JP4496254B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド面にブロックを設けた空気入りタイヤに関し、特にスタッドレスタイヤとして有用である。

従来、スタッドレスタイヤでは、トレッド面のブロックにサイプと呼ばれる切り込みを形成しており、このサイプによるエッジ効果や除水効果によって、摩擦係数が低いアイス路面での走行性能を高めている。かかるサイプとしては、長手方向に沿って直線状に延びる直線サイプや、波状或いはジグザグ状に延びる波形サイプなどが実用化されている。

本発明者は、アイス路面での走行性能を更に高めるにあたって、アイス路面上ではブロックの動きが大きく、それに起因してブロック内の接地圧が不均一となり易いことに着目した。そして、更に研究を重ねたところ、接地圧が特に高くなる領域がブロックの壁面近傍に存在しており、そのことが接地圧の不均一性を高めてアイス路面での走行性能を悪化させていることが判明した。かかる接地圧分布に関する知見について、以下に説明する。

図９は、アイス路面でタイヤに制動力を負荷したときのブロック内の接地圧分布を示しており、矢印Ｒはタイヤの回転方向である。これによれば、回転方向前方となる壁面２１に近い領域と共に、その両側の壁面２２，２３に近い領域でも接地圧が高く、そのことがブロック２０内の接地圧の不均一性を高める要因となっていることが分かる。また、旋回走行による横力が負荷された場合には、壁面２２，２３に近い領域の接地圧は更に高くなる。なお、タイヤに駆動力を負荷したときには図９とは上下逆の傾向となるが、やはり壁面２２，２３に近い領域の接地圧は高くなる。

ここで、下記特許文献１には、ブロックの周囲の壁面にタイヤ径方向に延びる細溝を形成したタイヤが記載されている。しかし、このタイヤは、ブロックの壁面と雪氷との間に発生する水膜を除去するためのものであり、上記のブロック内の接地圧の不均一化に関して、その解決手段を示唆するものではない。また、このタイヤでは、表面のサイプと壁面の細溝とが同一面内に配される箇所が存在するため、ブロックの剛性が局部的に且つ極端に下がり過ぎて操縦安定性能が悪化するという問題がある。

また、下記特許文献２には、ブロックの周囲に段部を一体的に設けて、タイヤ径方向に延びるサイプをその段部の側壁に形成したタイヤが記載されている。しかし、このタイヤは、摩耗の中末期以降の雪上トラクション性能を確保するべく、段部の側壁に形成したサイプを踏面に出現させてエッジ効果を高めるものであり、上記のブロック内の接地圧の不均一化に関して、その解決手段を示唆するものではない。むしろ、段部によってブロックの周辺部の剛性が向上するため、壁面に近い領域の接地圧が上がる傾向にあり、ブロック内の接地圧の不均一化を助長するおそれがある。

更に、下記特許文献３には、トレッド面と略平行に延び且つ溝内に突出する複数の補強リブをブロックの壁面に設けたタイヤが記載されている。しかし、このタイヤは、ブロックの曲げ変形に起因する路面からの浮き上がりを抑制するためのものであり、上記のブロック内の接地圧の不均一化に関して、その解決手段を示唆するものではない。当該文献は、ブロックの壁面が補強リブにより蛇腹状をなすことでは、路面と平行な剪断方向や圧縮方向に対する剛性が変化しないと位置付けている。
特開２００４−４２７７３号公報 特開２００１−１２１９２６号公報 特開２０００−１５８９１５号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブロックの剛性を局部的に下げ過ぎることなく、ブロック内の接地圧を均一化してアイス路面での走行性能を高めることができる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明の空気入りタイヤは、トレッド面にブロックを設けた空気入りタイヤにおいて、前記ブロックの表面に形成され、サイプ幅方向に間隔を置いて平行に配置された複数の表面サイプと、前記表面サイプの長手方向に位置する壁面にてタイヤ径方向に沿って延び、隣り合う一対の前記表面サイプの間に配置された壁面サイプと、を備え、前記壁面サイプが前記ブロックの表面に開口せずに前記壁面内で終端し、前記ブロックが、表面側に配された上層部と、前記上層部よりも硬いゴムからなり、前記上層部のタイヤ径方向内側に配された下層部とを備え、前記壁面サイプが、前記上層部よりも前記下層部で本数を多くしている、或いは、前記壁面サイプが、波形サイプで形成されており且つ前記上層部よりも前記下層部で波数を多くしているものである。

本発明の空気入りタイヤでは、表面サイプの長手方向に位置する壁面にサイプを形成しているため、その壁面に近い領域の剛性を低下させることができる。これにより、接地圧が特に高くなりがちな領域での圧力を分散して、ブロック内の接地圧の均一化を図ることができる。しかも、隣り合う一対の表面サイプの間に壁面サイプを配置することから、表面サイプと壁面サイプとが同一面内に配されることを回避し、ブロックの剛性が局部的に下がり過ぎることを防ぐことができる。以上のように、本発明によれば、ブロックの剛性を局部的に下げ過ぎることなく、ブロック内の接地圧を均一化してアイス路面での走行性能を高めることができる。

上記において、前記壁面サイプが前記ブロックの表面に開口せずに前記壁面内で終端することにより、ブロックの表面と壁面との稜線部分にて剛性が局部的に下がり過ぎることを防いで、操縦安定性能などを好適に確保することができる。

上記において、前記ブロックが、表面側に配された上層部と、前記上層部よりも硬いゴムからなり、前記上層部のタイヤ径方向内側に配された下層部とを備え、前記壁面サイプが、前記上層部よりも前記下層部で本数を多くしている場合、接地圧が特に高くなりがちな領域の接地圧を下げながらも、ブロックの上層部と下層部との剛性バランスを良好にして、ブロック内の接地圧の均一性を高めることができる。

上記において、前記ブロックが、表面側に配された上層部と、前記上層部よりも硬いゴムからなり、前記上層部のタイヤ径方向内側に配された下層部とを備え、前記壁面サイプが、波形サイプで形成されており且つ前記上層部よりも前記下層部で波数を多くしている場合、接地圧が特に高くなりがちな領域の接地圧を下げながらも、ブロックの上層部と下層部との剛性バランスを良好にして、ブロック内の接地圧の均一性を高めることができる。

上記において、隣り合う一対の前記表面サイプの間の距離をＷとするとき、その表面サイプから０．１Ｗ〜０．３Ｗとなる領域内に前記壁面サイプが配置されているものが好ましい。かかる構成によれば、表面サイプの長手方向に位置する壁面に近い領域の中でも、特に接地圧が高くなりがちな領域に壁面サイプが配置されるため、ブロック内の接地圧を効果的に均一化することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤのトレッド面の一例を示す展開図である。この空気入りタイヤは、複数のブロック１を有するトレッドパターンを備える。ブロック１は、タイヤ周方向に延びる主溝２とタイヤ幅方向に延びる横溝３とによって区分されており、タイヤ赤道線Ｃに関して対称的に５列のブロック１が配列されている。

各ブロック１の表面１ａには、直線状の開口部を有する複数本（本実施形態では３本）の表面サイプ１１がサイプ幅方向に間隔を置いて平行に配置されている。表面サイプ１１は、表面１ａ内で両端を終端させた両側クローズドサイプとして形成されている。エッジ効果や除水効果を十分に発現するうえで、表面サイプ１１のサイプ幅は０．３〜０．６ｍｍであることが好ましく、サイプ深さは主溝２深さの３０〜８０％であることが好ましい。

本発明は、図６，７に示すように、ブロックが上層部とそれよりも硬質の下層部とを備え、それらの間で壁面サイプの本数又は波数が異なるものであるが、そのような構成を備えてない図２，３の例を参照して、表面サイプと壁面サイプの位置関係等について予め説明する。図２は、ブロックの斜視図であり、図３は、ブロックの（ａ）平面図と（ｂ）側面図である。本実施形態のブロック１は、矩形状の表面１ａを有する直方体状をなしており、表面サイプ１１の長手方向に位置して主溝２に面する一対の壁面１ｂ，１ｄと、表面サイプ１１のサイプ幅方向に位置して横溝３に面する一対の壁面１ｃ，１ｅとを有する。

壁面１ｂ，１ｄには、タイヤ径方向に延びる壁面サイプ１２が、隣り合う一対の表面サイプ１１，１１の間に配置されている。本実施形態では、直線状の開口部を有する２本の壁面サイプ１２が所定の間隔を置いて平行に配置され、それぞれが表面サイプ１１と同一面内となる位置に配置されないよう、一対の表面サイプ１１，１１の中間に配置されている。

アイス路面上ではブロック１の壁面１ｂ，１ｄに近い領域の接地圧が高くなりがちであるが、このような壁面サイプ１２が形成されていることにより、壁面１ｂ，１ｄに近い領域の剛性を低下させて、ブロック１内の接地圧の均一化を図ることができる。しかも、表面サイプ１１と壁面サイプ１２とが同一面内に配されないため、ブロック１の剛性が局部的に下がり過ぎることを防ぐことができる。

これに対して、図４に示すようなブロック４では次のような問題がある。このブロック４では、表面サイプ４１と壁面サイプ４２とが平行に延び且つ同一面内に配されている。それ故、表面サイプ４１と壁面サイプ４２とで区画された部分が小ブロックとして挙動することとなり、表面サイプ４１がクローズドサイプであるにも関わらずブロック４の剛性が局部的に下がり、操縦安定性能が悪化するなどの不具合を招来してしまう。

図５は、ブロックの要部を拡大して示す側面図である。符号Ｗは、一対の表面サイプ１１，１１の間の距離である。本発明では、隣り合う一対の表面サイプ１１，１１の間に壁面サイプ１２（図５では不図示）を配置するにあたり、その表面サイプ１１からサイプ幅方向に距離Ｄ１以上離しておくことが好ましく、この距離Ｄ１は０．１Ｗである。これにより、表面サイプ１１と壁面サイプ１２との間隔を確保し、それらが同一面内に配されることを確実に回避して、ブロック１の剛性が局部的に下がり過ぎることを防ぐことができる。

また、制駆動時には、壁面１ｂ，１ｄに近い領域の中でも特に表面サイプ１１近くで接地圧が高くなることから（図９参照）、壁面サイプ１２を領域Ａ内に配置することが好ましい。この領域Ａは、表面サイプ１１から０．１Ｗ〜０．３Ｗとなる領域であり、したがって距離Ｄ２は０．３Ｗである。これにより、壁面１ｂ，１ｄに近い領域の剛性を効果的に下げることができる。なお、上記のＷ，Ｄ１及びＤ２は、サイプ幅方向の中央を基準にして測定される距離とする。

壁面サイプ１２のサイプ幅は、壁面１ｂ，１ｄに近い領域の剛性を低下させうるものであれば特に制限されず、０．３〜０．６ｍｍであるものが例示されるが、１．０〜２．０ｍｍとして切り欠き状に形成しても構わない。壁面サイプ１２のサイプ深さは、０．３〜１．５ｍｍが好ましく、０．７〜１．０ｍｍがより好ましい。壁面サイプ１２のタイヤ径方向長さは、主溝２深さに対して３０〜８０％であることが好ましい。

本実施形態では、壁面サイプ１２が、ブロック１の表面１ａに開口せずに壁面１ｂ内で終端している。このように壁面サイプ１２をクローズドサイプとして形成することにより、表面１ａと壁面１ｂとの稜線部分でブロック１の剛性が局部的に下がり過ぎることを防ぎ、操縦安定性能などを好適に確保することができる。

本実施形態では、表面サイプ１１及び壁面サイプ１２の何れもが直線サイプとして形成されているが、本発明では、これらの一部又は全部を波形サイプとして形成することも可能である。表面サイプ１１が波形サイプである場合には、表面サイプ１１の開口部が狭くなり難いことによりエッジ効果や除水効果を向上できる。また、壁面サイプ１２は、少なくとも１本形成されていればよいが、壁面１ｂ，１ｄに近い領域の剛性を確実に下げるために複数本ずつ形成されていることが好ましい。

壁面サイプ１２は、隣り合う一対の表面サイプ１１，１１の間に配置されるものであれば、タイヤ径方向に対して±３０°の角度で傾斜していても構わない。かかる角度は、壁面サイプ１２が波形サイプであれば振幅の中央を通る中央線を基準にして求められる。

図６は、本発明に係る実施形態におけるブロックの斜視図である。このブロック５は、表面側に配された上層部５Ａと、上層部５Ａよりも硬いゴムからなり、上層部５Ａのタイヤ径方向内側に積層配置された下層部５Ｂとの二層構造を有する。かかる構造においては、ブロック５の表面側が軟らかいことにより、接地面積を確保し易くなってアイス路面での走行性能を向上しうると共に、ブロック５の根本側が硬いことにより、ブロック５の過度の倒れ込みを抑制してエッジ効果を確保することができる。

ブロック５は、その表面５ａに直線サイプである表面サイプ５１が形成され、その表面サイプ５１の長手方向に位置する壁面５ｂに、波形サイプである壁面サイプ５２が形成されている。壁面サイプ５２は、上層部５Ａから下層部５Ｂに亘って連続しているが、上層部５Ａと下層部５Ｂとで波長を異ならせており、上層部５Ａよりも下層部５Ｂで波数を多くしている。これにより、壁面５ｂに近い領域の接地圧を下げながらも、上層部５Ａと下層部５Ｂとの剛性バランスを良好にして、ブロック５内の接地圧の均一性を高めることができる。

上層部５Ａと下層部５Ｂとのゴム硬度（ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）に準じて室温２３℃にて測定した値とする。以下同じ。）の差は、４５〜５５°であるものが例示される。また、上層部５Ａと下層部５Ｂとの界面は、ブロック５の中央部に配されることが好ましく、具体的には表面５ａから主溝深さの４５〜５５％となる深さ位置に配されることが好ましい。

図７は、本発明の別実施形態におけるブロックの斜視図である。このブロック６は、上述したブロック５と同様に、上層部６Ａと下層部６Ｂとで硬度を異ならせた二層構造を有する。ブロック６は、その表面６ａに直線サイプである表面サイプ６１が形成され、その表面サイプ６１の長手方向に位置する壁面６ｂに、波形サイプである壁面サイプ６２が形成されている。

壁面サイプ６２は、上層部６Ａから下層部６Ｂに亘って連続して延びたサイプ６２ａと、下層部６Ｂ内でのみ延在するサイプ６２ｂとを含み、上層部６Ａよりも下層部６Ｂで本数を多くしている。なお、サイプ６２ａ及びサイプ６２ｂの何れも隣り合う一対の表面サイプ６１，６１の間に配置されている。これにより、壁面６ｂに近い領域の接地圧を下げながらも、上層部６Ａと下層部６Ｂとの剛性バランスを良好にして、ブロック６内の接地圧の均一性を高めることができる。

図６，７の例では、上層部と下層部とで壁面サイプの本数や波数を変更した例を示したが、これに代えて又はこれに併せて、上層部よりも下層部で壁面サイプのサイプ深さを大きくし、それによって上層部と下層部との剛性バランスを改善することも可能である。

上記のようなタイヤは、加硫成形用金型に壁面サイプを形成するためのブレードを装着する程度の改変で、その他は従来のタイヤ製造工程と同様にして製造を行うことができる。即ち、加硫成形用金型の内周面には、図８に示すように主溝や横溝を形成するための骨部７が突設され、その骨部７の間に設けられた凹部８にてブロックが形成されるので、その骨部７の側方にブレード９を装着することで上記の如き壁面サイプを形成できる。

図８には、壁面サイプを形成するためのブレード９と、表面サイプを形成するためのブレード１０が図示されている。加硫成形時には、未加硫タイヤのトレッド面Ｔｒに骨部７及び凹部８が押し当てられて所定のトレッドパターンが形成され、その際にブレード９，１０によって各種のサイプが形成される。ブレード９のタイヤ径方向外側となる端部９ａはテーパ状或いは円弧状に形成されており、加硫成形後の脱型時にブレード９がブロックから容易に抜け出るように構成されている。

本発明の空気入りタイヤは、ブロックに上記の如きサイプが形成されること以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造などが何れも本発明に採用できる。

本発明は、いわゆる夏用タイヤにも適用できるが、アイス路面での走行性能に優れていることから、特にスタッドレスタイヤ（冬用タイヤ）として有用である。

［他の実施形態］
（１）本発明の空気入りタイヤが有するトレッドパターンは、特に限定されるものではない。したがって、ブロックの形状も矩形に限られず、多角形やＶ字形など何れの形状のブロックにも適用できる。また、前述の実施形態では、表面サイプの長手方向がタイヤ幅方向に平行となる例を示したが、本発明はこれに限られるものではない。

（２）本発明では、表面サイプが壁面に端部を開口させたオープンサイプであってもよいが、ブロックの剛性が局部的に下がり過ぎることを防止する観点から、少なくとも片端が終端したクローズドサイプであることが好ましく、上述したような両側クローズドサイプであることがより好ましい。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示すため、アイス制動性能を評価したので説明する。アイス制動性能は、アイス路面を走行して速度４０ｋｍ／ｈから制動力をかけてＡＢＳを作動させた際の制動距離にて評価した。比較例１の結果を１００として指数で示し、数値が大きいほどアイス制動性能が良好であることを示す。

比較例１〜３
図１に示したトレッドパターンを有するタイヤにおいて、壁面サイプを備えないものを比較例１、ブロックの表面に平行して延びるリブを主溝に面する壁面に設けたこと以外は比較例１と同じものを比較例２、ブロックの周囲の壁面にタイヤ径方向に延びるサイプを全面的に設けたこと以外は比較例１と同じものを比較例３とした。

実施例１，２、参考例１〜４
図１に示したトレッドパターンを有するタイヤにおいて、図２，３に示したブロック構造を有するものを参考例１、壁面サイプが波形サイプであること以外は参考例１と同じものを参考例２、図６に示したブロック構造を有するものを実施例１、図６において下層部５Ｂにおける壁面サイプ５２の波数を上層部５Ａと同じにしたものを参考例３、図７に示したブロック構造を有するものを実施例２、図７において上層部６Ａから下層部６Ｂに亘ってサイプ６２ｂを連続させたものを参考例４とした。

比較例１〜３及び参考例１，２ではブロックのゴム硬度を４５°とし、実施例１，２及び参考例３，４ではブロックの上層部のゴム硬度を４５°、下層部のゴム硬度を５５°とした。また、タイヤサイズはいずれも２２５／４５Ｒ１７とした。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１，２及び参考例１〜４では、比較例１〜３に比べてアイス制動性能が改善されている。これは、上記の如き壁面サイプを形成することにより、壁面に近い領域の剛性を下げて、ブロック内の接地圧を均一化できるためと考えられる。また、実施例１，２では、それぞれ参考例３，４に比べてアイス制動性能が向上しており、ブロックの上層部と下層部とで剛性バランスが改善されていると考えられる。

本発明に係る空気入りタイヤのトレッド面の一例を示す展開図 本発明に含まれない実施形態におけるブロックの斜視図 本発明に含まれない実施形態におけるブロックの斜視図 本発明との比較のために示したブロックの斜視図 ブロックの要部を拡大して示す側面図 本発明に係る実施形態におけるブロックの斜視図 本発明の別実施形態におけるブロックの斜視図 加硫成形用金型の要部断面図 アイス路面上でタイヤに制動力を負荷したときのブロック内の接地圧分布を示す概念図

符号の説明

１ ブロック
１ａ 表面
１ｂ 壁面
２ 主溝
１１ 表面サイプ
１２ 壁面サイプ

Claims (3)

1. トレッド面にブロックを設けた空気入りタイヤにおいて、前記ブロックの表面に形成され、サイプ幅方向に間隔を置いて平行に配置された複数の表面サイプと、前記表面サイプの長手方向に位置する壁面にてタイヤ径方向に沿って延び、隣り合う一対の前記表面サイプの間に配置された壁面サイプと、を備え、
   前記壁面サイプが前記ブロックの表面に開口せずに前記壁面内で終端し、
   前記ブロックが、表面側に配された上層部と、前記上層部よりも硬いゴムからなり、前記上層部のタイヤ径方向内側に配された下層部とを備え、
   前記壁面サイプが、前記上層部よりも前記下層部で本数を多くしていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. トレッド面にブロックを設けた空気入りタイヤにおいて、前記ブロックの表面に形成され、サイプ幅方向に間隔を置いて平行に配置された複数の表面サイプと、前記表面サイプの長手方向に位置する壁面にてタイヤ径方向に沿って延び、隣り合う一対の前記表面サイプの間に配置された壁面サイプと、を備え、
   前記壁面サイプが前記ブロックの表面に開口せずに前記壁面内で終端し、
   前記ブロックが、表面側に配された上層部と、前記上層部よりも硬いゴムからなり、前記上層部のタイヤ径方向内側に配された下層部とを備え、
   前記壁面サイプが、波形サイプで形成されており且つ前記上層部よりも前記下層部で波数を多くしていることを特徴とする空気入りタイヤ。
3. 隣り合う一対の前記表面サイプの間の距離をＷとするとき、その表面サイプから０．１Ｗ〜０．３Ｗとなる領域内に前記壁面サイプが配置されている請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

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