JP2010132167A

JP2010132167A - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP2010132167A
Application number: JP2008310921A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kachi; 与志男加地
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2028-12-05
Also published as: CN102239058B; US20110220260A1; RU2470797C1; KR20110081349A; US8800617B2; WO2010064452A1; KR101273803B1; JP5289018B2; EP2353885B1; CN102239058A; EP2353885A1; EP2353885A4

Abstract

【課題】氷上ブレーキ性能を向上する空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】タイヤのトレッド踏面１に、トレッド周方向に延びる複数の周方向溝３と、トレッド幅方向に延びる複数の幅方向溝４とにより複数のブロックを区画し、該ブロックにトレッド幅方向に延びる複数のサイプ２１を設けた空気入りタイヤにおいて、ブロック２０はサイプ２１により複数のブロック片に分断され、かつ該ブロック片のトレッド周方向の幅が、トレッド幅方向におけるブロック２０の端部から中央部に向かって漸減する第１ブロック片２２Ｒと、トレッド幅方向におけるブロックの端部から中央部に向かって漸増する第２ブロック片２２Ｔとが隣り合わせに配置されてなる組を少なくとも１組有し、前記第１ブロック片２２Ｒのトレッド周方向の幅がトレッド表面に向かって漸減し、第２ブロック片２２Ｔのトレッド周方向の幅がトレッド表面に向かって漸増する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤのトレッド踏面に多数のサイプを有し、特に氷上ブレーキ性能を向上した空気入りタイヤに関するものである。

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やリブ（以下、ブロックと総称する）にトレッド幅方向に延びるサイプを付加することがなされてきた。

特に、氷上ブレーキ性能を向上させる従来技術として、特許文献１には、トレッド踏面にトレッド周方向に延びる複数の周方向溝と、これらの周方向溝と交わる多数の幅方向溝によってブロックを区画し、このブロックがそれぞれ複数のサイプを有する空気入りタイヤにおいて、サイプは、少なくとも深さ方向の何れかの位置において、サイプ長手方向と直交方向に振幅を有し、サイプ深さ方向位置の１箇所または複数箇所で振幅が大小大または小大小に変化していることを特徴とする空気入りタイヤが記載されている。
この空気入りタイヤでは、サイプは、深さ方向に振幅が変化しているので、深さ方向に真っ直ぐ延びるサイプに比較して、サイプに分断されたブロック片相互の接触面積が大きくなる。また、サイプの振幅が変化しているので、ブロック片壁面が傾斜することになり、ブロック片が圧縮変形を受けるだけでも対向する壁面同士が容易に接触する。このため、ブロック変形時のブロック片相互の接触力が更に強くなり、サイプ本数を増加した際にも制動駆動時におけるブロックの倒れこみを抑制することができ、ブロックの倒れこみによる接地面積の減少を抑制できる。
特開２０００−６６１９号公報

タイヤの氷上摩擦特性の向上を考えた場合、「ブロックと氷の接地面積」および、「ブロックのエッジ部による氷の掘り起こす力」をともに増加させることが必要となる。しかし、上述した空気入りタイヤでは、ブロックの倒れこみの抑制により接地面積減少を抑制することができる一方で、サイプにより分断したブロック片ごとのエッジ圧は減少してしまうこととなる。このため、サイプ付加による効果が十分に得られず、氷上性能について改善する余地があった。

そこで、本発明の目的は、上述した問題点を解消して、「接地面積の増加」と「エッジ圧の増加」という背反する特性を両立させ、特に、氷上ブレーキ性能をさらに向上した空気入りタイヤを提供することにある。

本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）タイヤのトレッド踏面に、トレッド周方向に延びる複数の周方向溝と、トレッド幅方向に延びる複数の幅方向溝とにより複数のブロックを区画し、該ブロックにトレッド幅方向に延びる複数のサイプを設けた空気入りタイヤであって、
前記ブロックは、前記サイプにより複数のブロック片に分断され、かつ該ブロック片のトレッド周方向の幅が、トレッド幅方向における前記ブロックの端部から中央部に向かって漸減する第１ブロック片と、トレッド幅方向における前記ブロックの端部から中央部に向かって漸増する第２ブロック片とが隣り合わせに配置されてなる組を少なくとも１組有し、
前記第１ブロック片の前記トレッド周方向の幅が、トレッド表面に向かって漸減し、前記第２ブロック片の前記トレッド周方向の幅が、トレッド表面に向かって漸増する、
ことを特徴とする空気入りタイヤ。

（２）前記第１ブロック片の前記トレッド周方向の幅が、前記タイヤの径方向内側から外側に向かって漸増した後漸減し、
前記第２ブロック片の前記トレッド周方向の幅が、前記タイヤの径方向内側から外側に向かって漸減した後漸増する、
ことを特徴とする上記（１）に記載の空気入りタイヤ。

（３）前記第１ブロック片と前記第２ブロック片との、サイプを挟んで向かい合う側壁の曲率が等しいことを特徴とする上記（１）または（２）に記載の空気入りタイヤ。

（４）前記第１ブロック片と前記第２ブロック片との間に、前記第１ブロック片と前記第２ブロック片とを接続する少なくとも１つの底上げ部を設けたことを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

本発明によれば、第１ブロック片および第２ブロック片にて役割を分担させて、接地面積の増加とエッジ圧の増加とを両立し、特に氷上でのブレーキ性能を向上した空気入りタイヤを提供することができる。

以下に、本発明の空気入りタイヤの実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
なお、タイヤの内部補強構造等は一般的なラジアルタイヤのそれと同様であるので図示を省略する。

図１は、本発明の空気入りタイヤの実施形態を示すトレッドパターンの展開図である。
図示のトレッドパターンは、タイヤのトレッド踏面１に、タイヤ赤道ＣＬと平行なトレッド周方向に延びる複数の周方向溝３と、トレッド幅方向に延びる複数の幅方向溝４とにより複数のブロック２０を区画してなる。このブロック２０には、トレッド幅方向に延びる複数のサイプ２１を設けている。サイプ２１は、隣り合う周方向溝３同士を接続するように、ブロック２０を貫通し、このブロック２０を、複数、図示例で７個のブロック片に分断する。
なお、この図示例では、ブロック２０は、タイヤ赤道ＣＬを挟んでトレッド幅方向に２つずつ配置しているが、ブロック２０の配置数はこの図示例に限定されるものではない。例えば、タイヤ赤道ＣＬを挟んでトレッド幅方向一方側に２列、他方側に３列のように非対称な配置も可能である。

図２に、本発明の空気入りタイヤの第１実施形態に係るブロック２０の斜視図を示す。図中矢印でトレッド周方向Ｃ、トレッド幅方向Ｗ、タイヤ径方向Ｒ（矢印方向がタイヤ径方向内側）を表す。
各ブロック２０は、第１ブロック片２２Ｔと第２ブロック片２２Ｒとが隣り合わせに配置されてなる組を少なくとも１組、有する。第１ブロック片２２Ｔは、その幅が、トレッド幅方向におけるブロック２０の端部Ｓ_１、Ｓ_２から中央部Ｃに向かって漸減する。ここで、トレッド周方向端に配置された第１ブロック片２２Ｔは、ブロック内側の壁面が漸減し、ブロック外側の壁面は漸減していない。第２ブロック片２２Ｒは、その幅が、トレッド幅方向におけるブロック２０の端部Ｓ_１、Ｓ_２から中央部Ｃに向かって漸増する。
さらに、第１ブロック片２２Ｔのトレッド周方向の幅が、トレッド表面に向かって漸減し、第２ブロック片２２Ｒの前記トレッド周方向の幅が、トレッド表面に向かって漸増している。すなわち、ブロック２０の側面から見ると分かるように、サイプ２１はトレッド踏面に対して垂直ではなく傾斜している。

なお、トレッド幅方向におけるブロック２０の中央部Ｃとは、ブロック２０のトレッド幅方向中央線を含み、当該中央線を中心としてブロック２０の幅Ｗ_Ｂの５０％以下の幅の領域を指すものとし、トレッド幅方向におけるブロック２０の端部Ｓ_１、Ｓ_２とは、中央部Ｃの両側の領域を指すものとする。

次に、図３を参照して、この第１実施形態に係る第１ブロック片２２Ｔと第２ブロック片２２Ｒについて説明する。図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ線、すなわち、ブロック２０のトレッド幅方向中央部におけるブロック２０の断面図であり、図３（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線、すなわち、トレッド幅方向のブロック２０の端部におけるブロック２０の断面図である。
図３（ａ）に示す、トレッド幅方向のブロック２０の中央部における第１ブロック片２２Ｔのトレッド周方向の幅Ｗ_ＴＣは、図３（ｂ）に示す、トレッド幅方向のブロック２０の端部における第１ブロック片２２Ｔのトレッド周方向の幅Ｗ_ＴＳより短い。すなわち、第１ブロック片２２Ｔは、その幅が、トレッド幅方向におけるブロック２０の端部から中央部に向かって漸減しているため、第１ブロック片２２Ｔの接地面積は、ブロック２０のトレッド幅方向中央部ではトレッド幅方向端部より減少している。
また、図３（ａ）に示す、トレッド幅方向のブロック２０の中央部における第２ブロック片２２Ｒのトレッド周方向の幅Ｗ_ＲＣは、図３（ｂ）に示す、トレッド幅方向のブロック２０の端部における第２ブロック片２２Ｒのトレッド周方向の幅Ｗ_ＲＳより長い。すなわち、第２ブロック片２２Ｒは、その幅が、トレッド幅方向におけるブロック２０の端部から中央部に向かって漸増しているため、第２ブロック片２２Ｒの接地面積は、ブロック２０のトレッド幅方向中央部ではトレッド幅方向端部より増加している。

図４に、本発明の空気入りタイヤの第２実施形態に係るブロック２０の斜視図を示す。図２との構成の違いは、ブロック２０の側面から見ると分かるように、サイプ２１の傾斜方向がブロック２０のタイヤ径方向中央付近で変わっているということである。すなわち、第１ブロック片２２Ｔは、そのトレッド周方向の幅が、タイヤの径方向内側から外側に向かって漸増した後漸減し、第２ブロック片２２Ｒは、そのトレッド周方向の幅が、タイヤの径方向内側から外側に向かって漸減した後漸増している。

次に、図５を参照して、この第２実施形態に係る第１ブロック片２２Ｔと第２ブロック片２２Ｒについて説明する。図５（ａ）は、図４のＣ−Ｃ線、すなわち、ブロック２０のトレッド幅方向中央部におけるブロック２０の断面図であり、図５（ｂ）は、図４のＤ−Ｄ線、すなわち、トレッド幅方向のブロック２０の端部におけるブロック２０の断面図である。
第１ブロック片２２Ｔは、トレッド周方向の幅が、タイヤの径方向内側（サイプ２１の底）から外側に向かって漸増した後漸減している。一方、第２ブロック片２２Ｒは、タイヤの径方向内側から外側に向かって漸減した後漸増している。図５の例では、タイヤ周方向の断面図において、第１ブロック片２２Ｔは、トレッド周方向の幅がサイプ２１の深さ中心部分で最大の、いわゆるタル形状であり、断面図で見るサイプ２１の溝壁はなだらかな弧を描き、曲率中心は溝壁に対して第１ブロック片２２Ｔの内側方向に存在する。一方、第２ブロック片２２Ｒは、トレッド周方向の幅がサイプ２１の深さ中心部分で最小の、いわゆるラッパ形状であり、断面図で見るサイプ２１の溝壁はなだらかな弧を描き、曲率中心は溝壁に対して第２ブロック片２２Ｒの外側方向に存在する。
このようなタル形状、ラッパ形状のブロック片の場合も、図５（ａ）に示す、トレッド幅方向のブロック２０の中央部における第１ブロック片２２Ｔのトレッド周方向の幅Ｗ_ＴＣは、図５（ｂ）に示す、トレッド幅方向のブロック２０の端部における第１ブロック片２２Ｔのトレッド周方向の幅Ｗ_ＴＳより短い。すなわち、第１ブロック片２２Ｔは、その幅が、トレッド幅方向におけるブロック２０の端部から中央部に向かって漸減しているため、第１ブロック片２２Ｔの接地面積は、ブロック２０のトレッド幅方向中央部ではトレッド幅方向端部より減少している。
また、図５（ａ）に示す、トレッド幅方向のブロック２０の中央部における第２ブロック片２２Ｒのトレッド周方向の幅Ｗ_ＲＣは、図５（ｂ）に示す、トレッド幅方向のブロック２０の端部における第２ブロック片２２Ｒのトレッド周方向の幅Ｗ_ＲＳより長い。すなわち、第２ブロック片２２Ｒは、その幅が、トレッド幅方向におけるブロック２０の端部から中央部に向かって漸増しているため、第２ブロック片２２Ｒの接地面積は、ブロック２０のトレッド幅方向中央部ではトレッド幅方向端部より増加している。

次に、図６を参照して、第１ブロック片２２Ｔと第２ブロック片２２Ｒの作用効果について説明する。
一般的に、エッジ圧を高めるためにはブロックの倒れこみを発生させることが有効である反面、接地面積を増やすためには倒れこみの発生を抑制しなくてはならない。従来の空気入りタイヤでは、ブロックの倒れこみを抑制することにより、接地面積減少を抑制することはできたが、エッジ圧が減少してしまうのは上述の通りであり、この背反性が問題であった。

そこで、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、この背反性を解消するために、ブロック片毎に機能を分離する手法を見出すに至った。すなわち、ブロックを同等の形状のブロック片に分断するのではなく、異なる機能を持たせたるために、異なる形状の第１および第２のブロック片を少なくとも１組は形成する。具体的には、第１のブロック片を、エッジ圧を高めるために、倒れこみが発生しやすいように、トレッド周方向の幅が、ブロック片表面２３（トレッド踏面）に向かって漸減する形状とする。また、第２のブロック片を、接地面積の減少につながる、倒れこみが発生しないように、トレッド周方向の幅が、ブロック片表面２３に向かって漸増する形状とする。

図６に示すように、タイヤが矢印方向に、例えば氷路面１５を転動しているときに制動力がはたらくと、第１ブロック片２２Ｔと第２ブロック片２２Ｒとには、進行方向と逆向きに倒れこむ力が働く。ここで、第１ブロック片２２Ｔには、後述するように倒れこみが容易に発生し、図中点線の丸で囲んで示すエッジ部の局所変形が大きくなるため、エッジ部のエッジ圧が向上する。これは、第１ブロック片の路面に対して漸減する形状とすることで、荷重負荷時における第１ブロック片のエッジ部が鈍角となり、エッジ部のゴムの膨出方向が、路面に平行ではなく、路面に向かう方向となる結果、路面に対してエッジ端が拘束されやすいためである。一方、第２ブロック片２２Ｒは、ブロック片表面２３に向かって幅が拡がる形状であることから倒れこみが発生せず、エッジ部が接地面から離れず、荷重下では氷路面２３に対して拡がるように変形をする。そのため、第２ブロック片２２Ｒは無負荷時よりも接地面積が大きくなり、該ブロック片２２Ｒの浮き上がりが抑制される。このように、エッジ圧増加と接地面積増大の機能をブロック片毎に分離させることにより、ブロックとして見たとき氷上摩擦特性、特に氷上ブレーキ性能を向上させることができる。

ここで、第１ブロック片２２Ｔのトレッド周方向の幅を、トレッド幅方向におけるブロック２０の端部から中央部に向かって漸減させ、かつ、第２ブロック片２２Ｒのトレッド周方向の幅を、トレッド幅方向におけるブロック２０の端部から中央部に向かって漸増させることにより、エッジ効果および接地面積増加効果のそれぞれがより強調され、大幅に氷上摩擦性能を向上させることができる。
これは、ブロック中央部の変形が、ブロック端部の変形より大きいため、上記エッジ効果及び接地面積増加効果をより効果的に引き出すことができるからである。

サイプ２１の幅が広すぎると、ブロック２０におけるブロック片の割合が少なくなり、ブロック剛性が低下するので好ましくない。それゆえ、隣り合う第１ブロック片２２Ｔと第２ブロック片２２Ｒとの間の、サイプ２１を挟んで向かい合う溝壁の曲率が等しく、サイプ２１の溝幅がタイヤの径方向内側から外側まで一定であることが好ましい。

また、第１ブロック片２２Ｔの幅を第２ブロック片２２Ｒの幅より小さくすることで、第１ブロック片２２Ｔの剛性を低下させ、第１ブロック片２２Ｔの倒れこみをさらに発生しやすくすることが好適である。
さらに、第１ブロック片２２Ｔを、そのサイプ２１の溝底部分の幅を短く、くびれた形状にすることによって、第１ブロック片２２Ｔの剛性を低下させ、第１ブロック片２２Ｔの倒れこみをさらに発生しやすくすることが好適である。

さらに、１つのブロック２０の全体にわたって、第１ブロック片２２Ｔと第２ブロック片２２Ｒとがトレッド周方向に向かって交互に配置されることが好適であり、上述した例ではこのような配置となっているが、１つのブロック２０において、第１ブロック片２２Ｔと第２ブロック片２２Ｒとが隣り合わせに配置されてなる組が少なくとも１組存在することが必要である。例えば図７にブロック表面を示すように、第１ブロック片２２Ｔ相互および第２ブロック片２２Ｒ相互が隣り合って配置されてもよい。

図８に、本発明の空気入りタイヤの第３実施形態に係るブロック２０の一部分の斜視図を示す。図４との構成の違いは、第１ブロック片２２Ｔと第２ブロック片２２Ｒとの間のサイプ２１に、好ましくは図示例のようにサイプ２１の底に、第１ブロック片２２Ｔと第２ブロック片２２Ｒとを接続する少なくとも１つの、図示例では３つの底上げ部２４を設けている点である。この底上げ部２４を設けることにより、第２ブロック片２２Ｒの倒れこみがさらに抑制されるので、確実に接地面積を確保することができる。
なお、図示例では、図面手前のサイプ２１にのみ底上げ部２４を設けた例を示しているが、全てのサイプ２１に底上げ部２４を設けることが好ましい。

本発明の空気入りタイヤ（発明例タイヤ）、従来の空気入りタイヤ（従来例タイヤ）および比較例の空気入りタイヤ（比較例タイヤ）を、後述する仕様のもとに試作し、氷上ブレーキ性能の評価を行ったので以下に説明する。
各供試タイヤは、図１に示すトレッドパターンを有し、一般の空気入りタイヤと同様の内部構造を有する。各供試タイヤのサイプ形状（図中上がサイプ底を示す）を図９に模式的に示す。
発明例タイヤ１は、図４、図５に示すようなブロック片およびサイプの形状（図９（ａ））を有する。
発明例タイヤ２は、図８に示すような底上げ部２４を有し、図９（ｂ）に示すサイプ形状を有する点以外は、発明例タイヤ１と同様である。
発明例タイヤ３は、図２、図３に示すようなブロック片およびサイプの形状を有する。
比較例タイヤは、図９（ｃ）に示すサイプを有し、ブロック片のトレッド周方向の幅が、ブロックのトレッド幅方向端部とトレッド幅方向中央部とにおいて同一である点以外は、発明例タイヤ１と同様である。
従来例タイヤは、いわゆる、Ｗａｓｈｂｏａｒｄ型のサイプ形状（図９（ｄ））を有する。

各供試タイヤは、タイヤサイズがともに１９５／６５Ｒ１５である。これらのタイヤを標準リムに組み付けてタイヤ車輪とし、タイヤ内圧を２００ｋＰａに調整した。上記タイヤを乗用車に装着し、氷路において制動試験を行った。試験は初速度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、初速度と制動距離から平均減速度を算出した。結果は平均減速度の指数で表現し、表１に示す。この指数は、従来例タイヤの平均減速度を１００とした場合の指数で表示し、値が大きいほど良好な結果を表す。

表１より、発明例タイヤでは、従来例タイヤおよび比較例タイヤに比べて氷上性能が向上していることが分かる。

従って、第１ブロック片のトレッド周方向の幅を、トレッド幅方向端部からトレッド幅方向中央部に向かって漸減させ、第２ブロック片のトレッド周方向の幅を、トレッド幅方向端部からトレッド幅方向中央部に向かって漸増させることにより、氷上性能を向上させた空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の空気入りタイヤの実施形態を示すトレッドパターンの展開図である。本発明の空気入りタイヤの第１実施形態に係るブロックの斜視図である。（ａ）は、図２のＡ−Ａ線におけるブロックの断面図であり、（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線におけるブロックの断面図である。本発明の空気入りタイヤの第２実施形態に係るブロックの斜視図である。（ａ）は、図４のＣ−Ｃ線におけるブロックの断面図であり、（ｂ）は、図４のＤ−Ｄ線におけるブロックの断面図である。本発明の空気入りタイヤの作用効果を説明するための図である。本発明の空気入りタイヤのブロック表面の一例を示す。本発明の空気入りタイヤの第３実施形態に係るブロックの一部分の斜視図である。（ａ）、（ｂ）は発明例タイヤ、（ｃ）は比較例タイヤ、（ｄ）は従来例タイヤのサイプ形状の模式図である。

符号の説明

ＣＬタイヤ赤道
１トレッド踏面
３周方向溝
４幅方向溝
１５氷路面
２０ブロック
２１サイプ
２２Ｒ第１ブロック片
２２Ｔ第２ブロック片
２３ブロック片表面
２４底上げ部

Claims

タイヤのトレッド踏面に、トレッド周方向に延びる複数の周方向溝と、トレッド幅方向に延びる複数の幅方向溝とにより複数のブロックを区画し、該ブロックにトレッド幅方向に延びる複数のサイプを設けた空気入りタイヤであって、
前記ブロックは、前記サイプにより複数のブロック片に分断され、かつ該ブロック片のトレッド周方向の幅が、トレッド幅方向における前記ブロックの端部から中央部に向かって漸減する第１ブロック片と、トレッド幅方向における前記ブロックの端部から中央部に向かって漸増する第２ブロック片とが隣り合わせに配置されてなる組を少なくとも１組有し、
前記第１ブロック片の前記トレッド周方向の幅が、トレッド表面に向かって漸減し、前記第２ブロック片の前記トレッド周方向の幅が、トレッド表面に向かって漸増する、
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記第１ブロック片の前記トレッド周方向の幅が、前記タイヤの径方向内側から外側に向かって漸増した後漸減し、
前記第２ブロック片の前記トレッド周方向の幅が、前記タイヤの径方向内側から外側に向かって漸減した後漸増する、
ことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記第１ブロック片と前記第２ブロック片との、サイプを挟んで向かい合う側壁の曲率が等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
前記第１ブロック片と前記第２ブロック片との間に、前記第１ブロック片と前記第２ブロック片とを接続する少なくとも１つの底上げ部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。