JP5364707B2

JP5364707B2 - スタッドレスタイヤ

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Publication number: JP5364707B2
Application number: JP2010519819A
Authority: JP
Inventors: 亮一渡部
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2029-07-09
Also published as: KR20110026523A; RU2457116C1; US8997811B2; EP2311658A1; CN102131658A; US20110120608A1; EP2311658B1; WO2010005057A1; CN102131658B; JPWO2010005057A1; EP2311658A4

Description

本発明は、トレッド踏面を、周方向に真っすぐ延びる複数の真直周溝とトレッド踏面端とによって、周方向に配列された複数のブロックよりなるブロック列を画成したスタッドレスタイヤに関し、特に、氷雪走行に必要なトラクション性能を確保しつつ操縦安定性を向上させるものに関する。

スタッドレスタイヤにおいては、氷雪走行におけるトラクション性能やブレーキング性能を確保するともに排水性能も高める必要があり、そのため、そのトレッドパターンは、ブロックを周方向に並べたブロック列を複数本タイヤ幅方向に配列したものが知られている。しかし、スタッドレスタイヤは、上記の性能のみならず、雪上、氷上ならびに乾燥路を走行する際の操縦安定性を向上させることも重要な性能であり、これらの性能を両立させるため、車両装着姿勢において、互いに機能の異なる、車両の内側に対応するイン側踏面と、アウト側踏面とでパターンを異ならせる非対称タイヤも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１１−３２１２４０号公報

しかしながら、従来の非対称パターンは、イン側踏面と、アウト側踏面とにおける特性の最適化が十分になされておらず、氷雪走行におけるトラクション性能と、操縦安定性との両立が十分ではなかった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、氷雪走行におけるトラクション性能と、操縦安定性とを高いレベルで両立させることのできるスタッドレスタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、トレッド踏面を、周方向に真っすぐ延びる複数の真直周溝とトレッド踏面端とによって、周方向に配列された複数のブロックよりなるブロック列を画成するとともに、このトレッド踏面を、それらの真直周溝のうち最も幅の広い溝で、車両装着姿勢において車両内側となるイン側踏面と、車両装着姿勢において車両外側となるアウト側踏面とに区分してなるスタッドレスタイヤにおいて、前記各ブロック列内に軸方向に延在し横溝のうち、このブロック列に隣接する少なくとも１本の真直周溝に開口する横溝のタイヤ軸方向延在長さを溝エッジ成分と呼ぶとき、アウト側踏面の溝エッジ成分の合計長さに対する、イン側踏面の溝エッジ成分の合計長さの割合（Ａ）は1.03〜1.3であり、かつ、アウト側踏面のネガティブ率の、イン側踏面のネガティブ率（Ｂ）に対する割合は、0.85〜0.97であることを特徴とするスタッドレスタイヤである。

本発明によれば、アウト側踏面の溝エッジ成分の合計長さに対する、イン側踏面の溝エッジ成分の合計長さの割合（Ａ）は1.03〜1.3であり、かつ、アウト側踏面のネガティブ率ので、イン側踏面のネガティブ率に対する割合（Ｂ）は、0.85〜0.97であるとしたので、氷雪走行におけるトラクション性能と、操縦安定性とを高いレベルで両立させることができる。

溝エッジ成分は、ブロックのエッジによってトラクションを発生させる成分であり、接地面内に存在する溝のタイヤ軸方向成分の長さが長い方がエッジ効果によるトラクション力は大きくなる。しかしながら、この溝エッジ成分が大きくなりすぎると、それぞれのブロックが小さくなりすぎて剛性が低下しブロックの倒れ込み現象が生じてトラクションが逆に小さくなってしまう。

トラクション性能に対しては、アウト側踏面の特性に比べてイン側踏面の特性の方が影響が大きいので、イン側踏面における溝エッジ成分の合計長さをアウト側踏面のそれより大きくすることによりトラクション性能を向上させることができる。しかし、イン側／アウト側の差を大きくしすぎると上記のようにブロックの倒れ込みによりトラクションが減少してしまう。より具体的には、前記溝エッジ成分の合計長の割合（Ａ）を1.03〜1.3とする必要があり、これが1.03未満、もしくは、1.3を越えるものとした場合には、氷雪走行における十分なトラクションを得ることができない。

これに対して、ネガティブ率は、トレッド踏面のパターン剛性を左右する特性であり、これを大きくすることによってコーナリング時の大入力に対してもブロックが変形することなく、踏ん張りが効くようになり、このことによって、操縦安定性を向上させることができる。

コーナリング時の応答性やカーブ走行時のふんばり等に代表される操縦安定性に関しては、アウト側踏面の特性の方がイン側踏面の特性より支配的であるため、アウト側のネガティブ率をイン側のネガティブ率より小さくすることによって操縦安定性を高めることができる。より具体的には、前記ネガティブ率の割合（Ｂ）は、1.0以下とする必要があり、これを1.0を越えるものとした場合には、十分な操縦安定性が得られない。好ましくは、ネガティブ率の割合（Ｂ）を0.97以下とするのがよく、これを、0.97を越えるものとした場合には、操縦安定性向上効果が低くなる。

しかし、これが高すぎると、溝が少なくなってくるので、トラクション性能やハイドロプレーニング抑制性能を犠牲にすることになってしまうので、これを0.85以上とする必要があり、0.85未満とした場合には、トラクション性能への影響が生じる。

本発明に係るスタッドレスタイヤのトレッド踏面を示す展開図である。

本発明に係る実施形態のスタッドレスタイヤについて図を参照して以下に説明する。図１は、このスタッドレスタイヤのトレッド踏面を展開して示す展開図であり、トレッド踏面１０には、周方向（Ｙ方向）に真っすぐ延びる複数（図示の場合３本）の真直周溝１、１Ａ、１Ｂが形成され、これらの真直周溝１、１Ａ、１Ｂ、および、両側のトレッド踏面端１１、１２とによって、ブロック列２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが画成されている。

また、トレッド踏面１０は、真直周溝１、１Ａ、１Ｂのうち最も幅の広い主溝１によって、タイヤ軸方向に機能の異なる２つの部分に区分されていて、本明細書では、車両に装着された状態において、車両の内側すなわち中央側に位置する部分をイン側踏面ＩＮと呼び、車両の外側に位置する部分をアウト側踏面ＯＵＴと呼んでいる。

ここで、トレッド踏面とは、所定リムに装着され、所定内圧を充填されたタイヤに所定荷重が静的に付加された条件下での、トレッドの接地部分の最大幅部分を周方向に一周させて得られる部分であり、ここでいう所定荷重、所定内圧および所定リムとは、次の説明に従うものとする。

すなわち、所定荷重とは所定の産業規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）のことであり、所定内圧とは同規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）に対応する空気圧のことであり、また所定リムとは同規格に記載されている適用サイズにおける標準リム（または“Approved Rim”、“Recommended Rim”）のことである。かかる産業規格については、タイヤが生産もしくは使用される地域においてそれぞれ有効な規格が定められており、これらの規格は、例えば、アメリカ合衆国では“The Tire and Rim Association Inc. Year Book”（デザインガイドを含む）により、欧州では、“The European Tire and Rim Technical Organization Standards Manual”により、日本では日本自動車タイヤ協会の“JATMA YEAR BOOK”によりそれぞれ規定されている。

また、周方向に真っ直ぐ延びる真直周溝とは、全周にわたって陸部を横切ることなく周溝と交差するような、タイヤ軸線と直交する平面が存在する場合、この周溝を真直周溝というものとし、例えば、図において、ジグザグ状に周方向に延在する周溝４（真直周溝１と１Ｂの間に延在）は、タイヤ軸線に直交するどんな平面Ｐも、全周にわたってこの周溝と交差するものはなく、したがって、これは真直周溝ではないとする。逆に、僅かながら溝の縁や溝幅中央線が蛇行して周方向に延びていても、全周にわたって周溝と交差するような、タイヤ軸線と直交する平面が存在する場合にはこれを真直周溝という。真直周溝とそうではない周溝とを区別するのは、後述の説明から明らかになるように、排水性能の大小に関わるからであり、真直周溝は、他の周溝に対して排水性が格段に優れるからである。

さて、ブロック列２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄのそれぞれには、タイヤ軸方向（Ｘ方向）に延在する横溝３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、５、および、周溝４で区切られた６種類のブロック２１〜２６が周方向に配列され、ブロック列２Ａには、横溝３Ａで区切られたブロック２１が、ブロック列２Ｂには、横溝３Ｂで区切られたブロック２２が、ブロック列２Ｃには、横溝３Ｃ、５および周溝４で区切られた３種類のブロック２３、２４、２５が、そして、ブロック列２Ｄには、横溝３Ｄで区切られたブロック２６がそれぞれ配列されている。

それぞれのブロック列２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、５の中を、幅方向に延在する横溝のうち、横溝３Ａの真直周溝１に繋がる部分の溝幅は極めて狭く、接地状態において閉じてしまう閉止溝部８を構成している。同様にして、横溝５は、その両端が閉止溝部８で構成されている。そして、それらの横溝３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、５のうち、真直周溝１、１Ａ、１Ｂの少なくとも1つに、閉止溝部８ではない溝部で接続し、接地状態において実質的に真直周溝１、１Ａ、１Ｂに開口している横溝を実質開口横溝と呼ぶとき、実質開口横溝は３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄだけであり、これらの横溝は、接地面に溜まった水を真直周溝１、１Ａ、１Ｂを介して排水することができ、接地状態における排水に寄与することができる。

本発明の特徴の第一要件は、実質開口横溝の軸方向（Ｘ方向）延在長さ、すなわち、実質開口横溝を、これを含む面（この場合はトレッド踏面）内の軸方向と平行な直線上に投影したときの投影長さを溝エッジ成分と呼ぶとき、先に定義したイン側踏面ＩＮの溝エッジ成分の合計長さの、アウト側踏面ＯＵＴの溝エッジ成分の合計長さに対する割合（Ａ）は、1.03〜1.3であることである。図１を参照してこのことを説明する。イン側踏面ＩＮに存在する実質開口横溝は、３Ａと３Ｂとであり、それらの溝エッジ成分は、それぞれ、aおよびbであり、アウト側踏面ＯＵＴに存在する実質開口横溝は、３Ｃと３Ｄとであり、それらの溝エッジ成分は、それぞれ、cおよびdである。ここで、全周に亘るトレッド踏面１０上に存在する実質開口横溝３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの本数を、それぞれn1、n2、n3、n4とすると、上記の本発明の特徴の第一要件は式（１）で表すことができる。

図１に示したものの場合、n2、n3、n4はすべて同じで、n1だけがこれらの1.5倍の本数なので式（１）は、式（２）のようになる。

この式は、先に説明したように、氷雪走行時のトラクション性能に対して、イン側踏面ＩＮの特性が支配的であること、および、このトラクション性能は、接地面内に存在する溝エッジ成分の総延長という特性によって大きく影響を受け、この成分が長ければブロックのエッジ効果が増加してトラクション性能は向上するが、この総延長が長くなりすぎると逆にブロック剛性が低下してブロックが倒れ込むことにより、トラクション性能は低下してしまうという事実に基づくものである。

なお、上記の説明において、閉止溝部８を介してのみ真直周溝１、１Ｂに開口する横溝５は、閉止溝部８以外の部分で周溝４に開口しているものの、実質開口横溝には含まれずエッジ成分に寄与しない。これは、周溝４が、大きくジグザグ状をなし、先述の定義からすると、真直周溝には当たらからであり、また、実際上も、横溝５は、このように高い排水性を有さない溝であり、そのため、水が溜まったままの状態では、ブロックが繋がっているがごとくになり、トラクション性能に対する寄与も小さいからである。

本発明の特徴の第二要件は、アウト側踏面のネガティブ率の、イン側踏面のネガティブ率に対する割合（Ｂ）は、0.85〜1.0であることであり、より好ましくは、これが、0.97以下であることである。

ここで、イン側踏面ＩＮ（アウト側踏面ＯＵＴ）のネガティブ率とは、式（３）により規定されるネガティブ率Ｎ（％）とする。
Ｎ＝（１−Ａｒ／Ａｎ）ｘ１００（％）（３）

ここで、Ａｒは、所定リムに装着され、所定内圧を充填されたタイヤに所定荷重が静的に付加された条件下での、イン側踏面ＩＮ（アウト側踏面ＯＵＴ）の実接地面積であり、また、Ａｎは、同条件下での、トレッドの接地部分の外輪郭線で囲まれるイン側踏面ＩＮ（アウト側踏面ＯＵＴ）の面積であり、ここでいう所定荷重、所定内圧および所定リムとは、先に説明した定義に従うものとする。

この式（３）は、先に説明したように、操縦安定性は、アウト側踏面ＯＵＴの特性が支配的であること、および、接地面内のネガティブ率という特性によって大きく影響を受け、ネガティブ率が小さく陸部が広いほどパターン剛性が高まり操縦安定性は向上するが、これが小さくなりすぎると溝が少なくなりすぎトラクション性能や湿潤路ハイドロプレーニング現象抑制機能等に悪影響を及ぼしてしまうという事実に基づくものである。

図１に示したものを実施例１として、アウト側踏面のセンタブロック列２Ｃのブロック個数、すなわち、実質開口横溝３Ｃの数の、他のブロック列に対する割合（表１、表２では横溝本数比で表されている）を、表１、表２の値となるよう実施例１と同じに設定し、又は変更し、次いで、溝エッジ成分総延長割合（Ａ）が表１、表２の値となるようタイヤ周方向溝の位置を実施例１と同じに設定し、又は変更し、続いて、ネガティブ率が表１、表２の値となるよう実質開口横溝の幅を実施例１と同じに設定し、又は変更したタイヤを、それぞれ、実施例２、参考例１〜４、および、比較例１〜１０として、合計８本のタイヤを試作した。各タイヤのネガティブ率、溝エッジ成分総延長割合（Ａ）、横溝本数比については表１に示す。

なお、表１、表２におけるネガティブ率について、Ninは、イン側踏面ＩＮにおけるネガティブ率を、Noutは、アウト側踏面ＯＵＴにおけるネガティブ率を、そして、Nout/ Ninをそれらの割合を表す。また、表１における溝エッジ成分総延長割合とは、正確には、アウト側踏面の溝エッジ成分の合計長さに対する、イン側踏面の側踏面の溝エッジ成分の合計長さの割合（Ａ）を意味し、表１における横溝本数比は、同じに設定された各ブロック列２Ａ、２Ｂ、２Ｄのいずれかの周上の全実質開口横溝本数に対する、ブロック列２Ｃの全実質開口横溝本数の割合を意味する。

なお、試作した８本のタイヤの共通諸元は以下の通りである。
タイヤサイズ：195/65R15
ブロック列２Ａ、２Ｂ、２Ｄの、周上の全実質開口横溝本数：56本

それぞれのタイヤについて、表１、表２に示した各種評価を実施した。これらの各種評価は、タイヤを所定リムに装着し所定の内圧を充填してから、実車に装着して行った。なお、上記の記載において、所定内圧、所定リムとは前述の定義によって定まるものである。なお、テストに供した車両は前輪駆動車であり、負荷荷重はドライバー含む合計２人の乗員合計120kgであった。

雪上操縦安定性評価は、圧雪路面のテストコースにおけるコーナリング時の車両の動きの正確さと、反応速度について10点満点で、ドライバーが総合的に官能評価をし、比較例１のタイヤの評価結果を100としたときの指数にて表１、表２に示した。

雪上トラクション評価は、圧雪路面上での発進後時速10km/hから50 km/hに達するまでの加速時間を計測し、比較例１のタイヤの評価結果を100としたときの指数にて表１、表２に示した。

氷上操縦安定性評価は、氷上路面のテストコースにおけるコーナリング時の車両の動きの正確さと、反応速度について10点満点で、ドライバーが総合的に官能評価をし、比較例１のタイヤの評価結果を100としたときの指数にて表１、表２に示した。

乾燥路操縦安定性評価は、乾燥路のテストコースにおけるコーナリング時の車両の動きの正確さと、反応速度について10点満点で、ドライバーが総合的に官能評価をし、比較例１のタイヤの評価結果を100としたときの指数にて表１に示した。

湿潤路ハイプレ評価は、湿潤路におけるハイドロプレーニング現象抑制機能を評価するものであり、ハイプレ評価水深5mmの湿潤路で停止した状態から加速し、グリップがなくなり空転し始めた時の速度を計測し比較例１のタイヤの評価結果を100としたときの指数にて表１に示した。

いずれの性能評価においても、指数の大きい方が性能がよい。

表１、表２から明らかなように、実施例１、２のタイヤはいずれも、比較例１〜１０のタイヤに対比して、雪上、氷上、乾燥路における操縦安定性に優れるとともに、雪上トラクションも優れ、湿潤路ハイプレ評価においても同等以上の性能を示している。なお、比較例４、５、７、８、１０は、乾燥路操縦安定性が良好であるが、雪上トラクションや湿潤路ハイプレが悪化しているのでよくない。

１、１Ａ、１Ｂ真直周溝
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄブロック列
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ実質開口横溝
４周溝
５横溝
８閉止溝部
１０トレッド踏面
１１、１２トレッド踏面端
２１、２２、２３、２４、２５、２６ブロック
ＩＮイン側踏面
ＯＵＴアウト側踏面

Claims

トレッド踏面を、周方向に真っすぐ延びる複数の真直周溝とトレッド踏面端とによって、周方向に配列された複数のブロックよりなるブロック列を画成するとともに、このトレッド踏面を、それらの真直周溝のうち最も幅の広い溝で、車両装着姿勢において車両内側となるイン側踏面と、車両装着姿勢において車両外側となるアウト側踏面とに区分してなるスタッドレスタイヤにおいて、前記各ブロック列内に軸方向に延在する横溝のうち、このブロック列に隣接する少なくとも１本の真直周溝に開口する横溝のタイヤ軸方向延在長さを溝エッジ成分と呼ぶとき、アウト側踏面の溝エッジ成分の合計長さに対する、イン側踏面の溝エッジ成分の合計長さの割合は1.03〜1.3であり、かつ、アウト側踏面のネガティブ率の、イン側踏面のネガティブ率に対する割合は、0.85〜0.97であることを特徴とするスタッドレスタイヤ。