JP4526364B2

JP4526364B2 - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP4526364B2
Application number: JP2004345863A
Authority: JP
Inventors: 幸洋木脇; 和義田川; 亮一渡部; 賢一柴田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: JP2006151234A

Description

本発明は、トレッド面に複数の主溝で区画された複数の陸部を有する空気入りに関し、さらに詳しくは、タイヤ使用初期での性能を向上させた空気入りタイヤに関する。

氷雪路面やウェット路面等での性能を向上させたタイヤとして、いわゆるスタッドレスタイヤがある。スタッドレスタイヤには、種々の充填剤を配合して、氷表面のエッジ効果を得るようにしたものや、発泡ゴムを使用して、使用期間中の発泡層による吸水・エッジ効果を得るようにしたもの等がある。

しかし、一般にゴムは、加硫硬化された場合に金型と直接接触するタイヤ表面に、上記の充填剤や発泡層が露出せず、タイヤ表面に皮膜が形成されてしまう傾向にある。その結果、タイヤの使用初期においては、充填剤や発泡層の効果が発揮されない（若しくは、その効果が小さい）ことになる。

これに対し、たとえば特許文献１や特許文献２には、トレッド表面に細溝を形成することで、摩耗初期における制駆動性能を向上させた氷雪路用空気入りタイヤが記載されている。また、特許文献３には、トレッドの接地陸部にタイヤ周方向と０°〜４０°の角度をなす浅溝をタイヤ幅方向に並べて配置した空気入りタイヤが記載されている。

しかしながら、浅溝を形成した場合、タイヤ表面の剛性が低くなり、操縦安定性が低下することがある。
特開２００４−３４９０２号公報特開２００４−３４９０３号公報特開平７−１８６６３３号公報

本発明は上記事実を考慮し、使用初期での更なる性能向上を図ることが可能な空気入りタイヤを得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、トレッド面に複数の主溝で区画された複数の陸部を有し、少なくとも１つのサイプによって前記陸部が分割されてサブブロックが形成された空気入りタイヤにおいて、前記陸部に、前記サイプよりも浅い０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの深さで、トレッド平坦視で六角形の浅溝が網目状に形成されていることを特徴とする。

ここで、「陸部」としては、主溝によって区画されたブロックやリブを挙げることができる。

この空気入りタイヤでは、トレッド面に、主溝、サイプ及び浅溝が形成されている。空気入りタイヤには種々な大きさ、レベルの力が加わるが、比較的大きな力に対しては主溝のエッジ効果が、陸部の変形に留まる程度の比較的小さな力に対してはサイプのエッジ効果が、そして更に微小な力に対しては浅溝のエッジ効果が発揮される。本発明の浅溝は、サイプよりも浅い０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの深さのものをいう。このように、浅溝の深さを０．５ｍｍ以下とすることで、浅溝によって区画された微小陸部の接地時における変形を抑制して、摩耗を少なくすることができる。また、浅溝の深さを０．１ｍｍ以上とすることで、浅溝内に取り込み可能な水分量を確保して、高い除水効果を得ることができる。また、主にサイプ及び浅溝では吸水効果も発揮される。

このように、異なる幅、深さの主溝、サイプ、浅溝を形成することにより、様々な力をより広範囲で受け止めることができ、空気入りタイヤの持つ摩擦力を効果的に向上させることができる。

特に本発明の浅溝は、トレッド平坦視で六角形の網目状に形成されている。六角形の網目状とは、六角形状がいわゆるハニカム状に並べられて構成される形状をいう。このような形状の浅溝を形成したことで、六角形状の浅溝のそれぞれが複数の方向を持つ溝成分を有することになるので、空気入りタイヤの基本性能に方向性が無くなるとともに、いわゆるエッジ効果が高くなる。また、剛性も維持できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記浅溝が、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの幅とされていることを特徴とする。

このように、浅溝の幅を１．０ｍｍ以下とすることで、微小陸部の踏面面積を確保して、使用初期で高い性能を得ることが可能となる。また、浅溝の深さ及び幅を０．１ｍｍ以上とすることで、浅溝内に取り込み可能な水分量を確保して、高い除水効果を得ることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、複数の前記浅溝によって区画された複数の微小陸部が、０．４ｍｍ²〜３０ｍｍ²の踏面面積とされていることを特徴とする。

微小陸部の踏面面積を０．４ｍｍ²以上とすることで、接地面積を確保して使用初期で高い性能を得ることが可能となる。また、３０ｍｍ²以下に制限することで、単位面積当りに占める浅溝の領域（ネガティブ率）を確保できるので、浅溝内に取り込み可能な水分量を多くして、高い除水効果を得ることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記陸部を構成するゴムが、タイヤの半径方向外側の発泡ゴム層と、半径方向内側の未発泡ゴム層と、で構成されていることを特徴とする。

したがって、この空気入りタイヤでは、使用により接地面が摩耗すると、発泡ゴム層の発泡部分（発泡層）が露出するので、この発泡部分で路面との間に発生した水の吸収効果、及び路面に対するエッジ効果を得ることができる。空気入りタイヤの使用初期において発泡部分が露出していない場合でも、陸部に形成された複数の浅溝により、吸水効果、エッジ効果を得ることができる。

また、半径方向内側の未発泡ゴム層により、陸部の形状を安定的に維持可能となる。

本発明は上記構成としたので、空気入りタイヤの使用初期での更なる性能向上を図ることが可能となる。

図１には、本発明の第１実施形態の空気入りタイヤ１０が示されている。この空気入りタイヤ１０は、回転方向があらかじめ決められている。図面においてこの回転方向を矢印Ｓで、これと直交するタイヤ幅方向を矢印Ｗでそれぞれ示す。なお、空気入りタイヤ１０の周方向は、回転方向及びその反対方向となる。

図２に示すように、この空気入りタイヤ１０のトレッド１２は、タイヤ径方向内側の内方ゴム層３４と、タイヤ径方向外側の外方ゴム層３６と、で構成されている。

外方ゴム層３６は、内部に多数の気泡が存在する発泡ゴム層とされており、空気入りタイヤ１０の使用時には、この気泡内に、トレッド１２の踏面と路面との間の水分が吸収される。また、気泡によって路面に引っかかるエッジ効果も発揮される。ただし、一般に空気入りタイヤ１０の使用初期では、タイヤ成形の金型と直接接触するタイヤ表面（踏面）に、気泡が露出しない。

これに対し、内方ゴム層３４はこのような気泡が存在しない未発泡ゴム層とされており、外方ゴム層３６よりも高い剛性を有している。これにより、トレッド１２の形状を安定的に維持できる。

図１に示すように、空気入りタイヤ１０のトレッド１２には、タイヤ赤道面ＣＬ上に直線状の周溝１４が形成され、タイヤ赤道面ＣＬのタイヤ幅方向両側にも周溝１６が形成されている。空気入りタイヤ１０のタイヤ幅方向両側からは、タイヤ赤道面ＣＬに向かって湾曲し、周溝１６に交差する横溝１８が形成されている。横溝１８は、周溝１６と周溝１４の中間部分において、回転方向に向かって屈曲しており、さらに、この屈曲部分の長手方向略中央からは、周溝１４に連なる横溝２４が形成されている。これらの周溝１４、１６、及び横溝１８、２４は、本発明に係る主溝３８であり、この主溝３８によって、空気入りタイヤ１０のトレッド１２には複数個のブロック２０（陸部）が画成されている。

本実施形態の空気入りタイヤ１０は、冬用のスタッドレスタイヤとして用いられるものであって、トレッド１２を形成しているトレッドゴムは、硬度（０°Ｃ、ＪＩＳ−Ａ）が５０度であり、損失係数ｔａｎδ（ピーク位置）が−４５°Ｃ、動的弾性率（−２０°Ｃ、０．１％歪）が１８０ｋｇｆ／ｃｍ²であるが、本発明はこれに限定されない。

なお、冬用のスタッドレスタイヤとして用いる場合のトレッドゴムは、硬度（０°Ｃ、ＪＩＳ−Ａ）が４０〜６８度、損失係数ｔａｎδ（ピーク位置）が−３０°Ｃ以下、動的弾性率（−２０°Ｃ、０．１％歪）が３００ｋｇｆ／ｃｍ²以下であることが好ましい。

ここで、トレッドゴムの硬度が４０度未満の場合は、柔らかすぎて耐摩耗性に劣り、６８度より高い場合は硬すぎて氷雪路面との接触面積が減って制動性能・駆動性能等が劣るため好ましくない。また、損失係数ｔａｎδ（ピーク位置）が−３０°より高いと、氷雪路面では剛すぎて接触面積が減って制動性能・駆動性能等に劣るため好ましくない。さらに、動的弾性率が３００ｋｇｆ／ｃｍ²よりも高いと、氷雪路面では剛すぎて接触面積が減って制動性能・駆動性能等に劣るため好ましくない。

一方、周溝１４、１６、及び横溝１８、２４は、排水性及び寿命の点から溝深さ８ｍｍ以上、溝幅３ｍｍ以上とすることが好ましく、トレッド１２の踏面のネガティブ比率は、同じく排水性の点、ブロック２０の剛性の点から２５〜６５％とすることが好ましい。

ここで、溝深さが８ｍｍ未満、また、溝幅が３ｍｍ未満では、溝による排水性が十分に発揮できないため好ましくない。また、ネガティブ比率が２５％未満となると、排水性が低下するため好ましくなく、６５％よりも高くなると陸部としてのブロック２０が小さくなって剛性が低下するため、制動性能・駆動性能が低下する場合があり、耐摩耗性能も悪化するため好ましくない。

これらブロック２０の踏面には、図３にも示すように、タイヤ幅方向（矢印Ｗ方向）に延びるジグザク状のサイプ２２が設けられており、ブロック２０のそれぞれが、主溝３８−サイプ２２間、又はサイプ２２−サイプ２２間の複数のサブブロック２８に分割されている。

また、ブロック２０の踏面には、路面との間に生じた水分を吸収して、水膜を除去あるいは減少可能な浅溝２６が設けられている。本実施形態の浅溝２６はブロック２０の踏面を平面視したときに正六角形を基本単位とし、正六角形の各々の辺が隣接する正六角形と１辺を共有するように配置され、全体として網目状に形成されている。浅溝２６の幅Ｗ１（図４参照）は、サイプ２２の幅Ｗ２（図３参照）よりも狭くされている。

浅溝２６の基本単位である正六角形は、サブブロック２８内で閉じるようにその径が決められている。そして、これら正六角形の浅溝２６に囲まれて、微小陸部３０が踏面に多数形成されている。

図４に示すように、浅溝２６は、断面形状が略矩形状を呈しており、その深さＤ１は０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲とされている。また、浅溝２６の幅Ｗ１は０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲が好ましい。深さＤ１及び幅Ｗ１を０．１ｍｍ以上とすることで、浅溝２６内に取り込み可能な水分量を確保して、高い除水効果を得ることができる。また、その深さＤ１を０．５ｍｍ以下、幅Ｗ１を１．０ｍｍ以下とすることで、微小陸部３０の接地時における変形を抑制して、摩耗を少なくすることができる。

また、微小陸部３０の踏面面積としては、０．４ｍｍ²〜３０ｍｍ²とすることが好ましい。踏面面積を０．４ｍｍ²以上とすることで、接地面積を確保して、空気入りタイヤ１０の使用初期で高い性能を得ることが可能となる。また、３０ｍｍ²以下に制限することで、浅溝２６内に取り込み可能な水分量を確保して、高い除水効果を得ることができる。

なお、浅溝２６は、空気入りタイヤ１０を加硫成型するモールドの内面に、切削加工、放電加工、エッチング加工等にて形成することができる。

また、浅溝２６は成型後のタイヤや、走行に供されてある程度表面が摩耗したタイヤに形成することもでき、このようなタイヤにおいては、ナイフカットあるいは紙やすりなどによる表面バフ等により形成することができる。

次に、本実施形態の空気入りタイヤ１０の作用を説明する。

空気入りタイヤ１０のトレッド１２は、タイヤ径方向内側の内方ゴム層３４（未発泡ゴム層）と、タイヤ径方向外側の外方ゴム層３６（発泡ゴム層）とで構成されているが、使用初期では、踏面に、外方ゴム層３６の気泡が露出していない。

使用初期状態の空気入りタイヤ１０で氷雪路上を走行すると、トレッド１２と氷または雪とが接触する際の圧力、摩擦等により水が発生する。摩擦力低下の原因となるこの水はブロック２０の踏面に設けられた浅溝２６内に取り込まれ、この溝部分を介して（あるいは、さらにサイプ２２を介して）周溝１４、１６、及び横溝１８、２４へと排出されるため、踏面と路面との間の水膜が除去される。

このため、本実施形態の空気入りタイヤ１０は、踏面に浅溝２６が形成されていないタイヤに比較して、使用初期における氷雪路面での制動性能・駆動性能が向上すると共にウエット路面においても、浅溝２６の排水効果によりウエット性能が向上する。

特に本実施形態では、浅溝２６を正六角形の網目状としているので、空気入りタイヤ１０の基本性能に方向性が無くなるとともに、いわゆるエッジ効果が高くなる。また、剛性も維持できる。これにより、空気入りタイヤ１０の使用初期での性能をより向上させることができる。

なお、空気入りタイヤ１０の使用により、外方ゴム層３６の気泡が露出すると、この気泡によって除水効果や、路面に対するエッジ効果が発揮される。

本発明に係る浅溝としては、正六角形が基本単位とされた浅溝２６に限定されず、六角形が基本単位とされたものであればよい。

また、本実施形態では、ブロック２０にサイプ２２が形成された空気入りタイヤ１０を例に挙げたが、サイプ２２が形成されていない空気入りタイヤに本発明を適用し、浅溝２６をブロック２０に形成することも可能である。この場合には、少なくとも周溝１４、１６、及び横溝１８、２４よりも浅溝を浅く且つ幅狭とすれば、空気入りタイヤの基本性能に浅溝２６が与える影響を少なくでき、且つ浅溝２６の本来的な効果である除水効果も維持できる。

また、主溝３８によってブロック２０が形成された空気入りタイヤ１０に限らず、たとえばリブが形成された空気入りタイヤに対しても、このリブに浅溝を形成して本発明に係る空気入りタイヤとすることが可能である。

また、ブロック２０（又はリブ）として、発泡ゴム層で構成された外方ゴム層に代えて、氷上性能を向上させるために充填剤が充填されたゴムで構成されていてもよい。この構成であっても、空気入りタイヤの使用初期では踏面に充填剤が露出していないことが想定されるが、本実施形態のような浅溝を形成することで、空気入りタイヤの使用初期での性能を向上させることができる。

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明する。

本実施例では、図１〜図４に示す本実施形態の空気入りタイヤ１０を乗用車に装着し、使用初期における氷上性能、及び、乾燥路面での操縦安定性（ＤＲＹ操安性）を評価した。

また、比較例として、図５に示す空気入りタイヤ７０を使用して、同じく使用初期における氷上性能を評価した。この空気入りタイヤ７０は、図６にも示すように、実施例の空気入りタイヤ１０の浅溝２６に代えて、周方向に対し４５°の角度を成し、互いに交差する２方向の複数本の浅溝７２を形成している点が空気入りタイヤ１０と異なっている。これ以外の基本的構成は実施例の空気入りタイヤ１０と同一であり、図６においても同一部分は図１と同符号を付している。

空気入りタイヤ１０、７０の基本的な構成と、氷上性能、及びＤＲＹ操縦安定性の評価を表１に示す。

これら実施例及び比較例では、共通の条件として、
・タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１６
・使用リム：６Ｊ−１５
・使用内圧：２１０ｋＰａ（フロント、リヤ同じ）
とした。

＜試験方法及び評価方法＞
・氷上加速
氷上で５ｋｍ／ｈから１５ｋｍ／ｈへと加速するのに要する時間を計測し、比較例を１００として実施例を相対的に指数評価した。数値が大きくなるほど加速性能に優れていることを示す。

・制動距離
氷上で２０ｋｍ／ｈの定速走行中にブレーキロックにより０ｋｍ／ｈへと減速するのに要した制動距離を測定し、比較例を１００として実施例を相対的に指数評価した。数値が大きくなるほど制動性能に優れていることを示す。

・旋回性能
氷上での旋回安定性をテストドライバーによるフィーリングにより評価した。数値が大きくなるほど旋回安定性に優れていることを示す。

・ＤＲＹ操安性（乾燥路面での操縦安定性）
乾燥路面での操縦安定性をテストドライバーによるフィーリングにより評価した。数値が大きくなるほど旋回安定性に優れていることを示す。

表１から、本実施例では、氷上での旋回性能、乾燥路面での操縦安定性てにおいて、比較例よりも優れていることが分かる。これは、本実施例では浅溝２６を正六角形の網目状としたため、タイヤ表面の剛性が確保されると共に、エッジ効果の異方性がなくなっているためであると考えられる。

本発明の一実施形態の空気入りタイヤのトレッドを示す平面図である。本発明の一実施形態の空気入りタイヤのブロックを拡大して示す断面図である。本発明の一実施形態の空気入りタイヤのトレッドを部分的に拡大して示す平面図である。本発明の一実施形態の空気入りタイヤのトレッドに形成された浅溝の深さ及び幅を示す説明図である。比較例の空気入りタイヤのトレッドを示す平面図である。比較例の空気入りタイヤのトレッドに形成された浅溝のみを取り出して示す説明図である。

符号の説明

１０空気入りタイヤ
１２トレッド
１４周溝
１６周溝
１８横溝
２０ブロック
２２サイプ
２４横溝
２６浅溝
２８サブブロック
３０微小陸部
３４内方ゴム層
３６外方ゴム層
３８主溝
ＣＬタイヤ赤道面

Claims

トレッド面に複数の主溝で区画された複数の陸部を有し、少なくとも１つのサイプによって前記陸部が分割されてサブブロックが形成された空気入りタイヤにおいて、
前記陸部に、前記サイプよりも浅い０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの深さで、トレッド平坦視で六角形の浅溝が網目状に形成されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記浅溝が、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの幅とされていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
複数の前記浅溝によって区画された複数の微小陸部が、０．４ｍｍ²〜３０ｍｍ²の踏面面積とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。
前記陸部を構成するゴムが、タイヤの半径方向外側の発泡ゴム層と、半径方向内側の未発泡ゴム層と、で構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。