JP4325948B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ブロックやリブなどの陸部にサイプが形成され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、このサイプによって摩擦係数が低い路面でもエッジ効果が発揮されるため、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、平面サイプや波形サイプ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サイプが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するという問題が生じる。このため、深さ方向でサイプの形状を変化させることで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。

下記特許文献１、２には、深さ方向に波状又はジグザグ状をなす３次元サイプを設けた空気入りタイヤが開示されている。このような深さ方向に凹凸のある３次元サイプが形成されていると、制動時のような前後力が生じた際にサイプの内壁面同士が係合し、それによりサイプの倒れ込みを抑制して、アイス性能を向上することができる。

しかしながら、本発明者が研究したところ、摩擦係数が低い路面では、２次元サイプであるか３次元サイプであるかに関わらず、陸部の中央の接地圧が周辺に比べて高く、それにより接地圧が不均一になってアイス性能を低下させており、更に改善する余地があることが分かった。
特開平４−３１０４０７号公報 特開２００１−１７２２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、陸部の接地圧を均一化してアイス性能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。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究したところ、深さ方向に凹凸のある３次元サイプは、深さ方向に凹凸のない２次元サイプに比べて深さ方向に撓み易く、３次元サイプと２次元サイプとを同時に採用した場合には、３次元サイプが形成された領域の接地圧が比較的低くなることを見出した。本発明は、かかる現象に着目してなされたものであり、下記の如き構成により上記目的を達成することができるものである。

即ち、本発明に含まれるものではないが、陸部にサイプが形成された空気入りタイヤにおいて、前記サイプが、前記陸部の幅方向中央域では、深さ方向に凹凸のある３次元サイプとして形成され、前記陸部の幅方向両端域では、深さ方向に凹凸のない２次元サイプとして形成されているものが挙げられる。

かかる構成によれば、ブロックやリブなどの陸部において、接地圧が高くなりがちな領域に３次元サイプが配されるとともに、接地圧が低くなりがちな領域に２次元サイプが配されることにより、陸部の接地圧を均一化して接地性を向上することができる。その結果、３次元サイプによる陸部の倒れ込み抑制効果とも相俟って、アイス路面での制動性能や旋回性能を改善することができる。

また、本発明の空気入りタイヤは、陸部としてのブロックに複数本のサイプが形成された空気入りタイヤにおいて、前記ブロックの中心域では、深さ方向に凹凸のある３次元サイプが形成され、前記ブロックの前記中心域を取り囲み前記ブロックの周壁面から略均一に形成された周辺域では、３次元サイプが配されておらず、深さ方向に凹凸のない２次元サイプが形成されており、前記ブロックにおけるサイプ密度が０．１〜０．２５ｍｍ／ｍｍ ^２ であり、前記ブロックの踏面の面積の６０％となる中心域にて前記３次元サイプが８０％以上配されているものである。

かかる構成によれば、陸部としてのブロックにおいて、接地圧が高くなりがちな領域に３次元サイプが配されるとともに、接地圧が低くなりがちな領域に２次元サイプが配されることにより、ブロックの接地圧をより均一化して接地性を向上することができる。その結果、３次元サイプによるブロックの倒れ込み抑制効果とも相俟って、アイス路面での制動性能や旋回性能を効果的に改善することができる。

上記において、前記サイプが３次元サイプとして形成される領域の面積が、前記陸部の踏面の面積の２０〜６０％であることが好ましい。これにより、３次元サイプと２次元サイプとが陸部内に適正に配置され、その陸部での接地圧を適切に均一化して接地性を向上することができ、アイス性能を改善することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。尚、ブロックの幅方向中央域と幅方向両端域とで３次元サイプと２次元サイプとを区画する構造は、本発明に含まれるものではない。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、そのブロックの（ａ）平面図と（ｂ）サイプ内壁面の正面図である。図中の「＋」は凸形状を示し、「−」は凹形状を示している。図３は、そのブロックの幅方向両端域における縦断面図であり、図１のＡ−Ａ矢視断面に相当する。図４は、そのブロックの幅方向中央域における縦断面図であり、図１のＢ−Ｂ矢視断面に相当する。

本発明の空気入りタイヤは、陸部に複数本のサイプが形成されたものであり、本実施形態では、ブロック１に４本のサイプ１０が形成された例を示す。４本のサイプ１０は、各々が踏面１ａにてタイヤ幅方向ＷＤ（以下、単に幅方向ＷＤと称する。）に沿って波状に延びており、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。

本実施形態では、４本のサイプ１０が同じ形状のサイプ内壁面１ｃを有する。サイプ内壁面１ｃには、凹凸列が踏面１ａからサイプ１０の溝底に向かって延設されているが、図２（ｂ）に示すように、ブロック１の幅方向両端域２と幅方向中央域３とで異なった形状をしている。

即ち、幅方向両端域２では、凹凸列が踏面１ａの法線方向に延びており、図３に示すように、サイプ１０が深さ方向に凹凸のない２次元サイプとして形成されている。これに対して、幅方向中央域３では、踏面１ａの法線方向に対して凹凸列が幅方向ＷＤに傾斜した部分Ｓ１と、その部分Ｓ１とは凹凸列が逆向きに傾斜した部分Ｓ２とが、サイプの深さ方向に連設されており、図４に示すように、サイプ１０が深さ方向に凹凸のある３次元サイプとして形成されている。

サイプ内壁面１ｃに対向するサイプ内壁面には、上記凹凸列に対応した凹凸列が係合可能に形成されており、タイヤ周方向ＰＤ（以下、単に周方向ＰＤと称する。）に沿った前後力がブロック１に生じた際には、幅方向中央域３のサイプ内壁面同士が互いに係合してサイプ１０の倒れ込みを抑制する。なお、本実施形態では、サイプ内壁面１ｃの溝底側部分が平面サイプＳ３で形成されているため、サイプ１０の溝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。

このように、サイプ１０は、従来のような形態が均一な２次元サイプ或いは３次元サイプとは異なり、その形態が、幅方向両端域２では深さ方向に凹凸のない２次元サイプとして、幅方向中央域３では深さ方向に凹凸のある３次元サイプとしてなるものである。これにより、２次元サイプと３次元サイプとの深さ方向への撓み易さの違いを利用して、ブロック１の接地圧を均一化することができ、接地性を向上してアイス性能を高めることができる。

サイプ１０が３次元サイプとして形成される幅方向中央域３の幅方向長さＬ１は、ブロック１の幅方向長さＬの２０〜７０％であることが好ましい。これが２０％未満であると、深さ方向に撓み易い領域が小さくなることから、接地圧を均一化する効果が小さくなる傾向にある。一方、７０％を超えると、接地圧が低くなりがちな領域にも３次元サイプが配されることから、接地圧を均一化する効果が小さくなる傾向にある。

また、サイプ１０が３次元サイプとして形成される幅方向中央域の面積は、接地圧を効果的に均一化する観点から、ブロック１の踏面１ａの面積の２０〜６０％であることが好ましく、その残りとなる幅方向両端域には３次元サイプが配されていないことが好ましい。更に、サイプ１０が２次元サイプとして形成される幅方向両端域が、ブロック１の側壁面１ｂから略均一に設けられるとともに、踏面１ａの面積の６０％となる幅方向中央域に、上記のような３次元サイプが８０％以上配されていることが好ましい。この「８０％以上」は、サイプの長さ（曲線等の場合には直線に延ばした長さ）に対して、３次元サイプとして形成された部分の長さが８０％以上であることを意味する。

本発明では、深さ方向に凹凸のない２次元サイプとして、上記のような波形サイプに代えて平面サイプを採用してもよい。また、深さ方向に凹凸のある３次元サイプとしては、図４で示したような深さ方向にジグザグ状又は波状となるものが好ましく採用されるが、直線と曲線とを交互に組み合わせた波線や矩形波に近いものなどでもよい。この３次元サイプにおける凹凸の振幅ｗは、深さ方向への撓み易さを確保するうえで１〜３．５ｍｍであるものが好ましく、また、サイプ間隔ｄに対して振幅ｗが２０〜８０％となるものが好ましい。

前述の実施形態では、サイプ内壁面１ｃにて凹凸列が踏面１ａからサイプの溝底に向かって延設された例を示したが、例えば図５に示す例では、幅方向中央域３のサイプ内壁面１ｄに、幅方向ＷＤに延びる凸条部Ｓ４と凹条部Ｓ５とがサイプ１０の深さ方向に交互に連設されており、それによってサイプ１０が深さ方向に凹凸のある３次元サイプとして形成されている。また、図示しないが、半円状或いは角錐状をなす凸部と、それに係合可能な凹部とをサイプ内壁面に点在させ、それにより深さ方向に凹凸のある３次元サイプとしてもよい。

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でも構わない。ブロック１は、上述した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。

サイプが２次元サイプとして形成される幅方向両端域は、陸部の側壁面から略均一に設けられていることが好ましく、それによって接地圧が低くなりがちな領域に３次元サイプを配することなく、接地圧を適切に均一化することができる。例えば、図６に示した平行四辺形をなすブロック５であれば、側壁面５ｂから略均一に設けられた幅方向両端域６に２次元サイプを配することが好ましい。この場合、幅方向中央域７の幅方向長さＬ２が、その周方向位置におけるブロック５の幅方向長さＬ３の２０〜７０％となるように、幅方向両端域６を設けることが好ましい。

本発明に含まれるものではないが、陸部としてブロックの代わりに、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するとともに、そのリブに形成されたサイプを上記の如き構成にしたものが挙げられる。即ち、リブの幅方向中央域では、サイプを深さ方向に凹凸のある３次元サイプとして形成し、その幅方向両端域では、深さ方向に凹凸のない２次元サイプとして形成することで、リブの接地圧を均一化してアイス性能を改善することができる。

以上に説明した実施形態では、陸部の幅方向中央域と幅方向両端域とでサイプの形態を異ならせる例を示したが、本発明に係る空気入りタイヤは、陸部としてブロックが形成されているものであって、図７に示すように、サイプ１０が、ブロック１の中心域８では、深さ方向に凹凸のある３次元サイプとして形成され、その中心域８を取り囲む周辺域９では、深さ方向に凹凸のない２次元サイプとして形成されているものである。

図８は、摩擦係数が低い路面上であって、ブロックに形成された全てのサイプが、均一な２次元サイプ又は３次元サイプとして形成されている場合の接地圧分布を示している。このように、従来構造のブロックにおいては、接地圧が最も高い領域が中心にあり、そこから離れるにつれて接地圧が低くなる傾向にある。そこで、図７に示したような中心域８に３次元サイプを配しつつ、周辺域９に２次元サイプを配することで、ブロック１の接地圧を効果的に均一化することができる。

サイプが３次元サイプとして形成される中心域の面積は、接地圧を効果的に均一化する観点から、ブロックの踏面の面積の２０〜６０％であることが好ましく、その残りとなる周辺域には３次元サイプが配されていないことが好ましい。また、サイプが２次元サイプとして形成される周辺域は、ブロックの周壁面から略均一に設けられていることが好ましく、それによって接地圧が低くなりがちな領域に３次元サイプを配することなく、接地圧を適切に均一化することができる。本発明では、踏面１ａの面積の６０％となる中心域に、３次元サイプが８０％以上配されている。

陸部としてブロックが形成されている場合に、３次元サイプと２次元サイプとの区画を、幅方向中央域と幅方向両端域にするか、或いは中心域と周辺域にするかは、ブロックの剛性等を考慮して、エッジ効果と接地圧分布との兼合いにより適宜に選択すればよく、前者であればエッジ効果を重視した構成に、後者であれば接地圧の均一化を重視した構成にすることができる。

本発明では、陸部内に２次元サイプ及び３次元サイプを適度に配する観点から、サイプ密度が０．１〜０．２５ｍｍ／ｍｍ^２であり、０．１２〜０．２ｍｍ／ｍｍ^２であることがより好ましい。また、サイプ密度が０．１５ｍｍ／ｍｍ^２以上であれば、接地圧を調整する領域を精度良く区画できることから、サイプの形態を中心域と周辺域とで区画する場合に特に有用となる。ここで、サイプ密度とは、各サイプの長さ（曲線等の場合には直線に延ばした長さ）について、全サイプの総和（１つのブロック内又は１本のリブ内）を、踏面の面積で除した値である。

サイプの溝幅は、各部において同じ幅でも、多少異なっていてもよいが、十分なエッジ効果を発現する上で０．２〜０．７ｍｍが好ましい。また、サイプの溝深さは、主溝深さの２０〜８０％が好ましい。

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、加硫成型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。

本発明の空気入りタイヤは、前述の如き作用効果を奏してアイス性能に優れるため、特にスタッドレス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る。例えば、２次元サイプ或いは３次元サイプとしての形態を、前述の実施形態とは異なるものにしても構わない。また、サイプは、両側オープンサイプに限られず、片側オープンサイプやクローズドサイプであっても構わない。

（２）前述の実施形態では、図３、４に示すように、サイプの基準面（振幅の中央を通る面）が、踏面の法線に対して略平行になるように形成された例を示したが、本発明はこれに限られず、サイプの基準面が踏面の法線に対して若干（例えば１５°以下）傾斜していても構わない。

（３）前述の実施形態では、平面視にて、サイプの基準線（振幅の中央を通る線）が、タイヤ幅方向に対して略平行になるように形成された例を示したが、本発明はこれに限られず、サイプの基準線がタイヤ幅方向に対して傾斜していてもよく、その場合の傾斜角度は４５°以内が好ましい。

（４）前述の実施形態では、サイプが踏面にて波状に延びるとともに踏面側部分が波形サイプである例を示したが、本発明はこれに限られず、サイプが踏面にて直線状に延びるとともに踏面側部分が平面サイプであってもよく、これにより夏用タイヤとして有用になる。なお、本発明は、サイプの踏面側部分が、上記の波形サイプ又は平面サイプであるものに限られない。

（５）サイプは、幅方向ＷＤに分断されていてもよく、その場合の分断箇所は、サイプ形成を容易にするうえで、２次元サイプと３次元サイプの境界となることが好ましい。但し、陸部の倒れ込みをより広い範囲で抑制してエッジ効果を高める観点から、前述の実施形態のように、サイプを幅方向ＷＤに沿って連続的に延在させ、２次元サイプと３次元サイプとを兼備させることが好ましい。

（６）前述の実施形態では、陸部の幅方向中央域又は中心域に３次元サイプを一様に配した例を示したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、中心域を内外に略同心状となる複数エリアに分けて、深さ方向への撓みが比較的大きい３次元サイプを内側に配し、深さ方向への撓みが比較的小さい３次元サイプを外側に配することで、図８で例示したような接地圧分布をより効果的に均一化することができる。なお、３次元サイプの深さ方向への撓み易さは、凹凸の振幅の大きさを変えること等で調整することができる。

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
タイヤを実車（国産３０００ｃｃクラスのＦＲセダン）に装着し、１名乗車の荷重条件にてアイス路面を走行させ、速度４０ｋｍ／ｈで制動力をかけてＡＢＳを作動させた際の制動距離を指数で評価した。なお、評価は、従来品（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）アイス旋回性能
タイヤを上記と同じ実車に装着し、１名乗車の荷重条件で同じ路面をレムニスケート曲線（８の字曲線：Ｒ＝２５ｍ円）にて走行し、そのラップタイムを指数で評価した。なお、評価は比較例１（従来品）を１００としたときの指数表示で示し、数値が大きいほどアイス旋回性能が良好であることを示す。

比較例１（従来品）
図２（ａ）に示す波形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）に備えたトレッドパターンにおいて、図２（ｂ）に示した幅方向両端域の２次元サイプが全域に配されたサイプを形成して、サイズ２０５／６５Ｒ１５のラジアルタイヤを製造した。なお、サイプ深さを８ｍｍ、溝幅を０．３ｍｍ、サイプ間隔を５ｍｍ、踏面におけるサイプの振幅を２ｍｍとした。

比較例２（従来品）
図２（ｂ）に示した幅方向中央域の３次元サイプが全域に配されたサイプを形成したこと以外は、比較例１と同じであるラジアルタイヤを製造した。なお、３次元サイプにおける凹凸の振幅を２ｍｍとした。

参考例１
図２（ｂ）に示すように、サイプが、幅方向中央域では３次元サイプとして形成され、幅方向両端域では２次元サイプとして形成されていること以外は、比較例２と同じであるラジアルタイヤを製造した。なお、幅方向中央域の面積を陸部踏面の６０％とした。

参考例２
図５（ｂ）に示すように、サイプが、幅方向中央域では３次元サイプとして形成され、幅方向両端域では２次元サイプとして形成されていること以外は、参考例１と同じであるラジアルタイヤを製造した。

参考例３〜５
幅方向中央域の面積を陸部踏面の１５、２０、７０％としたこと以外は、参考例１と同じであるラジアルタイヤを製造し、それぞれ参考例３〜５とした。

実施例１
図７に示すように、サイプが、中心域では３次元サイプとして形成され、周辺域では２次元サイプとして形成されていること以外は、参考例１と同じであるラジアルタイヤを製造した。なお、中心域の面積をブロックの踏面の６０％とした。

参考例６，７、実施例２
中心域の面積をブロックの踏面の１５、２０、７０％としたこと以外は、実施例１と同じであるラジアルタイヤを製造し、それぞれ参考例６，７、実施例２とした。

参考例８、実施例３
中心域に３次元サイプが７０、８０％配され、その残りの周辺域には３次元サイプが配されていないこと以外は、実施例１と同じであるラジアルタイヤを製造し、それぞれ参考例８、実施例３とした。これらのタイヤを用いて、上記の各性能評価を行った結果を表１に示す。

表１に示すように、比較例２、各参考例及び各実施例は、ブロックの倒れ込み抑制効果によってアイス性能が比較例１よりも良好であり、更に、各参考例及び各実施例は、ブロック内の接地圧の均一化によって上記アイス性能が比較例２よりも良好であった。また、改善効果は、参考例３、５よりも参考例１、４の方が大きく、参考例６、実施例２よりも実施例１、参考例７の方が大きく、参考例８よりも実施例３の方が大きく、ブロックの接地圧がより効果的に均一化されていると考えられる。

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 ブロックの（ａ）平面図と（ｂ）サイプ内壁面の正面図 ブロックの幅方向両端域における縦断面図 ブロックの幅方向中央域における縦断面図 本発明に含まれない実施形態に係るブロックの（ａ）平面図と（ｂ）サイプ内壁面の正面図 本発明に含まれない実施形態に係るブロックの平面図 本発明に係るブロックの平面図 摩擦係数が低い路面上での従来構造のブロックにおける接地圧分布を示す図

符号の説明

１ ブロック（陸部）
１ａ 踏面
１ｃ サイプ内壁面
２ 幅方向両端域
３ 幅方向中央域
８ 中心域
９ 周辺域
１０ サイプ
ＷＤ タイヤ幅方向
ＰＤ タイヤ周方向

Claims (1)

1. 陸部としてのブロックに複数本のサイプが形成された空気入りタイヤにおいて、前記ブロックの中心域では、深さ方向に凹凸のある３次元サイプが形成され、前記ブロックの前記中心域を取り囲み前記ブロックの周壁面から略均一に形成された周辺域では、３次元サイプが配されておらず、深さ方向に凹凸のない２次元サイプが形成されており、
   前記ブロックにおけるサイプ密度が０．１〜０．２５ｍｍ／ｍｍ ^２ であり、前記ブロックの踏面の面積の６０％となる中心域にて前記３次元サイプが８０％以上配されていることを特徴とする空気入りタイヤ。

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