い。

なお、タイヤ構造によっては、周方向サイプのサイプ幅を、底部全部について表面に比べて幅広にしてしまうと、ブロック全体の圧縮剛性が低くなり、排水効果による氷上性能の向上分よりも、接地効果の低減による氷上性能の減少分が上回ってしまい、氷上性能を向上させることができない場合がある。このような場合には、周方向サイプの底部の全部でなく一部のサイプ幅を、表面に比べて幅広にする。

以上説明したように、請求項１に記載の発明により、トレッドブロックのエッジ圧を維持することでエッジ効果を維持させつつ、接地面積の減少を極力抑え、周方向への排水効果を高めることで氷上性能を効率的に向上させることが出来る。

請求項２に記載の発明は、前記トレッドブロックには横方向サイプが形成され、前記トレッドブロックは、前記横方向サイプにより分断された小ブロックを有することを特徴とする。

これにより、横方向サイプによるエッジ効果、排水効果も従来と同様に奏することができる。また、従来に比べて横方向サイプの本数を減らさない構成にすることができ、横方向サイプによるエッジ圧、エッジ効果を従来と同等に維持することができる。

この横方向サイプは、タイヤ幅方向に対して平行であっても良く、タイヤ幅方向に対してある程度傾斜していても良い。傾斜している場合、タイヤ幅方向に対する傾斜角度は４０度以内であれば好ましく、２０度以内であれば更に好ましい。周方向サイプは、横方向サイプ（小ブロックのエッジ部）に対して垂直であっても良く、前記横方向サイプに対してある程度傾斜していても良い。この場合の傾斜角度は２０度以内であれば好ましく、５度以内であれば更に好ましい。

なお、横サイプの底は巾広としないほうが好ましい場合が多い。横サイプの底を巾広にしてしまうとさらに圧縮剛性が低くなり、接地効果が悪化し、氷上性能を向上させることができないことが多いためである。

請求項３に記載の発明は、前記周方向サイプが、前記トレッドブロックをブロック幅方向に等間隔で分断するように配置されていることを特徴とする。

これにより、接地圧が均一になる。従って、接地圧が不均一に分布するために局所的な磨耗が生じることを防止できる。

請求項４に記載の発明は、サイプ表面に比べてサイプ幅が広がっている前記周方向サイプの底部の一部又は全部は、周方向と直交する断面で円孔であることを特徴とする。

これにより、通常のストレートサイプよりも排水性が向上する。また、ブロック形状によりサイプ底の幅が広くなる部分を一部または全部のどちらかに選択することによって、ブロック全体の剛性が低下することを防止できる。更に、底部を周方向と直交する断面で円孔にすることで、サイプ底からの亀裂による故障を抑制し、耐久性を確保することができる。

請求項５に記載の発明は、前記円孔の直径がｌｍｍ以下であることを特徴とする。

サイプ底のサイプ幅は広いほど排水性には有利であるが、広げたことによるブロック全体の剛性の低下を考慮した場合、サイプ底のサイプ幅を１ｍｍ以下にすることが妥当である。従って、請求項５に記載の発明により、ブロック全体の剛性が低下することを充分に防止できる。

本発明は上記構成としたので、特に排水効果を増加させて排水性能を向上させることができ、氷上性能を効率的に向上させた空気入りタイヤを実現できる。

以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付してその説明を省略する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る空気入りタイヤ１０はスタッドレスタイヤであり、実質上ラジアル方向に延びるコードを含み、両端部がそれぞれビードコア１１で折り返されたカーカス１２を備えている。カーカス１２は、１層又は複数層で構成される。

カーカス１２のクラウン部１２Ｃのタイヤ径方向外側には、複数枚（例えば２枚）のベルトプライが重ねられたベルト層１４が埋設されている。各ベルトプライは、ベルトプライを構成するコードが、タイヤ周方向に交差すると共に互いに交差する方向に向くように埋設されている。

ベルト層１４のタイヤ径方向外側には、溝を配設したトレッド部１８が形成されている。トレッド部１８には、タイヤ赤道面ＣＬの両側に、周方向に沿った複数本の周方向溝（主溝）２２と、周方向と交差する複数本の横溝２４（図２参照）とが形成されている。各横溝２４の両端部は、周方向溝２２に連通するか、又は、トレッド端を越えてタイヤ幅方向外側へ排水可能なように延びている。

ここで、トレッド端とは、空気入りタイヤをＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（２００４年度版、日本自動車タイヤ協会規格）に規定されている標準リムに装着し、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力（内圧−負荷能力対応表の太字荷重）に対応する空気圧（最大空気圧）の１００％を内圧として充填し、最大負荷能力を負荷したときのタイヤ幅方向最外の接地部分を指す。なお、使用地又は製造地においてＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は各々の規格に従う。

トレッド部１８には、図２に示すように、周方向溝２２及び横溝２４によって多数のブロック２６が形成されている。

図３に示すように、各ブロック２６には、周方向溝２２に沿った周方向サイプ（縦方向サイプ）３２と、横溝２４に沿った複数本の横方向サイプ３４と、が形成されている。周方向サイプ３２の両端はブロック側壁２６Ｙに開口しており、各横方向サイプ３４の両端はブロック側壁２６Ｘに開口している。本実施形態では、周方向サイプ３２は複数本（例えば２本）であり、横方向サイプ３４も複数本（例えば４本）である。なお、周方向サイプ３２のサイプ深さは、適切なブロック剛性を確保するために、横方向サイプ３４の深さ以下、すなわち横方向サイプ３４の深さよりも浅いことが好ましく、また、摩耗後の氷上性能を確保するために、横溝２４の深さの半分以上深いことが好ましい。

また、周方向サイプ３２は、ブロック２６をブロック幅方向に等間隔ｂで分断するように配置されており、横方向サイプ３４も、ブロック２６をブロック周方向に等間隔ａで分断するように配置されている。これにより、接地圧が均一になる。従って、接地圧が不均一に分布するために起こる局所的な磨耗を防止できている（図５参照）。

このような構成により、ブロック２６は、横方向サイプ３４で分断された複数の小ブロック２８をブロック２６の踏面部に配列状態で有している。

ここで、周方向サイプ３２の底部は、周方向に沿った円筒状孔部３３にされている（図３、図４参照）。円筒状孔部３３のサイプ幅は、表面のサイプ幅よりも広い。このような円筒状孔部３３を形成しているので、接地面から周方向サイプ３２内に進入した水を周方向へ排水し易い、すなわち横溝２４へ排水し易い。本実施形態では、円筒状孔部３３の直径は１ｍｍ以下にされている。

以上説明したように、本実施形態により、周方向サイプ３２を追加した分の接地面積は減少するものの、各小ブロック２８のエッジ圧を維持させ、かつ周方向への排水性を向上させることが出来る。また、周方向サイプ３２を形成しているので、小ブロック２８の倒れ込み方向での曲げ剛性に与える影響を最小限に出来るため、過度の倒れ込み変形による接地面積の減少を防ぐことが出来る。そして周方向サイプ３２が接地面の水膜を吸い上げるため、排水効果も向上させることができる。従って、小ブロック２８のエッジ効果を維持しつつ、タイヤ周方向への排水性を向上させることにより氷上性能を向上させた空気入りタイヤ１０とすることができる。

以上の説明では、周方向溝２２がタイヤ周方向に沿って延び、横溝２４がタイヤ軸方向に沿って延びている例を挙げて説明したが、周方向溝２２がタイヤ周方向に対して傾斜していても良く、横溝２４がタイヤ軸方向に対して傾斜していても良い。また、矩形のブロック２６を挙げて説明したが、トレッド部１８を平面視したときのブロックの形状は、周方向溝２２及び横溝２４の向き、面取り、切り欠き等の追加により菱形、六角形、八角形等の多角形や、略コ字形状を呈していても良く、円形、楕円等であっても良い。

更には、周方向溝２２がタイヤ周方向に千鳥状に延びるようにブロック２６が配置されていてもよいし、周方向溝２２がタイヤ周方向にジグザグ状に延びるように配置されていてもよい。なお、タイヤ周方向に千鳥状に延びるとは、タイヤ周方向と同方向に延びる溝部分と、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる溝部分とが互い違いになってタイヤ周方向に延び、タイヤ周方向と同方向に延びる溝部分が千鳥状に配置されていることをいう。タイヤ周方向にジグザグ状に延びるとは、タイヤ周方向に対して傾斜している溝部分が、傾斜方向が互い違いになるように折り返しながらタイヤ周方向に延びることをいう。

また、横方向サイプ３４は、タイヤ幅方向に対して平行であっても良く、タイヤ幅方向に対してある程度傾斜していても良い。傾斜している場合、タイヤ幅方向に対する傾斜角度は４０度以内であれば好ましく、２０度以内であれば更に好ましい。周方向サイプ３２は、横方向サイプ３４（すなわち小ブロックのエッジ）に対して垂直であっても良く、横方向サイプ３４に対してある程度傾斜していても良い。傾斜している場合、横方向サイプ３４に対する傾斜角度は２０度以内であれば好ましく、５度以内であれば更に好ましい。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図６に示すように、本実施形態では、第１実施形態に比べ、周方向サイプ４２の構成が異なる。この周方向サイプ４２は、底部のうち中央部を除く両端部で、サイプ幅が表面に比べて幅広である。この幅広にされているサイプ部分は、第１実施形態で説明した円筒状孔部３３と同じ径の円筒状孔部４３Ａ、４３Ｂにされている。

本実施形態により、ブロック全体の圧縮剛性が低くなり難い。従って、接地効果の低減による氷上性能の減少を抑え易い。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態では、第２実施形態に比べ、図７に示すように、トレッド部のブロックに形成されている周方向サイプ５２は、サイプ底の片端部、すなわち円筒状孔部４３Ａのみが形成されたサイプにされている。これにより、第２実施形態の効果を更に顕著に奏することができる。

＜試験例＞
本発明の効果を確かめるために、本発明者は、第１実施形態の空気入りタイヤ１０の一例（以下、実施例の空気入りタイヤという）、周方向サイプが通常のストレートタイプでありサイプ底が幅広になっていない空気入りタイヤ（以下、比較例の空気入りタイヤという）、及び、従来例の空気入りタイヤを用意し、実車走行により氷上性能の評価を行なった。

なお、タイヤサイズは１９５／６５Ｒ１５であり、内圧２００ｋＰａを充填して実車走行を行った。

図１０に示すように、従来例の空気入りタイヤでは、トレッド部に形成されたブロック８７の寸法は、ブロック周方向（タイヤ周方向）長さＬが４０ｍｍ、ブロック幅方向長さＢが３０ｍｍ、高さＨが９ｍｍ、横方向サイプ８４の深さＺが７．５ｍｍ、横方向サイプ８４の間隔ａが８ｍｍである。この従来例の空気入りタイヤは、横方向サイプ８４が等間隔に配置されており、接地圧が均一になっている。従って、接地圧が不均一に分布するために局所的な磨耗が生じることが防止されている（図１０参照）
実施例の空気入りタイヤでは、従来例の空気入りタイヤに比べ、図８に示すように、２本の周方向サイプ３２を等間隔で配置したブロック２７を形成した。図９に示すように、周方向サイプ３２の深さＺは横方向サイプ３４の深さＺと同じ７．５ｍｍにした。サイプ幅Ｗは、横方向サイプ３４、周方向サイプ３２のうちの円筒状孔部３３を除くサイプ部分、の両者とも０．４ｍｍとし、円筒状孔部３３の直径φＤを０．８ｍｍとした。従って、従来例の空気入りタイヤに比べて横方向サイプ３４の本数を減らさない構成にされており、横方向サイプ３４によるエッジ圧が従来例の空気入りタイヤと同等に維持される。

比較例の空気入りタイヤでは、実施例の空気入りタイヤに比べ、円筒状孔部３３ではなく一般的な直線状のサイプとしたものであり、他の部位の寸法は実施例の空気入りタイヤと同じである。

各空気入りタイヤの寸法等の条件を表１に示す。

性能評価を行うにあたり、これらの空気入りタイヤを乗用車に装着して氷路で発進テスト及び制動テストを行った。

発進テストでは、初速度１０ｋｍ／ｈでの走行状態からアクセルを全開し、終速度４５ｋｍ／ｈに達するまでの時間（加速タイム）を計測し、初速度と終速度と加速タイムとから算出した平均加速度を算出した。そして、従来例の空気入りタイヤにおける評価を１００とし、他の空気入りタイヤについては相対評価となる指数を算出した。

制動テストでは、初速度４０ｋｍ／ｈからフルブレーキを掛けて静止状態になるまでの制動距離を計測し、初速度と制動距離から算出した平均減速度を算出した。そして、従来例の空気入りタイヤにおける評価を１００とし、他の空気入りタイヤについては相対評価となる指数を算出した。

評価結果を表１に併せて示す。表１では指数が大きいほど性能が高いことを示す。

表１から判るように、比較例の空気入りタイヤでは、従来例の空気入りタイヤに比べ、氷上減速度の評価は同じであったが、氷上加速度の評価は若干良好になっていた。また、実施例の空気入りタイヤでは、従来例の空気入りタイヤに比べ、氷上加速度及び氷上減速度ともに評価は顕著に良好になっていた。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

第１実施形態に係る空気入りタイヤのタイヤ径方向断面図である。 第１実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部を示す部分平面図である。 第１実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部を構成するブロックの斜視図である。 第１実施形態に係る空気入りタイヤのブロックに形成されているサイプの形状を示す斜視図である。 図５（Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ、第１実施形態に係る空気入りタイヤのブロック接地面側から見た下面図、矢視５Ｂ−５Ｂの側面図、ブロック面に摩擦力が作用したときの矢視５Ｂ−５Ｂの側面図、及び、ブロック面に摩擦力が作用したときの小ブロック周方向位置と接地圧との関係を示すグラフ図、である。 第２実施形態に係る空気入りタイヤのブロックに形成されているサイプの形状を示す斜視図である。 第３実施形態に係る空気入りタイヤのブロックに形成されているサイプの形状を示す斜視図である。 図８（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例の空気入りタイヤのブロック接地面側から見た下面図、及び、矢視８Ｂ−８Ｂの側面図である。 実施例の空気入りタイヤのブロック幅方向部分断面図である。 図１０（Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ、従来例の空気入りタイヤのブロック接地面側から見た下面図、矢視１０Ｂ−１０Ｂの側面図、ブロック面に摩擦力が作用したときの矢視１０Ｂ−１０Ｂの側面図、及び、ブロック面に摩擦力が作用したときの小ブロック周方向位置と接地圧との関係を示すグラフ図、である。

符号の説明

１０ 空気入りタイヤ
２２ 周方向溝
２４ 横溝
２６ ブロック（トレッドブロック）
２６Ｙ ブロック側壁
２７ ブロック（トレッドブロック）
３２ 周方向サイプ
３４ 横方向サイプ
２８ 小ブロック
４２ 周方向サイプ
５２ 周方向サイプ
８４ 横方向サイプ
８７ ブロック（トレッドブロック）

Claims (5)

1. 周方向溝と横溝とによって区画された複数のトレッドブロックを備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記トレッドブロックは、両端がブロック側壁に開口している少なくとも１本の周方向サイプを有し、
   前記周方向サイプのサイプ幅は、サイプ底部の一部又は全部でサイプ表面に比べて広がっていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記トレッドブロックには横方向サイプが形成され、前記トレッドブロックは、前記横方向サイプにより分断された小ブロックを有することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記周方向サイプが、前記トレッドブロックをブロック幅方向に等間隔で分断するように配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. サイプ表面に比べてサイプ幅が広がっている前記周方向サイプの底部の一部又は全部は、周方向と直交する断面で円孔であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記円孔の直径がｌｍｍ以下であることを特徴とする請求項４記載の空気入りタイヤ。

Images