JPH04201609A - 氷結湿濡地表上での走行性能に優れる空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） スタッドレスタイヤのような、積雪あるいはその凍結を
生じた地表での車両走行に供用されるタイヤは、地表上
の積雪層に対する強いグリップ性能に加えて、該積雪層
の圧潰・融解などによる氷結面や凍結路面に対しても有
効なトラクシジン、制動能力及び旋回能力を表す、踏面
パターンを有することが望まれる。

この発明は、乗用車などの一般的な使途ではもちろん、
トラックやバスなどの車体重量が重い車両に装着された
場合も含めて、有効な雪上対策に応じることでき、しか
も氷結面及び凍結路面上での、トラクションや制動に関
する能力だけでなく、旋回時に必要な能力を発揮するこ
とができる踏面パターンについての開発研究成果を提案
するものである。

（従来の技術） 氷結面及び凍結路面上におけるタイヤの走行性能を改善
する従来の対策としては、一般に踏面パターンを構成す
る陵部にサイプとかスリットとか呼ばれる狭幅の切り込
み溝を配設し、これによって踏面上に形成されるエツジ
作用の増強を図るのが通例である（特開昭６２−２９２
５０８号、特開平１−１０６７０４号各公報参照）。と
ころで、これに必要とされる程に多数のサイプあるいは
スリットを用いると、それによるトレッド剛性の低下を
伴うためにトラクションに悪影響を与えるばかりでなく
、陵部の曲げ変形により接地面積を滅じ、そこでの局部
的な圧力上昇による融水が氷結面、凍結面での制動性能
を却って劣化させる原因になっていた。

この点に関し、例えば特開平２−２１２２０４号公報に
は、互いに間隔をおくサイプ配列の下で、サイプの前段
にヒールアンドトウ摩耗が発生するのを、サイプ間隔を
特定の粗密配列とすることによって゛回避する解決策が
開示されている。しかしながら、かかる技術においては
狭い配列間隔のサイプ間にて広い配列間隔のサイプ間に
比しより低い剛性の活用を目指すのみで、サイプ間にお
ける剛性の利用に触れるところも、またこれに関連する
ような着想について言及するところもない。

また、上記従来技術はいずれもトラクション、制動性の
向上に主眼をおいていて、最近特に望まれている旋回性
能（耐構すべり性能）の向上を図ることについては何も
触れられていない。

（発明が解決しようとする課Ｒ） タイヤの踏面パターンを構成する、例えばブロックと呼
ばれるような陸部区画が、サイプすなわちタイヤの接地
域内で溝壁の相互間の事実上の閉合をきたすような狭い
幅の切り込み溝（以下単に狭溝と記す）によって細分さ
れることによるその細分化部分の剛性低下は、該部分の
曲げ変形に由来するエツジがタイヤのトラクションや制
動性能旋回性能の改善に利用されるが、一方で、このよ
うなエツジに集中して作用するタイヤ荷重のために、局
部的な圧力上昇によって氷結面あるいは凍結面の融水が
増し、却って走行性能の低下をきたす、この発明は、こ
のような不利を適切に回避し、とくに旋回性能を格段に
向上し得る踏面パターンを備える氷結湿濡地表上での走
行に適した空気入りタイヤを提案することを目的とする
。

（課題を解決するための手段） この発明は、走行地表面上を接地転動する踏面内で、踏
面のまわりに沿ってのびる複数の主溝又は、これらの主
溝とそれを横切る複数の副溝とにより相互区分された、
互いに分離独立する多数の陸部区画を有し、該区画の少
なくとも一部は、該区画を相互区分する溝の溝深さと同
等以下の溝深さで、踏面の幅方向に対して４５度以上の
角度をもつ溝幅のはるかに狭い少な（とも−本の狭溝に
より細分された狭幅陸部と、広幅陸部とを備え、該陸部
区画は、狭溝の溝壁に直交する向きに測った狭幅陸部の
肉厚を狭溝の溝深さの０．１〜０．５倍の範囲内を占め
る曲げ変形領域と、同じく狭溝の溝壁に直交する向きに
測った広幅陸部の厚さを狭溝の溝深さに対して０．７８
倍以上に相当するせん断変形領域とからなり、該相互区
分溝の溝底にて上記狭溝の溝壁に直交する向きに測った
該陸部区画の平均厚さを、狭溝の溝底から該相互区分溝
の溝底に至るまでの厚さの１，５倍以上とした、踏面パ
ターンを有する氷結湿濡地表上での走行性能に優れる空
気入りタイヤであり、ここにこの発明においては、狭幅
陸部が陸部区画の踏面上に、狭溝の溝深さの０．２倍以
内で突出する高さをもつこととするのが有用である。

すなわち、この発明においては、陸部区画のうちの少な
くとも一部、実際には大部分又は全部について曲げ変形
領域とせん断変形領域とに分けて、該曲げ変形領域の変
形によるエツジ効果を、該せん断変形領域による高い剛
性（坑曲げ変形）の下に接地域接触面積を維持確保する
ことによって、より有利に発揮するように役立て得る。

第１図に、踏面の幅方向に大きな摩擦力を得ることがで
きる踏面パターンの一例を平面に展開した要部とそのＡ
−Ａ断面で示し、図における番号１は踏面、２は踏面ｌ
のまわりに沿ってのびる主溝、３は主溝２を横切る副溝
、４は主溝２、副溝３により相互に区分された互いに分
離独立する陸部区画、５は陸部区画４を相互区分する溝
２又は３の溝深さと同等以下の溝深さで、踏面１の幅方
向に対して角度θＩ　＝４５’以上になる溝幅のはるか
に小さい狭溝（この例ではθ１＝９０°として示した）
、６は狭溝５によって細分された狭幅陸部、７は狭溝６
と通量の要領に従うサイプＳによって細分された場合を
例として示した広幅陸部である。

またＨは主溝２又は副溝３を陸部区画の相互区分溝とし
て一括してそのうちのより深い方（通常は主溝の方が深
いか又は同等）の溝深さ、ｈは狭溝５の溝深さ、Ｔ！は
狭溝陵部６の肉厚、ＴＬは広幅陸部７の厚さ、Ｔ、は相
互区分溝の溝底における陸部区画４の平均厚さである。

第２図（ａ）（ｂ）に、旋回性能の他にトラクシジンや
制動性能も併せて改善する場合に有利なこの発明に従う
他の例を、また第３図に狭幅陸部６が踏面１より突出さ
せた場合の例を示す、なお、第３図におけるｄは狭幅陸
部６の突出代である。

（作　用） さて、氷結面上における摩擦係数μに関して陸部区画４
を一つのブロックとした場合に、これが狭溝５で細分化
されたときの接地圧分布は、第４図においてエツジ部ｅ
が高く、あとはできるだけ均一にブロック全面が接地す
るのが望ましいのは明らかである。図中■はタイヤの摩
擦移動の方向を示す。ここに、ブロックの接地圧分布は
プロ・ンクの変形によって変えることができ、例えば、
第５図（ａ）（ｂ）に示すように摩擦力Ｆによる変形を
曲げ変形とすればエツジ部ｅが立つのに対し、せん断変
形とすれば接地面の浮き上がりは起こらない。

第６図のようなブロックモデルにて、Ｘ方向の力がかか
った場合のブロック剛性を「日本機械学会編　機械工学
便覧、材料力学（上、下）中原−部著　養賢堂発行」な
どの既知文献によって求めると変形によるブロック先端
（接地部）での傾斜角をθ２とすると、 が与えられ、単位接地面積当たりのせん断力をｆとする
と、Ｆ＝ｆｂｔであるので、ｆ頃斜角θ２に対するブロ
ック剛性Ｇは、 上記（１）式は曲げとせん断を含めた場合のブロック剛
性であり、曲げ剛性をＧｂ、せん新開性をＧｓとすると
、 上記（１）〜（３）式をブロック長ｔに対して表すと第
７図のようになり、ブロック高さｈをコンスタント（１
０ｍ＋ａ）　　とすると、ブロック長ｔを大きくしてい
くことで曲げ剛性は急激に大きくなり、（せん新開性は
一定）変形様式としては相対的にせん断変形になる。

以上より、ブロック高さｈを変えずにブロック変形を曲
げとせん断にコントロールするにはブロック長りを変え
るしかない。

従って第４図においてエツジ部ｅを高く、残りの領域を
均一にできるだけブロック全面が接地するような接地圧
分布を得るためには、エツジ部ｅを曲げ変形させ、他の
部分はせん断変形させればよい、そこで、この発明にお
いては陸部区画４のエツジ部ｅに薄いブロック、すなわ
ち狭幅陸部６を配し、その残余の部分すなわち広幅陸部
７は狭溝５をへだてて充分な長さを有するものとし、こ
れによってトラクションや制動性能を改善するとともに
、旋回時にタイヤが横方向の力を受けるとき、踏面１の
幅方向における摩擦力を大きくなるようにしたのである
。

この発明では、狭溝５を踏面１の幅方向に対して４５°
以上の角度をもつものとしたが、その理由は、旋回時に
タイヤが横方向の力を受けるとき踏面１の幅方向におい
て充分な摩擦力を得るためには４５°以上とする必要が
あるからである。

また、この発明では、狭幅陸部６の肉厚Ｔ８を狭溝５の
溝深さｈの０．１倍から０．５倍に限定するが、その理
由はつぎの通りである。

すなわち狭幅陸部６によって細分した陸部区画４が氷結
面上を摩擦すると、狭幅陸部６のみは摩擦力により曲げ
変形し、そのエツジ部ｅが氷結面に押しつけられるため
、氷表面をわずかながら掻き削る。そして、耕たに現れ
た新鮮な氷表面上に曲げ剛性の大きな残りの陸部区画４
が載り、この区画は曲げ変形が小さく、陵部表面がほぼ
均一に接地することになる。いうまでもなく摩擦状態下
での氷表面は融水が漂い、氷温も上昇して摩擦係数が低
下しているので、このような融水表面層を除去すること
により氷表面の摩擦係数を高め、その上でほぼ均一に接
地する陵部で摩擦することにより大きな摩擦力を得るこ
とができるようになる。

ここに、第８図に示すように一般に陸部区画の曲げ剛性
は、溝深さと陵部厚さによって定まるが、上記肉厚Ｔ、
が０．１　ｈよりも薄いとその剛性が低下しすぎ、一方
０．５ｈより大きいとエツジが立ちにくく、何れも氷表
面を削りとる効果が低下する。

また狭幅陸部６を陸部区画４の表面より突出させると米
麦面層切削効果がより大きくなる。

つぎに、広幅陸部７の厚みＴＬを狭溝５の溝深さｈの０
．７８倍以上に限定するが、その理由はつぎの通りであ
る。

狭溝５に隣接している陸部区画４は、より大きな摩擦力
を発生させるために氷結面に対してできるだけ均一に接
地しなければならないのはすでに述べたが、そのために
は陸部区画４の部分は曲げ剛性が大きくなければならな
い。ここに、広幅陸部の厚みＴＬが０．７８ｈに満ない
と、ブロック剛性の低下によりブロックがひしゃげ変形
してブロックのエツジ部しか路面と接触しなくなり、こ
のため摩擦係数が低下することになる。このような問題
を生しることがなく、高い摩擦係数が得られる条件とし
てこの発明では、広幅陸部の厚みＴＬを狭溝深さ（サイ
プ深さ）ｈに対して０．７８ｈ以上に限定した。なお、
広幅の厚さＴＬが２．０７ｈを超えると該広幅陸部は均
一接地するものの氷表面には厚さＴＬの広幅陸部が擦過
する間にそのＷｌ擦熱により水膜が発生し摩擦係数の低
下を来たす。このため、ＴＬは２．０７ｈ以下とするの
が好ましい。

また、上記の広幅陸部７の厚みＴＬは、狭幅陸部６との
間における十分な剛性差をもたせるため、狭幅陸部６の
肉厚Ｔｓ　（７）２倍以上にするのが好ましい。

次に、この発明においては、狭溝５の溝壁に直交する向
きに測った相互区分溝の溝底における陸部区画の平均厚
さＴＩを、狭溝５の溝底から該相互区分溝の溝底に至る
までの厚みの１．５倍以上に限定するが、その理由は、
陸部区画４を、踏面１から狭溝５の溝深さｈまでを表層
部Ｓと、それに隣接した深さｈから主溝深さＨまでを基
底部Ｂとした場合に基底部Ｂの高さＨ−ｈに対し、基底
部の幅となる陸部区画４の肉厚ＴｌｌがＨ−ｈの１．５
倍以上で曲げ剛性が非常に大きくなり、この部分は摩擦
力によりほとんど変形せず、基底部Ｂの変形が無視でき
る（第１図参照）。またこれにより広幅陸部の安定性も
増すことができる。

また、第３図に示したように、狭幅陸部６を陸部区画４
の表面より突出させる場合においてもこの発明に適合す
るが、これによって氷表面層の切削効果をより大きくす
ることができる。しかしながら、突出量が大きすぎると
走行中に該突出部のもげが発生するので突出量は、狭溝
深さｈの０．２倍以下でなければならない。

（実施例） タイヤサイズ１０．０ＯＲ２０の供試タイヤを、第１図
に示したこの発明に従う踏面パータンと、通常の要領に
て形成されたサイプをもった第９図（比較タイヤ）、第
１０図（基準タイヤ）にそれぞれ示した在来のパータン
とで対比される以外のタイヤ諸元を共通に揃えて同一条
件にて試作しサイズ７．５０ＶＸ２０のリムに岨み込み
、内圧７．２５ｋｇ／ｃｍ”、荷重２７００ｋｇの条件
で旋回テストを行った。

旋回テストは、氷温が一５°Ｃになる氷上において半径
５０Ｉｌｌの円盤状コースを旋回走行し、出し得る最高
の旋回速度（コースを１周する間の平均速度）■より、
次式 ％式％ ： Ｒ：コースの半径（ａ＋） ｇ：重力加速度（９，８ｍ／ｓ”） にて、旋回氷上摩擦係数μを求め基準タイヤ′の成績を
１００とする指数表示にて各タイヤの氷上性能を比較調
査した。

その結果を表−１に示す。

なお、指数１００での速度は１５．１に一／ｈであり、
氷上における摩擦係数μは、３．５９　Ｘ　１０−”で
あった。

１　　　・ １　　　　　　　　　　　　　　　・；　　　　、へ以
上述べたところにおいて、陸部区画の形状は長方形を例
にとって模式的に示したが、実際には第１１図（ａ）〜
（ｆ）に図解したような、種々の形状を任意に選択する
ことができ、このような場合の採寸の要領は図に示した
とおりである。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、踏面パターンを構成する陸
部区画を、氷上性能の有効な改善に寄与するための融水
排除機能と、氷結面との間の摩擦力の確保機能とをそれ
ぞれ分担する、曲げ変形領域とせん断変形領域とからな
るものとして、氷結湿濡地表上でのより確実な、走行性
能、とくに旋回性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）はこの発明に従う踏面パターンの
一例を示した展開図とその断面図 第２（ａ）（ロ）、第３図はこの発明に従う陸部区画の
要部を示した図 第４図は陸部区画の要部断面図 第５図（ａ）（ｂ）は曲げ及びせん断変形比較図第６図
はブロックモデル図 第７図はブロック長さに対する剛性の変化を示したグラ
フ 第８図はブロック剛性ＧとＴ／ｈとの関係を示したグラ
フ 第９図、第１０図は在来の踏面パターンを示した図 第１１図（ａ）〜（ｆ）はこの発明に従う他の例を示し
た図である。 １・・・踏面　　　　　　２・・・主溝３・・・副溝　
　　　　　４・・・陸部区画５・・・狭溝　　　　　　
６・・・狭幅陸部７・・・広幅陸部 第１図 （ｂ） 第２図 （ａ） □　　（ｂ） 第４図 Ｃ 第５図 （ａ）　　　　（ｂ） 第６閃 ｔ（ｆｎｆｎ） 第９図 第１θ図 第１１図 （Ｃ） （ｅ） （ｂン （ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、走行地表面上を接地転動する踏面内で、踏面のまわ
   りに沿ってのびる複数の主溝又は、これらの主溝とそれ
   を横切る複数の副溝とにより相互区分された、互いに分
   離独立する多数の陸部区画を有し、該区画の少なくとも
   一部は、該区画を相互区分する溝の溝深さと同等以下の
   溝深さで、踏面の幅方向に対し４５度以上の角度をもつ
   溝幅のはるかに狭い少なくとも一本の狭溝により細分さ
   れた狭幅陸部と広幅陸部とを備え、該陸部区画は、狭溝
   の溝壁に直交する向きに測った狭幅陸部の肉厚を、狭溝
   の溝深さの０．１〜０．５倍の範囲内を占める曲げ変形
   領域と、同じく狭溝の溝壁に直交する向きに測った広幅
   陸部の厚さが狭溝の溝深さに対して０．７８倍以上に相
   当するせん断変形領域とからなり、相互区分溝の溝底に
   て狭溝の溝壁に直交する向きに測った該陸部区画の平均
   厚さを狭溝の溝底から相互区分溝の溝底に至るまでの厚
   さの１．５倍以上とした、踏面パターンを有する氷結湿
   濡地表上での走行性能に優れる空気入りタイヤ。 ２、請求項１において、狭幅陸部が陸部区画の踏面上に
   、狭溝の溝深さの０．２倍以内で突出する高さをもつ、
   氷結湿濡地表上での走行性能に優れる空気入りタイヤ。