JP2006131021A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 氷上性能を効率的に向上させた空気入りタイヤを提供することを課題とする。
【解決手段】 周方向溝と横溝とによって区画された複数のブロック２６が空気入りタイヤのトレッド部に形成されている。このブロック２６は、横方向サイプ３４を有することにより複数の小ブロック２８を備えている。小ブロック２８では、何れも、小ブロック幅方向中央部のブロック高さが最も低くなっている。従って、小ブロック幅方向両端部では、幅方向中央部に比べて相対的に接地圧が高い。これにより、エッジ効果を向上させて氷上性能を効果的に向上させた空気入りタイヤとすることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、周方向溝と横溝とによって区画された複数のトレッドブロックを備えた空気入りタイヤに関し、更に詳細には、特に氷上性能に優れた空気入りタイヤに関する。

従来、冬用の空気入りタイヤでは氷上における発進時の加速性、制動性を改良するため、タイヤトレッドパターンのブロック部に横方向サイプを付加することがなされてきている。

しかし、横方向サイプの本数を増やしていくと、サイプエッジ部が路面を引っ掻く力（以下、エッジ効果という）及びサイプ部分が氷表面の水膜を吸い上げる効果（すなわち排水効果）は増加するものの、ブロック剛性が低下して氷上での接地面積が減少していくため、タイヤと氷路面間の摩擦力（以下、表面摩擦力という）は減少するという問題があった。また、表面摩擦力の減少分がエッジ効果及び排水効果の増加分を上回ると氷上性能が向上しなくなるため、サイプ付加による氷上性能向上には限界があり、要求される氷上性能を実現させることができないという問題もあった。

この対策として、従来、排水性改良のためにトレッドゴムの改良などが行われてきており、発泡ゴム層をトレッドに有する空気入りタイヤ等が開発されてきている（例えば特許文献１〜３参照）。また、サイプ本数を増やしても接地面積の減少を抑え、表面摩擦力を確保することが出来るようにサイプ形状の改良が検討され、３次元サイプ形状等が開発されてきている（例えば特許文献４参照）。

しかし、氷上性能の更なる向上が要求されている。
特許第２５１０５３３号公報 特許第００２５１８８７０号公報 特許第００２５６４７６０号公報 特願平１１−１１３３２１号公報

本発明は上記事実を考慮し、氷上性能を効率的に向上させた空気入りタイヤを提供することを課題とする。

本発明者は、横方向サイプによって生じるエッジ効果について検討した。そして、従来の空気入りタイヤが氷路面を転動した場合は、エッジ部がエッジ圧に応じて氷表面を引っ掻くことでエッジ効果が発生することに着目した。そして、図１１（特に図１１（Ｃ）参照）に示すように、横方向サイプ８４によって区画されている小ブロック８８が倒れこむことによりエッジ部８９での接地圧（以下、エッジ圧という）が増加することにも着目した。

そして、エッジ効果を維持したまま排水効果を向上させることは氷上性能向上の一案であることを見い出した。

そこで、本発明者は、エッジ効果を維持したまま排水効果を向上させるトレッド構造を鋭意検討し、本発明を完成するに至った。

請求項１に記載の発明は、周方向溝と横溝とによって区画された複数のトレッドブロックを備えた空気入りタイヤにおいて、前記トレッドブロックは、横方向サイプを有することにより複数の小ブロックを備え、前記小ブロックでは、何れも、小ブロック幅方向中央部のブロック高さが最も低くなっていることを特徴とする。

周方向溝とは実質的にタイヤ周方向に沿って延びる溝であり、横溝とはこの周方向溝に対して交差する溝である。また、横方向サイプとは、周方向溝と交差する方向に形成されたサイプである。

タイヤの荷重・内圧条件が同一の場合、接地面内の平均接地圧は略同等であることが知られている。そのためエッジ圧を増加させるためには、ブロック中央部の接地圧を下げ、ブロック面内に不均一な接地圧分布を生じさせてエッジ圧を相対的に増加させることが有効である。ブロックの接地圧は圧縮剛性に依存し、高圧縮剛性を持つ部分は接地圧が高く、低圧縮剛性を持つ部分は接地圧が低くなることを利用すると、ブロック中央部の圧縮剛性を下げることでブロック周縁部のエッジ圧を増加させることが可能になる。

ここで、請求項１に記載の発明では、ブロックは、横方向サイプ有することにより複数の小ブロックを備え、この小ブロックでは、何れも、小ブロック幅方向中央部のブロック高さが最も低くなっている。従って、小ブロック幅方向両端部では、幅方向中央部に比べて相対的に接地圧が高く、これにより、エッジ圧を増加させてエッジ効果を高めることができる。従って、エッジ圧を増加させてエッジ効果を向上させて氷上性能を効果的に向上させた空気入りタイヤを実現させることができる。

なお、この横方向サイプは、タイヤ幅方向に対して平行であっても良く、タイヤ幅方向に対してある程度傾斜していても良い。傾斜している場合、タイヤ幅方向に対する傾斜角度は４０度以内であれば好ましく、２０度以内であれば更に好ましい。

請求項２に記載の発明は、タイヤ周方向両端側に位置する前記小ブロックのブロック高さは、タイヤ周方向中央側に位置する前記小ブロックのブロック高さよりも高いことを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、ブロックの踏み込みから蹴り出しまでの間に、ブロック面内に存在する水をブロック高さの勾配によって、まずは踏み込み側のエッジ部からブロック中央部へ水が逃げるようにし、次に、ブロック中央部からタイヤ周方向以外の方向（例えばタイヤ幅方向）に沿って水が流れるようにすることで、排水性を向上させている。

請求項３に記載の発明は、タイヤ周方向中央側に位置する前記小ブロックでは、小ブロック長手方向両端部のブロック高さが、小ブロック長手方向中央部のブロック高さよりも低いことを特徴とする。

これにより、踏み込み側のエッジ部からブロック中央部へ逃げた水を、ブロック中央部から小ブロック長手方向に沿って水を更に流し易くすることができ、排水性を更に向上させることができる。

本発明は上記構成としたので、特に排水効果を増加させて排水性能を向上させることができ、氷上性能を効率的に向上させた空気入りタイヤを実現できる。

以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付してその説明を省略する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る空気入りタイヤ１０はスタッドレスタイヤであり、実質上ラジアル方向に延びるコードを含み、両端部がそれぞれビードコア１１で折り返されたカーカス１２を備えている。カーカス１２は、１層又は複数層で構成される。

カーカス１２のクラウン部１２Ｃのタイヤ径方向外側には、複数枚（例えば２枚）のベルトプライが重ねられたベルト層１４が埋設されている。各ベルトプライは、ベルトプライを構成するコードが、タイヤ周方向に交差すると共に互いに交差する方向に向くように埋設されている。

ベルト層１４のタイヤ径方向外側には、溝を配設したトレッド部１８が形成されている。トレッド部１８には、タイヤ赤道面ＣＬの両側に、周方向に沿った複数本の周方向溝（主溝）２２と、周方向と交差する複数本の横溝２４（図２参照）とが形成されている。各横溝２４の両端部は、周方向溝２２に連通するか、又は、トレッド端を越えてタイヤ幅方向外側へ排水可能なように延びている。

ここで、トレッド端とは、空気入りタイヤをＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（２００４年度版、日本自動車タイヤ協会規格）に規定されている標準リムに装着し、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力（内圧−負荷能力対応表の太字荷重）に対応する空気圧（最大空気圧）の１００％を内圧として充填し、最大負荷能力を負荷したときのタイヤ幅方向最外の接地部分を指す。なお、使用地又は製造地においてＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は各々の規格に従う。

トレッド部１８には、図２に示すように、周方向溝２２及び横溝２４によって多数のブロック２６が形成されている。

図３、図４に示すように、各ブロック２６には、横溝２４に沿った複数本の横方向サイプ３４が形成されている。各横方向サイプ３４の両端はブロック側壁２６Ｘに開口している。本実施形態では、横方向サイプ３４は複数本（例えば４本）である。

また、横方向サイプ３４は、ブロック２６をブロック周方向に等間隔ａで分断するように配置されている。これにより、接地圧が均一になる。従って、接地圧が不均一に分布するために起こる局所的な磨耗を防止できている（図４参照）。

このような構成により、ブロック２６は、横方向サイプ３４で分断された複数の小ブロック２８をブロック２６の踏面部に配列状態で有している。

図４に示すように（図５も参照）、各小ブロック２６では、何れも、小ブロック幅方向中央部２８Ｃのブロック高さＨが最も低くなっており、小ブロック幅方向両端部２８Ｅでのブロック高さＨが最も高くなっている。従って、小ブロック幅方向両端部２８Ｅでは、小ブロック幅方向中央部２８Ｃに比べて相対的に接地圧が高く、これにより、エッジ圧を増加させてエッジ効果を高めることができる。従って、エッジ圧を増加させてエッジ効果を向上させて氷上性能を効果的に向上させることができる。なお、小ブロック２８の踏面側は、小ブロック幅方向両端部２８Ｅから小ブロック幅方向中央部２８Ｃにかけて、勾配が直線的に形成されていても良いし、湾曲状に形成されていても良い。

以上の説明では、周方向溝２２がタイヤ周方向に沿って延び、横溝２４がタイヤ軸方向に沿って延びている例を挙げて説明したが、周方向溝２２がタイヤ周方向に対して傾斜していても良く、横溝２４がタイヤ軸方向に対して傾斜していても良い。また、矩形のブロック２６を挙げて説明したが、トレッド部１８を平面視したときのブロックの形状は、周方向溝２２及び横溝２４の向き、面取り、切り欠き等の追加により菱形、六角形、八角形等の多角形や、略コ字形状を呈していても良く、円形、楕円等であっても良い。

更には、周方向溝２２がタイヤ周方向に千鳥状に延びるようにブロック２６が配置されていてもよいし、周方向溝２２がタイヤ周方向にジグザグ状に延びるように配置されていてもよい。なお、タイヤ周方向に千鳥状に延びるとは、タイヤ周方向と同方向に延びる溝部分と、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる溝部分とが互い違いになってタイヤ周方向に延び、タイヤ周方向と同方向に延びる溝部分が千鳥状に配置されていることをいう。タイヤ周方向にジグザグ状に延びるとは、タイヤ周方向に対して傾斜している溝部分が、傾斜方向が互い違いになるように折り返しながらタイヤ周方向に延びることをいう。

また、横方向サイプ３４は、タイヤ幅方向に対して平行であっても良く、タイヤ幅方向に対してある程度傾斜していても良い。傾斜している場合、タイヤ幅方向に対する傾斜角度は４０度以内であれば好ましく、２０度以内であれば更に好ましい。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図６に示すように、本実施形態では、第１実施形態で説明したブロック２６に代えて、ブロック全体にわたって高さ分布を有するブロック３６がトレッド部に形成されている。

本実施形態では、タイヤ周方向両端側に位置する小ブロック３８Ｔのブロック高さが、タイヤ周方向中央側に位置する小ブロック３８Ｍのブロック高さよりも高くなるように、ブロック３６の踏面３６Ｓは凹面状になっている。

この結果、ブロック内での相対的なブロック高さは、ブロック３６の四隅部では「高」であり、ブロック中央部では「中」であり、ブロック中央部を構成する小ブロックのブロック長手方向両端部では「低」となっている。

また、ブロック３６を構成する各小ブロック３８の何れであっても、小ブロック長手方向両端部（すなわちブロック幅方向両端部）のブロック高さが、小ブロック長手方向中央部のブロック高さよりも低くされている（例えば、小ブロック３８Ｍでは、小ブロック長手方向両端部３８Ｍ２のブロック高さが、小ブロック長手方向中央部３８Ｍ１のブロック高さよりも低くされている）。

なお、第１実施形態と同様、小ブロック幅方向断面では、ブロック３６を構成する各小ブロック３８の何れであっても、小ブロック幅方向中央部のブロック高さが最も低くなっている（例えば、図６（Ｃ）に示すように、小ブロック幅方向断面では、小ブロック幅方向中央部３８ＭＣのブロック高さが、小ブロック３８Ｍ内で最も低くなっている）。

このような構成により、ブロック３６の踏み込みから蹴り出しまでの過程では、ブロック高さの勾配によって、ブロック面内に存在する水は、まずは踏み込み側のエッジ部からブロック中央部へ逃げ、次に、ブロック中央部からブロック幅方向（小ブロック長手方向）に沿って流れる。これにより、第１実施形態よりも更に排水性を向上させることができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図７〜図１０に示すように、本実施形態では、第２実施形態で説明したブロック３６に代えてブロック４６がトレッド部に形成されている。

ブロック４６は、ブロック全体で高さ分布を有することは第２実施形態で説明したブロック３６と同様であるが、高さが直線的に変化している部位が形成されていることが第２実施形態のブロック３６と異なる。

ブロック４６は、ブロックセンターラインＢＣＬの両側で対称形状になっているので、ブロックセンターラインＢＣＬの片半側について以下に詳細に説明する。

まず、ブロック４６の踏面側の位置を以下のように設定する。図７に示すように、ブロックセンターラインＢＣＬと、このブロックセンターラインＢＣＬと交差するブロック側壁との交点をＡ、Ａ”とし、直線ＡＡ”の中点をＡ’とする。また、ブロック４６の四隅部を構成するブロックコーナー端をＢ、Ｂ”とし、図７（Ａ）で示す直線ＢＢ”の中点をＤとする。また、Ａ’から距離Ｅだけ直線Ａ’Ｄに沿って離れた位置をＢ’とする。

図８に示すように、ＢからＢ’にかけて、ブロック高さが直線的に減少している。そして、図９に示すように、Ｂ’からＢ”にかけて、ブロック高さが直線的に増大している。また、図１０に示すように、Ｂ’からＤにかけて、ブロック高さが直線的に減少している。ここで、図８〜図１０で示されるブロック部分は接地面側に位置するブロック部分を示すので、図８〜図１０で示される各部位は、各図とも、紙面上方に位置しているほどブロック高さが低いことを示す。

この結果、図７（Ａ）に示したように、ブロック内での相対的なブロック高さは、ブロック４６の四隅部では「高」であり、ブロック中央部では「中」であり、ブロック中央部を構成する小ブロックのブロック長手方向両端部では「低」となっている。このことは、図７（Ｂ）及び（Ｃ）からも明らかである。

ブロックセンターラインＢＣＬに対し、Ｂの対称位置をＣ、Ｂ’の対称位置をＣ’、Ｂ”の対称位置をＣ”、Ｄの対称位置をＤ’と定義すると、ＣＣ’断面はＢＢ’断面と同じであり、Ｃ’Ｃ”断面はＢ’Ｂ”断面と同じである。また、Ｂ’Ｄ断面はＣ’Ｄ’断面と同じである。

なお、第1実施形態や第２実施形態と同様、小ブロック幅方向断面では、各小ブロックの何れであっても、小ブロックの幅方向中央部のブロック高さが最も低くなっている。

このような構成により、ブロック４６の踏み込みから蹴り出しまでの過程では、ブロック高さの勾配によって、ブロック面内に存在する水は、まずは踏み込み側のエッジ部からブロック中央部へ逃げ、次に、ブロック中央部からブロック幅方向に沿って流れる。これにより、第１実施形態よりも更に排水性を向上させることができる。

＜試験例＞
本発明の効果を確かめるために、本発明者は、第１実施形態の空気入りタイヤ１０の一例（以下、実施例１の空気入りタイヤという）、第３実施形態の空気入りタイヤの一例（以下、実施例２の空気入りタイヤという）、及び、従来例の空気入りタイヤを用意し、実車走行により氷上性能の評価を行なった。

タイヤサイズは何れも１９５／６５Ｒ１５であり、内圧２００ｋＰａを充填して実車走行を行った。実施例１、２の空気入りタイヤの横方向サイプの寸法は、従来例の空気入りタイヤと同じであり、従来例の空気入りタイヤに比べて横方向サイプの本数を減らさない構成にされている。

図１１に示すように、従来例の空気入りタイヤでは、トレッド部に形成されたブロック８７の寸法は、ブロック周方向（タイヤ周方向）長さＬが４０ｍｍ、ブロック幅方向長さＢが３０ｍｍ、ブロック高さＨが９ｍｍ、横方向サイプ８４の深さＺが７．５ｍｍ、横方向サイプ８４の間隔ａが８ｍｍ、横方向サイプ８４のサイプ幅が０．７ｍｍである。

この従来例の空気入りタイヤでは、横方向サイプ８４が等間隔に配置されており、接地圧が均一になっている。従って、接地圧が不均一に分布するために局所的な磨耗が生じることが防止されている（図１１参照）。なお、横方向サイプ８４の両端はブロック壁面で開口している。また、横方向サイプ８４で区画されてなる小ブロック２８は、サイプ面側から見て長方形である。

実施例１の空気入りタイヤでは、小ブロック幅方向中央部２８Ｃと、小ブロック幅方向両端部２８Ｅとの高さ差ΔＨが０．２ｍｍであり、その他の寸法は従来例の空気入りタイヤと同じである。

実施例２の空気入りタイヤのブロック４６におけるブロック高さについては、Ｂ’はＢやＢ”よりもΔｈ１＝０．２ｍｍ低く、ＤはＢ’よりもΔｈ２＝０．２ｍｍ低い。また、Ｅは１０ｍｍである。

各空気入りタイヤの寸法等の条件を表１にまとめて示す。

性能評価を行うにあたり、これらの空気入りタイヤを乗用車に装着して氷路で発進テスト及び制動テストを行った。

発進テストでは、初速度１０ｋｍ／ｈでの走行状態からアクセルを全開し、終速度４５ｋｍ／ｈに達するまでの時間（加速タイム）を計測し、初速度と終速度と加速タイムとから算出した平均加速度を算出した。そして、従来例の空気入りタイヤにおける評価を１００とし、他の空気入りタイヤについては相対評価となる指数を算出した。

制動テストでは、初速度４０ｋｍ／ｈからフルブレーキを掛けて静止状態になるまでの制動距離を計測し、初速度と制動距離から算出した平均減速度を算出した。そして、従来例の空気入りタイヤにおける評価を１００とし、他の空気入りタイヤについては相対評価となる指数を算出した。

評価結果を表１に併せて示す。表１では指数が大きいほど性能が高いことを示す。

表１から判るように、実施例１，２の空気入りタイヤでは、従来例の空気入りタイヤに比べ、氷上加速度及び氷上減速度ともに評価は良好になっていた。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

第１実施形態に係る空気入りタイヤのタイヤ径方向断面図である。 第１実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部を示す部分平面図である。 第１実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部を構成するブロックの斜視図である。 図４（Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ、第１実施形態に係る空気入りタイヤのブロック接地面側から見た下面図、矢視４Ｂ−４Ｂの側面図、ブロック面に摩擦力が作用したときの矢視４Ｂ−４Ｂの側面図、及び、ブロック面に摩擦力が作用したときの小ブロック周方向位置と接地圧との関係を示すグラフ図、である。 図４（Ｂ）の部分拡大図である。 図６（Ａ）から（Ｃ）は、それぞれ、第２実施形態に係る空気入りタイヤのブロック接地面側から見た下面図、矢視６Ｂ−６Ｂの断面図、及び、矢視６Ｃ−６Ｃの断面図、である。 図７（Ａ）から（Ｃ）は、それぞれ、第３実施形態に係る空気入りタイヤのブロック接地面側から見た下面図、矢視７Ｂ−６Ｂの断面図、及び、矢視７Ｃ−７Ｃの断面図、である。 図７（Ａ）の直線ＢＢ’を含み鉛直方向に平行な部分断面図である。 図７（Ａ）の直線Ｂ’Ｂ” を含み鉛直方向に平行な部分断面図である。 図７（Ａ）の直線Ｂ’Ｄを含み鉛直方向に平行な部分断面図である。 図１１（Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ、従来例の空気入りタイヤのブロック接地面側から見た下面図、矢視１１Ｂ−１１Ｂの側面図、ブロック面に摩擦力が作用したときの矢視１１Ｂ−１１Ｂの側面図、及び、ブロック面に摩擦力が作用したときの小ブロック周方向位置と接地圧との関係を示すグラフ図、である。

符号の説明

１０ 空気入りタイヤ
２２ 周方向溝
２４ 横溝
２６ ブロック（トレッドブロック）
２８ 小ブロック
３４ 横方向サイプ
２８Ｃ 小ブロック幅方向中央部
２８Ｅ 小ブロック幅方向両端部
３６ ブロック（トレッドブロック）
３８ 小ブロック
３８Ｔ 小ブロック
３８Ｍ 小ブロック
３８Ｍ１ 小ブロック長手方向中央部
３８Ｍ２ 小ブロック長手方向両端部
４６ ブロック（トレッドブロック）

Claims (3)

1. 周方向溝と横溝とによって区画された複数のトレッドブロックを備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記トレッドブロックは、横方向サイプを有することにより複数の小ブロックを備え、
   前記小ブロックでは、何れも、小ブロック幅方向中央部のブロック高さが最も低くなっていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. タイヤ周方向両端側に位置する前記小ブロックのブロック高さは、タイヤ周方向中央側に位置する前記小ブロックのブロック高さよりも高いことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. タイヤ周方向中央側に位置する前記小ブロックでは、小ブロック長手方向両端部のブロック高さが、小ブロック長手方向中央部のブロック高さよりも低いことを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。

Images