JP4362061B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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本発明は、雪道を走行する自動車の使途に供する空気入りタイヤに関するもので、特には雪上性能を向上させた空気入りタイヤに関するものである。
従来、冬用の空気入りタイヤにおいて、雪道を走行する場合には、タイヤが雪道をグリップしきれずにタイヤが雪道をスリップするという難点があった。雪道における発進時の加速・制動性や雪上操縦安定性を改良するためにタイヤトレッドパターンにサイプを設ける設計が成されてきたが、雪上における加速・制動性を確保しようと前後方向エッジ成分をアップさせるために横サイプを増加させたり、適宜縦サイプを設けても横方向エッジ成分が確保できず、かつブロック剛性が低下するため、操縦安定性が確保できないという難点があり、雪上加速・制動性と雪上操縦安定性を両立させることには限界があるのが現状である。
特開2001−191739号公報 特開2003−104012号公報 特開平8−169212号公報 特開平8−230417号公報
そこで本発明の目的は、トレッドパターンのサイプ形状を工夫し、縦サイプと横サイプを適切に設けることにより、縦横エッジ成分とブロック剛性を確保し、雪上加速・制動性だけでなく雪上操縦安定性をも向上させる空気入りタイヤを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、トレッドに、タイヤ周方向に伸びるリブ溝およびタイヤ幅方向に伸びるラグ溝によって区画された複数のブロックを有する空気入りタイヤであって、ブロック内に複数のサイプを有し、サイプはブロック毎に備えられたラグ溝に実質平行となる横サイプ、及びリブ溝に実質平行となる縦サイプであり、横サイプはブロック両側の少なくとも一方のリブ溝に開口しており、縦サイプはブロック両側のラグ溝のうちの一方にのみ開口していることを特徴とする空気入りタイヤである。ここで、「実質平行」とは、平行状態から±10°以内であることを指す。ラグ溝あるいはリブ溝に対し平行に設計したサイプであっても、加硫成形時の製造誤差により、±10°程度までずれることがあるからである。
このように縦サイプと横サイプを設けることにより、縦横エッジ成分とブロック剛性の両方を確保することができ、特に、縦サイプを片側開放サイプとすることにより横入力に対するブロック剛性を高めることができる。そのため、雪上加速・制動性だけでなく雪上操縦安定性をも向上させたタイヤとすることができる。
上記発明において、横サイプは、ブロック両側のリブ溝のうちの一方にのみ開口していてもよい。横サイプ及び縦サイプを共に片側開放サイプとすることにより、横入力だけでなく前後入力に対するブロック剛性を高め、雪上操縦安定性を更に向上させたタイヤとすることができる。
上記発明において、複数の横サイプはブロック両側のリブ溝に双方交互に開口し、複数の縦サイプはブロック両側のラグ溝に双方交互に開口することが好ましい。このように縦横のサイプがそれぞれブロック両側のラグ溝、リブ溝に双方交互に開口していれば、ブロックはいずれの方向からもブロック剛性を有するものとなる。
上記発明において、ブロックでは横サイプと縦サイプが交差し、ブロック中央部分でサイプで囲まれた小ブロックが形成されているものとすることができる。このように横サイプと縦サイプが交差し、ブロック中央部分でサイプで囲まれた小ブロックが形成されることにより、ブロック中心付近ではサイプで囲まれた小ブロックが自由に変形できるため、入力方向に関わらずエッジ効果を発揮することができる。
上記発明において、ブロックでは横サイプの最深部が縦サイプの最深部よりも深いものとすることができる。このように横サイプの最深部が縦サイプの最深部よりも深いものとすることにより、雪上トラクションをより向上させることができる。
上記発明において、ブロックでは縦サイプの最深部が横サイプの最深部よりも深いものとすることができる。このように縦サイプの最深部が横サイプの最深部よりも深いものとすることにより、雪上操縦安定性をより向上させることができる。
上記発明において、サイプを有するブロックをタイヤセンター側とタイヤショルダー側にそれぞれ一つ以上有し、タイヤセンター側ブロックでは横サイプの最深部が縦サイプの最深部よりも深く、かつタイヤショルダー側ブロックでは縦サイプの最深部が横サイプの最深部よりも深いものとすることができる。このように、ブロックのタイヤセンター側では横サイプの最深部が縦サイプの最深部よりも深く、かつブロックのタイヤショルダー側では縦サイプの最深部が横サイプの最深部よりも深いものとすることにより、雪上トラクションと雪上操縦安定性をバランスよく向上させることができる。
本発明によれば、サイプ形状を適正化することができ、縦横エッジ成分とブロック剛性を確保し、雪上加速・制動性だけでなく雪上操縦安定性をも向上させる空気入りタイヤを提供することができる。
次に、本発明の第1及び第2の実施形態に係る空気入りタイヤについて、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の第1及び第2の実施形態に係る空気入りタイヤのタイヤ回転軸心を含む平面による断面を示す図である。図1において、空気入りタイヤ10は、一対のビード部1及び一対のサイドウォール部2と、該サイドウォール部2相互間にわたりトロイド状に連なるトレッド部3とから成る。カーカス5はビード部1内に埋設した一対のビードコア4相互間にわたってビード部1、サイドウォール部2及びトレッド部3を補強するトロイド状ラジアルカーカスであり、カーカス5のクラウン部周上には、1層以上のベルト層6を配置し、トレッド部3を強化する。
(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る空気入りタイヤ10は、図2に示すように、トレッド12にタイヤ周方向(矢印A方向)に沿ってのびるリブ溝14と、タイヤ幅方向(矢印B方向)に沿ってのびるラグ溝16によって区画された複数のブロック18を有する。各々のブロック18は、図2に示すようなサイプ形状を有し、それぞれ横サイプ22はラグ溝16と実質平行に、縦サイプ20はリブ溝14と実質平行に配置され、横サイプ22はブロック18両側のリブ溝14のうちの一方にのみに交互に開口する片側開放サイプになっており、縦サイプ20はブロック18両側のラグ溝16のうちの一方にのみに交互に開口する片側開放サイプになっている。横サイプ22を片側開放サイプとすることにより、雪上加速・制動時の前後入力に対してブロック剛性を確保でき、縦サイプ20を片側開放サイプとすることにより、雪上操縦安定性に対応する横入力に対してブロック剛性を確保できる。更に、縦・横サイプが交差することによって、ブロック中心付近ではサイプで囲まれた小ブロック18Aが自由に変形できるため、入力方向に関わらずエッジ効果を発揮することができる。また、ブロック周縁部は中心部より大きな大ブロック18Bであるため、ブロック剛性を確保でき、ブロック全体の過度な変形を抑制できる。
ブロック剛性を確保するためには、サイプ深さも重要な設計パラメータとなる。雪上トラクションを重視したトレッドパターンでは、前後入力に対してサイプが倒れ込み、トラクションを確保するように横サイプ22の最深部22dを縦サイプ20の最深部20dよりも深く設定し、サイプを周方向には開きやすく、幅方向には開きにくくすることが好ましい。
また、雪上操縦安定性を重視したトレッドパターンでは、横入力に対してサイプが倒れ込み、横力を確保するように縦サイプ20の最深部20dを横サイプ22の最深部22dよりも深く設定し、サイプを横方向には開きやすく、周方向には開きにくくすることが好ましい。
一方、一般的な使用条件を想定すると、雪上トラクションと雪上操縦安定性をバランスよく向上させる必要がある。そのためには、タイヤセンター側Cとタイヤショルダー側Sにそれぞれ一つ以上前記サイプ形状を有するブロック18を有し、タイヤセンター側Cのブロック18では横サイプ22の最深部22dが縦サイプ20の最深部20dよりも深く、かつタイヤショルダー側Sのブロック18では縦サイプ20の最深部20dが横サイプ22の最深部22dよりも深くなるようにサイプ深さを設定することが好ましい。
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る空気入りタイヤ10は、図3に示すように、トレッド12にタイヤ周方向(矢印A方向)に沿ってのびるリブ溝14と、タイヤ幅方向(矢印B方向)に沿ってのびるラグ溝16によって区画された複数のブロック18を有する。各々のブロック18は、図3に示すようなサイプ形状を有し、それぞれ横サイプ22はラグ溝16と実質平行に、縦サイプ20はリブ溝14と実質平行に配置され、横サイプ22はブロック18両側のリブ溝14に開口する両側開放サイプになっており、縦サイプ20はブロック18両側のラグ溝16のうちの一方にのみに交互に開口する片側開放サイプになっている。即ち、第1の実施形態に係る空気入りタイヤの横サイプ22が片側開放サイプになっていることに対し、第2の実施形態に係る空気入りタイヤの横サイプ22は両側開放サイプになっている。このように、横サイプ22を両側開放サイプとすることにより、エッジ効果が高くなり、雪上加速性・制動性が向上される。
さらに、縦・横サイプが交差することによって、第1の実施形態と比較すると、ブロック中心付近ではサイプで囲まれた小ブロック18Aが数多く存在し、更に自由に変形できるため、入力方向に関わらずエッジ効果を発揮することができる。また、ブロック周縁部は中心部より大きな大ブロック18Bであるため、ブロック剛性を確保でき、ブロック全体の過度な変形を抑制できる。
また、第2の実施形態に係る空気入りタイヤのサイプの深さについては、第1の実施形態に係る空気入りタイヤのサイプの深さと同様であるので、ここでは説明を省略する。
(実施形態に係る空気入りタイヤの作用および効果)
従来の冬用タイヤは、サイプ角度がラグ溝と実質平行(例えば、前記特開2003−104012号公報参照)、もしくは任意の角度で配置されており(例えば、前記特開2001−191739号公報、特開平8−169212号公報、特開平8−230417号公報参照)、雪上加速・制動性を向上させるように設計されていたが、雪上操縦安定性を確保するためにはサイプ角度を傾斜させなければならず、雪上操縦安定性のために雪上加速・制動性を犠牲にしなければならなかった。また、そのサイプ形状は、例えば、両側開放サイプ(例えば、前記特開2001−191739号公報、特開平8−169212号公報、特開平8−230417号公報参照)、あるいは両側閉鎖サイプ(前記特開2003−104012号公報参照)であるため、エッジ効果とブロック剛性の両方を満足させることが難しかった。
本実施形態では、ラグ溝に実質平行となる横サイプを複数配置することに加え、横サイプと交差し、かつリブ溝と実質平行となる縦サイプを複数配置し、さらに、縦サイプを片側開放サイプとすることで横入力に対するブロック剛性を高め、雪上加速・制動性と雪上操縦安定性を確保している。また、縦サイプだけでなく横サイプを片側開放サイプとすることで、前後・横それぞれに対するブロック剛性を高める。
雪上トラクション・ブレーキの発生メカニズムは、図4に示すように、タイヤ全面の走行抵抗となる圧縮抵抗F、ブロック表面の表面摩擦力F、溝部の雪柱せん断力F、サイプエッジ・ブロックエッジのエッジ効果Fに分類できる。本発明ではサイプエッジによるエッジ効果を増加させることを目的としており、前後力の増加は横サイプで、横力の増加は縦サイプで確保することができる。
上述したサイプ形状を有する空気入りラジアルタイヤは以下に述べる作用効果を発揮する。まず雪道をタイヤが走行する場合、図4に示すようにタイヤのトレッドパターン部のブロックエッジ・サイプエッジ部に雪が貫入することで、雪面が掘り起こされ、エッジ効果Fが発揮される。エッジ効果Fは入力方向に直交するサイプが多く、かつサイプエッジ部が適正な倒れ込み変形をするようにブロック剛性を確保しつつサイプ深さを深くすることによって(サイプが開き雪により貫入するため)大きくなる。
第1の実施形態と第2の実施形態とを比較、即ち、横サイプが片側開放サイプであるものと両側開放サイプであるものとを比較すると、片側開放サイプであるもののほうがブロック剛性が高く、雪上操縦安定性を向上させる。一方、両側開放サイプであるもののほうがエッジ効果が高く、雪上加速・制動性を向上させる。
また、雪上加速・制動性にはタイヤセンター側のブロックが、雪上操縦安定性にはタイヤショルダー側のブロックが重要であるため、本実施形態では前記サイプを有するブロックはタイヤセンター側、タイヤショルダー側にそれぞれ一つ以上設けてある。
雪上トラクションを重視したタイヤの場合、前記ブロックの横サイプの最深部を縦サイプの最深部よりも深くすることで、前後入力に対するエッジ効果を高めることができる。また、雪上操縦安定性を重視したタイヤの場合、前記ブロックの縦サイプの最深部を横サイプの最深部よりも深くすることで、横入力に対するエッジ効果を高めることができる。
さらに、前記タイヤセンター側ブロックでは、横サイプの最深部を縦サイプの最深部よりも深く、かつ前記タイヤショルダー側ブロックでは縦サイプの最深部を横サイプの最深部よりも深くすることで、前後入力時に重要となるタイヤセンター側のブロックでは雪上加速・制動性を高め、横入力時に重要となるタイヤショルダー側のブロックでは雪上操縦安定性を高めることができる。
この発明を実施例に基づき以下詳細に説明する。本発明の効果を確かめるために、本発明が適用された実施例1〜5のタイヤ5種、比較例のタイヤ1種を用意し、以下の方法により、雪上加速性、雪上制動性、および雪上操縦安定性の比較を行った。なお、タイヤのリム及び内圧は、JATMA YEAR BOOK(1992、日本自動車タイヤ協会規格)にて定めるラジアルプライタイヤのサイズに対応する適用リム及び空気圧−負荷能力対応表に基づく。
実施例1〜5として試作したタイヤのタイヤサイズは195/65R15である。実施例1〜4のトレッドパターンおよびブロック形状は、第1の実施形態において説明した図2に示す形状に設定した。実施例5のトレッドパターンおよびブロック形状は、第2の実施形態において説明した図3に示す形状に設定した。ブロックを区画するリブ溝、ラグ溝の溝深さは9mmとした。ブロックに設けたサイプは、横サイプ+縦サイプであり、以下の表1に示すように、実施例1〜5の縦横のサイプ深さを4.0mmまたは7.5mmとした。
一方、比較例のタイヤのタイヤサイズおよびリブ溝、ラグ溝の溝深さは実施例と同様であるが、ブロック形状は図5に示す形状に設定した。図5に示すように、比較例のタイヤのブロック118に設けたサイプ122は、縦サイプなしの横サイプのみであり、サイプ深さを7.5mmとした。
なお、ネガティブ率は実施例1〜5および比較例とも全て35%とした。
試験は、上記のタイヤを6J-15のリムに内圧200kPaで組み付け、乗用車に装着して雪道の発進・制動テストを行った。雪上加速性を評価する発進テストは、静止状態からアクセルを全開し、50m走行するまでの時間(加速タイム)で評価を行った。雪上制動性を評価する制動テストは時速30km/hからフルブレーキをかけたときの制動距離で評価を行った。雪上操縦安定性のテストはテストドライバーによるフィーリング評価を行った。
(結果)
上記試験の結果を図6に示す。結果は、加速タイム・制動距離・フィーリング評点の指数で表現し、指数大が良である。
実施例1〜5と比較例とを比較すると、雪上加速性、雪上制動性、雪上操縦安定性のいずれも実施例1〜5のほうが向上していることがわかる。このため、ラグ溝に実質平行であり、両側の少なくとも一方のリブ溝に開口する横サイプ、及び、リブ溝に実質平行であり、両側のラグ溝のうちの一方にのみ開口する縦サイプを備える本実施形態に係るタイヤは、雪上性能を向上させることがわかる。
また、実施例4と実施例1〜3とを比較すると、雪上加速性、雪上制動性、雪上操縦安定性のいずれも実施例1〜3のほうが向上していることがわかる。このため、横サイプの最深部と縦サイプの最深部とを異なる深さとする本実施形態に係るタイヤは、更に雪上性能を向上させることがわかる。
また、実施例1と実施例2とを比較すると、雪上加速性、雪上制動性は実施例1のほうが、雪上操縦安定性は実施例2のほうが向上していることがわかる。このため、横サイプの最深部が縦サイプの最深部よりも深い空気入りタイヤは、雪上トラクションを向上させ、縦サイプの最深部が横サイプの最深部よりも深い本実施形態に係るタイヤは、雪上操縦安定性を向上させることがわかる。
また、実施例3と実施例1〜2とを比較すると、実施例3のほうが雪上加速性、雪上制動性、雪上操縦安定性をバランス良く向上していることがわかる。このため、タイヤセンター側ブロックでは横サイプの最深部が縦サイプの最深部よりも深く、かつタイヤショルダー側ブロックでは縦サイプの最深部が横サイプの最深部よりも深いものとする本実施形態に係るタイヤは、雪上トラクションと雪上操縦安定性をバランスよく向上させることがわかる。
また、実施例5と実施例1とを比較すると、雪上加速性、雪上制動性は実施例5のほうが、雪上操縦安定性は実施例1のほうが向上していることがわかる。このため、横サイプが片側開放サイプである第1の実施形態に係るタイヤは、ブロック剛性が高く、雪上操縦安定性を向上させ、横サイプが両側開放サイプである第2の実施形態に係るタイヤは、エッジ効果が高く、雪上トラクションを向上させることがわかる。
以上のように、本実施形態に係るタイヤはそのサイプ形状により、雪上性能を向上させることがわかる。
本発明の実施形態に係る空気入りラジアルタイヤの断面図である。 本発明の第1の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。 本発明の第2の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。 雪上トラクション・ブレーキの発生メカニズムを示す説明図である。 従来の空気入りタイヤにおけるトレッドの平面図である。 本発明の実施例におけるテスト結果を示す説明図である。
符号の説明
1…ビード部
2…サイドウォール部
3…トレッド部
4…ビードコア
5…カーカス
6…ベルト層
10、110…空気入りタイヤ
12、112…トレッド
14、114…リブ溝
16、116…ラグ溝
18、118…ブロック
18A…小ブロック
18B…大ブロック
20…縦サイプ
20d…縦サイプ最深部(縦サイプ深さ)
22、122…横サイプ
22d…横サイプ最深部(横サイプ深さ)
A…タイヤ周方向
B…タイヤ幅方向
C…タイヤセンター側
S…タイヤショルダー側

Claims (4)

  1. トレッドに、タイヤ周方向に伸びるリブ溝およびタイヤ幅方向に伸びるラグ溝によって区画された複数のブロックを有する空気入りタイヤであって、
    前記ブロック内に複数のサイプを有し、
    前記サイプは、ブロック毎に備えられたラグ溝に実質平行となる横サイプ、及びリブ溝に実質平行となる縦サイプであり、
    前記横サイプはブロック両側の少なくとも一方のリブ溝に開口しており、
    前記縦サイプはブロック両側のラグ溝のうちの一方にのみ開口しており、
    前記サイプを有するブロックをタイヤセンター側とタイヤショルダー側にそれぞれ一つ以上有し、
    前記タイヤセンター側にあるブロックでは前記横サイプの最深部が縦サイプの最深部よりも深く、かつ前記タイヤショルダー側にあるブロックでは前記縦サイプの最深部が前記横サイプの最深部よりも深いことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記横サイプは前記リブ溝のうちの一方にのみ開口してい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. 前記複数の横サイプはブロック両側のリブ溝に双方交互に開口し、前記複数の縦サイプはブロック両側のラグ溝に双方交互に開口することを特徴とする請求項2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記ブロックでは横サイプと縦サイプが交差し、ブロック中央部分でサイプで囲まれた小ブロックが形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
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