JP4285609B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ブロックに複数本のサイプを設けた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、サイプ形状に基づいて制駆動時のブロック剛性のみならずコーナリング時のブロック剛性も高めることを可能にし、それによって制駆動時のタイヤ性能とコーナリング時のタイヤ性能を同時に向上するようにした空気入りタイヤに関する。

氷雪路用空気入りタイヤにおいて、氷上性能の改善策として、ブロックに設けるサイプのエッジ量を増やしたり、トレッドゴムを低硬度化することが一般的に行われている。しかしながら、トレッドゴムを低硬度化した場合、ブロック剛性が低下するため、制駆動時やコーナリング時にブロックが倒れ込んで接地面積が減少し、夏季及び冬季でのタイヤ性能が低下することになる。そこで、ブロックの倒れ込みを防止するためにサイプを３次元形状にすることが提案されている。

３次元形状を有するサイプとして、トレッド面ではジグザグ形状をなし、ブロック内部ではジグザグ形状の振幅が変化するようにしたサイプが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この場合、制駆動時のブロック剛性を高めることは可能であるものの、コーナリング時のブロック剛性を高める効果は殆ど得られないという欠点がある。

また、トレッド面ではジグザグ形状をなし、ブロック内部では三角錐と逆三角錘とを交互に配置するようにしたサイプが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この場合、コーナリング時のブロック剛性を高める効果が期待できるものの、サイプに方向性があるため、その配置場所が限定されるという欠点がある。

更に、トレッド面ではジグザグ形状をなし、ブロック内部ではタイヤ径方向に連なる屈曲部をタイヤ幅方向に屈曲するようにしたサイプが提案されている（例えば、特許文献３参照）。この場合も、コーナリング時のブロック剛性が制駆動時のブロック剛性に比べて低いという欠点がある。

また、上述した３次元形状を有するサイプを金型に設けた場合、離型時の抵抗が大きくなり、サイプ成形刃によるブロック欠け等の故障を生じることがある。そのため、サイプ形状に基づいてブロック剛性を高めることに加えて、離型性を改善することも要求されている。
特開２０００−６６１９号公報 特開２００２−３０１９１０号公報 特開２００２−３２１５０９号公報

本発明の目的は、サイプ形状に基づいて制駆動時のブロック剛性のみならずコーナリング時のブロック剛性も高めることを可能にし、それによって制駆動時のタイヤ性能とコーナリング時のタイヤ性能を同時に向上すると共に、金型からの離型性を改善することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、トレッド部に、タイヤ周方向に延びる複数本の縦溝と、タイヤ幅方向に延びる複数本の横溝とを設け、これら縦溝及び横溝によって複数のブロックを区画し、該ブロックにタイヤ幅方向に延びる複数本のサイプを設けた空気入りタイヤにおいて、
前記サイプは、トレッド面においてタイヤ周方向に振幅を持ったジグザグ形状を形成し、ブロック内部ではタイヤ径方向の２箇所以上でタイヤ周方向に屈曲してタイヤ幅方向に連なる屈曲部を形成し、かつ該屈曲部においてタイヤ径方向に振幅を持ったジグザグ形状を形成すると共に、前記屈曲部のタイヤ径方向の間隔が一定で、前記タイヤ周方向の振幅が前記サイプの底側ほど小さいことを特徴とするものである。

本発明では、サイプがタイヤ径方向の２箇所以上でタイヤ周方向に屈曲してタイヤ幅方向に連なる屈曲部を備えているので、制駆動時にサイプの両側の小ブロックが互いに噛み合ってブロックの変形を抑制し、制駆動時のタイヤ性能を向上することができる。また、上記サイプは屈曲部においてタイヤ径方向に振幅を持ったジグザグ形状を形成しているので、コーナリング時においてもサイプの両側の小ブロックが互いに噛み合ってブロックの変形を抑制し、コーナリング時のタイヤ性能を向上することができる。従って、トレッドゴムを低硬度化した場合であっても、制駆動時のタイヤ性能とコーナリング時のタイヤ性能を同時に向上することが可能である。また、上記サイプは実質的に方向性を持たないので、その配置場所が限定されることもない。更に、上記サイプは屈曲部のタイヤ径方向の間隔が一定で、タイヤ周方向の振幅がサイプの底側ほど小さいので、離型時の抵抗を低減することができる。従って、空気入りタイヤの金型からの離型性を向上することができる。

本発明において、良好な離型性を確保するために、以下の構造を採用することが好ましい。即ち、トレッド面におけるサイプの振幅外端位置を通り、トレッド面の法線方向に延びる基準線と、サイプのタイヤ周方向の振幅をサイプ深さ方向に沿って規定する補助線とを仮定したとき、サイプの底位置での基準線と補助線との距離をトレッド面におけるサイプのタイヤ周方向の振幅の０％超かつ５０％以下にすることが好ましい。

或いは、トレッド面におけるサイプの振幅外端位置を通り、トレッド面の法線方向に延びる基準線と、サイプのタイヤ周方向の振幅をサイプ上部において規定する上部補助線と、サイプのタイヤ周方向の振幅をサイプ下部において規定する下部補助線とを仮定したとき、基準線に対する上部補助線及び下部補助線の傾きを互いに異ならせ、下部補助線の傾きを上部補助線の傾きよりも大きくすることが好ましい。より具体的には、サイプの底位置での基準線と上部補助線との距離をトレッド面におけるサイプのタイヤ周方向の振幅の０％超かつ２５％以下にし、サイプの底位置での基準線と下部補助線との距離をトレッド面におけるサイプのタイヤ周方向の振幅の２５％以上かつ５０％以下にすることが好ましい。

本発明では、使用開始直後から氷雪路において優れた走行性能を発揮するためにブロックの表層部に深さ０．１〜１．０ｍｍでサイプよりも浅い複数本の浅溝を設けることが可能である。このような浅溝を設けた空気入りタイヤにおいては、浅溝とサイプとの干渉による離型不良を回避するために、サイプのトレッド面に繋がる部位に該トレッド面の法線方向に延びる垂直部分を設けることが好ましい。サイプの垂直部分の高さは浅溝の深さ以上であると良い。

本発明は、スタッドレスタイヤに代表される氷雪路用空気入りタイヤに適用した場合に顕著な作用効果が得られるが、オールシーズン用の空気入りタイヤにも適用することが可能である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態からなる氷雪路用空気入りタイヤのトレッドパターンを示し、図２はそのブロックを示すものである。また、図３（ａ）〜（ｃ）は上記ブロックにおけるサイプ内壁面の一部を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はIII −III 矢視断面図、（ｃ）はIII'−III'矢視断面図である。

図１に示すように、トレッド部１には、タイヤ周方向に延びる複数本の縦溝２と、タイヤ幅方向に延びる複数本の横溝３とが形成され、これら縦溝２及び横溝３によって複数のブロック４が区画されている。そして、各ブロック４にはタイヤ幅方向に延びる複数本のサイプ５が形成されている。なお、ブロック４の形状やサイプ５の本数は特に限定されるものではない。

図２に示すように、サイプ５は、トレッド面Ｓにおいてタイヤ周方向に振幅を持ったジグザグ形状を形成し、ブロック内部ではタイヤ径方向（Ｔｒ）の２箇所以上でタイヤ周方向（Ｔｃ）に屈曲してタイヤ幅方向（Ｔｗ）に連なる複数の屈曲部６を形成している。これら屈曲部６は凸状の屈曲部６ａと凹状の屈曲部６ｂとを有し、サイプ５の一方の壁面では凸状の屈曲部６ａと凹状の屈曲部６ｂとが交互に配置され、これに対向する他方の壁面（不図示）では凸状の屈曲部６ａと凹状の屈曲部６ｂとの位置関係が逆になっている。サイプ５にタイヤ周方向に屈曲する屈曲部６を設けた場合、制駆動時にサイプ５の両側の小ブロックが互いに噛み合ってブロック４の変形を抑制し、ブロック４のタイヤ周方向への倒れ込みを抑制することができる。なお、屈曲部６を各サイプ５において２箇所以上設けることで、タイヤの正転及び逆転に起因してブロック剛性に差を生じるのを回避することができる。

図３（ａ）に示すように、サイプ５は屈曲部６においてタイヤ径方向（Ｔｒ）に振幅Ｔを持ったジグザグ形状を形成している。サイプ５を屈曲部６においてタイヤ径方向（Ｔｒ）に振幅Ｔを持ったジグザグ形状とした場合、コーナリング時にサイプ５の両側の小ブロックが互いに噛み合ってブロック４の変形を抑制し、ブロック４のタイヤ幅方向への倒れ込みを抑制することができる。屈曲部６の振幅Ｔは０．５〜５．０ｍｍに設定すると良い。この振幅Ｔが０．５ｍｍ未満であるとコーナリング時におけるブロック４の倒れ込みを支える効果が不十分になり、逆に５．０ｍｍを超えると金型からの抜けが悪くなる。

また、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、サイプ５において、凸状の屈曲部６ａと凹状の屈曲部６ｂとからなる屈曲部６のタイヤ径方向（Ｔｒ）の間隔λは一定であり、かつタイヤ周方向（Ｔｃ）の振幅がサイプの底側に向かって徐々に小さくなっている。ここで、間隔λが一定であるとは、間隔λのバラツキの範囲が１．０ｍｍ以下であることを意味する。

トレッド面Ｓにおけるサイプ５の振幅外端位置を通り、トレッド面Ｓの法線方向に延びる基準線Ｌ（直線）と、サイプ５のタイヤ周方向（Ｔｃ）の振幅をサイプ深さ方向に沿って規定する補助線Ｇ（直線）とを仮定したとき、サイプの底位置での基準線Ｌと補助線Ｇとの距離Ｗはトレッド面Ｓにおけるサイプ５のタイヤ周方向の振幅Ｘの０％超かつ５０％以下に設定することが好ましい。つまり、０ｍｍ＜Ｗ≦（１／２）Ｘの関係を満たすのが良い。この距離Ｗが０ｍｍ超でないと離型性の改善効果が得られず、逆に５０％を超えるとブロック剛性が不十分になる。

上記氷雪路用空気入りタイヤにおいて、トレッド部を構成するゴム組成物のJIS-A 硬度（０℃）は４０〜６０、好ましくは４５〜５５にすると良い。トレッドゴムのJIS-A 硬度が４０未満であるとブロック４の倒れ込みを生じ易くなり、逆に６０を超えると氷上摩擦力が低下する。

上記氷雪路用空気入りタイヤによれば、サイプ５がタイヤ径方向（Ｔｒ）の２箇所以上でタイヤ周方向（Ｔｃ）に屈曲してタイヤ幅方向（Ｔｗ）に連なる屈曲部６を備えているので、制駆動時にサイプ５の両側の小ブロックが互いに噛み合ってブロックの変形を抑制し、制駆動時のタイヤ性能を向上することができる。しかも、サイプ５は屈曲部６においてタイヤ径方向（Ｔｒ）に振幅Ｔを持ったジグザグ形状を形成しているので、コーナリング時においてもサイプ５の両側の小ブロックが互いに噛み合ってブロックの変形を抑制し、コーナリング時のタイヤ性能を向上することができる。

従って、トレッドゴムを低硬度化した場合であっても、制駆動時のタイヤ性能とコーナリング時のタイヤ性能を同時に向上することが可能である。特に、ブロック当たりのサイプ数を増やしたり、トレッドゴムに低硬度のゴムを使用することが可能になるので、氷上性能を向上しながら夏季のタイヤ性能を維持することができる。

更に、サイプ５は屈曲部６のタイヤ径方向（Ｔｒ）の間隔λが一定で、タイヤ周方向（Ｔｃ）の振幅がサイプ５の底側ほど小さいので、離型時の抵抗を低減することができる。従って、上述のように特殊な形状を有するサイプ５を設けた場合であっても、空気入りタイヤの金型からの離型性を向上することができる。なお、屈曲部６のタイヤ径方向（Ｔｒ）の間隔λをサイプ５の底側ほど大きくすれば離型性の改善効果が期待されるが、そのような構成は浅いサイプの場合に適用することが困難である。これに対して、屈曲部６のタイヤ径方向（Ｔｒ）の間隔λを一定にしながら、タイヤ周方向（Ｔｃ）の振幅をサイプ５の底側ほど小さくした場合、浅いサイプにおいても離型性の改善効果を確実に享受ことができる。

図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施形態からなる氷雪路用空気入りタイヤのブロックにおけるサイプ内壁面を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はIV−IV矢視断面図、（ｃ）はIV' −IV' 矢視断面図である。

図４（ａ）〜（ｃ）において、トレッド面Ｓにおけるサイプ５の振幅外端位置を通り、トレッド面Ｓの法線方向に延びる基準線Ｌ（直線）と、サイプ５のタイヤ周方向（Ｔｃ）の振幅をサイプ上部Ｙ１において規定する上部補助線Ｇ１（直線）と、サイプ５のタイヤ周方向（Ｔｃ）の振幅をサイプ下部Ｙ２において規定する下部補助線Ｇ２（直線）とを仮定したとき、基準線Ｌに対する上部補助線Ｇ１及び下部補助線Ｇ２の傾きは互いに異なり、下部補助線Ｇ２の傾きが上部補助線Ｇ１の傾きよりも大きくなっている。

特に、サイプ５の底位置での基準線Ｌと上部補助線Ｇ１との距離Ｗ１をトレッド面Ｓにおけるサイプ５のタイヤ周方向（Ｔｃ）の振幅Ｘの０％超かつ２５％以下にし、サイプ５の底位置での基準線Ｌと下部補助線Ｇ２との距離Ｗ２をトレッド面Ｓにおけるサイプ５のタイヤ周方向（Ｔｃ）の振幅Ｘの２５％以上かつ５０％以下に設定することが好ましい。つまり、０ｍｍ＜Ｗ１≦（１／４）Ｘ，（１／４）Ｘ≦Ｗ２≦（１／２）Ｘの関係を満たすのが良い。

上記氷雪路用空気入りタイヤによれば、前述の実施形態と同様に、トレッドゴムを低硬度化した場合であっても、制駆動時のタイヤ性能とコーナリング時のタイヤ性能を同時に向上することが可能である。しかも、本実施形態によれば、サイプ上部Ｙ１において補助線Ｇ１の傾きを小さくすることでブロック剛性の低下を最小限に抑える一方で、サイプ下部Ｙ２では補助線Ｇ２の傾きを大きくすることで離型性の改善効果を十分に発揮することが可能になる。

図５は本発明の更に他の実施形態からなる氷雪路用空気入りタイヤのブロックを示すものである。図６は上記ブロックにおけるサイプ内壁面を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はVI−VI矢視断面図、（ｃ）はVI' −VI' 矢視断面図である。

図５において、使用開始直後から氷雪路において優れた走行性能を発揮するために、ブロック４の表層部にはサイプ５よりも浅い複数本の浅溝７が形成されている。浅溝７の深さＤ１は０．１〜１．０ｍｍの範囲に設定されている。これら浅溝７はその延長方向が特に限定されるものではないが、例えば、タイヤ周方向に対して傾斜するように配置することができる。

このような浅溝７を設ける場合、浅溝７とサイプ５との干渉による離型不良を回避するために、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、サイプ５のトレッド面Ｓに繋がる部位に該トレッド面Ｓの法線方向に延びる垂直部分を設けると良い。そして、サイプ５の垂直部分の高さＤ２は浅溝７の深さＤ１と同等以上に設定することが好ましい。つまり、Ｄ１≦Ｄ２の関係を満たすのが良い。これにより、トレッド面Ｓにおける微細な浅溝７（表面加工）とサイプ５との干渉を防ぎ、離型性を更に向上することができる。

なお、図６（ａ）〜（ｃ）の実施形態においては、サイプ５のタイヤ周方向（Ｔｃ）の振幅を単一の補助線Ｇに基づいて規定しているが、前述の実施形態と同様に、サイプ５のタイヤ周方向（Ｔｃ）の振幅を上部補助線Ｇ１及び下部補助線Ｇ２の組み合わせによって規定するようにしても良い。

先ず、タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５ ９１Ｑでブロックパターンを有する氷雪路用空気入りタイヤにおいて、ブロックに設けるサイプの形状だけを種々異ならせた従来例１〜３及び実施例１〜４のタイヤをそれぞれ製作した。

従来例１は、特開２０００−６６１９号公報に記載されるように、トレッド面ではジグザグ形状をなし、ブロック内部ではジグザグ形状の振幅が変化するようにしたサイプを採用したものである（図７参照）。従来例２は、特開２００２−３０１９１０号公報に記載されるように、トレッド面ではジグザグ形状をなし、ブロック内部では三角錐と逆三角錘とを交互に配置するようにしたサイプを採用したものである（図８参照）。従来例３は、特開２００２−３２１５０９号公報に記載されるように、トレッド面ではジグザグ形状をなし、ブロック内部ではタイヤ径方向に連なる屈曲部をタイヤ幅方向に屈曲するようにしたサイプを採用したものである（図９参照）。

一方、実施例１〜４は、トレッド面においてタイヤ周方向に振幅を持ったジグザグ形状を形成し、ブロック内部ではタイヤ径方向の２箇所以上でタイヤ周方向に屈曲してタイヤ幅方向に連なる屈曲部を形成し、かつ該屈曲部においてタイヤ径方向に振幅を持ったジグザグ形状を形成すると共に、屈曲部のタイヤ径方向の間隔が一定で、タイヤ周方向の振幅がサイプの底側ほど小さいサイプを採用したものである〔図３（ａ）〜（ｃ）及び図４（ａ）〜（ｃ）参照〕。なお、実施例３，４においては、ブロックの表層部に深さ０．３ｍｍの浅溝を設け、サイプのトレッド面に繋がる部位に該トレッド面の法線方向に延びる垂直部分を設けた。

これら試験タイヤについて、下記の試験方法により、氷上制動性能、ウェット制動性能及びウェット旋回性能を評価すると共に、加硫時の故障発生率を求め、その結果を表１に示した。故障発生率は、加硫後のタイヤについてサイプ成形刃によるトレッド部の欠けやカット傷等の発生状況を調査したときのタイヤ加硫本数に対する故障発生タイヤの百分率（％）である。

氷上制動性能：
試験タイヤをリムサイズ１５×６．５ＪＪ、空気圧２００ｋＰａの条件で排気量２０００ｃｃのＦＲ車に装着し、凍結路面において速度４０ｋｍ／ｈの走行状態から制動を行い、その制動距離を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど氷上制動性能が優れていることを意味する。

ウェット制動性能：
試験タイヤをリムサイズ１５×６．５ＪＪ、空気圧２００ｋＰａの条件で排気量２０００ｃｃのＦＲ車に装着し、水深１ｍｍのウェット路面において速度１００ｋｍ／ｈの走行状態から制動を行い、その制動距離を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどウェット制動性能が優れていることを意味する。

ウェット旋回性能：
試験タイヤをリムサイズ１５×６．５ＪＪ、空気圧２００ｋＰａの条件で排気量２０００ｃｃのＦＲ車に装着し、水深１ｍｍのウェット路面において半径３０ｍの定常円旋回を実施し、最大横加速度を測定した。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどウェット旋回性能が優れていることを意味する。

この表１から判るように、実施例１〜４のタイヤは氷上制動性能、ウェット制動性能及びウェット旋回性能が従来例１〜３に比べて優れていた。また、実施例１〜４のタイヤはいずれも故障発生率が極めて低いものであった。

本発明の実施形態からなる氷雪路用空気入りタイヤのトレッドパターンを示す平面図である。 本発明の実施形態からなる氷雪路用空気入りタイヤのブロックを一部切り欠いて示す斜視図である。 図２のブロックにおけるサイプ内壁面の一部を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はIII −III 矢視断面図、（ｃ）はIII'−III'矢視断面図である。 本発明の他の実施形態からなる氷雪路用空気入りタイヤのブロックにおけるサイプ内壁面を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はIV−IV矢視断面図、（ｃ）はIV' −IV' 矢視断面図である。 本発明の更に他の実施形態からなる氷雪路用空気入りタイヤのブロックを示す側面図である。 図５のブロックにおけるサイプ内壁面を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はVI−VI矢視断面図、（ｃ）はVI' −VI' 矢視断面図である。 従来例１のブロックを示す斜視図である。 従来例２のブロックを示す斜視図である。 従来例３のブロックを示す斜視図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ 縦溝
３ 横溝
４ ブロック
５ サイプ
６ 屈曲部
７ 浅溝
Ｌ 基準線
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２ 補助線
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２ 基準線と補助線との距離
Ｓ トレッド面
Ｔ サイプのタイヤ径方向の振幅
Ｘ サイプのタイヤ周方向の振幅
λ 屈曲部のタイヤ径方向の間隔

Claims (6)

1. トレッド部に、タイヤ周方向に延びる複数本の縦溝と、タイヤ幅方向に延びる複数本の横溝とを設け、これら縦溝及び横溝によって複数のブロックを区画し、該ブロックにタイヤ幅方向に延びる複数本のサイプを設けた空気入りタイヤにおいて、
   前記サイプは、トレッド面においてタイヤ周方向に振幅を持ったジグザグ形状を形成し、ブロック内部ではタイヤ径方向の２箇所以上でタイヤ周方向に屈曲してタイヤ幅方向に連なる屈曲部を形成し、かつ該屈曲部においてタイヤ径方向に振幅を持ったジグザグ形状を形成すると共に、前記屈曲部のタイヤ径方向の間隔が一定で、前記タイヤ周方向の振幅が前記サイプの底側ほど小さいことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記トレッド面における前記サイプの振幅外端位置を通り、前記トレッド面の法線方向に延びる基準線と、前記サイプのタイヤ周方向の振幅をサイプ深さ方向に沿って規定する補助線とを仮定したとき、前記サイプの底位置での前記基準線と前記補助線との距離を前記トレッド面における前記サイプのタイヤ周方向の振幅の０％超かつ５０％以下にした請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記トレッド面における前記サイプの振幅外端位置を通り、前記トレッド面の法線方向に延びる基準線と、前記サイプのタイヤ周方向の振幅をサイプ上部において規定する上部補助線と、前記サイプのタイヤ周方向の振幅をサイプ下部において規定する下部補助線とを仮定したとき、前記基準線に対する前記上部補助線及び前記下部補助線の傾きを互いに異ならせ、前記下部補助線の傾きを前記上部補助線の傾きよりも大きくした請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記サイプの底位置での前記基準線と前記上部補助線との距離を前記トレッド面における前記サイプのタイヤ周方向の振幅の０％超かつ２５％以下にし、前記サイプの底位置での前記基準線と前記下部補助線との距離を前記トレッド面における前記サイプのタイヤ周方向の振幅の２５％以上かつ５０％以下にした請求項３に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記ブロックの表層部に深さ０．１〜１．０ｍｍで前記サイプよりも浅い複数本の浅溝を設けた空気入りタイヤにおいて、前記サイプのトレッド面に繋がる部位に該トレッド面の法線方向に延びる垂直部分を設けた請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記サイプの垂直部分の高さを前記浅溝の深さ以上にした請求項５に記載の空気入りタイヤ。
   

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