JP2009292229A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】低摩擦氷路でのブロックのエッジ圧上昇、及び、高摩擦氷路でのブロックの接地面積減の抑制、の両者を効果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】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がトレッド部に形成されている。このブロック２６には、サイプ深さ方向Ｇがブロック２６の制動時すべり方向Ｆに対して斜め後方側に傾斜するサイプ２８が形成されている。しかも、サイプ２８によってブロック２６に形成された小ブロック２７Ａ〜Ｄの接地面３０が、ブロック２６の制動時すべり方向Ｆの後方側になるに従い徐々にタイヤ径方向外側に張り出している。これにより、低摩擦氷路の場合にはサイプエッジ部の接地圧が上昇し、効果的に水膜を排除することができる。そして、高摩擦氷路の場合には、小ブロック２６Ａ〜Ｄが若干倒れこむことで、効果的に接地面積が増加する。
【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ブロックがトレッド部に形成され、ブロックにはサイプが形成されている空気入りタイヤに関する。

スタッドレスタイヤと呼ばれる冬用タイヤでは、ブロック内に数本のサイプを設けることで氷雪路性能を向上させている。ブロック内で、サイプによって区画された部分を本明細書では小ブロックと呼ぶ。

これらブロックは、タイヤが車両に装着されて使用される際に、路面と垂直方向の荷重を支えると同時に、制駆動・旋回などによって路面と平行方向にせん断力を負荷される。このとき、ブロックには倒れこむ変形が生じる。この変形によって、ブロック接地面の一部が浮き上がり、接地面積が減少すると同時にエッジ部の接地圧が上昇することが広く知られている。

この現象は夏用タイヤにおいても発生するが、冬用タイヤ（スタッドレスタイヤ）ではより顕著である。その理由は、ブロックゴムと氷雪路面との摩擦係数を高く保つために低弾性率のゴムを使用しているうえに、サイプなどを多数設けることでブロックの剛性が低くなっているためである。

氷雪路面でのエッジ圧の上昇は、制動性、駆動性の観点で重要であり、例えば特許文献１、２には、ブロック表面をテーパ状にして氷雪路でのブロックのエッジ圧を効果的に上昇させることが開示されている。
特開２００３−２５８１１号公報 特開２００５−１６２１号公報

氷路面の摩擦係数については、ブロックと氷面との間に水膜が発生し非常に摩擦係数が低い状態と、水膜が無く比較的摩擦係数が高い状態との二つの状態が観察されている。本明細書では、前者を摩擦係数０．１以下の状態と定義し低摩擦氷路と呼び、後者を摩擦係数０．１よりも大きい路面と定義し高摩擦氷路と呼ぶ。

従来、水膜のある低摩擦氷路では倒れこみ変形によるエッジ圧上昇を利用し、水膜を排除することが効果的であることが知られている。一方、水膜の無い高摩擦氷路では上記倒れこみ変形による接地面積減を抑制させることが効果的であることが知られている。従って、低摩擦氷路でのエッジ圧の上昇と、高摩擦氷路でのブロック接地面積減の抑制との両者とも向上させることが難しかった。

本発明は、上記事実を考慮して、低摩擦氷路でのブロックのエッジ圧上昇、及び、高摩擦氷路でのブロックの接地面積減の抑制、の両者を効果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。

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、ブロック表面から制動時すべり方向の斜め後方側へ向かうサイプが形成され、かつ、前記サイプによって前記ブロックに形成された小ブロックでは、制動時すべり方向の後方側の角部が制動時すべり方向の前方側の角部よりもタイヤ径方向外側に張り出している。

ここで、制動時すべり方向とは、制動時に路面に接地中のブロックが路面に対して滑る方向のことである。
請求項１に記載の発明では、このように、ブロックに形成されたサイプは、ブロック表面から制動時すべり方向の斜め後方側へ向かっている。これにより、摩擦係数が０．１以下である低摩擦氷路の場合にはサイプエッジ部の接地圧が上昇し、効果的に水膜を排除することができる。
そして、サイプによってブロックに形成された小ブロックでは、制動時すべり方向の後方側の角部が制動時すべり方向の前方側の角部よりもタイヤ径方向外側に張り出している。これにより、摩擦係数が０．１よりも大きい高摩擦氷路の場合には、小ブロックが若干倒れこむことで、効果的に接地面積が増加する。

なお、小ブロックの接地面が路面に対してテーパ状となるように傾斜していてもよい。これにより、簡易な構成で上記効果を効率的に得ることができる。

請求項２に記載の発明は、前記小ブロックでは、前記後方側の角部が、前記前方側の角部に比べ、小ブロック幅の３０〜７０％の範囲でタイヤ径方向外側に張り出している。
これにより、高摩擦氷路で更に効果的に接地面積が増加する。

請求項３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、前記ブロックにはサイプが形成され、前記サイプによって前記ブロックに形成された小ブロックでは、制動時すべり方向の前方側のサイプ壁に、サイプ深さの１／２の深さ位置を跨る凹部が形成されている。

これにより、低摩擦氷路の場合には、サイプによってブロックに形成された小ブロックがこの凹部で折れ曲がることでエッジ部の接地圧が増加し、効果的に水膜が排除される。また、高摩擦氷路の場合には、小ブロックが若干倒れこむことで効果的に接地面積が増加する。

請求項４に記載の発明は、前記サイプは、制動時すべり方向とは逆方向へ凸に湾曲している。
これにより、請求項１〜３の各発明によって得られる効果をより顕著にすることができる。

請求項５に記載の発明は、前記小ブロックの接地面が、タイヤ径方向に対して６０〜９０°の範囲で傾斜する傾斜面にされている。
これにより、高摩擦氷路で更に効果的に接地面積が増加する。

請求項６に記載の発明は、前記小ブロックの接地面が凹状にされている。
これにより、サイプエッジ部及びブロックエッジ部による接地圧を更に上げることができる。

本発明によれば、低摩擦氷路でのブロックのエッジ圧上昇、及び、高摩擦氷路でのブロックの接地面積減の抑制、の両者を効果的に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は乗用車用のスタッドレスタイヤであり、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Ｕ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（２００６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３に示すように、各ブロック２６には３つのサイプ２８が形成され、各ブロック２６には、この３つのサイプ２８によって４つの小ブロック２７Ａ〜Ｄが形成されている。各サイプ２８は、サイプ深さ方向Ｇが制動時すべり方向Ｆの後方側に傾斜している。すなわち、各サイプ２８はブロック表面から制動時すべり方向Ｆの斜め後方側へ向っている。これにより、図４に示すように、摩擦係数が０．１以下である低摩擦氷路ＳＬでは、特に制動時すべり方向Ｆの後方側のサイプエッジ部の接地圧が上昇し、効果的に水膜を排除することができる。

そして、小ブロック２７Ａ〜Ｄの接地面３０は、制動時すべり方向Ｆの後方側になるに従い徐々にタイヤ径方向外側にテーパ状に張り出す傾斜面とされている。従って、制動時すべり方向Ｆの後方側の角部２９Ｐが制動時すべり方向の前方側の角部２９Ｑよりもタイヤ径方向外側に張り出している。これにより、図５に示すように、摩擦係数が０．１よりも大きい高摩擦氷路ＳＨ（特に摩擦係数が０．１〜０．２の範囲の高摩擦氷路）では、小ブロック２７Ａ〜Ｄが若干倒れこむことで効果的に接地面積が増加する。

すなわち、本実施形態に係る空気入りタイヤ１０は、路面上の水膜の有無にかかわらず、低摩擦氷路ＳＬ、高摩擦氷路ＳＨの種々の路面状況にて安定した高性能を発揮する。なお、サイプ２８が制動時すべり方向Ｆとは逆方向へ凸に湾曲していると、この効果が更に顕著となる。

また、各小ブロック２７Ａ〜Ｄでは、制動時すべり方向Ｆの後方側の角部２９Ｐは、制動時すべり方向Ｆの前方側の角部２９Ｑに比べ、小ブロック幅Ｗ（図３参照）の３０〜７０％の範囲でタイヤ径方向外側に張り出している。これにより、高摩擦氷路で更に効果的に接地面積が増加する。

更に、本実施形態では、小ブロック２７Ａ〜Ｄの接地面３０が、タイヤ径方向Ｄに対してθ＝６０〜９０°（図３参照）の範囲、すなわち路面に対して０〜３０°の範囲で傾斜する傾斜面とされている。これにより、高摩擦氷路で更に効果的に接地面積が増加する。

また、本実施形態では、ブロック２６の接地面３０が凹状にされている。これにより、サイプエッジ部及びブロックエッジ部による接地圧を更に上げることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に比べ、図６〜図８に示すように、ブロック２６（図３参照）に代えてブロック４６（図６参照）がトレッド部に形成されている。

このブロック４６には、接地面５０と直交するサイプ４８が形成されており、サイプ４８によってブロック４６には小ブロック４７Ａ〜Ｄが形成されている。そして、小ブロック４７Ａ〜Ｄでは、制動時すべり方向Ｆの前方側のサイプ壁４９に凹部５２が形成されている。この凹部５２は、サイプ深さＨ（図６参照）の１／２の位置を跨るように形成されている。

これにより、図７に示すように、摩擦係数が０．１以下である低摩擦氷路ＳＬでは、小ブロック４７Ａ〜Ｄがこの凹部５２で折れ曲がることでサイプエッジ部及びブロックエッジ部の接地圧を増加させ、効果的に水膜を排除する。そして、図８に示すように、摩擦係数が０．１よりも大きい高摩擦氷路ＳＨ（特に摩擦係数が０．１〜０．２の範囲の高摩擦氷路）では、サイプ壁４９に凹部５２が形成されていることにより、小ブロック４７が若干倒れこんで効果的に接地面積が増加する。

なお、第１実施形態と同様、サイプ４８は、制動時すべり方向Ｆとは逆方向へ凸に湾曲していてもよい。これにより、この効果が更に顕著となる。

＜試験例＞
本発明の効果を確かめるために、本発明者は、第１実施形態に係る空気入りタイヤの一例（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、従来の空気入りタイヤの一例（図９、図１０参照。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（ブレーキ性能）を評価した。

ここで、従来例のタイヤは、図８、図９に示すように、接地面（踏面）に対して直交するようにサイプ８８を配置したタイヤである。また、実施例１のタイヤは、サイプ２８をタイヤ径方向Ｄに対してθ＝８０°傾けたタイヤ、すなわちサイプ２８を路面に対して１０°傾けたタイヤである。

ブロック寸法は各タイヤで同一の寸法とした。また、サイプ間に挟まれた小ブロックの幅を３ｍｍ、サイプ深さを３ｍｍ、の同じ条件とした。なお、各タイヤを構成するゴムの弾性率は約３Ｍｐａ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、乗用車に取付けて平均接地圧を３００ｋＰａと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２００７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す。

本試験例では、低摩擦氷路及び高摩擦氷路でそれぞれ試験を行った。何れの場合であっても、初速度３０ｋｍ／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、低摩擦氷路、高摩擦氷路の何れであっても、実施例１のタイヤでは従来例のタイヤよりも評価指数が高く、実施例２のタイヤでは更に評価指数が高いという結果になった。

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、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ブロックを示す側面図である（無負荷状態）。 第１実施形態に係る空気入りタイヤのブロックを示す側面図である（低摩擦氷路でのせん断状態）。 第１実施形態に係る空気入りタイヤのブロックを示す側面図である（高摩擦氷路でのせん断状態）。 第２実施形態に係る空気入りタイヤのブロックを示す側面図である（無負荷状態）。 第２実施形態に係る空気入りタイヤのブロックを示す側面図である（低摩擦氷路でのせん断状態）。 第２実施形態に係る空気入りタイヤのブロックを示す側面図である（高摩擦氷路でのせん断状態）。 試験例で用いた従来の空気入りタイヤのブロックを示す側面図である（無負荷状態）。 試験例で用いた従来の空気入りタイヤのブロックを示す側面図である（高摩擦氷路でのせん断状態）。

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
２７Ａ〜Ｄ 小ブロック
２８ サイプ
２９Ｐ 後方側の角部
２９Ｑ 前方側の角部
３０ 接地面
４６ ブロック
４７Ａ〜Ｄ 小ブロック
４８ サイプ
４９ サイプ壁
５０ 接地面
５２ 凹部
８８ サイプ
Ｄ タイヤ径方向
Ｆ 制動時すべり方向
Ｇ サイプ深さ方向
Ｈ サイプ深さ
Ｗ 小ブロック幅

Claims (6)

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、ブロック表面から制動時すべり方向の斜め後方側へ向かうサイプが形成され、
   かつ、前記サイプによって前記ブロックに形成された小ブロックでは、制動時すべり方向の後方側の角部が制動時すべり方向の前方側の角部よりもタイヤ径方向外側に張り出している、空気入りタイヤ。
2. 前記小ブロックでは、前記後方側の角部が、前記前方側の角部に比べ、小ブロック幅の３０〜７０％の範囲でタイヤ径方向外側に張り出している、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 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、
   前記ブロックにはサイプが形成され、
   前記サイプによって前記ブロックに形成された小ブロックでは、制動時すべり方向の前方側のサイプ壁に、サイプ深さの１／２の深さ位置を跨る凹部が形成されている、空気入りタイヤ。
4. 前記サイプは、制動時すべり方向とは逆方向へ凸に湾曲している、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. 前記小ブロックの接地面が、タイヤ径方向に対して６０〜９０°の範囲で傾斜する傾斜面にされている、請求項１〜４のうち何れか１項に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記小ブロックの接地面が凹状にされている、請求項１〜５のうち何れか１項に記載の空気入りタイヤ。

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