JP2015116931A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】陸部に設けたサイプによりアイス路面での制動性能を向上させつつ、陸部の剛性低下を抑えて陸部の偏摩耗や陸部と路面との擦れによる異音発生を抑える。【解決手段】陸部１に設けられたサイプ１０は、トレッド表面の開口端１２からサイプ深さ方向奥側Ｄ１へ、開口端１２より幅広の第１幅広部１４、第１幅広部１４より幅狭のくびれ部１６、くびれ部１６より幅広の第２幅広部１８が、順番に設けられ、トレッド表面の開口端１２から第１幅広部１４へ行くほど対向するサイプ１０の溝側壁１０ａが互いに離隔して溝幅が漸次広がり、第１幅広部１４からくびれ部１６へ行くほど対向するサイプ１０の溝側壁１０ａが互いに接近して溝幅が漸次狭くなり、くびれ部１６から第２幅広部１８へ行くほど対向するサイプ１０の溝側壁１０ａが互いに離隔して溝幅が漸次広がる形状をなしている。【選択図】 図２

Description

本発明は、サイプが形成された陸部を有するトレッドパターンを備えた空気入りタイヤに関する。

従来、例えば、スタッドレスタイヤにおいては、ブロックやリブなどの陸部にサイプと呼ばれる切り込みが設けられ、サイプによるエッジ効果により摩擦係数が低いアイス路面での安定した走行を可能としている。このようなサイプとしては、サイプの形状を深さ方向で変化させた、いわゆる三次元サイプが知られており、トレッド表面において直線状に開口する直線サイプや波形状に開口する波形サイプが実用化されている（例えば、下記特許文献１〜３参照）。

しかしながら、陸部に設けるサイプの数を増やすと、陸部の剛性が低下して陸部が過度に倒れ込むため、接地面積が減少することに加え、局所的に接地圧が高くなりアイス路面上の氷を融解して水膜が形成されやすくなり、アイス路面での制動性能が低下するという問題がある。また、陸部の倒れ込みが大きくなると、陸部が偏摩耗しやすくなったり、倒れ込んだ陸部が路面から離れ元に戻る際に陸部が路面と擦れて異音が発生しやすくなる問題もある。

特開２０１１−１５７０１１号公報 特開平８−１９７９１５号公報 特開２００９−１６０９８６号公報

本発明はこのような問題を考慮してなされたものであり、陸部に設けたサイプのエッジ効果によりアイス路面での制動性能を向上させつつ、陸部の剛性低下を抑えて陸部の偏摩耗や陸部と路面との擦れによる異音発生を抑えることができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明に係る空気入りタイヤは、サイプが形成された陸部を有するトレッドパターンを備えた空気入りタイヤにおいて、前記サイプは、トレッド表面に開口する開口端よりサイプ深さ方向奥側に前記開口端より溝幅が広い第１幅広部と、前記第１幅広部よりサイプ深さ方向奥側に前記第１幅広部より溝幅が狭いくびれ部と、前記くびれ部よりサイプ深さ方向奥側に前記くびれ部より溝幅が広い第２幅広部とを備え、前記開口端から前記第１幅広部へ行くほど対向する前記サイプの溝側壁が互いに離隔して溝幅が漸次広がり、前記第１幅広部から前記くびれ部へ行くほど対向する前記溝側壁が互いに接近して溝幅が漸次狭くなり、前記くびれ部から前記第２幅広部へ行くほど対向する前記溝側壁が互いに離隔して溝幅が漸次広がることを特徴とする。

本発明に係る空気入りタイヤの好ましい態様として、前記サイプの断面形状が、サイプ深さ方向に平行な直線を対称軸とする線対称形状をなしていることが好ましい。また、本発明に係る空気入りタイヤにおいて、前記第１幅広部が、サイプ深さ方向において前記開口端より前記くびれ部に近接してもよく、また、前記第１幅広部が前記第２幅広部より溝幅が大きくてもよく、また、前記サイプの溝底が湾曲状に設けられてもよい。

本発明によれば、陸部に設けたサイプは、トレッド表面の開口端からサイプ深さ方向奥側へ、開口端より幅広の第１幅広部、第１幅広部より幅狭のくびれ部、くびれ部より幅広の第２幅広部が、順番に設けられ、トレッド表面の開口端から第１幅広部へ行くほど対向するサイプの溝側壁が互いに離隔して溝幅が漸次広がり、第１幅広部からくびれ部へ行くほど対向するサイプの溝側壁が互いに接近して溝幅が漸次狭くなり、くびれ部から第２幅広部へ行くほど対向するサイプの溝側壁が互いに離隔して溝幅が漸次広がる形状をなしている。そのため、接地時に陸部がサイプの開口端とくびれ部においてサイプの溝側壁が当接するように樽型に変形し、陸部の倒れ込みを抑えることができ、サイプのエッジ効果によりアイス路面での制動性能を向上させつつ、陸部の偏摩耗や異音発生を抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドパターンを示す展開図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 接地状態を示す図１のＡ−Ａ断面図である。 路面から摩擦力を受けた状態を示す図１のＡ−Ａ断面図である。 比較例１に係る空気入りタイヤの陸部に設けられたサイプの断面図である。 比較例２に係る空気入りタイヤの陸部に設けられたサイプの断面図である。 比較例３に係る空気入りタイヤの陸部に設けられたサイプの断面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る空気入りタイヤは、図示を省略したが、左右一対のビード部及びサイドウォール部と、左右のサイドウォール部の径方向外側端部同士を連結するように両サイドウォール部間に設けられたトレッド部とを備えて構成されている。この空気入りタイヤは一対のビード部間にまたがって延びるカーカスを備える。

トレッド部の表面は、図１に示すように、サイプ１０を形成したブロック１などの陸部を有するトレッドパターンＴを備え、空気入りタイヤの踏面５を構成する。この例では、トレッドパターンＴは、タイヤ周方向Ｙに延びる４本の周方向溝２と、４本の周方向溝２のタイヤ幅方向外側に設けられたタイヤ周方向Ｙに延びる２本の副溝３と、タイヤ幅方向Ｘあるいはタイヤ幅方向Ｘに対してタイヤ周方向Ｙに傾斜する方向に延びる横溝４により、タイヤ幅方向Ｘに７列のブロック１が区画形成されている。

周方向溝２、副溝３、及び横溝４に区画された各ブロック１には、タイヤ幅方向Ｘに延びるサイプ１０がタイヤ周方向Ｙに間隔を開けて複数並べて設けられている。

サイプ１０は、ブロック１などの陸部に形成された踏面５に開口する切り込みをいい、周方向溝２や副溝３や横溝４のような陸部を区画する溝とは明確に区別される微小な溝幅を持つものである。サイプ１０の溝幅は、特に限定されず、例えば、トレッド部の表面（つまり、踏面）５に開口する開口端１２における溝幅が、０．１〜１．０ｍｍである。

本実施形態では、４本の周方向溝２によってタイヤ幅方向中央部に区画形成された３列のセンターブロック１ａに設けられたサイプ１０は、タイヤ幅方向両端がセンターブロック１ａの側壁面で開口する両側オープンサイプとして形成され、４本の周方向溝２のタイヤ幅方向外側に区画形成された４列のショルダーブロック１ｂに設けられたサイプ１０は、タイヤ幅方向両端がショルダーブロック１ｂ内で終端するクローズドサイプとして形成されている。

次に、図２〜図４に基づき、サイプ１０の構成について説明する。なお、センターブロック１ａに設けられた両側オープンサイプとショルダーブロック１ｂに設けられたクローズドサイプとは、いずれも同一の断面形状をなしており、同一の作用効果を奏するため、ここでは両側オープンサイプについて説明し、クローズドサイプの詳細な説明を省略する。

サイプ１０は、切れ込みの延びる方向に沿って同一の断面形状をなしている。具体的には、サイプ１０は、図２に示すように、トレッド部の表面５に開口する開口端１２よりサイプ深さ方向奥側Ｄ１に設けられた第１幅広部１４と、第１幅広部１４よりサイプ深さ方向奥側Ｄ１に設けられたくびれ部１６と、くびれ部１６よりサイプ深さ方向奥側Ｄ１に設けられた第２幅広部１８と、第２幅広部１８のサイプ深さ方向奥側Ｄ１に設けられた円弧状に湾曲する溝底２０とを備える。サイプ１０の断面形状は、サイプ深さ方向Ｄに平行な直線Ｌを対称軸とする線対称形状をなしている。

第１幅広部１４の溝幅Ｗ２は開口端１２の溝幅Ｗ１より広く、サイプ１０において対向する一対の溝側壁１０ａは、開口端１２から第１幅広部１４に行くに従って互いに離隔するように傾斜している。くびれ部１６の溝幅Ｗ３は第１幅広部１４の溝幅Ｗ２より狭く、対向する一対の溝側壁１０ａは、第１幅広部１４からくびれ部１６に行くに従って互いに近接するように傾斜している。第２幅広部１８の溝幅Ｗ４はくびれ部１６の溝幅Ｗ３より広く、対向する一対のサイプ１０の溝側壁１０ａは、くびれ部１６から第２幅広部１８に行くに従って互いに離隔するように傾斜している。

つまり、サイプ１０の一対の溝側壁１０ａは、開口端１２から第１幅広部１４の間においてサイプ深さ方向奥側Ｄ１に行くほど溝幅が漸次広がる方向へ傾斜し、第１幅広部１４からくびれ部１６の間においてサイプ深さ方向奥側Ｄ１に行くほど溝幅が漸次狭くなる方向へ傾斜し、くびれ部１６から第２幅広部１８の間においてサイプ深さ方向奥側Ｄ１に行くほど溝幅が漸次広がる方向へ傾斜している。

第２幅広部１８のサイプ深さ方向奥側Ｄ１は、滑らかな曲面によって相対向する溝側壁１０ａが連結され溝底２０をなしている。

なお、本実施形態では、第２幅広部１８の溝幅Ｗ４が、第１幅広部１４の溝幅Ｗ２より狭く、サイプ１０は、第１幅広部１４において最も溝幅が広くなっている。また、くびれ部１６は、サイプ１０の深さ（つまり、開口端１２からサイプ１０の溝底２０までのサイプ深さ方向Ｄの長さ）Ｈの中間位置よりサイプ深さ方向奥側Ｄ１に設けられ、サイプ深さ方向Ｄにおいて開口端１２とくびれ部１６との間に設けられた第１幅広部１４は、開口端１２よりくびれ部１６に近接する位置に設けられている。

ここで、図２を参照して、本実施形態の空気入りタイヤにおいてブロック１に設けられたサイプ１０の寸法の一例を挙げると、サイプ１０の深さＨが１５ｍｍの場合に、開口端１２からくびれ部１６までのサイプ深さ方向Ｄの長さＨ１が９ｍｍ、開口端１２から第１幅広部１４までのサイプ深さ方向Ｄの長さＨ２が５．５ｍｍ、サイプ１０の開口端１２の幅Ｗ１が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ（例えば、０．６ｍｍ）、第１幅広部１４の溝幅Ｗ２が開口端１２の幅Ｗ１の１．３倍〜５．０倍（例えば、２．５ｍｍ）、くびれ部１６の溝幅Ｗ３が０．６ｍｍ〜０．８ｍｍ（例えば、０．６ｍｍ）、第２幅広部１８の溝幅Ｗ４がくびれ部１６の溝幅Ｗ３の１．３倍〜３．５倍（例えば、１．２ｍｍ）に設定することができる。

このような本実施形態における空気入りタイヤでは、図３に示すように、踏面５が路面Ｒに接地してブロック１に接地圧が作用すると、サイプ１０の開口端１２及びくびれ部１６を押し潰す方向の応力が発生するとともに、第１幅広部１４の溝幅を広げる方向の応力が発生する。これにより、ブロック１は、サイプ１０の開口端１２及びくびれ部１６において溝側壁１０ａが当接し、全体として断面樽型に弾性変形する。

そのため、空気入りタイヤが路面Ｒ上を転動し、図４に示すように、踏面５が路面Ｒより摩擦力Ｆを受けても、接地時に作用するサイプ１０の開口端１２を押しつぶす方向の応力によって摩擦力Ｆの一部あるいは全部が打ち消されるとともに、くびれ部１６において溝側壁１０ａが局所的に当接してサイプ１０によるブロック１の剛性低下を防ぐことができ、ブロック１が倒れ込みにくくなる。

その結果、接地圧分布が均一化されブロック１全体の接地面積を確保することができるため、ブロック１の偏摩耗を低減したり、路面Ｒとの摩擦力を大きくすることができるとともに、局所的な接地圧の上昇を抑えアイス路面上の氷の融解を抑えることができ、アイス路面での制動性能を向上させることができる。しかも、ブロック１が倒れ込みにくいことから、ブロック１が路面Ｒから離れる際に路面Ｒと擦れて発生する異音を抑えることができる。

また、本実施形態の空気入りタイヤでは、踏面５が接地してブロック１に接地圧が作用すると、サイプ１０の開口端１２において溝側壁１０ａが当接するため、開口端１２の縁部分の剛性が高くなりサイプ１０のエッジ効果が向上することに加え、毛細管現象により開口端１２が路面Ｒに存在する水膜をサイプ１０内へ効率的に吸い上げることができ、制動性能を向上させることができる。

更にまた、本実施形態の空気入りタイヤでは、ブロック１に設けられたサイプ１０が、くびれ部１６よりサイプ深さ方向奥側Ｄ１にくびれ部１６の溝幅Ｗ３より幅広の第２幅広部１８が設けられているため、ブロック剛性を高めるためくびれ部１６において溝幅を狭くしながらも、サイプ１０の溝底２０において溝幅を確保することができ、溝底２０を起点とするクラックの発生を防止することができる。特に、本実施形態では、溝底２０が湾曲し、相対向する溝側壁１０ａが滑らかな曲面によって連結されているため、より一層、溝底２０を起点とするクラックの発生を防止することができる。

なお、サイプ１０は、上記の両側オープンサイプには限定されず、片側オープンサイプやクローズドサイプで形成したものでも構わない。また、サイプ１０の切れ込みが延びる方向Ｇは、タイヤ幅方向Ｘに延びるものであっても、あるいはタイヤ幅方向Ｘに対して傾斜した方向であってもよい。また、サイプ１０が、ブロック１の踏面５において開口端１２が直線状に延びる直線サイプに限定されず、踏面５において開口端１２が波状に延在する波形サイプであってもよい。

ブロック１の平面形状は特に限定されず、平面視矩形、平行四辺形、三角形、多角形又は曲線基調をなすものなどいずれでもよい。また、トレッドパターンは、図１に示すような全て陸部がブロックで形成されている必要はなく、ブロックとともにリブが設けられたものであってもよい。更に、本実施形態のサイプを設ける陸部としては、ブロックには限定されず、タイヤ周方向に沿って直線状又はジグザグ状に延びるリブにサイプを設けてもよい。また、上記サイプ構成は、トレッドパターン内の全ての陸部に対して適用してもよいが、トレッドパターン内の一部の陸部に対してだけ適用してもよい。

本実施形態は、陸部の倒れ込み抑制効果が大きいことから、ブロック基調のトレッドパターンを備えたタイヤに有用であり、アイス性能を改善可能であることから、スタッドレスタイヤ等の冬用タイヤや、オールシーズンタイヤなどに好適であるが、いわゆる夏用タイヤに適用してもよい。

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

上記実施形態の効果を確認するため、以下のタイヤ性能を評価した。なお、タイヤサイズは、１１Ｒ２２．５ １４Ｐ．Ｒ．とした。

（１）アイス路面制動性能
試作タイヤを２２．５×７．５０のリムに組み付け、内圧７００ＫＰａまでエアを充填し、車両総重量２０ｔのＡＢＳ装置が装備されている大型トラックの全ての車輪に装着した後、最大積載量の５０％の荷重条件にて直線状のアイス路面に速度３０Ｋｍ／ｈにて進入し、制動を開始した位置から車両が停止した位置までの距離を測定した。評価は、比較例１の制動距離の逆数を１００としたときの指数で示し、数値が大きいほどアイス路面制動性能が良好であることを示す。

（２）耐クラック性能及び耐偏摩耗性能
試作タイヤを２２．５×７．５０のリムに組み付け、内圧７００ＫＰａまでエアを充填し、車両総重量２０ｔの大型トラックの全ての車輪に装着し、最大積載量の８０％の荷重条件にて一般道を２００００Ｋｍ及び４００００Ｋｍを走行した時点で、サイプ１０の溝底２０に生じたクラックの有無の観察と、同一ブロック１０内の高低差を段差偏摩耗量として測定した。

（３）車内ノイズ性能
試作タイヤを２２．５×７．５０のリムに組み付け、内圧７００ＫＰａまでエアを充填し、車両総重量２０ｔの大型トラックの全ての車輪に装着し、最大積載量の１００％の荷重条件にて速度４０Ｋｍ／ｈ、５０Ｋｍ／ｈ及び６０Ｋｍ／ｈで走行した時のそれぞれのノイズレベルｄＢ（Ａ）を測定した。評価は、比較例１のノイズレベルを１００としたときの指数で示し、数値が小さいほど車内ノイズ性能が良好であることを示す。

（実施例１）
実施例１は、図１に示すトレッドパターンＴにおいて、図２に示すような断面形状のサイプ１０をブロック全体に形成したものである。サイプ１０の深さＨ、開口端１２からくびれ部１６までのサイプ深さ方向Ｄの長さＨ１、開口端１２から第１幅広部１４までのサイプ深さ方向Ｄの長さＨ２、サイプ１０の開口端１２の幅Ｗ１、第１幅広部１４の溝幅Ｗ２、くびれ部１６の溝幅Ｗ３、及び第２幅広部１８の溝幅Ｗ４の各種寸法は表１に示すとおりである。

（比較例１）
比較例１は、図２に示すサイプに代えて、図５に示すような溝幅がサイプ深さ方向Ｄで一定のサイプを設けたこと以外は、実施例１と同様に作製したタイヤである。なお、サイプ１０の深さＨ、及びサイプ１０の開口端１２の幅Ｗ１の各種寸法は表１に示すとおりである。

（比較例２）
比較例２は、図２に示すサイプに代えて、図６に示すような対向する溝側壁１０ａの一方の溝側壁（図６の左側の溝側壁）１０ａがサイプ深さ方向Ｄに平行は平面をなしているサイプを設けたこと以外は、実施例１と同様に作製したタイヤである。なお、サイプ１０の深さＨ、開口端１２からくびれ部１６までのサイプ深さ方向Ｄの長さＨ１、開口端１２から第１幅広部１４までのサイプ深さ方向Ｄの長さＨ２、サイプ１０の開口端１２の幅Ｗ１、第１幅広部１４の溝幅Ｗ２、くびれ部１６の溝幅Ｗ３、及び第２幅広部１８の溝幅Ｗ４の各種寸法は表１に示すとおりである。

（比較例３）
比較例３は、図２に示すサイプに代えて、図７に示すような開口端１２から溝底２０に向けて溝幅が漸次広くなるサイプを設けたこと以外は、実施例１と同様に作製したタイヤである。なお、サイプ１０の深さＨ、サイプ１０の開口端１２の幅Ｗ１、及び第２幅広部１８の溝幅Ｗ４の各種寸法は表１に示すとおりである。

結果は、表１に示すとおりであり、実施例１では、比較例１〜３に比べて、優れたアイス路面制動性能を発揮するとともに、サイプの溝底を起点としたクラックの発生や偏摩耗の発生を抑えることができ、更に、走行時の車内ノイズも低減することができた。

１…ブロック、１ａ…センター、１ｂ…ショルダー、２…周方向溝、３…副溝、４…横溝、５…踏面、１０…サイプ、１２…開口端、１４…第１幅広部、１６…くびれ部、１８…第２幅広部

Claims (5)

1. サイプが形成された陸部を有するトレッドパターンを備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記サイプは、トレッド表面に開口する開口端よりサイプ深さ方向奥側に前記開口端より溝幅が広い第１幅広部と、前記第１幅広部よりサイプ深さ方向奥側に前記第１幅広部より溝幅が狭いくびれ部と、前記くびれ部よりサイプ深さ方向奥側に前記くびれ部より溝幅が広い第２幅広部とを備え、
   前記開口端から前記第１幅広部へ行くほど対向する前記サイプの溝側壁が互いに離隔して溝幅が漸次広がり、前記第１幅広部から前記くびれ部へ行くほど対向する前記溝側壁が互いに接近して溝幅が漸次狭くなり、前記くびれ部から前記第２幅広部へ行くほど対向する前記溝側壁が互いに離隔して溝幅が漸次広がることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記サイプの断面形状が、サイプ深さ方向に平行な直線を対称軸とする線対称形状をなしてい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. 前記第１幅広部が、サイプ深さ方向において前記開口端より前記くびれ部に近接する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。
4. 前記第１幅広部が前記第２幅広部より溝幅が大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記サイプの溝底が湾曲状をなしていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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