JP5878372B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに係り、特には、ウエット制動性能を向上可能な空気入りタイヤに関する。

車両に装着される空気入りタイヤのトレッドには、ウエット路面を走行する際に、タイヤと路面との間の水を接地面外へ排水するための溝が形成されている（例えば、特許文献１参照。）

また、近年では、排ガス規制、原油価格高騰に伴い、燃費向上の機運が高まる中、空気入りタイヤにおいても転がり抵抗の低減化が求められている。
特開平８−２７６７０８

転がり抵抗の低減化を実現するためには、ゴム種を転がり抵抗の小さいものに置き換える必要があるが、そうしたゴムはえてして濡れた路面での制動性能が悪化してしまうという性質を持っており、その両立を実現するタイヤが求められている。

従来、濡れた路面での制動性能を向上する手法としては、トレッドの溝深さを変更する、ネガティブ率を高くする、溝配置を変更する等の手法があったが、これらは摩耗や通過騒音が悪化するなど他性能への影響が起こることが問題となっていた。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、他性能を悪化させることなくウエット制動性能を向上可能な空気入りタイヤを提供することが目的である。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであって、第１の態様に係る空気入りタイヤは、タイヤ周方向に沿って延びる３本の周方向溝をトレッドに備え、前記周方向溝は、トレッド踏面側に形成されトレッド幅方向の振幅を有するタイヤ周方向に沿って延びる第１の溝部と、前記第１の溝部の溝底側に形成されタイヤ周方向に沿って直線状に延びる第２の溝部とを含んで構成され、前記第１の溝部の溝深さをＡ、前記第２の溝部の溝深さをＢとしたときに、Ａ≦Ｂに設定されており、前記第１の溝部のトレッド幅方向の溝幅をＺ、前記第２の溝部のトレッド幅方向の溝幅をＳとしたときに、中央の前記周方向溝の溝幅Ｚが、両側の前記周方向溝の溝幅Ｚ以上に設定され、中央の前記周方向溝における溝幅比Ｓ／Ｚおよび両側の前記周方向溝における溝幅比Ｓ／Ｚはいずれも１未満であり、中央の前記周方向溝の前記第１の溝部の振幅が、両側の前記周方向溝の前記第１の溝部の振幅より大きい。

次に、第１の態様に係る空気入りタイヤの作用を説明する。
請求項１の空気入りタイヤでウエット路面を走行すると、トレッドと路面との間の水は周方向溝を介してタイヤ接地面外へと排水される。
第１の溝部は、例えばジグザグ状等、トレッド幅方向の振幅を有してタイヤ周方向に沿って延びているので、タイヤ幅方向に延びるエッジ成分を有している。
ここで、水深が比較的浅いウエット路面を走行すると、第１の溝部のエッジ（タイヤ幅方向のエッジ成分）によって、路面との引っ掛かり効果（エッジ効果）が有効に発揮され、これにより、高いウエット制動性能が得られる。

一方、水深が比較的深いウエット路面を走行すると、溝底側の第２の溝部の存在によって溝内の水がスムーズに流れる。即ち、周方向溝は、踏面から溝底までがジグザグ形状となってタイヤ周方向に延びているのでは無く、溝底側にタイヤ周方向に直線状に延びる第２の溝部を備えているため、踏面から溝底までがジグザグ形状とされた従来一般のジグザグ状周方向溝に比較して、溝内を流れる水の抵抗が少なく、効率的に排水を行うことができ、ハイドロプレーニング性能に優れたものとなる。したがって、水深が深い状態においては、踏面と路面との間の水が周方向溝を介して接地面外へと効率的に排水されて踏面の路面に対する接地性は確保され、高いウエット制動が得られる。

このように、請求項１の空気入りタイヤでは、第１の溝部のエッジ効果と第２の溝部の排水効果によって、水深の浅い、深いに関わらず、高いウエット制動性能を確保することができる。

また、第２の溝部の溝深さＢを、第１の溝部の溝深さＡと同等以上とすることにより、周方向溝において、タイヤ周方向に沿って延びる第２の溝部の排水効果を十分に発揮することができ、水深の深い場合の排水性能を向上することができる。

また、接地面のタイヤ幅方向中央側はショルダー側よりも排水し難い部分であるため、トレッドに周方向溝を３本形成して、トレッド幅方向中央側に配置される周方向溝の溝幅を両側の周方向溝の溝幅以上に設定することが好ましい。これにより、接地面のタイヤ幅方向中央側における排水性能を向上することができる。

第２の態様に係る空気入りタイヤは、第１の態様に係る空気入りタイヤにおいて、中央の前記周方向溝における溝幅比Ｓ／Ｚ≧両側の前記周方向溝における溝幅比Ｓ／Ｚに設定されている。

次に、第２の態様に係る空気入りタイヤの作用を説明する。
中央の周方向溝における溝幅比Ｓ／Ｚを、両側の周方向溝における溝幅比Ｓ／Ｚと同等以上とすることで、中央の周方向溝の第２の溝部のボリュームが、相対的に両側の周方向溝の第２の溝部のボリューム以上となり、接地時に水が抜け難いタイヤ幅方向中央側における排水性能を向上することが出来る。

以上説明したように第１の態様に係る空気入りタイヤは上記の構成としたので、他性能を悪化させることなく、高いウエット制動性能が得られる、という優れた効果を有する。
また、溝深さを深くする、ネガティブ率を大きくする、溝配置を変更する等の従来の手法では、摩耗や通過騒音が悪化するなど他性能への影響が起こることが問題となっていたが、本発明では踏面側と溝底側とで溝形状を変える構成としているので、ウエット制動性能を向上しているにも関わらず、他性能への影響が抑えられている。また、転がり抵抗の低減化を実現するために、トレッドのゴム種を転がり抵抗の少ないものにした場合、ウエット路面での制動性能が悪化してしまう場合があるが、本発明を適用することで、トレッドに転がり抵抗の少ないゴムを用いた際のウエット制動性能の低下を抑えることが可能となる。

さらに、第１の態様に係る空気入りタイヤでは、第１の溝部の溝深さＡと第２の溝部の溝深さＢとの関係がＡ≦Ｂに設定されているので、水深の深い場合の排水性能を向上することができ、水深が深い場合のウエット制動性能を向上することができる。

また、第１の態様に係る空気入りタイヤは、上記構成としたので、タイヤ幅方向中央側の排水性能を向上することで、ウエット制動性能の向上を図ることが出来る。

第２の態様に係る空気入りタイヤはトレッドに周方向溝を３本形成したので、タイヤ幅方向中央側の排水性能を向上することで、ウエット制動性能の向上を図ることが出来る。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドの平面図である。 図１Ａに示すトレッドのＡ−Ａ線断面図である。 従来のジグザグ状の周方向溝を有するトレッドの平面図である。 図２Ａに示すトレッドのＢ−Ｂ線断面図である。 従来の直線状の周方向溝を有するトレッドの平面図である。 図３Ａに示すトレッドのＣ−Ｃ線断面図である。

図１にしたがって、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤ１０を説明する。
図１Ａ，Ｂに示すように、本実施形態の空気入りタイヤ１０のトレッド１２には、タイヤ周方向に連続して延びる周方向溝１４が３本形成されている。
３本の周方向溝１４の内の１本はタイヤ赤道面ＣＬ上に配置され、その他はタイヤ赤道面ＣＬの両側に配置されている。

本実施形態の周方向溝１４は、トレッド１２の踏面側に形成されタイヤ周方向に沿ってジグザグ状に延びる第１の溝部１６と、溝底側に形成されタイヤ周方向に沿って直線状に延びる第２の溝部１８とから構成されている。
なお、周方向溝１４には、溝深さ方向中間部に、第２の溝部１８と第１の溝部１６との境界部分に段部２０が形成されている。

図１Ｂに示すように、第１の溝部１６の溝深さをＡ、第２の溝部１８の溝深さをＢとしたときに、Ａ≦Ｂに設定することが好ましい。
図１Ａに示すように、本実施形態の様にトレッド１２に周方向溝１４を３本形成（または３本以上形成）した場合、中央側の周方向溝１４の溝幅Ｚ（開口部をタイヤ幅方向に計測）を、両側の周方向溝１４の溝幅Ｚ以上に設定することが好ましい。

図１Ｂに示すように、第１の溝部１６の溝幅をＺ（開口部をタイヤ幅方向に計測）、第２の溝部１８の溝幅をＳ（開口部をタイヤ幅方向に計測）としたときに、中央の周方向溝１４における溝幅比Ｓ／Ｚを、両側の周方向溝１４における溝幅比Ｓ／Ｚと同等以上に設定することが好ましい。

さらに、本実施形態の様にトレッド１２に周方向溝１４を３本形成（または３本以上形成）した場合、中央側の周方向溝１４における溝幅比Ｓ／Ｚ≧両側の周方向溝１４における溝幅比Ｓ／Ｚの関係を満足することが好ましい。

（作用）
次に、本実施形態の空気入りタイヤ１０の作用を説明する。
本実施形態の空気入りタイヤ１０の周方向溝１４は、踏面側に第１の溝部１６が設けられ、溝底側に第２の溝部１８が設けられているため、水深が比較的浅いウエット路面を走行する際には、第１の溝部１６のエッジ（タイヤ幅方向のエッジ成分）によって、路面との引っ掛かり効果（エッジ効果）が有効に発揮され、高いウエット制動性能が得られる。

一方、水深が比較的深いウエット路面を走行する際には、溝底側の第２の溝部１８の存在によって溝内を水がスムーズに流れ、トレッド１２の踏面の路面に対する接地性は確保されるので、高いウエット制動が得られる。

したがって、本実施形態の空気入りタイヤでは、第１の溝部１６のエッジ効果と第２の溝部１８の排水効果によって、水深の浅い、深いに関わらず、高いウエット制動性能を確保することができる。

ここで、第２の溝部１８の溝深さＢを、第１の溝部１６の溝深さＡと同等以上に設定することで、水深の深い場合の排水性能を向上することができる。
なお、第１の溝部１６は、タイヤ踏面のジグザグ状のエッジが制動性を高める効果があるため、溝ボリュームはそれほど多くは必要とはしないが、エッジ圧を高めるためには、Ａは低い方が好ましい。一方、直線状の第２の溝部１８は、ハイドロプレーニング性能を確保するためには、溝ボリュームを多くとり、排水するための溝の通り道を確保することが好ましい。
また、接地面のタイヤ幅方向中央側はショルダー側よりも排水し難い部分であるが、本実施形態の空気入りタイヤ１０の様に、トレッド１２に周方向溝１４を３本形成して、トレッド幅方向中央側に配置される周方向溝１４の溝幅を両側の周方向溝１４の溝幅以上に設定することで、接地面のタイヤ幅方向中央側における排水性能を向上することができる。

さらに、中央側の周方向溝１４における溝幅比Ｓ／Ｚを、両側の周方向溝１４における溝幅比Ｓ／Ｚと同等以上とすることで、中央側の周方向溝１４の第２の溝部１８のボリュームが、相対的に両側の周方向溝１４の第２の溝部１８のボリューム以上となり、接地時に水が抜け難いタイヤ幅方向中央側における排水性能を向上することが出来る。

なお、トレッド１２のタイヤ赤道面ＣＬ側は、トレッド１２のショルダー側よりも接地圧が高いため、中央側の周方向溝１４のジグザグの振幅を両側の周方向溝１４の振幅よりも大きくした方が、両側の周方向溝１４のジグザグの振幅を中央側の周方向溝１４の振幅よりも大きくするよりも大きなエッジ効果が得られる。

本実施形態の空気入りタイヤ１０では、踏面側と溝底側とで周方向溝１４の溝形状を変える構成としてウエット制動性能を向上させており、溝深さを深くする、ネガティブ率を大きくする、溝配置を変更する等の従来の手法を用いていないので、摩耗や通過騒音等の他性能への影響が抑えられる。

さらに、空気入りタイヤ１０の転がり抵抗を低減化を実現するために、トレッドのゴム種を転がり抵抗の少ないものにした場合、ウエット路面での制動性能が悪化してしまう場合があるが、本実施形態の周方向溝１４を用いることでウエット制動性能の低下を抑えることが可能となる。

なお、上記実施形態ではトレッド１２に周方向溝１４が３本形成されていたが、２本、あるいは４本以上形成されていても良い。
周方向溝１４が４本以上形成されている場合には、タイヤ赤道面ＣＬに最も近い周方向溝１４を、タイヤ幅方向最外側の周方向溝１４の溝幅以上に設定することが好ましく、タイヤ赤道面ＣＬに最も近い周方向溝１４における溝幅比Ｓ／Ｚを、タイヤ幅方向最外側の周方向溝１４における溝幅比Ｓ／Ｚと同等以上とすることが好ましい。
上記実施形態では、第１の溝部１６がタイヤ周方向に沿ってジグザグ状に延びていたが、第１の溝部１６は少なくともタイヤ幅方向に振幅を有する溝形状であれば良く、例えば、サイン波形状等の他の形状であっても良い。

（試験例１）
本発明の効果を確かめるために、図２に示すように、ジグザグ状の周方向溝２２のみをトレッド１２に備えた従来例１のタイヤ１種、図３に示すように、直線状の周方向溝２４のみをトレッド１２に備えた従来例２のタイヤ１種、及び本発明の適用された実施例のタイヤ３種を用意し、実車に装着してウエット路面における制動性能、及び排水性能の比較を行った。

実施例のタイヤは、上記実施形態で説明した第１の溝部、及び第２の溝部を備えた周方向溝をトレッドに備えている。
タイヤ各部の寸法等は、以下の表１内に記載した通りである。
Ａ：周方向溝の第１の溝部の溝深さ（図１Ｂ参照。単位：ｍｍ。）
Ｂ：周方向溝の第２の溝部の溝深さ（図１Ｂ参照。単位：ｍｍ。）
Ｗ：周方向溝の溝幅（図１Ａ参照。溝壁に対して垂直方向に計測。）
θ：タイヤ周方向に対する溝の振り角（単位：°）
Ｓ：第２の溝部の溝幅（図１Ｂ参照。タイヤ幅方向に計測。単位：ｍｍ）
Ｚ：第１の溝部の溝幅（図１Ｂ参照。タイヤ幅方向に計測。単位：ｍｍ）
ＴＷ：トレッドの幅（図１Ａ参照。タイヤ幅方向に計測。単位：ｍｍ）
Ｄ：周方向溝の間隔（図１Ａ参照。タイヤ幅方向に計測。単位：ｍｍ）

制動性能：ウエット路面への進入速度は１００ｋｍ／ｈであった。ウエット路面において制動距離（ＡＢＳ作動）の測定を行い、従来例１の制動距離の逆数を１００とする指数表示で評価を行った。数値の大きい方が制動性能に優れていることを表している。
排水性能（加速ハイドロプレーニング性能）：水深６mmの路上を７０ｋｍ／ｈで走行させて徐々に加速させ、タイヤが空転を始めた時の速度をハイドロプレーニング発生速度とした。従来例１のハイドロプレーニング発生速度を１００とする指数表示で評価を行った。数値の大きい方がハイドロプレーニング発生速度が高く、排水性に優れていることを表している。
なお、タイヤサイズは１９５／８０Ｒ１５であり、リムサイズは１５×６．０Ｊ、内圧は４５０ｋＰａ、荷重は２名乗車相当である。

試験の結果から、本発明の適用された実施例のタイヤは、水深の浅い、深いに関わらず高い制動性能を有していることが分かる。また、本発明の適用された実施例のタイヤは、排水性能も十分に確保されていることが分かる。

（試験例２）
本発明の効果を確かめるために、溝深さＡ，Ｂを下記の表２のように設定し、試験例１と同様の試験を行った。

試験の結果から、Ａ＜Ｂとした実施例３、及びＡ＝Ｂとした実施例４は、Ａ＞Ｂとした本発明の規定から外れている比較例１よりも制動性能、及び排水性能に優れていることが分かる。

（試験例３）
本発明の効果を確かめるために、Ｓ，Ｚの比率を下記の表３のように設定し、試験例１と同様の試験を行った。

試験の結果から、Ｚに対してＳの割合が大きいほど、排水性能が向上し、また、排水のし難いトレッドセンターでの排水性能向上が制動距離に対して寄与が大きいことが分かる。

符号の説明
１０ 空気入りタイヤ
１２ トレッド
１４ 周方向溝
１６ 第１の溝部
１８ 第２の溝部

Claims (2)

1. タイヤ周方向に沿って延びる３本の周方向溝をトレッドに備え、
   前記周方向溝は、トレッド踏面側に形成されトレッド幅方向の振幅を有するタイヤ周方向に沿って延びる第１の溝部と、前記第１の溝部の溝底側に形成されタイヤ周方向に沿って直線状に延びる第２の溝部とを含んで構成され、
   前記第１の溝部の溝深さをＡ、前記第２の溝部の溝深さをＢとしたときに、Ａ≦Ｂに設定されており、
   前記第１の溝部のトレッド幅方向の溝幅をＺ、前記第２の溝部のトレッド幅方向の溝幅をＳとしたときに、
   中央の前記周方向溝の溝幅Ｚが、両側の前記周方向溝の溝幅Ｚ以上に設定され、
   中央の前記周方向溝における溝幅比Ｓ／Ｚおよび両側の前記周方向溝における溝幅比Ｓ／Ｚはいずれも１未満であり、
   中央の前記周方向溝の前記第１の溝部の振幅が、両側の前記周方向溝の前記第１の溝部の振幅より大きい空気入りタイヤ。
2. 中央の前記周方向溝における溝幅比Ｓ／Ｚ≧両側の前記周方向溝における溝幅比Ｓ／Ｚに設定されている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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