JP5873455B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、氷雪路面での走行に適したスノータイヤやスタッドレスタイヤとして好適であり、ブロックに複数のサイピングを並設した空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいては、氷雪路面での走行性を向上させるため、トレッド部に設けたブロックに多数のサイピングを形成し、そのエッジによる路面引っ掻き効果（エッジ効果）を増大させることが行われている。しかし、サイピングの形成数を増加させると、ブロックに大きな倒れ込みが生じてエッジ効果が有効に機能しなくなるなど、氷上性能の向上に限界をもたらしている。

そこで本出願人は、このようなブロックの過度の倒れ込みを防止すべく、図４に示す如き構造（便宜上、ミウラ折り構造という。）のサイピングＡを提案している（特許文献１、２参照。）。

この構造のサイピングＡは、踏み面Ｓと平行な水平断面においては、サイピング長さ方向にジグザグ状にのび、かつ前記サイピング長さ方向と直角な垂直断面においては、深さ方向にジグザグ状にのびる。このようなサイピングＡは、その壁面Ｂが、例えば平行四辺形を組み合わせた３次元的凹凸の立体曲面をなし、向き合う壁面の凹凸同士が互いに噛み合うことにより、ブロックの倒れ込みを効果的に抑制しうる。

しかしながら、このような立体的な３次元形状のサイピングを設計するためには、例えば、ジグザグのピッチや振幅以外にも、山折りＡ１と谷折りＡ２との組み合わせ、その交差部の角度、交差部の面取りの処理などの多くのデータが必要である。そのため設計が非常に複雑となり、多くの時間と労力を要する。そのため、従来においては、同一のトレッドパターン形状のタイヤでは、タイヤサイズの大小にかかわらず、同一のサイピングを採用している。

当然ながら、ブロックの倒れ込みをより効果的に抑制するためには、ブロックの大きさや形状などに合わせてサイピングの３次元形状やサイズを適正に設定すべきであるが、その面倒さにより達成できていない。

このような状況に鑑み、本発明者は、設計容易な立体的なサイピング形状について研究した。その結果、所定の数式に合う形状とすることで、壁面間の噛み合い効果（３次元効果）を高く発揮しながら、容易に設計することが可能なサイピング形状を見出し得た。そしてこれにより、１つのタイヤ内においても、ブロックの大きさや形状などに合わせてサイピングを違えることが可能となり、各ブロックの倒れ込みをより効果的に抑制して氷上性能や耐偏摩耗性などをさらに向上させることが可能となる。

特開２００４−２０３１２８号公報 特開２００５−１９３８６７号公報

そこで発明は、サイピングを所定の数式に合う形状とすることを基本として、タイヤ設計の効率化、氷上性能や耐偏摩耗性などのタイヤ性能の向上を図りうる空気入りタイヤを提供することを課題としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部に複数のブロックを有しかつ、前記ブロックの踏み面にサイピングを形成した空気入りタイヤであって、
前記サイピングは、タイヤ軸方向線に対して０〜４５°の角度αをなす長さ方向線に沿ってのびるとともに、
前記サイピングは、踏み面と平行な水平断面においては前記長さ方向線に沿って振幅Ｗかつ周期ａ１で波状にのび、かつ前記長さ方向線と直角な垂直断面においては深さ方向に沿って振幅Ｗかつ周期ａ２で波状にのびる３次元サイプからなり、
前記３次元サイプの前記長さ方向をｘ軸、前記深さ方向をｚ軸、前記ｘ軸とｚ軸とに直角な振幅方向をｙ軸としたとき、前記３次元サイプは、次式（１）を充足するとともに、
ｙ＝Ｗ・sin｛（２π・ｘ／ａ１）＋（２π・ｚ／ａ２）＋θ｝−−−（１）
前記複数のブロックは、形成される３次元サイプが異なる異種のブロックを含み、かつ前記異種のブロックに形成される３次元サイプは、前記周期ａ１と振幅Ｗとが同一で周期ａ２のみ相違する一方、
前記異種のブロックは、タイヤ軸方向巾が最も大な最大巾のブロックと、タイヤ軸方向巾が最も小な最小巾のブロックと含み、最大巾のブロックに配される３次元サイプの周期ａ２を、最小巾のブロックに配される３次元サイプの周期ａ２よりも大としたことを特徴としている。

また請求項２では、前記ブロックのｘ軸上におけるブロック長さをＢＬとしたとき、前記周期ａ１は前記ブロック長さＢＬの１４〜９０％の範囲であることを特徴としている。

また請求項３では、前記ブロックのｚ軸上におけるブロック深さをＢＨとしたとき、前記周期ａ２は前記ブロック深さＢＨの１４〜９０％の範囲であることを特徴としている。

本発明は叙上の如く、３次元サイプを、上記式（１）に合う形状で形成している。そのため、壁面間の噛み合い効果（３次元効果）を高く発揮しながら、３次元サイプの設計効率を大幅に高めることができ、タイヤの開発期間の短縮を図りうる。又、３次元サイプの設計が容易となるため、１つのタイヤ内においても、ブロックの大きさや形状などに合わせて３次元サイプのサイズ、例えば振幅、および長さ方向や深さ方向の波ピッチなどを違えることが可能となり、各ブロックの倒れ込みをより効果的に抑制することができる。そのため氷上性能や耐偏摩耗性などをさらに向上させることが可能となる。

本発明の空気入りタイヤのトレッド部の一部を示す展開図である。 ブロックを拡大して示す斜視図である。 ３次元サイプを示す斜視図である。 従来の３次元サイプを説明する斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１において、本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２に、複数のブロック３を有しかつ、前記ブロック３の踏み面Ｓに、サイピング４を形成している。

具体的には、前記トレッド部２は、タイヤ周方向のびる複数本の周方向溝７、並びにこの周方向溝７、７間及び／又は周方向溝７とトレッド端縁Ｔｅとの間をのびる横溝８を具える。これにより前記トレッド部２に、前記周方向溝７と横溝８、又は周方向溝７とトレッド端縁Ｔｅと横溝８とによって区分される複数のブロック３が形成される。

本例では、前記ブロック３が、タイヤ赤道Ｃ上で周方向に配列する中央ブロック３ｃ、そのタイヤ軸方向外側で周方向に配列する第１の中間ブロック３ｍ１、そのタイヤ軸方向外側で周方向に配列する第２の中間ブロック３ｍ２、及びそのタイヤ軸方向外側で周方向に配列するショルダーブロック３ｓから構成される場合が示される。即ち本例では、トレッド部２が、中央ブロック３ｃの列、第１の中間ブロック３ｍ１の列、第２の中間ブロック３ｍ２の列、及びショルダーブロック３ｓの列を具える場合が示される。しかしこれ以外にも、ブロック列の本数は、例えば６本、５本、４本など、要求に応じて適宜設定できる。又ブロック列の何本かを、周方向に連続するリブとして形成することもできる。

又前記ブロック３の踏み面Ｓには、サイピング４が形成される。このサイピング４は、タイヤ軸方向線に対して０〜４５°の角度αをなす長さ方向線に沿ってのびる。前記角度αが４５°を越えると、周方向に対するエッジ効果が不十分となって、氷路面上におけるトラクション性（制動性を含む。）が十分に発揮されなくなる。前記角度αは、前記０〜４５°の範囲でブロック列毎に違えることができる。

そして前記サイピング４は、図３に概念的に示すように、踏み面Ｓと平行な水平断面Ｓａにおいては、前記長さ方向線に沿って振幅Ｗかつ周期ａ１で波状にのびる。又前記長さ方向線と直角な垂直断面Ｓｂにおいては、深さ方向に沿って振幅Ｗかつ周期ａ２で波状にのびる３次元サイプ６から形成される。

そしてこの３次元サイプ６は、前記長さ方向をｘ軸、前記深さ方向をｚ軸、前記ｘ軸とｚ軸とに直角な振幅方向をｙ軸としたとき、次式（１）を充足する。
ｙ＝Ｗ・sin｛（２π・ｘ／ａ１）＋（２π・ｚ／ａ２）＋θ｝−−−（１）

即ち、３次元サイプ６は、三角関数で表される滑らかな凹凸の曲面によって形成され、その長さ方向（ｘ軸）および深さ方向（ｚ軸）の双方に対して正弦曲線でのびる。

この３次元サイプ６は、三角関数で表される滑らかな凹凸の立体曲面をなし、その長さ方向（ｘ軸）および深さ方向（ｚ軸）の双方に対して正弦曲線でのびる。従って、サイピングの向き合う壁面の凹凸同士が互いに噛み合い、長さ方向（ｘ軸）および深さ方向（ｚ軸）への動きを拘束しうる。これによってブロック３の剛性を維持し、その倒れ込みを効果的に抑制しうる。

又３次元サイプ６は、前記式（１）をＮＣ加工機にインプットすることで、容易に形成することができる。この時、前記周期ａ１、ａ２、及び振幅Ｗの３つのパラメータを設定するだけで、要求に応じたサイズの３次元サイプ６に変更することが可能であり、設計効率を大幅に高めることができる。

なお、例えば下記式（２）によっても、長さ方向（ｘ軸）および深さ方向（ｚ軸）の双方に対して正弦曲線でのびる立体曲面のサイピングを形成することは可能である。しかしながら式（２）の場合、振幅が部分的に大きくなったり曲面が複雑となる。そのため、タイヤ加硫時にサイピング４を形成するためにナイフブレードがトレッドゴムから抜けなくなって、タイヤを損傷させる傾向を招く。
ｙ＝Ｗ｛sin（２π・ｘ／ａ１）＋sin（２π・ｚ／ａ２）＋θ｝−−−（２）

ここで、ブロック３内において３次元サイプ６の長さ方向の波ピッチ数が１以下の場合には、３次元サイプ６によるエッジ成分の増加が期待できず、氷路面上におけるトラクション性（制動性を含む。）が十分発揮されなくなる。従って、ブロック３のｘ軸上におけるブロック長さをＢＬとしたとき、前記周期ａ１は前記ブロック長さＢＬの９０％以下が好ましい。しかし前記周期ａ１がブロック長さＢＬの１４％を下回ると、長さ方向の波ピッチ数が過大となって振幅が不足し、波によるエッジ成分の増加が十分に図れず、又壁面間の噛み合い効果（３次元効果）による倒れ込み防止効果が十分発揮されない。従って、より好ましくは、前記周期ａ１の下限は、ブロック長さＢＬの２０％以上、又上限は６０％以下である。

又、３次元サイプ６の深さ方向の波ピッチ数が１以下の場合には、ブロック３の倒れ込み抑制効果が不十分となって、ドライ路面での操縦安定性の向上、偏摩耗の改善効果が十分に発揮されなくなる。従って、ブロック３のｚ軸上におけるブロック深さをＢＨとしたとき、前記周期ａ２は前記ブロック深さＢＨの９０％以下が好ましい。しかし前記周期ａ２がブロック深さＢＨの１４％を下回ると、深さ方向の波ピッチ数が過大となって振幅が不足し、壁面間の噛み合い効果（３次元効果）による倒れ込み防止効果が十分発揮されない。従って、より好ましくは、前記周期ａ２の下限はブロック長さＢＬの２０以上、又上限は６０％以下である。

前記３次元サイプ６は、１つのブロック３内に複数本形成される。この時、ブロック３内の３次元サイプ６は互いに平行かつ、長さ方向に対して波ピッチが互いに同位相で形成される。これにより、隣り合う３次元サイプ６、６間に形成されるゴム部分Ｇの厚さが、長さ方向及び深さ方向に均一となる。その結果、サイプ形成用のナイフブレード（図示しない。）を抜き取る際に、ゴム部分Ｇが破断損傷するのを抑制しうる。

なお３次元サイプ６のサイプ巾６Ｗ（図２に示す。）が狭すぎると、ナイフブレードの強度が不足し金型の耐久性を低下させる。逆に広すぎると、壁面間の噛み合い効果が減じて、ブロック３の倒れ込み抑制に不利となる。そのため前記サイプ巾６Ｗは０．２〜１．０ｍｍの範囲が好ましい。

次に、ブロック３の倒れ込みをより効果的に抑制するためには、ブロック３の大きさや形状などに合わせて３次元サイプ６の３次元形状を設定することが好ましい。そのために、本例の空気入りタイヤ１に配されるブロック３は、形成される３次元サイプ６が異なる異種のブロックを含んで構成される。具体的には、少なくとも、ブロック３のうち、タイヤ軸方向巾３Ｗが最も大な最大巾のブロック３max とタイヤ軸方向巾３Ｗが最も小な最小巾のブロック３min とで３次元サイプ６を違えている。本例では、ショルダーブロック３ｓが最大巾のブロック３max に相当し、中間ブロック３ｍ１、３ｍ２が最小巾のブロック３min に相当する。

又前記「３次元サイプ６が異なる」とは、３次元サイプ６における周期ａ１、周期ａ２、振幅Ｗの少なくとも１つが相違することを意味する。このうち周期ａ１、振幅Ｗは、踏み面Ｓに露出する要素であって、エッジ成分長さ及びデザイン性への影響が大きい。従って、本発明では、周期ａ１及び振幅Ｗを同じとし、周期ａ２のみを違えることで、ブロック３max 、３min 間のブロック３の倒れ込みの差を減じ、氷上性能や耐偏摩耗性をより向上させている。具体的には、最大巾のブロック３max に配される３次元サイプ６の周期ａ２を、最小巾のブロック３min に配される３次元サイプ６の周期ａ２よりも大に設定している。

なお前記３次元サイプ６は、その長さ方向の一端、又は両端がブロック内で終端していても良い。又前記ブロック３には、前記３次元サイプ６以外のサイピング、例えば深さ方向には振幅しない２次元サイプ、及び平面状の１次元サイプなどを、混在させることもできる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示すトレッドパターンを有する乗用車用スタッドレスタイヤ（サイズ１９５／６５Ｒ１５）を、表１の仕様に基づき試作し、氷上性能、雪上性能、ドライ路面性能、偏摩耗性、設計時間、金型耐久性についてテストした。なお比較のために、図４に示すミウラ折り構造のサイピングを用いたタイヤについても合わせてテストを行った。各タイヤともトレッドパターン、及びサイピングの形成位置は同一であり、サイピングの形状のみ相違している。各サイピングとも振幅Ｗは２mmで同一である。

実施例１１〜１３は、ショルダーブロック３ｓの３次元サイプのみ、周期ａ１及び／又はａ２を相違させて、ブロック剛性を適正化させた例を示している。

（１）氷上性能、雪上性能；
試供タイヤをリム（６ＪＪ×１５）、内圧（２００ｋＰａ）の条件にて、車両（２０００ｃｃ、ＦＲ車）の全輪に装着し、氷雪路面のテストコースを走行したときの操縦安定性をドライバーの官能評価により比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほど良好である。

（２）ドライ路面性能；
上記車両を用い、ドライアスファルト路面のテストコースを走行したときの操縦安定性を、ドライバーの官能評価により比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほど良好である。

（３）偏摩耗性；
台上摩耗エネルギー測定試験機を用いてタイヤの摩耗エネルギーを測定し、この値を比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほど良好である。

（４）金型耐久性；
ナイフブレードの強度から推定したナイフブレードが使用できなくなるまでのタイヤの加硫本数を、比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほど良好である。

（５）設計効率；
サイピングのみを設計するのに要した時間の逆数を、比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほど設計時間が短く、設計効率が高い。

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
３ ブロック
４ サイピング
Ｓ 踏み面
Ｓａ 水平断面
Ｓｂ 垂直断面

Claims (3)

1. トレッド部に複数のブロックを有しかつ、前記ブロックの踏み面にサイピングを形成した空気入りタイヤであって、
   前記サイピングは、タイヤ軸方向線に対して０〜４５°の角度αをなす長さ方向線に沿ってのびるとともに、
   前記サイピングは、踏み面と平行な水平断面においては前記長さ方向線に沿って振幅Ｗかつ周期ａ１で波状にのび、かつ前記長さ方向線と直角な垂直断面においては深さ方向に沿って振幅Ｗかつ周期ａ２で波状にのびる３次元サイプからなり、
   前記３次元サイプの前記長さ方向をｘ軸、前記深さ方向をｚ軸、前記ｘ軸とｚ軸とに直角な振幅方向をｙ軸としたとき、前記３次元サイプは、次式（１）を充足するとともに、
   ｙ＝Ｗ・sin｛（２π・ｘ／ａ１）＋（２π・ｚ／ａ２）＋θ｝−−−（１）
   前記複数のブロックは、形成される３次元サイプが異なる異種のブロックを含み、かつ前記異種のブロックに形成される３次元サイプは、前記周期ａ１と振幅Ｗとが同一で周期ａ２のみ相違する一方、
   前記異種のブロックは、タイヤ軸方向巾が最も大な最大巾のブロックと、タイヤ軸方向巾が最も小な最小巾のブロックと含み、最大巾のブロックに配される３次元サイプの周期ａ２を、最小巾のブロックに配される３次元サイプの周期ａ２よりも大としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ブロックのｘ軸上におけるブロック長さをＢＬとしたとき、前記周期ａ１は前記ブロック長さＢＬの１４〜９０％の範囲であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ブロックのｚ軸上におけるブロック深さをＢＨとしたとき、前記周期ａ２は前記ブロック深さＢＨの１４〜９０％の範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
   

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