JP4547012B2

JP4547012B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4547012B2
Application number: JP2008036319A
Authority: JP
Inventors: 圭三芝野
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2028-02-18
Also published as: CN101513823A; CN101513823B; JP2009190677A

Description

本発明は、氷上での駆動・制動性能を向上しうる空気入りタイヤに関する。

摩擦係数が低い氷路での走行性能を高めたスタッドレスタイヤが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のタイヤは、トレッド部に形成されたブロックに、サイプと呼ばれる幅が小さい溝が形成される。サイプは、ブロックを柔軟に変形させるとともに、そのエッジで路面を引っ掻くことにより、氷路上での駆動力及び制動力などを向上させる。

特開２００７−１５３２７５号公報

発明者らは、氷上での駆動・制動性能をさらに向上させるべく種々の実験を重ねたところ、サイプにより区分されたブロック小片の少なくとも一つに、そのブロック踏面とサイプとのコーナ部をサイプ長さの全域に亘って入隅状に切り欠いた凹部を設け、かつ該凹部のタイヤ半径方向の最大深さ及びタイヤ周方向長さを一定の範囲内に限定することが有効であることを知見した。

以上のように、本発明は、氷上での駆動・制動性能をより一層向上しうる空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部に、タイヤ周方向にのびる複数本の主溝と該主溝と交わる向きにのびる複数本の横溝とで区分された複数個のブロックを具える空気入りタイヤであって、前記ブロックの少なくとも一つは、該ブロックをタイヤ軸方向に横切ってのびる２本のサイプにより、タイヤ周方向の両外側に形成される外側ブロック小片と、該外側ブロック小片の間に形成される一つの中央ブロック小片とからなる３つのブロック小片に区分され、前記中央ブロック小片は、そのタイヤ周方向の長さが前記外側ブロック小片のタイヤ周方向の長さの０．２〜０．５倍であり、前記各外側ブロック小片は、そのブロック踏面と前記サイプとのコーナ部をサイプ長さの全域に亘って入隅状に切り欠いた凹部を具え、前記凹部は、前記サイプと直角なブロック断面において、タイヤ半径方向の最大深さが、０．５〜１．５mmかつタイヤ周方向の長さが０．５〜１．５mmであり、しかも前記２本のサイプは、それぞれブロック踏面からブロックのタイヤ周方向の両外側に向かってタイヤ半径方向内側へのびていることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記サイプと直角なブロック断面において、前記サイプと前記ブロック踏面との鋭角側の交差角度は７５〜８８度である請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記各外側ブロック小片のみに前記凹部が設けられている請求項１又は２記載の空気入りタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記外側ブロック小片は、そのタイヤ軸方向の幅が、前記中央ブロック小片に向かって漸増する請求項２又は３に記載の空気入りタイヤである。

また請求項５記載の発明は、前記凹部は、前記サイプと直角なブロック断面において、ブロック踏面からタイヤ半径方向内方にのびる縦面と、この縦面の内縁からブロック小片のサイプ側を向く内壁面にのびる横面とを有し、前記横面は、前記サイプ側に向かってタイヤ半径方向内側から外側に傾斜するとともに、該横面と前記内壁面との交差角度が７０度以上かつ９０度未満である請求項１乃至４の何れかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項６記載の発明は、前記凹部は、前記縦面とブロック踏面との交差角度が７０〜９０度である請求項５に記載の空気入りタイヤである。

本発明の空気入りタイヤでは、ブロックの少なくとも一つが、タイヤ軸方向にのびる２本のサイプにより、タイヤ周方向の両外側に形成される外側ブロック小片と、該外側ブロック小片の間に形成される一つの中央ブロック小片とからなる３つのブロック小片に区分される。また、各外側ブロック小片は、そのブロック踏面とサイプとのコーナ部をサイプ長さの全域に亘って入隅状に切り欠いた凹部を具える。このような凹部は、走行時のブロックに作用する駆動又は制動時のせん断力により路面に接地し、ブロックのエッジ成分を増加させる。これにより、氷上での駆動・制動性能がより一層向上する。

なお、凹部は、サイプと直角なブロック断面において、タイヤ半径方向の最大深さ及びタイヤ周方向長さが一定の範囲内に限定される。これにより、凹部は、走行時のブロックの変形により確実に接地できる。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の空気入りタイヤ１のトレッド部２の展開図、図２はそのＡ１−Ａ１断面図が示される。

図２に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ１（全体不図示）は、スチールコードからなるカーカスｃと、そのタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内方に配されたスチールコードからなるベルト層ｂとを有する重荷重用のスタッドレスタイヤとして構成される。

前記トレッド部２には、ベルト層ｂのタイヤ半径方向外側にトレッドゴム２Ｇが配されている。トレッドゴム２Ｇには、その表面にタイヤ周方向に連続してのびる複数本の主溝３と、該主溝３と交わる向きにのびる複数本の横溝４とが凹設されている。これにより、トレッド部２には、主溝３と横溝４とにより区分された複数個のブロックＢが形成される。

前記主溝３は、排水ないし排雪用に設計された幅の広い溝を意味する。重荷重用タイヤの場合、十分な排水ないし排雪性能を発揮させるために、主溝３の溝幅ＧＷは、例えば５mm以上、より好ましくは６mm以上、さらに好ましくは７mm以上が望ましい。他方、主溝３の溝幅ＧＷが大きくなると、トレッド部のパターン剛性が低下するおそれがあるので、好ましくは１５mm以下、より好ましくは１３mm以下が望ましい。

本実施形態の主溝３は、例えばタイヤ赤道Ｃ上をのびる１本のセンター主溝３Ａと、その両側に配された一対のショルダー主溝３Ｂ、３Ｂとからなる。これらの各主溝３Ａ及び３Ｂは、いずれもタイヤ周方向にジグザグ状をなすが、直線状にのびるものでも良い。

また、センター主溝３Ａとショルダー主溝３Ｂとのほぼ中間位置には、タイヤ周方向にジグザグ状で連続してのびる１本のミドル副溝５が、また、ショルダー主溝３Ｂとトレッド縁２ｅとのほぼ中間位置にはタイヤ周方向に直線状でのびる１本のショルダー副溝６がそれぞれ形成される。各副溝５及び６は、いずれも主溝３よりも小さい幅及び溝深さで形成される。なお、本実施形態において、ショルダー副溝６は、ミドル副溝５よりも溝幅及び溝深さが小さく形成されている。

前記横溝４は、例えばセンター主溝３Ａとショルダー主溝３Ｂとの間をのびるクラウン横溝４ａと、ショルダー主溝３Ｂとトレッド縁２ｅとの間をのびるショルダー横溝４ｂとを含む。クラウン横溝４ａは、センター主溝３Ａとミドル副溝５との間を横切ってのびる第１のクラウン横溝４ａ１と、ミドル副溝５とショルダー主溝３Ｂとの間を横切ってのびる第２のクラウン横溝４ａ２とを含む。また、ショルダー横溝４ｂは、ショルダー主溝３Ｂとショルダー副溝６との間を横切ってのびる第１のショルダー横溝４ｂ１と、トレッド縁２ｅとショルダー副溝６との間を横切ってのびる第２のショルダー横溝４ｂ２とを含んでいる。

前記ブロックＢは、一対のショルダー主溝３Ｂ、３Ｂの間に形成されるクラウンブロックＢ１と、ショルダー主溝３Ｂとトレッド縁２ｅとの間に形成されるショルダーブロックＢ２とを有する。

前記クラウンブロックＢ１は、タイヤ赤道Ｃの両側において、センター主溝３Ａとミドル副溝５との間、及びミドル副溝５とショルダー主溝３Ｂとの間に、それぞれ第１のクラウン横溝４ａ１又は第２のクラウン横溝４ａ２により区分される。つまり、一対のショルダー主溝３Ｂ、３Ｂの間には、クラウンブロックＢ１がタイヤ周方向に並ぶ合計４列のブロック列が形成される。

前記ショルダーブロックＢ２は、ショルダー主溝３Ｂとショルダー副溝６との間に第１のショルダー横溝４ｂ１で区分された第１のショルダーブロックＢ２ａと、ショルダー副溝６とトレッド縁２ｅとの間に第２のショルダー横溝４ｂ２で区分された第２のショルダーブロックＢ２ｂとを有する。つまり、ショルダー主溝３Ｂとトレッド縁２ｅとの間には、ショルダーブロックＢ２がタイヤ周方向に並ぶ２列のショルダーブロック列が形成される。

なお、ショルダー副溝６がミドル副溝５よりも溝幅及び溝深さが小さく形成されるので、該ショルダー副溝６を介してタイヤ軸方向で隣り合う２つのショルダーブロックＢ２は、直進時及び旋回時などの走行時に互いに接触して一体化し、高いタイヤ周方向剛性及び横剛性を発揮しうる。このような観点より、ショルダー副溝６の溝幅は、好ましくは２mm以下、より好ましくは１mm以下で形成されるのが望ましい。

本実施形態おいて、各クラウンブロックＢ１には、該ブロックをタイヤ軸方向に横切ってのびる２本のサイプＳが設けられる。これにより、各ブロックＢ１は、３つのブロック小片、即ち、タイヤ周方向の両外側に形成される外側ブロック小片ＢＰ１と、該外側ブロック小片ＢＰ１に挟まれる一つの中央ブロック小片ＢＰ２とに区分される。

複数のサイプＳをブロックに隔設することにより、走行時にブロックが柔軟に変形し十分な接地面積が確保される。また、サイプＳのエッジによる路面引っ掻き効果により駆動、制動力が高められる。本実施形態のサイプＳは、ジグザグ状で形成されるが、ショルダーブロックＢ２ａのように直線状でも良く、さらには波状、Ｖ字状又はこれらの組合せなどでも良い。

サイプＳの幅（長手方向と直角の幅）Ｗｓは、好ましくは０．５〜１．０mm程度が望ましい。該サイプＳの幅Ｗｓが小さすぎると金型による成形が困難になって生産性が低下するおそれがあり、逆に、幅Ｗｓが大きすぎるとブロックの剛性を低下させるおそれがある。また、図３に拡大して示されるように、サイプＳの深さＷｄは、好ましくは５mm以上でかつ横溝４の深さＷｙの３５〜６５％程度が望ましい。サイプＳの深さＷｄが小さすぎると、十分なブロックの変形が期待できず、大きすぎるとブロック剛性が低下するおそれがある。なお、この実施形態のサイプＳは、ブロック踏面Ｂｓに対して垂直でタイヤ半径方向内側にのびている。

本実施形態において、中央ブロック小片ＢＰ２のタイヤ周方向の長さＬＢｃは、外側ブロック小片ＢＰ１のタイヤ周方向の長さＬＢｅよりも小、具体的には前記長さＬＢｅの０．２〜０．５倍に設定されている。ここで、前記各長さＬＢｃ、ＬＢｅは、ブロック踏面Ｂｓにおいて、ブロックＢのタイヤ軸方向の最大幅の中間位置を通るタイヤ周方向線上で測定されるものとする（図３は、この位置での断面図である）。また、外側ブロック小片ＢＰ１は、そのタイヤ軸方向の幅が、中央ブロック小片ＢＰ２に向かって漸増する略台形状で形成される。このようなブロックＢは、タイヤ周方向両側の外側ブロック小片ＢＰ１の剛性が中央ブロック小片ＢＰ２よりも大きくなるため、ヒールアンドトウ摩耗といった偏摩耗の発生を遅らせる点で好ましい。なお、中央ブロック小片ＢＰ２のタイヤ軸方向の幅は、外側ブロック小片ＢＰ１の最大幅よりも小で形成されている。

また、ブロック小片ＢＰの少なくとも一つには、図３に示されるように、そのブロック踏面ＢｓとサイプＳとのコーナ部を、サイプ長さの全域に亘って入隅状に切り欠いた凹部１１が形成される。本実施形態では、凹部１１が、相対的に剛性の大きい外側ブロック小片ＢＰ１側にのみ形成されている。ただし、中央ブロック小片ＢＰ２に凹部１１が形成されてもよいのは言うまでもない。

図４には、サイプＳと直角な断面の部分拡大図を示す。図４に示されるように、入隅状の凹部１１は、前記断面において、ブロック踏面Ｂｓからタイヤ半径方向内方にのびる縦面１１ａと、この縦面１１ａとは異なる角度でブロック小片ＢＰのサイプＳ側を向く内壁面Ｓｗにのびる横面１１ｂとを有し、かつ、これらの面１１ａ、１１ｂが交差する凹みとして形成される。これにより、外側ブロック小片ＢＰ１には、凹部１１の両端に鋭な２つのエッジ、即ちブロック踏面Ｂｓ側の第１のエッジＥ１と、ブロック小片の内壁面Ｓｗ側の第２のエッジＥ２とがそれぞれ形成される。

図５には、このような凹部１１が形成されたブロックの制動時の状態を示す。制動時のせん断力によるブロックの変形に伴い、タイヤ回転方向Ｒの先着側の外側ブロック小片ＢＰ１では、第１のエッジＥ１のみならず、内壁面Ｓｗ側の第２のエッジＥ２も路面ＧＬに接地させることができる。なお、図示していないが、駆動時においては、タイヤ回転方向Ｒの後着側の外側ブロック小片ＢＰ１の凹部１１に形成された第１、第２のエッジＥ１、Ｅ２をともに路面ＧＬに接地させ、これらで効果的に路面を引っ掻くことができる。

このように、本実施形態の空気入りタイヤでは、凹部１１を設けることによってサイプ本数を増加させることなくブロックＢのエッジ成分を増加させ得る。これは、ブロック剛性の低下を防ぎつつ、氷上での制動ないし駆動性能をより一層向上させるのに役立つ。

また、スタッドレスタイヤでは、通常、柔らかいトレッドゴム２Ｇを保護するために、その表面に相対的に硬質なゴムからなり、かつ厚さが小さい（例えば１mm程度）保護皮膜が形成されている。このため、氷路での本来のグリップ性能を発揮させるために、スタッドレスタイヤは、積雪シーズンに先だって車両に装着して、乾燥路面での数百キロメートル程度のならし走行を行い、保護皮膜を摩耗消滅させることが推奨されている。換言すれば、ならし走行をしないと、本来の氷上性能が十分に発揮できないおそれがある。これに対して、本実施形態の空気入りタイヤでは、ならし走行が未完了ゆえに保護皮膜が残存していても、上述の凹部１１によるエッジ成分の増加により、氷上での高いグリップ性能を発揮できる。なお、凹部１１は、ならし走行等によっていずれ消失するが、そのときは、凹部１１の消失と引き換えに柔らかいトレッドゴム２Ｇが表面に露出するので、氷上での本来の走行性能を発揮できる。

ここで、図４のように、サイプＳと直角なブロック断面において、凹部１１は、そのタイヤ半径方向の最大深さＤ１が０．５〜１．５mm、かつ、タイヤ周方向の長さＬ１が０．５〜１．５mmに設定される必要がある。前記凹部１１の最大深さＤ１又はタイヤ周方向の長さＬ１が０．５mm未満であると、ブロック踏面Ｂｓの摩耗によって凹部１１が早期に消失するおそれがある。逆に、最大深さＤ１又は長さＬ１が１．５mmを超えると、ブロックＢの変形量が小さい場合などに、第２のエッジＥ２が路面に接地できないおそれがある。このような観点により、凹部１１の前記最大深さＤ１及び長さＬ１は、好ましくは０．７mm以上、より好ましくは０．９mm以上が望ましく、また好ましくは１．３mm以下、より好ましくは１．１mm以下が望ましい。

また、凹部１１は、縦面１１ａと横面１１ｂとの交差部１１ｃが、面取りのように、円弧状で形成されることが好ましい。これにより、第１、第２のエッジＥ１、Ｅ２がともに接地する際に交差部１１ｃへの応力集中が緩和され、凹部１１の亀裂損傷などを防止してその耐久性を向上させる。

また、凹部１１は、サイプＳと直角なブロック断面において、横面１１ｂがサイプＳ側に向かってタイヤ半径方向内側から外側に傾斜し、しかも該横面１１ｂと内壁面Ｓｗとの交差角度θ２が７０度以上かつ９０度未満に設定されることが好ましい。これにより、第２のエッジＥ２が鋭角に形成され、該第２のエッジＥ２での接地圧が高まり、氷路でより高い摩擦力が発揮される。また、第２のエッジＥ２は、タイヤ半径方向外側に向けて突出するので、路面への接地性がさらに向上する。なお、前記横面１１ｂと前記内壁面Ｓｗとの交差角度θ２が７０度未満になると、第２のエッジＥ２の剛性が低下し、接地時にエッジが十分に立たないおそれがある。

同様の観点より、凹部１１は、サイプＳと直角なブロック断面において、縦面１１ａとブロック踏面Ｂｓとの交差角度θ３が７０〜９０度、より好ましくは７０度以上かつ９０度未満に設定されることが好ましい。

図６（ａ）には、本発明の実施形態が示される。この実施形態では、２本のサイプＳがそれぞれブロック踏面ＢｓからブロックＢのタイヤ周方向の両外側に向かってタイヤ半径方向内側へのびている。このようなサイプＳは、外側ブロック小片ＢＰ１のタイヤ周方向剛性を低下させる。このため、図６（ｂ）に示されるように、制動時などに外側ブロック小片ＢＰ１のタイヤ周方向変形量が大きくなり、図３の態様に比して、第１及び第２のエッジＥ１、Ｅ２が、より確実に路面ＧＬに接地しやすくなり、さらに氷上制動性能などを向上しうる。

なお、前記断面において、サイプＳとブロック踏面Ｂｓとの鋭角側の交差角度θ４は、例えば７５〜８８度に設定されることが好ましい。前記交差角度θ４が７５度未満であると、外側ブロック小片ＢＰ１のタイヤ周方向剛性が過度に低下するおそれがある。また、交差角度θ４が８８度を超えると、サイプＳを傾けた効果が十分に得られないおそれがある。このような観点により、サイプＳの前記交差角度θ４は、好ましくは７８度以上、より好ましくは８０度以上が望ましく、また、好ましくは８６度以下、より好ましくは８５度以下が望ましい。

また、図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、外側ブロック小片ＢＰ１及び中央ブロック小片ＢＰ２の双方に凹部１１が形成されても良い。このような実施形態では、図３に示した態様に比して、同一のサイプ本数でより多くの第２のエッジＥ２を路面に接地させることができるので、さらに氷上制動性能などを向上しうる。

さらに他の実施形態として、図８に示されるように、ブロックＢをタイヤ軸方向に横切ってのびる３本以上（この例では４本）のサイプＳが設けられても良い。また、この実施形態では、５つのブロック小片ＢＰのうち、中心に位置するブロック小片ＢＰを除いて、凹部１１が形成されている。このように、サイプＳ及び凹部１１を増やすことにより、さらにエッジ成分を増加させることもできる。しかも、各ブロック小片ＢＰのタイヤ周方向長さは、図３の態様に比して小さく設定されるため、夫々のタイヤ周方向変形量を大きくし得る。これにより、凹部１１の両側のエッジは、より確実に接地しやすくなり、さらに氷上制動性能などを向上しうる。

なお、氷上性能は、主としてトレッド部２の中央部での摩擦力が重要な役割を果たす。このため、本実施形態では、クラウンブロックＢ１と第１のショルダーブロックＢ２ａとに凹部１１が設けられている。しかし、図９に示されるように、第２のショルダーブロックＢ２ｂを、そのタイヤ周方向の略中心をタイヤ軸方向に横切る一本のサイプＳにより、２つのブロック小片ＢＰに区分し、それらに、凹部１１が形成されても良い。

以上、本発明の特に好ましい形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。

図１の構成を有するサイズ１１Ｒ２２．５の重荷重用スタッドレスタイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、それらについて各種の性能等が評価された。各タイヤは、表１に記載のパラメータ以外は同一の仕様とした。

また、各試供タイヤは、８．２５×２２．５のリムに装着された後、内圧８００ｋＰａを充填されて１０トン積みの２−Ｄ車両の前輪に装着された。そして、定積載荷重状態で以下の評価・測定が行われた。

＜新品時及びならし走行後の氷上性能＞
新品時及びアスファルト路の約５００ｋｍのならし走行後の各状態において、気温−５℃の環境下にあるミラーバーン状の氷路を、雪上性能と同様の制動テストを行った。結果は、比較例１の制動距離を１００とする指数であり、数値が大きいほど良好である。

テストの結果などを表１に示す。

テストの結果、実施例のタイヤは、新品時の氷上性能を向上していること、ならし走行後においても、本来の氷上性能を発揮しうることが確認できた。

本実施形態の空気入りタイヤ１のトレッド部２の展開図である。そのトレッド部を拡大して示すＡ１−Ａ１断面図である。そのブロックを拡大して示すＡ２−Ａ２断面図である。その凹部を拡大して示す部分断面図である。そのブロックの制動時の状態を表す断面図である。（ａ）本発明の実施形態のブロックを示す断面図、（ｂ）そのブロックの制動時の状態を表す断面図である。（ａ）他の実施形態のブロックを示す断面図、（ｂ）そのブロックの制動時の状態を表す断面図である。他の実施形態のブロックを示す断面図である。第２のショルダーブロックを拡大して示すＡ３−Ａ３断面図である。比較例のブロックを示す断面図である。

符号の説明

２トレッド部
３主溝
４横溝
Ｂブロック
ＢＰブロック小片
Ｂｓブロック踏面
Ｓサイプ

Claims

トレッド部に、タイヤ周方向にのびる複数本の主溝と該主溝と交わる向きにのびる複数本の横溝とで区分された複数個のブロックを具える空気入りタイヤであって、
前記ブロックの少なくとも一つは、該ブロックをタイヤ軸方向に横切ってのびる２本のサイプにより、タイヤ周方向の両外側に形成される外側ブロック小片と、該外側ブロック小片の間に形成される一つの中央ブロック小片とからなる３つのブロック小片に区分され、
前記中央ブロック小片は、そのタイヤ周方向の長さが前記外側ブロック小片のタイヤ周方向の長さの０．２〜０．５倍であり、
前記各外側ブロック小片は、そのブロック踏面と前記サイプとのコーナ部をサイプ長さの全域に亘って入隅状に切り欠いた凹部を具え、
前記凹部は、前記サイプと直角なブロック断面において、タイヤ半径方向の最大深さが、０．５〜１．５mmかつタイヤ周方向の長さが０．５〜１．５mmであり、しかも
前記２本のサイプは、それぞれブロック踏面からブロックのタイヤ周方向の両外側に向かってタイヤ半径方向内側へのびていることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記サイプと直角なブロック断面において、前記サイプと前記ブロック踏面との鋭角側の交差角度は７５〜８８度である請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記各外側ブロック小片のみに前記凹部が設けられている請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
前記外側ブロック小片は、そのタイヤ軸方向の幅が、前記中央ブロック小片に向かって漸増する請求項２又は３に記載の空気入りタイヤ。
前記凹部は、前記サイプと直角なブロック断面において、ブロック踏面からタイヤ半径方向内方にのびる縦面と、この縦面の内縁からブロック小片のサイプ側を向く内壁面にのびる横面とを有し、
前記横面は、前記サイプ側に向かってタイヤ半径方向内側から外側に傾斜するとともに、該横面と前記内壁面との交差角度が７０度以上かつ９０度未満である請求項１乃至４の何れかに記載の空気入りタイヤ。
前記凹部は、前記縦面とブロック踏面との交差角度が７０〜９０度である請求項５に記載の空気入りタイヤ。