JP3971402B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、凍結路等のスリップしやすい路面での駆動ないし制動性能を向上しうる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タイヤは、トレッド部に路面に接地する多数のブロックが形成されている。図８には、この種のタイヤの一般的なブロックａが示されている。ブロックａには、ほぼタイヤ軸方向にのびる複数本のサイピングｂ…が形成される。各サイピングｂは、通常、ブロックａをタイヤ周方向にほぼ等分割する位置に設けられている。これにより、ブロックａには、隣り合う２つのサイピングｂ、ｂによって挟まれた複数個のブロック小片部ｃ…が区分される。各ブロック小片ｃは、実質的に同じ厚さを有している。

凍結した路面を走行する場合、該路面とタイヤとの間には薄い水膜が介在する。この水膜は、タイヤと路面との間の摩擦抵抗を大きく低下させる。このような路面において前記摩擦抵抗を大きくすること、換言すればタイヤによる制動力や駆動力を向上させるためには、ブロックの有効接地面積を増大させることが重要である。有効接地面積を増大させるために、従来からトレッド部に設けられる溝の面積を減少させることが行われている。

図９には、前記ブロックａを有するタイヤｄの制動状態の一例が示されている。上述のようなサイピングｂを有するブロックａは、タイヤ周方向のせん断力ｆによって各ブロック小片部ｃがタイヤ周方向へ大きく倒れ込みやすい。特にブロックａのタイヤ回転方向の後着側のブロック小片部ほどせん断力ｆの影響を強く受け倒れ込み量も大きくなる。ブロック小片部ｃの大きな倒れ込みは、ブロックａの接地面積の減少を招く。また各ブロック小片部ｃ…のエッジが、正しく路面を捉えることができずひいては水膜を掻き取りまた吸水する効果も低下する。

従来、この種の不具合を改善するために、サイピングの切り込み角度を限定したもの（下記特許文献１参照）、タイヤ周方向位置においてサイピングの溝深さをコントロールするもの（下記特許文献２参照）、さらにはタイヤ周方向で隣り合うブロックの間に小高さのタイバーを設けるもの（下記特許文献３参照）等が提案されている。

特開平５−２６２１０７号公報 特開平７−２１５０１７号公報 特開平８−６７１１２号公報

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、タイヤ周方向で隣り合うブロック小片部の厚さを、タイヤ周方向の一端側から他端側に向かって徐々に小さくすることを基本として、凍結路において、制動時ないし駆動時におけるブロック小片の著しい倒れ込みを抑制することにより有効接地面積を十分に確保して制動性能等を向上しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部に、タイヤ周方向に間隔を設けて配された少なくとも３本のサイピングを有する複数個のブロックが形成された空気入りタイヤであって、前記ブロックは、タイヤ周方向で隣り合う２つのサイピングに挟まれたブロック小片部が複数個形成されるとともに、該ブロック小片部のタイヤ周方向の厚さが、タイヤ周方向の一端側から他端側に向かって徐々に小さくなっていることを特徴としている。

また請求項１記載の発明は、前記ブロックは、前記一端側に位置する一端側のブロック壁面と、この一端側のブロック壁面に最も近いサイピングとで挟まれる一端側のブロック端片部、及び前記他端端側に位置する他端側のブロック壁面と、この他端側のブロック壁面に最も近いサイピングとで挟まれる他端側のブロック端片部を有し、
かつこの一端側、他端側のブロック端片部のタイヤ周方向の厚さが３〜５ｍｍであることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記一端側に最も近いブロック小片部の厚さは、ブロックのタイヤ周方向の長さの１５〜４５％であることを特徴とする。

また請求項３記載の発明は、前記他端側に最も近いブロック小片部の厚さは、ブロックのタイヤ周方向の長さの６〜１９％であることを特徴とする。

また請求項４記載の発明は、前記複数個のブロックは、前記ブロック小片部のタイヤ周方向の厚さが、タイヤ周方向の一端側から他端側に向かって徐々に小さくなっているブロックと、タイヤ周方向の一端側から他端側に向かって徐々に大きくなるブロックとを含むことを特徴としている。

本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向で隣り合うブロック小片部の厚さが、タイヤ周方向の一端側から他端側に向かって徐々に小さくすることにより、例えば接地しているブロックに、前記一端側から他端側に向かうせん断力が作用した場合でも、一端側に位置するブロック小片部は、厚さが大きく高い剛性を有するため従来のような大きな倒れ込みが防止できる。従って、ブロックの有効接地面積を確保でき、氷上等での走行性能が向上する。またブロック小片部は、タイヤ周方向の他端側に向かって厚さが減少しているため、サイピングの配設本数の低下を招くこともない。このような効果は、ブロックの一端部をタイヤ回転方向に先着側又は後着側のいずれに配設するかによって異なるが、少なくとも制動時又は駆動時の一方において発揮することができる。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１には、本実施形態の空気入りタイヤ（全体図示せず）のトレッド部の展開図が示されている。前記トレッド部２には、トレッド端縁Ｔｅ、Ｔｅ間に、タイヤ周方向にのびる縦溝３と該縦溝３と交わる向きにのびる横溝４とが設けられることにより、縦溝３及び横溝４で区分された複数個のブロック５が形成される。縦溝３及び横溝４の溝形状、溝幅及び溝深さ等はタイヤサイズ、カテゴリー等に応じて種々定めることができる。この例の縦溝３及び横溝４は、いずれも簡略化した直線状のものが例示される。

この実施形態のブロック５は、タイヤ周方向に長い矩形状のブロック５Ａと、略平行四辺形状のブロック５Ｂとを含む。ブロック５の形状や個数は要求される性能に鑑みて適宜設定できる。また本実施形態のトレッド部２は、ブロック５だけで構成されたブロックパターンが用いられているがリブ等を含むものでも良い。

本実施形態では、全てのブロック５Ａ及び５Ｂに、それぞれ複数本のサイピング６が形成される。この例のサイピング６は、実質的にタイヤ軸方向にのびており、かつ、タイヤ周方向に間隔を設けて配されている。サイピング６は、一つのブロック当たり少なくとも３本、この例では各ブロック５Ａ及び５Ｂとも５本のサイピング６が形成されている。

図２には矩形状のブロック５Ａが、図３には略平行四辺形状のブロック５Ｂがそれぞれ斜視図として示される。ブロック５Ａに設けられたサイピング６は、両端がブロックのタイヤ軸方向の外側面１１、１１に開口したフルオープンタイプである。他方、ブロック５Ｂに設けられたサイピング６は、その一端がブロックの外側面１１で開口し、かつ他端がブロック内部で終端するセミオープンタイプである。特に図３の例では、一方のブロックの外側面１１ｂで開口するサイピング６Ａ、６Ｃ及び６Ｅと、他方のブロックの外側面１１Ｂで開口するサイピング６Ｂ及び６Ｄとがタイヤ周方向に交互に設けられた好ましい態様が示される。このようなサイピング６Ａないし６Ｅは、ブロック剛性の低下が少ないため特に有効接地面積の向上に役立つ。なお図示していないが、サイピング６は、両端がブロック内部で終端するクローズドタイプのものでも構わない。

本実施形態のサイピング６は、実質的にタイヤ軸方向に沿って直線状でのびるものが示されている。ブロック５をその接地面から見た場合、サイピング６がタイヤ軸方向となす角度（サイピングの両端部を結ぶ直線とタイヤ軸方向のなす角度とする）は好ましくは０゜であるが、例えば４５゜以下、好ましくは３０゜以下の範囲で傾かせることができる。この程度の角度で傾くサイピング６であれば、実質的にラテラルエッジ成分を発揮することができる。サイピング６の形状は、本実施形態のような直線状のほか、全体が波状やジグザグ状に屈曲するもの、さらには一部に屈曲部を含むものなど種々変形することができる。

各ブロック５Ａ、５Ｂは、タイヤ周方向で隣り合う２つのサイピング６、６に挟まれたブロック小片部７が複数個形成される。ブロック５Ａのブロック小片部７は、完全に分断されるが、ブロック５Ｂの各ブロック小片部７はこの限りではなく、小さい巾でつながっている。本発明の空気入りタイヤでは、各ブロック５に形成されるサイピング６の位置を従来から変えている。具体的には、サイピング６は、ブロック小片部７のタイヤ周方向の厚さが該ブロック５のタイヤ周方向の一端側Ｓ１から他端側Ｓ２に向かって徐々に小さくなるような位置に設けられる。即ち、この実施形態では、前記一端側Ｓ１から他端側Ｓ２に順番に並ぶブロック小片部７Ａ、７Ｂ、７Ｃ及び７Ｄの各長さをそれぞれＬ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４とするとき各長さは下記の関係を満足する。
Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４

図４には、一つの例として、氷路においてブロック５Ａに一端側Ｓ１から他端側Ｓ２に向かうせん断力ｆが作用したときの断面図が示されている。ブロック５Ａは、一端側Ｓ１に厚さの大きいブロック小片部７Ａが設けられるため、この部分におけるせん断力に対する曲げ剛性が向上し従来のような大きな倒れ込みを防止できる。従って、ブロック小片部７Ａをはじめとして各ブロック小片部は路面に的確に接地し十分な接地面積を確保しうる。また他端側Ｓ２のブロック小片部７ほど接地圧が小さくなるため、せん断力ｆの作用も比較的小さくなる。このため、これに合わせてブロック小片部７Ｂ、７Ｃ及び７Ｄの厚さを漸次減少させて小片部の剛性を低減させても過度の倒れ込みは生じない。またこれにより、サイピング６の配設本数も十分に確保することができるからエッジ効果の低下を招くこともない。

ここで、前進走行時のタイヤの回転方向を矢印Ａ（図１及び図４に示される）とすると、このタイヤは制動時のせん断力ｆに対して有効接地面積の低下を防ぐことから制動性能の向上を図り得る。またこれとは逆に、前進走行時のタイヤの回転方向が矢印Ｂとすると、前記せん断力ｆは駆動走行時に作用する力となるため、このようなタイヤは駆動時における有効接地面積の減少を防止して加速ないし発進時の性能を向上しうる。とりわけブロック５は、タイヤ周方向で隣り合うブロック小片部７、７において厚さの差が１．０mm以上であることが望ましい。前記差が１．０mm未満になると、ブロック小片部７、７間での剛性差が生じにくいため、前述の作用効果が低下する傾向がある。

また図１では、各ブロック５Ａ及び５Ｂは、いずれもその一端側Ｓ１をいずれも同じ方向（図において矢印Ｂ方向）に向けて配置されているが、例えば図５に示されるように、ブロック５Ａ及び／又は５Ｂにおいて、前記一端側Ｓ１をタイヤの回転方向Ａに向けたブロック５Ｘと、一端側Ｓ１をタイヤの回転方向Ｂに向けたブロック５Ｙとを含ませることが望ましい。とりわけ、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填して正規荷重を負荷させた接地面の中に、前記ブロック５Ｘ及び５Ｙが少なくとも各一つ含まれるようにブロック５を配置したトレッドパターンが望ましい。これにより、制動時及び駆動時の両方のせん断力に対して、それぞれのブロックが有効に機能しより一層氷上路といったスリップしやすい路面での走行性能を向上することができる。

ここで、前記一端側Ｓ１に最も近いブロック小片部７Ａの厚さＬ１が著しく大きくなると、せん断力に対する曲げ剛性は高めうるものの、ブロック５の大部分を専有し他の部分へのサイピング６の配設本数の低下を招いたり、他のブロック小片部に摩耗が集中する偏摩耗が生じやすくなる。逆に一端側Ｓ１のブロック小片部７Ａの厚さＬ１が小さすぎても氷上での走行性能の向上効果が低下しやすい。このような観点より、前記ブロック小片部７Ａの厚さＬ１は、ブロック５のタイヤ周方向の長さ（最大長さ）Ｌの１５〜４５％、より好ましくは２０〜２７％であることが望ましい。

また、前記他端側Ｓ２に最も近いブロック小片部７Ｄの厚さＬ４が著しく小さくなると、路面と有効に接地し得ずかつこの部分にゴム欠けや摩耗が集中するおそれがあり、逆に大きすぎても前記ブロック小片部７Ａとの剛性差が十分に得られない傾向がある。このような観点より、他端側Ｓ２に最も近いブロック小片部７Ｄの厚さＬ４は、ブロック５のタイヤ周方向の長さＬの６〜１９％、より好ましくは１０〜１７％であるのが望ましい。

また一つのブロック当たりのサイピング６の配設本数は少なくとも３本以上であるが、より好ましくは４本以上、さらに好ましくは５本以上が望ましい。このサイピング６の配設本数が少ないと、エッジ効果が十分に得られない傾向がある。他方、前記サイピング６の配設本数が多すぎてもブロック剛性が低下し、倒れ込み量が大きくなりやすい。このような観点より、特に限定されるわけではないが一つのブロック当たりのサイピング６の配設本数は１０本以下、より好ましくは８本以下が望ましい。

サイピング６の厚さｔは、特に限定はされないが、大きすぎるとブロック剛性が過度に低下して倒れ込み量が大きくなるため有効接地面積が減少してしまう。逆にサイピング６の厚さｔが小さすぎても、ナイフブレード等による加硫成形が困難となり生産性が悪化しやすい。このような観点より、サイピング６の厚さｔは、例えば０．５〜１．５mm程度、より好ましくは０．５〜１．０mmであるのが望ましい。

また図２に示されるように、サイピング６の深さＤについても特に限定されるものではないが、小さすぎると摩耗によってサイピング６のエッジ効果が早期に失われてしない、逆に大きすぎるとブロック剛性が過度に低下して乾燥路面での操縦安定性が悪化する傾向がある。このような観点より、サイピング６の深さＤは、好ましくは縦溝３の深さＧＤの４０〜８５％程度、より好ましくは６０〜８０％が望ましい。なお１つのブロック５の中において、サイピング６の深さＤを変えても良い。例えば前記一端側Ｓ１から順番に並ぶサイピング６の深さをＤ１、Ｄ２…Ｄｎとするとき、Ｄ１＜Ｄ２＜…＜Ｄｎとすることにより、さらに効果的にブロック小片部７の倒れ込みを防止しうる。

本発明の空気入りタイヤは、ブロック小片部７のタイヤ周方向の厚さが、タイヤ周方向の一端側Ｓ１から他端側Ｓ２に向かって徐々に小さくなるものであれば、具体的な厚さの設定はブロック５のタイヤ周方向の長さＬやサイピング６の配設本数などに応じて適宜定めれば良い。しかし、これらを計算によって効率良く定めることもできる。以下にその一例を述べる。

図６には、ブロック５Ａの平面図が示されている。ブロック５Ａは、前記一端側Ｓ１に最も近いサイピング６Ａと、該サイピング６Ａを１番目として他端側Ｓ２に順番に数えられたｉ番目（ｉは２以上の自然数）のサイピング６までのタイヤ周方向の距離をＤｉとすると、この距離Ｄｉは下記の式（１）に基づいて決定することができる。

（但し、αは０．００５〜０．０９、ｅは自然対数の底、Ｄｎは一端側に最も近いサイピングから前記他端側に最も近いサイピングまでのタイヤ周方向の距離、ｎはブロックに設けられたサイピングの合計本数である。）
また図６には、Ｙ軸に前記距離Ｄｉを、Ｘ軸に番号ｉをとったグラフが併記されている。図から明らかなように、前記距離Ｄｉは、ｉの関数Ｆ（Ｘ）として定めることができる。関数Ｆ（Ｘ）は、その微分係数が徐々に小さくなるものであれば良く、式（１）はその一例を表している。従って、距離Ｄｉを設定する式は、これ以外にも種々の関数を用いることができる。

ここで、式（１）の係数αは、後記する表１に記載のように、０．００５〜０．０９の範囲内で定めることができる。該係数αを大きくしていくと、一端側Ｓ１に最も近いブロック小片部７Ａの厚さＬ１と、他端側Ｓ２に最も近いブロック小片部７Ｄの厚さＬ４との差をより大きくすることができ、他方αを小さく設定すると前記差を小さくすることができる。このように、式（１）では、係数αを調整することによってブロック小片部７の剛性バランスを適宜変えることができる。一方で、該係数αが大きすぎると、ブロック小片部７の剛性差が過度に大きくなって偏摩耗が生じやすくなり、逆に過度に小さくても制動乃至駆動時の走行性能の向上が期待できない傾向があるため、該係数αを０．００５〜０．０９、好ましくは０．０１〜０．０９、特に好ましくは０．０３〜０．０９の範囲で定めるのが好適である。

またブロック５は、一端側Ｓ１のブロック端片部１３と、他端側Ｓ２のブロック端片部１４とを含む。一端側Ｓ１のブロック端片部１３は、一端側Ｓ１に位置する一端側のブロック壁面１２Ａと、このブロック壁面１２Ａに最も近いサイピング６Ａとで挟まれる部分である。同様に、他端側Ｓ２のブロック端片部１４は、他端側Ｓ２に位置する他端側のブロック壁面１２Ｂと、このブロック壁面１２Ｂに最も近いサイピング６Ｅとで挟まれる部分である。これらのブロック端片部１３、１４は、いずれも同じ厚さ、かつ３〜５mm程度の小さい厚さＬａ、Ｌｂで形成されたものが示される。前記厚さＬａは、一端側のブロック小片部７Ａの厚さＬ１よりも小とされている。図７は、一端側のブロック端片部１３の厚さＬａが、該一端側のブロック端片部１３とタイヤ周方向で隣り合うブロック小片部７Ａよりも大きく設定したものを単に例示している。

本発明の効果を確認するために、表１の仕様に基づくサイピングを配置したブロックを具えた１８５／６０Ｒ１５のスタッドレスタイヤが試作された。パターンは、図１に示すものとし、回転方向を矢印Ａとして氷上制動性能、雪上走行性能及び耐偏摩耗性能をテストをした。なお各ブロックは、サイピングの配設以外は以下の仕様に統一した。
・ブロックのタイヤ周方向の長さＬ：４２（mm）
・一つのブロック当たりのサイピングの配設本数：５本
・１番目から５番目までのサイピング間の周方向距離Ｄ5 ：３２．０（mm）
・Ｌａ＝Ｌｂ：５．０mm
テスト方法は、次の通りである。

＜氷上制動性能＞
試供タイヤを、リム（１５×６ＪＪ）に内圧（２２０ｋＰａ）で組み付け排気量２０００ cm³の国産ＦＦ車の全輪に装着して氷路面上をドライバー１名乗車の下で走行させ、走行速度３０km／ｈから全輪ロック状態で制動してから車両が完全に停止するまでのに要した制動距離を測定した。結果は、従来例を１００とする指数で表示した。数値が大きいほど良好である。なお各供試タイヤとも乾燥路面を１００kmの慣らし走行した後で試験を行った。

＜雪上走行性能＞
上記テスト車両にて、タイヤテストコースの氷雪路面上をテスト走行し、ハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する特性をドライバーの官能評価により従来例を１００とする指数で表示している。数値が大きいほど良好である。

＜耐偏摩耗性能＞
上記テスト車両にて、乾燥アスファルト路面を３０００ｋｍ走行し、タイヤ周上３カ所のブロックについてブロックの一端側と他端側の摩耗量の差を測定し、その平均値を求めた。結果は従来例を１００とする指数で表示している。数値が大きいほど良好である。テストの結果等を表１、表２に示す。

テストの結果、実施例のタイヤは、比較例に比べて氷路での走行性能を有意に向上していることが確認できる。また偏摩耗性能についても問題がないことが確認できた。

本発明の実施形態を示すトレッド部の展開図である。 矩形状のブロックの斜視図である。 略平行四辺形状のブロックの斜視図である。 ブロックにせん断力が作用したときの状態を示す側面図である。 本発明の他の実施形態を示すトレッド部の展開図である。 サイピングの配設方法を説明するための線図である。 他のブロックを単に例示する斜視図である。 従来のブロックを例示する斜視図である。 従来のブロックにせん断力が作用したときの状態を示す側面図である。

符号の説明

２ トレッド部
３ 縦溝
４ 横溝
５ ブロック
５Ａ 矩形状のブロック
５Ｂ 略平行四辺形状のブロック
６ サイピング
７、７Ａ〜７Ｄ ブロック小片部
Ｓ１ ブロックの一端
Ｓ２ ブロックの他端

Claims (4)

1. トレッド部に、タイヤ周方向に間隔を設けて配された少なくとも３本のサイピングを有する複数個のブロックが形成された空気入りタイヤであって、
   前記ブロックは、タイヤ周方向で隣り合う２つのサイピングに挟まれたブロック小片部が複数個形成されるとともに、
   該ブロック小片部のタイヤ周方向の厚さが、タイヤ周方向の一端側から他端側に向かって徐々に小さくなり、
   しかも前記ブロックは、前記一端側に位置する一端側のブロック壁面と、この一端側のブロック壁面に最も近いサイピングとで挟まれる一端側のブロック端片部、及び前記他端側に位置する他端側のブロック壁面と、この他端側のブロック壁面に最も近いサイピングとで挟まれる他端側のブロック端片部を有し、
   かつこの一端側、他端側のブロック端片部のタイヤ周方向の厚さが３〜５ｍｍであることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記一端側に最も近いブロック小片部の厚さは、ブロックのタイヤ周方向の長さの１５〜４５％であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記他端側に最も近いブロック小片部の厚さは、ブロックのタイヤ周方向の長さの６〜１９％であることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記複数個のブロックは、前記ブロック小片部のタイヤ周方向の厚さが、タイヤ周方向の一端側から他端側に向かって徐々に小さくなっているブロックと、タイヤ周方向の一端側から他端側に向かって徐々に大きくなるブロックとを含む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。

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