JP5639461B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、乾燥路面での偏摩耗性能および操縦安定性能を維持しながら雪上路面でのトラクション性能を改良した空気入りタイヤ、特には小型トラック用空気入りタイヤに関するものである。

雪上路面でのトラクション性能には、（１）雪柱せん断力（２）エッジ効果、（３）表面摩擦係数が関連することが分かっている。
雪柱せん断力は、タイヤ周方向溝を連通する幅方向溝の内部に雪が入り込んで、入り込んだ雪が圧縮されることによって高まるので、幅方向溝の本数を増やす、または、幅方向溝の幅を広げることが有効である。また、エッジ効果は、タイヤ幅方向に延びるエッジ成分を増やすことによって高まるので、幅方向溝およびサイプを増やすことが有効である。しかしながら、これら手法を採用すると、ブロック剛性が低下して、接地時のブロックの倒れこみが大きくなり、乾燥路面での偏摩耗性能および操縦安定性能が低下することが知られている。
さらに、表面摩擦係数は、路面との接触面積を増やすことの他に、トレッドゴムの垂直方向の弾性率を下げることによって増加するが、トレッドゴムの物性を変更すると、耐摩耗性能を確保することが困難となる。
従来、乾燥路面での諸性能を確保しつつ、雪上性能を向上させることを意図した様々な空気入りタイヤが提案されている（例えば、特許文献１）

特開２００５−８１９０１号公報

しかしながら、本発明者は、上述した従来技術に更なる改善の余地があることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の目的は、乾燥路面での偏摩耗性能および操縦安定性能を維持しながら雪上路面でのトラクション性能を改良し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）タイヤ周方向に沿ってジグザグ状に延びる１本の中央周方向溝と、
前記中央周方向溝のタイヤ幅方向両側の、タイヤ周方向に延びる１対の側方周方向溝と、
前記中央周方向溝と前記側方周方向溝のそれぞれとを連通する複数本の中央幅方向溝と、
前記側方周方向溝のそれぞれとトレッド端とを連通する複数本の側方幅方向溝と、
により、トレッド部をブロック状の陸部に区画形成した空気入りタイヤであって、
前記陸部には、タイヤ幅方向に沿ってジグザグ状に延びる複数のサイプが形成され、
前記中央幅方向溝の数は前記側方幅方向溝の数と等しく、
前記中央幅方向溝および前記側方幅方向溝の底部に、タイヤ周方向に隣接する陸部を連結する底上げ部が設けられ、前記底上げ部は、タイヤ幅方向外側の端部のみにテーパー部が形成された、
ことを特徴とする空気入りタイヤ。

（２）前記底上げ部の長さは、該底上げ部が形成されている前記中央幅方向溝あるいは前記側方幅方向溝の長さの１／２以下であることを特徴とする上記（１）に記載の空気入りタイヤ。

（３）前記底上げ部の深さは、前記中央周方向溝の深さの３／４以下であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の空気入りタイヤ。

（ａ）は本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンの展開図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ端面図である。 （ａ）は積車時、（ｂ）は空車時のタイヤのフットプリントである。 本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンの展開図である。

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。
図１（ａ）は、本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンの展開図である。タイヤ周方向に沿って延びる溝として、タイヤ赤道面ＣＬ上にジグザグ状に延びる１本の中央周方向溝１と、この中央周方向溝１のタイヤ幅方向両側で直線状に延びる１対の側方周方向溝２、２が形成されている。また、タイヤ幅方向に沿って延びる溝として、中央周方向溝１と側方周方向溝２、２のそれぞれとを連通する複数本の中央幅方向溝３と、側方周方向溝２、２のそれぞれとトレッド端ＴＥとを連通する複数本の側方幅方向溝４とが形成されている。中央周方向溝１と、側方周方向溝２と、中央幅方向溝３とによって、ブロック状の中央陸部５が区画形成され、側方周方向溝２と、トレッド端ＴＥと、側方幅方向溝４とによって、ブロック状の側方陸部６が区画形成されている。中央陸部５および側方陸部６には、タイヤ幅方向に沿ってジグザグ状に延びる複数のサイプ７が形成されている。タイヤ全体で見たとき、中央幅方向溝３の数は、側方幅方向溝４の数と等しい。
また、トレッド部の少なくともトレッド踏面を構成するトレッドゴムの−２０℃時のせん断弾性率が７．０×１０ ⁶ Ｐａ〜８．０×１０ ⁶ Ｐａである。
なお、トレッド端ＴＥとは、空気入りタイヤをＥＴＲＴＯ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫに規定されている標準リムに装着し、適用サイズ・プライレーティングまたはロードインデックスにおける最大負荷能力に対応する空気圧を充填し、最大負荷能力を負荷したときのタイヤ幅方向最外の接地部分を指す。

中央幅方向溝３の中央周方向溝１に開口する側の底部には、タイヤ周方向に隣接する中央陸部５を連結する底上げ部３ｓが設けられている。同様に、側方幅方向溝４の側方周方向溝２に開口する側の底部には、タイヤ周方向に隣接する側方陸部６を連結する底上げ部４ｓが設けられている。
図１（ｂ）に、図１（ａ）のＡ−Ａ端面図を示すように、中央幅方向溝３の中央周方向溝１に開口する側の底部には、中央幅方向溝３を浅くする底上げ部３ｓが設けられている。この底上げ部３ｓは、側方周方向溝２側（タイヤ幅方向外側）の端部に、中央幅方向溝３の溝深さがタイヤ幅方向外側に向かって漸増するような、テーパー部ｔが形成されている。

以下、本発明の作用を説明する。
中央幅方向溝３の数を、側方幅方向溝４の数と等しくすることにより、すなわち、陸部を分断する幅方向溝を、中央陸部５と側方陸部６とで同数とすることにより、トレッド踏面内のタイヤ幅方向にバランスよく雪柱せん断力を得ることができる。
また、特に小型トラック用空気入りタイヤでは、使用条件により負荷荷重の増減が大きい。図２（ａ）に積車時のフットプリントを示し、図２（ｂ）に空車時のフットプリントを示すように、積車時のショルダー陸部の接地長Ｌａは、空車時のショルダー陸部の接地長Ｌｂに比べ長い。すなわち、空車時は、ショルダー陸部における幅方向溝によって得られる雪柱せん断力が少なくなるため、中央周方向溝１をジグザグ状にすることにより、空車時にも十分な雪柱せん断力を得ることができる。
各陸部に形成するサイプ７をタイヤ幅方向に沿ってジグザグ状にすることによって、タイヤ周方向だけでなくタイヤ幅方向にもエッジ効果を発揮するので、タイヤにスリップ角が付いたときのトラクション性能を向上することができる。

小型トラック用空気入りタイヤにおける代表的な偏摩耗として、側方陸部６のヒール・アンド・トゥ摩耗がある。タイヤの径差に起因して、タイヤ赤道面ＣＬ付近とトレッド端ＴＥ付近とでは接地長が異なり、トレッド端ＴＥ付近の側方陸部６では転動時に引きずり（自励）が発生する。特に接地圧の高い（強力なせん断力が作用する）側方陸部６のタイヤ幅方向内側ではヒール・アンド・トゥ摩耗が発生しやすい。この側方陸部６の、特に、側方陸部６のタイヤ幅方向内側のタイヤ周方向剛性を高めることによって、ヒール・アンド・トゥ摩耗を抑制することができる。
本発明では、側方幅方向溝４の側方周方向溝２に開口する側の底部に、タイヤ周方向に隣接する側方陸部６を連結する底上げ部４ｓを設けることにより、当該部分のタイヤ周方向剛性を高め、ヒール・アンド・トゥ摩耗を抑制している。
また、ハンドル応答性やふらつき性などの、乾燥路面での操縦安定性能を向上させるには、センターフィール（直進走行時の微少操舵角に対する応答性）を向上させることが重要である。そのために、本発明では、中央幅方向溝３の中央周方向溝１に開口する側の底部に、タイヤ周方向に隣接する中央陸部５を連結する底上げ部３ｓを設けることにより、タイヤ赤道面ＣＬ付近の周方向剛性を高めている。
さらに、底上げ部３ｓ、４ｓに関して、タイヤ幅方向外側（タイヤ赤道面ＣＬと反対側）の端部にテーパー部ｔを形成することにより、排雪性、すなわち、中央幅方向溝３および側方幅方向溝４に入り込んだ雪が、路面から離れた後に排出される性能を向上させることができる。トレッド踏面と路面との間の雪の流れる方向は、排水の方向と概ね同一であり、接地長の長いトレッドセンター部から、トレッドショルダー部にできる流線の方向になる。底上げ部３ｓ、４ｓのタイヤ幅方向外側の端部にテーパー部ｔを形成することにより、中央幅方向溝３および側方幅方向溝４に目詰まりした雪が、トレッド端ＴＥの方向に抜けていく。なお、排雪性を向上させると、断続的に雪柱せん断が得られ、スノートラクション性能の向上につながる。

また、図１（ｂ）に示すように、底上げ部３ｓのタイヤ幅方向長さＬは、この底上げ部３ｓが形成されている中央幅方向溝３のタイヤ幅方向長さＬ３の１／２以下であることが好ましい。底上げ部３ｓの長さＬが中央幅方向溝３の長さＬａの１／２超である場合、中央幅方向溝３の溝体積が減少し、十分な雪柱せん断力を得られないおそれがある。
また、底上げ部３ｓの深さＤは、中央周方向溝１の深さＤ１の３／４以下であることが好ましい。底上げ部３ｓの深さＤが、中央周方向溝１の深さＤ１の３／４超である場合、中央幅方向溝３の溝体積が減少し、十分な雪柱せん断力を得られないおそれがある。
なお、図１（ｂ）では底上げ部３ｓを例として説明したが、底上げ部４ｓも同様である。

通常の小型トラック用スノータイヤのトレッドゴムのせん断弾性率は５．０×１０ ⁶ Ｐａ〜６．０×１０ ⁶ Ｐａであるが、本発明のタイヤでは、トレッド部の少なくともトレッド踏面を構成するトレッドゴムの−２０℃時のせん断弾性率を７．０×１０ ⁶ Ｐａ〜８．０×１０ ⁶ Ｐａとすることにより、トレッドゴムがせん断方向に硬化し、タイヤ転動時の陸部（ブロック）の倒れ込みを防止するとともに、トレッド踏面が路面から浮き上がるのを抑制することができる。その結果、エッジ効果を向上させることができる。さらに、トレッドゴムのせん断歪が抑制されるので、摩耗エネルギーが小さくなり、耐摩耗性能も向上する。

さらに、雪柱せん断力を向上させるために、中央幅方向溝３および側方幅方向溝４のトレッド踏面全体における比率を０．２００以上０．２５０以下とすることが好ましい。この比率が０．２００の未満の場合、中央幅方向溝３および側方幅方向溝４による雪柱の形成が難しく、十分なせん断力が得られないおそれがある。一方、この比率が０．２５０超の場合、中央幅方向溝３あるいは側方幅方向溝４の溝幅が広がり、中央陸部５あるいは側方陸部６の間隔が離れるため、偏摩耗性能が悪化するおそれがある。

さらに、エッジ効果を向上させるために、サイプ７のタイヤ幅方向長さを１５．０ｍｍ以上１８．０ｍｍ以下とすることが好ましい。サイプ７のタイヤ幅方向長さが１５．０ｍｍ未満の場合、サイプ７によるエッジ効果が十分得られないおそれがある。一方、サイプ７のタイヤ幅方向長さが１８．０ｍｍ超の場合、サイプ７が形成された陸部のブロック剛性が低下して、偏摩耗性能が悪化するおそれがある。
なお、図１（ａ）において、サイプ７は、隣接する周方向溝を連通させるように陸部の一端から他端まで延在しているが、陸部内で終端させることもできる。

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、従来例タイヤおよび比較例タイヤを試作し、雪上路面でのトラクション性能および乾燥路面での偏摩耗性能および操縦安定性能を評価した。
各供試タイヤ（タイヤサイズ：２３５／６５Ｒ１６Ｃ １１５／１１３Ｒ）は、表１に示す仕様を有し、グルービングによりトレッドパターンを形成した。
発明例タイヤには、図３にトレッドパターンの展開図を示すように、タイヤ赤道面ＣＬ上にジグザグ状に延びる１本の中央周方向溝１と、この中央周方向溝１のタイヤ幅方向両側で直線状に延びる１対の側方周方向溝２、２と、中央周方向溝１と側方周方向溝２、２のそれぞれとを連通する複数本の中央幅方向溝３と、側方周方向溝２、２のそれぞれとトレッド端ＴＥとを連通する複数本の側方幅方向溝４と、中央幅方向溝３から分岐した傾斜溝８と、が形成されている。また、中央周方向溝１と、側方周方向溝２と、中央幅方向溝３とによって、ブロック状の中央陸部５が区画形成され、側方周方向溝２と、トレッド端ＴＥと、側方幅方向溝４とによって、ブロック状の側方陸部６が区画形成されている。中央陸部５および側方陸部６には、タイヤ幅方向に沿ってジグザグ状に延びる複数のサイプ７が形成されている。タイヤ全体で見たとき、中央幅方向溝３の数は、側方幅方向溝４の数と等しく、それぞれ６４本である。また、中央幅方向溝３と側方幅方向溝４の底部には、それぞれ底上げ部３ｓと底上げ部４ｓが設けられ、底上げ部３ｓ、４ｓのタイヤ幅方向外側にテーパー部が形成されている。

表１の項目は、以下の通りである。
幅方向溝の比率：中央幅方向溝３および側方幅方向溝４のトレッド踏面全体における比率
底上げ部（中央／側方）：中央幅方向溝３に形成された底上げ部３ｓの有無／側方幅方向溝４に形成された底上げ部４ｓの有無
底上げ部のテーパー（中央/側方）：底上げ部３ｓのテーパーの有無／底上げ部４ｓのテーパーの有無
底上げ部(中央)Ｌ３ｓ／Ｌ３：底上げ部３ｓの長さ／中央幅方向溝３の長さ
底上げ部(側方)Ｌ４ｓ／Ｌ４：底上げ部４ｓの長さ／側方幅方向溝４の長さ
底上げ部(中央)Ｄ３ｓ／Ｄ１：底上げ部３ｓの深さ／中央周方向溝１の深さ
底上げ部(側方)Ｄ４ｓ／Ｄ１：底上げ部４ｓの深さ／中央周方向溝１の深さ
サイプ長さ：中央陸部５および側方陸部６に形成されたサイプ７のタイヤ幅方向長さの平均値
トレッドゴムＧ’：トレッドゴムの−２０℃時のせん断弾性率

（雪上路面でのトラクション性能）
各供試タイヤをリム（７Ｊ×１６）に装着し、内圧（３２５ｋＰａ）を充填した後、「ＥＴＲＴＯ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ」に定められた適用サイズ・プライレーティングまたはロードインデックスにおける試験内圧時（３２５ｋＰａ）に対する最大荷重の７４％を与え、ＡＳＴＭ Ｆ１８０５に準拠してスノートラクション性能を測定した。結果はＳＲＴＴ（Standard Reference Test Tire）対比で指数表示した。なお、指数が大きいほど、トラクション性能に優れていることを示す。

（乾燥路面での偏摩耗性能）
各供試タイヤをリム（７Ｊ×１６）に装着し、内圧（４７５ｋＰａ）を充填した後、正規荷重（「ＥＴＲＴＯ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ」に定められた適用サイズ・プライレーティングまたはロードインデックスにおける最大荷重）を与え、乾燥路面で平均速度６０ｋｍ／ｈ、１００００ｋｍ走行させた。その後、側方陸部６のタイヤ幅方向内側の踏み込み側と蹴り出し側の段差（図３の位置ｐと位置ｑにおける段差）を測定し、表１にＨ＆Ｔ段差として示す。数値が小さいほど、偏摩耗性能に優れていることを示す。

（乾燥路面での操縦安定性能）
各供試タイヤをリム（７Ｊ×１６）に装着し、内圧（４５０ｋＰａ）を充填した後、荷重（１２．０ｋＮ）の条件にてドラム試験機を用いて、速度１００ｋｍ／ｈ、タイヤの進行方向と回転面とのずれであるスリップアングルを３°とてコーナリングフォースの最大値を測定し、表１にＣＦｍａｘとして示す。数値が大きいほど、操縦安定性能に優れていることを示す。

表１より、乾燥路面での偏摩耗性能および操縦安定性能を維持しながら雪上路面でのトラクション性能を改良した空気入りタイヤを提供できることが分かった。

１ 中央周方向溝
２ 側方周方向溝
３ 中央幅方向溝
３ｓ 底上げ部
４ｓ 底上げ部
４ 側方幅方向溝
５ 中央陸部
６ 側方陸部
７ サイプ
ｔ テーパー部

Claims (3)

1. タイヤ周方向に沿ってジグザグ状に延びる１本の中央周方向溝と、
   前記中央周方向溝のタイヤ幅方向両側の、タイヤ周方向に延びる１対の側方周方向溝と、
   前記中央周方向溝と前記側方周方向溝のそれぞれとを連通する複数本の中央幅方向溝と、
   前記側方周方向溝のそれぞれとトレッド端とを連通する複数本の側方幅方向溝と、
   により、トレッド部をブロック状の陸部に区画形成した空気入りタイヤであって、
   前記陸部には、タイヤ幅方向に沿ってジグザグ状に延びる複数のサイプが形成され、
   前記中央幅方向溝の数は前記側方幅方向溝の数と等しく、
   前記中央幅方向溝および前記側方幅方向溝の底部に、タイヤ周方向に隣接する陸部を連結する底上げ部が設けられ、前記底上げ部は、タイヤ幅方向外側の端部のみにテーパー部が形成されている、
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記底上げ部の長さは、該底上げ部が形成されている前記中央幅方向溝あるいは前記側方幅方向溝の長さの１／２以下であ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. 前記底上げ部の深さは、前記中央周方向溝の深さの３／４以下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。

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