JP4927312B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、雪道を走行する自動車に用いるのに最適な空気入りタイヤに関し、更に詳細には、特に雪上性能を向上させた空気入りタイヤに関するものである。

冬用の空気入りタイヤでは、雪上性能及び氷上性能の両性能が要求される（例えば特許文献１〜４参照）。例えば、特許文献１では、この両性能を上げた図１０に示すようなトレッドパターンを有する空気入りタイヤ１１０が開示されている。

しかし、この冬用の空気入りタイヤで雪道を走行しても、タイヤが雪道をグリップしきれずに雪面上をスリップするという問題が従来からあった。

この対策として、雪道における発進時のトラクション性（雪上加速性）やブレーキ性（雪上制動性）を改良するためにトレッドパターンの溝部の面積を増加させることが従来から検討されてきている。

しかし、溝部の面積を増加させると氷に接触する面積が減少するので氷上性能が低下するという難点があり、雪上性能と氷上性能とを両立させる必要があるという観点で、溝部の面積を増大させることでは雪上性能の大幅な向上は期待できない。
特開２００１−１９１７４０ 特開２０００−２２９５０５ 特開２０００−１０８６１５ 特開２０００−０３８０１２

本発明は、上記事実を考慮して、氷上性能を低下させることなく、雪上加速性、雪上制動性などの雪上性能を向上させた空気入りタイヤを提供することを課題とする。

氷上性能を低下させないためには、トレッドパターンの溝部面積を増加させないことが必要である。

ここで、本発明者は、ラグ溝で雪をせん断させる際に生じる雪柱せん断力について着目した。この雪柱せん断力は、ブロック（陸部）とラグ溝とによって歯車としてタイヤを回転させるメカニズムにおいて、タイヤに生じる前後力を発生させている。

雪上でのトラクション力（加速力）及びブレーキ力（制動力）は、図８、図９に示すように、タイヤ前面の走行抵抗となる圧縮抵抗、ブロック８２の表面摩擦力、タイヤのラグ溝９０による雪柱せん断力、及び、ブロックエッジ８２Ｅやサイプエッジ８４Ｅのエッジ効果、によって発生する。

本発明者は、雪道を走行する場合、図８に示したように、タイヤのトレッドパターン部のラグ溝９０で雪は押し固められ、タイヤが転動するのに伴なって、押し固めた雪柱９６をラグ溝９０の溝壁９０Ｗがせん断し、これによって加速が生じることに着目した。また、タイヤの表面摩擦力と、ブロックエッジ８２Ｅやサイプエッジ８４Ｅが雪に入り込むことにより雪を掘り起こす効果（エッジ効果）と、によっても加速が生じることにも着目した。

ここで、トレッド部のゴム材質と陸部の面積（接地面積）とが互いに同一であるタイヤ同士では、タイヤ表面に生じる摩擦力は同一であるため、この場合、雪上加速性を効果的に向上させるには雪柱せん断力とエッジ効果とを増大させる必要がある。そこで、本発明者は、雪柱せん断力の大きさは雪質にもよるが、これを最大限に引き出すためにはラグ溝内の雪をより踏み固めて効果的に雪柱をせん断させることを考えた。そして、本発明者は、溝部の形状を工夫することにより、トレッドパターンの溝部面積を増加させることなく雪上性能を向上させる構造を鋭意検討し、実験を重ね、本発明を完成するに至った。

請求項１に記載の発明は、雪路用であり、複数本の縦溝が形成されたトレッド部の一部に、隣り合う２本の前記縦溝を両端部がそれぞれ跨いで陸部内で行き止まって閉じていて、かつ、該隣り合う２本の縦溝同士の間に屈曲部を有する両端袋溝状横溝を有し、前記屈曲部がタイヤ赤道面の両側に位置するように前記両端袋溝状横溝が複数形成され、前記隣り合う２本の縦溝同士の間の両端袋溝状横溝のうち前記屈曲部よりもタイヤショルダー側の横溝部とタイヤ幅方向とのなす鋭角が、前記両端袋溝状横溝のうち前記屈曲部よりもタイヤセンター側の横溝部とタイヤ幅方向とのなす鋭角よりも小さい。

縦溝とは周方向溝（リブ溝とも言われる）のことであり、本明細書ではタイヤ周方向とのなす角度が１５°以内の溝をいう。また、横溝とはラグ溝のことであり、本明細書ではタイヤ幅方向とのなす角度が４５°以内の溝をいう。

一般に、新雪では非常にせん断強度が弱く、圧雪ではせん断強度が高くなることから判るように、雪は踏み固められると高いせん断強度を持つことが知られている。本発明では、横溝の端部を袋溝状に行き止まらせることで、タイヤ踏面内のこの端部に入り込んだ雪をより押し固め、高いせん断強度を発揮させるようにしている。

このように、請求項１に記載の発明により、溝部の面積を増大させなくても雪柱せん断力を増大させて雪上加速性及び雪上制動性を向上させることができる。

なお、加速（トラクション）及び制動（ブレーキ）ではタイヤ接地面に入力される力の方向が前後方向（タイヤの進退方向）に互いに異なっている。従って、横溝がタイヤ幅方向に対して傾斜している場合、加速時では横溝の終点または始点の一方の溝端部に雪が押し込められ、制動時では他方の溝端部に雪が押し込められる。本発明では両端が袋状に止められた両端袋溝状横溝を形成しているので、この両端袋溝状横溝が傾斜している場合、加速及び制動の際、どちらかの溝端部で雪を押し固める。従って、加速及び制動の何れの場合であっても雪柱せん断力を効果的に発生させることができる。

また、請求項１に記載の発明では、両端部がそれぞれ前記縦溝を跨いで陸部内で行き止まって閉じている。

これにより、溝端部で押し固められて切断された雪が溝端部から抜け易くなる。また、両端袋溝状横溝の長さを充分に長く設定し易い。

この場合、縦溝に面する側に凹部を持つ複数の陸部をトレッドパターンに設けると共に、この陸部の配置位置を、横方向（タイヤ幅方向）に隣り合う陸部に対して周方向にピッチをずらした位置として、横溝の始点と終点とを両端の凹部によって形成させてもよい。これにより、縦方向に隣り合うブロック間に形成されている横溝と、縦溝を隔ててこの横溝の両隣にそれぞれ形成されている凹部の開口と、が実質的に連続した、すなわち２本の縦溝を跨いだ両端袋溝状横溝を形成することができる。そして、この横溝の両端部は、開放部を持たない、いわゆる袋溝部となっている。

ところで、上述したように、タイヤ接地面に加えられる力は加速時と制動時とでは互いに逆方向である。そこで、請求項１に記載の発明は、前記両端袋溝状横溝が屈曲部を有している。これにより、加速時には、両端袋溝状横溝の一方の溝端部に雪が押し固められて大きな加速力を発生させることができ、制動時には両端袋溝状横溝の他方の溝端部に雪が押し固められて大きなブレーキ力を発生させることが可能になる。

そして、請求項１に記載の発明では、前記屈曲部がタイヤ赤道面の両側に位置するように、隣り合う２本の前記縦溝を両端部がそれぞれ跨ぐ両端袋溝状横溝が複数形成され、前記隣り合う２本の縦溝同士の間の両端袋溝状横溝のうち前記屈曲部よりもタイヤショルダー側の横溝部とタイヤ幅方向とのなす鋭角が、前記両端袋溝状横溝のうち前記屈曲部よりもタイヤセンター側の横溝部とタイヤ幅方向とのなす鋭角よりも小さい。
これにより、加速時にタイヤショルダー側の横溝部でより雪を押し固めることが可能になり、更に高い雪柱せん断力を発生させることができる。

請求項２に記載の発明は、前記両端袋溝状横溝に隣接するとともに、前記両端袋溝状横溝が跨ぐ２本の隣り合う縦溝に隣接する陸部は、前記両端袋溝状横溝と略相似形のサイプを有することを特徴とする。

本明細書でサイプが両端袋溝状横溝と略相似形とは、サイプと両端袋溝状横溝とのなす角度が１５°以内のことをいう。

これにより、雪柱せん断力のみならずエッジ効果（ブロックエッジ・サイプエッジが雪面を掘り起こすことによって前方向或いは後方向の力を発生させる効果）をも向上させることが出来る。

この場合、陸部の横溝側の側壁とサイプとを略相似形で屈曲させることにより、屈曲部よりもタイヤショルダー側のブロックエッジ及びサイプエッジを、屈曲部よりもタイヤセンター側のブロックエッジ及びサイプエッジに比べ、タイヤ幅方向に対してローアングルとすると、タイヤ接地面に力が入力される方向とブロックエッジ及びサイプエッジの方向とを直交させ易くなる。

請求項３に記載の発明は、前記トレッド部に、一方の端部が開放端とされ他方の端部が陸部内で行き止まった片端袋溝状横溝を更に有することを特徴とする。
ことを特徴とする。

一方の端部が開放端とされたとは、トレッド端で開口を有すること、又は、縦溝に連通するように開口を有することを意味する。

請求項３に記載の発明により、加速性又は制動性のどちらか一方を更に効果的に向上させることができる。

また、請求項４に記載の発明は、前記片端袋溝状横溝が屈曲部を有することを特徴とする。

これにより、加速時又は制動時の何れかで、片端袋溝状横溝の袋溝状の溝端部に雪が押し固められるので、より大きな雪柱せん断力を発生させることができる。

請求項５に記載の発明は、前記片端袋溝状横溝のうち前記屈曲部よりもタイヤショルダー側の横溝部とタイヤ幅方向とのなす鋭角が、前記片端袋溝状横溝のうち前記屈曲部よりもタイヤセンター側の横溝部とタイヤ幅方向とのなす鋭角よりも小さいことを特徴とする。

これにより、袋溝上の溝端部で加速性又は制動性のどちらか一方を効果的に向上させつつ、タイヤショルダー側の横溝で更に高い雪柱せん断力を発生させることができる。

本発明は上記構成としたので、氷上性能を低下させることなく、雪上加速性、雪上制動性などの雪上性能を向上させた空気入りタイヤを実現させることができる。

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］
図１に示すように、第１実施形態に係る空気入りタイヤ１０は、一対のビード部１１及び一対のサイドウォール部１３と、トロイド状に延びるカーカス１２と、カーカス１２のクラウン部１２Ｃの外側に設けられたベルト１４と、ベルト１４の外側に設けられ、サイドウォール部相互間にわたりトロイド状に連なり溝が配設されたトレッド部１６と、を有する。

図２に示すように、トレッド部１６は、周方向溝とラグ溝とによって区画されてなる多数の陸部（ブロック）を有する。そして、トレッド部１６は、両端部が何れもブロック内で行き止まった両端袋溝状ラグ溝２０を有する。空気入りタイヤ１０を装着した自動車が走行方向Ｕに移動できるように、空気入りタイヤ１０の接地面はＶ方向に移動する。

この両端袋溝状ラグ溝２０は、縦方向に隣り合うブロック２２A、２２Ｂによって形成されているラグ溝２６と、周方向溝２８、３０を隔ててこのラグ溝２６の両隣にそれぞれ形成されているブロック２２Ｃ、２２Ｄの各凹部２３Ｃ、２３Ｄの開口と、が実質的に連続した、すなわち２本の周方向溝２８、３０を跨いだラグ溝である。そして、このラグ溝の溝端部が凹部２３Ｃ、２３Ｄで構成されるので、何れの溝端部も開放部を持たないいわゆる袋溝部となっている。

また、本実施形態では、ブロック２２Ｂの紙面下側のラグ溝側のブロックエッジ（側壁）を屈曲させて、すなわち両端袋溝状ラグ溝２０を屈曲させている。他の両端袋溝状ラグ溝についてもほぼ同形状に屈曲させている。

そして、ブロック２２Ｂの両端袋溝状ラグ溝２０側のブロックエッジのうち、両端袋溝状ラグ溝２０の屈曲部２０Ｍよりもタイヤショルダー側のブロックエッジ２２Ｓは、屈曲部２０Ｍよりもタイヤセンター側のブロックエッジ２２Ｉに比べ、タイヤ幅方向に対してローアングルである（言い換えると、両端袋溝状ラグ溝２０のうち屈曲部２０Ｍよりもタイヤショルダー側のラグ溝部２０Ｓは、屈曲部２０Ｍよりもタイヤセンター側のラグ溝部２０Ｉに比べ、ローアングルである）。

すなわちブロックエッジ２２Ｓとタイヤ幅方向Ｚとのなす鋭角α１は、ブロックエッジ２２Ｉとタイヤ幅方向とのなす鋭角α２に比べて小さい。従って、タイヤ接地面に入力される力の方向とブロックエッジ２２Ｓとを直交させ易くなる。これにより、加速時にタイヤショルダー側のブロックエッジ２２Ｓでより雪を押し固めることが可能になり、高い雪柱せん断力を発生させることができる。また、雪柱せん断力のみならずエッジ効果をも向上させることが出来る。トレッド部１６の他のブロックについても同様である。

また、このように両端袋溝状ラグ溝２０が屈曲部２０Ｍを有することにより、加速時には、両端袋溝状ラグ溝２０の一方の溝端部である凹部２３Ｄに雪が押し固められて大きな加速力を発生させることができ、制動時には両端袋溝状ラグ溝２０の他方の溝端部である凹部２３Ｃに雪が押し固められて大きな制動力を発生させることが可能になる。従って、加速時、制動時でタイヤ接地面に入力される力の方向が互いに異なっても、大きな加速力、制動力を発生させることができる。

更に、本実施形態では、図３に示すように、ブロック２２Ａに、ブロックエッジ２２Ｉ、２２Ｓと略相似形であるように屈曲させた複数本のサイプ３４を、すなわち両端袋溝状ラグ溝２０と略相似形であるように屈曲させたサイプ３４を形成している。これにより、ブロックエッジ２２Ｉ、２２Ｓと同様に、サイプエッジ３４Ｉ、３４Ｓによっても上記のエッジ効果が得られる。

また、トレッド端１６Ｅで開放されている端部ラグ溝４０は、角度変化が小さい略クランク状とされており、２ヵ所の屈曲部４０Ｍ、４０Ｎを有する。これにより、屈曲部４０Ｍよりもタイヤショルダー側のトレッド端１６Ｅ付近のラグ溝部で、更に高い雪柱せん断力を発生させることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図４に示すように、本実施形態では、第１実施形態に比べ、トレッド端１６Ｅで開放された端部ラグ溝は、周方向溝３０を越えて隣のブロック２２Ｅにまで入り込んた片端袋溝状ラグ溝５０となっている。片端袋溝状ラグ溝５０の溝端部は、ブッロク２２Ｅの凹部２３Ｅによって構成されている。

これにより、第１実施形態に比べ、片端袋溝状ラグ溝５０の溝端部である凹部２３Ｅに雪を押し固めることができ、雪柱せん断力を更に増大させることができる。

［第３実施形態］
図５に示すように、本実施形態では、第２実施形態に比べ、両端袋溝状ラグ溝６０に屈曲部を設けていない。また、トレッド端１６Ｅで開放された端部ラグ溝７０は、第１実施形態のような略クランク状にはされておらず、周方向溝３０からトレッド端１６Ｅに向かうに従い、タイヤ幅方向に対する傾斜角度（鋭角）が徐々に低減するように２ヵ所の屈曲部７０Ｍ、７０Ｎが設けられている。

これにより、トレッドパターンを簡素にすることができる。

［実験例］
本発明者は、第１実施形態〜第３実施形態の空気入りタイヤについて、雪上で生じる加速力及び制動力が、従来の空気入りタイヤに比べてどの程度向上しているかをテストする実験を行った。

本実験例では、リム及び内圧については、それぞれ、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（１９９２、日本自動車タイヤ協会規格）にて定め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設定した。

本実験例では、第１実施形態〜第３実施形態及び従来の何れの空気入りタイヤであっても、タイヤサイズを１９５/６５Ｒ１５とし、ラグ溝深さを９ｍｍ、サイプ深さを７．５ｍｍとし、ネガティブ率を全て３５％とした。また、何れの空気入りタイヤであっても、サイプ形状がラグ溝側のブロックエッジと実質平行になるようにし、ブロック1個あたりに３本のサイプを配設した。

なお、本実験例で用いた従来の空気入りタイヤ１００のトレッドパターンを図６に示す（サイプの図示は省略）。

本実験例では、各空気入りタイヤを６Ｊ−１５のリムに内圧２００ｋＰａで組み付け、乗用車に装着して雪道の発進・制動テストを行なった。発進テスト（加速力のテスト）は静止状態からアクセルを全開し、５０ｍ走行するまでの時間（加速タイム）で評価を行った。制動テスト（制動力のテスト）は時速３０ｋｍ/ｈからフルブレーキをかけたときの制動距離で評価を行なった。

評価結果を表１に示す。発進テストの評価は、従来の空気入りタイヤ１００の加速タイムを１００として換算した駆動指数で相対的な表示を行った。制動テストの評価は、従来の空気入りタイヤ１００の制動距離の逆数を１００として換算した制動指数で相対的な表示を行った。指数が大きいほど良好であることを示す。

表１から、第１実施形態〜第３実施形態の空気入りタイヤのようにブロック形状、ラグ溝形状やサイプ形状を改良することにより、雪上性能が向上することが解る。

［解析例］
本解析例では、第２実施形態にかかる空気入りタイヤについて、加速時にブロック２２Ｅ（図４参照）の表面に生じる接地圧の分布を解析計算により求めた。解析結果を図７に示す。

図７から判るように、走行方向Ｕに隣り合うサイプ５４Ｐ、５４Ｑの間のブロック部分２２Ｅ２では、屈曲部５６からタイヤショルダー側のサイプエッジ５７Ｓを有する部分に生じる接地圧分布は、屈曲部５４Ｍからタイヤセンター側のサイプエッジ５７Ｉを有する部分に生じる接地圧分布に比べ、接地圧が全体的に大きくなっていた。また、他のブロック部分２２Ｅ１、Ｅ３、Ｅ４でも同様であった。

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幅方向断面図である。 第１実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドパターンを示す接地面側から見た下面図である。 第１実施形態に係る空気入りタイヤのブロックに形成されたサイプの形状を示す接地面側から見た下面図である。 第２実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドパターンを示す接地面側から見た下面図である。 第３実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドパターンを示す接地面側から見た下面図である。 実験例で用いた従来の空気入りタイヤのトレッドパターンを示す接地面側から見た下面図である。 第２実施形態に係る空気入りタイヤのブロックに形成されたサイプ形状と、このサイプが形成されたブロックに生じる接地圧分布と、を示す接地面側から見た下面図である。 ラグ溝によって雪上で加速力及び制動力が発生する原理を説明する模式図である。 ブロックエッジ及びサイプエッジによって雪上で加速力及び制動力が発生する原理を説明する模式図である。 従来の空気入りタイヤのトレッドパターンを示す接地面側から見た下面図である。

１０ 空気入りタイヤ
１６ トレッド部
２０ 両端袋溝状ラグ溝（両端袋溝状横溝）
２０Ｉ、Ｓ ラグ溝部（横溝部）
２２Ａ〜Ｅ ブロック（陸部）
２８ 周方向溝（縦溝）
３０ 周方向溝（縦溝）
２３Ｃ〜Ｅ 凹部
２０Ｍ 屈曲部
３４ サイプ
４０Ｍ、Ｎ 屈曲部
５０ 片端袋溝状ラグ溝（片端袋溝状横溝）
６０ 両端袋溝状ラグ溝（両端袋溝状横溝）
７０ 端部ラグ溝（片端袋溝状横溝）
７０Ｍ、Ｎ 屈曲部
５４Ｐ、Ｑ サイプ
５６ 屈曲部
８２ ブロック（陸部）
１００ 空気入りタイヤ
１１０ 空気入りタイヤ

Claims (5)

1. 複数本の縦溝が形成されたトレッド部の一部に、隣り合う２本の前記縦溝を両端部がそれぞれ跨いで陸部内で行き止まって閉じていて、かつ、該隣り合う２本の縦溝同士の間に屈曲部を有する両端袋溝状横溝を有し、
   前記屈曲部がタイヤ赤道面の両側に位置するように前記両端袋溝状横溝が複数形成され、
   前記隣り合う２本の縦溝同士の間の両端袋溝状横溝のうち前記屈曲部よりもタイヤショルダー側の横溝部とタイヤ幅方向とのなす鋭角が、前記両端袋溝状横溝のうち前記屈曲部よりもタイヤセンター側の横溝部とタイヤ幅方向とのなす鋭角よりも小さい雪路用の空気入りタイヤ。
2. 前記両端袋溝状横溝に隣接するとともに、前記両端袋溝状横溝が跨ぐ２本の隣り合う縦溝に隣接する陸部は、前記両端袋溝状横溝と略相似形のサイプ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. 前記トレッド部に、一方の端部が開放端とされ他方の端部が陸部内で行き止まった片端袋溝状横溝を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記片端袋溝状横溝が屈曲部を有することを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記片端袋溝状横溝のうち前記屈曲部よりもタイヤショルダー側の横溝部とタイヤ幅方向とのなす鋭角が、前記片端袋溝状横溝のうち前記屈曲部よりもタイヤセンター側の横溝部とタイヤ幅方向とのなす鋭角よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。

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