JP5261783B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド面の陸部にサイプを形成した空気入りタイヤに関し、特にスタッドレスタイヤとして有用である。

従来、スタッドレスタイヤでは、ブロックやリブなどの陸部にサイプと呼ばれる切り込みを形成しており、このサイプによるエッジ効果や除水効果によって、摩擦係数が低いアイス路面での走行性能（以下、アイス性能と呼ぶ。）を高めている。かかるサイプとしては、長手方向に沿って直線状に延びる直線サイプや、波状に延びる波形サイプなどが実用化されている。

ところで、ゴムは非圧縮性であるため、タイヤに荷重が作用した場合には、路面に接するトレッド面の動きが大きくなり、サイプの開口部が閉じ易くなる。特に、摩擦係数が低いアイス路面においては、トレッド面が滑るために動き易く、サイプが容易に閉じて開口部が狭小化してしまうので、サイプが本来発揮すべきエッジ効果や除水効果が低下することがあった。

この問題を解決するものとして、下記特許文献１には、図８，９に示すような幅広部２１〜２４を有するサイプ２０をブロック１（陸部の一例）に形成したタイヤが記載されている。この幅広部２１〜２４は、サイプ２０の長手方向に延びる凹部２６をサイプ壁面２０ａ，２０ｂに配設することで構成され、トレッドゴムが荷重を受けた場合には、その荷重による変形を幅広部２１〜２４で吸収することができる。その結果、サイプの開口部の狭小化を抑制し、サイプによるエッジ効果や除水効果を確保することができる。

しかしながら、上記のサイプ構造では、サイプ幅が大となる部分が直線状に長く延びるため、陸部剛性が低下する傾向にあり、特に摩耗が進行して幅広部がトレッド面に現れると、陸部剛性が極端に低下することが判明した。このような陸部剛性の低下は、陸部の過大な倒れ込みによる接地面積の減少を引き起こし、エッジ効果や除水効果を悪化させうるため、これを改善することで性能的に改良できる見込みがあることが分かった。

下記特許文献２には、トレッド面から深さ方向に延びてサイプ底部に到達せずに終端する第１幅広部と、その第１幅広部に対して長手方向及び深さ方向に位置を異ならせた第２幅広部とを有するサイプが記載されている。しかし、このサイプ構造は、制動時などに開口部が完全に閉塞することを防ぐものであり、幅広部を長手方向に沿って有するものではない。それ故、幅広部で変形を吸収することで、開口部の狭小化を抑制する効果は期待できない。

また、下記特許文献３には、長手方向の３箇所以上において、トレッド面からサイプ底部に達する幅広部を設けたサイプが記載されている。しかし、このサイプ構造は、重荷重用空気入りタイヤにおけるサイプ底部でのクラックの発生を抑制するものであり、幅広部を長手方向に沿って有するものではない。それ故、幅広部で変形を吸収することで、開口部の狭小化を抑制する効果は期待できない。

要するに、上述した問題に対しては、トレッドゴムを深さ方向に撓み易くし、幅広部で変形を吸収して開口部の狭小化を抑制しながらも、陸部剛性を確保して過大な倒れ込みを防ぐことが重要となるが、下記特許文献１〜３記載のサイプ構造はその解決手段を開示するものではない。
特開２００７−８３０３号公報 特開２００５−２４７１０５号公報 特開平９−２７２３１２号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、サイプの開口部の狭小化を抑制しながら、陸部剛性を確保して過大な倒れ込みを防ぐことで、サイプによるエッジ効果や除水効果を確保することができる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することができる。即ち、本発明の空気入りタイヤは、トレッド面の陸部にサイプを形成した空気入りタイヤにおいて、前記サイプが、深さ方向の少なくとも一箇所に、長手方向に沿った幅広部を有し、前記幅広部が、前記サイプよりも長手方向と深さ方向に小さく且つ前記陸部の表面に縁を有するサイプ壁面を凹ませてなる凹部を、前記サイプの長手方向に沿って、サイプ幅に対応した距離を隔てて対面する前記サイプ壁面の両側に交互に配設して構成されているものである。

本発明に係る空気入りタイヤでは、幅広部が上記の如き複数の凹部で構成されていることにより、サイプ壁面の各々において、サイプ幅が大となる部分が長手方向に短く断続的に形成される。そのため、幅広部による陸部剛性の低下を抑制でき、たとえ摩耗が進行して幅広部がトレッド面に現れたときでも、陸部剛性が極端に低下することがない。しかも、上記凹部がサイプ壁面の両側に交互に配設されることで、長手方向に沿った幅広部が構成されることから、トレッドゴムを深さ方向に撓み易くし、幅広部で変形を吸収して開口部の狭小化を抑制することができる。その結果、サイプによるエッジ効果や除水効果を確保して、アイス性能を向上することができる。

上記において、前記サイプが深さ方向の複数箇所に前記幅広部を有し、その深さ方向に隣り合う前記凹部同士が互いに逆向きに凹んでいるものが好ましい。サイプが深さ方向の複数箇所に幅広部を有することにより、幅広部で変形を吸収して開口部の狭小化を抑制する効果を向上できる。しかも、深さ方向に隣り合う凹部同士が互いに逆向きに凹んでいることから、陸部の剛性バランスが良好となり、陸部の過大な倒れ込みを効果的に抑制することができる。

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、本発明に係る空気入りタイヤのトレッド面の一例を示す展開図である。この空気入りタイヤは、複数のブロック１（陸部の一例）を有するトレッドパターンを備える。ブロック１は、タイヤ周方向に延びる主溝２とタイヤ幅方向に延びる横溝３とによって区分されており、タイヤ赤道線Ｃに関して対称的に５列のブロック１が配列されている。

図２は、ブロック１の側面図であり、上下方向がサイプ１０の深さ方向、紙面に垂直となる方向がサイプ１０の長手方向Ｎとなる。本実施形態では、サイプ１０の長手方向Ｎがタイヤ幅方向に平行する例を示すが、本発明はこれに限られない。各ブロック１には、直線状の開口部を有する複数本（本実施形態では３本）のサイプ１０が、所定の間隔で平行に設けられている。符号Ｗは、トレッド面におけるサイプ幅である。

本実施形態のサイプ１０は、ブロック１の側壁にて両端が開口した両側オープンサイプであるが、本発明はこれに限定されず、片端又は両端がブロック１の内部で終端していても構わない。但し、ブロック１の側壁にてサイプ１０の片端又は両端が開口していると、ブロック１の剛性が低くなりがちであることから、本発明は、サイプの片端又は両端が開口している場合において特に有用となる。

図３は、サイプ１０を長手方向Ｎに沿って分割したときの縦断面斜視図である。図４は、サイプ１０の横断面図であり、それぞれ図２の（ａ）ａ−ａ断面、（ｂ）ｂ−ｂ断面、（ｃ）ｃ−ｃ断面、（ｄ）ｄ−ｄ断面を示している。図５は、サイプ１０のサイプ壁面を示す正面図であり、（ａ）が図３左側となるサイプ壁面１０ａ、（ｂ）が図３右側となるサイプ壁面１０ｂを示している。

本実施形態では、図３〜５に示すように、サイプ１０が、深さ方向の２箇所に、長手方向Ｎに沿った幅広部１１，１２を有する例を示す。幅広部１１は、サイプ１０よりも長手方向と深さ方向に小さい凹部４を、長手方向Ｎに沿ってサイプ壁面１０ａ，１０ｂの両側に交互に配設して構成されている。凹部４の長さ４Ｌ及び深さ４Ｄとサイプ長さ１０Ｌとの関係は、それぞれ４Ｌ＜１０Ｌ、４Ｄ＜１０Ｄである。

サイプ壁面１０ａ，１０ｂの各々では、複数の凹部４が長手方向Ｎに間隔を置いて配され、サイプ幅が大となる部分が長手方向Ｎに短く断続的に形成されている。このため、幅広部１１によるブロック１剛性の低下を抑制でき、摩耗が進行して幅広部１１がトレッド面に現れた場合においても、ブロック１剛性が極端に低下することがない。しかも、図４（ｂ）に示すように、サイプ幅が大となる部分がサイプ１０の全長にわたって形成されているため、トレッドゴムを深さ方向に撓み易くし、幅広部１１で変形を吸収して開口部の狭小化を抑制できる。その結果、サイプ１０によるエッジ効果や除水効果を確保して、アイス性能を向上することができる。

本実施形態では、図４（ｂ）に示すように長手方向Ｎに沿って凹部４の連続性が確保され、幅広部１１の全体においてサイプ幅が大となる部分が連続して形成されている。このため、荷重負荷時の変形を幅広部１１にて効果的に吸収でき、サイプ１０の開口部の狭小化を抑制する効果が向上する。なお、本発明では、互いに対向するサイプ壁面に配設された凹部４同士が長手方向Ｎに重複していても構わないが、ブロック１剛性の低下を抑制する観点から、本実施形態のように凹部４同士の側端の位置を一致させることが好ましい。

幅広部１２は、幅広部１１と略同様の構成であり、凹部５を長手方向Ｎに沿ってサイプ壁面１０ａ，１０ｂの両側に交互に配設して構成されている。本発明では、サイプが少なくとも１つの幅広部を有していればよいが、本実施形態のように複数の幅広部１１，１２を有することにより、トレッドゴムを深さ方向に撓み易くし、幅広部で変形を吸収して開口部の狭小化を抑制する効果を向上できる。なお、深さ方向の３箇所以上に幅広部を設けることも可能である。

深さ方向に隣り合う凹部４と凹部５とは、互いに逆向きに凹んでいる。すなわち、サイプ壁面１０ａに設けた凹部４とサイプ壁面１０ｂに設けた凹部５とが深さ方向に隣り合い、サイプ壁面１０ｂに設けた凹部４とサイプ壁面１０ａに設けた凹部５とが深さ方向に隣り合っている。これによって、ブロック１の剛性バランスが良好となり、ブロック１の過大な倒れ込みを効果的に抑制することができる。加えて、サイプ１０の配置中心のずれを抑制でき、ブロック１内での接地圧を均一化してアイス性能の向上に寄与しうる。

図３，５に示すように、本実施形態では、サイプ壁面１０ａ，１０ｂの各々において、凹部４と凹部５とが長手方向Ｎに互いに重複せず、その側端の位置を一致させている。これにより、サイプ壁面１０ａ，１０ｂのいずれか一方において、凹部４と凹部５が深さ方向に連続することがないため、ブロック１剛性の低下を好適に抑制できる。

凹部４，５の形状は特に限られるものではないが、本実施形態のように矩形板状の空間部を形成するものが好ましい。これにより、トレッドゴムが荷重を受けた場合に、その荷重による変形を幅広部１１，１２で適切に吸収することができる。本実施形態では、凹部４と凹部５の寸法及び形状が一律に同じである例を示すが、これらを互いに異ならせても構わない。

凹部４，５のサイプ１０に対する長さの比４Ｌ／１０Ｌ，５Ｌ／１０Ｌは、それぞれ０．０５〜０．３であることが好ましく、０．０５〜０．２であることがより好ましい。これらの比が０．０５未満であると、トレッドゴムを深さ方向に撓み易くし、幅広部で変形を吸収して開口部の狭小化を抑制する効果が小さくなる傾向にある。また、この比が０．３を超えると、ブロック１剛性の低下を抑制する効果が小さくなる傾向にある。

凹部４，５の深さ４Ｄ，５Ｄは、０．３〜２．５ｍｍであることが好ましく、１〜１．５ｍｍであることがより好ましい。これらが０．３ｍｍ未満であると、トレッドゴムを深さ方向に撓み易くし、幅広部で変形を吸収して開口部の狭小化を抑制する効果が小さくなる傾向にある。また、これらが２．５ｍｍを超えると、サイプに複数の幅広部を配することが難しくなると共に、ブロック１剛性の低下を抑制する効果が小さくなる傾向にある。サイプ深さ１０Ｄは、サイプ１０による十分なエッジ効果を発現するうえで、主溝２の深さの３０〜８０％が好ましい。

凹部４，５の厚み４Ｔ，５Ｔは、サイプ幅Ｗに対して５０〜１５０％であることが好ましい。これが５０％未満であると、幅広部１１，１２にて変形を吸収する効果が小さくなる傾向にあり、これが１５０％を超えると、ブロック１の剛性が低下して倒れ込みが過度に大きくなる場合がある。また、サイプ１０による十分なエッジ効果を発現するうえで、サイプ幅Ｗは０．２〜０．６ｍｍが好ましい。

サイプ１０には、トレッド面からサイプ底部に向かって、非幅広部１３、幅広部１１、幅広部１２、非幅広部１４が設けられている。非幅広部１３は、サイプ幅Ｗを維持しながら深さ方向に延び、本実施形態では平坦面として形成されている。このように、トレッド面側に非幅広部１３が配されていることにより、ブロック１が倒れ込み易い摩耗初期段階において、幅広部１１のトレッド面への露出を防止することができる。非幅広部１３の深さ１３Ｄは、０．５〜１．５ｍｍであることが好ましい。

非幅広部１４は、非幅広部１３と同様に、サイプ幅Ｗを維持しながら深さ方向に延びており、本実施形態では平坦面として形成されている。これにより、サイプ底部に凹部４，５が配設されないため、応力が集中し易い部分が形成されず、サイプ底部でのクラックの発生を抑制できる。但し、本発明では、図６に示すように、幅広部１１と幅広部１２との間に非幅広部１４を介在させても構わない。この場合においても、深さ方向に隣り合う凹部４と凹部５とは互いに逆向きに凹んでいることが好ましい。

本発明では、ブロック１の単位面積当たりのサイプ長さであるサイプ密度が０．０５ｍｍ／ｍｍ^２以上であることが好ましい。このサイプ密度が０．０５ｍｍ／ｍｍ^２未満であると、サイプ１０が本来発揮すべき効果が適切に発揮されないことがある。また、ブロック１の剛性を適度に確保する観点から、サイプ密度は０．２ｍｍ／ｍｍ^２を超えないことが好ましい。

図１〜６では、サイプ１０が直線サイプである例を示したが、本発明はこれに限られず、図７に示すような波形サイプであってもよい。図７は、（ａ）サイプ壁面の正面図、（ｂ）ｅ−ｅ断面図、（ｃ）ｆ−ｆ断面図である。波形サイプでは、直線サイプに比べてサイプの開口部が狭くなり難いので、上述した幅広部による開口部の狭小化を抑制する効果と相俟って、サイプによるエッジ効果や除水効果を効果的に確保できるうえ、ドライ路面でのブロック１の倒れ込みを抑制できる。

波形サイプの場合、その波形状の波長に対する凹部４，５の長さの比が、０．８〜１．２程度であることが好ましい。これにより、波形サイプにおける凹部の長さを適正化し、幅広部で変形を吸収して開口部の狭小化を抑制する効果を向上できると共に、その波形サイプを形成するためのブレードの製造が容易になる。

本発明の空気入りタイヤは、陸部に上記の如きサイプが形成されること以外は、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。

本発明は、いわゆる夏用タイヤにも適用できるが、アイス性能に優れていることから、特にスタッドレスタイヤ（冬用タイヤ）として有用である。

［他の実施形態］
（１）本発明の空気入りタイヤが有するトレッドパターンは、特に限定されるものではない。したがって、例えば、平面視矩形のブロックに代えて、Ｖ字形や多角形、曲線基調など何れの形状のブロックにも適用できる。また、ブロックに代えて又は加えて、タイヤ周方向に沿って直線状又はジグザグ状に延びるリブを採用してもよい。更に、本発明では、上記の如きサイプ構造を、トレッドパターン内の全ての陸部に対して採用することができるが、トレッドパターン内の一部の陸部に対してだけ採用しても構わない。

（２）前述の実施形態では、凹部４，５の寸法が一律に同じである例を示したが、本発明ではこれらを互いに異ならせても構わない。かかる場合の好ましい実施形態として、サイプの両端部に位置する凹部の厚みを、そのサイプの中央に位置する凹部の厚みよりも小さくしたものが挙げられる。ドライ路面の走行時にはサイプの両端部が動き易い傾向にあるが、かかる構成によれば、サイプの両端部の動きを抑制して、偏摩耗の防止に寄与することができる。

更に、別の好ましい実施形態として、幅広部をサイプの深さ方向の複数箇所に設け、サイプ底部側に位置する凹部の厚みを、トレッド面側の凹部の厚みよりも大きくしたものが挙げられる。かかる構成によれば、摩耗が進行して陸部高さが減少した段階で、厚みの大きい幅広部がトレッド面に露出するため、摩耗の中期や末期において陸部の倒れ込みを確保でき、サイプによるエッジ効果を適切に奏することができる。

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（３０００ｃｃクラスのＦＲセダン）に装着し、アイス路面を走行して速度４０ｋｍ／ｈから制動力をかけてＡＢＳを作動させた際の制動距離を測定することで評価した。比較例の結果を１００として指数で示し、数値が大きいほどアイス制動性能が良好であることを示す。

（２）アイス旋回性能
タイヤを上記の実車に装着し、アイス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測定することで評価した。比較例の結果を１００として指数で示し、数値が大きいほどアイス旋回性能が良好であることを示す。

比較例
図１に示すようなトレッドパターンを有するタイヤであって、図８，９に示すような幅広部を有するサイプをブロックに形成したタイヤを比較例とした。タイヤサイズは２０５／６５Ｒ１５とし、サイプ深さＤを６．５ｍｍ、各幅広部の深さを１ｍｍ、トレッド面側の非幅広部の深さを１．５ｍｍ、サイプ幅Ｗを０．３ｍｍ、各凹部の厚みを０．３ｍｍとした。

実施例
図１に示すようなトレッドパターンを有するタイヤであって、図２〜５に示すような幅広部を有するサイプをブロックに形成したタイヤを実施例とした。タイヤサイズは２０５／６５Ｒ１５とし、サイプ深さＤを６．５ｍｍ、各幅広部の深さを２ｍｍ、トレッド面側の非幅広部の深さを１．５ｍｍ、サイプ幅Ｗを０．３ｍｍ、各凹部の厚みを０．３ｍｍとした。評価結果を表１に示す。

比較例と実施例は幅広部の総ボリュームが同じであるにも関わらず、表１に示すように、実施例では比較例よりもアイス制動性能及びアイス旋回性能が向上している。これは、実施例では、トレッドゴムを深さ方向に撓み易くし、幅広部で変形を吸収して開口部の狭小化を抑制できるだけでなく、比較例に比べて陸部剛性の低下を抑制でき、サイプによるエッジ効果や除水効果が高められるためであると考えられる。

本発明に係る空気入りタイヤのトレッド面の一例を示す展開図 そのトレッド面に設けられたブロックの側面図 サイプを長手方向に沿って分割したときの縦断面斜視図 サイプの横断面図 サイプ壁面を示す正面図 サイプ壁面の別例を示す正面図 波形サイプにおけるサイプ壁面と横断面を示す図 従来サイプを長手方向に沿って分割したときの縦断面斜視図 従来サイプのサイプ壁面を示す正面図

符号の説明

１ ブロック
４ 凹部
４Ｄ 凹部４の深さ
４Ｌ 凹部４の長さ
４Ｔ 凹部４の厚み
５ 凹部
５Ｄ 凹部５の深さ
５Ｌ 凹部５の長さ
５Ｔ 凹部５の厚み
１０ サイプ
１０Ｄ サイプ深さ
１０Ｌ サイプ長さ
１０ａ サイプ壁面
１０ｂ サイプ壁面
１１ 幅広部
１２ 幅広部
１３ 非幅広部
１４ 非幅広部
Ｎ サイプの長手方向
Ｗ サイプ幅

Claims (2)

1. トレッド面の陸部にサイプを形成した空気入りタイヤにおいて、
   前記サイプが、深さ方向の少なくとも一箇所に、長手方向に沿った幅広部を有し、
   前記幅広部が、前記サイプよりも長手方向と深さ方向に小さく且つ前記陸部の表面に縁を有するサイプ壁面を凹ませてなる凹部を、前記サイプの長手方向に沿って、サイプ幅に対応した距離を隔てて対面する前記サイプ壁面の両側に交互に配設して構成されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記サイプが深さ方向の複数箇所に前記幅広部を有し、その深さ方向に隣り合う前記凹部同士が互いに逆向きに凹んでいる請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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