JP5193776B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

この発明は、トレッド部に、溝により区画してなるブロックを備える空気入りタイヤに関し、より具体的には、氷上性能の飛躍的な向上をもたらす技術を提案するものである。

従来、空気入りタイヤでは、エッジ効果を高めることによって、氷上性能等を向上させることを目的に、図６に示すように、トレッド部１００に、トレッド周方向に延びる縦溝１０１やトレッド幅方向に延びる横溝１０２をもってブロック１０３を区画形成するとともに、形成されたブロック１０３内に複数のサイプ１０４を付加することが広く一般に行われている。そして、このような従来の空気入りタイヤでは、より高い駆動、制動及び旋回性能の要求の下で、ブロック１０３内に多数のサイプ１０４を配設するため、また特に氷上性能を大きな接地面積の確保によって向上させるために、トレッド踏面内のブロック列数を３から９列と少なくするとともに各ブロック１０３をトレッド周方向に長い縦長の形状としていた。

しかしながら、上記のような従来の空気入りタイヤでは、サイプ１０４によって区画された分割ブロック部分１０３ａの剛性が低くなり過ぎて、接地時に分割ブロック部分１０３ａの倒れ込みが生じ接地性が悪化してしまうことから、近年の車両性能の向上に見合った十分な氷上性能を得ることが難しかった。また、ブロック１０３一つ一つの大きさが大きく、ブロック１０３の中央域においてはサイプ１０４の形成のみでは、氷上でのブレーキの際に氷面とタイヤとの間の水膜を十分除去することができず、このことからも氷上性能を飛躍的に向上させることは困難であった。

それゆえ、この発明は、これらの問題点を解決することを課題とするものであり、その目的は、トレッドパターンの適正化を図ることにより、氷上性能を飛躍的に向上させることにある。

前記の目的を達成するため、この発明の空気入りタイヤは、溝により区画された複数の独立したブロックを相互に密集して配置してなるブロック群がトレッド部の少なくとも一部に設けられた空気入りタイヤであって、前記ブロック群におけるブロックの基準ピッチ長さをＰ（ｍｍ）、該ブロック群の幅をＷ（ｍｍ）、該基準ピッチ長さＰと該幅Ｗとで区画される、該ブロック群の基準区域内に存在する前記ブロックの個数をａ（個）、該基準区域内のネガティブ率をＮ（％）としたとき、ａ／（Ｐ×Ｗ×（１−Ｎ／１００））で与えられる、該ブロック群の単位実接地面積当りのブロック個数密度Ｓは０．００３個／ｍｍ^２〜０．０４個／ｍｍ^２の範囲内にあり、前記ブロックは、それぞれ円形に形成されるとともに相互に同一の大きさに形成されていることを特徴とする空気入りタイヤである。

なお、ここでいう「ブロックの基準ピッチ長さ」とは、ブロック群を構成する１つのブロック列におけるブロックの繰り返し模様の最小単位を指すものとし、例えば１つのブロックとそのブロックを区画する溝によってパターンの繰り返し模様が規定されている場合は、ブロック１個分のトレッド周方向長さとこのブロックのトレッド周方向に隣接する溝１分のトレッド周方向長さとを加算したものがブロックの基準ピッチ長さとなる。

また、「ブロック群の幅Ｗ」とは、ブロックを密集配置してなるブロック群のトレッド幅方向長さを指し、例えばブロック群がトレッド全体に存在する場合は、トレッド接地幅を指すものとする。

ブロック群の「実接地面積」とは、ブロック群の基準区域内に在る全ブロックの総表面積をいうものとし、言い換えれば、基準ピッチ長さＰと幅Ｗとの積で規定される、上記基準区域の面積から個々のブロックを区画している溝の面積を減算した面積を指すものである。

この発明の空気入りタイヤにあっては、溝により区画されたブロックを、そのブロック個数密度Ｓが０．００３〜０．０４個／ｍｍ^２の範囲となるように密集して配置したことから、ブロックのトータルエッジ長さ及びエッジ方向が増大し、サイプよりも高いエッジ効果が得られる。また、ブロック一つあたりの表面積が小さくなり、ブロック一つ一つの接地性が向上する。さらにブロックの中央域からブロック周縁までの距離が小さくなるので、ブロックの中央域での水膜はブロック接地時に効率的に除去される。また、この発明の空気入りタイヤにあっては、各ブロックをそれぞれ円形に形成するとともに相互に同一の大きさに形成したことから、ブロックの配置範囲における接地圧をほぼ均一とすることができ、接地性が一層向上する。さらに、あらゆる方向からの力の入力に対してブロック剛性の異方性を無くすことができ、これは特にコーナリング性に有利となる。

従って、この発明の空気入りタイヤによれば、優れた接地性及びエッジ効果の確保と、ブロックによる効率的な水膜の除去を実現することにより、氷上性能を飛躍的に向上させることができる。

なお、ブロック群はトレッド全体に設けると氷上性能に対してより有効であるが、限られた領域に適用することで操縦安定性や耐偏摩耗性等の他性能とのバランスを図ることができる。

また、この発明の空気入りタイヤにあっては、ブロック群のブロックをトレッド周方向に千鳥状に配置することが好ましい。

しかも、この発明の空気入りタイヤにあっては、ブロック群のブロックに、１本以上のサイプを配設することが好ましい。

この発明の空気入りタイヤによれば、優れた接地性及びエッジ効果の確保と、ブロックによる効率的な水膜の除去を実現することにより氷上性能を顕著に向上させることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ここに、図1は、この発明に従う一実施形態の空気入りタイヤ（以下「タイヤ」という）のトレッドパターンを示した部分展開図である。

この実施形態のタイヤは、図示を省略するが、左右一対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカスと、このカーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に配置したベルトと、このベルトのタイヤ径方向外側に配置したトレッド部とを具える慣例に従ったタイヤ構造を有し、トレッド部に図１に示したトレッドパターンを有するものである。

このタイヤは、図１に示すように、トレッド部１に、溝２により区画した、独立した複数のブロック３を互いに密集させてなるブロック群Ｇ_Ｂを有する。ブロック群Ｇ_Ｂは、トレッド部１の全体に存在する。ここで、ブロック３は、それぞれ円形（円柱状であり表面輪郭形状が円形である形状）に形成されるとともに相互に同一の大きさに形成されており、かつトレッド周方向に千鳥状に配置されている。そしてこのタイヤでは、ブロック群Ｇ_Ｂにおけるブロック３の基準ピッチ長さをＰ（ｍｍ）、該ブロック群Ｇ_Ｂの幅をＷ（ｍｍ）（この実施形態では、トレッド部１の全体にブロック３が配置されているので、トレッド接地幅ＴＷと等しい。）、該基準ピッチ長さＰと該幅Ｗとで区画される、該ブロック群Ｇ_Ｂの基準区域Ｚ（図中斜線で示す領域）内に存在するブロック３の個数をａ（個）、基準区域Ｚ内のネガティブ率をＮ（％）としたとき、

として表される、ブロック群Ｇ_Ｂの単位実接地面積当りのブロック個数密度Ｓ（個／ｍｍ^２）は、０．００３個／ｍｍ^２以上０．０４個／ｍｍ^２以下の範囲内にある。なお、ブロック群の基準区域Ｚ内のブロック３の個数ａをカウントするに際して、ブロック３が基準区域Ｚの内外に跨って存在し、１個として数えることができない場合は、ブロック３の表面積に対する、基準区域内に残ったブロック３の残存面積の比率を用いて数えることとする。例えば、図１に符号Ｂ１で示すブロックのように、基準区域Ｚの内外に跨り、基準区域Ｚ内にその半分しか存在しないブロックの場合は、１／２個と数えることができる。

この実施形態のタイヤにあっては、溝により区画されたブロック３を、そのブロック個数密度Ｓが０．００３〜０．０４個／ｍｍ^２の範囲となるように密集して配置したことから、ブロック３のトータルエッジ長さ及びエッジ方向が増大し、サイプよりも高いエッジ効果が得られる。また、ブロック一つあたりの表面積が小さくなり、ブロック一つ一つの接地性が向上する。さらにブロック３の中央域からブロック周縁までの距離が小さくなるので、ブロック３の中央域での水膜はブロック接地時に効率的に除去される。また、この実施形態のタイヤにあっては、各ブロック３をそれぞれ円形に形成するとともに相互に同一の大きさに形成したことから、ブロック３の配置範囲における接地圧をほぼ均一とすることができ、接地性が一層向上する。さらに、あらゆる方向からの力の入力に対してブロック剛性の異方性を無くすことができ、これは特にコーナリング性に有利となる。

従って、この実施形態の空気入りタイヤによれば、優れた接地性及びエッジ効果の確保と、ブロック３による効率的な水膜の除去を実現することにより、氷上性能を飛躍的に向上させることができる。

また、この実施形態のタイヤによれば、各ブロック３をそれぞれ円形に形成するとともに相互に同一の大きさに形成することにより、ブロック３の配置設計に関して、隣接するブロック間での影響を低減することができ、ブロック個数密度の増大化を容易に図ることもできる。しかも、ブロック３を円形とすることにより、ブロック３の周壁における水抵抗を低減することができるので、周壁に角部を有するブロックを用いた場合に比べてウェット路面での排水効率を向上させることもできる。

さらに、この実施形態のタイヤによれば、ブロック３をトレッド周方向に千鳥状に配置したことから、タイヤ転動時に、より多くのブロック３の形成下で、それぞれのエッジを逐次作用させることができるので、エッジ効果をより一層効果的に発揮させることが可能となる。また、ブロック３をトレッド周方向に千鳥状に配置することで、トレッド幅方向に隣接するブロック３の相互間で路面への接地タイミングをずらすことができ、パターンノイズを低減させることもできる。さらに、このようにブロック３を千鳥状に配置することにより、ブロック３の高い密集配置を容易に実現することができる。

ところで、ブロック群Ｇ_Ｂにおけるネガティブ率Ｎは５％〜５０％とすることが好ましい。ブロック群Ｇ_Ｂにおけるネガティブ率Ｎが５％未満の場合は、溝面積が小さ過ぎ排水性が不十分となる他、ブロック一つ一つの大きさが大きくなり過ぎて本発明が狙いとするところのエッジ効果の実現が難しくなり、一方、５０％を超えると接地面積が小さくなり過ぎて、操縦安定性が低下するおそれがあるからである。また、ブロック群Ｇ_Ｂにおけるブロック３の個数密度Ｓが０．００３個／ｍｍ^２未満の場合は、多数のサイプの形成なしには、高いエッジ効果の実現が難しく、一方、ブロック３の個数密度Ｓが０．０４個／ｍｍ^２を超えるとブロック３が小さくなり過ぎて所要のブロック剛性の実現が難しい。また、ブロック群Ｇ_Ｂにおけるブロック３の個数密度Ｓを、０．００３５〜０．０３個／ｍｍ^２の範囲内とすれば、ブロック剛性とエッジ効果との両立をより高い次元で達成することができる。

次いで、この発明に従う他の実施形態について説明する。図２は、この発明の他の実施形態のタイヤのトレッドパターンを示した部分展開図である。なお、先の図１に示したタイヤと同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

このタイヤでは、ブロック群Ｇ_Ｂのブロック３にトレッド幅方向に延びるサイプ４がそれぞれ２本設けられている。サイプ４は、その中間部分がトレッド周方向に向けてジグザグ状に屈折しながらトレッド幅方向に延在している。

このようにブロック３にサイプ４を設けることにより、エッジ効果及び除水効果を一層向上させることができるので、より高い氷上性能を得ることができるとともに、例えば氷上性能以外の他性能との調整を図る観点から、ブロック個数密度Ｓをサイプ４を形成しない場合よりも小さくしても、本発明が狙いとするところの優れた氷上性能を得ることができる。

なお、サイプ４の形態は、接地時のブロック３の過大な変形を抑制してさらなる氷上性能の向上を図る観点からジグザグ状のものとしているが、サイプ４の形態は、図示例に限らず直線状とすることができ、あるいはタイヤ径方向に向けて屈折する、いわゆる３次元サイプとすることもできる。また、図示例では、サイプ４は、その両端にてブロック３を区画する溝２に開口しているが、これに限らず一方の端又は両端をブロック３内で終端させてなる、いわゆる盲サイプとすることもでき、これによれば、ブロック３の剛性の低下を抑制することができ、これは特にブロック３内に複数のサイプ４を設けた場合に有利である。また、この発明では、サイプ４は全てのブロック３に設ける必要はなく、複数個のブロック３に設ければ所定の効果を得ることができる。より高いエッジ効果等が必要とされる場合には各ブロック群のほぼ半数以上のブロック３にサイプ４を設けることが好ましい。

また、各ブロックに対するサイプ４の配設本数は２本に限らず、ブロック剛性と必要とされるエッジ長さ（エッジ効果）との調整により、３本としたり１本としたりすることができる。より具体的には、例えば操縦安定性や耐摩耗性等の他性能とのバランスを図る目的で、ブロック３を比較的大きく形成することが要求される場合には、ブロック個数密度Ｓを０．００３個／ｍｍ^２以上０．０１個／ｍｍ^２以下の範囲内とし、ブロックにそれぞれ設けるサイプの本数を２本以上とすることが好ましい。このようにすれば、他性能とのバランスを図りつつ所要のエッジ効果を得ることができる。そして、このようにブロック３に複数のサイプを配設した場合、同一ブロック内でのサイプは相互に平行に配置することが好ましい。このように同一ブロック内でのサイプを平行に配置することで、サイプ間の分割ブロック部分の形態を均一にしてブロック剛性の部分的な強弱を無くすことができ、氷上性能をさらに向上させることができるからである。また、ブロック剛性の部分的な強弱を無くすことは、耐偏摩耗性にも有利である。なお、より高いブロック剛性の要求の下では、ブロック個数密度Ｓを０．００３個／ｍｍ^２以上０．００８個／ｍｍ^２以下とすることがより好ましい。

一方、例えば操縦安定性や耐摩耗性等の他性能とのバランスを図る目的で、ブロック３を比較的小さく形成することが要求される場合には、ブロック個数密度Ｓを０．００５個／ｍｍ^２以上０．０２個／ｍｍ^２以下の範囲内とし、ブロック３にそれぞれ設けるサイプの本数を１本とすることが好ましい。このようにすれば、他性能とのバランスを図りつつ所要のエッジ効果を得ることができる。なお、より高いエッジ効果の要求の下では、ブロック個数密度Ｓを０．００７個／ｍｍ^２以上０．０１５個／ｍｍ^２以下とすることより好ましい。

また、サイプ４の延在方向も図２のものに限らず、必要とするエッジ長さとの関係で任意に設定することができる。例えば、トラクション（駆動）性能やブレーキ（制動）性能を重視する場合には、トレッド幅方向に沿って設定することができ、一方で横方向の入力（コーナリング性能）を重視する場合には、トレッド幅方向に傾斜させて設定することができる。また、図示を省略するが、トレッド内でブロック単位で部分的にサイプの方向を異ならせることで、より効果的に性能調整することができる。このようにすれば、トラクション性能、ブレーキ性能及びコーナリング性能の良好なバランスを図りつつこれらを効率的に向上させることができる。

次に、この発明に従う実施例１及び２のタイヤ、従来技術に従う従来例１のタイヤ及び比較例１〜３のタイヤをそれぞれ試作し、氷上性能及び排水性能についての性能評価を行ったので、以下説明する。

実施例１及び２のタイヤは、図１及び２に示すトレッドパターンをトレッド部に有する、２０５／５５Ｒ１６サイズの乗用車用ラジアルタイヤである。これらのタイヤは、トレッド部全体に、溝により区画形成した、独立した複数のブロックを密集させてなるブロック群Ｇ_Ｂを有する。各ブロックは、それぞれ円形に形成されるとともに相互に同一の大きさに形成されており、かつ、トレッド周方向に千鳥状に配置されている。各ブロックのトレッド周方向長さＢＬ（ｍｍ）、トレッド幅方向長さＢＷ（ｍｍ）、高さ（溝底からの高さ）ＢＨ（ｍｍ）、トレッド周方向に隣接するブロック間距離ＢＧＬ（ｍｍ）、トレッド幅方向に隣接するブロック間距離ＢＧＷ（ｍｍ）、及び、トレッド周方向に対して斜め方向に隣接するブロック間距離ＢＧＯ（ｍｍ）を表１に示す。また各タイヤにおける、ブロックの基準ピッチ長さＰ（ｍｍ）、ブロック群の幅Ｗ（ｍｍ）、ブロックの基準ピッチ長さＰとブロック群の幅Ｗとで区画される、ブロック群Ｇ_Ｂの基準区域Ｚにおけるネガティブ率Ｎ（％）、該基準区域Ｚ内に存在するブロックの個数ａ（個）、ブロック群の単位実接地面積当りのブロック個数密度Ｓ（個／ｍｍ^２）、ブロック群Ｇ_Ｂにおける、トレッド幅方向に数えたブロック列数（列）を表１に示す。なお、実施例２のタイヤは、各ブロックにトレッド幅方向に延びるサイプが各２本設けられている点で実施例１のタイヤと異なる。

比較のため、２０５／５５Ｒ１６サイズの乗用車用ラジアルタイヤであり、トレッド部全体のネガティブ率が３１．９％である図６に示すトレッドパターンを有する従来例１のタイヤを併せて試作した。従来例１のタイヤは、トレッド部に、トレッド周方向に延びる縦溝と、この縦溝に直交して延びる横溝とによって複数のブロックが区画形成されている。縦溝は、幅が３ｍｍ、深さが８．５ｍｍであり、横溝は、幅が７．９ｍｍ、深さが８．５ｍｍである。また各ブロックには直線状に延びるサイプが３本ずつ形成されている。その他の諸元を表１に示す。

さらに比較のため、２０５／５５Ｒ１６サイズの乗用車用ラジアルタイヤであり、トレッド部に図３〜５に示すトレッドパターンを有する比較例１〜３のタイヤについても併せて試作した。比較例１のタイヤは、ブロックの形状が八角形であることを除いては、実施例１のタイヤとほぼ同じであり、比較例２及び３のタイヤは、ブロック個数密度Ｓが、０．００３〜０．０４個／ｍｍ^２の範囲外であることを除いては実施例１のタイヤとほぼ同じである。各比較例のタイヤの諸元を表１に示す。

（性能評価）
上記各供試タイヤについて、サイズ６．５Ｊ×１６のリムに組み付け、内圧２２０ｋＰａ（相対圧）のとして車両に装着し、以下の試験を行って性能を評価した。

（１）氷上での制動性能評価試験
氷上での制動性は、氷板路面上を時速２０ｋｍ／ｈからフル制動したときの制動距離を測定し、その測定した距離から評価した。その評価結果を表２に示す。表２中の評価は、従来例１の結果を１００とし実施例１及び２のタイヤ及び比較例１〜３のタイヤについて指数で表したものであり、数値が大きいほど氷上での制動性能が良好であることを示す。

（２）氷上での駆動性能評価試験
氷上での駆動性は、氷上路面上をフル加速し、２０ｍの距離に達するまでの時間を測定し、その測定した時間から評価した。その評価結果を表２に示す。表２中の評価は、従来例１の結果を１００とし実施例１及び２のタイヤ及び比較例１〜３のタイヤについて指数で表したものであり、数値が大きいほど氷上での駆動性能が良好であることを示す。

（３）氷上での操縦安定性評価試験
氷上での操縦安定性は、氷板路面のテストコースを各種走行モードで走行したときのテストドライバーによる制動性、加速性、直進性およびコーナリング性を総合的にフィーリング評価することによって行った。その評価結果を表２に示す。表２中の評価は、従来例１の結果を１００とし実施例１及び２のタイヤ及び比較例１〜３のタイヤについて指数で表したものであり、数値が大きいほど氷上での操縦安定性が良好であることを示す。

（４）排水性評価試験
排水性は、水深５ｍｍの湿潤路面を直線走行し、ハイドロプレーニング現象が発生する限界速度を測定し、その測定した限界速度から評価した。その評価結果を表２に示す。表２の評価は、従来例１の結果を１００とし実施例１及び２のタイヤ及び比較例１〜３のタイヤについて指数で表したものであり、数値が大きいほど排水性が良好であることを示す。

表２に示す評価結果から、実施例１、２のタイヤは、従来例１のタイヤに比べて、氷上制動性能、氷上駆動性能、氷上操縦安定性能及び排水性能の全てについて優れた性能を示している。また、ブロック形状を円形とした実施例１、２のタイヤはブロック形状を八角形とした比較例１のタイヤに比べて特に排水性能おいてより優れた性能を示している。

この発明によって、優れた接地性及びエッジ効果の確保と、ブロックによる効率的な水膜の除去を実現することにより、氷上性能を飛躍的に向上させることが可能となった。

この発明に従う一実施形態の空気入りタイヤ（実施例１のタイヤ）のトレッドパターンを示した部分展開図である。 この発明に従う他の実施形態の空気入りタイヤ（実施例２のタイヤ）のトレッドパターンを示した部分展開図である。 比較としての空気入りタイヤ（比較例１のタイヤ）のトレッドパターンを示した部分展開図である。 比較としての空気入りタイヤ（比較例２のタイヤ）のトレッドパターンを示した部分展開図である。 比較としての空気入りタイヤ（比較例３のタイヤ）のトレッドパターンを示した部分展開図である。 従来技術の空気入りタイヤ（従来例１のタイヤ）のトレッドパターンを示した部分展開図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ 溝
３ ブロック
４ サイプ
Ｇ_Ｂ ブロック群
Ｐ ブロック群の基準ピッチ長さ
Ｗ ブロック群の幅
Ｚ 基準区域

Claims (3)

1. 溝により区画された複数の独立したブロックを相互に密集して配置してなるブロック群がトレッド部の少なくとも一部に設けられた空気入りタイヤであって、
   前記ブロック群におけるブロックの基準ピッチ長さをＰ（ｍｍ）、該ブロック群の幅をＷ（ｍｍ）、該基準ピッチ長さＰと該幅Ｗとで区画される、該ブロック群の基準区域内に存在する前記ブロックの個数をａ（個）、該基準区域内のネガティブ率をＮ（％）としたとき、ａ／（Ｐ×Ｗ×（１−Ｎ／１００））で与えられる、該ブロック群の単位実接地面積当りのブロック個数密度Ｓは０．００３個／ｍｍ^２〜０．０４個／ｍｍ^２の範囲内にあり、
   前記ブロックは、それぞれ円形に形成されるとともに相互に同一の大きさに形成されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ブロックは、トレッド周方向に千鳥状に配置されている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ブロックに、１本以上のサイプが配設されている、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

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