JP2008007047A - 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】タイヤトレッド部に形成されたブロック２６には、両端がブロック２６内で閉じている１つの閉サイプ２８と、両端がブロック側壁２６Ｓで開口している２つの開サイプ３２と、が形成されている。閉サイプ２８の底部には閉サイプ空隙部２８Ｐが形成され、開サイプ３２の底部には開サイプ空隙部３２Ｐが形成されている。ブロック２６が荷重を受けると、閉サイプ空隙部２８Ｐと開サイプ空隙部３２Ｐとを仕切る仕切りゴム部３６は、開サイプ空隙部３２Ｐに向けて変形し易い形状になっており、この変形によって閉サイプ空隙部２８Ｐの空隙容積が増大する。
【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つの閉サイプと、両端がブロック側壁で開口している少なくとも１つの開サイプと、が形成され、前記閉サイプの底部には、閉サイプ幅方向断面における空隙断面積が局所的に広くて、タイヤ径方向の空隙幅がタイヤ径方向に直交する方向の空隙幅よりも長い閉サイプ空隙部が形成されおり、前記開サイプの底部には、開サイプ幅方向断面における空隙断面積が局所的に広くて、前記閉サイプ空隙部との間に形成される仕切りゴム部の変形スペースを形成している開サイプ空隙部が形成されている、ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明では、ブロックが踏み込む過程において、閉サイプ空隙部を形成しているゴム部が圧縮力を受けて変形する。その際、このゴム部のうち上記の仕切りゴム部は、仕切りゴム部の変形スペースを形成している開サイプ空隙部に向けて変形する。この結果、閉サイプ空隙部が変形して閉サイプ空隙部の空隙容積が増大する。この空隙容積の増大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閉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、閉サイプ幅方向断面における前記閉サイプ空隙部の断面形状が、タイヤ径方向を長径とする楕円であり、開サイプ幅方向断面における前記開サイプ空隙部の断面形状が、前記閉サイプ空隙部とは反対側に向けて凸の三日月状である、ことを特徴とする。

これにより、ブロックが踏み込む過程において、仕切りゴム部が閉サイプのサイプ幅方向外側へ向けて変形し易い。従って、請求項１によって得られる効果を更に顕著にし易くすることができる。

ブロック表面から閉サイプ空隙部までのサイプ部分を形成する閉サイプ細幅部の寸法については、幅が０．３〜１．５ｍｍの範囲内、深さが閉サイプ全体の３０〜７０％の範囲内であることが好ましい。この範囲内であると、閉サイプ細幅部がノズルの形状を維持できるからである。

また、ブロック表面から開サイプ空隙部までのサイプ部分を形成する開サイプ細幅部の寸法については、幅が０．３〜１．５ｍｍの範囲内で、深さが閉サイプ細幅部の深さに揃えられていることが好ましい。このようにすると、閉サイプ細幅部の倒れ込みを防ぐことができる。

閉サイプ空隙部及び開サイプ空隙部の配置位置は特に限定しないが、閉サイプ空隙部がブロック中心に位置していると、仕切りゴム部が開サイプ空隙部へ張り出すように変形し易いので好ましい。

請求項３に記載の発明は、前記ブロックの非荷重時では、前記楕円の短径が長径の２０〜８０％の範囲内である、ことを特徴とする。

閉サイプ空隙部の短径が長径の２０％よりも小さいと閉サイプ空隙部がつぶれ難くなるので、空隙容積が変化し難くなるからである。また、閉サイプ空隙部の短径が長径の８０％よりも大きいと、閉サイプ空隙部がつぶれても空隙容積変化が小さく、ポンプ効果（路面上の水の除去効果）が小さくなり易いからである。

請求項４に記載の発明は、前記ブロックの非荷重時では、前記閉サイプ空隙部の空隙容積が、前記開サイプ空隙部の空隙容積の２０〜２００％の範囲内である、ことを特徴とする。

２０％よりも小さいと、ブロックが圧縮力を受けた際の仕切りゴム部の変形をコントロールし難く、閉サイプ空隙部の容積がさほど増大しないからである。また、２００％よりも大きいと、閉サイプ空隙部の空隙容積の変化量が小さ過ぎてポンプ効果（路面上の水の除去効果）が小さくなり易いからである。

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。図１に示すように、本発明の一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に沿った閉サイプ２８が形成されている。各閉サイプ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、閉サイプ２８は各ブロック２６に１本づつ形成されている。また、本実施形態では、閉サイプ２８はタイヤ幅方向Ｖに沿って形成されている。

図３、図４に示すように、閉サイプ２８の底部には、閉サイプ幅方向断面（図２の矢視Ｉ−Ｉ）における断面積が局所的に広い閉サイプ空隙部２８Ｐが形成されている。閉サイプ２８は、ブロック表面に開口してタイヤ径方向Ｒに進展し閉サイプ空隙部２８Ｐに連通している閉サイプ細幅部２８Ｓとこの閉サイプ空隙部２８Ｐとによって構成されている。本実施形態では、閉サイプ幅方向断面における閉サイプ空隙部２８Ｐの断面形状が、タイヤ径方向Ｒを長径ａとしタイヤ周方向Ｕを短径ｂとする楕円である。本実施形態では、閉サイプ空隙部２８Ｐの中心位置がブロック２６の中心位置と一致するように、閉サイプ空隙部２８Ｐがブロック内に配置されている
また、図２〜図４に示すように、各ブロック２６には、横溝に沿った開サイプ３２が形成されている。各開サイプの両端はブロック側壁２６Ｓで開口している。本実施形態では、開サイプ３２は閉サイプ２８のタイヤ周方向両側に１本ずつ、いずれも閉サイプ２８に沿って形成されており、２本の開サイプ３２によって小ブロック３４がブロック２６内に区画されている。閉サイプ２８と開サイプ３２との間隔は、閉サイプ２８のタイヤ周方向両側で同じである。

図３、図４に示すように、開サイプ３２の底部には、開サイプ幅方向断面における断面積が局所的に広い開サイプ空隙部３２Ｐが形成されている。開サイプ３２は、ブロック表面に開口してタイヤ径方向Ｒに進展し開サイプ空隙部３２Ｐに連通している開サイプ細幅部３２Ｓとこの開サイプ空隙部３２Ｐとによって構成されている。本実施形態では、開サイプ幅方向断面における開サイプ空隙部３２Ｐの断面形状が、閉サイプ空隙部２８Ｐに向けて凹で、しかも開サイプ空隙部３２Ｐとは反対側に向けて凸の三日月状とされている。

１つの閉サイプ空隙部２８Ｐ及び２つの開サイプ空隙部３２Ｐがブロック２６に形成されていることにより、ブロック２６には、閉サイプ空隙部２８Ｐと開サイプ空隙部３２Ｐとを仕切る２つの仕切りゴム部３６が形成されている。この２つの仕切りゴム部３６は閉サイプ空隙部２８Ｐに対して面対称形状になっている。この仕切りゴム部３６は開サイプ空隙部３２Ｐに向けて凸であるので、ブロック２６に荷重が加えられると開サイプ空隙部３２Ｐの側へ撓み変形（座屈のような変形）をし易い。すなわち、仕切りゴム部３６が開サイプ空隙部３２Ｐを逃げ場として開サイプ空隙部３２Ｐの側へ張り出すように変形し易くなっており、開サイプ空隙部３２Ｐは仕切りゴム部３６の変形スペースとしての役割を果たしている。そして、仕切りゴム部３６がこのように変形すると閉サイプ空隙部２８Ｐが広がるようになっている。

また、閉サイプ幅方向断面における閉サイプ空隙部２８Ｐの断面形状がタイヤ径方向Ｒに長径の楕円であり、仕切りゴム部３６がこの楕円を形成しているので、仕切りゴム部３６は閉サイプ空隙部２８Ｐに対して凹である。従って、ブロック２６に荷重が加えられると仕切りゴム部３６が開サイプ空隙部３２Ｐの側へ一層撓み変形し易い構造になっている。

また、本実施形態では、非荷重時では、閉サイプ空隙部２８Ｐの空隙容積が開サイプ空隙部３２Ｐの空隙容積の２０〜２００％の範囲内にされている。

（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、ブロック２６（２６Ａ〜Ｄ）が氷路面Ｓに接地して踏み込む過程では、ブロック２６に表面側から荷重がかかり仕切りゴム部３６が開サイプ空隙部３２Ｐの側へ撓み変形していく（図４のブロック２６Ｂ、２６Ｃ参照）。この結果、閉サイプ空隙部２８Ｐの空隙容積が増大していく。

すなわち、空隙容積の増大がポンプとして作用するので、スポイトの吸水作用としての働きにより閉サイプ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が閉サイプ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。なお、開サイプ空隙部３２Ｐの両端はブロック側壁２６Ｓに開口しているので、開サイプ空隙部３２Ｐの空隙容積が変化してもこのような吸水作用が生じることはない。

また、本実施形態では、非荷重時では、閉サイプ空隙部２８Ｐの空隙容積が開サイプ空隙部３２Ｐの空隙容積の２０〜２００％の範囲内にされており、これにより、閉サイプ空隙部２８Ｐのポンプ効果による排水効果を充分に得ることができる。

なお、本実施形態では、１つのブロック２６に閉サイプ２８を１つ、開サイプ３２を２つ形成しているが、１つのブロック２６に形成する閉サイプ２８及び開サイプ３２の個数を更に増やしてもよい。この場合、１つの閉サイプ２８と、この閉サイプ２８のタイヤ周方向両側に位置する２つの開サイプ３２とを１セットとして、複数のセットをブロック内に繰り返し配置することが、開サイプ空隙部２８Ｐの空隙容積を効率的に変化させることができるので好ましい。

また、本実施形態では、サイプ細幅部２８Ｓ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細幅部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細幅部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。

＜試験例＞
本発明の効果を確かめるために、本発明者は、上記実施形態に係る空気入りタイヤ１０の一例（以下、実施例のタイヤという）、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５に示すように、ブロック２６に代えてブロック９６がトレッド部に形成されている。ブロック９６では、閉サイプ空隙部を形成せずに幅を均一にした閉サイプ８８が閉サイプ２８に代えて形成されているとともに、開サイプ空隙部を形成せずに幅を均一にした開サイプ９２が開サイプ３２に代えて形成されている。

ブロック寸法については、実施例のタイヤでは、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、ブロック表面における小ブロック３４のタイヤ周方向幅Ｊを８ｍｍとした。従来例のタイヤについても、ブロック寸法（Ｌ、Ｍ、Ｈの値）を実施例のタイヤと同じにし、ブロック表面における小ブロック３４のタイヤ周方向幅Ｊの値も実施例のタイヤと同じにした。

閉サイプの寸法については、実施例のタイヤでは、図３に示すように、ブロック表面における閉サイプ２８の長さｄｉを１５ｍｍ、閉サイプ２８の深さ（ブロック表面から閉サイプ空隙部２８Ｐの底までの距離）ｈｉを６ｍｍ、閉サイプ細幅部２８Ｓのサイプ幅ｔｉを０．４ｍｍ、閉サイプ幅方向断面における閉サイプ空隙部２８Ｐの楕円形状の長径ａを４．５ｍｍ、短径ｂを１．５ｍｍとした。閉サイプ空隙部２８Ｐの長さは閉サイプ２８の長さｄｉと同じである。従来例のタイヤでは、図５に示すように、閉サイプ８８の長さｄｉを１５ｍｍ、幅ｔｉを０．４ｍｍ、深さｈｉを６ｍｍとした。

開サイプの寸法については、実施例のタイヤでは、図３に示すように、開サイプ３２の深さ（ブロック表面から開サイプ空隙部３２Ｐの底までの距離）ｈｅを６ｍｍ、開サイプ細幅部２８Ｓのサイプ幅ｔｅを０．４ｍｍ、開サイプ空隙部３２Ｐの最大幅（上記のタイヤ周方向面における幅）ｆを１．５ｍｍ、開サイプ空隙部３２Ｐのタイヤ径方向長さｎを４．５ｍｍとした。なお、ブロック表面における開サイプ３２の長さはブロック２６のタイヤ幅方向長さＭと同じである。また、開サイプ空隙部３２Ｐの中心線Ｃを通るタイヤ周方向面における仕切りゴム部３６の厚みｔｇを３．５ｍｍとした。従来例のタイヤでは、図５に示すように、開サイプ９２の深さｈｅを６ｍｍ、幅ｔｅを０．４ｍｍとした。

また、実施例のタイヤでは、非荷重時において、閉サイプ空隙部２８Ｐの空隙容積が開サイプ空隙部３２Ｐの空隙容積の７５％である。

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、実施例のタイヤでは、従来例のタイヤに比べ、評価指数は高くなっており、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、閉サイプ８８が吸水できる水分量が少ないため、ブロック８６（８６Ａ〜Ｄ）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。

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、上記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。

本発明の一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。 本発明の一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。 本発明の一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）。 本発明の一実施形態で、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。 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
２６Ａ〜Ｄ ブロック
２６Ｓ ブロック側壁
２８ 閉サイプ
２８Ｐ 閉サイプ空隙部
３２ 開サイプ
３２Ｐ 開サイプ空隙部
３６ 仕切りゴム部
８６Ａ〜Ｄ ブロック
８８ 閉サイプ
９２ 開サイプ
９６ ブロック

Claims (4)

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つの閉サイプと、両端がブロック側壁で開口している少なくとも１つの開サイプと、が形成され、
   前記閉サイプの底部には、閉サイプ幅方向断面における空隙断面積が局所的に広くて、タイヤ径方向の空隙幅がタイヤ径方向に直交する方向の空隙幅よりも長い閉サイプ空隙部が形成されおり、
   前記開サイプの底部には、開サイプ幅方向断面における空隙断面積が局所的に広くて、前記閉サイプ空隙部との間に形成される仕切りゴム部の変形スペースを形成している開サイプ空隙部が形成されている、ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 閉サイプ幅方向断面における前記閉サイプ空隙部の断面形状が、タイヤ径方向を長径とする楕円であり、
   開サイプ幅方向断面における前記開サイプ空隙部の断面形状が、前記閉サイプ空隙部とは反対側に向けて凸の三日月状である、ことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ブロックの非荷重時では、前記楕円の短径が長径の２０〜８０％の範囲内である、ことを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ブロックの非荷重時では、前記閉サイプ空隙部の空隙容積が、前記開サイプ空隙部の空隙容積の２０〜２００％の範囲内である、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の空気入りタイヤ。

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