JP5874235B2

JP5874235B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5874235B2
Application number: JP2011174586A
Authority: JP
Inventors: 啓甲田
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2031-08-10
Also published as: DE102012214083A1; DE102012214083A9; US20130037192A1; CN102950977A; US8905098B2; CN102950977B; JP2013035478A

Description

本発明は、トレッド部にループ状に形成された複数本の細溝を同心状に配置した空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、氷上での制動性能及び旋回性能を向上することを可能にした空気入りタイヤに関する。

従来、氷上での走行が想定される空気入りタイヤにおいては、トレッド部に多くの排水溝やサイプを設け、それら排水溝やサイプのエッジ効果に基づいて氷上性能を高めることが行われている。特に、タイヤ周方向の滑りに抵抗するタイヤ幅方向のエッジ成分は氷上での制動性能の向上に寄与し、タイヤ幅方向の滑りに抵抗するタイヤ周方向のエッジ成分は氷上での旋回性能の向上に寄与する。

このような知見に鑑みて、トレッド部のエッジ成分の延長方向を多様化し、氷上での制動性能及び旋回性能を向上するために、トレッド部に平面視で円形や多角形や渦巻き形状に湾曲したループ状のサイプを設けることが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

しかしながら、トレッド部にループ状のサイプを備えた空気入りタイヤでは、気温が０℃付近で氷上に水膜が存在するような路面を走行する場合、サイプ内に水が入り込んでしまい、これらサイプによるエッジ効果や排水効果が十分に得られないことがある。特に、ループ状に形成されたサイプは周方向溝や幅方向溝への開口部が少なく、サイプ内に入り込んだ水が排出され難いため、氷上に水膜が存在するような路面では本来の機能を十分に発揮することができない。そのため、氷上での制動性能及び旋回性能を必ずしも向上することができないのが現状である。

特開平５−１７８０２８号公報特開２００７−２１６８１６号公報特開２００８−５６２０６号公報

本発明の目的は、氷上での制動性能及び旋回性能を向上することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備えた空気入りタイヤにおいて、前記トレッド部にタイヤ周方向に延長する複数本の排水溝を設け、これら排水溝により陸部を区画すると共に、該陸部に始点から終点までの旋回角度が９０°以上３６０°未満となるようにループ状に形成された複数本の細溝を同心状に配置し、これら細溝の少なくとも一端を共通の排水溝に開口させ、前記陸部に前記細溝よりも溝幅が広いループ溝を該細溝に沿って形成し、該ループ溝の両端部を前記共通の排水溝に開口させ、前記ループ溝を前記共通の排水溝よりも浅くし、かつ前記細溝に枝分かれ部を設けたことを特徴とするものである。

本発明では、トレッド部の陸部にループ状に形成された複数本の細溝を同心状に配置することにより、細溝によるエッジ成分の延長方向を多様化し、氷上での制動性能及び旋回性能を向上することができる。しかも、細溝は始点から終点までの旋回角度が９０°以上３６０°未満となるようにループ状に形成し、これら細溝の少なくとも一端を共通の排水溝に開口させているので、細溝の排水効率を高めることができ、気温が０℃付近で氷上に水膜が存在するような路面においても優れた制動性能と優れた旋回性能を発揮することができる。

本発明において、細溝の旋回角度は１２０°以上２４０°以下であることが好ましい。これにより、ループ状に形成されて排水溝に開口する細溝をより細密に配置することが可能になるので、氷上性能を更に向上することができる。

細溝には枝分かれ部を設けるようにする。このように細溝に枝分かれ部を設けることにより、細溝内の水をより効果的に排出し、氷上性能を更に向上することができる。

細溝の溝幅は０．３ｍｍ〜２．０ｍｍとすることが好ましい。これにより、陸部の剛性を大幅に低下させることなく排水性能を十分に確保し、良好な氷上性能を発揮することができる。

細溝の溝深さは２．０ｍｍ以上かつ排水溝の溝深さ以下とすることが好ましい。これにより、耐久性能を損なうことなく排水性能を十分に確保し、良好な氷上性能を発揮することができる。

細溝の相互間隔は３．０ｍｍ〜１０ｍｍとすることが好ましい。また、細溝の単位面積当たりの総長さは０．０５ｍｍ／ｍｍ²〜０．５ｍｍ／ｍｍ²とすることが好ましい。これにより、陸部の剛性を大幅に低下させることなく排水性能を十分に確保し、良好な氷上性能を発揮することができる。

細溝は少なくとも一端を共通の排水溝に開口させることが必要であるが、これら細溝のうち少なくとも一部の細溝については両端を共通の排水溝に開口させることが好ましい。これにより、排水性能を十分に確保し、良好な氷上性能を発揮することができる。

更に、陸部には細溝よりも溝幅が広いループ溝を該細溝に沿って形成し、該ループ溝の両端部を共通の排水溝に開口させるようにする。このようなループ溝と細溝とを組み合わせて配置した場合、氷上性能を更に向上することができる。

本発明に関連する空気入りタイヤ（参考例）のトレッドパターンを示す展開図である。図１の空気入りタイヤを示す子午線断面図である。本発明の実施形態からなる空気入りタイヤのトレッドパターンを示す展開図である。空気入りタイヤ（従来例１）のトレッド部に形成された細溝を示す要部拡大平面図である。空気入りタイヤ（比較例１）のトレッド部に形成された細溝を示す要部拡大平面図である。空気入りタイヤ（比較例２）のトレッド部に形成された細溝を示す要部拡大平面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１及び図２は本発明に関連する空気入りタイヤ（参考例）を示すものである。図１及び図２に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２，２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３，３とを備えている。

一対のビード部３，３間には２層のカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。ビードコア５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層７が埋設されている。これらベルト層７はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層８が配置されている。ベルトカバー層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

なお、上述したタイヤ内部構造は空気入りタイヤにおける代表的な例を示すものであるが、これに限定されるものではない。

図１に示すように、トレッド部１には、タイヤ周方向に蛇行しながら延長する２本の排水溝１１が形成され、これら排水溝１１によりタイヤ周方向に延在する３列の陸部１２が区画されている。排水溝（周方向溝）１１は溝幅が３．０ｍｍ以上、より好ましくは、５．０ｍｍ〜１５．０ｍｍの範囲に設定され、溝深さが５．０ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲に設定されている。排水溝１１の溝幅を５．０ｍｍ以上とすることで排水性能を十分に確保している。なお、排水溝１１は図示のような周方向溝が好ましい。

各陸部１２には、始点から終点までの旋回角度が９０°以上３６０°未満となるようにループ状に形成された複数本の細溝１３が同心状に配置されている。つまり、中心に配置された１本の細溝１３を取り囲むように他の細溝１３が間隔をおいて配置されている。ここで、細溝１３の旋回角度とは、湾曲部又は屈曲部を有する細溝１３が旋回する度合いであって、細溝１３の始点及び終点における接線にて特定される角度である。例えば、Ｕ字状に折り返された細溝１３の始点及び終点における接線が互いに平行である場合、その旋回角度は１８０°である。また、細溝１３が湾曲して円形をなす場合、その旋回角度は３６０°である。

同心状に配置された細溝１３の少なくとも一端は共通の排水溝１１に開口している。これら細溝１３のうち少なくとも一部の細溝１３は両端が共通の排水溝１１に対して開口している。なお、本実施形態では同心状に配置された細溝１３の全てが共通の排水溝１１に対して開口しているが、同心状に配置された細溝１３の一部を排水溝１１に対して開口しないようにしても良い。但し、その場合、同心状に配置された細溝１３のうち５０％以上の細溝１３が排水溝１１に対して開口することが望ましい。

また、ショルダー側に位置する各陸部１２には、タイヤ周方向に蛇行しながら延長する複数本の細溝１４が形成されている。これら細溝１４は細溝１３と同様の寸法を有するものであるが、排水溝１１に対して開口していない。

上記空気入りタイヤでは、トレッド部１の陸部１２にループ状に形成された複数本の細溝１３を同心状に配置することにより、細溝１３によるエッジ成分の延長方向を多様化し、氷上での制動性能及び旋回性能を向上することができる。しかも、細溝１３は始点から終点までの旋回角度が９０°以上３６０°未満となるようにループ状に形成し、これら細溝の少なくとも一端を共通の排水溝１１に開口させているので、細溝１３の排水効率を高めることができる。そのため、気温が０℃付近で氷上に水膜が存在するような路面においても優れた制動性能と優れた旋回性能を発揮することができる。

細溝１３の旋回角度は９０°以上３６０°未満とする必要があるが、この旋回角度が３６０°以上であると、細溝１３同士が干渉し合うため、より多くの細溝１３を同心状に配置しつつ排水溝１１に開口させることが困難になる。また、旋回角度が９０°未満であると、細溝１３のエッジ成分の延長方向の分散が不十分になる。細溝の旋回角度は好ましくは１２０°以上２４０°以下とする。この場合、ループ状に形成されて排水溝１１に開口する細溝１３をより細密に配置することが可能になり、氷上性能の更なる改善が可能となる。

上記空気入りタイヤにおいて、一部の細溝１３には枝分かれ部１３ｘが形成されている。つまり、一部の細溝１３は途中で分岐し、好ましくは他の細溝１３に連通している。このように細溝１３に枝分かれ部１３ｘを設けた場合、細溝１３の排水効率が高くなり、氷上性能を更に向上することができる。

細溝１３の溝幅は５．０ｍｍ未満であって、好ましくは０．３ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲に設定されている。これにより、陸部１２の剛性を大幅に低下させることなく排水性能を十分に確保し、良好な氷上性能を発揮することができる。細溝１３の溝幅が０．３ｍｍ未満であると排水性能が不十分になり、逆に２．０ｍｍを超えると陸部１２の剛性低下により排水性能の改善効果が打ち消されて氷上性能の改善効果が不十分になる。

細溝１３の溝深さは好ましくは２．０ｍｍ以上かつ排水溝１１の溝深さと同等以下に設定されている。これにより、耐久性能を損なうことなく排水性能を十分に確保し、良好な氷上性能を発揮することができる。細溝１３の溝深さが２．０ｍｍ未満であると排水性能が不十分になる。また、細溝１３の溝深さが排水溝１１の溝深さよりも大きいと耐久性能が低下する恐れがある。

細溝１３の相互間隔は好ましくは３．０ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に設定されている。これにより、陸部１２の剛性を大幅に低下させることなく排水性能を十分に確保し、良好な氷上性能を発揮することができる。細溝１３の相互間隔が３．０ｍｍ未満であると陸部１２の剛性低下により排水性能の改善効果が打ち消されて氷上性能の改善効果が不十分になり、逆に１０ｍｍを超えると排水性能が不十分になる。なお、細溝１３の相互間隔とは、隣り合う細溝同士の最短距離である。

細溝１３の単位面積当たりの総長さは好ましくは０．０５ｍｍ／ｍｍ²〜０．５ｍｍ／ｍｍ²の範囲に設定されている。これにより、陸部１２の剛性を大幅に低下させることなく排水性能を十分に確保し、良好な氷上性能を発揮することができる。細溝１３の単位面積当たりの総長さが０．０５ｍｍ／ｍｍ²未満であると排水性能が不十分になり、逆に０．５ｍｍ／ｍｍ²を超えると陸部１２の剛性低下により排水性能の改善効果が打ち消されて氷上性能の改善効果が不十分になる。

図３は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤのトレッドパターンを示すものである。図３に示すように、トレッド１には、タイヤ周方向に直線状に延長する２本の排水溝１１（周方向溝）が形成され、これら排水溝１１によりタイヤ周方向に延在する３列の陸部１２が区画されている。各陸部１２には、始点から終点までの旋回角度が９０°以上３６０°未満となるようにループ状に形成された複数本の細溝１３が同心状に配置されている。同心状に配置された細溝１３の少なくとも一端は共通の排水溝１１に開口している。また、一部の細溝１３には枝分かれ部１３ｘが形成されている。

図３において、陸部１２には細溝１３よりも溝幅が広いループ溝１５が細溝１３に沿って形成され、このループ溝１５の両端部が細溝１３と共通の排水溝１１に開口している。ループ溝１５は溝幅が３．０ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲に設定され、溝深さが３．０ｍｍ以上で排水溝１１の溝深さより浅い範囲に設定されている。このようなループ溝１５は細溝１３と同様に多方向のエッジ成分を備え、かつ両端が排水溝１１に連通しているため、これらループ溝１５と細溝１３とを組み合わせて配置することにより、氷上での制動性能及び旋回性能を大幅に向上することができる。特に、ループ溝１５を排水溝１１よりも浅くすることで、ループ溝１５から排水溝１１へ水を流れ易くしている。

図３においては、ショルダー側に位置する各陸部１２にはタイヤ周方向に蛇行しながら延長する複数本の細溝１４が形成されているが、トレッドセンターに位置する陸部１２には平面視で三角形状をなす複数本の細溝１６が形成され、これら細溝１６により溝が存在しない領域を可及的に少なくし、氷上性能を更なる改善を図っている。

上述した各実施形態においては、同心状に配置された細溝の少なくとも一端をタイヤ周方向に延びる共通の周方向溝に対して開口するようにしているが、細溝の少なくとも一端をタイヤ幅方向に延びる共通の幅方向溝（例えば、ラグ溝）に対して開口するようにしても良い。

また、上述した各実施形態においては、タイヤ周方向に延在するリブ状の陸部に対して同心状に配置された細溝を形成するようにしているが、これら同心状に配置された細溝は周方向溝及び幅方向溝により区分されたブロック状の陸部に対して形成することも可能である。

タイヤサイズが２０５／５５Ｒ１６であり、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備えた空気入りタイヤにおいて、図１に示すように、トレッド部に周方向溝からなる複数本の排水溝を設け、これら排水溝により陸部を区画すると共に、該陸部に始点から終点までの旋回角度が９０°以上３６０°未満となるようにループ状に形成された複数本の細溝を同心状に配置し、これら細溝の少なくとも一端を共通の排水溝に開口させ、細溝の旋回角度、枝分かれ部の有無、溝幅、溝深さ、相互間隔、単位面積当たりの総長さを表１のように種々異ならせた実験例１〜９のタイヤを作製した。

比較のため、トレッド部に周方向溝からなる複数本の排水溝を設け、これら排水溝により陸部を区画すると共に、図４の要部拡大平面図に示すように、陸部（２２）にタイヤ幅方向に延長する複数本の細溝（２３）を設け、これら細溝の少なくとも一端を排水溝に開口させた従来例１のタイヤを用意した。

また、トレッド部に周方向溝からなる複数本の排水溝を設け、これら排水溝により陸部を区画すると共に、図５の要部拡大平面図に示すように、陸部（２２）に渦巻き状をなす複数本の細溝（２４）を設け、これら細溝の一端を排水溝に開口させた比較例１のタイヤを用意した。

更に、トレッド部に周方向溝からなる複数本の排水溝を設け、これら排水溝により陸部を区画すると共に、図６の要部拡大平面図に示すように、陸部（２２）に環状をなす複数本の細溝（２５）を同心状に配置した比較例２のタイヤを用意した。

従来例１、比較例１，２及び実験例１〜９において、周方向溝の溝幅を８．０ｍｍとし、その溝深さを８．０ｍｍとした。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、氷上制動性能、氷上旋回性能を評価し、その結果を表１に併せて示した。

氷上制動性能：
各試験タイヤをリムサイズ１６×６．５ＪＪのホイールに組み付けて空気圧を２１０ｋＰａとして排気量２０００ｃｃの試験車両（前輪駆動車）に装着し、氷温が−５℃〜０℃の範囲にある氷路面からなるテストコースにおいて、速度１００ｋｍ／ｈでの走行状態からブレーキを掛けて車両が停止するまでの制動距離を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例１を１００とする指数値にて示した。この指数値が大きいほど制動距離が短く氷上制動性能が優れていることを意味する。

氷上旋回性能：
各試験タイヤをリムサイズ１６×６．５ＪＪのホイールに組み付けて空気圧を２１０ｋＰａとして排気量２０００ｃｃの試験車両（前輪駆動車）に装着し、氷温が−５℃〜０℃の範囲にある氷路面からなるテストコースにおいて、半径３０ｍの円に沿って定常旋回走行する際の一定区間走行に要する時間を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例１を１００とする指数値にて示した。この指数値が大きいほど走行時間が短く氷上旋回性能が優れていることを意味する。

表１から明らかなように、実験例１〜９のタイヤは、いずれも、従来例１との対比において、氷上制動性能と氷上旋回性能がバランス良く改善されていた。一方、比較例１のタイヤは、トレッド部の陸部に渦巻き状をなす複数本の細溝を有し、細溝内に水が溜まり易いため、氷上制動性能が低下していた。比較例２のタイヤは、トレッド部の陸部に多重の環状をなす複数本の細溝を有し、細溝内に水が溜まり易いため、氷上制動性能が低下していた。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
１１排水溝
１２陸部
１３細溝
１５ループ溝

Claims

タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備えた空気入りタイヤにおいて、前記トレッド部にタイヤ周方向に延長する複数本の排水溝を設け、これら排水溝により陸部を区画すると共に、該陸部に始点から終点までの旋回角度が９０°以上３６０°未満となるようにループ状に形成された複数本の細溝を同心状に配置し、これら細溝の少なくとも一端を共通の排水溝に開口させ、前記陸部に前記細溝よりも溝幅が広いループ溝を該細溝に沿って形成し、該ループ溝の両端部を前記共通の排水溝に開口させ、前記ループ溝を前記共通の排水溝よりも浅くし、かつ前記細溝に枝分かれ部を設けたことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記細溝の旋回角度が１２０°以上２４０°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。
前記排水溝がタイヤ周方向に蛇行しながら延長することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記細溝の溝幅を０．３ｍｍ〜２．０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記細溝の溝深さを２．０ｍｍ以上かつ前記排水溝の溝深さ以下としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記細溝の相互間隔を３．０ｍｍ〜１０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記細溝の単位面積当たりの総長さを０．０５ｍｍ／ｍｍ²〜０．５ｍｍ／ｍｍ²としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記細溝のうち少なくとも一部の細溝については両端を前記共通の排水溝に開口させたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。