JP2013035426A - タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】溝内を流れる水と溝面との摩擦抵抗を従来よりも低減し、従来よりもウエット性能の向上を図ることのできるタイヤを提供すること。
【解決手段】高さ及び並列方向配設ピッチの異なる小リブ２６と大リブ２８を周方向主溝１４の溝面に設けると、高さ、及び並列方向配設ピッチが一定とされた複数のリブを溝面に設けた場合に比較して、様々なレイノルズ数の水に対して乱流抵抗低減の効果を発揮することができ、その結果、排水性を向上することができる。
【選択図】図２

Description

本発明はタイヤに係り、特に、ウエット性能を向上させたタイヤに関する。

タイヤのトレッドには、ウエット性能を得るために複数の溝が形成されている。
ハイドロプレーニング性能またはウエットブレーキ性能等、濡れた路面でのタイヤ性能向上のためには、溝の排水性を向上させる必要がある。
排水性向上のためには、溝面と溝内を流れる水との間の摩擦抵抗を低減する必要がある。

特許文献１には、溝面に、溝長手方向に沿って延びる複数の小溝を形成し、溝面と溝内を流れる水との間の摩擦抵抗を低減したタイヤが開示されている。

溝面に、流れ（溝長手方向）に沿って延びる微小な小溝を複数並べた溝群、または微小なリブ（突条）を複数並べたリブ群、いわゆるリブレット（riblets ）を設け、その小溝の間隔及び溝深さを所定の範囲内に設定する、または、小リブの間隔と高さを所定の範囲内に設定すると、無数の微小な渦が溝面に沿って生成され、水と溝面との間の摩擦抵抗を低減でき、実走行時のウエット性能を向上することが出来る。

特開２００２−２１９９０６号公報

本発明は、水が溝を流れる際の摩擦抵抗を従来よりも低減でき、ウエット性能のさらなる向上を図るタイヤを得ることが目的である。

請求項１に記載のタイヤは、トレッドに形成される溝と、前記溝の溝表面に溝長手方向へ延びる複数の突条が並列して設けられており、前記突条は高さ及びピッチがともに異なる複数種類の突条から構成されており、高さが最小の最小突条の高さの３〜２０倍の範囲内、並列方向配設ピッチが前記最小突条の並列方向配設ピッチの３〜２０倍の範囲内に設定されている高さが最大の突条とを有する。

主溝の溝面に、流れ（溝長手方向）に沿って延びる微小な突条を複数並べることで、無数の微小な渦が溝面に沿って生成され、水と溝面との間の摩擦抵抗を低減することができる。

そして、溝壁に、高さが０．０１〜０．５ｍｍの範囲に設定され、幅方向配設ピッチが０．０１〜０．５ｍｍの範囲内に設定された高さが最小の最小突条と、最小突条の高さの３〜２０倍の範囲内、並列方向配設ピッチが最小突条の高さの３〜２０倍の範囲内に設定されている最大の突条とを設けることで、高さ、及び並列方向配設ピッチを一定とした複数の突条を溝面に設けた場合に比較して、様々なレイノルズ数の水に対して乱流抵抗低減の効果を発揮することができ、その結果、排水性を向上することができる。

製造上の容易さから突条は２種類とするのがよいが、３種類以上の突条からなる場合も
最大突条と最小突条の比較が上記の範囲となるのが好ましい。また、３種類以上の突条から成る場合は、高さの大きい突条ほど配列方向ピッチも大きくなるように設計するのが好ましい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤにおいて、前記最小突条は高さが０．０１〜０．５ｍｍの範囲に設定され、並列方向配設ピッチが０．０１〜０．５ｍｍの範囲内に設定されている。

最小突条は高さが０．０１〜０．５ｍｍの範囲に設定され、並列方向配設ピッチが０．０１〜０．５ｍｍの範囲内に設定されることで、排水性を確実に向上させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のタイヤにおいて、前記突条は前記溝の溝底に設けられている。

突条を溝の溝底に設けることで、水と溝底との間の摩擦抵抗を低減することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のタイヤにおいて、前記溝は、タイヤ周方向に形成されている。

タイヤ周方向に形成されている溝は、接地面と路面との間の水を車両後方へ排水する。タイヤ周方向に形成されている溝の溝面に高さ及び並列方向配設ピッチの異なる複数種類の突条を形成することで、接地面と路面との間の水を車両後方へ効率的に排水することができる。

以上説明したように、請求項１に記載のタイヤは上記の構成としたので、従来よりも主溝内を流れる水の抵抗が低減されて溝の排水効率が向上し、その結果、従来よりもウエット性能が向上する、という優れた効果を有する。

請求項２に記載のタイヤは上記構成としたので、排水性を確実に向上させることができる。

請求項３に記載のタイヤは上記構成としたので、水と溝底との間の摩擦抵抗を低減することができ、これにより従来よりもウエット性能が向上する。

請求項４に記載のタイヤは上記の構成としたので、高いウエット性能を得ることができる。

実施形態に係るタイヤのトレッドのタイヤ半径方向外側から見た平面図である。 （Ａ）は周方向主溝の断面図であり、（Ｂ）は溝底の拡大断面図である。 第２の実施形態に係るタイヤの周方向主溝の断面図である。 第３の実施形態に係るタイヤの周方向主溝の断面図である。

［第１の実施形態］
次に、本発明のタイヤの第１の実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
図１に示すように、本実施形態のタイヤ１０のトレッド１２には、タイヤ赤道面ＣＬ上と、その両側に、タイヤ周方向（矢印Ａ方向及び矢印Ａ方向とは反対方向。なお、矢印Ａ方向は指定タイヤ回転方向。）に沿って延びる周方向主溝１４が設けられている。
周方向主溝１４は、トレッド１２と路面との間の水を排水する役目を有している。

タイヤ赤道面ＣＬ上の周方向主溝１４とその両側の周方向主溝１４との間の陸部には、タイヤ幅方向に横断する複数の横溝１６によって複数のブロック１８が区画されている。
また、タイヤ赤道面ＣＬ両側の周方向主溝１４のタイヤ幅方向外側の陸部には、タイヤ幅方向に横断する複数の横溝２０によって複数のブロック２２が区画されている。

なお、本実施形態のタイヤ１０の内部構造は通常の空気入りタイヤと同じであるため、内部構造に関しての説明は省略する。
因みに、本実施形態のタイヤ１０は乗用車用であり、タイヤサイズが２０５／５５Ｒ１６、周方向主溝１４の溝幅が９．０ｍｍ、周方向主溝１４の溝深さが７．５ｍｍ、ブロック１８及びブロック２２のピッチ長が各々３６．０ｍｍ、周方向のブロック数（１列当り）が５５個、センターのブロック１８間の横溝１６の溝幅が１．５ｍｍ、ショルダー側のブロック２２間の横溝の溝幅が幅広部分で４．５ｍｍ、幅狭部分で１．５ｍｍである。

図２に示すように、周方向主溝１４の溝底面には、溝長手方向に沿って延びる複数本の突条としての小リブ２６と大リブ２８とが形成されている。
ここで、小リブ２６は、溝底（図２（Ｂ）の２点鎖線）を基準とする高さＨＳを０．０１〜０．５ｍｍの範囲内に設定することが好ましく、０．０１〜０．４ｍｍの範囲内に設定することが更に好ましい。
また、小リブ２６は、並列方向配設ピッチＰＳを０．０１〜０．５ｍｍの範囲内に設定することが好ましく、０．０１〜０．４ｍｍの範囲内に設定することが更に好ましい。

一方、大リブ２８は、溝底（図２（Ｂ）の２点鎖線）を基準とする高さＨＬを小リブ２６の高さＨＳの３〜２０倍の範囲内に設定することが好ましく、３〜６倍の範囲内に設定することが更に好ましい。
また、大リブ２８は、並列方向配設ピッチＰＬを小リブ２６の並列方向配設ピッチＰＳの３〜２０倍の範囲内に設定することが好ましく、３〜６倍の範囲内に設定することが更に好ましい。

図２に示すように、本実施形態では、周方向主溝１４の溝底に、断面形状が二等辺三角形で高さＨＳが０．０５ｍｍの小リブ２６が並列方向配設ピッチＰＳが０．１ｍｍで複数形成されていると共に、同じく断面形状が二等辺三角形で高さＨＬが０．２５ｍｍ（高さＨＳの５倍）の大リブ２８が、並列方向配設ピッチＰＬが０．５ｍｍ（並列方向配設ピッチＰＳの５倍）で複数形成されている。なお、大リブ２８と大リブ２８との間には、複数の小リブ２６が隙間無く隣接して並列されている。
本実施形態では、小リブ２６の幅ＷＳと大リブ２８の幅ＷＬとは同一寸法（０．１ｍｍ）に設定されているが、小リブ２６の幅ＷＳと大リブ２８の幅ＷＬとは異なっていても良い。
なお、本実施形態の周方向主溝１４の溝側面は平滑である。

（作用）
水は、粘度、流速等によりレイノルズ数が異なるが、高さ及び並列方向配設ピッチが異なる複数の小リブからなるリブレットを溝面に設けると、乱流抵抗低減の効いてくるレイノルズ数を異ならせることが発明者の種々の実験検討により判明した。
本実施形態のタイヤ１０では、周方向主溝１４の溝底に、断面形状が二等辺三角形で高さＨＳが０．０５ｍｍの小リブ２６を並列方向配設ピッチＰＳ０．１ｍｍで複数形成すると共に、同じく断面形状が二等辺三角形で高さＨＬが小リブ２６の高さＨＳの５倍に設定された大リブ２８を、並列方向配設ピッチＰＬが小リブ２６の並列方向配設ピッチＰＳの５倍で複数形成したので、高さ、及び並列方向配設ピッチを一定とされた複数のリブを溝面に設けた場合に比較して、様々なレイノルズ数の水に対して乱流抵抗低減の効果を発揮することができ、その結果、排水性を向上することができる。

このように、溝底に小リブ２６と大リブ２８とを形成し、小リブ２６は、高さＨＳを０．０１〜０．５ｍｍの範囲内、並列方向配設ピッチＰＳを０．０１〜０．５ｍｍの範囲内に設定し、大リブ２８の高さＨＬを小リブ２６の高さＨＳの３〜２０倍の範囲内、大リブ２８の並列方向配設ピッチＰＬを小リブ２６の並列方向配設ピッチＰＳの３〜２０倍の範囲内に設定すれば、溝底に小リブ２６のみを形成した場合に比較して、排水性を確実に向上させることができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
上記実施形態のタイヤ１０では、周方向主溝１４の溝底に小リブ２６と大リブ２８の２種類の大きさのリブを形成したが、摩擦抵抗を低減できれば図３に示すように、小リブ２６と大リブ２８の中間の大きさのリブ３０が形成されていても良く、サイズの異なるリブが更に形成されていても良い。本実施形態においても、小リブ２６のみを形成した場合に比較して、排水性を向上することが出来る。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
上記実施形態では小リブ２６、及び大リブ２８の断面形状が三角形であったが、摩擦抵抗を低減できれば、矩形、台形、半円形、滑らかな山型形状等の他の形状であっても良く、小リブ２６及び大リブ２８を複数並列させた部分は、図４に示すようにサインウエーブ形状であっても良い。

［その他の実施形態］
上記実施形態のタイヤ１０では、周方向主溝１４の溝底に小リブ２６と大リブ２８とを形成したが、本発明はこれに限らず、周方向主溝１４の側壁に小リブ２６と大リブ２８とを形成しても良い。

上記実施形態のタイヤ１０では、周方向主溝１４の溝底に小リブ２６と大リブ２８とを隙間無く並列させたが、摩擦抵抗を低減できれば小リブ２６と小リブ２６との間、及び小リブ２６と大リブ２８との間に多少の間隙が開いていても良い。

上記実施形態のタイヤ１０では、小リブ２６、及び大リブ２８は、溝長手方向に連続して長く形成されていたが、溝壁の抵抗低減が図られれば部分的に分断されても良い。

上記実施形態のタイヤ１０では、小リブ２６、及び大リブ２８の各々の高さ及び並列方向配設ピッチが一定であったが、好適範囲内であれば、小リブ２６、及び大リブ２８の各々の高さ及び並列方向配設ピッチはランダムであっても良い。

溝壁に沿って微小な乱流を確実に発生させるために、小リブ２６、及び大リブ２８の高さ、及び並列方向配設ピッチは、周方向主溝１４の溝幅、溝深さ、接地長等を考慮し、実験、シュミレーション等によって決めることが好ましい。

上記実施形態では、周方向主溝１４に小リブ２６、及び大リブ２８を設けたが、本発明はこれに限らず、排水を担うトレッドの主溝には全て適用可能である。即ち、小リブ２６、及び大リブ２８は、周方向に延びる周方向主溝１４に限らず、周方向に対して傾斜する傾斜溝、タイヤ幅方向に延びるラグ溝等の、周方向溝以外の溝には全て適用可能である。

また、トレッド１２のパターンは、リブパターンに限らず、ブロックパターン、方向性パターン等、公知のパターンの主溝に小リブ２６、及び大リブ２８を設けることができる。

上記実施形態のタイヤ１０は空気入りタイヤであったが、本発明は空気入りタイヤ以外のタイヤ（例えば、総ゴムタイヤ等）にも適用可能であり、乗用車用以外のカテゴリーのタイヤにも適用可能である。

［試験例１］
小リブの高さＨＳとハイドロプレーニング発生速度との関係を調べるために試験を行った。
試験は、各タイヤ（サイズ２０５／５５Ｒ１６）を６Ｊのリムに装着し、内圧を２００ｋｐａとし、水深１０．０ｍｍのテストコースにおいて速度５０ｋｍ／ｈから加速試験を行い、ハイドロプレーニング発生速度を測定した。評価は、表３における従来例のハイドロプレーニング発生速度を１００とする指数表示としており、指数の数値が大きいほどハイドロプレーニング発生速度が高く、ウエット性能に優れていることを表している。

試験タイヤ１〜５は、図１に示すトレッドパターンを有した第１の実施形態と同様のタイヤであるが、小リブの並列方向配設ピッチＰＳが０．１ｍｍで、小リブの高さＨＳが各々異なっている。

試験結果から、小リブの高さＨＳは、０．０１〜０．５ｍｍの範囲内に設定することが良いことが分かる。

［試験例２］
小リブの並列方向配設ピッチＰＳとハイドロプレーニング発生速度との関係を調べるために試験を行った。
試験は、各タイヤ（サイズ２０５／５５Ｒ１６）を６Ｊのリムに装着し、内圧を２００ｋｐａとし、水深１０．０ｍｍのテストコースにおいて速度５０ｋｍ／ｈから加速試験を行い、ハイドロプレーニング発生速度を測定した。評価は、表３における従来例のハイドロプレーニング発生速度を１００とする指数表示としており、指数の数値が大きいほどハイドロプレーニング発生速度が高く、ウエット性能に優れていることを表している。

試験タイヤ１〜５は、図１に示すトレッドパターンを有した第１の実施形態と同様のタイヤであるが、小リブの高さＨＳが０．０５ｍｍで、小リブの並列方向配設ピッチＰＳが各々異なっている。

試験結果から、小リブの並列方向配設ピッチＰＳは、０．０１〜０．５ｍｍの範囲内に設定することが良いことが分かる。

［試験例３］
本発明のタイヤのウエット性能を確かめるために、本発明の適用された実施例のタイヤ３種、比較例のタイヤ３種、及び従来例のタイヤ１種を用意し、ウエットハイドロプレーニング性能を調べた。

試験は、各タイヤ（サイズ２０５／５５Ｒ１６）を６Ｊのリムに装着し、内圧を２００ｋｐａとし、水深１０．０ｍｍのテストコースにおいて速度５０ｋｍ／ｈから加速試験を行い、ハイドロプレーニング発生速度を測定した。

試験タイヤは、図１に示す実施形態のタイヤと同じトレッドパターンを有しており、トレッド全体のネガティブ率が２９．０％、周方向主溝の溝幅が９．０ｍｍ、周方向主溝の溝深さが７．５ｍｍ、ブロックのピッチ長が３６．０ｍｍ、周方向のブロック数（１列当り）が５５個、センターブロック間の細溝の溝幅が１．５ｍｍ、ショルダーブロック間の横溝の溝幅が４．５ｍｍ、ショルダーブロック間の細溝の溝幅が１．５ｍｍである。

評価は、従来例のタイヤのハイドロプレーニング発生速度を１００とする指数表示としており、指数の数値が大きいほどハイドロプレーニング発生速度が高く、ウエット性能に優れていることを表している。

従来例：周方向主溝の溝底に小リブのみを形成し、溝側壁は平滑としたタイヤ。各部の寸法は下記表１参照。
比較例１：周方向主溝の溝面全体を平滑としたタイヤ。
比較例２、３：周方向主溝の溝底に小リブと大リブとを形成し、溝側壁は平滑としたタイヤ。各部の寸法は下記表１参照。
実施例１〜３：周方向主溝の溝底に小リブと大リブとを形成し、溝側壁は平滑としたタイヤ。各部の寸法は下記表１参照。

試験結果から、溝底に小リブと大リブとを形成し、大リブの並列方向配設ピッチ及び高さを最適範囲とした実施例１〜３のタイヤは、好適範囲を外れている従来例、及び比較例に対して、ハイドロプレーニング性能に優れていることが分かる。

［試験例４］
溝底におけるリブの占める割合と、ハイドロプレーニング発生速度との関係を調べる試験を行った。
試験方法は、試験例１と同じである。
試験タイヤは、図１に示す実施形態のタイヤと同じトレッドパターンを有しており、各試験タイヤは、溝底を平面視したときの単位面積当りに占める全リブの面積の割合のみが異なっている。小リブ、及び大リブは実施形態と同じサイズのものを用いた。溝底全体に小リブ及び大リブが隙間無く形成されている場合は、溝底の単位面積当りに占める全リブの面積の割合１００％となり、小リブ及び大リブが全く形成されていない場合は０％となる。
試験結果から、溝底の単位面積当りに占める全リブの面積の割合は２０％以上あれば良いことが分かる。タイヤ５のようにリブの占める割合が小さすぎると、即ち、リブの密度が低すぎると、微小な渦が溝壁面に沿って生成され難くなり、溝壁の抵抗低減が不十分となる。

１０ タイヤ
１２ トレッド
１４ 周方向主溝（主溝）
２６ 小リブ（最小の突条）
２８ 大リブ（最大の突条）

Claims (4)

1. トレッドに形成される溝と、
   前記溝の溝表面に溝長手方向へ延びる複数の突条が並列して設けられており、前記突条は高さ及びピッチがともに異なる複数種類の突条から構成されており、
   高さが最小の最小突条の高さの３〜２０倍の範囲内、並列方向配設ピッチが前記最小突条の並列方向配設ピッチの３〜２０倍の範囲内に設定されている高さが最大の突条とを有するタイヤ。
2. 前記最小突条は高さが０．０１〜０．５ｍｍの範囲に設定され、並列方向配設ピッチが０．０１〜０．５ｍｍの範囲内に設定されている、請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記突条は前記溝の溝底に設けられている、請求項１または請求項２に記載のタイヤ。
4. 前記溝は、タイヤ周方向に形成されている、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のタイヤ。