JP5057544B2

JP5057544B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5057544B2
Application number: JP2006045429A
Authority: JP
Inventors: 稔之大橋
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2026-02-22
Also published as: JP2007223424A

Description

本発明は、環状サイプ又は横サイプなどの複数のサイプが形成されたブロックを有するトレッドパターンを備えた空気入りタイヤに関し、特にスタッドレスタイヤ（冬用タイヤ）として有用である。

従来より、スタッドレスタイヤのアイス性能を向上させる目的で、タイヤパターンの各部（センター部、メディエイト部、ショルダー部）に複数のサイプを配置したものが知られている。かかるサイプの形状は、横断面形状が直線又は波型が一般的であり、タイヤ幅方向に形成される場合が多い。このようなサイプをブロックに形成することにより、エッジ効果、除水効果、及び凝着効果が向上するため、サイプの本数は近年増加する傾向にある。

しかし、サイプの本数を増やしてサイプ密度を高めていくと、エッジ数は増えるものの、ブロック全体の剛性が低下してブロック片が過度に倒れ込むことにより、接地面積が小さくなって、アイス性能が低下するという問題が生じる。また、制動時にブロック片が過度に倒れ込むことにより、サイプ間の段差摩耗が生じ易くなる。

このため、制動時にブロック片が過度に倒れ込むのを抑制する技術として、ブロックに設けたサイプの一部を環状のサイプに置き替えた空気入りタイヤが知られている。例えば、下記の特許文献１には、ブロックに環状サイプを設けると共に、環状サイプの内側と外側にタイヤ幅方向に延びる横サイプを設けた空気入りタイヤが開示されている。

しかしながら、従来の環状サイプとタイヤ幅方向に延びる横サイプとを有する空気入りタイヤでは、幅方向サイプ密度ＬＳＤと周方向サイプ密度ＣＳＤとの比率（ＬＳＤ／ＣＳＤ）が３倍以上に設定されており、全体のサイプ密度も０．１５ｍｍ／ｍｍ^２未満であった。このため、アイス路面を走行する際の制動時にブロック片が過度に倒れ込むのを十分抑制することができず、段差摩耗が生じ易く、逆に旋回時にブロック片が変形しにくく、エッジ効果が不十分となっていた。つまり、上記のサイプを設けたブロックは、制動時には剛性が低く、横滑り時には剛性が高くなるため、アイス路面を走行する際に不安定な状態となっていた。

一方、アイス路面についても、さまざまな路面が存在し、いわゆるツルツル路面と呼ばれる凹凸がほとんど無い路面から、凹凸が比較的多いアイス・スノー路面と呼ばれるものまで、さまざまである。そして、ツルツル路面の場合、サイプのエッジ効果が得られにくいため、ゴムの軟らかさによる粘着摩擦効果を有するスタッドレスタイヤが有効である。

例えば、下記の特許文献２には、ブロックパターンを基調とするトレッドパターンを有するスタッドレスタイヤにおいて、トレッド部をＪＩＳ硬度Ｈｓが６２以下の表層ゴム部と、ＪＩＳ硬度Ｈｓが６８〜７８のベースゴム部とから構成したものが知られている。

しかし、このスタッドレスタイヤでは、環状サイプを設けておらず、幅方向サイプ密度ＬＳＤと周方向サイプ密度ＣＳＤとの比率（ＬＳＤ／ＣＳＤ）が極端に大きいため、制動時には剛性が低く、横滑り時には剛性が高くなるため、アイス制動性やアイス旋回性能が十分とは言えなかった。

特開２００２−２４０５１４号公報特開平３−１６９７２３号公報

そこで、本発明の目的は、ブロック片に適度なたわみが得られて、アイス制動性とアイス旋回性能とを両立させることができ、しかも耐摩耗性能が良好な空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明の空気入りタイヤは、複数のサイプが形成されたブロックを有するトレッドパターンを備えた空気入りタイヤにおいて、前記ブロックには、環状サイプ又は一部が分断された環状サイプと、タイヤ幅方向に沿って延びる横サイプとが、少なくとも形成されており、前記環状サイプ又は一部が分断された環状サイプは、タイヤ幅方向に対して＋４０〜＋５０°に傾斜した部分と、−４０〜−５０°に傾斜した部分のみからなり、前記ブロックにおける深さ２ｍｍ以上の全てのサイプのサイプ密度が０．１５〜０．２５ｍｍ／ｍｍ^２であり、幅方向サイプ密度ＬＳＤと周方向サイプ密度ＣＳＤとの比率（ＬＳＤ／ＣＳＤ）が１．０〜２．５であることを特徴とする。

ここで、幅方向サイプ密度ＬＳＤとは、各サイプをタイヤ幅方向（子午線方向）に引かれた線に投影した際のタイヤ幅方向長さの全サイプの総和（ブロック内）を、ブロック踏面の面積で除した値である。また、周方向サイプ密度ＣＳＤとは、各サイプをタイヤ周方向（赤道線方向）に引かれた線に投影した際のタイヤ周方向長さの全サイプの総和をブロック踏面の面積で除した値である。なお、サイプ密度とは、各サイプの長さ（曲線等の場合には直線に延ばした長さ）について、全サイプの総和（ブロック内）を、ブロック踏面の面積で除した値である。

本発明の空気入りタイヤによると、幅方向サイプ密度ＬＳＤと周方向サイプ密度ＣＳＤとの比率（ＬＳＤ／ＣＳＤ）が１．０〜２．５であるため、ブロック片に適度なたわみを維持しながら、サイプ密度を０．１５〜０．２５ｍｍ／ｍｍ^２と高めることができる。このため、制動時と横滑り時の剛性が適度にバランスされて、アイス路面を走行する際の安定性が向上する。その結果、ブロック片に適度なたわみが得られて、アイス制動性とアイス旋回性能とを両立させることができ、しかも耐摩耗性能が良好な空気入りタイヤを提供できる。

上記において、前記ブロックには、環状サイプ又は一部が分断された環状サイプと、タイヤ幅方向に沿って延びる横サイプとが、少なくとも形成されていることで、環状サイプ又は一部が分断された環状サイプを設けることによって、ＬＳＤ／ＣＳＤの比率を効果的に低下させることができる。特に、一部が分断された環状サイプを設ける場合、ブロック片の倒れ込みを効果的に抑制することができ、耐摩耗性能をより向上させることができる。
また、前記環状サイプは、タイヤ幅方向に対して＋４０〜＋５０°に傾斜した部分と、−４０〜−５０°に傾斜した部分のみからなるため、環状サイプによって、制動時と横滑り時のエッジ効果が良好になり、アイス制動性とアイス旋回性能とをより向上させることができる。

また、前記ブロックの少なくとも表層側部は、−５℃におけるＪＩＳＡ硬度が４０〜５５°のゴムで形成されていることが好ましい。これによって、ツルツル路面に対しても、ゴムの軟らかさによる粘着摩擦効果を発揮して、アイス制動性とアイス旋回性能とをより向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンの一例を示す展開図である。図２は、そのブロックの要部拡大図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

本発明の空気入りタイヤは、図１〜図２に示すように、複数のサイプ１０が形成されたブロック１を有するトレッドパターンを備えるものである。本実施形態では、図１に示すように、環状サイプ１２とタイヤ幅方向ＷＤに延びる横サイプ１１とが形成され、タイヤ周方向ＰＤとタイヤ幅方向ＷＤとに延びる主溝２，３によって区分された略正方形のブロック１にサイプ１０が形成されている例を示す。

本発明では、ブロック１における深さ２ｍｍ以上の全てのサイプ１０のサイプ密度が、ブロック１の単位面積当たりの長さとして、０．１５〜０．２５ｍｍ／ｍｍ^２であり、好ましくは、サイプ密度が０．１７〜０．２３ｍｍ／ｍｍ^２である。サイプ密度が０．１５ｍｍ／ｍｍ^２未満であると、凹凸を有するアイス路面に対するエッジ効果が小さくなり、アイス制動性とアイス旋回性能の改善効果が小さくなる。また、サイプ密度が０．２５ｍｍ／ｍｍ^２を超えると、ブロック片の倒れ込みが大きくなり、耐摩耗性能が劣ると共に、接地面積の低下によって、アイス性能が低下する。

本発明では、幅方向サイプ密度ＬＳＤと周方向サイプ密度ＣＳＤとの比率（ＬＳＤ／ＣＳＤ）が１．０〜２．５であり、好ましくは、１．２〜１．７である。この比率が１．０未満であると、凹凸を有するアイス路面に対する制動性能が低下し、この比率が２．５を超えると、ブロック片の倒れ込みが大きくなり、耐摩耗性能が劣ると共に、接地面積の低下によって、アイス性能が低下する。

本実施形態では、図２（ａ）に示すように、タイヤ幅方向ＷＤに対して角度θ１が＋４０〜＋５０°に傾斜した部分１２ａと、角度θ２が−４０〜−５０°に傾斜した部分１２ｂとからなる環状サイプ１２を設けた例を示す。このように、角度θ１が＋４０〜＋５０°に傾斜した部分１２ａと、角度θ２が−４０〜−５０°に傾斜した部分１２ｂとが、環状サイプ１２の構成部分として、６０％以上含まれるのが好ましく、８０％以上含まれるのがより好ましい。このような環状サイプ１２によって、制動時と横滑り時のエッジ効果が良好になり、アイス制動性とアイス旋回性能とをより向上させることができる。

なお、本発明における環状サイプ１２は、直線のみで構成されている必要はなく、波線などの曲線や折れ線を含んでいてもよい。また、環状サイプ１２は、２本以上設けられていてもよい。複数本の環状サイプ１２を設ける場合、その間隔は、２〜５ｍｍが好ましい。

本発明における周方向サイプ密度ＣＳＤは０．０８〜０．１２ｍｍ／ｍｍ^２であることが好ましい。

本発明における横サイプ１１は、タイヤ幅方向ＷＤに沿って延びるサイプであり、基準線がタイヤ幅方向ＷＤに対して、−１０〜＋１０°の範囲で設けられたものである。図示した例では、横サイプ１１がブロック１の端辺に開口しているが、端辺に開口しないクローズドサイプであってもよい。

横サイプ１１は、直線状サイプでもよいが、波状サイプが好ましい。本発明における波状サイプとは、ジグザグサイプを含むものであり、また、その横断面形状は、正弦波に近いものに限られず、直線と曲線とを交互に組み合わせた波線や矩形波に近いもの等、何れの形状でもよい。

横サイプ１１が波状サイプの場合、いわゆる波型サイプの特性を好適に発現する上で、その振幅（両側頂部の高さの和）が、１〜２ｍｍが好ましく、また、横サイプ１１の周期（例えば凸−凸頂部間の距離）は、２〜５ｍｍが好ましい。なお、横サイプ１１は、ブロック１の端辺に開口する端部が、直線状であることが好ましい。これによって、ブロックの欠けなどを効果的に防止できる。

本実施形態では、環状サイプ１２の内側に設けられた横サイプ１１と、環状サイプ１２の外側に設けられた横サイプ１１とが、連続しないように環状サイプ１２との交差位置をずらしているが、これによって、環状サイプ１２の内外で連続する横サイプ１１を設ける場合と比較して、ブロック片の倒れ込みを効果的に抑制することができ、アイス制動性能や耐摩耗性能を効果的に向上させることができる。

本発明における幅方向サイプ密度ＬＳＤは、０．１３〜０．１７ｍｍ／ｍｍ^２であることが好ましい。

なお、本発明におけるサイプ１０の溝幅は０．１〜０．５ｍｍが好ましい。また、サイプ１０の溝深さは、主溝深さの３０〜８０％が好ましい。サイプ１０は、ブロック表面に対して垂直になるように形成されるのが一般的であるが、ブロック表面の法線に対してサイプ１０が若干（例えば１５°以下）傾斜していてもよい。

本発明では、ブロック１が同一のゴムで形成されていてもよいが、図２（ｂ）に示すように、ブロック１の少なくとも表層側部は、−５℃におけるＪＩＳＡ硬度が４０〜５５°のゴムＲ１で形成されていることが好ましい。その場合、ブロック１のベース側部は、−５℃におけるＪＩＳＡ硬度が６７〜７３°のゴムＲ２で形成されていることが好ましい。ここで、ＪＩＳＡ硬度は、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）による硬さ（ＨＳ）を指す。

また、上記のようにブロック１をゴムＲ１とゴムＲ２とで構成する場合、サイプ１０の深さのうち、１０〜３０％がゴムＲ２に形成されていることが好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、上記の如きトレッドパターンを備える以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用できる。

本発明の空気入りタイヤは、ブロック片に適度なたわみが得られて、アイス制動性とアイス旋回性能とを両立させることができ、しかも耐摩耗性能が良好なトレッドパターンを備えるため、特にスタッドレスタイヤとして有用である。

［他の実施形態］
以下、本発明の他の実施の形態について説明する。

（１）前述の実施形態では、略正方形のブロックにサイプが形成されている例を示したが、ブロック１は、この形状に限らず、平行四辺形、Ｖ字型、５角形、又は曲線基調のブロックでもよい。また、ブロックと共に、タイヤ周方向に直線状に延びるリブや、タイヤ周方向にジグザグに延びるリブが形成されていてもよい。

（２）前述の実施形態では、環状サイプの内側及び外側に交差位置をずらして横サイプを設けた例を示したが、本発明では、サイプ密度が所定の範囲内で、かつ比率（ＬＳＤ／ＣＳＤ）が所定の範囲内であればよく、図３（ａ）〜（ｄ）に示すような、種々の形態が可能である。

図３（ａ）に示す例では、ブロック１に、環状サイプ１２を複数本設けるとともに、複数の環状サイプ１２の間には、サイプ１０を設けていない。このように、環状サイプ１２の間に環状のブロック片を形成することよって、ブロックの倒れ込みを効果的に抑制することができ、アイス制動性能や耐摩耗性能を効果的に向上させることができる。

図３（ｂ）に示す例では、環状サイプ１２と、その外側に設けられた横サイプ１１とが交差しないようにしたものである。これによって、ブロックの倒れ込みを効果的に抑制することができ、アイス制動性能や耐摩耗性能を効果的に向上させることができる。

図３（ｃ）に示す例では、環状サイプ１２を円形に形成すると共に、横サイプ１１の代わりに放射状に延びる４本のサイプ１３を設けたものである。このように、本発明では、環状サイプ１２と横サイプ１１以外のサイプを設けてもよい。環状サイプ１２の形状は、略正方形や円形に限られず、長方形、菱形、平行四辺形、楕円など何れの形状でもよい。

横サイプ１１の代わりに放射状に延びるサイプ１３を設ける場合、深さ２ｍｍ以上の全てのサイプのサイプ密度、及び比率（ＬＳＤ／ＣＳＤ）に考慮される。

図３（ｄ）に示す例では、図２（ａ）に示す例において、環状サイプ１２の代わりに、一部が分断された環状サイプ１２’を設けたものである。図示した例では、タイヤ周方向の両端の頂部で分断された環状サイプ１２’が示されている。このように、一部が分断された環状サイプ１２’を設ける場合、傾斜した部分１２ａと傾斜した部分１２ｂとを延長した環状サイプ１２の全長に対し、２０％未満の長さ部分を除去して分断するのが好ましい。これによって、大きなアイス性能の低下を伴わずに、耐摩耗性能を向上させることができる。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、タイヤの各性能評価は、次のようにして行った。

（１）アイス制動性能
タイヤを実車（国産３０００ｃｃクラスのＦＲセダン）に装着し、１名乗車の荷重条件にて、凍結した路面を走行させ、速度４０ｋｍ／ｈで制動力をかけてＡＢＳを作動させた際の制動距離を指数で評価した。なお、評価は従来品（比較例１）を１００としたときの指数表示で示し、数値が大きいほど良好な結果を示す。

（２）アイス旋回性能
タイヤを上記と同じ実車に装着し、１名乗車の荷重条件で同じ路面をレムニスケート曲線（８の字曲線：Ｒ＝２５ｍ円）にて走行し、そのラップタイムを指数で評価した。なお、評価は従来品（比較例１）を１００としたときの指数表示で示し、数値が大きいほど良好な結果を示す。

（３）耐摩耗性能
タイヤを上記と同じ実車に装着し、１名乗車の荷重条件にて、乾燥舗装道路を８０００ｋｍ走行したときの段差摩耗量（摩耗によるサイプとサイプとの段差）を測定し、指数で評価した。なお、評価は従来品（比較例１）を１００としたときの指数表示で示し、数値が大きいほど良好な結果を示す。

（４）ツルツル路面での制動性能
タイヤを実車（国産３０００ｃｃクラスのＦＲセダン）に装着し、１名乗車の荷重条件にて、凍結したツルツル路面（整備されたツルツル路）を走行させ、速度４０ｋｍ／ｈで制動力をかけてＡＢＳを作動させた際の制動距離を指数で評価した。なお、評価は従来品（比較例１）を１００としたときの指数表示で示し、数値が大きいほど良好な結果を示す。

比較例１（従来品）
図４に示すブロック（縦２６ｍｍ、横３２ｍｍ、−５℃におけるＪＩＳＡ硬度４７°）を全面（５列）に備えたトレッドパターンにおいて、サイプを下記のサイズで形成してサイズ２０５／６５Ｒ１５のラジアルタイヤを製造した。このタイヤを用いて、上記の各性能評価を行った結果を表１に示す。サイプ深さを７ｍｍ、サイプの溝幅０．３ｍｍ、周期４ｍｍ、振幅１．８ｍｍ、サイプ間隔５ｍｍ、総サイプ密度を０．２ｍｍ／ｍｍ^２とした。

実施例１
図１に示すブロックを全面に備えたトレッドパターン（サイプ以外は比較例１と同じ）において、サイプを下記のサイズで形成してサイズ２０５／６５Ｒ１５のラジアルタイヤを製造した。このタイヤを用いて、上記の各性能評価を行った結果を表１に示す。即ち、サイプ深さを７ｍｍ、サイプ溝幅０．３ｍｍとし、横サイプの周期４ｍｍ、振幅１．８ｍｍ、幅方向サイプ密度ＬＳＤ０．１５５ｍｍ／ｍｍ^２、環状サイプの各辺の傾斜角±４５°、各辺の長さ１７．５ｍｍ、周方向サイプ密度ＣＳＤ０．０８９ｍｍ／ｍｍ^２、総サイプ密度を０．２ｍｍ／ｍｍ^２、ＬＳＤ／ＣＳＤを１．７３とした。

実施例２
実施例１において、ブロックの表面側５ｍｍを−５℃におけるＪＩＳＡ硬度４７°のゴムで形成し、ベース側を−５℃におけるＪＩＳＡ硬度６８°のゴムで形成したこと以外は、実施例１と同様にしてラジアルタイヤを製造した。このタイヤを用いて、上記の各性能評価を行った結果を表１に示す。

比較例２
実施例１において、同じ形状の環状サイプの大きさを変えて、かつ同じ形状の横サイプの本数を変えて総サイプ密度を０．２ｍｍ／ｍｍ^２、幅方向サイプ密度ＬＳＤと周方向サイプ密度ＣＳＤとの比率（ＬＳＤ／ＣＳＤ）を２．８としたこと以外は、実施例１と同様にしてラジアルタイヤを製造した。このタイヤを用いて、上記の各性能評価を行った結果を表１に示す。

実施例３
実施例１において、図３（ｄ）に示すサイプを形成することによって、総サイプ密度を０．１９５ｍｍ／ｍｍ^２、比率（ＬＳＤ／ＣＳＤ）を１．７１としたこと以外は、実施例１と同様にしてラジアルタイヤを製造した。このタイヤを用いて、上記の各性能評価を行った結果を表１に示す。

表１の結果が示すように、実施例１〜３では、アイス制動性能、アイス旋回性能、耐摩耗性能が従来品より大幅に向上した。特に、ブロック表面に柔らかいゴム層を有する実施例２では、ツルツル路面での制動性能が高かった。また、一部が分断された環状サイプを設けた実施例３では、特に耐摩耗性能が良好であった。

これに対して、従来のように環状サイプの比率が小さい比較例２では、ブロック片の倒れ込みが大きくなりすぎ、接地面積が低下することでアイス制動性能、アイス旋回性能が低下した。

本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンの一例を示す展開図本発明の空気入りタイヤにおけるブロックの一例を示す要部拡大図本発明の空気入りタイヤにおけるブロックの他の例を示す要部拡大図比較例１で採用した従来のトレッドパターンを示す展開図

符号の説明

１ブロック
１０サイプ
１１横サイプ
１２環状サイプ
ＷＤタイヤ幅方向
ＰＤタイヤ周方向
Ｒ１表層側部のゴム
Ｒ２ベース側部のゴム

Claims

複数のサイプが形成されたブロックを有するトレッドパターンを備えた空気入りタイヤにおいて、
前記ブロックには、環状サイプ又は一部が分断された環状サイプと、タイヤ幅方向に沿って延びる横サイプとが、少なくとも形成されており、前記環状サイプ又は一部が分断された環状サイプは、タイヤ幅方向に対して＋４０〜＋５０°に傾斜した部分と、−４０〜−５０°に傾斜した部分のみからなり、
前記ブロックにおける深さ２ｍｍ以上の全てのサイプのサイプ密度が０．１５〜０．２５ｍｍ／ｍｍ^２であり、幅方向サイプ密度ＬＳＤと周方向サイプ密度ＣＳＤとの比率（ＬＳＤ／ＣＳＤ）が１．０〜２．５であることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記ブロックの少なくとも表層側部は、−５℃におけるＪＩＳＡ硬度が４０〜５５°のゴムで形成されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。