JP4621011B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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、空気入りタイヤの実際の使用状況では、使用初期における更なる性能向上が求められている。
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、タイヤ幅方向に延びる少なくとも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、前記陸部に踏面の中央部から端部側へ向かってタイヤ径内側方向に傾斜する傾斜面が形成され、前記傾斜面を含む前記陸部の踏面に、前記サイプよりも浅い複数の浅溝が形成され、前記陸部は、前記傾斜面以外の中央部領域を備え、前記中央部領域に形成された浅溝の深さは、前記傾斜面に形成された浅溝の深さよりも深い、空気入りタイヤである。

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。また、「サイプ」は、陸部をタイヤ幅方向一端から他端へ連続している必要はなく、不連続の箇所において隣接するサブブロックが部分的に連なるような構造でも良い。

通常、各陸部の接地圧は、陸部の踏面の外側すなわち端部側が高く、中央部分が低い。そこで、本発明では、陸部に踏面の中央部から端部側へ向かってタイヤ径内側方向に傾斜する傾斜面を形成する。なお、この傾斜面は、路面に接地可能な程度の傾斜とされている。このように、傾斜面を形成することにより、傾斜面の形成されたた端部領域の接地圧が低くなり、陸部全体の接地圧のばらつきを抑制することができ、タイヤの性能を向上させることができる。

また、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。また、主にサイプ及び浅溝では吸水効果も発揮される。これにより、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、本発明では、傾斜面にも浅溝が形成されているので、浅溝のエッジ機能及び排水機能が傾斜面においても発揮され、使用初期での更なる性能向上を図ることができる。
また、このように、中央部領域の浅溝の深さを傾斜面に形成された浅溝の深さよりも深くすることにより、効率的に排水を行なうことができる。

なお、前記傾斜面は、平面状であっても、湾曲された曲面状であってもよい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記傾斜面は、前記陸部のタイヤ幅方向及びタイヤ周方向の少なくとも一方の両端部に向かって形成されていることを特徴とする。

このように、タイヤ幅方向の両端部、タイヤ周方向の両端部に傾斜面を形成することにより、陸部の接地圧をバランスよく均一化することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記傾斜面は、前記陸部の端辺から５ｍｍの領域、乃至、前記陸部の端辺から前記陸部の端辺間距離の１／３の領域に形成されていることを特徴とする。

陸部全体の接地圧を均一化するためには、上記の領域範囲で傾斜面を形成することが好ましい。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記浅溝が、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの深さ及び、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。

さらに、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。

前記浅溝が、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの深さ及び、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの幅とされていることを特徴とする
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項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７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６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の踏面は、図２および図４に示すように、周端辺から所定距離Ｋ１、Ｋ２の周端領域が面取りされて、傾斜面４０が形成されている。傾斜面４０は、平面状でもＲ状に湾曲していてもよい。ただし、平面状の場合の傾斜角度は、トレッド踏面の頂部を仮想的に連続させて想定されるトレッド仮想輪郭面の傾斜角度よりも大きく、Ｒ状の場合の曲率半径は、トレッド仮想輪郭の曲率半径よりも小さくなっている。

なお、所定距離Ｋ１、Ｋ２は、１０ｍｍ以上、ブロック２０の周端辺間距離（図４では、タイヤ周方向の周端辺間距離がＳＬ、タイヤ幅方向の周端辺間距離がＷＬとなっている）の１／３の長さ、以下であることが好ましい。

傾斜面４０、及び、ブロック２０の踏面の傾斜面４０以外の領域（以下「中央領域４２」という）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、タイヤ１０の周方向に沿った直線状とされ、浅溝２６によりサブブロックが微小陸部３０に区画されている。浅溝２６の幅Ｗ１、Ｗ２（図５参照）は、少なくともサイプ２２の幅Ｗ３（図３参照）よりも狭くされている。

図５に示すように、浅溝２６は、断面形状が略矩形状を呈している。浅溝２６の深さは、面取り前の基準面Ｐ１からの深さＤはすべて同一とされ、面取り高さＨは深さＤよりも低く（短く）なっている。したがって、中央領域４２に形成されている浅溝２６の深さＤ２はＤと同じ深さとなり、傾斜面４０に形成されている浅溝２６の深さＤ１は、前述の深さＤ２よりも浅くなっている。なお、浅溝２６の深さＤ１、Ｄ２は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲が好ましく、幅Ｗ１、Ｗ２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、Ｗ２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、ブロック２０の端部が面取りされて傾斜面４０が形成されているので、ブロック２０内全体の接地圧が均一化され、タイヤの性能を向上させることができる。また、浅溝２６が、傾斜面４０にも形成されているので、浅溝２６のエッジ機能及び排水機能が傾斜面４０においても発揮され、使用初期での更なる性能向上を図ることができる。さらに、本実施形態では、中央領域４２の浅溝２６の深さＤ２が、傾斜面４０の浅溝２６の深さＤ１よりも深いので、効率的に排水を行なうことができる。

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。

本実施形態では、浅溝２６は、タイヤ周方向に沿った直線状のものを例に説明したが、浅溝の形状は上記のものに限定されない。例えば、図６に示すように、直線を交差させた網目状としたり、図７に示すように、タイヤ周方向に波線状のものとしてもよい。

また、浅溝は必ずしも本実施形態のように規則的なパターンで配置する必要もないが、規則的にパターン化すると、構造が簡単になり、しかも、トレッド面全体にわたって均一な性能を確保できるので、好ましい。

また、本実施形態では、ブロック２０のタイヤ幅方向及びタイヤ周方向の両端を面取りしたが、いずれか一方の両端部の面取りであっても、両端側の面取りでなくてもよい。

さらに、本実施形態では、ブロック２０が傾斜面４０以外の中央領域４２を有したが、図８に示すように、ブロック２０全体がＲ状とされていて、傾斜面４０以外の中央領域４２がない形状でもよい。

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５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を評価した。

また、比較例として、図１に示す空気入りタイヤと同一のトレッドパターンで、ブロック２０の面取りが行なわれていない空気入りタイヤを使用して、同じく使用初期における氷上性能を評価した。

空気入りタイヤ１０、と比較例の空気入りタイヤの基本的な構成と、氷上性能の評価を表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。数値が小さくなるほど制動性能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、氷上加速、制動距離、乾燥路面での操縦安定性のすべてにおいて、比較例よりも優れていることが分かる。これは、本実施例ではブロック２０の周端領域が面取りされ、かつ、この周端領域にも浅溝２６が形成されているためであると考えられる。

本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。 本実施形態の空気入りタイヤの１つのブロックを取り出して示す上面図である。 本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。 本実施形態の浅溝の変形例を示す説明図である。 本実施形態の浅溝の他の変形例を示す説明図である。 本実施形態の変形例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。

符号の説明

１０ タイヤ
１４ 周溝
１６ 周溝
１８ 横溝
２０ ブロック
２２ サイプ
２４ 横溝
２６ 浅溝
３０ 微小陸部
３４ 内方ゴム層
３６ 外方ゴム層
３８ 主溝
４０ 傾斜面
４２ 中央領域
Ｋ１、Ｋ２ 所定距離

Claims (6)

1. 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、タイヤ幅方向に延びる少なくとも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、
   前記陸部に踏面の中央部から端部側へ向かってタイヤ径内側方向に傾斜する傾斜面が形成され、
   前記傾斜面を含む前記陸部の踏面に、前記サイプよりも浅い複数の浅溝が形成され、
   前記陸部は、前記傾斜面以外の中央部領域を備え、
   前記中央部領域に形成された浅溝の深さは、前記傾斜面に形成された浅溝の深さよりも深い、空気入りタイヤ。
2. 前記傾斜面は、前記陸部のタイヤ幅方向及びタイヤ周方向の少なくとも一方の両端部に向かって形成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。
3. 前記傾斜面は、前記陸部の端辺から１０ｍｍ以上で、前記陸部の端辺間距離の１／３の長さ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記浅溝が、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの深さ及び、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの幅とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 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乃至請求項４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
6. 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５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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