JP5629535B2

JP5629535B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5629535B2
Application number: JP2010196169A
Authority: JP
Inventors: 岩谷　剛; 剛岩谷
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2030-09-01
Also published as: JP2012051483A

Description

本発明は、タイヤのトレッド踏面に、溝により複数のブロックを区画し、特に氷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。

氷上性能を向上させるために、例えば特許文献１には、タイヤのトレッド踏面に、周方向溝および幅方向溝により複数のブロックを区画し、このブロックを幅方向サイプにより複数のブロック片に区画し、このブロック片の幅方向サイプに接する両端のブロック高さを最も高く、中央部のブロック高さを最も低くした空気入りタイヤが開示されている。

特開２００６−１３１０２１号公報

しかしながら、上述した空気入りタイヤでは、サイプによるエッジ効果を高めることはできるが、荷重負荷時の接地面積の増加には着目していないため、接地面積をさらに増加させる余地があった。
そこで、本発明の目的は、荷重負荷時の接地面積を増加させ、氷上性能を向上させた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）トレッド踏面に、複数の溝により複数のブロックを区画してなる空気入りタイヤにおいて、
前記複数のブロックには、タイヤ赤道面を横切る向きに延びる複数のサイプが形成され、前記複数のサイプによって区画されたブロック片の表面に椀状の凹部が形成されており、
トレッドショルダー部のブロックに形成された凹部の深さは、トレッドセンター部のブロックに形成された凹部の深さより深いことを特徴とする空気入りタイヤ。

（２）前記凹部は、トレッド幅方向およびトレッド周方向のそれぞれに単一の曲率により形成されている表面を有することを特徴とする上記（１）に記載の空気入りタイヤ。

（４）前記凹部の深さは、前記溝の深さの１０％以内であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

（５）トレッド踏面に、複数の溝により五角形以上の多角形の平面形状をした複数の多角形ブロックを区画してなる空気入りタイヤにおいて、
前記トレッド踏面に、前記多角形ブロックがトレッド周方向に間隔を置いて並べられた多角形ブロック列を２列以上設けるとともに、
トレッド幅方向で隣り合う多角形ブロック列に属する多角形ブロックを、一方の多角形ブロック列に属する多角形ブロックのトレッド周方向位置が、他方の多角形ブロック列に属する、トレッド周方向で隣り合う多角形ブロック同士の間に位置されるとともに、一方の多角形ブロック列に属する多角形ブロックと他方の多角形ブロック列に属する多角形ブロックとがトレッド周方向視およびトレッド幅方向視の双方において部分的に重なるよう千鳥状に配列することにより、多角形ブロックが密集配置されたブロック群を形成した、
ことを特徴とする上記（１）〜（４）に記載した空気入りタイヤ。

本発明により、荷重負荷時の接地面積を増加させ、氷上性能を向上させた空気入りタイヤを提供することができる。

（ａ）は本発明の空気入りタイヤの一実施例に係るトレッドパターンの展開図であり、（ｂ）は図１（ａ）のＶ−Ｖ断面図であり、（ｃ）は図１（ａ）のＷ−Ｗ断面図である。本発明の作用効果を説明するための図である。凹部の変形例を示す図である。本発明の空気入りタイヤの一実施例に係るトレッドパターンの展開図である。本発明の空気入りタイヤの一実施例に係るトレッドパターンの展開図である。（ａ）は従来例タイヤ、（ｂ）は発明例タイヤのサンプルピースを示す図である。

以下に、図面を参照しながら本発明の空気入りタイヤを詳細に説明する。
なお、タイヤの内部補強構造等は一般的なラジアルタイヤのそれと同様であるので図示
を省略する。

図１（ａ）は、本発明の空気入りタイヤの一実施例に係るトレッドパターンの展開図である。図示のトレッドパターンは、トレッド踏面１に、複数の溝、図示例では、トレッド周方向に直線状に延びる２本の周方向溝２と、トレッド幅方向に直線状に延びる複数の幅方向溝３とにより、複数のブロック４が区画されている。各ブロック４には、タイヤ赤道面ＣＬに直交する方向に延び、かつ、周方向溝２を連通するような複数の、図示例では５本のサイプ５が形成されている。これらのサイプ５によって、ブロック４は６個のブロック片４ａに区画されている。ブロック片４ａの表面には、椀状の凹部６が形成されている。凹部６は平面視で略楕円形である。
なお、上述した例では、サイプ５は隣り合う周方向溝２を連通させていたが、サイプ５はブロック内で終端してもよい。また、サイプ５はタイヤ赤道面ＣＬを横切る向き、すなわち、タイヤ赤道面ＣＬに平行な向き以外に延びればよく、タイヤ赤道面ＣＬに対して傾斜して延びてもよいが、エッジ効果を最大限に発揮するためにはトレッド幅方向に延びていることが好ましい。

図１（ｂ）に、図１（ａ）のＶ−Ｖ断面図を示し、図１（ｃ）に、図１（ａ）のＷ−Ｗ断面図を示す。凹部６の表面は、図１（ｂ）に示すように、トレッド周方向に、トレッド踏面１よりタイヤ径方向外側に中心を有する１つの円弧（曲率Ｒｖ）からなり、図１（ｃ）に示すように、トレッド幅方向に、トレッド踏面１よりタイヤ径方向外側に中心を有する１つの円弧（曲率Ｒｖ）からなる。すなわち、凹部６は、最深点Ｘを通り、トレッド周方向およびトレッド幅方向のそれぞれに単一の曲率により形成されている表面を有する。

以下、本発明の作用を説明する。
図２（ａ）〜（ｄ）はブロック片４ａが接地直後の状態から、タイヤの回転に伴って、タイヤ回転軸の直下に至り、接地域内から抜け出すまでの状態を順に示したものである。
まず、図２（ａ）に示す、ブロック片４ａが接地直後のほぼ無荷重の状態から、ブロック片４ａが接地域内に入り始め、ブロック片４ａに荷重が加わり始めると、図２（ｂ）に示すように、ブロック片４ａの表面部分は、凹部６が拡張する向きに変形し、凹部６と氷路面２０との間の凹部内空間が狭くなり、この凹部６内に存在する空気が外側に放出される。
次に、図２（ｃ）に示すように、ブロック片４ａがタイヤ回転軸の直下に完全に入り、さらに荷重が加わると、最終的に凹部６の全表面が氷路面２０に接地する結果、ブロック片４ａの表面を超える径で広がるため、接地面積が増加する。この状態から、図２（ｄ）に示すように、タイヤがさらに回転して、ブロック片４ａに荷重がかからなくなると、凹部６はもとの形状に復元しようとするが、その際凹部６内が減圧下におかれ、この減圧による吸着効果（吸盤効果）により、ブロック片４ａは氷路面２０に対する吸着力を得る。この吸着力により、除荷状態になってもなお路面２０との接触が維持される。その結果、凹部６の表面による接地面積の増大に加えて、吸着効果により、ブロック片４ａのすべりや浮き上がりは抑制され、氷上ブレーキ性能が向上する。
特に、タイヤがブレーキング状態にあるときは、接地面の後半のブロックが除荷されていく過程において最も滑りやすくなるが、上述したとおり、本発明はこのときの浮き上がり変形を抑制、接地面積を大幅に確保することが可能となり、氷上ブレーキ性能を向上させることができる。また、氷路面２０に存在していた水膜は、ブロック片４ａ間のサイプ５に入り込むことも、氷上ブレーキ性能の向上に寄与する。

なお、特許文献１に示した空気入りタイヤの場合、ブロック片の中央が窪んでいることにより、トレッド周方向に対して接地面積を増加させることはできるものの、ブロック幅方向に対して接地面積を増加させることはなく、さらに、上述した吸着効果を得ることもできない。
一方、本発明では、荷重負荷時の接地面積をトレッド周方向およびトレッド幅方向の両方向に増加させ、さらに、上述した吸着効果により、氷上性能をさらに向上させることが可能となった。

椀状の凹部６は、上述した、トレッド幅方向およびトレッド周方向のそれぞれに単一の曲率により形成される表面を有する場合の他、図３（ａ）に示すように、異なる曲率Ｒ１、Ｒ２により形成された表面を有することもできる。また、図３（ｂ）に示すように、凹部６の表面は、その曲率が徐々に変化する楕円形とすることもできる。また、図３（ｃ）に示すように、凹部６の表面は、いわゆる、バスタブ曲線を描いてもよい。また、図３（ｄ）に示すように、凹部６の表面は、変曲点を有するような曲線を描いてもよい。
なお、凹部６の形状は、トレッド周方向およびトレッド幅方向に異なる曲線とすることもできる。例えば、トレッド周方向には単一の曲率Ｒにより形成され、トレッド幅方向にはバスタブ曲線を描く凹部６とすることもできる。

図４（ａ）（ｂ）は、本発明の空気入りタイヤの一実施例に係るトレッドパターンの展開図である。
図４（ａ）では、サイプ５がトレッド周方向に振幅を有するジグザグ状である。ジグザグ状のサイプ５により、ブロック片４ａのエッジ効果を高めることができる。なお、サイプの深さ方向にも振幅を有する、いわゆる３Ｄサイプとすることもできる。
図４（ｂ）では、凹部６の縁がサイプ５および／またはブロック端４Ｅに接している。この構成により、ブロック片４ａの縁部の厚さが減少するので、ブロック片４ａが荷重を受けて、凹部６の表面を接地させる際に、ブロック片４ａの縁部分の抵抗が小さく、接地面積を増大させることができる。

また、トレッドショルダー部のブロックに形成された凹部６の深さＹ（最深点Ｘを通る深さを意味する、以下同じ）は、トレッドセンター部のブロックに形成された凹部６の深さＹより深いことが好適である。荷重をかけたとき、トレッドショルダー部は、トレッドセンター部より接地圧が高い。また、制動時も、トレッドショルダー部は、トレッドセンター部より接地圧が高い。それゆえ、トレッドショルダー部のブロックに形成された凹部６の深さＹを深くすることにより、荷重負荷時の接地面積を、トレッドセンター部対比で増加させ、氷上性能を向上させることができる。
なお、トレッドショルダー部とは、トレッド端ＴＥに最も近いブロックのことであり、トレッドセンター部のブロックは、タイヤ赤道面ＣＬに最も近いブロックのことである。

また、凹部６の深さＹは、周方向溝２の溝深さおよび幅方向溝３の溝深さの１０％以内であることが好適である。なぜなら、深さＹが上記範囲超の場合、荷重負荷時に凹部６の最深点Ｘが接地しないおそれがあるとともに、ブロック４の剛性が低下して偏摩耗が生ずるおそれがあるためである。

図５は、本発明の空気入りタイヤの一実施例に係るトレッドパターンの展開図である。
トレッド踏面１には、トレッド周方向に沿って延びる３本の周方向溝２ａ、２ｂ、２ｃが設けられている。これらの周方向溝２ａ、２ｂ間には、溝９によって区画され平面形状が八角形の多角形ブロック１０が多数設けられている。多角形ブロック１０の平面形状は八角形に限らず五角形以上の多角形とすることができるが、トレッド幅方向に延びるエッジを確実に配置できるとともに、後述のように多角形ブロック１０を千鳥状にかつ密に配置しやすくなるので八角形とすることが好ましい。各多角形ブロック１０には、トレッド幅方向にジグザグ状に延びる２本のサイプ５が形成されている。これらのサイプ５によって、多角形ブロック１０は３個のブロック片１０ａに区画されている。ブロック片１０ａの表面には、平面視で略楕円形の凹部６が形成されている。

各多角形ブロック１０は、トレッド周方向に間隔を置いて並べられており、それによりトレッド踏面１に２列の多角形ブロック列１１が形成されている。トレッド幅方向で隣り合う多角形ブロック列１１に属する多角形ブロック１０は、一方の多角形ブロック列１１に属する多角形ブロック１０のトレッド周方向位置が、他方の多角形ブロック列１１に属する、トレッド周方向で隣り合う多角形ブロック１０同士の間に位置されるとともに、一方の多角形ブロック列１１に属する多角形ブロック１０と他方の多角形ブロック列１１に属する多角形ブロック１０とがトレッド周方向視およびトレッド幅方向視の双方において部分的に重なるよう千鳥状に配列されていて、これにより、トレッド踏面１に、多角形ブロック１０が密集配置されてなるブロック群Ｇが形成されている。
ここに、ブロック群Ｇにおいて、多角形ブロック１０を区画する溝９は、トレッド周方向に隣り合う多角形ブロック１０間に挟まれた溝部分９ａと、千鳥関係にある多角形ブロック１０間に挟まれた溝部分９ｂと、を有する。

図５に示すトレッドパターンを有することにより、上述したとおり、凹部６の接地面積増加効果および吸盤効果に加えて、適度なブロック剛性が確保され各多角形ブロック１０の接地性が向上し、また各多角形ブロック１０が小型化されるとともに充分に密に配置される結果、ブロック剛性を確保しつつもパターンエッジ（全多角形ブロック１０の総エッジ長さ）を著しく増大させることができる。よって、氷上性能を顕著に向上させることができる。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれだけに限定されるものではない。
発明例タイヤおよび従来例タイヤのサンプルピースを試作し、ＦＥＭ計算および氷上ターンテーブル試験により氷上性能を評価した。
サンプルピースとして、図６（ａ）に示す従来例タイヤのブロックおよび図６（ｂ）に示す発明例タイヤのブロックを用意した。各ブロック４はトレッド幅方向に延びるサイプ５によりブロック片４ａに区画されている。従来例タイヤのブロック片４ａの表面は平面である。発明例タイヤのブロック片４ａの表面には椀状の凹部６が形成されている。

（ＦＥＭ計算）
ＦＥＭ計算により、発明例および従来例に関して、接地面積、平均エッジ圧および予測氷上性能を測定した。結果は、従来例を１００として表１に指数表示した。いずれの測定項目も、数値が大きいほど性能が優れていることを示す。

（氷上ターンテーブル試験）
氷（温度−２℃）を配置したターンテーブルの上で、発明例および従来例のサンプルピースを用いて、氷上摩擦係数を測定した。試験条件としては、荷重３ｋｇｆ／ｃｍ²、速度５ｋｍ／ｈとした。結果は、従来例を１００として表１に指数表示した。いずれの測定項目も、数値が大きいほど性能が優れていることを示す。

表１より、発明例は、従来例対比、氷上性能が向上していることが分かる。
以上の通り、本発明により、氷上性能を向上させた空気入りタイヤを提供することができる。

１トレッド踏面
２周方向溝
３幅方向溝
４ブロック
４ａブロック片
５サイプ
６凹部
１０多角形ブロック
１０ａブロック片
１１多角形ブロック列
Ｇブロック群Ｇ

Claims

トレッド踏面に、複数の溝により複数のブロックを区画してなる空気入りタイヤにおいて、
前記複数のブロックには、タイヤ赤道面を横切る向きに延びる複数のサイプが形成され、前記複数のサイプによって区画されたブロック片の表面に椀状の凹部が形成されており、
トレッドショルダー部のブロックに形成された凹部の深さは、トレッドセンター部のブロックに形成された凹部の深さより深いことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記凹部は、トレッド幅方向およびトレッド周方向のそれぞれに単一の曲率により形成されている表面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。
前記凹部の深さは、前記溝の深さの１０％以内であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
トレッド踏面に、複数の溝により五角形以上の多角形の平面形状をした複数の多角形ブロックを区画してなる空気入りタイヤにおいて、
前記トレッド踏面に、前記多角形ブロックがトレッド周方向に間隔を置いて並べられた多角形ブロック列を２列以上設けるとともに、
トレッド幅方向で隣り合う多角形ブロック列に属する多角形ブロックを、一方の多角形ブロック列に属する多角形ブロックのトレッド周方向位置が、他方の多角形ブロック列に属する、トレッド周方向で隣り合う多角形ブロック同士の間に位置されるとともに、一方の多角形ブロック列に属する多角形ブロックと他方の多角形ブロック列に属する多角形ブロックとがトレッド周方向視およびトレッド幅方向視の双方において部分的に重なるよう千鳥状に配列することにより、多角形ブロックが密集配置されたブロック群を形成した、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載した空気入りタイヤ。