JP2017052345A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】アイス性能を確保しながら、優れた耐摩耗性能と耐偏摩耗性能を発揮できる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】サイプ４は、長さ方向ＬＤにおける中央のサイプ底側に位置する２次元形状の２Ｄセンター部５と、長さ方向ＬＤにおける中央の踏面側に位置する３次元形状の３Ｄセンター部６と、長さ方向ＬＤにおける両端に位置する３次元形状の３Ｄサイド部７とを有する。３Ｄセンター部６と３Ｄサイド部７は、それぞれ踏面で開口する。サイプ４の両端はブロック１の側面で開口し、その開口したサイプ端には３Ｄサイド部７が位置する。３Ｄセンター部６の３次元形状は、壁面同士が長さ方向ＬＤに係合可能な構造を有し、３Ｄサイド部７の３次元形状は、壁面同士が深さ方向ＤＤに係合可能な構造を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、トレッド面の陸部にサイプが形成された空気入りタイヤに関し、特にスタッドレスタイヤとして有用である。

従来、スタッドレスタイヤでは、ブロックやリブなどの陸部にサイプと呼ばれる切り込みが形成されている。サイプのエッジ効果や除水効果によって、摩擦係数が低いアイス路面での走行が安定し、いわゆるアイス性能を高めることができる。このようなサイプとして、深さ方向で形状が変化しない２次元形状に形成された２次元サイプが知られており、平面サイプや波形サイプが実用化されている。

また、特許文献１〜６に記載のように、深さ方向で形状が変化する３次元形状に形成された３次元サイプも知られている。３次元サイプでは、制動時や旋回時などにサイプの壁面同士が係合するために陸部の過度の変形が抑制され、それによりエッジ効果や除水効果を確実に発揮できる。しかし、３次元形状が画一的に形成されていると、或る特定の方向（例えば、前後方向）の変形しか抑制されない場合があり、他方向（例えば、横方向）の変形が十分に抑制されないために耐摩耗性能や耐偏摩耗性能が低下する恐れがあった。

その一方で、単に、複数方向（例えば、前後方向と横方向）における変形を抑制できる３次元形状を採用しただけでは、アイス性能などに改善の余地が見られることが判明した。本発明者の研究によれば、その理由は、陸部の変形のしやすさが、サイプの部位によって異なり、更には陸部の摩耗段階によっても異なるためであり、これらに配慮した具体的なサイプ構造は知られていない。

特開２００４−３１４７５８号公報 特開２００６−２７５５８号公報 特開２００２−３２１５０９号公報 特開２００５−１０４１８８号公報 国際公開第２００６／００１４４６号 特開２００７−２２３６１号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アイス性能を確保しながら、優れた耐摩耗性能と耐偏摩耗性能を発揮できる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド面の陸部に形成されたサイプが、長さ方向における中央のサイプ底側に位置し、深さ方向に沿って形状が変化しない２次元形状に形成された２Ｄセンター部と、長さ方向における中央の踏面側に位置し、深さ方向に沿って形状が変化する３次元形状に形成された３Ｄセンター部と、長さ方向における一端または両端に位置し、深さ方向に沿って形状が変化する３次元形状に形成された３Ｄサイド部とを有し、前記３Ｄセンター部と前記３Ｄサイド部が、それぞれ踏面で開口し、前記サイプの一端または両端が前記陸部の側面で開口し、その開口したサイプ端には前記３Ｄサイド部が位置し、前記３Ｄセンター部の３次元形状は、壁面同士が長さ方向に係合可能な構造を有し、前記３Ｄサイド部の３次元形状は、壁面同士が深さ方向に係合可能な構造を有するものである。

このようなサイプが形成された陸部では、長さ方向における変形が主に３Ｄセンター部によって抑制され、幅方向における変形が主に３Ｄサイド部によって抑制される。３Ｄセンター部が位置するサイプの踏面側と、３Ｄサイド部が位置するサイプの両端は、いずれも陸部の変形が比較的大きい部位であり、かかる部位が３次元形状に形成されていることで、陸部の過度の変形を効果的に抑制できる。長さ方向における中央のサイプ底側には２Ｄセンター部が位置し、これは陸部の変形が比較的小さい部位である。

また、このサイプは、一端を陸部の側面で開口させた片側オープンサイプ、または両端を陸部の側面で開口させた両側オープンサイプとして形成される。そのような開口したサイプ端の周辺では、陸部の変形が特に大きくなる傾向にある。よって、開口したサイプ端に３Ｄサイド部が位置することにより、陸部の過度の変形を効果的に抑制できる。

摩耗の初期から中期に至る段階では、陸部の剛性が比較的低いために変形が大きくなるが、このタイヤによれば、上述のように３Ｄセンター部と３Ｄサイド部によって陸部の過度の変形を抑制できる。また、摩耗の中期以降の段階では、陸部の剛性が比較的高いために変形が小さくなるが、このタイヤであれば、３Ｄセンター部が減少または消滅しているので、陸部の剛性が高くなり過ぎず、サイプのエッジ効果が良好に発揮される。しかも、摩耗の中期以降であっても、サイプの両端に３Ｄサイド部が位置することにより、陸部の剛性が低下し過ぎない。

前記３Ｄセンター部の３次元形状が、長さ方向に凸形状となるセンター凸部をもって屈曲しながら深さ方向に延びるものでもよい。かかる３次元形状に形成された３Ｄセンター部によれば、長さ方向における陸部の過度の変形を良好に抑制できる。

前記３Ｄセンター部の３次元形状が、平面または波状面により形成された壁面に相互に係合する突起と窪みを設けたものであるものでもよい。かかる３次元形状に形成された３Ｄセンター部によれば、長さ方向における陸部の過度の変形を良好に抑制できる。

前記３Ｄサイド部の３次元形状が、幅方向に凸形状となるサイド凸部をもって屈曲しながら深さ方向に延びるものでもよい。かかる３次元形状に形成された３Ｄサイド部によれば、幅方向における陸部の過度の変形を良好に抑制できる。

踏面から前記２Ｄセンター部と前記３Ｄセンター部との境界までの距離が、サイプ深さの２０〜７０％であることが好ましい。また、サイプ端から前記２Ｄセンター部と前記３Ｄサイド部との境界までの距離が、サイプ長さの１０〜４０％であることが好ましい。

本発明に係る空気入りタイヤのトレッド面の一例を示す平面図 ブロックの斜視図 サイプの三面図 サイプの壁面を示す斜視図 ２Ｄセンター部、３Ｄセンター部及び３Ｄサイド部の領域を模式的に示す図 別実施形態におけるサイプの三面図 比較例のタイヤにおけるサイプの正面図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に示したトレッド面Ｔｒには、陸部としてのブロック１が設けられている。ブロック１の各々は、主溝２と横溝３によって区分されている。主溝２はタイヤ周方向に連続して延びており、横溝３は主溝２と交差する方向に延びている。ブロック１は、平面視にて矩形状に形成されているが、これに限られない。このようなブロックに代えてまたは加えて、タイヤ周方向に連続して延びるリブが陸部として設けられてもよい。

図２に拡大して示すように、ブロック１にはサイプ４が形成されている。サイプ４は、図１で左右方向となるタイヤ幅方向に延びている。アイス性能、特にアイス路面での発進性能や制動性能を向上するうえでは、このようにタイヤ周方向と交差する方向にサイプ４が延びていることが好ましい。ブロック１には、少なくとも１本のサイプが形成されていればよい。したがって、例えば、タイヤ周方向に間隔を設けて配置された複数本のサイプ４が１つのブロック１に設けられていても構わない。

長さ方向ＬＤは、サイプ４の長さ方向であり、本実施形態ではタイヤ幅方向と同じ方向である。サイプ長さＬ４は、サイプ４の両端間の直線距離として測定される。深さ方向ＤＤは、サイプ４の深さ方向である。サイプ深さＤ４は、踏面からサイプ底までの直線距離として測定される。サイプ深さＤ４は、例えば主溝２の深さの４０〜８０％に設定される。幅方向ＷＤは、サイプ４の幅方向であり、本実施形態ではタイヤ周方向と同じ方向である。サイプ幅Ｗ４は、十分なエッジ効果を発現するうえで、例えば０．３〜２．０ｍｍに設定される。

図３は、サイプ４の（ａ）平面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）正面図を含む三面図である。図４は、そのサイプ４の壁面を示す斜視図である。図３，４に示すように、トレッド面Ｔｒのブロック１に形成されたサイプ４は、長さ方向ＬＤにおける中央のサイプ底側に位置する２Ｄセンター部５と、長さ方向ＬＤにおける中央の踏面側に位置する３Ｄセンター部６と、長さ方向ＬＤにおける両端に位置する３Ｄサイド部７とを有する。図５は、それらの領域を模式的に示している。

２Ｄセンター部５は、深さ方向ＤＤに沿って形状が変化しない２次元形状に形成されている。３Ｄセンター部６及び３Ｄサイド部７は、それぞれ深さ方向ＤＤに沿って形状が変化する３次元形状に形成されている。但し、それらは互いに異なる３次元形状に形成されている。また、３Ｄセンター部６と３Ｄサイド部７は、それぞれ踏面で開口している。３Ｄセンター部６の開口は、幅方向ＷＤに屈曲しながら長さ方向ＬＤに沿って延び、短辺と長辺とを交互に繰り返した波形状に形成されている。

このタイヤでは、サイプ４の一端または両端がブロック１の側面で開口する。本実施形態のサイプ４は、その両端をブロック１の側面で開口させた両側オープンサイプであるが、片端のみを開口させた片側オープンサイプでもよい。開口したサイプ端には３Ｄサイド部７が位置し、ブロック１の過度の変形を抑制するように構成されている。片側オープンサイプでは、開口したサイプ端と同様に、ブロック内で閉塞したサイプ端にも３Ｄサイド部を位置させることが好ましいが、これに限定されない。サイプ長さＬ４は、長さ方向ＬＤにおけるブロック幅の３０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましい。

２Ｄセンター部５の２次元形状は波形に形成され、その壁面には深さ方向ＤＤに延びた凹凸列が設けられている。Ｘ−Ｘ矢視における横断面は、図３（ａ）と略同じ形状となり、２Ｄセンター部５では、このような波形状が深さ方向ＤＤに連続する。この２Ｄセンター部５は、いわゆる波形サイプに形成されているが、壁面が平坦に形成された平面サイプでも構わない。平面サイプでは、横断面が直線形状をなし、その直線形状が深さ方向に連続する。サイプ４が２Ｄセンター部５を有することで、そうでない場合に比べて、タイヤの加硫工程における脱型時の抵抗が小さくなる。

３Ｄセンター部６の３次元形状は、壁面同士が長さ方向ＬＤに係合可能な構造を有する。本実施形態において、この３次元形状は、長さ方向ＬＤに凸形状となるセンター凸部６１をもって屈曲しながら深さ方向ＤＤに延びる。壁面には、長さ方向ＬＤに振幅を有して深さ方向ＤＤに延びた凹凸列が設けられている。その凹凸列は、長さ方向ＬＤの一方に傾斜した部分と、その逆向きに傾斜した部分とを備え、それらがセンター凸部６１を介して深さ方向ＤＤに連なっている。３Ｄセンター部６の凹凸列は、２Ｄセンター部５の凹凸列とスムーズに接続されている。

３Ｄサイド部７の３次元形状は、壁面同士が深さ方向ＤＤに係合可能な構造を有する。本実施形態において、この３次元形状は、幅方向ＷＤに凸形状となるサイド凸部７１をもって屈曲しながら深さ方向ＤＤに延びる。３Ｄサイド部７が位置するサイプ４の両端は、図３（ｂ）のように幅方向ＷＤに振幅を有して深さ方向ＤＤに延びた波形状となる。本実施形態では、その波形状がブロック１の側面に出現する。壁面では、サイド凸部７１の稜線７１ａ〜７１ｊが長さ方向ＬＤに沿って延びており、このうち稜線７１ａ，７１ｂと、稜線７１ｆ，７１ｇが、それぞれセンター凸部６１を起点にして長さ方向ＬＤに延びている。

このブロック１では、長さ方向ＬＤにおける変形が主に３Ｄセンター部６によって抑制され、幅方向ＷＤにおける変形が主に３Ｄサイド部７によって抑制される。３Ｄセンター部６が位置するサイプ４の踏面側と、３Ｄサイド部７が位置するサイプ４の両端は、いずれもブロック１の変形が比較的大きい部位であり、かかる部位が３次元形状に形成されていることで、制動時や旋回時などにおけるブロック１の過度の変形を効果的に抑制できる。長さ方向ＬＤにおける中央のサイプ底側には２Ｄセンター部５が位置し、これはブロック１の変形が比較的小さい部位である。

既述のように、このサイプ４は、両端をブロック１の側面で開口させた両側オープンサイプとして形成されており、これに代えて、一端をブロック１の側面で開口させた片側オープンサイプとしてもよい。そのような開口したサイプ端の周辺では、ブロック１の変形が特に大きくなる傾向にある。よって、開口したサイプ端に３Ｄサイド部７が位置することにより、ブロック１の過度の変形を効果的に抑制できる。

摩耗の初期から中期に至る段階では、ブロック１の剛性が比較的低いために変形が大きくなるが、このタイヤによれば、上述のように３Ｄセンター部６と３Ｄサイド部７によってブロック１の過度の変形を抑制できる。また、摩耗の中期以降の段階では、ブロック１の剛性が比較的高いために変形が小さくなるが、このタイヤであれば、３Ｄセンター部６が減少または消滅しているので、ブロック１の剛性が高くなり過ぎず、サイプ４のエッジ効果が良好に発揮される。しかも、摩耗の中期以降であっても、サイプ４の両端に３Ｄサイド部７が位置することにより、ブロック１の剛性が低下し過ぎない。

本実施形態では、発進時や制動時にブロック１が前後方向に変形しようとすると、３次元形状に形成された壁面同士が係合し、その変形が主に３Ｄサイド部７によって抑制される。また、旋回時にブロック１が横方向に変形しようとすると、３次元形状に形成された壁面同士が係合し、その変形が主に３Ｄセンター部６によって抑制される。それでいて、摩耗に伴うブロック１の剛性変化に対応し、アイス性能を確保しながら、優れた耐摩耗性能と耐偏摩耗性能を発揮できる。

加えて、本実施形態では、３Ｄサイド部７の３次元形状に含まれるサイド凸部７１の稜線７１ａ，７１ｂと稜線７１ｆ，７１ｇが、３Ｄセンター部６の３次元形状に含まれるセンター凸部６１を起点にして長さ方向ＬＤに延びることにより、３Ｄセンター部６と３Ｄサイド部７とがスムーズに接続され、その部分がいびつな形状になることを回避できる。その結果、サイプ４の壁面同士が係合した際に、３Ｄセンター部６と３Ｄサイド部７との接続箇所に応力が局所的に集中することを防いで、サイプ４内のクラックや欠損などの発生を予防できる。

３Ｄサイド部７における幅方向ＷＤの振幅は、長さ方向ＬＤの中央に向かって減少し、２Ｄセンター部５と３Ｄサイド部７との境界、及び、３Ｄセンター部６と３Ｄサイド部７との境界では、長さ方向ＬＤから見て実質的に直線状に収束する。よって、サイド凸部７１の稜線は、それぞれサイプ端から離れるにつれてサイプ４の幅方向ＷＤの中央に近付くように傾斜する。これにより、上記境界での接続がスムーズになり、いびつな形状になることを回避できる。その結果、サイプ４の壁面同士が係合した際に、上記境界に応力が局所的に集中することを防ぎ、サイプ４内のクラックや欠損などの発生を予防できる。

本実施形態では、深さ方向ＤＤに隣接する２つのサイド凸部７１の稜線７１ａ，７１ｂが同一のセンター凸部６１を起点にして長さ方向に延びる。図３（ｃ）のように、稜線７１ａ，７１ｂは、深さ方向ＤＤに傾斜しながら長さ方向ＬＤに沿って延びている。稜線７１ｆ，７１ｇも同様に構成されている。これによりサイド凸部７１が密に配置され、中央よりもブロック１の変形が大きくなりがちなサイプ４の両端において、ブロック１の変形を効果的に抑制できる。このサイプ４はブロック１の両方の側面に開口しているため、その効果がより顕著に得られる。

本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、３Ｄセンター部６の３次元形状が、深さ方向ＤＤの１箇所で屈曲した横向きＶ字状をなしている。かかる３次元形状に形成された３Ｄセンター部６によれば、長さ方向ＬＤにおけるブロック１の過度の変形を良好に抑制できる。深さ方向ＤＤの複数箇所で屈曲する形状でも構わないが、そのような形状に比べて、本実施形態によればタイヤの加硫工程における脱型時の抵抗を小さくできる。

踏面から２Ｄセンター部５と３Ｄセンター部６との境界までの距離Ｋ１（図５参照）は、サイプ深さＤ４の２０〜７０％であることが好ましい。これにより、２Ｄセンター部５及び３Ｄセンター部６の深さ方向ＤＤでの大きさが適度に確保される。距離Ｋ１は、サイプ深さＤ４の３０％以上であることがより好ましく、４０％以上であることが更に好ましい。また、距離Ｋ１は、サイプ深さＤ４の６０％以下であることがより好ましい。

サイプ端から２Ｄセンター部５と３Ｄサイド部７との境界までの距離Ｋ２（図５参照）は、サイプ長さＬ４の１０〜４０％であることが好ましい。これにより、２Ｄセンター部５及び３Ｄサイド部７の長さ方向ＬＤでの大きさ、延いては３Ｄセンター部６の長さ方向ＬＤでの大きさも含めて、それらが適度に確保される。距離Ｋ２は、サイプ長さＬ４の１５％以上であることがより好ましい。また、距離Ｋ２は、サイプ長さＬ４の３０％以下であることがより好ましく、２０％以上であることが更に好ましい。

図６は、別実施形態におけるサイプ４’の（ａ）平面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）正面図を含む三面図である。このサイプ４’は、２Ｄセンター部５’、３Ｄセンター部６’、及び、３Ｄサイド部７’を有する。２Ｄセンター部５’は、図３で示した２Ｄセンター部５と同様の構成を有する。３Ｄサイド部７’は、サイド凸部の稜線の傾斜角度を除いて、図３で示した３Ｄサイド部７と同様の構成を有する。

３Ｄセンター部６’の３次元形状は、波状面により形成された壁面に相互に係合する突起８と窪み９を設けたものである。この波状面は、深さ方向ＤＤに延びた凹凸列で構成されている。本実施形態では、その凹凸列における谷状の頂部に突起８が設けられ、それに対向する山状の頂部に窪み９が設けられている。かかる３次元形状に形成された３Ｄセンター部６’によっても、長さ方向ＬＤにおけるブロック１の過度の変形を良好に抑制できる。このような３次元形状の変形例として、平面により形成された壁面に上記の如き突起と窪みを設けた構造が挙げられる。

本発明の空気入りタイヤは、ブロックやリブなどの陸部に上記の如きサイプが形成されること以外は、通常の空気入りタイヤと同等に構成できる。したがって、従来公知の材料や製法などは何れも採用できる。

本発明の空気入りタイヤは、前述の如き作用効果を奏してアイス性能に優れるため、特にスタッドレスタイヤとして有用である。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。タイヤの性能評価は、それぞれ以下のようにして実施した。

（１）耐摩耗性能
２２．５×７．５０のリムに装着したサイズ１１Ｒ２２．５のタイヤを定積載量１０ｔの車輌に装着して内圧７００ｋＰａを充填し、２００００ｋｍを走行した後のタイヤの摩耗量を測定し、その逆数を指数化した。指数が大きいほど、摩耗量が少なく耐摩耗性能に優れることを示す。

（２）耐偏摩耗性能
２００００ｋｍを走行した後の上記タイヤの偏摩耗量（ヒールアンドトウ摩耗量、センター摩耗量、及び、ショルダー摩耗量）を測定し、その逆数を指数化した。指数が大きいほど、偏摩耗量が少なく耐偏摩耗性能に優れることを示す。

（３）アイス性能
２２．５×７．５０のリムに装着したサイズ１１Ｒ２２．５のタイヤを定積載量１０ｔの車輌に装着して内圧７００ｋＰａを充填し、アイス路面での発進性能と制動性能の評価結果を統合して指数化した。発進性能は、車輌が停止状態から３０ｍの距離を進むのに要した時間を計測して採点した。制動性能は、時速３０ｋｍの走行状態から車輌が停止するまでの制動距離を計測して採点した。指数が大きいほど、点数が高くアイス性能に優れることを示す。

（４）脱型性能
５０本のタイヤについて加硫工程を実施し、脱型時に金型との密着を生じたタイヤのうち、サイプを形成するためのブレードが原因と判断されたタイヤの本数をカウントし、その逆数を指数化した。指数が大きいほど、金型との密着が少なく脱型性能に優れることを示す。

上記性能評価に供した実施例と比較例のタイヤは、サイプの形状を除いて共通の構造を有する。実施例及び比較例では、それぞれ図３、図７に示したサイプがトレッド面の全てのブロックに形成されている。図７のサイプ４０は、図３で示した３Ｄセンター部に相当する３次元形状のみを有し、その壁面には、サイプの深さ方向の２箇所で屈曲した凹凸列が設けられている。評価結果を表１に示す。

表１のように、実施例では、アイス性能を確保しながら、優れた耐摩耗性能と耐偏摩耗性能を発揮できており、その改善効果を確認することができる。また、実施例では、サイプが２Ｄセンター部を有することにより脱型性能も改善されている。

１ ブロック（陸部の一例）
４ サイプ
５ ２Ｄセンター部
６ ３Ｄセンター部
７ ３Ｄサイド部
６１ センター凸部
７１ サイド凸部
Ｔｒ トレッド面

Claims (6)

1. トレッド面の陸部に形成されたサイプが、
   長さ方向における中央のサイプ底側に位置し、深さ方向に沿って形状が変化しない２次元形状に形成された２Ｄセンター部と、
   長さ方向における中央の踏面側に位置し、深さ方向に沿って形状が変化する３次元形状に形成された３Ｄセンター部と、
   長さ方向における一端または両端に位置し、深さ方向に沿って形状が変化する３次元形状に形成された３Ｄサイド部とを有し、
   前記３Ｄセンター部と前記３Ｄサイド部が、それぞれ踏面で開口し、
   前記サイプの一端または両端が前記陸部の側面で開口し、その開口したサイプ端には前記３Ｄサイド部が位置し、
   前記３Ｄセンター部の３次元形状は、壁面同士が長さ方向に係合可能な構造を有し、前記３Ｄサイド部の３次元形状は、壁面同士が深さ方向に係合可能な構造を有する空気入りタイヤ。
2. 前記３Ｄセンター部の３次元形状が、長さ方向に凸形状となるセンター凸部をもって屈曲しながら深さ方向に延びる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記３Ｄセンター部の３次元形状が、平面または波状面により形成された壁面に相互に係合する突起と窪みを設けたものである請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記３Ｄサイド部の３次元形状が、幅方向に凸形状となるサイド凸部をもって屈曲しながら深さ方向に延びる請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 踏面から前記２Ｄセンター部と前記３Ｄセンター部との境界までの距離が、サイプ深さの２０〜７０％である請求項１〜４いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
6. サイプ端から前記２Ｄセンター部と前記３Ｄサイド部との境界までの距離が、サイプ長さの１０〜４０％である請求項１〜５いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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