JP4237690B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、氷雪路面での走行に適したスタッドレスタイヤとして好適であり、ブロックに複数のサイピングを並設した空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいては、氷雪路面での走行性を向上させるため、トレッド部に設けたブロックに多数のサイピングを形成し、そのエッジによる路面引っ掻き力（エッジ効果）を増大させることが有効と考えられている。しかし、サイピングの形成数を増加させると、ブロックに大きな倒れ込みが生じてエッジ効果が有効に機能しなくなるなど、氷上性能の向上に限界をもたらしている。

そこで本出願人は、このようなブロックの過度の倒れ込みを防止すべく、図９に示す如き構造（便宜上、三浦折り構造という）のサイピングを、特許文献１において提案している。

特開２００３−２５８１２号公報

この三浦折り構造のサイピングａは、ブロック表面で開口するサイピングａの開口縁形状ｂがジグザグ部ｂ１を有するとともに、前記ブロック表面からサイピング底に向かうに従い、前記ジグザグ部ｂ１が、そのジグザグ形状を維持しながらサイピングの長さ方向の一方側、他方側に変位するものである。このようなサイピングａは、その壁面ｃが、平行四辺形を組み合わせた３次元的凹凸の立体曲面をなし、向き合う壁面の凹凸が互いに噛み合うことにより、ブロックの倒れ込みを効果的に防止しうる。

しかも前記サイピングａは、各深さ位置においてジグザグ形状が同一であるため、タイヤ加硫金型におけるサイピング形成用ナイフブレードのタイヤからの抜けがある程度容易であり、タイヤの製造効率の低下を抑えうるとともに、ナイフブレードの曲がり等の損傷抑制にも貢献できる。

本発明者は、このような利点をさらに向上させるべく、前記三浦折り構造のサイピングにおいて、サイピングの長さ方向の変位量、及び長さ方向と直角方向の変位量が、ブロック剛性、及びナイフブレードの抜け性や曲がり等にどの様な影響を与えるかにつき鋭意解析をすることにより、本件発明を完成した。

すなわち本発明は、前記三浦折り構造のサイピングの改良に係わり、ブロック倒れ込みの抑制効果を高く確保しながら、ナイフブレードのタイヤからの抜けをさらに円滑化することができ、タイヤの製造効率を高めるとともに、ナイフブレードへの曲げや損傷の抑制効果をより向上しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド溝により区画され、かつ複数のサイピングが並設されたブロックを有する空気入りタイヤであって、
前記サイピングは、ブロック表面で開口する開口縁形状において、山谷を繰り返してジグザグ状にのびるジグザグ部を有し、かつサイピングの深さ方向においては、前記開口縁形状を実質的に保持しつつ、前記ジグザグ部がサイピングの長さ方向の一端側に変位するジグザグ変位部と、他端側に変位するジグザグ変位部とが交互に繰り返すとともに、
ブロック表面側のジグザグ変位部の前記長さ方向と直角方向の変位量をＷ１、サイピング底側のジグザグ変位部の前記長さ方向と直角方向の変位量をＷ３、及びその間に配される中間のジグザグ変位部の前記長さ方向と直角方向の変位量をＷ２としたとき、次式を充足することを特徴としている。
Ｗ１≧Ｗ２
０．７×Ｗ２≧Ｗ３＞０

又請求項の発明では、前記サイピングは、前記表面側のジグザグ変位部の前記長さ方向の変位量をＬ１、前記中間のジグザグ変位部の前記長さ方向の変位量をＬ２、及び前記サイピング底側のジグザグ変位部の前記長さ方向の変位量をＬ３としたとき、次式を充足することを特徴としている。
Ｌ１≧Ｌ２
０．７×Ｌ２≧Ｌ３＞０

又請求項３の発明では、前記サイピングは、前記長さ方向と直交する垂直断面において、ブロック表面での上点と、サイピング底での下点との間の、前記長さ方向と直角方向の距離Ｗａを、前記変位量Ｗ１の７０％以下としたことを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記サイピングは、各ジグザグ変位部の前記深さ方向の距離Ｋが互いに等しいことを特徴としている。

叙上の如く本発明は構成しているため、ブロック倒れ込みの抑制効果を高く確保しながら、ナイフブレードのタイヤからの抜けをさらに円滑化することができ、タイヤの製造効率を高めるとともに、ナイフブレードへの曲げや損傷の抑制効果をより向上しうる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は、本発明の空気入りタイヤが、乗用車用のスタッドレスタイヤである場合のトレッドパターンを説明する展開図である。

図１において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２に、タイヤ周方向にのびる複数本の縦主溝３と、この縦主溝３と交わる向きにのびる横主溝４とからなるトレッド溝５を具え、これにより、トレッド部２を、タイヤ赤道Ｃを挟む例えば２本のリブ６、６と、その両外側に形成されかつブロック７がタイヤ周方向に隔置される例えば各２本のブロック列８とに区画している。なおトレッドパターンとしては、本例の如きリブ・ブロックパターンの他、ブロックパターンであっても良い。トレッド溝５としては、排水性能を向上するために溝幅を３．５mm以上とするのが好ましい。

そして前記ブロック７は、トレッド面であるブロック表面Ｓに複数のサイピング１０を並設したサイピング付きブロックを含んで構成される。本例では、ブロック７の全てがサイピング付きブロックからなるものを例示しており、又前記リブ６にも複数のサイピング１０を並設している。

前記サイピング１０は、図２（Ａ）に示すように、ブロック表面Ｓで開口する開口縁形状Ｊにおいて、ブロック表面Ｓ上の基準線Ｘを挟んで山谷を繰り返してジグザグ状にのびるジグザグ部１１を有する。前記基準線Ｘは、ジグザグの振幅中心であって、氷路面での駆動、制動力の向上の観点から、該基準線Ｘのタイヤ軸方向に対する角度θを２０°以下に設定するのが好ましい。本例では、前記基準線Ｘが直線状をなす好ましい場合を例示しているが、図２（Ｂ）の如く、円弧状の曲線であっても良く、係る場合には、前記基準線Ｘのうち、ジグザグ部１１を通る線分の両端を結ぶ直線のタイヤ軸方向に対する角度θを２０°以下とする。

又サイピング１０が「並設」されるとは、前記基準線Ｘが互いに平行に配される、或いは隣合う基準線Ｘ、Ｘ間の角度が５°以下の略平行な状態を含む。又サイピング１０として、本例では、ジグザグ部１１の一端側、他端側に、基準線Ｘに沿って直線状（基準線Ｘ自体が円弧状の場合は円弧状）にのびる延長部１３を縁設したものを例示しているが、この延長部１３は要求により排除できる。又サイピング１０として、その両端がブロック７のタイヤ軸方向側壁で開口する両側オープンタイプのものを例示しているが、一方のみが開口する片側オープンタイプであっても良く、又双方を閉口させたクローズタイプであっても良い。

又前記ジグザグ部１１のジグザグ形状としては、本例の如く、直線を用いた例えば鋸歯状等の折れ線状のもの、或いは曲線を用いた例えば正弦波状等の波線状のものが採用しうる。しかし、ブロック剛性の観点、及びタイヤ加硫金型におけるサイピング形成用ナイフブレードの曲げ剛性を大きく確保する等の観点から、ジグザグ形状として折れ線状のものを採用し、かつその折れ曲がりのコーナを小円弧とするのが好ましい。

次に、図３にサイピング１０の壁面１４の斜視図を、又図４に壁面１４の平面図及び正面図を示す。図３，４に示すように、前記サイピング１０は、その深さ方向Ｆｆにおいては、前記ジグザグ部１１のジグザグ形状を実質的に保持しつつ、前記ジグザグ部１１が長さ方向Ｆｎの一端側に変位するジグザグ変位部１５Ａと、他端側に変位するジグザグ変位部１５Ｂとを交互に繰り返して形成される。

言い換えると、図５に、前記図３、４の各深さ位置Ｑ１〜Ｑ４におけるブロック表面Ｓと平行な面でのサイピング形状を略示するように、ジグザグ部１１のジグザグ形状は、各深さ位置Ｑ１〜Ｑ４において同一であり、かつジグザグ部１１は、ブロック表面Ｓからの深さが増すにつれて、長さ方向Ｆｎの一方側／他方側に変位が変化する。前記ジグザグ変位部１５Ａ，１５Ｂを総称するとき、ジグザグ変位部１５という。このときジグザグ部１１の長さ方向Ｆｎへの変位の割合は、各ジグザグ変位部１５内では一定であり、従って、各ジグザグ変位部１５内においては、ジグザグ部１１の山／谷の稜線Ｐａ、Ｐｂは、互いに平行な傾斜直線として現れる。

又サイピング１０は、ブロック表面Ｓ側となる最も上方のジグザグ変位部１５Ｕと、サイピング底Ｂｏ側となる最も下方のジグザグ変位部１５Ｌと、その間に配される１つ以上の中間のジグザグ変位部１５Ｍとからなる合計３つ以上のジグザグ変位部１５によって構成される。

このように構成する前記サイピング１０は、前記図３の如く、壁面１４が３次元的な凹凸を有する立体曲面として形成される。従って、対向する壁面１４、１４が、凹部と凸部とで互いに噛み合って支え合い、ブロック７の倒れ込みを効果的に抑制できる。その結果、接地面積の減少に伴う粘着摩擦力の低下を抑えうるとともに、エッジによる路面引っ掻き力（エッジ効果）が強くなり、氷上性能を向上しうる。

そして本発明では、図６、７図に示すように、前記ブロック表面Ｓ側のジグザグ変位部１５Ｕの前記長さ方向Ｆｎと直角方向Ｆｖ（便宜上、以下に振幅方向Ｆｖという）の変位量をＷ１、サイピング底Ｂｏ側のジグザグ変位部１５Ｌの前記振幅方向Ｆｖの変位量をＷ３、及び前記中間のジグザグ変位部１５Ｍの前記振幅方向Ｆｖの変位量をＷ２としたとき、次式（１）、（２）を充足している。
Ｗ１≧Ｗ２ −−−−（１）
０．７×Ｗ２≧Ｗ３＞０ −−−−（２）

なお前記振幅方向Ｆｖの変位量Ｗとは、前記図４の如く、ブロック表面Ｓにおけるジグザグ部１１の山の頂点又は谷の底点（本例では山の頂点）を通り、前記長さ方向Ｆｎと直交する垂直断面Ｔ（ブロック表面Ｓと直角）における、各ジグザグ変位部１５Ｕ、１５Ｍ、１５Ｌの振幅方向Ｆｖの変位量Ｗで定義される。又「変位量Ｗ２」は、前記中間のジグザグ変位部１５Ｍが複数ある場合には、各中間のジグザグ変位部１５Ｍの変位量Ｗの平均値を採用する。

前記式（１）、（２）が意味するところは、サイピング底Ｂｏに近いジグザグ変位部１５ほど、振幅方向Ｆｖの変位量Ｗが小さく、しかも最も下方のジグザグ変位部１５Ｌの変位量Ｗ３は、中間のジグザグ変位部１５Ｍの変位量Ｗ２の０．７倍以下とすることである。

ここで、サイピング底Ｂｏ側のジグザグ変位部１５Ｌにおいては、ブロック７に外力が作用した際のサイピング壁面１４同士の接触圧が、他のジグザグ変位部１５Ｕ、１５Ｍに比して著しく低く、変位量Ｗの大小に係わらず、ブロック倒れ込み抑制への寄与率が小さい。一方、このサイピング底Ｂｏ側のジグザグ変位部１５Ｌは、トレッド補強コード層（例えばバンド層、ベルト層）やトレッドベースゴム層など剛性の高い部分に近く、かつブロック表面Ｓからの距離が大であることから、サイピング形成用ナイフブレードのタイヤからの抜き取り性や曲げ性等に与える影響が大きい。従って、ジグザグ変位部１５Ｕ〜１５Ｌにおいて、前記式（１）、（２）を充足させることにより、ブロック倒れ込み抑制効果を最大限に発揮しながら、ナイフブレードのタイヤからの抜き取りをより円滑化でき、タイヤの製造効率を高めるとともに、ナイフブレードへの曲げや損傷を効果的に抑制しうる。なお最も下方のジグザグ変位部１５Ｌの変位量Ｗ３を０とすると、中間のジグザグ変位部１５Ｍにおけるブロック倒れ込み抑制効果が低下する場合があり、Ｗ３は０以上、好ましくは０より大、さらに好ましくはＷ２の５％以上である。

上記作用効果を発揮するために、前記ジグザグ変位部１５を、少なくとも３つ以上、例えば３〜５つ形成する。又上記作用効果をより高めるためには、前記変位量Ｗ１を変位量Ｗ２より大、さらには変位量Ｗ２は変位量Ｗ１の７０％以上とするのが好ましく、特には８０％以上、最も好ましくは９０％以上とする。又前記変位量Ｗ３を、前記変位量Ｗ２の５０％以下、さらには２０％以下とするのも好ましい。又中間のジグザグ変位部１５Ｍが複数ある場合には、深さ方向Ｆｆに隣り合う２つの中間のジグザグ変位部１５Ｍにおいて、浅い側を１５Ｍａ、深い側を１５Ｍｂとしたときの各変位量Ｗ２ａ、Ｗ２ｂを、Ｗ２ａ≧Ｗ２ｂとするのが好ましい。なお変位量Ｗ１自体の寸法は特に規制されないが、乗用車用タイヤの場合１．０〜１．８ｍｍが一般的である。

次に、前記振幅方向Ｆｖの変位量Ｗの変化は、ジグザグ変位部１５の長さ方向Ｆｎの変位量Ｌを変化させることによって達成できる。即ち本例では、前記表面側のジグザグ変位部１５Ｕの前記長さ方向Ｆｎの変位量をＬ１、中間のジグザグ変位部１５Ｍの前記長さ方向Ｆｎの変位量をＬ２、サイピング底側のジグザグ変位部１５Ｌの前記長さ方向Ｆｎの変位量をＬ３としたとき、次式（３）、（４）を充足させている。
Ｌ１≧Ｌ２ −−−−（３）
０．７×Ｌ２≧Ｌ３＞０ −−−−（４）

これにより、前記（１）、（２）とすることができる。なお変位量Ｌ１を変位量Ｌ２より大、さらには変位量Ｌ２は変位量Ｌ１の７０％以上とするのが好ましく、特には８０％以上、最も好ましくは９０％以上とする。又前記変位量Ｌ３を、前記変位量Ｌ２の５０％以下、さらには２０％以下とするのも好ましい。さらに変位量Ｌ３は、変位量Ｌ２の５％以上であることが好ましい。なお変位量Ｌ２は、変位量Ｗ２と同様、中間のジグザグ変位部１５Ｍが複数ある場合には、各中間のジグザグ変位部１５Ｍの変位量Ｌの平均値を採用する。

又サイピング１０では、前記図６，７の如く、ブロック表面Ｓにおけるジグザグ部１１の山の頂点又は谷の底点（本例では山の頂点）を通り、前記長さ方向Ｆｎと直交する垂直断面Ｔ（ブロック表面Ｓと直角）において、ブロック表面Ｓでの上点ｊ１と、サイピング底Ｂｏでの下点ｊ２との間の、前記振幅方向Ｆｖの距離Ｗａを、前記変位量Ｗ１の７０％以下に設定している。

これは、タイヤを加硫成形する際、図８の如く、ナイフブレード２０は、その先端２０ｅから生タイヤのトレッドゴム２１内に埋入される。このとき、ナイフブレード２０の根元部分には、前記距離Ｗａに比例した曲げモーメントＭが作用する。従って、前記距離Ｗａを、変位量Ｗ１の７０％以下、さらに好ましくは５０％以下に低く設定することにより、曲げモーメントＭを減じることができ、タイヤからの抜き取り時だけでなく埋入時におけるナイフブレードへの曲げなどの損傷を防止しうる。

なお前記サイピング１０では、ブロック７の剛性の均一化、並びにナイフブレード２０を抜き取る際の内部応力の均一化を図るために、各ジグザグ変位部１５の前記深さ方向Ｆｆの距離Ｋ１〜Ｋ３（図４に示す）を互いに等しく設定するのが好ましい。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

矩形ブロックを用いた４本のブロック列からなるブロックパターンを有する乗用車用スタッドレスタイヤ（サイズ１９５／６５Ｒ１５）を表１の仕様に基づき製造し、各ブロックのブロック剛性、及びナイフブレードの抜き抵抗を測定した。なお前記矩形ブロックは、サイズが１５mm（タイヤ軸方向巾）×２０mm（タイヤ周方向長さ）×１０mm（高さ）であり、各ブロック表面に０．３mm（サイピング巾）×９．０mm（サイピング深さ）の３次元サイプを、４本等間隔で形成している。なお、ブロック表面での開口縁形状は、各タイヤとも同形状であり、ジグザグ形状のジグザグ振幅は１．３mm、ジグザグピッチは３．６mmとしている。

（１）ブロック剛性；
試供タイヤに正規内圧を充填し、ブロック表面に０．０２７４ｋｇｆ／ｍｍ² の縦荷重を負荷した状態で、路面をタイヤ周方向に０ｍｍから３．０ｍｍまで変位させるとともに、そのときの反力を測定した。ブロック剛性は、３．０ｍｍ変位時の反力を変位（３．０ｍｍ）除した値とし、従来例を１００とした指数で表示している。値が大なほど剛性が高い。

（２）ナイフブレードの抜き抵抗：
生のブロックにナイフブレードをセットして加硫し、その後ナイフブレードをブロック表面と垂直に引っ張り、ナイフブレードが抜けるまでの引っ張り力の最大値を、従来例を１００とした指数で表示している。値が小なほど抵抗が低い。

表の如く実施例のものは、従来例と同様の高いブロック剛性を確保しながら、ブレードの抜き抵抗を大巾に低減しうるのが確認できる。

本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンの一実施例を示す展開図である。 （Ａ）はサイピングのジグザグ状開口部を説明する平面図、（Ｂ）はジグザグ状開口部の他の例を説明する平面図である。 サイピングの壁面を示す斜視図である。 サイピングの壁面を示す２面図（平面図及び正面図）である。 各深さ位置におけるサイピングのジグザグ形状を示す線図である。 長さ方向と直交する垂直断面における、長さ方向と直角方向の変位量を示すサイピングの壁面の斜視図である。 長さ方向と直交する垂直断面における、長さ方向と直角方向の変位量を示すサイピングの壁面の断面図である。 ナイフブレードの埋入時の曲げ変形を説明する断面図である。 従来の三浦折り構造のサイピングの壁面を示す斜視図である。

符号の説明

５ トレッド溝
１０ サイピング
７ ブロック
１１ ジグザグ部
１５Ｕ、１５Ｍ、１５Ｌ、１５ ジグザグ変位部
Ｆｆ 深さ方向
Ｆｎ 長さ方向
Ｊ 開口縁形状
Ｓ ブロック表面

Claims (4)

1. トレッド溝により区画され、かつ複数のサイピングが並設されたブロックを有する空気入りタイヤであって、
   前記サイピングは、ブロック表面で開口する開口縁形状において、山谷を繰り返してジグザグ状にのびるジグザグ部を有し、かつサイピングの深さ方向においては、前記開口縁形状を実質的に保持しつつ、前記ジグザグ部がサイピングの長さ方向の一端側に変位するジグザグ変位部と、他端側に変位するジグザグ変位部とが交互に繰り返すとともに、
   ブロック表面側のジグザグ変位部の前記長さ方向と直角方向の変位量をＷ１、サイピング底側のジグザグ変位部の前記長さ方向と直角方向の変位量をＷ３、及びその間に配される中間のジグザグ変位部の前記長さ方向と直角方向の変位量をＷ２としたとき、次式を充足することを特徴とする空気入りタイヤ。
   Ｗ１≧Ｗ２
   ０．７×Ｗ２≧Ｗ３＞０
2. 前記サイピングは、前記表面側のジグザグ変位部の前記長さ方向の変位量をＬ１、前記中間のジグザグ変位部の前記長さ方向の変位量をＬ２、及び前記サイピング底側のジグザグ変位部の前記長さ方向の変位量をＬ３としたとき、次式を充足することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
   Ｌ１≧Ｌ２
   ０．７×Ｌ２≧Ｌ３＞０
3. 前記サイピングは、前記長さ方向と直交する垂直断面において、ブロック表面での上点と、サイピング底での下点との間の、前記長さ方向と直角方向の距離Ｗａを、前記変位量Ｗ１の７０％以下としたことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記サイピングは、各ジグザグ変位部の前記深さ方向の距離Ｋが互いに等しいことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の空気入りタイヤ。

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