JP4860132B2

JP4860132B2 - 氷雪路用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4860132B2
Application number: JP2004293381A
Authority: JP
Inventors: 淳一郎和田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2024-10-06
Also published as: JP2006103522A

Description

この発明は、トレッド部に、タイヤ幅方向に延びる複数本の横溝と、これら横溝と交差して延びる複数本の縦溝を配設することによって、多数個のブロック陸部からなる少なくとも１列のブロック陸部列を区画形成するとともに、該ブロック陸部に、タイヤ幅方向に延びる複数本のサイプを配設してなる氷雪路用空気入りタイヤ、特にはスタッドレスタイヤに関するものであり、かかる空気入りタイヤの氷雪路面における制動性とウェット路面における排水性の双方を高いレベルで両立させる。

氷雪路用空気入りタイヤは、図５に示すように、トレッド部１０１に、タイヤ幅方向に延びる複数本の横溝１０２と、これら横溝と交差して延びる複数本の縦溝１０３を配設することによって多数個のブロック陸部１０４を区画形成するとともに、そのブロックに複数本の幅方向サイプ１０５を設けた構成とするのが一般的である。かかるタイヤの氷上制動性を高めるためには、サイプの配設本数を増やしてエッジ効果を増大させるか、接地面積を増やして摩擦係数を増加させることが行われている。しかし、サイプの配設本数が多すぎるとブロック陸部の偏摩耗が発生しやすい上に、ブロック剛性が低下することによってエッジ効果が十分に発揮されず、かえって氷上制動性が低下する場合がある。また、接地面積を増やすと氷上制動性は向上するが、こうしたタイヤは氷雪路のみならずウェット路も走行することがあり、接地面積の増加は溝面積を減少することとなるため、排水性が損なわれるという問題がある。すなわち、氷雪路面における制動性とウェット路面における排水性とは、いわば二律背反の関係にあり、これらの性能を両立したタイヤを実現することは困難と考えられていた。しかし、今日の道路事情を鑑みると、氷雪路用空気入りタイヤといえども一般のドライ路面やウェット路面を走行する機会も多く、これらの性能を両立したタイヤが要望されていた。

こうした制動性と排水性を両立するため、例えば特許文献１には、縦溝をジグザグ状にするとともに、横溝を、両トレッド端からタイヤ赤道面に向けて相互に逆方向へほぼステップ状に延びる傾斜溝とし、区画形成されるブロック陸部の輪郭形状を五角形以上の多角形状とした方向性トレッドパターンを有するタイヤが記載されている。かかるタイヤは、横溝を傾斜させ方向性を付与することで排水性を高めるとともに、ブロック陸部を多角形状とし各ブロックに種々の方向のエッジ成分を付与することで制動性を向上させている。しかし、かかるタイヤは、方向性トレッドパターンを有しているため、タイヤの回転方向を変えるようなローテーションを行うことができず、特に偏摩耗の発生しやすい軽トラック用タイヤにおいては耐偏摩耗性に劣るという問題があった。

特開２００１−１９１７３９号公報

したがって、この発明の目的は、ウェット路面における排水性と氷雪路面における制動性を高いレベルで両立した氷雪路用空気入りタイヤを提供することにある。

上記の目的を達成するため、この発明は、トレッド部に、タイヤ幅方向に延びる複数本の横溝と、これら横溝と交差して延びる複数本の縦溝を配設することによって、多数個のブロック陸部からなる少なくとも１列のブロック陸部列を区画形成するとともに、該ブロック陸部に、タイヤ幅方向に延びる複数本のサイプを配設してなる氷雪路用空気入りタイヤにおいて、ネガティブ率が２７〜３５％の範囲にあり、トレッド部を構成するゴムの０℃におけるゴム硬さが４５〜５５の範囲にあり、タイヤ赤道面に隣接して配置されたブロック陸部列のみが、同一ブロック陸部内に配設されたサイプのサイプ幅の総和をブロック陸部のタイヤ周方向長さで除した値（以下「サイプ密度」という。）が０．０８〜０．１５の範囲にあり、横溝の溝幅をブロック陸部のタイヤ周方向長さで除した値（以下「横溝幅比」という。）が０．１０〜０．２０の範囲にあり、サイプは、サイプ幅が０．４〜０．７ｍｍの範囲にあることを特徴とする空気入りタイヤである。

ここで、サイプ幅は、ＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ、ＥＴＲＴＯ等の、タイヤが製造、販売、又は使用される地域において有効な工業基準、規格等に定められる標準又は設計リムにタイヤをリム組みし、当該工業基準、規格等に定められる空気圧〜負荷能力対応表に定める１００％内圧を充填した無負荷及びサイプ内に異物が挟まっていない状態で測定するものとする。

また、サイプは、少なくとも陸部表面においてジグザグ状に屈曲しながらタイヤ幅方向に延びるジグザグサイプであることが好ましい。

さらに、少なくとも横溝に隣接して配置されたサイプは、切り込み深さ方向に少なくとも１つの屈曲部を有することが好ましい。ここで「屈曲部」とは、切り込み深さ方向に対するサイプの延在方向が大きく変わる部分をいうものとする。

さらにまた、同一ブロック陸部内に４〜８本のサイプを配設してなること、ネガティブ率が２７〜３５％の範囲にあること、トレッド部を構成するゴムの０℃におけるゴム硬さが４５〜５５の範囲にあること、トレッド部を構成するゴムが発泡ゴムであることが好ましい。なお、ここでいう「ゴム硬さ」とは、ＪＩＳＫ６２５３に規定するスプリング式硬さ試験機Ａ型により得られたゴム硬さのことをいうものとする。

この発明によれば、ウェット路面における排水性と氷雪路面における制動性を高いレベルで両立した氷雪路用空気入りタイヤを提供することが可能となる。

以下、図面を参照しつつこの発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明に従う代表的な氷雪路用空気入りタイヤ（以下「タイヤ」という。）のトレッド部の一部の展開図であり、図２（ａ）は、図１に示すタイヤのブロック陸部の拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のブロック陸部に配設されたサイプ内に雪を噛み込んだ状態を示す。このタイヤは、トレッド部１に、タイヤ幅方向に延びる複数本の横溝２と、これら横溝２と交差して延びる複数本（図１では３本）の縦溝３を配設し、これによって多数個のブロック陸部４からなる少なくとも１列（図１では４列）のブロック陸部列５ａ〜５ｂを区画形成する。また、各ブロック陸部４には、図２（ａ）に示すように、タイヤ幅方向に延びる複数本のサイプ６が配設されている。

そして、この発明の構成上の主な特徴は、ネガティブ率が２７〜３５％の範囲にあり、トレッド部を構成するゴムの０℃におけるゴム硬さが４５〜５５の範囲にある空気入りタイヤにおいて、タイヤ赤道面に隣接して配置されたブロック陸部列のみ、図１では２列のブロック陸部列５ｂ、５ｃにて、同一ブロック陸部４内に配設されたサイプ６のサイプ幅ｗ１の総和をブロック陸部４のタイヤ周方向長さｌで除したサイプ密度が０．０８〜０．１５の範囲にあり、横溝２の溝幅ｗ２をブロック陸部４のタイヤ周方向長さｌで除した横溝幅比が０．１０〜０．２０の範囲にあり、サイプ幅ｗ１が０．４〜０．７ｍｍの範囲にあることにある。

前述のように、氷雪路面における制動性を高める観点からは、トレッド部踏面のネガティブ率を低くして接地面積を大きくすることが好ましく、一方ウェット路面における排水性を高める観点からは、トレッド部踏面のネガティブ率を高くして接地面積を小さくすることが好ましく、両路面では要求される接地面積が全く異なる。発明者は、実際の氷雪路面は、雪路面が主で、時折氷路面が現れるという状況であるため、路面とタイヤとの摩擦係数が最も小さくなる氷路面の走行時には、サイプ内に雪を噛み込んでいる状態が通常であることに着目し、この現象を利用して氷雪路面とウェット路面でみかけの接地面積を変えることができれば、これまで同時に達成することは困難と考えられていた氷雪路面における制動性とウェット路面における排水性を高いレベルで両立することができるとの着想を得た。発明者がこの着想に基づいて鋭意研究を重ねたところ、ブロック陸部に配設するサイプのサイプ幅の総和とブロック陸部のタイヤ周方向長さとの比を適正化すれば、図２（ｂ）に示すように、サイプ６内に噛み込んだ雪によりサイプ６が押し広げられ、ブロック陸部４がタイヤ周方向に延伸する結果、みかけの接地面積が増大することを見出した。しかし、単にサイプ幅の総和を増やしただけでは、ブロック陸部の剛性が低下し、制動時にブロック陸部が変形しやすくなり、これによってみかけの接地面積が増大した効果が相殺される場合がある。そこで発明者は、さらに研究を重ね、横溝の溝幅とブロック陸部のタイヤ周方向長さとの比を適正化することによって、サイプ内に雪を噛み込み、ブロック陸部がタイヤ周方向に延伸した際に、図３に示すように、横溝２の溝幅が狭まってこのブロック陸部列５ｂ、５ｃがあたかもリブ状陸部列となり、ブロック陸部４のタイヤ周方向端のエッジ及びサイプ６のエッジが略等間隔となる結果、全てのエッジに略均等な接地圧が加わるので、一部のエッジにのみ大きな接地圧が加わることに起因する局所的なブロック陸部の変形を有効に防止できることを見出した。

ここで、タイヤ赤道面に隣接して配置されたブロック陸部列のみ、サイプ密度を０．０８〜０．１５の範囲とするのは、これが０．０８未満の場合にはブロック陸部の剛性が高すぎ、サイプ内に雪を噛み込みにくく、また雪を噛み込んでもサイプが十分に押し広げられないからであり、０．１５を超える場合にはブロック陸部の剛性が低下しすぎ、制動時にブロック陸部が変形しやすくなり、これによってみかけの接地面積が増大した効果が相殺されるからである。また、横溝幅比を０．１０〜０．２０の範囲とするのは、これが０．１０未満の場合にはウェット路面での排水性が低下するからであり、０．２０を超える場合にはサイプ内に雪を噛み込んだ際のブロック陸部のタイヤ周方向への延伸に対して横溝の溝幅が大きすぎ、ブロック陸部列がリブ状とならないからである。なお、雪によりサイプが押し広げられた際に横溝が完全に閉塞する必要はなく、制動時のブロック陸部の変形を抑制できる範囲において横溝が開口していてもよい。また、サイプ幅ｗ１を０．４〜０．７ｍｍの範囲とするのは、これが０．４ｍｍ未満の場合にはサイプ内に雪を噛み込みにくくなるおそれがあるからであり、０．７ｍｍを超える場合にはタイヤの転動により生じる遠心力の作用によりサイプ内に噛み込んだ雪が容易に排出され、みかけの接地面積が増大しないおそれがあるからである。また、サイプ幅ｗ１が０．４ｍｍ未満では、サイプを形成するために成型モールドに設けられるブレードの耐久性が不足し、製造が困難となる場合があるからであり、０．７ｍｍを超えると、乾燥路面においてサイプが大きく開きやすくなり、偏摩耗の発生が大きくなることが懸念されるからである。また、ネガティブ率を２７〜３５％の範囲とするのはこれが２７％未満の場合にはウェット路面における排水性の低下が懸念されるからであり、３５％を超える場合にはみかけの接地面積が増大した後でも接地面積が不足するため氷雪路面における制動性が不十分となるおそれがあるからである。また、トレッド部を構成するゴムの０℃におけるゴム硬さが４５〜５５の範囲とするのは、かかるゴム硬さを有するゴムを用いれば、ドライ路面、ウェット路面、及び氷雪路面のいずれにおいても、耐摩耗性、駆動性、制動性等のタイヤに要求される性能を高いレベルで実現することができるからである。特に、ゴム硬さの高すぎるゴムを用いた場合には、サイプ内に雪を噛み込みにくく、また雪を噛み込んでもサイプが十分に押し広げられないことが懸念されるからである。

このように、この発明に従うタイヤにおいては、トレッド部踏面の接地面積をウェット路面に適した値に設定しても、氷雪路面ではみかけの接地面積が増大する結果、氷雪路面における制動性とウェット路面における排水性の双方を高いレベルで両立させることができるのである。また、氷雪路面の路面温度が比較的高く、雪がシャーベット状又は水膜に近い状態で存在している場合にも、従来の接地面積を高くしたタイヤでは排水性が劣ることからハイドロプレーニング現象が発生する懸念があったが、この発明に従うタイヤでは、シャーベット状又は水膜状の雪はサイプ内から容易に排出されるので、みかけの接地面積が増大することはなく、横溝の溝幅も狭まることがないので、高い排水性を確保することができる。

サイプ６内に噛み込まれた雪は、タイヤが転動する際の遠心力によりサイプ６から排出される。雪路面が多い場合には、雪が排出されても、次にブロック陸部が路面に接地した際にサイプ６内に新たな雪が噛み込まれるので問題とはならないが、雪路面が減少し、氷路面が増大した場合には、氷路面における制動性が確保する観点から、ある程度の走行距離にわたってサイプ６内に雪が保持されていることが好ましい。具体的には、サイプ６を、少なくとも陸部表面においてジグザグ状に屈曲しながらタイヤ幅方向に延びるジグザグサイプとすることが好ましい。このようなジグザグサイプにおいては、屈曲部に噛み込まれた雪とサイプ壁との摩擦が大きいため、直線状のサイプに比べて雪の排出に必要となる遠心力が大きいからである。さらに、ジグザグサイプは、直線状のサイプに比べてサイプ壁面積が大きいこと、タイヤ周方向のみならずタイヤ幅方向にも噛み込まれた雪が拘束されることによっても、雪の排出がされにくい。

図４は、ブロック陸部のタイヤ径方向断面図である。図４に示すように、少なくとも横溝２に隣接して配置されたサイプ６ａ、６ｅは、切り込み深さ方向に少なくとも１つ（図４では２つ）の屈曲部７ａ、７ｂを有することが好ましい。これによれば、ブロック陸部４の両端部の剛性が低下し、サイプ６ａ〜６ｅ内に雪を噛み込んだ際にブロック陸部４が横溝２に向かって容易に延伸するため、みかけの接地面積増大効果が高まる。

また、同一ブロック陸部内に配設するサイプの本数は４〜８本とすることが好ましい。これが３本以下の場合には、サイプ配設によるエッジ効果の向上が不十分となり、氷雪路面における制動性の向上が見込めないおそれがあるからであり、９本以上の場合にはブロック陸部の剛性が低下しすぎ、制動時にブロック陸部が変形しやすくなり、これによってみかけの接地面積が増大した効果が相殺されるからである。

加えて、トレッド部１を構成するゴムが発泡ゴムであることが好ましい。氷路面の表面に存在する水膜が発泡ゴムの気泡内に迅速に吸収される結果、制動性がより一層向上するからである。

加えてまた、ウェット路面における排水性を確保しつつ、氷雪路面においてブロック陸部列５をリブ状に変形させる効果を最大限に発揮させる観点から、横溝２の溝幅ｗ_２は２〜４ｍｍの範囲であり、ブロック陸部４のタイヤ周方向長さｌは１５〜３５ｍｍの範囲であることが好ましい。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一部を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。例えば、図１には長方形のブロック陸部４からなるトレッドパターンを有する態様を示したが、トレッドパターンはこれに限定されず、通常のスタッドレスタイヤ同様に、ブロック陸部の形状を菱形、平行四辺形、五角形以上の多角形等とすることもでき、またその配置もいわゆる方向性パターンとすることもできる。また、図１には、タイヤ赤道面Ｅに隣接して配置されたブロック陸部列５のみが、氷雪路面走行時にリブ状陸部となる態様を示しており、排水性を確保する観点、及び氷上制動性を高める観点からは、図１のように、トレッド中央域のブロック陸部列が氷雪路面走行時にリブ状陸部となることが肝要である。

次に、この発明に従うタイヤを試作し、性能評価を行ったので、以下に説明する。

実施例１及び２のタイヤは、タイヤサイズが１９５／８０Ｒ１５のバン用スタッドレスタイヤであり、０℃におけるゴム硬さが５０の発泡ゴムを用いてトレッド部を構成しており、表１に示す諸元を有する。また、これらのタイヤは、同一ブロック陸部内のサイプの配設本数が６本であることを除いて、図１に示すものと同様のトレッドパターンを有する。

比較のため、タイヤサイズ及びトレッド部を構成するゴムが実施例１及び２と同じであるものの、表１に示す諸元を有し、ネガティブ率が従来のスタッドレスタイヤと同等のタイヤ（従来例）、及びネガティブ率が比較的低いタイヤ（比較例１及び２）についても併せて試作した。また、従来例のタイヤは、同一ブロック陸部内のサイプの配設本数が４本であることを除いて、図５に示すものと同様のトレッドパターンを有し、比較例１及び２のタイヤは、同一ブロック陸部内のサイプの配設本数が５本であることを除いて、図５に示すものと同様のトレッドパターンを有する。

前記各供試タイヤをサイズ５１／２ＪＪのリムに取り付けてタイヤ車輪とした。このタイヤ車輪をテスト車両に装着して、前輪には空気圧：３００ｋＰａ（相対圧）、後輪には空気圧：４００ｋＰａ（相対圧）をそれぞれ適用し、次の各試験を行った。

（氷路面制動性試験）
タイヤ荷重を前輪：５．１ｋＮ、後輪：３．６ｋＮとし、十分に雪路面を走行してサイプ内に雪を噛み込ませた状態とした後、氷路面において時速３０ｋｍ／ｈの走行状態からＡＢＳ装置を使用せずに急制動を行い、静止状態になるまでの制動距離を測定した。この試験を各供試タイヤに対して５回繰り返し、５回の平均値で制動性を評価した。その評価結果を表１に示す。なお、この評価結果は、制動距離の平均値の逆数を、従来例を１００としたときの指数比で表しており、数値が大きいほど性能は優れている。

（ウェット路面排水性試験）
タイヤ荷重を前輪：５．１ｋＮ、後輪：３．６ｋＮとし、水深５ｍｍのテストコースをハイドロプレーニング現象が発生するまで加速走行し、ハイドロプレーニング現象が発生した速度で排水性を評価した。その評価結果を表１に示す。なお、この評価結果は、従来例を１００としたときの指数比で表しており、数値が大きいほど性能は優れている。

表１に示す評価結果から、実施例１及び２のタイヤは、従来例のタイヤと比較すると排水性は劣るものの、制動性は大幅に優れており、ネガティブ率が同等の比較例１のタイヤと比較すると排水性は同等でありながら制動性が向上しており、また比較例２のタイヤと比較すると制動性は同等でありながら排水性は大幅に優れており、実施例１及び２のタイヤはいずれも総合的な性能に優れていることが分かる。

以上の説明から明らかなように、この発明によれば、ウェット路面における排水性と氷雪路面における制動性を高いレベルで両立した氷雪路用空気入りタイヤを提供することが可能となった。

この発明に従う代表的な氷雪路用空気入りタイヤのトレッド部の一部の展開図である。（ａ）は、図１に示すタイヤのブロック陸部の拡大図であり、（ｂ）は（ａ）のブロック陸部に配設されたサイプ内に雪を噛み込んだ状態を示す。図１に示すタイヤのサイプ内に雪を噛み込んだ状態を示す。ブロック陸部のタイヤ径方向断面図である。従来例並びに比較例１及び２のタイヤのトレッド部の一部の展開図である。

符号の説明

１トレッド部
２横溝
３縦溝
４ブロック陸部
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄブロック陸部列
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅサイプ
７ａ、７ｂ屈曲部

Claims

トレッド部に、タイヤ幅方向に延びる複数本の横溝と、これら横溝と交差して延びる複数本の縦溝を配設することによって、多数個のブロック陸部からなる少なくとも１列のブロック陸部列を区画形成するとともに、該ブロック陸部に、タイヤ幅方向に延びる複数本のサイプを配設してなる氷雪路用空気入りタイヤにおいて、
ネガティブ率が２７〜３５％の範囲にあり、
トレッド部を構成するゴムの０℃におけるゴム硬さが４５〜５５の範囲にあり、
タイヤ赤道面に隣接して配置されたブロック陸部列のみが、同一ブロック陸部内に配設されたサイプのサイプ幅の総和をブロック陸部のタイヤ周方向長さで除した値が０．０８〜０．１５の範囲にあり、横溝の溝幅をブロック陸部のタイヤ周方向長さで除した値が０．１０〜０．２０の範囲にあり、
前記サイプは、サイプ幅が０．４〜０．７ｍｍの範囲にある、
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記サイプは、少なくとも陸部表面においてジグザグ状に屈曲しながらタイヤ幅方向に延びるジグザグサイプである、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
少なくとも横溝に隣接して配置されたサイプは、切り込み深さ方向に少なくとも１つの屈曲部を有する、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
同一ブロック陸部内に４〜８本の前記サイプを配設してなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
トレッド部を構成するゴムが発泡ゴムである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。