JP4557652B2 - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、トレッドパターンが形成された空気入りタイヤに関し、更に詳細には、排水性能に優れた空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。

濡れた路面を乗用車等で走行する場合、路面上の水膜からの水が空気入りタイヤのトレッド部と路面との間に入り込み、タイヤと路面との接触面積が減少して、制動、駆動や横方向力を発揮することができなくなることが知られている。また、雪路面上や氷路面上では、タイヤが雪や氷に接触する押圧力により雪や氷が溶けて水となり、この水がトレッド部と路面との間に入り込み、タイヤと路面との接触面積が減少し、同様の事態が生じることが知られている。

このような場合、図９に示すように、ブロック（トレッドブロック）１０６にサイプ（横方向サイプ）１０４を形成することで、サイプ１０４で分断されてなる小ブロック１０２のエッジ部１０２Ｅでの接触圧力を高め、ワイパーのように水膜を排除することができる。この場合、路面の水はブロック前方やサイプに入り込み、ブロック横から排水される。

従来から、このサイプの形状については、タイヤ性能を上げるために種々の工夫がなされている。例えば、加速性（駆動性）、制動性（ブレーキ性）を改良するために、深さ方向に曲がっている三次元サイプ（３Ｄサイプ）を設ける例が開示されている（特許文献１、２参照）。
ＷＯ９４２１４７８ ＥＰ０３７８０９０Ａ

しかし、三次元サイプを設けた場合、ブロックに荷重が入力されると、深さ方向に曲がっている位置で、サイプを形成しているブロック側壁同士が接触する。このため、路面の水を排出できるサイプ体積は路面からこの接触位置までとなる。この体積は深さ方向に曲がっていないサイプの場合よりも大幅に小さいため、ブロックと路面との間の水を充分に排水できないという問題がある。

本発明は上記事実を考慮し、排水性能を効率的に向上させた空気入りタイヤ及びその製造方法を提供することを課題とする。

本発明者は、上記問題を解決する対策として、図１０に示すように、サイプ深さ方向の途中でサイプ幅方向に変形する変形サイプ１１４をブロック（トレッドブロック）１１６に設けることに着目した。この変形サイプ１１４を設けると、図１０（Ｃ）に示すように、変形サイプ１１４によって形成された小ブロック１１２には、凸部１１３と、この凸部１１３に合致する凹部１１５と、が形成されるため、サイプ深さ方向に凹凸が形成される。そして、ブロック１１６に荷重が加えられると、凸部１１３と凹部１１５とが接触して小ブロック同士で支え合い、ブロックと路面との接触面積が低減することを抑制できる。

そして、本発明者は、このような変形サイプ１１４を設けることによってどの程度までタイヤ性能が向上するかを調べる実験を行った。

この実験では、図９に示したサイプ１０４が形成されたブロック１０６と、図１０に示した変形サイプ１１４が形成されたブロック１１６と、を用いた。サイプ１０４、変形サイプ１１４は、何れも両端でブロック側壁に開口している。また、ブロック１１４、１１６は、何れも水膜１１７を進行方向と反対方向へ蹴り出すようになっている。実験条件としては、温度０℃の氷面の上に、平均接触圧３００ｋＰａ、路面速度１０ｋｍ／ｈ、でブロックを固定して当接させた状態で、サイプのブロック壁の開口からの排水を５秒間貯水してこの貯水量を測定した。実験の結果、ブロック１０６での貯水量を指数１００とすると、変形サイプ１１４を設けたブロック１１６での貯水量は指数３０となっており、排水性能が大きく低下していた。このように排水性能が大きく低下すると、トレッド表面での摩擦係数が低下してしまい、加速性、制動性が大きく低下してしまう。

また、この実験では、ブロックが氷に接触する面の進行方向後ろ側で、ブロック幅方向中心の変形量も測定した。実験の結果、ブロック１０６での変形量を指数１００とすると、ブロック１１６での変形量は指数７０となっていた。従って、ブロック１１６では、上記のように凸部１１３と凹部１１５とが接触して小ブロック同士で支え合うことによりブロック変形がかなり抑制されていることが確認された。

そこで、本発明者は、変形サイプ１１４を形成したブロック１１６では排水性能が大きく低下する原因について検討した。そして、以下のことを見い出した。

ブロック１１６では、上記の倒れ込み変形が生じると、凸部１１３と凹部１１５とが接触して支え合うため、変形サイプ１１４が閉じてしまう。この結果、路面とトレッド部との間の水を排水することができるサイプは、路面からサイプ同士が接触しているまでのサイプ部分のみとなる。従って、濡れた路面、雪上、氷上で、トレッド表面からの排水性が阻害される。

そこで、本発明者は、ブロック変形を抑制でき、しかも排水性が低下しないサイプを形成することを鋭意検討し、本発明を完成するに至った。

請求項１に記載の発明は、周方向溝と横溝とによって区画された複数のトレッドブロックを備えた空気入りタイヤにおいて、前記トレッドブロックは、両端がブロック側壁に開口している少なくとも１本の周方向サイプを有し、前記周方向サイプは、サイプ幅方向に折れ曲がっている折れ曲がり部をサイプ深さ方向途中部分に有すると共に、サイプ幅方向断面で断面積が局所的に広い断面積大部を、前記折れ曲がり部よりもサイプ深さが浅い位置及び深い位置にそれぞれ有することを特徴とする。

周方向溝とは実質的にタイヤ周方向に沿って延びる溝であり、横溝とはこの周方向溝に対して交差する溝である。

請求項１に記載の発明では、周方向サイプが、このような折れ曲がり部をサイプ深さ途中部分に有するので、この周方向サイプによって区画される小ブロックには、サイプ深さ方向に凹凸が形成される。従って、コーナリング等でタイヤに横方向からの荷重が入力された場合、凹凸を形成している凹部、凸部が接触して互いに支え合うので、小ブロックの路面からの浮き上がり量が少ない。従って、タイヤに横方向から荷重が入力されても、路面とトレッド部との接触面積が低下することを抑制できる。
また請求項１に記載の発明では、ブロックと路面との間の水は周方向サイプ内に入り、そして、折れ曲がり部よりもサイプ深さが浅い位置及び深い位置にそれぞれ形成された断面積大部で貯水され、周方向サイプの両端の開口からブロック側壁の外へ排水される。折れ曲がり部でサイプが閉じてしまっても、接地面とブロックとの間の水は、接地側の断面積大部に入ることができる。従って、接地面から周方向サイプ内に水を吸い上げ易い構造にすることができ、排水性能を効率的に向上させることができる。

請求項２に記載の発明は、前記周方向サイプは、前記サイプ底部でも前記断面積大部を有することを特徴とする。

これにより、貯水量、排水量を更に向上させることができる。

請求項３に記載の発明は、前記周方向サイプに交差すると共に、前記トレッドブロックを分割している横方向サイプを少なくとも１本有することを特徴とする。

この横方向サイプは、タイヤ幅方向に対して平行であっても良く、タイヤ幅方向に対してある程度傾斜していても良い。

請求項３に記載の発明により、横方向サイプからの水を周方向サイプでタイヤ前後方向に排水することができる。

請求項４に記載の発明は、前記断面積大部は、サイプ両端に向けてサイプ幅が徐々に広くされていることにより、サイプ幅方向断面では断面積が徐々に広くされていることを特徴とする。

これにより、より大きな排水効果を得ることができる。

請求項５に記載の発明は、薄平板に細丸棒を挟んで折り曲げられたブレード、鋳造により製造されたブレード、または、粉体成形加工により製造されたブレード、を用いた加硫モールドで加硫成形して請求項１に記載の空気入りタイヤを製造することを特徴とする。

これにより、サイプ幅が大きくなっているブレードを精度良く低コストで生産することができる。

本発明の空気入りタイヤによれば、排水性能を効率的に向上させることができ、また、本発明の空気入りタイヤの製造方法によれば、サイプ幅が大きくなっているブレードを精度良く低コストで生産することができる。

以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付してその説明を省略する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る空気入りタイヤ１０はスタッドレスタイヤであり、実質上ラジアル方向に延びるコードを含み、両端部がそれぞれビードコア１１で折り返されたカーカス１２を備えている。カーカス１２は、１層又は複数層で構成される。

カーカス１２のクラウン部１２Ｃのタイヤ径方向外側には、複数枚（例えば２枚）のベルトプライが重ねられたベルト層１４が埋設されている。各ベルトプライは、ベルトプライを構成するコードが、タイヤ周方向に交差すると共に互いに交差する方向に向くように埋設されている。

ベルト層１４のタイヤ径方向外側には、溝を配設したトレッド部１８が形成されている。トレッド部１８には、タイヤ赤道面ＣＬの両側に、周方向に沿った複数本の周方向溝（主溝）２２と、周方向と交差する複数本の横溝とが形成されている。各横溝の端部は、周方向溝２２に連通するか、又は、トレッド端を越えてタイヤ幅方向外側へ排水可能なように延びている。

ここで、トレッド端とは、空気入りタイヤをＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（２００４年度版、日本自動車タイヤ協会規格）に規定されている標準リムに装着し、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力（内圧−負荷能力対応表の太字荷重）に対応する空気圧（最大空気圧）の１００％を内圧として充填し、最大負荷能力を負荷したときのタイヤ幅方向最外の接地部分を指す。なお、使用地又は製造地においてＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は各々の規格に従う。

トレッド部１８には、図２に示すように、周方向溝２２及び横溝２４によって多数のブロック２６が形成されている。

各ブロック２６には、周方向溝２２に沿った周方向サイプ（縦方向サイプ）３２と、横溝２４に沿った複数本の横方向サイプ３４と、が形成されている。このような構成により、ブロック２６は、周方向サイプ３２及び横方向サイプ３４で分断されてなる複数の小ブロック２８をブロック２６の踏面部に配列状態で有している。

周方向サイプ３２及び横方向サイプ３４の両端は何れもブロック側壁に開口している。

また、周方向サイプ３２は、サイプ幅方向断面で断面積が局所的に広い断面積大部３６、３８を、それぞれ、サイプ深さ方向の途中部及びサイプ底部に有する。断面積大部３６、３８は、何れも、周方向サイプ３２に沿って断面積が均一であるように形成されている。そして、断面積大部３６、３８は、丸状又は楕円状の開口３６Ｍ、３８Ｍをそれぞれ有する。開口３６Ｍ、３８Ｍの断面積は、例えば１．７７ｍｍ²である。

本実施形態では、ブロック２６と路面との間の水は周方向サイプ３２内に入った水は断面積大部３６、３８に貯水され、開口３６Ｍ、３８Ｍからブロック側壁の外へそれぞれ排水される。これにより、接地面から周方向サイプ３２内に進入した水を排水し易い。従って、排水性能を効率的に大幅に向上させた空気入りタイヤ１０とすることができる。

また、周方向サイプ３２を形成しているので、前後方向からの力によるブロックの倒れ込み方向での曲げ剛性に与える影響を最小限に出来るため、過度の倒れ込み変形による接地面積の減少を防ぐことが出来る。

なお、空気入りタイヤ１０は、ブレードを用いた加硫モールドで加硫成形することにより製造されている。このブレードとしては、薄平板に細丸棒を挟んで折り曲げられたブレード、鋳造により製造されたブレード、または、粉体成形加工により製造されたブレード、などを用いる。これにより、サイプ幅が大きいブレードを精度良く低コストで生産することができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図３に示すように、本実施形態では、第１実施形態に比べ、トレッド部のブロックに形成されている周方向サイプ４２の構成が異なる。この周方向サイプ４２は、断面積大部３６、３８にそれぞれ代えて断面積大部４６、４８を有する。

断面積大部４６、４８は、何れも、サイプ両端に向けてサイプ幅が徐々に広くされていることにより、サイプ幅方向断面では断面積が徐々に広くされている。

これにより、第１実施形態に比べ、断面積大部４６、４８に貯えられた水がより排水され易くなり、より大きな排水効果を得ることができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態では、第２実施形態に比べ、図４に示すように、トレッド部のブロックに形成されている周方向サイプ５２は、サイプ幅方向に折れ曲がっている折れ曲がり部５４をサイプ深さ方向の途中部に有する。

また、周方向サイプ５２は、折れ曲がり部５４よりもサイプ深さが浅い位置に断面積大部５６を有し、折れ曲がり部５４よりもサイプ深さが深い位置に断面積大部５８を有する。断面積大部５６、５８の寸法は第１実施形態と同様である。

本実施形態では、周方向サイプ５２がこのような折れ曲がり部５４をサイプ深さ途中部分に有するので、この周方向サイプ５２によって区画される小ブロックにはサイプ深さ方向に凹凸が形成される。すなわち、小ブロック６２には凸部６３が形成され、小ブロック６２に隣接する小ブロック６４には、この凸部６３に合致する凹部６５が形成されている。従って、この周方向サイプ５２を有するブロック６６に横方向からの荷重が加えられた場合、凸部６３と凹部６５とが接触して小ブロック同士で支え合うので、小ブロック６２、６４の路面からの浮き上がり量が少ない。従って、タイヤに横方向から荷重が入力されても、路面とトレッド部との接触面積が低下することを抑制できる。

また、断面積大部５６が形成されている位置が、折れ曲がり部５４よりもサイプ深さが浅い位置なので、凸部６３と凹部６５とが接触してこの部位でサイプが閉じてしまっても、接地面とブロックとの間の水は断面積大部５６に入ることができる。従って、折れ曲がり部５４を設けても排水性能が低下しない。

＜実験例＞
本発明の効果を確かめるために、本発明者は、第１実施形態の空気入りタイヤの一例（以下、実施例１の空気入りタイヤという）、第２実施形態の空気入りタイヤの一例（以下、実施例２の空気入りタイヤという）、第３実施形態の空気入りタイヤの一例（以下、実施例３の空気入りタイヤという）、及び、従来例１〜３の空気入りタイヤを用意し、実車走行により氷上性能の評価を行なった。

本実験例では、全ての空気入りタイヤで、図５に示すように４本の周方向溝７２を形成して、タイヤ赤道面ＣＬ上にはタイヤ周方向に延びるセンターリブ７０を形成すると共、トレッドパターンを点対称パターンとした。また、センターリブ７０及び各ブロック７６には横方向サイプを互いに平行となるように形成した。また、タイヤサイズは全てＰＳＲ１９５／６５Ｒ１５とした。

実施例１〜３の空気入りタイヤ、及び、従来例１〜３の空気入りタイヤでは、周方向溝、横方向溝の位置、本数は全て同じである。また、従来例１の空気入りタイヤは、図６に示すように、横方向サイプ８０が全て２次元サイプのタイヤであり、従来例２の空気入りタイヤは、図７に示すように、横方向サイプ８２が全て３次元サイプのタイヤである。そして、従来例１、２の空気入りタイヤには、何れも周方向サイプ（縦サイプ）がトレッドブロックに形成されていない。従来例３の空気入りタイヤは、図８に示すように、横方向サイプ８４が２次元サイプであるブロック８６に更に周方向サイプ９２を形成したタイヤである。

実験では、空気入りタイヤを６．０Ｊ−１５のリムに組み付け、内圧を２１０ｋＰａとした。そして、空気入りタイヤをリムに組み付けてなるタイヤリム組立体を試験用の乗用車に装着し、氷路面上でのブレーキ性能（制動性能）及び旋回性能を調べた。

ブレーキ性能としては、平滑な氷路面上を時速３０ｋｍ／ｈで直進走行し、ロックブレーキをかけて乗用車が停止するまでの距離（制動距離）を測定した。そして、従来例１の空気入りタイヤにおける評価を氷上ブレーキ指数１００とし、他の空気入りタイヤについては相対評価となる指数を算出した。なお、ロックブレーキをかけるとは、車輪（タイヤリム組立体）が回転停止状態で路面上を滑りながら移動するようにブレーキをかけることをいう。

旋回性能としては、氷路面上で、ハンドル角度を２０度に固定して時速１０ｋｍ／ｈで旋回し、このときの旋回半径を求めた。そして、従来例１の空気入りタイヤにおける評価を氷上旋回半径指数１００とし、他の空気入りタイヤについては相対評価となる指数を算出した。

これらの評価結果を表１に示す。表１では指数が大きいほど性能が高いことを示す。

表１から判るように、従来例２の空気入りタイヤでは、従来例１の空気入りタイヤに比べ、３次元サイプによって変形が抑制されているため、氷上ブレーキ性能、氷上旋回半径性能の両者とも向上していた。

従来例３の空気入りタイヤでは、従来例２の空気入りタイヤに比べ、周方向サイプによって排水性が向上しているため、氷上ブレーキ性能が向上していた。また、周方向サイプによって、トレッドブロックに横方向から荷重がかかった際の排水性が向上しているので、従来例２の空気入りタイヤに比べ、氷上旋回半径性能が向上していた。

実施例１の空気入りタイヤでは、従来例３の空気入りタイヤに比べ、サイプ幅方向断面で断面積が局所的に大きい断面積大部を有することにより排水性が向上しているため、氷上ブレーキ性能が向上していた。また、周方向サイプによって、従来例２の空気入りタイヤと同等の氷上旋回半径性能を有していた。

実施例２の空気入りタイヤでは、この断面積大部は、サイプ両端に向けて徐々にサイプ幅が広くされていることにより徐々に断面積が広くされているため、氷上ブレーキ性能、氷上旋回半径性能の両者とも、従来例３の空気入りタイヤに比べて向上していた。

実施例３の空気入りタイヤでは、従来例３の空気入りタイヤに比べ、周方向サイプが３次元サイプにされているため変形が抑制されており、しかも、氷上ブレーキ性能、氷上旋回半径性能の両者とも従来例３の空気入りタイヤに比べて向上していた。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

第１実施形態に係る空気入りタイヤのタイヤ径方向断面図である。 図２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部を示す部分拡大平面図、及び、矢視２Ｂ−２Ｂの断面図である。 図３（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第２実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部を構成するブロックの平面図及びタイヤ周方向から見た側面図である。 図４（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第３実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部を構成するブロックの平面図及びタイヤ周方向から見た側面図である。 実験例で用いる空気入りタイヤのトレッドパターンを示す部分平面図である。 図６（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、従来例１の空気入りタイヤのトレッド部を構成するブロックの平面図及び側面図である。 図７（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、従来例２の空気入りタイヤのトレッド部を構成するブロックの平面図及び側面図である。 図８（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、従来例３の空気入りタイヤのトレッド部を構成するブロックの平面図及び側面図である。 図９（Ａ）から（Ｃ）は、それぞれ、従来の空気入りタイヤで、ブロックに前後方向の力が加えられたときの側面図、ブロックの平面図、及び、ブロックの側面図である。 図１０（Ａ）から（Ｃ）は、それぞれ、従来の空気入りタイヤで、ブロックに前後方向の力が加えられたときの側面図、ブロックの平面図、及び、ブロックの側面図である。

符号の説明

１０ 空気入りタイヤ
２２ 周方向溝
２４ 横溝
２６ ブロック（トレッドブロック）
３２ 周方向サイプ
３４ 横方向サイプ
３６ 断面積大部
３８ 断面積大部
４２ 周方向サイプ
４６ 断面積大部
４８ 断面積大部
５２ 周方向サイプ
５４ 折れ曲がり部
５６ 断面積大部
５８ 断面積大部
６６ ブロック（トレッドブロック）
７２ 周方向溝
８０ 横方向サイプ
８２ 横方向サイプ
８４ 横方向サイプ
９２ 周方向サイプ
１０４ サイプ（横方向サイプ）
１０６ ブロック（トレッドブロック）
１１４ 変形サイプ（横方向サイプ）
１１６ ブロック（トレッドブロック）

Claims (5)

1. 周方向溝と横溝とによって区画された複数のトレッドブロックを備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記トレッドブロックは、両端がブロック側壁に開口している少なくとも１本の周方向サイプを有し、
   前記周方向サイプは、サイプ幅方向に折れ曲がっている折れ曲がり部をサイプ深さ方向途中部分に有すると共に、サイプ幅方向断面で断面積が局所的に広い断面積大部を、前記折れ曲がり部よりもサイプ深さが浅い位置及び深い位置にそれぞれ有することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記周方向サイプは、前記サイプ底部でも前記断面積大部を有することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記周方向サイプに交差すると共に、前記トレッドブロックを分割している横方向サイプを少なくとも１本有することを特徴とする請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記断面積大部は、サイプ両端に向けてサイプ幅が徐々に広くされていることにより、サイプ幅方向断面では断面積が徐々に広くされていることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 薄平板に細丸棒を挟んで折り曲げられたブレード、鋳造により製造されたブレード、または、粉体成形加工により製造されたブレード、を用いた加硫モールドで加硫成形して請求項１に記載の空気入りタイヤを製造することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。

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