JP4589704B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、主として雪道を走行する車輌に使用される空気入りタイヤに係り、特に溝部の形状を工夫することにより、氷上性能を犠牲にすることなく雪上性能を向上させた空気入りタイヤに関する。

冬用の空気入りタイヤには、雪上性能と氷上性能の両性能が要求される（特許文献１から特許文献３参照）。
特開２０００−１０８６１５号公報 特開２０００−２２９５０５号公報 特開２００１−１９１７４０号公報

しかしながら、雪道における発進時の加速性（雪上トラクション性）や制動性（雪上ブレーキ性）を向上させる目的でトレッドの溝部の面積を増加させると、トレッドにおける接地面積が減少して氷上性能が低下してしまうという問題があり、雪上性能と氷上性能を両立させるのが難しかった。

例えば、従来のタイヤ１００におけるトレッドの溝部は、図５に示すように、横主溝１０２，１０４と、周方向主溝１０８，１１０と、横主溝１０２から分岐した副溝１０６とから構成されており、横主溝１０２及び副溝１０６の一方の端部が周方向主溝１０８や他の横主溝１０４と交差しているために、踏み固めた雪がタイヤ周方向に逃げてしまうため、雪柱せん断力を効果的に発揮させることができなかった。

本発明は、上記事実を考慮して、溝部の形状を工夫することにより、氷上性能を犠牲にすることなく、雪上トラクション性及び雪上ブレーキ性といった雪上性能を向上させることを目的とする。

請求項１の発明は、トレッドに、タイヤ周方向に形成された周方向主溝と、該周方向主溝と交差する方向かつ前記タイヤ周方向に配列して形成された横主溝と、前記周方向主溝及び前記横主溝により区画された陸部とを有する空気入りタイヤであって、前記陸部内において、前記横主溝からＴ字状に分岐した副溝が形成され、該横主溝及び該副溝は、タイヤ赤道面及びタイヤ回転方向に向かって延び、該副溝の終端部及び前記横主溝の前記タイヤ赤道面側の終端部は、該陸部内で前記周方向主溝やタイヤ周方向隣りの前記横主溝に開口することなく閉じていること、を特徴としている。

請求項１に記載の空気入りタイヤでは、横主溝及び該横主溝から分岐した副溝により略Ｔ字形の溝が形成され、該横主溝及び該副溝がタイヤ赤道面及びタイヤ回転方向に向かって延び、かつ横主溝のタイヤ赤道面側の終端部及び副溝の終端部が他の溝に開口することなく、該陸部内で閉じているので、該終端部及び横主溝と副溝との交差点において雪を踏み固める効果が増加し、雪柱せん断力が増大して雪上トラクション性及び雪上ブレーキ性が向上する。

ここで、雪柱せん断力とは、横主溝内に押し込められた雪とトレッドの陸部とが夫々ラックと歯車のように噛み合った状態となることによりタイヤに生じる前後力をいう。

なお、陸部には、複数のサイプを設けてもよい。サイプのエッジ効果が得られ、雪上トラクション性及び雪上ブレーキ性がより高まるからである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の空気入りタイヤにおいて、前記副溝の前記タイヤ周方向に対する傾斜角度は、２０°以下であることを特徴としている。

ここで、副溝の傾斜角度の上限を２０°としたのは、これを上回ると、副溝内の水の流れがタイヤ周方向と合わず、排水性を確保することができなくなるからである。

請求項２に記載の空気入りタイヤでは、副溝の傾斜角度をタイヤ周方向に対して２０°以下としているので、副溝内の排水性が確保される。また、これによりウェット性能及びシャーベット状の雪の上における走行性能が確保され、ハンドル取られ等の現象が起き難くなる。

なお、副溝の傾斜角度は、より好ましくは１５°以下、更に好ましくは５°以下である。

請求項３の発明は、請求項２に記載の空気入りタイヤにおいて、前記副溝及び前記横主溝の溝幅についての各々の中心線が交差する交差点における前記横主溝と前記副溝との交差角度は、５０°以上１５０°以下であることを特徴としている。

ここで、交差角度の下限を５０°とし、上限を１５０°としたのは、この範囲を逸脱すると、雪が横主溝又は副溝の何れか一方でしか踏み固められなくなり、効果的な雪柱せん断力を溝部において生じさせることができないからである。

なお、交差角度は、交差点を中心として、横主溝におけるタイヤ赤道面側の終端部の方向を基準とした角度である。そしてその範囲は、より好ましくは５５°以上１５０°以下、更に好ましくは６５°以上１５０°以下である。

請求項３に記載の空気入りタイヤでは、横主溝と副溝の各々によりトレッド踏面における雪が踏み固められ、特にその交差点において一層強く踏み固められるので、溝内の雪柱のせん断強度が増し、高い雪柱せん断力が得られる。

具体的には、副溝は横主溝よりもタイヤ周方向寄りに傾斜しているので、該副溝内の雪柱は、横主溝内の雪柱よりもタイヤ周方向に長く形成される。雪柱がタイヤ周方向に長く、かつ該雪柱が逃げないように横主溝との交差点で保持されるために雪柱せん断力が増加するのである。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の空気入りタイヤにおいて、前記副溝が分岐した先における前記横主溝の前記終端部までの最短長さは、該横主溝の前記溝幅の１．５倍以上６倍以下であることを特徴としている。

ここで、副溝が分岐した先における横主溝の終端部までの最短長さの下限を、横主溝の溝幅の１．５倍としたのは、雪は、一般に溝部の領域が広いほど効果的に踏み固められてせん断強度が高まるため、副溝の根元から横主溝の終端部までの長さは、溝幅に対して十分に長く確保する必要があるからである。

また、横主溝の終端部までの長さの上限を、横主溝の溝幅の６倍としたのは、該上限を上回ると、横主溝の溝幅が狭くなり過ぎて、雪を踏み固める効果が小さくなったり、副溝から横主溝の終端部までの距離が長くなり過ぎて、陸部内で終端しなくなる場合が多いからである。

請求項４に記載の空気入りタイヤでは、交差点から横主溝の終端部までの長さが十分に確保されるので、交差点から該終端部までの横主溝内で踏み固められた雪には、雪上性能を高めるために有効な雪柱せん断力が生じる。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の空気入りタイヤにおいて、前記横主溝から分岐した先における前記副溝の前記終端部までの最短長さは、該副溝の前記溝幅の２．５倍以上であることを特徴としている。

ここで、副溝の長さの下限を該副溝の溝幅の２．５倍としたのは、雪は、一般に溝部の領域が広いほど効果的に踏み固められ、せん断強度が高まるため、副溝の長さは溝幅に対して十分に長く確保する必要があるからである。

請求項５に記載の空気入りタイヤでは、副溝の長さが十分に確保されるので、該副溝内で踏み固められた雪には、雪上性能を高めるために有効な雪柱せん断力が生じる。

以上説明したように、本発明の空気入りタイヤによれば、溝部の形状を工夫したので、氷上性能を犠牲にすることなく、雪上トラクション性及び雪上ブレーキ性といった雪上性能を向上させることかできる、という優れた効果を有する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。本実施の形態に係る空気入りタイヤ１０は、図１において、トレッド１２に、周方向主溝１４と、横主溝１６と、陸部１８とを有している。

周方向主溝１４は、タイヤ周方向に形成された、例えば直線状の溝であって、トレッド１２の中央（タイヤ赤道面ＣＬ）に１本、その両側に１本ずつ、計３本形成されている。なお、周方向主溝１４の本数はこれに限られるものではなく、例えば４本や５本でもよい。

横主溝１６は、周方向主溝１４と交差する方向かつタイヤ周方向に配列して形成された溝であって、一方（タイヤ赤道面ＣＬ側）の終端部１６Ａは、周方向主溝１４に開口することなく、陸部１８内で終端している。

陸部１８は、周方向主溝１４及び横主溝１６により区画された領域であって、トレッド１２の接地範囲における踏面を形成している。

陸部１８内においては、横主溝１６から分岐した副溝２０が形成されている。副溝２０の終端部２０Ａも、横主溝１６と同様に、周方向主溝１４やタイヤ周方向隣りの横主溝１６に開口することなく、陸部１８内で閉じている。

副溝２０及び横主溝１６の溝幅についての各々の中心線２４，２２が交差する交差点２６における横主溝と副溝との交差角度θ１は、５０°以上１５０°以下である。

交差角度θ１を小さく設定した場合、図１に示すようなトレッドパターンとなり、大きく設定した場合、図２に示すようなトレッドパターンとなる。

副溝２０のタイヤ周方向（特に、回転方向（矢印Ｒ方向））に対する傾斜角度θ２は、２０°以下である。

副溝２０が分岐した先における横主溝１６の終端部１６Ａまでの最短長さＬ１は、該横主溝１６の溝幅ａ１の１．５倍以上６倍以下である。横主溝１６の溝幅が位置によって変化している場合には、基準となる溝幅ａ１は、副溝２０が分岐した位置（最短長さＬ１の起点の位置）における横主溝１６の溝幅である。

横主溝１６から分岐した先における副溝２０の終端部２０Ａまでの最短長さＬ２は、該副溝２０の溝幅ａ２の２．５倍以上である。副溝２０の溝幅が位置によって変化している場合には、基準となる溝幅ａ２は、横主溝１６から分岐した位置（最短長さＬ２の起点の位置）における副溝２０の溝幅である。

ここで、図３において、交差点２６において踏み固めた雪のせん断強度を十分に高めるためには、副溝２０の幅ａ２を十分に確保しなければならず、サイプのように幅が狭いものでは不十分である。

従って、副溝２０の幅ａ２は、交差点２６における横主溝１６の幅ａ１の０．５倍以上、望ましくは該幅ａ１と同等以上にする必要がある。同様の理由で、横主溝１６の幅ａ１も十分に確保する必要があるので、該幅ａ１は、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下、望ましくは８ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。

また、交差点２６において踏み固めた雪のせん断強度を十分に高めるためには、横主溝１６はタイヤ幅方向、副溝２０はタイヤ周方向に向け、横主溝１６で雪のせん断強度を十分に確保しつつ、交差点２６において更に雪のせん断強度を増加させ、かつ副溝２０で排水性を確保することが理想的である。

このため、横主溝１６のタイヤ周方向に対する角度（θ１＋θ２）は７０°以上、副溝２０のタイヤ周方向に対する傾斜角度θ２は２０°以下とすることが望ましい。

なお、陸部１８には、図示しないサイプを設けてもよい。サイプのエッジ効果が得られ、雪上トラクション性及び雪上ブレーキ性がより高まるからである。

空気入りタイヤ１０を使用して雪道を走行すると、横主溝１６で雪が押し固められ、空気入りタイヤ１０の転動に従って雪柱せん断力が生じ、これによってトラクションが生ずる。

トラクションを生じさせる要因としては、他にタイヤ表面摩擦力や、陸部１８のエッジ効果によるものが存在するが、トレッド１２における陸部１８と溝部の面積（接地面積）を変化させない場合には、タイヤ表面摩擦力も変わらない。このため、雪上トラクションを効果的に向上させるためには、雪柱せん断力とエッジ効果を増大させる必要がある。

雪柱せん断力の大きさを最大限に引き出すためには、雪質にもよるが、横主溝１６内の雪をより強く踏み固める必要がある。

本実施の形態に係る空気入りタイヤ１０では、図１から図４に示すように、横主溝１６内の雪をより強く踏み固めるために、横主溝１６からＴ字状に分岐する副溝２０を設け、かつ横主溝１６のタイヤ赤道面ＣＬ側の終端部１６Ａと副溝２０の終端部２０Ａが、周方向主溝１４やタイヤ周方向隣りの横主溝１６に開口せずに閉じているので、横主溝１６だけでなく副溝２０内においても雪が逃げることなく踏み固められる上に、交差点２６で横主溝１６と交差するので、該横主溝１６よりも先に雪が逃げることができない。これによって雪のせん断強度が更に増加するのである。また、副溝２０では排水性も確保される。

溝の面積を増加させているわけではないので、トレッド１２の接地面積は従来と同様であり、氷上性能が低下することはない。
（試験例）
実施例として、２種類の空気入りタイヤを試作した。タイヤサイズは、１９５／６５Ｒ１５であり、周方向主溝及び横主溝の深さは９ｍｍ、サイプの深さは７．５ｍｍとし、溝形状は表１に示すように設定した。

従来例に係るタイヤ１００のトレッドパターンは、図５に示す通りであり、図中１０２，１０４は横主溝、１０６は副溝、１０８，１１０は周方向主溝であり、横主溝１０２は周方向主溝１０８と交差し、副溝１０６は横主溝１０４と交差し、横主溝１０４は周方向主溝１０８と交差すると共にタイヤ赤道面ＣＬの周方向主溝１１０に開口している。なお、サイプの図示は省略している。

リム及び空気圧は、日本自動車タイヤ協会が１９９２年に発行したＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫにおいて定められている、ラジアルプライタイヤのサイズに対応する適用リム及び空気圧−負荷能力対応表に基づいている。なお、ネガティブ率（見かけの全接地面積で溝面積を割った値を百分率で表したもの）は、すべて３５％である。

上記空気入りタイヤを、６Ｊのリムに空気圧２００ｋＰａで組み付け、乗用車に装着して雪道での発進テスト及び制動テストを行った。

発進テストは、静止状態からアクセルペダルを完全に踏み込み、５０ｍ走行するまでの加速時間で評価を行い、駆動μとして表現した。

制動テストは、時速３０ｋｍ／ｈからフルブレーキングしたときの制動距離で評価を行い、制動μとして表現した。

各々の結果は、表１に示す通りである。値は、従来例を１００とした指数で示しており、数字が大きいほど良好な結果であることを示している。

この試験例によれば、実施例１及び実施例２の何れの場合も、従来例より雪上性能が向上していることがわかる。実施例１と実施例２を比較すると、実施例２の方が良好な結果となっている。これは、横主溝と副溝との交差角度が実施例１の場合よりも大きく、副溝の方向がタイヤ周方向に近いためであると考えられる。

本実施の形態に係る空気入りタイヤのトレッドパターン（横主溝と副溝との交差角度が小）を展開した図である。 本実施の形態に係る空気入りタイヤのトレッドパターン（横主溝と副溝との交差角度が大）を展開した図である。 横主溝及び副溝からなるＴ字状の溝を示す図である。 Ｔ字状の溝がタイヤ周方向に配列されている状態を示す図である。 従来例に係り、横主溝及び副溝が周方向主溝や他の横主溝に開口している溝形状を示す図である。

符号の説明

１０ 空気入りタイヤ
１２ トレッド
１４ 周方向主溝
１６ 横主溝
１６Ａ 終端部
１８ 陸部
２０ 副溝
２０Ａ 終端部
２２ 中心線
２４ 中心線
２６ 交差点

Claims (5)

1. トレッドに、タイヤ周方向に形成された周方向主溝と、該周方向主溝と交差する方向かつ前記タイヤ周方向に配列して形成された横主溝と、前記周方向主溝及び前記横主溝により区画された陸部とを有する空気入りタイヤであって、
   前記陸部内において、前記横主溝からＴ字状に分岐した副溝が形成され、該横主溝及び該副溝は、タイヤ赤道面及びタイヤ回転方向に向かって延び、
   該副溝の終端部及び前記横主溝の前記タイヤ赤道面側の終端部は、該陸部内で前記周方向主溝やタイヤ周方向隣りの前記横主溝に開口することなく閉じていること、
   を特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記副溝の前記タイヤ周方向に対する傾斜角度は、２０°以下であ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. 前記副溝及び前記横主溝の溝幅についての各々の中心線が交差する交差点における前記横主溝と前記副溝との交差角度は、５０°以上１５０°以下であることを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記副溝が分岐した先における前記横主溝の前記終端部までの最短長さは、該横主溝の前記溝幅の１．５倍以上６倍以下であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記横主溝から分岐した先における前記副溝の前記終端部までの最短長さは、該副溝の前記溝幅の２．５倍以上であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の空気入りタイヤ。

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