JP4211944B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１本のサイプを形成し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し、特にスタッドレスタイヤとして有用である。

従来、スタッドレスタイヤには、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ており、この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が可能となる。かかるサイプとしては、深さ方向で形状が変化しない、いわゆる２次元サイプが知られており、サイプ内壁面が平坦な平面サイプや、図３に示すように凹凸列が踏面の法線方向ＮＤに延びた波形サイプ２０が実用化されている。

近年、エッジ効果を高めるためにサイプの本数は増加する傾向にあったが、サイプの本数を増やし過ぎると、エッジ数は増えるものの、陸部の剛性が低下して過度に倒れ込んでしまい、逆にエッジ効果が小さくなってアイス性能が低下したり、サイプ間に段差摩耗が発生したりするという問題が生じる。このため、サイプの形状を深さ方向で変化させて過度の倒れ込みを抑制した、いわゆる３次元サイプが注目されている。

３次元サイプの形状としては種々のものが提案されており、例えば下記特許文献１には、踏面で直線状に延びつつサイプ底で波状に延びるサイプが記載されている。また、下記特許文献２には、図４に示すサイプ３０のように、サイプ内壁面の凹凸列を踏面の法線方向ＮＤに対してサイプの長手方向側にジグザグに傾斜させたサイプが記載されている。更に、下記特許文献３には、サイプ内壁面を深さ方向で２以上に分割し、各部分のサイプの波数をサイプ底側に向けて段階的に増加させたサイプが記載されている。

しかしながら、下記特許文献１記載のサイプでは、凹凸列の係合作用が小さく、陸部の倒れ込みを十分に抑制することができない。また、下記特許文献２記載のサイプによれば、陸部が倒れ込む際に、斜め方向に延びた凸条と凹条とが係合することで過度の倒れ込みが抑制されるものの、近年はトレッドゴムに比較的軟質のゴムが用いられる傾向にあり、陸部の倒れ込み抑制効果を十分に得るには更なる改善を行う必要がある。

そして、下記特許文献３記載のサイプでは、サイプの波数が変化する境界に凸条又は凹条の端部が配されることから、凸条の下端と、それに対向するサイプ内壁面に設けられた凸条の上端とが深さ方向に係合し、かかる係合箇所がサイプの長手方向に沿って設けられることにより、サイプによるエッジ効果を低減する場合がある。加えて、かかるサイプ内壁面の凹凸形状に起因して、サイプを形成するためのブレードの製作や脱型が非常に困難になるという問題がある。
特開平９−１８３３０３号公報 特開２００６−２７５５８号公報 特開２００４−１６１１６６号公報

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、陸部の倒れ込みを十分に抑制してアイス性能等を改善することができる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明の空気入りタイヤは、少なくとも１本のサイプを形成し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、前記サイプのサイプ内壁面に、波状の第１凹凸列と、前記第１凹凸列からサイプ底側に間隔を空けて配され、前記第１凹凸列よりも波長を短くして波数を増やした波状の第２凹凸列と、踏面の法線方向に対して前記サイプの長手方向側に傾斜しつつ、サイプ底側に向かって分岐して延び、前記第１凹凸列と前記第２凹凸列との間に介在して両者に連なる第３凹凸列と、が設けられているものである。

本発明に係る空気入りタイヤによれば、サイプのサイプ内壁面に、踏面の法線方向に対してサイプの長手方向側に傾斜するとともに、サイプ底側に向かって分岐して延びる第３凹凸列が設けられていることにより、凹凸列を単に傾斜させる場合に比べて斜め成分を増やすことができ、それによって凸条と凹条との係合作用を高めて陸部の倒れ込み抑制効果を十分に向上し、優れたアイス性能や摩耗性能を発揮することができる。

また、第３凹凸列のサイプ底側に設けられた第２凹凸列が、第３凹凸列の踏面側に設けられた第１凹凸列よりも波長を短くして波数を増やした波状をなすことにより、踏面に現れるサイプの波数を摩耗途中で増やして接地性を高めることができ、摩耗途中でのＷＥＴ性能を向上することができる。しかも、第１凹凸列と第２凹凸列との間に介在する第３凹凸列が、サイプ底側に向かって分岐して延びて両者に連なることから、凸条及び凹条を連続的に設けることができ、サイプの波数の変化がスムーズになる。そのため、凹凸列の振幅を確保し易く、陸部の倒れ込み抑制効果を維持できるとともに、ブレードの製作や脱型が容易になる。

上記において、前記第３凹凸列が、踏面の法線方向に対して前記サイプの長手方向側に傾斜し、前記第１凹凸列に対応した太さをなして前記第１凹凸列に連なる幹部と、前記幹部から逆向きに傾斜して分岐し、前記第２凹凸列に対応した太さをなして前記第２凹凸列に連なる枝部とを有するものが好ましい。

上記構成によれば、第３凹凸列が、斜め方向に延びる幹部と、その幹部とは逆向きに傾斜する枝部とを有することにより、互いに交差する方向の斜め成分が形成され、陸部の剪断的な変形を抑えて倒れ込みを適切に抑制することができる。また、幹部が第１凹凸列に対応した太さをなして第１凹凸列に連なるとともに、枝部が第２凹凸列に対応した太さをなして第２凹凸列に連なることにより、凸条及び凹条を連続的に且つ円滑に延在させることができ、ブレードの製作や脱型がより容易になる。

上記において、踏面からサイプ底にかけて凹凸列が分岐せずに延びる非分岐部が、前記サイプ内壁面に部分的に設けられていてもよい。かかる非分岐部は、第１凹凸列及び第２凹凸列の波数と、第３凹凸列の分岐前後の波数との関係において、波数の整合を図るのに用いることができる。例えば、第３凹凸列が二股に分岐する場合、第２凹凸列の波数が第１凹凸列の波数の二倍であればよいが、そうでなければ凸条や凹条に過不足が生じることになる。そこで、かかる場合には、非分岐部をサイプ内壁面に部分的に設けて波数を調整することで、凸条や凹条を連続的に設けることができる。

上記において、前記第１凹凸列及び前記第２凹凸列の少なくとも一方が踏面の法線方向に延びるものが好ましい。第１凹凸列が踏面の法線方向に延びる場合、陸部が比較的倒れ込み易い摩耗初期状態において、斜め方向に延びる凹凸列が踏面に露出しないため、陸部片に鋭角部を形成することなく偏摩耗の発生を抑制することができる。一方、第２凹凸列が踏面の法線方向に延びる場合には、サイプ底での局部的な応力集中を防いでクラック等の発生を抑制することができる。

上記において、サイプ深さをＤとするとき、前記サイプ内壁面の踏面から０．２Ｄ〜０．８Ｄとなる領域に、前記第３凹凸列の分岐点が設けられているものが好ましい。かかる構成により、踏面に現れるサイプの波数を確実に摩耗途中で増やして接地性を高めることができ、摩耗途中でのＷＥＴ性能を良好に高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤの陸部の一例を示す斜視図であり、陸部としてのブロックの一部を拡大して示している。図２は、そのブロックに形成されたサイプのサイプ内壁面の正面図であり、その上方に踏面での平面図を示し、下方にサイプ底での平面図を示している。図中の「＋」は凸条を、「−」は凹条を示しており、これらの凹凸はサイプの基準面Ｆ（振幅の中央を通る仮想面）を基準としている（前述した図３、４についても同じ。）。

本発明の空気入りタイヤは、少なくとも１本のサイプを形成した陸部を有するトレッドパターンを備えるものである。本実施形態では、図１に示すように、ブロック１に３本のサイプ１０が形成された例を示す。サイプ１０は、踏面１ａにて波状に延在しており、その長手方向がタイヤ幅方向ＷＤに平行しつつ、その両端がブロック１の側壁面１ｂで開口した両側オープンサイプとして形成されている。

サイプ１０のサイプ内壁面１ｃは、図２に示すような凹凸形状をなしており、踏面１ａ側に配された波状の第１凹凸列１１と、第１凹凸列１１からサイプ底１ｄ側に間隔を空けて配された波状の第２凹凸列１２と、第１凹凸列１１と第２凹凸列１２との間に配された第３凹凸列１３とが設けられている。なお、「波状」には、本実施形態のような正弦波に近いものに限られず、波線が屈曲しながらジグザグに延びるものや直線と曲線とを交互に組み合わせてなるもの等が含まれる。

第１凹凸列１１は、上述のように波状をなし、踏面１ａの法線方向ＮＤに延在している。第２凹凸列１２は、第１凹凸列１１よりも波長を短くして（λ２＜λ１）波数を増やした形状をしていること以外は、第１凹凸列１１と同様の波状をなし、サイプの溝幅や振幅（両側頂部の高さの和）、凹凸列が踏面１ａの法線方向ＮＤに延びることなどは共通している。

第３凹凸列１３は、踏面１ａの法線方向ＮＤに対してサイプ１０の長手方向（図２の左右方向）側に傾斜しつつ、サイプ底１ｄ側に向かって分岐して延び、第１凹凸列１１と第２凹凸列１２との間に介在して両者に連なっている。これにより、図４に示すサイプ３０に比べても凹凸列の斜め成分が多くなり、それによって凸条と凹条との係合作用を高めて、タイヤ周方向ＰＤに沿った前後力が生じた際には、ブロック１の過度の倒れ込みを十分に抑制することができる。

第３凹凸列１３は、踏面１ａの法線方向ＮＤに対してサイプ１０の長手方向側に傾斜し、第１凹凸列１１に対応した太さをなして第１凹凸列１１に連なる幹部１３ａと、幹部１３ａから逆向きに傾斜して分岐し、第２凹凸列１２に対応した太さをなして第２凹凸列１２に連なる枝部１３ｂとを有する。これにより、互いに交差する方向の斜め成分が第３凹凸列１３に形成され、ブロック１の剪断的な変形を抑えて倒れ込みを適切に抑制することができる。また、凸条及び凹条が連続的に且つ円滑に延在することができ、サイプ１０を形成するためのブレードの製作や脱型が容易になる。

踏面１ａの法線方向ＮＤに対する幹部１３ａ及び枝部１３ｂの傾斜角度は、それぞれ１０〜８０度であることが好ましく、３０〜６０度であることがより好ましい。これらの角度が１０度未満であると、凸条と凹条との係合作用によりブロック１の倒れ込みを抑制する効果が小さくなる傾向にある。また、これらの角度が８０度を超える場合には、傾斜角度が大きすぎるために凹凸列の設定が困難になる。なお、両者の角度の差は±１０度であることが好ましく、それによって上述したブロック１の剪断的な変形を効果的に抑えることができる。本実施形態では、両者の角度がそれぞれ４５度に設定されている。

本実施形態では、踏面１ａからサイプ底１ｄにかけて凹凸列が分岐せずに延びる非分岐部１５が、サイプ内壁面１ｃの長手方向中央に部分的に設けられている。図２に示したサイプ内壁面１ｃでは、第１凹凸列１１が３本の凸条を有し、第２凹凸列１２が５本の凸条を有するものであるため、二股に分岐する第３凹凸列１３だけでは全ての凸条を連続的に延在させることができない。そこで、本実施形態では、非分岐部１５を設けて波数を調整しており、それによって全ての凸条が連続的に延在できている。

本実施形態では、非分岐部１５が、両側に隣り合う分岐した凹凸列に沿うよう、踏面１ａの法線方向ＮＤに対してサイプ１０の長手方向側に傾斜し、くの字に屈曲した部分を有している。そのため、他の部分と同様に、凸条と凹条との係合作用によりブロック１の倒れ込みを抑制することができる。

本発明では、第１凹凸列１１が踏面１ａの法線方向ＮＤに対して±５０度で延びることが好ましく、本実施形態のように踏面１ａの法線方向ＮＤに延びることがより好ましい。これによってブロック１が比較的倒れ込み易い摩耗初期状態において、斜め方向に延びる凹凸列が踏面に露出しないため、陸部片に鋭角部を形成することなく偏摩耗の発生を抑制することができる。

また、本発明では、第２凹凸列１２が踏面１ａの法線方向ＮＤに対して±５０度で延びることが好ましく、本実施形態のように踏面１ａの法線方向ＮＤに延びることがより好ましい。これによってサイプ底１ｄでの局部的な応力集中を防いで、クラックやブロック片のチャンクアウト（破断、脱落）の発生を抑制することができる。

サイプ深さをＤとするとき、第３凹凸列１３の分岐点Ｐが、サイプ内壁面１ｃの踏面１ａから０．２Ｄ〜０．８Ｄとなる領域に設けられていることが好ましく、踏面１ａから０．４Ｄ〜０．７Ｄとなる領域に設けられていることがより好ましい。これにより、踏面１ａに現れるサイプ１０の波数を確実に摩耗途中で増やして接地性を高めることができ、摩耗途中でのＷＥＴ性能を良好に高めることができる。なお、この分岐点Ｐは、第３凹凸列１３が分岐して波数の増加が開始する点である。

第１凹凸列１１の振幅は０．５〜１．５ｍｍであることが好ましく、第２凹凸列１２及び第３凹凸列１３の振幅は、ブロック１の倒れ込み抑制効果を維持する観点から、第１凹凸列１１の振幅と同等であることが好ましい。また、サイプ１０の溝幅は、十分なエッジ効果を発現する上で０．２〜０．７ｍｍが好ましく、サイプ深さＤは、主溝深さの３０〜８０％が好ましい。

トレッドパターンのブロック１以外の部分は何れのパターンでもよく、例えばブロック１の左右にブロックやリブを設けたものが例示される。ブロック１は、上述のような平面視矩形をなすものに限られず、平行四辺形、Ｖ字型、多角形又は曲線基調をなすものなど何れでもよい。

本発明では、陸部としてのブロック１に代えて、タイヤ周方向ＰＤに沿って直線状又はジグザグ状に延びるリブを採用してもよい。かかる場合、リブに形成されたサイプのサイプ内壁面に上記の如き凹凸形状を設けることで、倒れ込み抑制効果を十分に向上してアイス性能等を改善することができる。

本発明では、陸部の倒れ込み抑制効果が大きいため、サイプ１０の本数を増やしてサイプ密度を高めることで、エッジ数を増やしてエッジ効果を更に高めることができる。このような観点から本発明では、サイプ密度が０．０５〜０．２ｍｍ／ｍｍ^２であることが好ましい。なお、サイプ密度とは、全サイプの長さの総和を踏面の面積で除した値である。

通常、１つのブロック又は１本のリブに対して複数本のサイプが形成されるが、隣接するサイプ同士は、同一形状でも異なる波形状、傾斜角度、凹凸の周期、振幅であってもよい。但し、加硫成形後の脱型性を良好にするうえで、隣接するサイプ同士が同一形状であることが好ましい。

本発明では、上記の如きサイプ構造を、トレッドパターン内の全ての陸部に対して適用することができるが、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構わない。

本発明の空気入りタイヤは、ブロックやリブなどの陸部に上記の如きサイプが形成されること以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用できる。

本発明は、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、特にスタッドレスタイヤ（冬用タイヤ）として有用である。

［他の実施形態］
（１）本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であり、例えばサイプを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、サイプの基準面を踏面の法線方向に対して若干傾斜させたり（例えば１５度以下）、サイプの長手方向をタイヤ幅方向に対して傾斜させたり（好ましくは４５度以内）してもよい。

（２）前述の実施形態では、第３凹凸列１３が二股に分岐する例を示したが、本発明はこれに限られず、第１凹凸列１１及び第２凹凸列１２の波数に応じて、第３凹凸列１３を三股以上に分岐させても構わない。

（３）前述の実施形態では、第１凹凸列１１が初期から踏面１ａに露出するとともに、第２凹凸列１２がサイプ底１ｄに達する例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、第１凹凸列１１の踏面１ａ側となる領域や第２凹凸列１２のサイプ底１ｄ側となる領域を平面サイプとしてもよい。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、タイヤの各性能評価は、次のようにして行った。

（１）アイス制動性能
テストタイヤを実車（国産３０００ｃｃクラスのＦＲセダン）に装着し、アイス路面を走行して速度４０ｋｍ／ｈから制動力をかけてＡＢＳを作動させた際の制動距離を測定した。評価は、比較例１を１００としたときの指数で示し、数値が大きいほどアイス制動性能が良好であることを示す。

（２）摩耗性能
テストタイヤを上記実車に装着し、舗装道路を８０００ｋｍ走行したときのサイプ間段差摩耗量（摩耗によるサイプとサイプとの段差）を測定した。評価は、比較例１を１００としたときの指数で示し、数値が大きいほど摩耗性能が良好であることを示す。

（３）ＷＥＴ制動性能
上記摩耗性能の評価に用いたテストタイヤを上記実車に装着し、ＷＥＴ路面を走行して速度１００ｋｍ／ｈから制動力をかけ、速度２０ｋｍ／ｈになるまでの制動距離を測定した。評価は、比較例１を１００としたときの指数で示し、数値が大きいほどＷＥＴ制動性能が良好であることを示す。

比較例１
図３に示すサイプを有する正方形ブロック（縦３０ｍｍ、横３０ｍｍ、両側オープンサイプ）を全面（５列）に有するトレッドパターンを備えたラジアルタイヤ（サイズ２０５／６５Ｒ１５）を比較例１とした。なお、サイプ深さを８ｍｍ、溝幅を０．３ｍｍ、サイプ間隔を５ｍｍ、振幅を１．２ｍｍ、波長を４．０ｍｍとした。

比較例２
図３に示すサイプに代えて図４に示すサイプを設けたこと以外は、比較例１と同じであるラジアルタイヤを比較例２とした。なお、踏面の法線方向に対する凹凸列の傾斜角度を４５度とした。

実施例１
図３に示すサイプに代えて図２に示すサイプを設けたこと以外は、比較例１と同じであるラジアルタイヤを実施例１とした。なお、第１凹凸列の波長を４．０ｍｍ、第２凹凸列の波長を３．０ｍｍ、踏面の法線方向に対する第３凹凸列の幹部及び枝部の傾斜角度をそれぞれ４５度、分岐点を踏面から０．４Ｄの位置とした。各例の評価結果を表１に示す。

この評価結果では、比較例１に比べて、比較例２において各性能（アイス制動性能、摩耗性能及びＷＥＴ制動性能）が改善されているものの、実施例１においては、それよりも更に各性能が大きく改善されている。このことから、実施例１では、サイプのサイプ内壁面に設けた凹凸形状、中でも斜め成分が多い第３凹凸列によってブロックの倒れ込みを十分に抑制できることが分かる。また、踏面に現れるサイプの波数を摩耗途中で増やして、接地性を向上できることが分かる。

本発明の空気入りタイヤに係る陸部の一例を示す斜視図 本発明の空気入りタイヤにおけるサイプの平面図とサイプ内壁面の正面図 従来の空気入りタイヤにおけるサイプの平面図とサイプ内壁面の正面図 従来の空気入りタイヤにおけるサイプの平面図とサイプ内壁面の正面図

符号の説明

１ ブロック（陸部の一例）
１ａ 踏面
１ｃ サイプ内壁面
１ｄ サイプ底
１０ サイプ
１１ 第１凹凸列
１２ 第２凹凸列
１３ 第３凹凸列
１３ａ 幹部
１３ｂ 枝部
１５ 非分岐部
Ｄ サイプ深さ
ＮＤ 踏面の法線方向
Ｐ 分岐点

Claims (5)

1. 少なくとも１本のサイプを形成し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、
   前記サイプのサイプ内壁面に、
   波状の第１凹凸列と、
   前記第１凹凸列からサイプ底側に間隔を空けて配され、前記第１凹凸列よりも波長を短くして波数を増やした波状の第２凹凸列と、
   踏面の法線方向に対して前記サイプの長手方向側に傾斜しつつ、サイプ底側に向かって分岐して延び、前記第１凹凸列と前記第２凹凸列との間に介在して両者に連なる第３凹凸列と、が設けられていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記第３凹凸列が、
   踏面の法線方向に対して前記サイプの長手方向側に傾斜し、前記第１凹凸列に対応した太さをなして前記第１凹凸列に連なる幹部と、
   前記幹部から逆向きに傾斜して分岐し、前記第２凹凸列に対応した太さをなして前記第２凹凸列に連なる枝部とを有する請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 踏面からサイプ底にかけて凹凸列が分岐せずに延びる非分岐部が、前記サイプ内壁面に部分的に設けられている請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記第１凹凸列及び前記第２凹凸列の少なくとも一方が踏面の法線方向に延びる請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. サイプ深さをＤとするとき、前記サイプ内壁面の踏面から０．２Ｄ〜０．８Ｄとなる領域に、前記第３凹凸列の分岐点が設けられている請求項１〜４いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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