JPH04215505A - 氷結湿濡地表上での走行性能に優れる空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】スタッドレスタイヤのような、積
雪あるいはその凍結を生じた地表での車両走行に供用さ
れるタイヤは、地表上の積雪層に対する強いグリップ性
能に加えて、該積雪層の圧潰・融解などによる氷結面や
凍結路面に対しても有効なトラクション、制動能力及び
旋回能力を表す、踏面パターンを有することが望まれる
。

【０００２】この発明は、乗用車などの一般的な使途で
はもちろん、トラックやバスなどの車体重量が重い車両
に装着された場合も含めて、有効な対策に応じることで
き、しかも氷結面及び凍結路面上での、トラクションや
制動に関する能力だけでなく旋回時についても必要な能
力を発揮することができる踏面パターンについての開発
成果を提案するものである。

【０００３】

【従来の技術】氷結面及び凍結路面上におけるタイヤの
走行性能を改善する従来の対策としては、一般に踏面パ
ターンを構成する陸部にサイプとかスリットとか呼ばれ
る狭幅の切り込み溝を配設し、これによって踏面上に形
成されるエッジ作用の増強を図るのが通例である　（特
開昭６２−２９２５０８　号、特開平１−１０６７０４
号各公報参照）　。ところで、これに必要とされる程に
多数のサイプあるいはスリットを用いると、それによる
トレッド剛性の低下を伴うためにトラクションに悪影響
を与えるばかりでなく、陸部の曲げ変形により接地面積
を減じ、そこでの局部的な圧力上昇による融水が氷結面
、凍結面での制動性能を却って劣化させる原因になって
いた。この点に関し、例えば特開平２−２１２２０４　
号公報には、互いに間隔をおくサイプ配列の下で、サイ
プの前段にヒールアンドトゥ摩耗が発生するのを、サイ
プ間隔を特定の粗密配列とすることによって回避する解
決策が開示されている。しかしながら、かかる技術にお
いては狭い配列間隔のサイプ間にて広い配列間隔のサイ
プ間に比しより低い剛性の活用を目指すのみで、サイプ
間における剛性の利用に触れるところも、またこれに関
連するような着想について言及するところもない。また
、最近では、トラクションや制動性能だけでなく、高い
旋回性能も要求されるようになってきているが、かかる
性能の改善を図ることについて触れるところもない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】タイヤの踏面パターン
を構成する、例えばブロックと呼ばれるような陸部区画
が、サイプすなわちタイヤの接地域内で溝壁の相互間の
事実上の閉合をきたすような狭い幅の切り込み溝（以下
単に狭溝と記す）によって細分されることによるその細
分化部分の剛性低下は、該部分の曲げ変形に由来するエ
ッジがタイヤのトラクションや制動性能あるいは旋回性
能の改善に利用されるが、一方で、このようなエッジに
集中して作用するタイヤ荷重のために、局部的な圧力上
昇によって氷結面あるいは凍結面の融水が増し、却って
走行性能の低下をきたす。この発明は、このような不利
を適切に回避するとともに、旋回性能をも格段に向上し
得る踏面パターンを備える氷結湿濡地表上での走行に適
した空気入りタイヤを提案することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、走行地表面
上を接地転動する踏面内で、踏面のまわりに沿ってのび
る複数の主溝又は、これらの主溝とそれを横切る複数の
副溝とにより相互区分された、互いに分離独立する多数
の陸部区画を有し、該陸部区画の少なくとも一部は、該
区画を相互区分する溝の溝深さと同等以下の溝深さで、
溝幅のはるかに狭い少なくとも一本の狭溝により細分さ
れた狭幅陸部と、広幅陸部とを備え、踏面の幅方向中央
域の陸部区画における上記狭溝は、踏面の幅方向に対す
る角度が３０°以内であり、それを除く踏面端部領域の
陸部区画の狭溝は、踏面の幅方向に対して６０°以上の
角度であり、狭溝の溝壁に直交する向きに測った各陸部
区画の狭幅陸部の肉厚が狭溝の溝深さの０．１　〜０．
５　倍の範囲内を占める曲げ変形領域と、同じく、狭溝
の溝壁に直交する向きに測った広幅陸部の厚さが狭溝の
溝深さに対して０．７８倍以上に相当するせん断変形領
域とからなり、該相互区分溝の溝底にて上記狭溝の溝壁
に直交する向きに測った上記各陸部区画の平均厚さを狭
溝の溝底から該相互区分溝の溝底に至るまでの厚さの１
．５　倍以上とした、踏面パターンを有する氷結湿濡地
表上での走行性能に優れる空気入りタイヤであり、ここ
にこの発明においては、狭幅陸部が陸部区画の踏面上に
、狭溝の溝深さの０．２　倍以内で突出する高さをもつ
こととするのが有用である。

【０００６】すなわち、この発明においては、陸部区画
のうちの少なくとも一部、実際には大部分又は全部につ
いて曲げ変形領域とせん断変形領域とに分けて、該曲げ
変形領域の変形によるエッジ効果を、該せん断変形領域
による高い剛性（坑曲げ変形）の下に接地域接触面積を
維持確保することによって、より有利に発揮するように
役立て得る。

【０００７】図１に、トラクションや制動性能の向上を
図ることを可能としかつ車両の旋回時にタイヤが横方向
の力を受けたときに踏面の幅方向に大きな摩擦力を得る
ことができる踏面パターンの一例を平面に展開した要部
を、図２にそのＡ−Ａ断面を、さらに図３にＢ−Ｂ断面
を示し、図における番号１は踏面、２は踏面１のまわり
に沿ってのびる主溝、３は主溝２を横切る副溝、４は主
溝２、副溝３により相互に区分された互いに分離独立す
る陸部区画、５ａ，５ｂは陸部区画４を相互区分する溝
２又は３の溝深さと同等以下の溝深さで、溝幅のはるか
に小さい狭溝であり、この狭溝のうち、踏面１の幅方向
中央域の陸部区画における狭溝５ａは踏面の幅方向に対
する角度Θ１　が３０°以内（この例では０°）であり
、それを除く端部領域の陸部区画の狭溝５ｂは踏面の幅
方向に対する角度Θ２　が６０°以上（この例では９０
°）　になっている。また、６ａ，６ｂは狭溝５ａ，５
ｂによってそれぞれ細分された狭幅陸部、７ａ，７ｂは
狭溝６ａ，６ｂと通常の要領に従うサイプＳによって細
分された場合を例として示した広幅陸部である。またＨ
は主溝２又は副溝３を陸部区画の相互区分溝として一括
してそのうちのより深い方（通常は主溝の方が深いか又
は同等）の溝深さ、ｈは狭溝５ａ，５ｂの溝深さ、ＴＳ
　は狭幅陸部６ａ，６ｂの肉厚、ＴＬ　は広幅陸部７ａ
，７ｂの厚さ、ＴＢ　は相互区分溝の溝底における陸部
区画４の平均厚さである。

【０００９】また、図４に狭幅陸部６ａ，６ｂの何れか
一方又はその両方を踏面１より突出させた場合の例を示
す。なお、図中のｄは狭幅陸部の突出代である。

【００１０】

【作用】さて、氷結面上における摩擦係数μに関して陸
部区画４を一つのブロックとした場合に、これが狭溝５
ａ，５ｂで細分化されたときの接地圧分布は、図５にお
いてエッジ部ｅが高く、あとはできるだけ均一にブロッ
ク全面が接地するのが望ましいのは明らかである。図中
Ｖはタイヤの摩擦方向を示す。ここに、ブロックの接地
圧分布はブロックの変形によって変えることができ、例
えば、図６（ａ）（ｂ）に示すように摩擦力Ｆによる変
形を曲げ変形とすればエッジ部ｅは立つのに対し、せん
断変形とすれば接地面の浮き上がりは起こらない。

【００１１】図７のようなブロックモデルにて、ｘ方向
の力がかかった場合のブロック剛性を「日本機械学会編
　　機械工学便覧、材料力学（上，下）　　中原一郎著
　　養賢堂発行」などの既知文献によって求めると変形
によるブロック先端（接地部）での傾斜角αは下記式で
与えられる。

【００１２】

【００１３】ここに、単位接地面積当たりのせん断力を
ｆとすると、Ｆ＝ｆｂｔであるので傾斜角αに対するブ
ロック剛性Ｇは下記式で示される。

【００１４】

【００１５】上記（１）式は曲げとせん断を含めた場合
のブロック剛性であり、曲げ剛性をＧｂ　、せん断剛性
をＧｓ　とすると、

【００１６】

【００１７】上記（１）〜（３）式をブロック長ｔに対
して表すと図８のようになり、ブロック高さｈをコンス
タント（１０ｍｍ）　とすると、ブロック長ｔを大きく
していくことで曲げ剛性は急激に大きくなり、（せん断
剛性は一定）変形様式としては相対的にせん断変形にな
る。以上より、ブロック高さｈを変えずにブロック変形
を曲げとせん断にコントロールするにはブロック長ｔを
変えるしかない。

【００１８】従って図５においてエッジ部ｅを高く、残
りの領域を均一にできるだけブロック全面が接地するよ
うな接地圧分布を得るためには、エッジ部ｅを曲げ変形
させ、他の部分はせん断変形させればよい。そこで、こ
の発明においては陸部区画４のエッジ部ｅに薄いブロッ
ク、すなわち狭幅陸部６ａ，６ｂを配し、その残余の部
分すなわち広幅陸部７ａ，７ｂは狭溝５ａ，５ｂをへだ
てて充分な長さを有するものとし、これによってトラク
ションや制動性能を改善するとともに、旋回時にタイヤ
が横方向に力を受けるとき、踏面１の幅方向における摩
擦力を大きくなるようにした。

【００１９】この発明では、踏面１の幅方向中央域の陸
部区画における狭溝５ａは踏面の幅方向に対する角度Θ
１　が３０°以内であるものとし、それを除く端部領域
の陸部区画の狭溝５ｂは踏面の幅方向に対する角度Θ２
が６０°以上であるものとしたが、その理由は、角度Θ
１　を３０°以内とすることにより、氷雪上におけるト
ラクションや制動性能を向上させることができるからで
あり、また角度Θ２　を６０°以上とすることにより、
旋回時にタイヤが横方向の力を受けるとき踏面１の幅方
向において摩擦力を充分大きくすることができるからで
ある。

【００２０】ここに、上記踏面１の幅方向中央域は、ト
ラックションや制動性能と旋回性能の何れをも満足した
ものとするためタイヤ赤道線を中心に踏面幅の０．５　
倍以内の幅をもったものとするのが好ましい。

【００２１】また、この発明では狭幅陸部６ａ，６ｂの
肉厚ＴＳ　を狭溝５の溝深さｈの０．１　倍から０．５
　倍に限定するが、その理由はつぎの通りである。すな
わち狭幅陸部６ａ，６ｂによって細分した陸部区画４が
氷結面上を摩擦すると、直進走行の際、あるいは旋回持
に狭幅陸部６ａ，６ｂは摩擦力により曲げ変形し、その
エッジ部ｅが氷結面に押しつけられるため、氷表面をわ
ずかながら掻き削る。そして、新たに現れた新鮮な氷表
面上に曲げ剛性の大きな残りの陸部区画４が載り、この
区画は曲げ変形が小さく、陸部表面がほぼ均一に接地す
ることになる。いうまでもなく摩擦状態下での氷表面は
融水が漂い、氷温も上昇して摩擦係数が低下しているの
で、このような融水表面層を除去することにより氷表面
の摩擦係数を高め、その上でほぼ均一に接地する陸部で
摩擦することにより大きな摩擦力を得ることができるよ
うになる。ここに、図９に示すように一般に陸部区画の
曲げ剛性は、溝深さと陸部厚さによって定まるが、上記
肉厚ＴＳ　が０．１　ｈよりも薄いとその剛性が低下し
すぎ、一方０．５　ｈより大きいとエッジが立ちにくく
、何れも氷表面を削りとる効果が低下する。また狭幅陸
部６ａ，６ｂの少なくとも一方を陸部区画４の表面より
突出させるとその領域における氷表面層切削効果がより
大きくなる。

【００２２】つぎに、広幅陸部７ａ，７ｂの厚みＴＬ　
を狭溝５ａ，５ｂの溝深さｈの０．７８倍以上に限定す
るが、その理由はつぎの通りである。狭溝５ａ，５ｂに
隣接している陸部区画４は、より大きな摩擦力を発生さ
せるために氷結面に対してできるだけ均一に接地しなけ
ればならないのはすでに述べたが、そのためには陸部区
画４の部分は曲げ剛性が大きくなければならない。ここ
に、広幅陸部の厚みＴＬ　が０．７８ｈに満たないと、
ブロック剛性の低下によりブロックがひしゃげ変形して
ブロックのエッジ部しか路面と接触しなくなり、このた
め摩擦係数が低下することになる。このような問題を生
じることがなく、高い摩擦係数が得られる条件としてこ
の発明では、広幅陸部の厚みＴＬ　を狭溝深さ（サイプ
深さ）　ｈに対して０．７８ｈ以上に限定した。

【００２３】なお、上記の広幅陸部７ａ，７ｂの厚みＴ
Ｌ　は、狭幅陸部６ａ，６ｂとの間における十分な剛性
差をもたせるため、狭幅陸部の肉厚ＴＳ　の２倍以上に
するのが好ましい。

【００２４】次に、この発明においては、狭溝５ａ，５
ｂの溝壁に直交する向きに測った相互区分溝の溝底にお
ける陸部区画の平均厚さＴＢ　を、狭溝５ａ，５ｂの溝
底から該相互区分溝の溝底に至るまでの厚みの１．５　
倍以上に限定するが、その理由は、陸部区画４を、踏面
１から狭溝５ａ，５ｂの溝深さｈまでを表層部Ｓと、そ
れに隣接した深さｈから主溝深さＨまでを基底部Ｂとし
た場合に基底部Ｂの高さＨ−ｈに対し、基底部の幅とな
る陸部区画４の肉厚ＴＢ　がＨ−ｈの１．５　倍以上で
曲げ剛性が非常に大きくなり、この部分は摩擦力により
ほとんど変形せず、基底部Ｂの変形が無視できる　（図
２，図３参照）　。またこれにより広幅陸部の安定性も
増すことができる。

【００２５】また、上掲図４に示したように、狭幅陸部
６ａ，６ｂを陸部区画４の表面より突出させる場合にお
いてもこの発明に適合し、これによって氷表面層の切削
効果をより大きくすることができる。しかしながら、突
出量が大きすぎると走行中に該突出部のもげが発生する
ので突出量は、狭溝深さｈの０．２　倍以下でなければ
ならない。

【００２６】

【実施例】タイヤサイズ１０．００Ｒ２０の供試タイヤ
を、図１に示したこの発明に従う踏面パータンと、通常
の要領にて形成されたサイプをもった図１０（　比較タ
イヤ）、図１１　（基準タイヤ）　にそれぞれ示した在
来のパータンとで対比される以外のタイヤ諸元を共通に
揃えて同一条件にて試作しサイズ７．５０Ｖ　×２０の
リムに組み込み、内圧７．２５　ｋｇ　／ｃｍ２、荷重
２７００　ｋｇ　の条件で制動テストと旋回テストを行
った。制動テストについては、時速２０ｋｍで走行する
とともに、この走行中に急ブレーキをかけその地点から
停止した地点までの距離を測定し得られた測定結果を制
動距離として下記式より制動摩擦係数μを求め、これを
指数表示した。なお、制動テストにおいては指数１００
　での制動距離は３２．８ｍ　、μは４．８　×１０−
２であった。

【００２７】

【００２８】旋回テストは、氷温が−５℃になる氷上に
おいて半径５０ｍ　の円盤状コースを旋回走行し、出し
得る最高の旋回速度　（コースを１周する間の平均速度
）　Ｖより、下記式にて、旋回氷上摩擦係数μを求め基
準タイヤの成績を１００　とする指数表示にて各タイヤ
の氷上性能を比較調査した。なお、指数１００　での速
度は１５．１Ｋｍ／ｈであり、氷上における摩擦係数μ
は、３．６０×１０−２であった。

【００２９】

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】以上述べたところにおいて、陸部区画の形
状は長方形を例にとって模式的に示したが、実際には図
１２に図解したような、種々の形状を任意に選択するこ
とができ、このような場合の採寸の要領は図に示したと
おりである。

【００３３】

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、踏面パター
ンを構成する陸部区画を、氷上性能の有効な改善に寄与
するための融水排除機能と、氷結面との間の摩擦力の確
保機能とをそれぞれ分担する、曲げ変形領域とせん断変
形領域とからなるものとして、氷結湿濡地表上でのより
確実な走行を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明に従う踏面パターンの一例を示
した展開図である。

【図２】図２は図１に示した空気入りタイヤの陸部区画
のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図３は図１に示した空気入りタイヤの陸部区画
のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】図４はこの発明に従う他の空気入りタイヤの陸
部区画の要部断面図である。

【図５】図５は陸部の要部断面図である。

【図６】図６は曲げ及びせん断変形比較図である。

【図７】図７はブロックモデル図である。

【図８】図８はブロック長さに対する剛性の変化を示し
たグラフである。

【図９】図９はブロック剛性とＴ／ｈ　との関係を示し
たグラフである。

【図１０】図１０は従来の踏面パターンを示した図であ
る。

【図１１】図１１は従来の踏面パターンを示した図であ
る。

【図１２】図１２はこの発明に従う踏面パターンを示し
た図である。

【図１３】図１３はこの発明に従う踏面パターンを示し
た図である。

【図１４】図１４はこの発明に従う踏面パターンを示し
た図である。

【図１５】図１５はこの発明に従う踏面パターンを示し
た図である。

【図１６】図１６はこの発明に従う踏面パターンを示し
た図である。

【図１７】図１７はこの発明に従う踏面パターンを示し
た図である。

【符号の説明】

１　　踏面 ２　　主溝 ３　　副溝 ４　　陸部区画 ５ａ　　狭溝 ５ｂ　　狭溝 ６ａ　　狭幅陸部 ６ｂ　　狭幅陸部 ７　　広幅陸部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　走行地表面上を接地転動する踏面内で
   、踏面のまわりに沿ってのびる複数の主溝又は、これら
   の主溝とそれを横切る複数の副溝とにより相互区分され
   た、互いに分離独立する多数の陸部区画を有し、該陸部
   区画の少なくとも一部は、該区画を相互区分する溝の溝
   深さと同等以下の溝深さで、溝幅のはるかに狭い少なく
   とも一本の狭溝により細分された狭幅陸部と広幅陸部と
   を備え、踏面の幅方向中央域の陸部区画における狭溝は
   、踏面の幅方向に対する角度が３０°以内であり、それ
   を除く踏面端部領域の陸部区画の狭溝は踏面の幅方向に
   対する角度が６０°以上であり、狭溝の溝壁に直交する
   向きに測った各陸部区画の狭幅陸部の肉厚が狭溝の溝深
   さの０．１　〜０．５　倍の範囲内を占める曲げ変形領
   域と、同じく狭溝の溝壁に直交する向きに測った広幅陸
   部の厚さが狭溝の溝深さに対して０．７８倍以上に相当
   するせん断変形領域とからなり、該相互区分溝の溝底に
   て狭溝の溝壁に直交する向きに測った上記各陸部区画の
   平均厚さを狭溝の溝底から相互区分溝の溝底に至るまで
   の厚さの１．５　倍以上とした、踏面パターンを有する
   氷結湿濡地表上での走行性能に優れる空気入りタイヤ。
2. 【請求項２】　　請求項１において、狭幅陸部が陸部区
   画の踏面上に、狭溝の溝深さの０．２　倍以内で突出す
   る高さをもつ、氷結湿濡地表上での走行性能に優れる空
   気入りタイヤ。