JP2006007796A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 小陸部内の圧縮剛性分布の適正化を図ることにより、ドライ路面での走行性能を損なうことなく、氷上性能を向上させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】 タイヤは、トレッド部１に多数個のブロック陸部２を区画形成するとともに、ブロック陸部２に、さらに小区分する複数本のサイプ３を配設することによって、ブロック陸部２を複数個の小陸部４に細分化してなる。小陸部４の少なくとも１個の小陸部４は、その区分幅中央領域ｃに複数個の小穴５を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、トレッド部に多数個のブロック陸部を区画形成するとともに、該ブロック陸部に、さらに小区分する複数本のサイプを配設することによって、前記ブロック陸部を複数個の小陸部に細分化してなる空気入りタイヤに関し、特にかかるタイヤのドライ路面での走行性能を損なうことなく氷上性能の向上を図る。

従来の冬用タイヤでは、氷上における発進時の加速性及び停止時の制動性を改良するため、トレッド部に区画形成したブロック陸部に、タイヤ赤道面を横切る向きに延びるサイプを配設することが行われてきた。かかるサイプの配設本数を増やすと、ブロック陸部のエッジが路面を引掻くことによる効果である、いわゆるエッジ効果と、サイプが氷路面に存在する水膜を吸い上げる効果である、いわゆる排水効果が増加するため、氷上性能が向上する。しかし、サイプの配設本数の増加は同時に、ブロック剛性を低下させて氷上での接地面積の減少を招くため、タイヤと氷路面間の摩擦力（以下「表面摩擦力」という。）が減少する。そして、表面摩擦力の減少量がエッジ効果及び排水効果の増加量を上回ると、氷上性能の向上効果がなくなる。このため、サイプの配設による氷上性能の向上には限界があった。

こうした問題に対し、従来よりトレッドゴムの改良により排水効果を向上させることが試みられており、例えば、トレッド部を発泡ゴム層で構成したタイヤが提案されている（特許文献１〜３参照）。かかるタイヤは、発泡ゴム層に存在する多数の気泡内に路面の水膜を取り込むことによって排水効果を向上させている。しかし、かかるタイヤは、水膜が発生しやすい０℃付近の温度域では排水性能の向上に伴って氷上性能が著しく向上するが、水膜が発生し難い０℃未満の低温域では氷上性能を所期したほど向上させることはできない。

また、サイプの配設本数を増やした場合にも接地面積の減少を抑え、表面摩擦力を確保できるようなサイプの形状の改良が検討されており、例えば、深さ方向中間部分に傾斜部が形成された、いわゆる３次元サイプが開発されている（特許文献４参照）。しかし、かかる３次元サイプを採用した場合にも、氷上性能を向上させるためにはサイプの配設本数を増やすことが必要であり、かかるサイプの配設本数の増加によってブロック陸部の剛性が低下することは避けられないため、ドライ路面でのハンドリング性能や摩耗性能が低下する。

特開昭６３−９０４０３号公報 特開平１−１１８５４２号公報 特開平７−２４２１０４号公報 特開２０００−６６１８号公報

したがって、この発明の目的は、小陸部内の圧縮剛性分布の適正化を図ることにより、ドライ路面での走行性能を損なうことなく、氷上性能を向上させた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、トレッド部に多数個のブロック陸部を区画形成するとともに、該ブロック陸部に、さらに小区分する複数本のサイプを配設することによって、前記ブロック陸部を複数個の小陸部に細分化してなる空気入りタイヤにおいて、前記小陸部の少なくとも１個は、その区分幅中央領域に複数個の小穴を有することを特徴とする空気入りタイヤである。

また、区分幅中央領域は、小陸部の区分幅中心位置から区分幅方向に沿って測定して、小陸部の区分幅の±２０％の領域であることが好ましい。

さらに小穴は、小陸部の区分幅中心位置を結んだ仮想線上に整列することが好ましい。

加えて小穴は、小陸部の区分幅中心位置を結んだ仮想線に平行な少なくとも２本の仮想線上に整列することが好ましく、同一小陸部にて、小穴の整列位置がいずれの仮想線でも同一であることが一層好ましい。

加えてまた、同一仮想線上にて、小穴が等間隔に配置されることが好ましい。

また、小穴は、タイヤ径方向の延在形状がつるまき螺旋状であることが好ましい。

さらに、トレッド部を、タイヤ幅方向中央域と両タイヤ幅方向側方域に区画したとき、サイプは、タイヤ幅方向中央域のブロック陸部では略タイヤ幅方向に延びる横サイプであり、タイヤ幅方向側方域のブロック陸部では略タイヤ周方向に延びる縦サイプであることが好ましい。ここで「略タイヤ幅方向」とはタイヤ幅方向を中心に±５°の方向をいうものとし、「略タイヤ周方向」とはタイヤ周方向を中心に±５°の方向をいうものとする。

この発明により、小陸部内の圧縮剛性分布の適正化を図ることにより、サイプの配設本数の増加とこれによるタイヤのブロック剛性の低下を伴うことなく、氷上性能を向上させた空気入りタイヤを提供することが可能となった。

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は図１に示すトレッド部のブロック陸部を斜め上方から眺めたときの透視図である。

図１に示すタイヤは、トレッド部１に多数個のブロック陸部２を区画形成するとともに、ブロック陸部２に、さらに小区分する複数本のサイプ３を配設することによって、ブロック陸部２を複数個の小陸部４に細分化してなる。

そして、この発明の構成上の主な特徴は、小陸部４の少なくとも１個（図１及び２では５個全て）は、その区分幅中央領域ｃに複数個（図１及び２では６個）の小穴５を有することにある。

なお、小陸部４は、それを区画形成するサイプ３の延在方向ｘに直交する方向を区分幅方向ｙとし、区分幅方向ｙに沿って測定した長さを区分幅ｗとし、区分幅ｗの中心位置Ｍを含む所定幅の領域を区分幅中央領域ｃというものとする。

次に、従来のタイヤのブロック陸部及びこの発明のタイヤのブロック陸部との転動時の変形及び接地圧分布の一例を示す図６を参照しつつ、この発明の作用を説明する。

従来のタイヤが氷路面を転動した際には、図６（ａ）に示すように、小陸部１０１が踏込み側Ｉｎに向かって倒れこむことにより、蹴出し側Ｏｕｔのエッジ部分１０２での接地圧（以下「エッジ圧」という。）が増加する。このエッジ部分１０２がエッジ圧に応じて氷表面を引掻くことでエッジ効果が発生する。従って、エッジ効果を向上させるためには、小陸部１０１のエッジ圧を増加させればよいと考えられる。ここで、タイヤの荷重及び内圧条件が同一の場合、トレッド接地域内の平均接地圧は略同等であることが知られている。このため、エッジ圧を増加させるには、小陸部１０１の区分幅中央領域の接地圧を下げ、小陸部１０１内に不均一な接地圧分布を生じさせて、エッジ圧を相対的に増加させることが有効と考えられる。また、ブロック陸部１００の接地圧は圧縮剛性に依存し、圧縮剛性の高い部分は接地圧が高く、圧縮剛性の低い部分は接地圧が低くなる。そこで、小陸部１０１の区分幅中央領域ｃの圧縮剛性を低下させれば、エッジ圧を高めることが可能となる。

この発明では、図６（ｂ）に示すように、小陸部４の区分幅中央領域ｃの圧縮剛性を低減するため、小陸部４の区分幅中央領域ｃに複数の小穴５を設けている。これにより、小陸部４の区分幅中央領域ｃの圧縮剛性のみを低下させつつ、エッジ部分６での圧縮剛性を増加させることができる。小穴５はサイプ３と比較して、小陸部４の倒れ込み方向での曲げ剛性に与える影響を最小限にできるため、過度の倒れ込み変形による接地面積の減少を防ぐことができる。また、小穴５が接地域内の水膜を吸い上げるため、排水効果も向上させることができる。このようにして、この発明のタイヤのブロック陸部２は、エッジ圧を増加させてエッジ効果を高めるとともに、接地面積の減少を抑え、排水効果を高めることができる結果、従来のタイヤに比べて氷上性能を格段に向上させることができるのである。

区分幅中央領域ｃは、図２に示すように、小陸部４の区分幅ｗの中心位置Ｍから区分幅方向に沿って測定して、小陸部４の区分幅ｗの±２０％の領域であることが好ましい。この領域外に小穴５を配設すると、小陸部４のエッジ部分６の圧縮剛性が低下するため、十分なエッジ効果の増加を得ることができない場合があるからである。より好ましい範囲は小陸部４の区分幅ｗの±１０％の領域である。

さらに、小穴５の深さは、水膜の取り込み効果や小陸部４の圧縮剛性に影響を与えることから、サイプ３の深さの５０〜１００％に設定することが好ましい。この深さが５０％未満の場合には、小穴の容積が小さく、所期した水膜の取り込み効果を得ることが困難となる上、ブロック陸部の摩耗が進むと早期に小穴が消失して所期した性能の維持ができなくなるからであり、１００％を超える場合には、水膜の取り込み効果は十分になる反面、圧縮剛性の低下により乾燥路及びウェット路での走行性能が低下する上、接地域内で小穴内に取り込んだ水を、接地域外で、転動時の遠心力によって小穴外に完全に排出することが困難となり、継続して走行するうちに水膜の取り込み効果が低下するからであり、いずれの場合にも氷上性能が低下するからである。

また、小穴５は、小陸部４の区分幅中心位置Ｍを結んだ仮想線Ｉ上に整列することが好ましい。このように、区分幅中心位置Ｍを結んだ仮想線Ｉ上に小穴５を配設することによって、圧縮剛性が低減する部分を小陸部４の区分幅中央領域ｃに限定することができるため、エッジ部分６付近での圧縮剛性を確保でき、エッジ効果を向上させることができるからである。

あるいは、小穴５は、図３に示すように、小陸部４の区分幅中心位置Ｍを結んだ仮想線Ｉに平行な少なくとも２本の仮想線、図３では２本の仮想線Ｌ１、Ｌ２上に整列することが好ましい。このように、小穴５を２本以上の仮想線上に整列して配置することによって、圧縮剛性が低減する部分を小陸部４の区分幅中央領域ｃに限定することができ、かつ、小穴径を大きくすること無く、小穴５による圧縮剛性の低減、接地域内での水膜の吸い上げ効果を増加させることができ、エッジ効果及び排水効果を向上させることができるからである。ここで小穴径を大きくしない理由は、小穴径が大きくなると、転動時に小陸部４が倒れ込む方向での曲げ剛性が大きく減少し、接地面積が減少するおそれがあるからである。この場合には、同一小陸部にて、小穴５の整列位置がいずれの仮想線Ｌ１、Ｌ２でも同一である、すなわち、区分幅方向ｙに見ても小穴５が整列していることがさらに好ましい。小穴５を区分幅方向ｙにも整列させることで、転動時に小陸部４が区分幅方向に見た場合に小穴５の存在する部分を最小限にすることができ、過度の倒れ込み変形による接地面積の減少を一層有効に防ぐことができるからである。すなわち、小穴５の存在しない部分が区分幅方向の曲げ剛性を主として負担するため、この部分を増やすように小穴５を配設することが、小陸部４が倒れ込む方向での曲げ剛性に与える影響を最小限にすることができ、過度の倒れ込み変形による接地面積の減少を一層有効に防ぐことができるからである。
仮想線の本数は３本以下とすることが好ましく、より好ましくは２本である。

さらに、同一仮想線上にて、小穴５を等間隔に配置することが好ましい。これによって、サイプ３の延在方向ｘにおいて、接地圧が均一に分布するため、エッジ部分６の局所的な摩耗を防止することができる。より好適には、小穴５の配置間隔を３〜６ｍｍとする。

図４は、この発明に従う他のタイヤのブロック陸部の透視図である。小穴５は、図４に示すように、タイヤ径方向の延在形状がつるまき螺旋状であることが好ましい。小穴５の延在形状をつるまき螺旋状にすると、直線状にした場合に比べて、同一直径及び同一延在距離あたりの小穴の容積が大きくなるので、接地域内の水膜をより効率良く吸い上げることができる結果、排水性が一層向上するからである。

小陸部４に配設するサイプ３の延在方向は特に限定されず、タイヤ赤道面Ｅに対して０〜９０°の範囲の任意の角度で、走行時にブロック陸部２に加わる変形の向きを考慮して決めることができる。例えば、図５に示すように、トレッド部１を、タイヤ幅方向中央域７と両タイヤ幅方向側方域８、８´に区画したとき、タイヤの周方向への倒れ込み変形が支配的となるタイヤ幅方向中央域７のブロック陸部２には略タイヤ幅方向に延びる横サイプ９を配設し、タイヤの幅方向への倒れ込み変形が支配的となるタイヤ幅方向側方域８、８´のブロック陸部２には略タイヤ周方向に延びる縦サイプ１０を配設することが好ましい。このようなサイプの配置パターンを採用することにより、タイヤ幅方向中央域７のブロック陸部２では、氷路面での駆動・制動を発揮させ、タイヤ幅方向側方域８、８´のブロック陸部２では、氷路面でのコーナリング性能を発揮させるようにブロックごとに役割分担することができ、その結果、氷路面での駆動・制動性能とコーナリング性能を高いレベルで両立させることが可能となるからである。

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１〜５には、トレッド部を平面視したときのブロック陸部の形状が長方形の例を示したが、ブロック陸部の形状は、菱形、六角形、八角形、円形、楕円形、略コ字形等、従来のタイヤに用いられている種々のブロック陸部の形状と同様にすることができる。

また、小穴５は、ブロック陸部２の表面における開口面積を０．２〜１０ｍｍ^２の範囲とすることが好ましい。開口面積が０．２ｍｍ^２未満の場合には、水膜の取り込み効果及びエッジ効果が十分に発揮されず、氷上性能の向上が不十分となるおそれがあるからであり、１０ｍｍ^２を超える場合には、小陸部４の実接地面積が減少して、やはり氷上性能の向上が不十分となるおそれがあるからである。より好ましい範囲は、０．７〜５ｍｍ^２である。

次に、この発明に従う空気入りタイヤを試作し、性能評価を行ったので、以下に説明する。

実施例１〜３のタイヤは、タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５の乗用車用ラジアルタイヤであり、それぞれ図２（実施例１）、図３（実施例２）及び図４（実施例３）に示す形状のブロック陸部を、図１に示すように配置してなる。このブロック陸部は、タイヤ周方向長さが４０ｍｍ、タイヤ幅方向長さが３０ｍｍ、高さが９ｍｍであり、タイヤ幅方向に沿って延びる深さ７．５ｍｍのサイプを８ｍｍ間隔で４本配設してなる。実施例１及び３のタイヤの各小陸部には、直径１ｍｍ、深さ６ｍｍの小穴を、区分幅中心位置を結んだ仮想線上に等間隔で６個配置した。実施例２のタイヤの各小陸部には、直径１ｍｍ、深さ６ｍｍの小穴を、区分幅中心位置を結んだ仮想線と平行で、かつ区分幅中心位置を結んだ仮想線を挟んで２ｍｍ離間した２本の仮想線上に、等間隔でそれぞれ６個配置した。

比較のため、タイヤサイズが実施例１〜３と同じであり、小穴を有しないことを除いて実施例１〜３のタイヤと同じ形状のブロック陸部を有する従来タイヤについても併せて試作した。

前記各供試タイヤをサイズ６ＪＪ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、空気圧：２００ｋＰａ（相対圧）、タイヤ負荷荷重：４．０ｋＮを適用し、次の各試験を行った。

（氷上性能）
氷路面で加速度試験、減速度試験及びフィーリング試験を行った。加速度試験は、初速度１０ｋｍ／ｈの走行状態からアクセルを全開し、終速度４５ｋｍ／ｈに達するまでの時間（加速時間）を計測し、初速度、終速度及び加速時間から算出した平均加速度指数で評価を行った。また、減速度試験は、初速度４０ｋｍ／ｈから急制動を行い、静止状態になるまでの制動距離を測定し、初速度及び制動距離から算出した平均減速度指数で評価を行った。さらに、フィーリング試験は、氷路面のテストコースを走行した際の走行性能を、プロのドライバーが総合的にフィーリング評価した。加速度試験、減速度試験及びフィーリング試験の評価結果を表１に示す。

（ドライ性能）
ドライ性能は、ドライ路面のテストコースを走行した際の走行性能を、プロのドライバーが総合的にフィーリング評価した。この評価結果を表１に示す。

なお、表１中の評価結果はいずれも、従来例の評価結果を１００としたときの指数比で示してあり、これら評価結果はいずれも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１〜３のタイヤはいずれも、従来例のタイヤに比べて、ドライ路面での走行性能は同等でありながら、氷路面の走行性能に優れていることが分かる。

この発明によれば、小陸部内の圧縮剛性分布の適正化を図ることにより、ドライ路面での走行性能を損なうことなく、氷上性能を向上させた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空気入りタイヤのトレッド部の一部の展開図である。 図１に示すトレッド部のブロック陸部の斜視図であり、小穴を透視した状態で示す。 この発明に従う他の空気入りタイヤのブロック陸部のの斜視図であり、小穴を透視した状態で示す。 この発明に従う他の空気入りタイヤのブロック陸部のの斜視図であり、小穴を透視した状態で示す。 この発明に従う他の空気入りタイヤのトレッド部の一部の展開図である。 小穴の配設によるエッジ効果の向上を説明するための図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ ブロック陸部
３ サイプ
４ 小陸部
５ 小穴
６ 小陸部のエッジ部分
７ タイヤ幅方向中央域
８、８´ タイヤ幅方向側方域
９ 横サイプ
１０ 縦サイプ

Claims (8)

1. トレッド部に多数個のブロック陸部を区画形成するとともに、該ブロック陸部に、さらに小区分する複数本のサイプを配設することによって、前記ブロック陸部を複数個の小陸部に細分化してなる空気入りタイヤにおいて、
   前記小陸部の少なくとも１個は、その区分幅中央領域に複数個の小穴を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記区分幅中央領域は、小陸部の区分幅中心位置から区分幅方向に沿って測定して、小陸部の区分幅の±２０％の領域である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記小穴は、小陸部の区分幅中心位置を結んだ仮想線上に整列する、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記小穴は、小陸部の区分幅中心位置を結んだ仮想線に平行な少なくとも２本の仮想線上に整列する、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
5. 同一小陸部にて、小穴の整列位置がいずれの仮想線でも同一である、請求項４に記載の空気入りタイヤ。
6. 同一仮想線上にて、小穴が等間隔に配置されている、請求項３〜５のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記小穴は、タイヤ径方向の延在形状がつるまき螺旋状である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
8. トレッド部を、タイヤ幅方向中央域と両タイヤ幅方向側方域に区画したとき、前記サイプは、タイヤ幅方向中央域のブロック陸部では略タイヤ幅方向に延びる横サイプであり、タイヤ幅方向側方域のブロック陸部では略タイヤ周方向に延びる縦サイプである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。

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