JP3828258B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は空気入りタイヤに係り、特に、氷雪路面上での走行性能に優れた空気入りタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】
スパイクタイヤの使用禁止に伴い、より優れた走行性能を有するスタッドレスタイヤを求めて種々の改良がなされている。
【0003】
このスタッドレスタイヤにほぼ共通する特徴として、そのトレッド表面が多数のブロックに区分され、ブロックの各々には深さ方向に直線的に延びる横向きのサイプが多数施されている。
【0004】
このように多数のブロックを設けることによって雪上におけるグリップの向上を狙い、サイプによるブロックの細分化は、その細部化によって形成された多数の小ブロックの角部(いわゆるエッジ)により氷上摩擦係数(氷上μ)の向上(エッジ効果)を狙っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、高い氷上摩擦係数を狙うには、サイプの本数を増加させる必要がある。しかし、サイプ本数を増加させると、ブロック剛性の低下に伴い接地性が悪化し、それほどの効果は望めない。しかも、接地性の悪化により偏摩耗(ヒール・アンド・トゥ摩耗)が発生する問題がある。
【0006】
本発明は上記事実を考慮し、氷雪路面での走行性能及び耐偏摩耗性を向上させた空気入りタイヤを提供することが目的である。
【0007】
【課題を解決するための手段】
ところで、サイプ本数を増加させたことにより接地性が悪化するのは、ブロックの曲げ変形量が大きくなるからである。サイプを深さ方向にジグザグ形状にすると、ブロックの変形を抑制できることが分かっているが、発明者が種々の試作試験を重ねた結果、サイプの振幅を変化させることによりブロックの曲げ変形をより一層抑制できることが判明した。
【0008】
発明者は、長さ30mm、幅20mm、高さ10mmとされた各々サイプの形状の異なるゴム製のブロックを3種類試作し、ブロック変形試験を行った。
【0009】
ここで、図4に示すように、第1のブロック100には、ブロック幅方向(矢印L方向及び矢印R方向)に直線状に延び、かつ深さ方向(矢印D方向)にも直線状に延びるストレートサイプ102がブロック長手方向に等間隔で4本形成されている。
【0010】
図5に示すように、第2のブロック104には、ブロック幅方向に直線状に延び、振幅一定で深さ方向にジグザグ状に延びる振幅一定ジグザグサイプ106がブロック長手方向に等間隔で4本形成されている。なお、振幅一定ジグザグサイプ106の振幅は1mmである。
【0011】
また、図2に示すように、第3のブロック18には、ブロック幅方向に直線状に延び、深さ方向にジグザグ状に延びる振幅変化ジグザグサイプ20がブロック長手方向に等間隔で4本形成されているが、この振幅変化ジグザグサイプ20は、長手方向一端側で振幅が小、他端側で振幅が大とされ、ブロック18には、大振幅側と小振幅側とがサイプ配置方向(ブロック長手方向)に沿って交互に並ぶように振幅変化ジグザグサイプ20が形成されている。なお、振幅変化ジグザグサイプ20の振幅は、一端側で0.5mm、他端側で1.5mmである。
【0012】
試験は、氷の円盤上にブロックを2.5kgf/cm2 で平押し、ブロック接地部分が時速20km/hとなるように氷の円盤を回転させ、側方からブロックの接地部の平均変位を測定した。
【0013】
結果は、図6のグラフに示すように、ストレートサイプ102の施されたブロック100の平均変位が6mm、振幅一定ジグザグサイプ106の施されたブロック104の平均変位が3.5mm、振幅変化ジグザグサイプ20の施されたブロック18の平均変位が3.0mmであった。
【0014】
また、平押したときのブロック内部に生じる力を解析した結果、第3のブロック18には、振幅変化ジグザグサイプ20で区画された小ブロック18Aを回転させる力が発生し、この回転によりサイプ壁面同士の接触力が強まり、変形を抑制する。
【0015】
請求項1に記載の発明は、上記事実に鑑みてなされたものであって、複数本の交差する溝によって区画された複数のブロックをトレッドに備え、前記ブロックには一方向に間隔をおいて配置された複数本のサイプが形成された空気入りタイヤであって、前記サイプは、深さ方向に波型に形成されると共に長手方向一端側では振幅が小、他端側では振幅が大であり、前記ブロックには、前記サイプの大振幅側と小振幅側とがサイプ配置方向に沿って交互に並ぶように前記サイプが形成されていることを特徴としている。
【0016】
次に、請求項1に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
空気入りタイヤが回転してブロックが路面に接地すると、ブロックは圧縮変形する。
【0017】
ブロックが圧縮変形すると、波型に形成されたサイプの壁面同士(山と谷)が強く接触するので、サイプ本数を増加させた際にもブロックの曲げ剛性が維持され、駆動時や制動時の曲げ変形が抑制される。
【0018】
さらに、本発明のように、サイプの大振幅側と小振幅側とがサイプ配置方向に沿って交互に並ぶようにサイプを形成すると、ブロック内に、小ブロックの各々を回転させようとする力が発生し、この力がサイプの接触面に作用してサイプ壁面同士の接触力が強まり、ブロックの曲げ変形をより一層抑制することできる。
【0019】
このように、サイプ本数を増加させた際のブロックの曲げ変形を抑制し、接地性の悪化を抑制することができるので、ウエットグリップ性能、氷上制動性能、氷上駆動性能及び耐偏摩耗性能を向上させることができる。
【0020】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の空気入りタイヤにおいて、前記サイプの長手方向一端側の振幅をd1 、前記サイプの長手方向他端側の振幅をd2 としたときに、1.2<d2 /d1 <4.0を満たすことを特徴としている。
【0021】
次に請求項2に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
請求項2に記載の空気入りタイヤでは、サイプの長手方向一端側の振幅をd1 、サイプの長手方向他端側の振幅をd2 としたときに、1.2<d2 /d1 <4.0を満たすので、サイプによって区画された複数の小ブロックが、回転しようとする力をブロック内に確実に生じさせることができ、サイプ壁面の接触力を確実に増すことができる。
【0022】
なお、d2 /d1 が1.2以下になると、小ブロックが回転しようとする力が生じず、サイプ壁面の接触力を増すことができない。
【0023】
一方、d2 /d1 が4.0以上になると、振幅が大きくなり過ぎ、モールドからタイヤを取り出す際に、サイプを形成するブレード(金属板)がブロックに引っ掛かってタイヤが抜き難くなったり、ブレードが変形する等してタイヤ製造上に問題を生じる。
【0024】
なお、サイプの波形状とは、例えば、ジグザグ状(三角波状)、サインカーブ状、矩形波状等を上げることができるが、屈曲部が繰り返されている形状であればこれら以外の形状であっても勿論良い。
【0025】
【発明の実施の形態】
[第1の実施形態]
本発明の空気入りタイヤの第1の実施形態を図1乃至図3にしたがって説明する。
【0026】
なお、本実施形態の空気入りタイヤ10の内部構造は、一般的なラジアルタイヤと同様であるので、内部構造に付いての説明は省略する。
【0027】
図1に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ10のトレッド12は、タイヤ周方向(矢印S方向)に沿って延びる複数本の周方向主溝14とタイヤ幅方向(矢印L方向及び矢印R方向)に沿って延びる複数本のラグ溝16とによって区画され、図2で示すような矩形のブロック18を複数備えている。
【0028】
図1及び図2に示すように、ブロック18には、タイヤ幅方向に沿って延びる振幅変化ジグザグサイプ20がタイヤ周方向に一定の間隔をあけて形成されており、ブロック18はこれら複数本の振幅変化ジグザグサイプ20によって複数の小ブロック18Aに区画されている。
【0029】
図2に示すように、本実施形態の振幅変化ジグザグサイプ20は、深さ方向(矢印D方向)にジグザク形状に延びており、長手方向一端側で振幅が小、長手方向他端側では振幅が大であり、一端側から他端側に向けて除々に振幅が変化している。また、振幅変化ジグザグサイプ20は、大振幅側と小振幅側とがタイヤ周方向に沿って交互に並ぶようにブロック18に形成されている。
【0030】
次に、本実施形態の作用を説明する。
空気入りタイヤ10が回転してブロック18が路面に接地すると、ブロック18が圧縮変形し、振幅変化ジグザグサイプ20の壁面同士が強く接触するので、ブロック18の曲げ剛性が維持され、制動時や駆動時のタイヤ周方向の倒れ込み変形が抑制される。
【0031】
ここで、ブロック18の剛性を部分的に見ると、振幅変化ジグザグサイプ20の大振幅部分が形成されている部分の剛性と小振幅部分が形成されている部分の剛性とを比較すると、大振幅部分が形成されている部分の方が相対的に剛性が低い。
【0032】
このため、図3(A),(B)に示すように、ブロック18の踏面に矢印で示す圧縮力Fが作用したときに、大振幅部分と小振幅部分とで挟まれた部分には、矢印で示す方向(小振幅から大振幅側)へ倒れ込もうとするする力fが生じる。
【0033】
この力fは、振幅変化ジグザグサイプ20と振幅変化ジグザグサイプ20とで挟まれる小ブロック18Aの両端に前記力fが発生する。
【0034】
大振幅側と小振幅側とがサイプ配置方向に沿って交互に並ぶように振幅変化ジグザグサイプ20が形成されており、小ブロック18Aの両端に作用する前記力fの向きが逆であるため、図4(B)に示すように、ブロック18内には、小ブロック18Aの各々を回転させようとする力Tが発生し、この力が振幅変化ジグザグサイプ20の接触面に作用してサイプ壁面同士の接触力が強まり、ブロック18の曲げ変形をより一層抑制する。
【0035】
このように、ブロック18が複数の小ブロック18Aに区分されても制動時や駆動時のタイヤ周方向の倒れ込み変形が抑制されるので、接地性の悪化が抑制され、従来よりもウエットグリップ性能、氷上制動性能、氷上駆動性能及び耐偏摩耗性能を向上させることができる。
【0036】
ここで、小ブロック18Aの各々を回転させようとする力Tを接地したブロック18に発生させるためには、図5に示すように、振幅変化ジグザグサイプ20の長手方向一端側の振幅をd1 、振幅変化ジグザグサイプ20の長手方向他端側の振幅をd2 としたときに、1.2<d2 /d1 <4.0の関係を満足させることが好ましい。
【0037】
また、図6に示すように、振幅変化ジグザグサイプ20の幅tと振幅dとの関係は、1.0≦d/t≦3.0とすることが好ましい。d/tが1.0未満では、ブロック18に圧縮力が作用したときのサイプ壁面同士の干渉が小さく、ブロック18の曲変形抑制効果が出ない。一方、d/tが3.0を越えると、タイヤをモールドから取り出す際に振幅変化ジグザグサイプ20を形成するブレードが引っ掛かり、ブロック欠け等の問題が生じる可能性がある。
(試験例)
本発明の効果を確かめるために、従来例のタイヤ、本発明の適用された実施例のタイヤ及び比較例のタイヤを用意し、氷上ブレーキ性能及び耐偏摩耗性能についての試験を行った。
【0038】
各タイヤ共に、タイヤサイズは185/70R14のものを用いた。また、トレッドに設けられたブロックは何れもタイヤ周方向の寸法が30mm、タイヤ幅方向の寸法が20mm、高さが10mmであり、タイヤ幅方向には5個設けられている。
【0039】
実施例のタイヤ:実施形態で説明したように、大振幅側と小振幅側とがサイプ配置方向に沿って交互に並ぶように振幅変化ジグザグサイプをブロックに形成したタイヤである。なお、振幅変化ジグザグサイプの振幅は、大振幅側で1.5mm、小振幅側で0.5mmである。
【0040】
比較例のタイヤ:図8に示すように、振幅一定ジグザグサイプ106を形成したブロック104をトレッドに配列したタイヤである。なお、振幅一定ジグザグサイプ106の振幅は1mmである。
【0041】
従来例のタイヤ:図7に示すように、ストレートサイプ102を形成したブロック100をトレッドに配列したタイヤである。
【0042】
氷上ブレーキ性能は、タイヤを車両に装着し、氷路面上を時速20km/hで走行中に急ブレーキをかけ、かけた地点から停止した地点までの距離を測定し、その逆数を従来例のタイヤを100とする指数で表示した。
【0043】
耐偏摩耗性能は、タイヤを車両に装着し、一般道を2万km走行後にブロックに生じた段差寸法を測定し、各々のタイヤの段差寸法の逆数を求め、従来例のタイヤの段差寸法の逆数を100として指数表示した。なお、数値が大きいほど耐偏摩耗性能に優れていることを表す。
【0044】
【表1】
【0045】
試験の結果、実施例のタイヤは、従来例のタイヤ及び比較例のタイヤに比較して氷上ブレーキ性能及び耐偏摩耗性能が向上していることが分かる。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の空気入りタイヤは上記の構成としたので、氷雪路面での走行性能及び耐偏摩耗性をより一層向上できる、という優れた効果を有する。
【0047】
また、請求項2に記載の空気入りタイヤは上記の構成としたので、氷雪路面での走行性能及び耐偏摩耗性を確実に向上させることができ、また、タイヤ製造時に問題を生じることなく空気入りタイヤを効率的に製造できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドの平面図である。
【図2】振幅変化ジグザグサイプの形成されたブロックの斜視図である。
【図3】(A)及び(B)は圧縮力を受けたときに小ブロックに発生する倒れ込もうとする力を説明するブロックの側面図である。
【図4】(A)はブロックの一方の側面図であり、(B)はブロックの踏面を示す平面図であり、(C)はブロックの他方の側面図である。
【図5】サイプの振幅の比率を説明する説明図である。
【図6】サイプの幅と振幅とを示す説明図である。
【図7】ストレートサイプの形成されたブロックの斜視図である。
【図8】振幅一定サイプの形成されたブロックの斜視図である。
【図9】サイプ形状によるブロック変位の違いを説明するグラフである。
【符号の説明】
10 空気入りタイヤ
12 トレッド
14 周方向主溝
16 ラグ溝
18 ブロック
18A 小ブロック
20 振幅変化ジグザグサイプ
Claims (2)
- 複数本の交差する溝によって区画された複数のブロックをトレッドに備え、前記ブロックには一方向に間隔をおいて配置された複数本のサイプが形成された空気入りタイヤであって、
前記サイプは、深さ方向に波型に形成されると共に長手方向一端側では振幅が小、他端側では振幅が大であり、
前記ブロックには、前記サイプの大振幅側と小振幅側とがサイプ配置方向に沿って交互に並ぶように前記サイプが形成されていることを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記サイプの長手方向一端側の振幅をd1 、前記サイプの長手方向他端側の振幅をd2 としたときに、1.2<d2 /d1 <4.0の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
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