JP7009850B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、氷雪路用として好適な空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、トレッド部の陸部の踏面に形成された細溝（マイクログルーブ）の構造を工夫することにより、氷雪路での初期性能を改善することを可能にした空気入りタイヤに関する。

スタッドレスタイヤに代表される氷雪路用の空気入りタイヤにおいては、一般に、トレッド部にタイヤ周方向に延在する複数本の周方向溝とタイヤ幅方向に延在する複数本のラグ溝とが形成され、これら周方向溝及びラグ溝により多数のブロックが区画されている。更に、各ブロックには複数本のサイプが形成されている。

また、氷雪路用の空気入りタイヤでは、トレッド部を構成するゴム組成物に発泡剤や吸水性充填剤等の特殊配合剤が配合されており、トレッド部の摩耗に伴って特殊配合剤が露出することにより、所望の吸水性能やエッジ効果を発揮するようになっている。しかしながら、金型内で成形された新品時のタイヤの表面には特殊配合剤が露出していないため、氷雪路での初期性能を十分に発揮することができない。

そこで、このような氷雪路用の空気入りタイヤにおいて、トレッド部に区画された陸部の踏面に細溝（マイクログルーブ）を形成し、これら細溝により氷雪路での初期性能を補完することが提案されている（例えば、特許文献１～５参照）。

しかしながら、氷雪路を走行する際にトレッド部の陸部の踏面に形成された細溝内に氷や雪が詰まった状態になると、氷雪路での初期性能の改善効果を必ずしも十分に発揮することができないという問題がある。

特開２００６－１５１２２１号公報 特開２００６－１５１２３７号公報 特許第４５１９１４１号公報 特許第４５５７６９３号公報 特許第４６２１０１１号公報

本発明の目的は、トレッド部の陸部に形成された細溝（マイクログルーブ）の構造を工夫することにより、氷雪路での初期性能を改善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外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、
前記トレッド部に複数の陸部が区画され、各陸部の踏面に溝幅が０．１ｍｍ～２．０ｍｍで溝深さが０．１ｍｍ～２．０ｍｍの範囲にある複数本の細溝が形成され、各細溝の溝深さが一定である一方で各細溝の溝幅が該細溝の長手方向の中央側から両端側に向かって大きくなっており、それによって各細溝の断面積が該細溝の長手方向の中央側から両端側に向かって大きくなっており、各細溝の断面積の最小値に対する最大値の比が２．０～１０の範囲にあることを特徴とするものである。

本発明では、トレッド部の各陸部の踏面に溝幅が０．１ｍｍ～２．０ｍｍで溝深さが０．１ｍｍ～２．０ｍｍの範囲にある複数本の細溝が形成されているので、これら細溝に基づいて氷雪路での初期性能を改善することができる。しかも、各細溝の断面積が該細溝の長手方向の中央側から両端側に向かって大きくなっているので、トレッド部の陸部の表面に滑りが生じた際や、トレッド部の陸部に負荷が掛かって変形する際に、細溝内に入り込んだ氷や雪が細溝の長手方向の中央側から両端側に向かって移動し易くなり、細溝内から氷や雪を効果的に排出することができる。そのため、氷雪路での初期性能の改善効果を十分に発揮することができる。

本発明において、各細溝の断面積を変化させる手法として、各細溝の溝幅が該細溝の長手方向の中央側から両端側に向かって大きくなっていることが好ましい。

細溝のタイヤ周方向に対する角度θは０°～６０°の範囲にあることが好ましい。細溝のタイヤ周方向に対する角度θが上記範囲に設定されることにより、氷や雪が細溝内から排出される挙動が妨げられることはない。

また、タイヤ赤道からタイヤ幅方向外側に向かって接地半幅の５０％の位置を中間位置とし、タイヤ赤道と中間位置との間に規定される領域をセンター領域とし、中間位置と接地端との間に規定される領域をショルダー領域としたとき、センター領域に帰属する陸部に形成された細溝のタイヤ周方向に対する角度θ１とショルダー領域に帰属する陸部に形成された細溝のタイヤ周方向に対する角度θ２とがθ１＜θ２の関係を満足することが好ましい。空気入りタイヤが接地する際にトレッド部にはタイヤ幅方向の滑りが生じるが、その滑りはセンター領域よりもショルダー領域で相対的に大きくなるので、ショルダー領域での角度θ２を相対的に大きくすることにより、細溝内から氷や雪を排出する効果を高めることができる。

なお、「センター領域に帰属する陸部」とは踏面での面積の５０％超がセンター領域に含まれる陸部を意味し、「ショルダー領域に帰属する陸部」とは踏面での面積の５０％超がショルダー領域に含まれる陸部を意味する。踏面での面積の５０％がセンター領域に含まれ、残りの５０％がショルダー領域に含まれる陸部は、いずれか一方の領域に帰属するものとして解釈することができる。

本発明において、氷雪路用の空気入りタイヤとしての要求特性を満足するために、トレッド部を構成するトレッドゴムのＪＩＳ硬度は４０～６０の範囲にあり、トレッド部に形成された各陸部には複数本のサイプを有することが好ましい。

また、氷雪路用の空気入りタイヤとしての要求特性を満足するために、下記式（１）で示されるスノートラクションインデックスＳＴＩが１８０以上であることが好ましい。
ＳＴＩ＝－６．８＋２２０２ρｇ＋６７２ρｓ＋７．６Ｄｇ・・・（１）
但し、ρｇ：溝密度（ｍｍ／ｍｍ²）＝溝のタイヤ幅方向の延長成分の総長さ（ｍｍ）
／接地領域の総面積（ｍｍ²）
ρｓ：サイプ密度（ｍｍ／ｍｍ²）＝サイプのタイヤ幅方向の延長成分の総長さ
（ｍｍ）／接地領域の総面積（ｍｍ²）
Ｄｇ：平均溝深さ（ｍｍ）

本発明において、ＪＩＳ硬度は、ＪＩＳ Ｋ－６２５３に準拠して、Ａタイプのデュロメータを用いて温度２０℃の条件にて測定されるデュロメータ硬さである。また、トレッド部の接地領域は、タイヤを正規リムにリム組みして正規内圧を充填した状態で平面上に垂直に置いて正規荷重を加えたときに測定されるタイヤ軸方向の接地幅に基づいて特定される領域である。「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えば、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば“Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ”、或いはＥＴＲＴＯであれば“Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ”とする。「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ ＲＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。「正規荷重」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ ＲＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＬＯＡＤ ＣＡＰＡＣＩＴＹ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には前記荷重の８８％に相当する荷重とする。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。 図１の空気入りタイヤのトレッドパターンの要部を示す展開図である。 陸部の踏面に形成された細溝を示す平面図である。 陸部の踏面に形成された細溝（参考例）を示す断面図である。 トレッド部にサイプを備えた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。

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～図４は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。図２において、Ｔｃはタイヤ周方向であり、Ｔｗはタイヤ幅方向であり、ＣＬはタイヤ赤道である。

図１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２に示すように、トレッド部１のタイヤ赤道ＣＬを境とする少なくとも片側の領域には、タイヤ周方向Ｔｃに沿って延在する３本の周方向溝１１と、タイヤ幅方向Ｔｗに沿って延在する複数本のラグ溝１２とが形成されている。これら周方向溝１１及びラグ溝１２により、トレッド部１には複数の陸部１３が区画されている。タイヤ赤道ＣＬ上に位置する陸部１３はタイヤ周方向に連なったリブ構造を有しているが、それ以外の陸部１３はタイヤ周方向に分断されたブロック構造を有している。

各陸部１３の踏面には、溝幅Ｗが０．１ｍｍ～２．０ｍｍで溝深さＤが０．１ｍｍ～２．０ｍｍの範囲にある複数本の細溝１４（マイクログルーブ）が並列に形成されている。細溝１４のピッチは例えば０．３ｍｍ～２．２ｍｍの範囲に設定されている。これら細溝１４は、氷雪路での初期性能を改善することを目的として、陸部１３の表層のみに形成されたものである。図２においては、陸部１３の踏面の一部に細溝１４が配設された状態が描写されているが、これら細溝１４は原則として各細溝１３の全域にわたって形成されている。

各細溝１４の断面積（即ち、細溝１４の長手方向と直交する断面における各細溝１４の断面積）は、細溝１４の長手方向の中央側から両端側に向かって徐々に大きくなっている。各細溝１４の断面積を変化させるための手法として、図３に示すように、各細溝１４の溝幅Ｗを細溝１４の長手方向の中央側から両端側に向かって徐々に大きくすることができる。この場合、細溝１４の長手方向の両端位置で溝幅Ｗが最大値Ｗ１となり、細溝１４の長手方向の中央側の位置で溝幅Ｗが最小値Ｗ２となる。また、各細溝１４の断面積を変化させるための手法として、図４に示すように、各細溝１４の溝深さＤを細溝１４の長手方向の中央側から両端側に向かって徐々に大きくすることができる。この場合、細溝１４の長手方向の両端位置で溝深さＤが最大値Ｄ１となり、細溝１４の長手方向の中央側の位置で溝深さＤが最小値Ｄ２となる。細溝１４の溝幅Ｗと溝深さＤは単独で変化させても良く、或いは、同時に変化させても良い。細溝１４の溝幅Ｗを単独で変化させる場合、細溝１４の溝深さＤは一定とする。細溝１４の溝深さＤを単独で変化させる場合、細溝１４の溝幅Ｗは一定とする。

上述した空気入りタイヤでは、トレッド部１の各陸部１３の踏面に溝幅Ｗが０．１ｍｍ～２．０ｍｍで溝深さＤが０．１ｍｍ～２．０ｍｍの範囲にある複数本の細溝１４が形成されているので、これら細溝１４に基づいて氷雪路での初期性能を改善することができる。しかも、各細溝１４の断面積が該細溝１４の長手方向の中央側から両端側に向かって徐々に大きくなっているので、トレッド部１の陸部１３の表面に滑りが生じた際や、トレッド部１の陸部１３に負荷が掛かって変形する際に、細溝１４内に入り込んだ氷や雪が細溝１４の長手方向の中央側から両端側に向かって移動し易くなる。つまり、細溝１４内に入り込んだ氷や雪が細溝１４の断面積の大きい方に向かって変位し易くなる。これにより、細溝１４内から氷や雪を効果的に排出することができる。そのため、細溝１４の目詰まりを防止して氷雪路での初期性能の改善効果を十分に発揮することが可能となる。

ここで、細溝１４の溝幅Ｗ又は溝深さＤが上記範囲から外れると氷雪路での初期性能を改善する効果が不十分になる。特に、細溝１４の溝幅Ｗは０．５ｍｍ～１．５ｍｍの範囲にあり、細溝１４の溝深さＤは０．５ｍｍ～１．５ｍｍの範囲にあると良い。各細溝１４の断面積は溝幅Ｗ及び溝深さＤの少なくとも一方を変化させることで細溝１４の長手方向に沿って変化しているが、その際、各細溝１４の断面積の最小値に対する最大値の比は、１．１～２０の範囲、より好ましくは１．５～１０の範囲にあると良い。これにより、細溝１４内に詰まった氷や雪を円滑に排出することができる。

上記空気入りタイヤにおいて、細溝１４のタイヤ周方向Ｔｃに対する角度θ（θ１，θ２）は０°～６０°の範囲にあると良い。細溝１４のタイヤ周方向Ｔｃに対する角度θが上記範囲に設定されることにより、氷や雪が細溝１４内から排出される挙動が妨げられることはない。細溝１４のタイヤ周方向Ｔｃに対する角度θが６０°よりも大きいと氷や雪が細溝１４内から排出され難くなるため、氷雪路での初期性能の改善効果が低下する。

上記空気入りタイヤにおいて、図１に示すように、接地幅がＴＣＷであるとき、タイヤ赤道ＣＬにより区分される接地半幅はＴＣＷ／２となる。図２に示すように、タイヤ赤道ＣＬからタイヤ幅方向Ｔｗの外側に向かって接地半幅ＴＣＷ／２の５０％の位置を中間位置Ｐｍとし、タイヤ赤道ＣＬと中間位置Ｐｍとの間に規定される領域をセンター領域Ａｃｅとし、中間位置Ｐｍと接地端Ｅとの間に規定される領域をショルダー領域Ａｓｈとしたとき、センター領域Ａｃｅに帰属する陸部１３に形成された細溝１４のタイヤ周方向Ｔｃに対する角度θ１とショルダー領域Ａｓｈに帰属する陸部１３に形成された細溝１４のタイヤ周方向Ｔｃに対する角度θ２とがθ１＜θ２の関係を満足することが好ましい。空気入りタイヤが接地する際にトレッド部１には路面に対してタイヤ幅方向Ｔｗの滑りが生じるが、その滑りはセンター領域Ａｃｅよりもショルダー領域Ａｓｈで相対的に大きくなる。そのため、ショルダー領域Ａｓｈでの角度θ２を相対的に大きくすることにより、細溝１４内から氷や雪を排出する効果を高めることができる。

図５はトレッド部１にサイプ１５を備えた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５において、図２と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。図５に示すように、トレッド部１に形成された各陸部１３には複数本のサイプ１５が形成されている。サイプ１５の構造は特に限定されるものではないが、例えば、踏面においてジグザグ状をなす３次元構造を有するものであると良い。また、図５ではサイプ１５の理解を容易にするために細溝１４の描写が省略されているが、各陸部１３の踏面には複数本の細溝１４が形成されている。サイプ１５は溝幅が２．０ｍｍ以下であって溝深さが４ｍｍ～１０ｍｍの範囲に設定されている。つまり、サイプ１５は表層のみに存在する細溝１４に比べて十分に深いものである。このようにトレッド部１に形成された各陸部１３に複数本のサイプ１５を形成することにより、氷雪路用の空気入りタイヤとしての要求特性を十分に発揮することができる。

上記空気入りタイヤにおいて、トレッド部１を構成するトレッドゴムのＪＩＳ硬度は４０～６０の範囲、より好ましくは、４５～５５の範囲に設定されることが好ましい。トレッド部１を構成するトレッドゴムのＪＩＳ硬度を上記のような範囲に設定した場合、トレッド部１が路面に対して柔軟に追従するため氷雪路用（スタッドレスタイヤ）として好適である。また、トレッド部１を構成するゴム組成物には発泡剤や吸水性充填剤等の特殊配合剤が配合されることが好ましい。この場合、トレッド部１の摩耗に伴って特殊配合剤が露出することにより、所望の吸水性能やエッジ効果を発揮することができる。更に、上記空気入りタイヤにおいて、スノートラクションインデックスＳＴＩは１８０以上、より好ましくは、１８０～２４０の範囲に設定されることが好ましい。スノートラクションインデックスＳＴＩを上記のような範囲に設定することにより、氷雪路用の空気入りタイヤとして優れた性能を発揮することができる。

上述した実施形態では、タイヤ赤道ＣＬを境とする片側の領域について詳細に説明したが、残りの片側の領域における溝配置は特に限定されるものではない。しかしながら、タイヤ赤道ＣＬの両側で鏡面対称の溝配置、或いは、その鏡面対称の溝配置をタイヤ赤道ＣＬの両側でタイヤ周方向にずらした溝配置を採用することは有効である。

タイヤサイズ２０５／５５Ｒ１６ ９１Ｔで、トレッド部と一対のサイドウォール部と一対のビード部とを備え、トレッド部を構成するトレッドゴムのＪＩＳ硬度が５０であり、スノートラクションインデックスＳＴＩが２００である空気入りタイヤにおいて、図１～図５に示すように、トレッド部に複数の陸部が区画され、各陸部に複数本のサイプが形成されると共に、各陸部の踏面に複数本の細溝が形成され、各細溝の断面積が該細溝の長手方向の中央側から両端側に向かって大きくなっており、各細溝の溝幅の最大値Ｗ１と最小値Ｗ２と比Ｗ１／Ｗ２、各細溝の溝深さの最大値Ｄ１と最小値Ｄ２と比Ｄ１／Ｄ２、センター領域における細溝のタイヤ周方向に対する角度θ１、ショルダー領域における細溝のタイヤ周方向に対する角度θ２を表１のように設定した実施例１～９及び比較例１，２のタイヤを製作した。本明細書において、実施例２，４，９は参考例である。

比較のため、細溝の溝幅及び溝深さを該細溝の長手方向に沿って一定にしたこと以外は実施例１と同じ構造を有する従来例のタイヤを用意した。

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

氷上制動性能：
試験タイヤをリムサイズ１６×６．５Ｊのホイールに組み付けて排気量２０００ｃｃの普通乗用車に装着し、ウォームアップ後の空気圧を２００ｋＰａとし、氷路面からなるテストコースにおいて速度２０ｋｍ／ｈでの走行状態からＡＢＳ制動を行い、その制動距離を測定した。評価結果は、計測値の逆数を用い、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど氷上制動性能が優れていることを意味する。

この表１から判るように、実施例１～９のタイヤは、従来例との対比において、氷上制動性能を改善することができた。また、比較例１，２のタイヤは、細溝の寸法が大き過ぎるため氷上制動性能の改善効果が十分に得られなかった。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
１１ 周方向溝
１２ ラグ溝
１３ 陸部
１４ 細溝
１５ サイプ
ＣＬ タイヤ赤道
Ｅ 接地端

Claims (5)

1. 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外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、
   前記トレッド部に複数の陸部が区画され、各陸部の踏面に溝幅が０．１ｍｍ～２．０ｍｍで溝深さが０．１ｍｍ～２．０ｍｍの範囲にある複数本の細溝が形成され、各細溝の溝深さが一定である一方で各細溝の溝幅が該細溝の長手方向の中央側から両端側に向かって大きくなっており、それによって各細溝の断面積が該細溝の長手方向の中央側から両端側に向かって大きくなっており、各細溝の断面積の最小値に対する最大値の比が２．０～１０の範囲にあることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記細溝のタイヤ周方向に対する角度θが０°～６０°の範囲に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. タイヤ赤道からタイヤ幅方向外側に向かって接地半幅の５０％の位置を中間位置とし、前記タイヤ赤道と前記中間位置との間に規定される領域をセンター領域とし、前記中間位置と接地端との間に規定される領域をショルダー領域としたとき、前記センター領域に帰属する陸部に形成された細溝のタイヤ周方向に対する角度θ１と前記ショルダー領域に帰属する陸部に形成された細溝のタイヤ周方向に対する角度θ２とがθ１＜θ２の関係を満足することを特徴とする請求項１～２のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
4. 前記トレッド部を構成するトレッドゴムのＪＩＳ硬度が４０～６０の範囲にあり、前記トレッド部に形成された各陸部に複数本のサイプを有する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。
5. 下記式（１）で示されるスノートラクションインデックスＳＴＩが１８０以上である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。
   ＳＴＩ＝－６．８＋２２０２ρｇ＋６７２ρｓ＋７．６Ｄｇ・・・（１）
   但し、ρｇ：溝密度（ｍｍ／ｍｍ²）＝溝のタイヤ幅方向の延長成分の総長さ（ｍｍ）
   ／接地領域の総面積（ｍｍ²）
   ρｓ：サイプ密度（ｍｍ／ｍｍ²）＝サイプのタイヤ幅方向の延長成分の総長さ
   （ｍｍ）／接地領域の総面積（ｍｍ²）
   Ｄｇ：平均溝深さ（ｍｍ）

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