JP2008001260A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】サイプ内に吸い上げることができる水分量を増大させることにより氷上における制動性能を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】周方向溝と横溝とによって区画された複数のブロック２６がタイヤのトレッド部に形成されている。このブロック２６には、両端がブロック２６内で閉じているサイプ２８と、ブロック２６及びサイプ２８を貫通し、両端で横溝に開口している貫通孔３２と、が形成されている。本実施形態では、タイヤが転動することによって、貫通孔３２内を流動する空気流が発生する。この結果、空気流が発生しない場合に比べて貫通孔３２内の空気圧力が低下し、貫通孔３２と連通しているサイプ２８内の空気圧力も低下する。このため、氷路面上に水が発生していると、氷路面上の水の少なくとも一部がサイプ２８へ能動的に吸い上げられる。これにより、ブロック２６と氷路面との間の摩擦力が上がる。
【選択図】図３

Description

本発明は、サイプを有する複数のブロックがトレッド部に形成された空気入りタイヤに関する。

氷上におけるブレーキ性能（制動性能）を向上させるために、氷上に発生する水をタイヤのトレッド部に形成されたサイプに逃がすことが従来から行われてきている。しかし、従来、サイプが吸収できる水分量が大きくないため、特に氷表面に水が発生しやすい温度において、水の逃げ道を充分に確保し難い。このため、トレッド部が水膜上に乗った状態になってしまってサイプによる吸水効果を充分に得難い場合があった。

この対策として、サイプに連通する中空ゾーンをサイプ底に形成し、吸水量を増大させることが開示されている（例えば特許文献１〜３参照）。

しかし、特許文献１〜３よりも更に吸水効果を得ることができる空気入りタイヤが実現されると、氷上における制動性能が更に向上して好ましい。

なお、吸水量を増大させようとして特許文献１〜３において中空ゾーンを含めたサイプ容積を大きくし過ぎると、ブロック剛性が低下して吸水性能が逆に低下してしまうという難点がある。また、特許文献１〜３では、サイプが路面に当接して吸水するときの吸水方向が重力方向とは反対方向なので、吸水させ難く、排水性という点では限度がある。
特表２００２−５０１４５８号公報 特表２００４−５１３０１４号公報 特開２００３−１５９９１１号公報

本発明は、上記事実を考慮して、サイプ内に吸い上げることができる水分量を増大させることにより氷上における制動性能を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。

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ブロックがトレッド部に形成され、前記ブロックには、両端が前記ブロック内で閉じている少なくとも１つのサイプと、前記ブロック及び前記サイプを貫通し、両端で横溝に開口している貫通孔と、が形成されている、ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明では、空気入りタイヤが転動することによって、貫通孔内を流動する空気流が発生する。この結果、空気流が発生しない場合に比べて貫通孔内の空気圧力が低下し、貫通孔と連通しているサイプ内の空気圧力も低下する。このサイプ内の空気圧力の低下によってサイプがスポイトの吸水作用としての働きをするため、路面上に水が発生していると、路面上の水の少なくとも一部がサイプへ能動的に吸い上げられる。これにより、ブロックと路面との間の摩擦力が上がるので、路面に対するブロックのすべりが抑制され、制動性能（ブレーキ性能）が向上する。

請求項２に記載の発明は、前記貫通孔がタイヤ周方向に沿って形成されている、ことを特徴とする。

空気入りタイヤが転動したときに貫通孔内に最も高い流速の空気流を発生させる貫通孔方向は、タイヤ周方向である。従って、請求項２に記載の発明により、空気入りタイヤが転動したときに貫通孔内に発生する空気流の流速を効率良く高くすることができる。

請求項３に記載の発明は、前記貫通孔は、前記サイプを貫通する位置に形成されている、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、貫通孔のうち上記サイプと交差している交差部では、貫通孔の全周にわたってサイプが連通しているので、貫通孔とサイプとが連通（接続）している面積が大きくなる。これにより、タイヤの転動によるサイプ内の空気圧低下速度が速くなるので、サイプへの水の吸い上げ速度を高めることができる。

請求項４に記載の発明は、前記貫通孔が円筒状孔である、ことを特徴とする。これにより、貫通孔の構成が簡素である。

請求項５に記載の発明は、前記貫通孔の断面積は、前記貫通孔の開口側を形成するブロック側壁の面積の２〜１２％の範囲内である、ことを特徴とする。

２％よりも小さいと、サイプで吸い上げられた水が貫通孔内を流れ難くなるからである。また、貫通孔の孔径が小さいほど貫通孔内の空気流速が速くなる。このため、１２％よりも大きいと、貫通孔内の空気流速がさほど上がらず、空気圧力が充分に低下しないので、サイプから水を吸い上げ難くなるからである。

請求項６に記載の発明は、前記貫通孔の孔壁が、前記貫通孔のうち前記サイプと交差している交差部から両端に向けてラッパ状に広がっていて、前記貫通孔の断面積が、前記横溝に開口している端部で最も広く、前記交差部に向けて徐々に小さくなっている、ことを特徴とする。

これにより、交差部における貫通孔内の空気流速を、貫通孔の上記端部における空気流速よりも速くすることができるので、交差部における空気圧力を更に効率良く低減させることができる。

請求項７に記載の発明は、前記交差部における前記貫通孔の断面積が、前記端部における前記貫通孔の断面積の２〜１２％の範囲内にされている、ことを特徴とする。

２％よりも小さいと、サイプで吸い上げられた水が貫通孔内を流れ難くなるからである。また、１２％よりも大きいと、貫通孔内の空気流速がさほど上がらず、空気圧力が充分に低下しないので、サイプから水を吸い上げ難くなるからである。

本発明によれば、サイプ内に吸い上げることができる水分量を増大させることにより氷上における制動性能を向上させた空気入りタイヤとすることができる。

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、両端部がそれぞれビードコア１１で折り返された１層又は複数層で構成されるカーカス１２を備えている。

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。

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１６が形成されている。図２に示すように、トレッド部１６には、タイヤ赤道面ＣＬ上とその両側とに、タイヤ周方向Ｕに沿った複数本の周方向溝（主溝）２２が形成されている。また、トレッド部１６には、タイヤ周方向と交差する複数本の横溝２４が形成されている。本実施形態では、横溝２４はタイヤ幅方向Ｖに沿って形成されている。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Ｔ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（２００５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１６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２〜図４に示すように、各ブロック２６には、横溝２４に沿ったサイプ２８が形成されている。各サイプ２８の両端はブロック２６内で閉じており、ブロック側壁には開口していない。本実施形態では、サイプ２８は各ブロック２６に１つ形成されている。また、本実施形態では、サイプ２８は、各ブロック２６で、タイヤ周方向Ｕにおける中央位置にタイヤ幅方向Ｖに沿って形成されている。

また、各ブロック２６には、ブロック２６及びサイプ２８をタイヤ周方向Ｕに貫通し、両端で横溝２４に開口している貫通孔３２が形成されている。貫通孔３２の孔壁は円筒内面状であり、また、貫通孔３２の開口面積は、貫通孔３２の開口側を形成するブロック側壁２６Ｓ１（或いはブロック側壁２６Ｓ２）の面積の２〜１２％の範囲内である。

ブロック表面（踏面）からの貫通孔３２の深さ位置については、サイプ２８に吸い上げられる水の量が多くする観点ではなるべく深くしたほうが好ましい。また、貫通孔３２はサイプ２８と連通している必要があるので、最も深くてもサイプ２８の底に連通する深さ位置である。

各ブロック２６における貫通孔３２のタイヤ幅方向位置については、ブロック剛性の観点上、ブロック２６のタイヤ幅方向の中央に配置するとよい。

（作用、効果）
以下、本実施形態に係る空気入りタイヤ１０を車両に装着して氷路面上を走行したときの作用、効果について説明する。

図４に示すように、タイヤ踏み込み側Ｉからタイヤ蹴り出し側Ｋへ空気入りタイヤ１０が回転移動していく際、貫通孔３２内を流れる空気流Ｆが発生する。この結果、空気流Ｆが発生しない場合に比べて貫通孔３２内の空気圧力が低下する。ここで、貫通孔３２は、貫通孔３２のうちサイプ２８と交差する交差部３２Ｃでサイプ２８に連通しているので、サイプ２８内の空気圧力も低下する。このため、スポイトの吸水作用としての働きによりサイプ２８内へ水膜を吸い上げることができる。

従って、タイヤ踏み込み側Ｉの氷路面Ｓ上に水膜Ｗが発生していると、この水膜Ｗがサイプ２８へ効果的に吸い上げられて氷路面Ｓ上から除去される。これにより、タイヤ踏み込み側Ｉでブロック２６と氷路面Ｓとの間の摩擦力が上がるので、路面に対するブロック２６のすべりが抑制され、ブレーキ性能が向上する。この効果は、水の発生量が多い０℃近傍の温度において特に顕著に認められる。

また、空気入りタイヤ１０が転動したときに貫通孔３２内に最も高い流速の空気流を発生させる貫通孔方向は、タイヤ周方向Ｕである。本実施形態では、貫通孔３２がタイヤ周方向Ｕに沿って形成されているので、これにより、空気入りタイヤ１０が転動したときに貫通孔３２内に発生する空気流の流速を効率良く高くすることができる。

また、貫通孔３２は、ブロック２６のみならずサイプ２８をも貫通する位置に形成されている。従って、貫通孔３２のうちサイプ２８と交差している交差部３２Ｃでは、貫通孔３２の全周にわたってサイプ２８が連通しているので、貫通孔３２とサイプとが連通している面積が大きくなる。これにより、空気入りタイヤ１０の転動によるサイプ２８内の空気圧低下速度が速くなるので、サイプ２８への水の吸い上げ速度を高めることができる。

更に、本実施形態では、貫通孔３２の孔壁が円筒内面状であるので、貫通孔３２の構成が簡素である。

また、本実施形態では、貫通孔３２の断面積は、貫通孔３２の開口側を形成するブロック側壁２６Ｓ１の面積の２〜１２％の範囲内である。これにより、サイプ２８で吸い上げられた水を貫通孔３２内で滞りなく流すことができ、しかも、貫通孔３２内の空気流速を充分に上げ易いので、サイプ２８から水を充分に吸い上げることができる。

なお、本実施形態では、サイプ２８は横溝２４に沿った平板状の空隙とされているが、本発明はこれに限らず、例えば、ブロック表面でジグザグ状に延びる空隙とされていてもよい。ここで、ブロック表面でサイプ２８がジグザグ状に延びるとは、ブロック表面におけるサイプ２８の延びる方向に対して傾斜しているサイプ部分が、傾斜方向が互い違いになるように折り返しながら延びることをいう。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態に係る空気入りタイヤでは、第１実施形態で説明したブロック２６に代えて、図５に示すようなブロック３６がトレッド部に形成されている。

このブロック３６には、第１実施形態で説明した貫通孔３２に代えて貫通孔４２が形成されている。本実施形態では、貫通孔４２の孔壁が、貫通孔４２のうちサイプ２８と交差している交差部４２Ｃから両端部４２（端部４２Ｅ１及び端部４２Ｅ２）に向けてラッパ状に広がっている。本実施形態では、貫通孔４２の断面形状が円であり、また、貫通孔４２の両端部４２Ｅにおける断面積（開口面積）は互いに同一となっている。

この構成により、貫通孔４２の断面積は、横溝２４に開口している両端部４２Ｅで最も広く、両端部４２Ｅから交差部４２Ｃに向けて徐々に小さくなっている。

これにより、交差部４２Ｃにおける貫通孔４２内の空気流速を、貫通孔４２の両端部４２Ｅにおける空気流速よりも速くすることができるので、第１実施形態に比べ、交差部４２Ｃにおける空気圧力を更に効率良く低減させることができる。

また、本実施形態では、交差部における貫通孔４２の断面積が、端部４２Ｅ１における貫通孔４２の開口面積の２〜１２％の範囲内にされている。

これにより、サイプ２８で吸い上げられた水を貫通孔４２内で滞りなく流すことができ、しかも、貫通孔４２内の空気流速を充分に上げ易いので、サイプ２８から水を充分に吸い上げ易い。

＜試験例＞
本発明の効果を確かめるために、本発明者は、第１実施形態に係る空気入りタイヤ１０の一例（以下、実施例１のタイヤという）、第２実施形態に係る空気入りタイヤの一例（以下、実施例２のタイヤという）、及び、従来例の空気入りタイヤの一例（以下、従来例のタイヤという）を用意し、氷路上で制動性能のテストを行って制動性能を評価した。従来例のタイヤでは、図６、図７に示すように、ブロック２６に代えてブロック８６がトレッド部に形成されている。このブロック８６は、ブロック２６に比べ、貫通孔３２が形成されていない。

ブロック寸法については、実施例１のタイヤでは、図３に示すように、タイヤ周方向長さＬを２５ｍｍ、タイヤ幅方向長さＭを２０ｍｍ、タイヤ径方向深さ（ブロック高さ）Ｈを１０ｍｍとした。実施例２のタイヤ、及び、従来例のタイヤについても、ブロック寸法（Ｌ、Ｍ、Ｈの値）を実施例１のタイヤと同じにした。

貫通孔の寸法については、実施例１のタイヤでは、貫通孔３２の孔径Ｄを３ｍｍ（半径１．５ｍｍ）とした。実施例２のタイヤでは、交差部４２Ｓにおける孔径Ｄを３ｍｍ（半径１．５ｍｍ）とし、両端部４２Ｅにおける孔径Ｇを４ｍｍとした。また、実施例１のタイヤでは、非荷重時における貫通孔３２の断面積をブロック側壁２６Ｓ１の面積の３．５％とした。実施例２のタイヤでは、非荷重時における交差部４２Ｃの断面積を端部４２Ｅにおける断面積（開口面積）の６．３％とした。

サイプ寸法については、実施例１、２のタイヤでは、図３、図５に示すように、サイプ２８の長さｄを１５ｍｍ、サイプ２８の深さｈを６ｍｍ、サイプ幅ｔを０．４ｍｍとした。従来例のタイヤでも、図６に示すように、サイプ８８の長さｄを１５ｍｍ、幅ｔを０．４ｍｍ、深さｈを６ｍｍとし、サイプ２８と同じ寸法にした。

本試験例では、全てのタイヤについて、タイヤサイズを１９５／６５Ｒ１５とし、正規リムに装着して内圧を２００ｋＰａとし、乗用車に取付けて正規荷重を負荷した状態で実車走行により試験を行った。ここで、「正規リム」とは、例えばＪＡＴＭＡが発行する２００５年版のＹＥＡＲ ＢＯＯＫに定められた適用サイズにおける標準リムを指し、「正規荷重」とは、同様に、ＪＡＴＭＡが発行する２００５年版のＹＥＡＲ ＢＯＯＫに定められた適用サイズ・プライレーティングにおける最大荷重を指す。

本試験例では、初速度４０ｋｍ／ｈからフルブレーキをかけて静止状態になるまでの制動距離を計測し、初速度と制動距離とから平均減速度を算出した。そして、従来例のタイヤの平均減速度に基づく評価指数１００とし、実施例１、２のタイヤについて相対評価となる評価指数を算出した。評価結果を表１に示す。

表１の評価結果では評価指数が大きいほど氷上性能が高いこと、すなわち制動距離が短くて制動性能に優れていることを示す。表１から判るように、実施例１のタイヤ、及び、実施例２のタイヤでは、従来例のタイヤに比べ、何れも評価指数が高くなっており、氷上における制動性能が向上していることが判った。

従って、従来例のタイヤでは、図６に示すように、サイプ８８が吸水できる水分量が少ないため、ブロック８６と氷路面Ｓとの間の水膜Ｗを充分に除去できなかったが、実施例１、２のタイヤでは、従来例のタイヤに比べてこの水膜Ｗをより多く除去できていることが判った。

なお、ベルヌーイの定理を用いて、空気流Ｆが発生しているときの貫通孔３２内の空気圧力や、貫通孔４２の交差部４２Ｃにおける空気圧力を算出することが可能である。

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これらの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のブロック配置を平面状態で示す説明図である。 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（ブロックがタイヤの上側に位置する状態）。 第１実施形態で、空気入りタイヤが氷路面上を転動することを示す模式的な部分側面断面図である。 第２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（ブロックがタイヤの上側に位置する状態）。 試験例で用いた従来の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（ブロックがタイヤの上側に位置する状態）。 試験例で用いた従来の空気入りタイヤが氷路面上を転動することを示す模式的な部分側面断面図である。

符号の説明

１０ 空気入りタイヤ
１６ トレッド部
２２ 周方向溝
２４ 横溝
２６ ブロック
２８ サイプ
３２ 貫通孔
２６Ｓ１ ブロック側壁
２６Ｓ２ ブロック側壁
３２Ｃ 交差部
３６ ブロック
４２ 貫通孔
４２Ｃ 交差部
４２Ｅ１ 端部
４２Ｅ２ 端部
Ｕ タイヤ周方向

Claims (7)

1. 周方向溝と横溝とによって区画された複数のブロックがトレッド部に形成され、
   前記ブロックには、
   両端が前記ブロック内で閉じている少なくとも１つのサイプと、
   前記サイプに連通するとともに前記サイプのサイプ面と交差するように前記ブロックを貫通し、両端で前記横溝に開口している貫通孔と、
   が形成されている、ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記貫通孔がタイヤ周方向に沿って形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記貫通孔は、前記サイプを貫通する位置に形成されている、ことを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記貫通孔が円筒状孔である、ことを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記貫通孔の断面積は、前記貫通孔の開口側を形成するブロック側壁の面積の２〜１２％の範囲内である、ことを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記貫通孔の孔壁が、前記貫通孔のうち前記サイプと交差している交差部から両端に向けてラッパ状に広がっていて、
   前記貫通孔の断面積が、前記横溝に開口している端部で最も広く、前記交差部に向けて徐々に小さくなっている、ことを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記交差部における前記貫通孔の断面積が、前記端部における前記貫通孔の断面積の２〜１２％の範囲内にされている、ことを特徴とする請求項６に記載の空気入りタイヤ。

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