JP4446077B2

JP4446077B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4446077B2
Application number: JP2007340577A
Authority: JP
Inventors: 稔之大橋
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2027-12-28
Also published as: CN101468583A; JP2009160986A; DE102008062610A1; DE102008062610B4; CN101468583B; US20090165911A1

Description

本発明は、トレッド面の陸部にサイプを形成し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では、ブロックやリブ等の陸部にサイプと呼ばれる切り込みを形成しており、このサイプによるエッジ効果や除水効果によって、摩擦係数が低い氷雪路面での走行性能を高めている。かかるサイプとしては、サイプ長さ方向に直線状に延びる直線サイプや、波状に延びる波形サイプ等が実用化されている。

ところで、ゴムは非圧縮性であるため、タイヤに荷重が作用した場合には、路面に接するトレッド面の動きが大きくなり、サイプの開口部が閉じ易くなる。特に、氷雪路面等の摩擦係数が低い路面においては、トレッド面が滑るために動き易く、サイプが容易に閉じて開口部が狭小化してしまうので、サイプが本来発揮すべきエッジ効果や除水効果が低下することがあった。

そこで、本発明者は、サイプ長さ方向に延びる複数の幅広部を、サイプ深さ方向に進むにつれてサイプ幅方向両側に交互に備えるサイプを形成した空気入りタイヤを発明した（下記特許文献１参照）。この空気入りタイヤによれば、トレッドゴムがサイプ深さ方向に撓み易くなるため、タイヤに荷重が作用した際には、かかる荷重による変形を幅広部にて吸収することができる。その結果、サイプの開口部の狭小化を抑制して、エッジ効果や除水効果を確保することによりアイス制動性能を向上することができる。

ところが、本発明者が更に研究を重ねたところ、以下の事柄を見出した。即ち、上記の如き幅広部を有するサイプを形成するための、タイヤ製造用金型に装着されるサイプ形成用ブレードにおいて、図５に概念的に示すように、幅広部を形成するための厚肉部Ｔ１の底部の深さ位置Ｐと同じ深さ位置から、ブレード幅方向の異なる側にて深さ方向に延びる厚肉部Ｔ２を配設した場合、かかる深さ位置Ｐにおいてブレード幅方向に薄肉部が存在することとなる。しかし、加硫成形の繰り返しと共に、かかるブレードの深さ位置Ｐにおける薄肉部近傍にて応力集中が発生し、その結果、ブレード曲がりや折れが発生する恐れがあることが判明した。このことから、タイヤ製造用金型に装着されるサイプ形成用ブレードの耐久性を良好に確保しつつ、空気入りタイヤのアイス制動性能（氷雪路面での制動性能）の向上を図る場合、更に改善する余地があることが分かった。
特開２００７−８３０３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、タイヤ製造用金型に装着されるサイプ形成用ブレードの耐久性を良好に確保しつつ、サイプの開口部の狭小化を抑制し、エッジ効果や除水効果を確保して接地性を向上することで、アイス制動性能を向上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することができる。即ち、本発明の空気入りタイヤは、トレッド面の陸部にサイプを形成した空気入りタイヤにおいて、前記サイプが、底部を有する第１幅広部が設けられた第１サイプ部と、前記第１幅広部の底部よりもトレッド面側となる深さ位置から深さ方向に延在して底部を有する第２幅広部が、サイプ幅方向の前記第１幅広部と異なる側に設けられ、前記第１サイプ部のサイプ底部側に位置する第２サイプ部と、前記第２幅広部の底部よりもトレッド面側となる深さ位置から深さ方向に延在して底部を有する第３幅広部が、サイプ幅方向の前記第１幅広部と同じ側に設けられ、前記第２サイプ部のサイプ底部側に位置する第３サイプ部と、を備えることを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤによれば、複数の幅広部をサイプ深さ方向に進むにつれてサイプ幅方向両側に交互に備えるサイプが形成されることにより、トレッドゴムがサイプ深さ方向に撓み易くなるため、タイヤに荷重が作用した際には、かかる荷重による変形を幅広部にて吸収することができる。このため、サイプの開口部の狭小化を抑制し、エッジ効果や除水効果を確保して接地性を向上することで、アイス制動性能を向上することができる。また、各幅広部がそれぞれ底部を有するものであるため、陸部剛性の過度な低下を抑えられる。

さらに第１サイプ部が、その底部側に位置する第２サイプ部と深さ方向において重なる部分を有し、同様に第２サイプ部と第３サイプ部とが深さ方向において重なる部分を有する、つまり各サイプ部が、隣接する他のサイプ部と深さ方向において重なる部分を有する。これにより、サイプ形成用ブレードにおいても、サイプの幅広部を形成するための厚肉部が、隣接する厚肉部と深さ方向において重なる部分を有することとなる。その結果、サイプ形成用ブレードにおいてブレード幅方向に薄肉部が存在しないため、サイプ形成用ブレードの耐久性が良好に確保される。

一方、上記構成によれば、サイプにおいて幅広部に対応する空間部が大きくなるため、かかるサイプが形成された陸部の剛性が低下する傾向にある。しかし、上記において、前記サイプのサイプ深さを、トレッド面に形成された溝部に対する開端部にて浅くしたものであると、陸部の剛性が過度に低下することを抑制することができ、その結果、アイス制動性能を向上しつつ、ドライ制動性能（乾燥路面での制動性能）を向上することができるため好ましい。

上記において、前記サイプの深さ方向の最深部に設けられた幅広部の深さと、他の幅広部の深さとの比率が１．１〜２であることが好ましい。通常、摩耗が進行し、陸部の高さが低くなることにより摩耗中期から末期にかけて陸部の剛性が上昇するが、サイプの深さ方向の最深部に設けられた幅広部の深さを、他の幅広部の深さに対して長く設定することで、特に摩耗中期以降においても陸部の剛性が低下して撓み易くなる。その結果、摩耗中期以降においても陸部の倒れ込みを確保することができるため、アイス制動性能等を良好に発揮できる。

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トレッド面の一例を示す展開図である。この空気入りタイヤは、複数のブロック１（陸部の一例）を有するトレッドパターンを備える。ブロック１は、タイヤ周方向に延びる溝部２とタイヤ幅方向に延びる横溝部３とによって区分されており、タイヤ赤道線Ｃに関して対称的に５列のブロック１が配列されている。

各ブロック１には、図２に拡大して示すように、波状の開口部を有する複数本（本実施形態では７本）のサイプ１０が、所定の間隔を設けて形成されている。波状の開口部を有する波形サイプでは、直線状の開口部を有する直線サイプに比べてサイプの開口部が狭くなり難いので、上述した幅広部による開口部の狭小化を抑制する効果と相俟って、サイプによるエッジ効果や除水効果を効果的に確保できるうえ、ドライ路面でのブロック１の倒れ込みを抑制できる。

図３は、サイプ１０の断面を示した図であり、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。上下方向がサイプ１０の深さ方向、左右方向がサイプ幅方向となる。本実施形態では、サイプ１０は、第１幅広部１１が設けられた第１サイプ部Ｓ１と、第２幅広部１２が設けられた第２サイプ部Ｓ２と、第３幅広部１３が設けられた第３サイプ部Ｓ３と、第４幅広部１４が設けられた第４サイプ部Ｓ４と、を備える。

第１幅広部１１は、図３左側に拡幅しているのに対し、第２幅広部１２は、図３右側に拡幅していて、サイプ幅方向の第１幅広部１１とは異なる側に設けられている。また、第３幅広部１３は、図３左側に拡幅していて、サイプ幅方向の第１幅広部１１と同じ側に設けられ、第４幅広部１４は、図３右側に拡幅していて、サイプ幅方向の第１幅広部１１とは異なる側に設けられている。すなわち、第１幅広部１１、第２幅広部１２、第３幅広部１３及び第４幅広部１４は、サイプ深さ方向に進むにつれてサイプ幅方向両側に交互に設けられている。

第１サイプ部Ｓ１、第２サイプ部Ｓ２、第３サイプ部Ｓ３及び第４サイプ部Ｓ４は、サイプ１０の深さ方向に連設されており、第２サイプ部Ｓ２が第１サイプ部Ｓ１のサイプ底部１１ａ側に位置し、第３サイプ部Ｓ３が第２サイプ部Ｓ２のサイプ底部１２ａ側に位置し、第４サイプ部Ｓ４が第３サイプ部Ｓ３のサイプ底部１３ａ側に位置する。

ここで、第２幅広部１２が第１幅広部１１の底部１１ａよりもトレッド面側に間隔ｄを置いた深さ位置から深さ方向に延在し、同様に、第３幅広部１３が第２幅広部１２の底部１２ａよりもトレッド面側に間隔ｄを置いた深さ位置から深さ方向に延在し、さらに、第４幅広部１４が第３幅広部１３の底部１３ａよりもトレッド面側に間隔ｄを置いた深さ位置から深さ方向に延在する。その結果、第１サイプ部Ｓ１が、その底部１１ａ側に位置する第２サイプ部Ｓ２と深さ方向において間隔ｄをもって重なる部分を有し、同様に、第２サイプ部Ｓ２と第３サイプ部Ｓ３と、第３サイプ部Ｓ３と第４サイプ部Ｓ４と、が深さ方向において重なる部分を有する。

このように、各サイプ部が、隣接する他のサイプ部と深さ方向において、間隔ｄをもって重なる部分を有することにより、サイプ形成用ブレードにおいても、サイプの幅広部を形成するための厚肉部が、隣接する厚肉部と深さ方向において、間隔ｄに対応する間隔をもって重なる部分を有することとなる。その結果、サイプ形成用ブレードにおいて、ブレード幅方向に薄肉部が存在しないため、サイプ形成用ブレードの耐久性が良好に確保される。各サイプ部同士の重なる部分の間隔ｄは、サイプ形成用ブレードの耐久性を良好に確保するために、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍであることが好ましく、０．３ｍｍ〜０．４ｍｍであることがより好ましい。

なお、図３に示すように、第１幅広部１１、第２幅広部１２、第３幅広部１３及び第４幅広部１４をサイプに設けた場合、サイプの深さ方向の最深部に設けられた第４幅広部１４の深さＤ４と、第１幅広部１１の深さＤ１、第２幅広部１２の深さＤ２及び第３幅広部１３の深さＤ３との比率が１．１〜２であること（具体的には、Ｄ４／Ｄ１、Ｄ４／Ｄ２及びＤ４／Ｄ３のいずれもが１．１〜２であること）が好ましく、１．２〜１．５であることがより好ましい。Ｄ１〜Ｄ３は、１ｍｍ〜２ｍｍであることが好ましく、１．２ｍｍ〜１．６ｍｍであることがより好ましい。また、Ｄ４は、１．１ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましく、１．３ｍｍ〜２ｍｍであることがより好ましい。なお、幅広部の深さは、拡幅を開始する位置からその底部までの深さ方向の距離である。

また、サイプ１０の深さをＤとしたとき、摩耗の進行状態に応じてブロック１の剛性を適正化するうえで、Ｄ１／Ｄ、Ｄ２／Ｄ及びＤ３／Ｄは０．１５〜０．３５であることが好ましく、Ｄ４／Ｄは０．２〜０．４であることが好ましい。さらに、第１幅広部１１が拡幅を開始する位置から第４幅広部１４の底部１４ａまでの深さＺ（（Ｄ１〜Ｄ４の総和）−３ｄ）は、サイプ１０の深さＤの５５％〜７５％であることが好ましい。Ｚが、サイプ１０の深さＤの５５％未満であると、サイプ開口部の狭小化を抑制する効果が小さくなる。逆に、７５％を超えると、サイプの容積が大きくなり、陸部の剛性が低下しすぎて倒れこみが大きくなるため、陸部の接地面積の低下を招き、その結果、アイス制動性能等が低下することがある。

第１幅広部１１、第２幅広部１２、第３幅広部１３及び第４幅広部１４の突出高さＷ１、Ｗ２、Ｗ３及びＷ４は、サイプ１０の幅Ｗ（開口部の幅）に対して８０％〜１３０％であることが好ましい。これが８０％未満であると、幅広部にて変形を吸収する効果が小さくなる傾向にあり、これが１３０％を超えると、ブロック１の剛性が低下して倒れ込みが過度に大きくなり、逆にエッジ効果が低下する場合がある。具体的な寸法としては、サイプ幅Ｗが０．３ｍｍ〜０．５ｍｍである場合に、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３及びＷ４が０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、好ましくは０．３ｍｍ〜０．４ｍｍであるものが例示される。

図４は、サイプ１０の内壁面を示す図（波形に基づく凹凸は不図示）であり、本実施形態では、サイプ１０の深さ（長さ方向中央部での深さ）Ｄに対して、トレッド面に形成された溝部２に対する開端部１０Ｅでの深さをＤＥとしている。このように、サイプのサイプ深さを、トレッド面に形成された溝部２に対する開端部１０Ｅにて浅くしたものであると、陸部１の剛性が過度に低下することを抑制することができ、その結果、アイス制動性能を向上しつつ、ドライ制動性能を向上することができる。ここで、アイス制動性能とドライ制動性能とをバランスよく向上するために、開端部１０Ｅにおける平坦状の底部の長さＸ１は、１ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましい。また、開端部１０Ｅの長さ（サイプ深さが浅い部分（サイプ深さがＤよりも浅い部分）の長さ）Ｘ２は、２ｍｍ〜４ｍｍであることが好ましい。

以上のように、本発明のサイプ構造によれば、タイヤに荷重が作用した際に、該荷重による変形を第１幅広部１１〜第４幅広部１４で吸収できるため、サイプ１０の開口部の狭小化を抑制してエッジ効果や除水効果を確保することができる。しかも、第２幅広部１２及び第４幅広部が第１幅広部１１及び第３幅広部１３とは異なる側に設けられることから、サイプ幅方向の両側でバランス良く変形を吸収でき、更には、サイプ１０の配置中心のずれを抑制できるため、接地圧を均一化してアイス制動性能等の向上に寄与しうる。

本発明では、ブロック１の単位面積当たりのサイプ長さであるサイプ密度が０．０５ｍｍ／ｍｍ^２以上であることが好ましい。このサイプ密度が０．０５ｍｍ／ｍｍ^２未満であると、サイプ１０が本来発揮すべき効果が適切に発揮されないことがある。また、ブロック１の剛性を適度に確保する観点から、サイプ密度は０．２ｍｍ／ｍｍ^２を超えないことが好ましい。

本実施形態では、サイプ１０が長手方向に波状に延びる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、直線状に延びる直線サイプであっても構わない。

本発明の空気入りタイヤは、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、製法等が何れも本発明に採用できる。

本発明は、いわゆる夏用タイヤにも適用できるが、アイス路面での制動性能に優れていることから、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）本発明の空気入りタイヤが有するトレッドパターンは、特に限定されるものではない。したがって、例えば、平面視矩形のブロックに代えて、Ｖ字形や多角形、曲線基調等何れの形状のブロックにも適用できる。また、ブロックに代えて又は加えて、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を採用してもよい。更に、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採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採用しても構わない。

（２）前述の実施形態では、第１幅広部〜第４幅広部が設けられた第１サイプ部〜第４サイプ部を備えたサイプの例を示したが、少なくとも第１幅広部〜第３幅広部が設けられた第１サイプ部〜第３サイプ部を備えたものであればよい。

（３）前述の実施形態では、サイプの長手方向がタイヤ幅方向に平行となる例を示したが、本発明はこれに限られず、サイプ長手方向がタイヤ幅方向に対して傾斜していてもよい。また、前述の実施形態では、各幅広部がサイプの長手方向に一定の深さ位置にて延びる例を示したが、本発明はこれに限られず、幅広部が深さ方向への振幅を有して波状又はジグザグ状に延びるものでもよい。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。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
アイス制動性能は、タイヤを実車（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することで評価し、タイヤ新品時及び４５％摩耗時の２段階において行った。タイヤ新品時における比較例の結果を１００として指数で示し、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）ドライ制動性能
ドライ制動性能は、新品タイヤを実車（３０００ｃｃクラスのＦＲセダン）に装着し、ドライ路面（舗装道路）を走行して速度１００ｋｍ／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することで評価した。比較例の結果を１００として指数で示し、数値が大きいほどドライ制動性能が良好であることを示す。

（３）サイプ形成用ブレードの耐久性
評価するサイプ形成用ブレードをタイヤ製造用金型に装着し、かかるタイヤ製造用金型を使用して、１０００回加硫成形後にサイプ形成用ブレードにて発生した曲がり又は折れの有無を目視にて確認した。１０００回加硫成形後においても、サイプ形成用ブレードにて曲がり又は折れが発生しない場合を○、曲がり又は折れのいずれかが発生した場合を×とした。

実施例
図２〜図４に示す波形サイプを備えた空気入りタイヤ（タイヤサイズ２０５／６５Ｒ１５）において、Ｗ＝０．３、Ｄ＝６．５、ＤＥ＝３、ｄ＝０．３、Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３＝１．３、Ｄ４＝１．５、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３＝Ｗ４＝０．３、Ｘ１＝２、及びＸ２＝３とした。

比較例
トレッド面に形成された溝部に対する開端部でのサイプ深さと中央部におけるサイプ深さが同じであり（Ｄ＝ＤＥ＝６．５）、各サイプ部が、隣接する他のサイプ部と深さ方向において重なる部分を有しないものであり（ｄ＝０）、さらに各幅広部の深さが一定である（Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３＝Ｄ４＝１．３）こと以外は実施例と同じ構成である空気入りタイヤを比較例とし、上記の評価を行った。結果を表１に示す。

表１に示すように、比較例に比べて実施例では、摩耗が進行した場合でもアイス制動性能を良好に確保できることがわかる。これは、サイプの深さ方向の最深部に設けられた幅広部の深さを、他の幅広部の深さに対して長く設定したことにより、４５％摩耗時においても陸部の剛性が低下して撓み易くなるためと考えられる。また実施例では、サイプのサイプ深さを、トレッド面に形成された溝部に対する開端部にて浅くし、かつ各サイプ部が、隣接する他のサイプ部と深さ方向において重なる部分を有することにより、ドライ制動性能を確保しつつ、サイプ形成用ブレードの耐久性が向上することがわかる。

本発明に係る空気入りタイヤのトレッド面の一例を示す展開図サイプの開口部を示す図１の拡大図図２のＡ−Ａ矢視断面図サイプ１０の内壁面を示す図タイヤ製造用金型に装着されるサイプ形成用ブレードの一例を示す断面図

符号の説明

１ブロック
２溝部
１０サイプ
１１第１幅広部
１２第２幅広部
１３第３幅広部
１４第４幅広部
Ｓ１第１サイプ部
Ｓ２第２サイプ部
Ｓ３第３サイプ部
Ｓ４第４サイプ部
Ｄ１第１幅広部１１の深さ
Ｄ２第２幅広部１１の深さ
Ｄ３第３幅広部１１の深さ
Ｄ４第４幅広部１１の深さ

Claims

トレッド面の陸部にサイプを形成した空気入りタイヤにおいて、
前記サイプが、
底部を有する第１幅広部が設けられた第１サイプ部と、
前記第１幅広部の底部よりもトレッド面側となる深さ位置から深さ方向に延在して底部を有する第２幅広部が、サイプ幅方向の前記第１幅広部と異なる側に設けられ、前記第１サイプ部のサイプ底部側に位置する第２サイプ部と、
前記第２幅広部の底部よりもトレッド面側となる深さ位置から深さ方向に延在して底部を有する第３幅広部が、サイプ幅方向の前記第１幅広部と同じ側に設けられ、前記第２サイプ部のサイプ底部側に位置する第３サイプ部と、を備えることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記サイプのサイプ深さを、トレッド面に形成された溝部に対する開端部にて浅くしたものである請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記サイプの深さ方向の最深部に設けられた幅広部の深さと、他の幅広部の深さとの比率が１．１〜２である請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。