JP2014046743A

JP2014046743A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2014046743A
Application number: JP2012189755A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Hirama; 充平間; Masaaki Miyoshi; 雅章三好
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-17
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: JP6015249B2

Abstract

【課題】氷上性能及び耐偏摩耗性を改善する空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド部１にタイヤ周方向に延びる複数本の周方向溝１１とタイヤ幅方向に延びる複数本の横溝１２とを設け、複数のブロック１３を区画し、ブロックにタイヤ幅方向に延びる複数本のサイプ２０を設け、各サイプ内で対面する一対の壁面２１，２２の一方に凸部２３を形成し、該一対の壁面の他方に凸部と噛み合う凹部２４を形成すると共に、下記（１）式に基づいて算出されるブロック剛性指数Ｅが相対的に大きいブロック１３ｂでは凸部２３の高さを相対的に小さくし、ブロック剛性指数Ｅが相対的に小さいブロック１３ａでは凸部１３の高さを相対的に大きくする。Ｅ＝Ｓ／（Σ（Ｌｓ）×Ｄｓ²）・・・（１）但し、Ｓ：各ブロックの接地面積（ｍｍ²）、Ｌｓ：ブロック踏面におけるサイプの配置長さ（ｍｍ）、Ｄｓ：サイプの平均深さ（ｍｍ）
【選択図】図２

Description

本発明は、トレッド部に多数のサイプを設けた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、氷上性能及び耐偏摩耗性を改善することを可能にした空気入りタイヤに関する。

スタッドレスタイヤに代表される冬用の空気入りタイヤにおいては、トレッド部にタイヤ周方向に延びる複数本の周方向溝とタイヤ幅方向に延びる複数本の横溝とが形成され、これら周方向溝及び横溝により複数のブロックが区画され、各ブロックにタイヤ幅方向に延びる複数本のサイプが形成されている。このようにトレッド部に多数のサイプを配することにより、氷表面の水膜を除去し、氷上性能を向上する手法が知られている。一般に、氷上性能を更に向上するためにサイプ本数を増やしてサイプ密度を高めると、ブロック剛性が低下してドライ路面での操縦安定性が低下する傾向がある。

これに対して、各サイプ内で対面する一対の壁面の一方に凸部を形成し、該一対の壁面の他方に凸部と噛み合う凹部を形成し、これら凸部と凹部との噛み合いによりブロックの倒れ込みを規制することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この場合、ブロックの倒れ込みを抑えて優れた氷上性能を発揮することが可能になる。

また、各ブロックの剛性はブロックの大きさや該ブロックに形成されたサイプの長さに応じて変化するが、ブロック間で剛性が大きく相違していると、それが偏摩耗を生じさせる要因となる。特に、冬用の空気入りタイヤでは、比較的軟らかいキャップコンパウンドが使用されるので、偏摩耗が顕著に現れる傾向がある。そのため、各ブロックに複数本のサイプを設けた冬用の空気入りタイヤにおいては、氷上性能の改善のみならず、耐偏摩耗性を改善することも求められている。

特開平５−５８１１８号公報

本発明の目的は、氷上性能及び耐偏摩耗性を改善することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、トレッド部にタイヤ周方向に延びる複数本の周方向溝とタイヤ幅方向に延びる複数本の横溝とを設け、これら周方向溝及び横溝により複数のブロックを区画し、各ブロックにタイヤ幅方向に延びる複数本のサイプを設けた空気入りタイヤにおいて、各サイプ内で対面する一対の壁面の一方に凸部を形成し、該一対の壁面の他方に前記凸部と噛み合う凹部を形成すると共に、下記（１）式に基づいて算出されるブロック剛性指数Ｅが相対的に大きいブロックでは前記凸部の高さを相対的に小さくし、前記ブロック剛性指数Ｅが相対的に小さいブロックでは前記凸部の高さを相対的に大きくしたことを特徴とするものである。
Ｅ＝Ｓ／（Σ（Ｌｓ）×Ｄｓ²）・・・（１）
但し、Ｓ：各ブロックの接地面積（ｍｍ²）
Ｌｓ：ブロック踏面におけるサイプの配置長さ（ｍｍ）
Ｄｓ：サイプの平均深さ（ｍｍ）

本発明では、各サイプ内で対面する一対の壁面の一方に凸部を形成し、該一対の壁面の他方に凸部と噛み合う凹部を形成するので、これら凸部と凹部との噛み合いによりブロックの倒れ込みを規制し、氷上性能を改善することができる。しかも、ブロック剛性指数Ｅが相対的に大きいブロックでは凸部の高さを相対的に小さくし、ブロック剛性指数Ｅが相対的に小さいブロックでは凸部の高さを相対的に大きくすることにより、ブロック剛性の均一化を図り、偏摩耗の発生を抑制することができる。このように本発明によれば、サイプの壁面に形成された凹部及び凸部を有効に利用することで、氷上性能のみならず、耐偏摩耗性も改善することができる。

本発明において、サイプの最大深さを周方向溝の深さの５０％以上とし、凸部をその最大高さ位置がサイプの最大深さの５０％未満となる踏面側領域に含まれるように配置することが好ましい。これにより、氷上性能及び耐偏摩耗性の改善効果を高めることができる。

凸部の最大高さは０．５ｍｍ〜２．５ｍｍとすることが好ましい。これにより、離型性を損なうことなく氷上性能及び耐偏摩耗性を改善することができる。特に、凸部のうち最も高い凸部の最大高さをサイプの溝幅よりも大きくし、更には最も低い凸部の最大高さをサイプの溝幅よりも大きくすることが好ましい。これにより、凸部と凹部との噛み合いを促進し、氷上性能及び耐偏摩耗性の改善効果を高めることができる。

また、凸部及び凹部はトレッド部に形成されたサイプの７０％以上に設けることが好ましい。つまり、凸部及び凹部はトレッド部に形成された全てのサイプに設ける必要はないが、７０％以上のサイプに配設することにより、氷上性能及び耐偏摩耗性の改善効果を高めることができる。

本発明において、各ブロックの接地面積Ｓ（ｍｍ²）とはブロック踏面の輪郭にて規定される領域の面積（サイプ部分の面積を含む）を意味し、ブロック踏面におけるサイプの配置長さＬｓ（ｍｍ）とはサイプの両端間の距離を意味する。また、Σ（Ｌｓ）とは各ブロックにおけるサイプの配置長さＬｓの総和である。サイプの平均深さＤｓ（ｍｍ）とはサイプの各部分の深さと各部分の長さとから算出される平均深さである。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンの一例を示す展開図である。図２のトレッドパターンにおいてブロック剛性指数Ｅが相対的に小さいブロックを示す側面図である。図３のIV−IV矢視断面図である。図３のブロックの要部断面図である。図２のトレッドパターンにおいてブロック剛性指数Ｅが相対的に大きいブロックを示す側面図である。図６のVII −VII 矢視断面図である。図６のブロックの要部断面図である。本発明の空気入りタイヤにおけるブロックの変形例を示す平面図である。図９のブロックを示す側面図である。図９のXI−XI矢視断面図である。図９のブロックの要部断面図である。サイプの深さを変化させたブロックを示す断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１及び図２は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、図３〜図８はその要部を示すものである。

図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。

一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げられている。カーカス層４の補強コードとしては、一般には有機繊維コードが使用されるが、スチールコードを使用しても良い。ビードコア５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層７が埋設されている。これらベルト層７はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層８を配置されている。ベルトカバー層８は少なくとも１本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。また、ベルトカバー層８はベルト層７の幅方向の全域を覆うように配置しても良く、或いは、ベルト層７の幅方向外側のエッジ部のみを覆うように配置しても良い。ベルトカバー層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

なお、上述したタイヤ内部構造は空気入りタイヤにおける代表的な例を示すものであるが、これに限定されるものではない。

図２に示すように、トレッド部１にはタイヤ周方向に延びる複数本の周方向溝１１及びタイヤ幅方向に延びる複数本の横溝１２がタイヤ周方向に間隔をおいて形成されている。これら周方向溝１１及び横溝１２によりトレッド部１には複数のブロック１３が区画されている。そして、各ブロック１３にはタイヤ幅方向に延びる複数本のサイプ２０が形成されている。図２において、Ｅはタイヤ赤道である。

上記空気入りタイヤにおいて、各サイプ２０内で対面する一対の壁面２１，２２の一方には凸部２３が形成され、該一対の壁面２１，２２の他方には凸部２３と噛み合う凹部２４が形成されている（図３〜図８参照）。凸部２３及び凹部２４の形状は特に限定されるものではないが、例えば、半球形状にすることが好ましい。また、凸部２３の向きは特に限定されるものではなく、凸部２３をタイヤ周方向の一方側に配向させたり、或いは、配向方向が異なる凸部２３を混在させることができる。

ここで、下記（１）式に基づいて算出されるブロック剛性指数Ｅが相対的に大きいブロック１３では凸部２３の高さが相対的に小さくなるように設定され、ブロック剛性指数Ｅが相対的に小さいブロック１３では凸部２３の高さが相対的に大きくなるように設定されている。
Ｅ＝Ｓ／（Σ（Ｌｓ）×Ｄｓ²）・・・（１）
但し、Ｓ：各ブロックの接地面積（ｍｍ²）
Ｌｓ：ブロック踏面におけるサイプの配置長さ（ｍｍ）
Ｄｓ：サイプの平均深さ（ｍｍ）

なお、サイプ２０の深さが一定である場合はその最大深さｄが平均深さＤｓと一致するが、例えば、サイプ２０の深さが変化する場合（図１３参照）、平均深さＤｓはサイプ２０の各部分の深さＤs1，Ｄs2，Ｄs3と各部分の長さＬs1，Ｌs2，Ｌs3とから下記（２）式に基づいて算出される。
Ｄｓ＝（Ｄs1×Ｌs1＋Ｄs2×Ｌs2＋Ｄs3×Ｌs3）／（Ｌs1＋Ｌs2＋Ｌs3）・・（２）

図３〜図５はブロック剛性指数Ｅが相対的に小さいブロック１３ａを示し、図６〜図８はブロック剛性指数Ｅが相対的に大きいブロック１３ｂを示している。ここでは、ブロック１３の接地面積を概ね一定とする一方で、各ブロック１３に配置されるサイプ２０の本数、即ち、ブロック１３の踏面におけるサイプ２０の配置長さＬｓの総和を変更することでブロック剛性指数Ｅが変化しているが、タイヤ周上のピッチバリエーションに基づいてブロック１３の接地面積を変更することでブロック剛性指数Ｅが変化していても良い。

図３〜図５に示すように、ブロック剛性指数Ｅ（Ｅ１）が相対的に小さいブロック１３ａでは凸部２３の高さｈ１が相対的に大きくなるように設定されている。一方、図６〜図８に示すように、ブロック剛性指数Ｅ（Ｅ２）が相対的に小さいブロック１３ｂでは凸部２３の高さｈ２が相対的に小さくなるように設定されている。つまり、Ｅ１＜Ｅ２であるとき、ｈ１＞ｈ２の関係が成り立っている。なお、トレッド部１にブロック剛性指数Ｅが異なるｎ種類のブロック１３が配置される場合、Ｅ１＜Ｅ２・・・＜Ｅｎであるとき、ｈ１＞ｈ２・・・＞ｈｎの関係を満足することが望ましい。但し、ブロック剛性指数Ｅと凸部２３の高さとを厳密な反比例関係にする必要はない。例えば、トレッド部１にブロック剛性指数Ｅが異なる３種類以上のブロック１３が配置される場合であっても、高さが異なる２種類の凸部２３を採用することができる。いずれにしても、凸部２３を有するサイプ２０の１０％以上において凸部２３の高さを他とは異ならせることが好ましい。

このように構成される空気入りタイヤでは、各サイプ２０内で対面する一対の壁面２１，２２の一方に凸部２３を形成し、該一対の壁面２１，２２の他方に凸部２３と噛み合う凹部２４を形成しているので、これら凸部２３と凹部２４との噛み合いによりブロック１３の倒れ込みを規制し、氷上性能を改善することができる。

しかも、ブロック剛性指数Ｅが相対的に大きいブロック１３ｂでは凸部２３の高さｈ２を相対的に小さくし、ブロック剛性指数Ｅが相対的に小さいブロック１３ａでは凸部２３の高さｈ１を相対的に大きくすることにより、トレッド部１においてブロック１３の剛性を均一化し、偏摩耗の発生を抑制することができる。このようにサイプ２０の壁面２１，２２に形成された凹部２３及び凸部２４を有効に利用することにより、氷上性能及び耐偏摩耗性を同時に改善することができる。

上記空気入りタイヤにおいて、サイプ２０の最大深さｄは周方向溝１１の深さＤの５０％以上、より好ましくは、５０％〜１００％の範囲に設定されている。これに対して、少なくとも一部の凸部２３はその最大高さ位置がサイプ２０の最大深さｄの５０％未満となる踏面側領域Ａに含まれるように配置されている。このように凸部２３を踏面側領域Ａに配置することにより、ブロック１３の倒れ込みを効果的に抑えて氷上性能及び耐偏摩耗性の改善効果を高めることができる。

上記空気入りタイヤにおいて、凸部２３の最大高さｈ１，ｈ２は０．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲、より好ましくは、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲に設定されている。これにより、離型性を損なうことなく氷上性能及び耐偏摩耗性を改善することができる。凸部２３の最大高さｈ１，ｈ２が０．５ｍｍ未満であると氷上性能及び耐偏摩耗性の改善効果が低下し、逆に２．５ｍｍを超えると離型性が阻害される。特に、最も高い凸部２３の最大高さｈ１はサイプ２０の溝幅ｇよりも大きくするのが良く、より好ましくは、最も低い凸部２３の最大高さｈ２をサイプ２０の溝幅ｇよりも大きくするのが良い。これにより、凸部２３と凹部２４との噛み合いを促進し、氷上性能及び耐偏摩耗性の改善効果を高めることができる。なお、サイプ２０の溝幅ｇはエッジ効果を有効に働かせるために０．３ｍｍ〜１．５ｍｍとするのが良い。

また、凸部２３及び凹部２４はトレッド部１に形成されたサイプ２０の７０％以上、好ましくは、９０％に形成されている。このようにトレッド部１に形成されたサイプ２０の７０％以上に凸部２３及び凹部２４を配設することにより、氷上性能及び耐偏摩耗性の改善効果を高めることができる。

図９〜図１２は本発明の空気入りタイヤにおけるブロックの変形例を示すものである。なお、図９〜図１２において、図１〜図８と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。

図９〜図１２において、ブロック１３にはタイヤ幅方向に延びてジグザグ形状を有する複数本のサイプ２０が形成されている。各サイプ２０内で対面する一対の壁面２１，２２の一方には凸部２３が形成され、該一対の壁面２１，２２の他方には凸部２３と噛み合う凹部２４が形成されている。

このようなジグザグ形状を有するサイプ２０の壁面２１，２２に凸部２３及び凹部２４を設ける場合においても、上述のようにブロック剛性指数Ｅが相対的に大きいブロック１３では凸部２３の高さを相対的に小さくし、ブロック剛性指数Ｅが相対的に小さいブロック１３では凸部２３の高さを相対的に大きくすることにより、氷上性能の改善効果に加えて、耐偏摩耗性の改善効果を得ることができる。

本実施形態においては、サイプ２０の深さ方向に沿って複数の凸部２３が配置されており、踏面側の凸部２３はその最大高さ位置がサイプ２０の最大深さｄの５０％未満となる踏面側領域Ａに含まれるように配置され、サイプ底側の凸部２３はその最大高さ位置がサイプ２０の最大深さｄの５０％以上となる底側領域Ｂに含まれるように配置されている。このように凸部２３は踏面側領域Ａのみならず底側領域Ｂにも配置することができる。

また、本実施形態では、踏面側領域Ａに含まれる凸部２３と底側領域Ｂに含まれる凸部２３とが互いに異なる方向に突き出すように配置されているが、凸部２３の向きは必要とされるタイヤ特性に応じて適宜選択することができる。

タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５で、トレッド部にタイヤ周方向に延びる複数本の周方向溝とタイヤ幅方向に延びる複数本の横溝とを設け、これら周方向溝及び横溝により複数のブロックを区画すると共に、各ブロックにタイヤ幅方向に延びる複数本のサイプを設けた空気入りタイヤにおいて、各サイプ内で対面する一対の壁面の一方に複数の凸部を形成し、該一対の壁面の他方に凸部と噛み合う複数の凹部を形成すると共に、ブロック剛性指数Ｅが相対的に小さいブロック（Ｅ１＝０．１）における凸部の高さｈ１、ブロック剛性指数Ｅが相対的に大きいブロック（Ｅ２＝０．１５）における凸部の高さｈ２、トレッド部に形成されたサイプのうち凸部及び凹部を有するサイプの割合を表１のように設定した実施例１〜３及び比較例１〜２のタイヤを製作した。

比較のため、サイプの壁面に凸部及び凹部を設けていない従来例のタイヤを用意した。従来例、実施例１〜３及び比較例１〜２において、周方向溝の深さを９ｍｍとする一方で、サイプの最大深さは７ｍｍとした。また、サイプの溝幅を０．４ｍｍとした。実施例１〜３及び比較例１〜２において、凸部はその最大高さ位置がサイプの最大深さの５０％未満となる踏面側領域に含まれるように配置した。更に、凸部を有するサイプのうち、凸部の高さがｈ１であるサイプを１５％とし、凸部の高さがｈ２であるサイプを８５％とした。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、氷上制動性能及び耐偏摩耗性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

氷上制動性能：
各試験タイヤをリムサイズ１５×６ＪＪのホイールに組み付けて試験車両に装着し、空気圧２１０ｋＰａの条件にて、氷上において速度４０ｋｍ／ｈの走行状態からブレーキを掛けて完全に停止するまでの制動距離を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど氷上制動性能が優れていることを意味する。

耐偏摩耗性：
各試験タイヤをリムサイズ１５×６ＪＪのホイールに組み付けて試験車両に装着し、空気圧２１０ｋＰａの条件にて、アスファルト路面にて２０，０００ｋｍの走行試験を実施した後、ショルダーブロック列に発生した偏摩耗量を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐偏摩耗性が優れていることを意味する。

表１から判るように、実施例１〜３のタイヤは、Ｅ１＜Ｅ２に対してｈ１＞ｈ２となるように設定しているので、従来例との対比において、氷上制動性能が改善され、かつ耐偏摩耗性が改善されていた。一方、比較例１〜２のタイヤは、耐偏摩耗性の改善効果が全く認められなかった。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス層
５ビードコア
６ビードフィラー
７ベルト層
８ベルトカバー層
１１周方向溝
１２横溝
１３，１３ａ，１３ｂブロック
２０サイプ
２１，２２壁面
２３凸部
２４凹部

Claims

トレッド部にタイヤ周方向に延びる複数本の周方向溝とタイヤ幅方向に延びる複数本の横溝とを設け、これら周方向溝及び横溝により複数のブロックを区画し、各ブロックにタイヤ幅方向に延びる複数本のサイプを設けた空気入りタイヤにおいて、各サイプ内で対面する一対の壁面の一方に凸部を形成し、該一対の壁面の他方に前記凸部と噛み合う凹部を形成すると共に、下記（１）式に基づいて算出されるブロック剛性指数Ｅが相対的に大きいブロックでは前記凸部の高さを相対的に小さくし、前記ブロック剛性指数Ｅが相対的に小さいブロックでは前記凸部の高さを相対的に大きくしたことを特徴とする空気入りタイヤ。
Ｅ＝Ｓ／（Σ（Ｌｓ）×Ｄｓ²）・・・（１）
但し、Ｓ：各ブロックの接地面積（ｍｍ²）
Ｌｓ：ブロック踏面におけるサイプの配置長さ（ｍｍ）
Ｄｓ：サイプの平均深さ（ｍｍ）
前記サイプの最大深さを前記周方向溝の深さの５０％以上とし、前記凸部をその最大高さ位置が前記サイプの最大深さの５０％未満となる踏面側領域に含まれるように配置したことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記凸部の最大高さを０．５ｍｍ〜２．５ｍｍとしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記凸部のうち最も高い凸部の最大高さを前記サイプの溝幅よりも大きくし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。
前記凸部のうち最も低い凸部の最大高さを前記サイプの溝幅よりも大きくしたことを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。
前記凸部及び前記凹部を前記トレッド部に形成された前記サイプの７０％以上に設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。