JP4378166B2 - 空気入りスタッドレスタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤトレッドにサイプを配し、該サイプの存在により、氷上性能と雪上性能の両面で高性能を発揮することのできる空気入りスタッドレスタイヤに関する。

スタッドレスタイヤのタイヤトレッドに設けられるサイプは、氷盤路では、氷盤路の表面にある水膜を除去してタイヤトレッドと路面を接地させて氷上性能を発揮する。また、雪上路では、エッジの引っ掻き効果により、摩擦力を発生させて雪上性能を発揮する。

このように、サイプは、氷上性能と雪上性能の両面でその性能を発揮するものである。

そこで、より高い効果を得んとしてサイプの総長さを長くすることによって雪上および氷上の両性能を向上させようとしてサイプを多く入れすぎると、ブロックの剛性が低下するために、ブロックの倒れ込みが発生し接地面積の減少や偏摩耗が発生し、氷雪性能が低下してしまうこととなる。

また、ブロック剛性が低下するためにサイプの溝が開きやすくなり、その結果、サイプの中に雪が入り込んで凍結してしまい、ブロックやサイプが機能せず雪氷上性能が低下することになる。

上記のような現象を解消して、サイプを多く配置した場合でも、ブロック剛性をできる限り確保するために、サイプ深さ方向に変位（底上げ）を持たせたり、３次元形状のサイプを配置するなどの提案も既に多くなされている（特許文献１、２、３）。

しかし、サイプ深さ方向に変位（底上げ）を持たせると、摩耗が進行するにつれてサイプ長さが短くなり、除水効果が低下するという問題があった。

また、３次元構造のサイプは、金型加工性や、加硫後の金型からの離型時にブロックを損傷することがあるなどの問題点があった。
特開平１１−７８４３１号公報 特開平１１−７８４３２号公報 特開２００３−１１６１８号公報

本発明の目的は、上述したような点に鑑み、スタッドレスタイヤにおいて、ブロックの倒れ込みを抑制して、サイプの雪詰まりを防止しながら、除水効果を維持し、かつ摩耗後の性能低下を抑制するサイプを実現した空気入りスタッドレスタイヤを提供することにある。

かかる目的を達成する本発明の空気入りスタッドレスタイヤは、以下の（１）の構成からなる。
（１）タイヤトレッドのブロック表面にサイプを配した空気入りスタッドレスタイヤにおいて、該サイプが、１枚のサイプ長さが３．５〜８．５ｍｍであり、かつサイプ形状が少なくとも１ケ所の屈曲部を有するとともにサイプ端がトレッド溝に連通していないサイプであり、該サイプの存在密度が、前記ブロック表面の単位面積当たりのサイプ長さが２３〜３３ｍｍ／ｃｍ ^２ であることを特徴とする空気入りスタッドレスタイヤ。

また、かかる本発明の空気入りスタッドレスタイヤにおいて、具体的により好ましくは、以下の（２）〜（６）の構成を有するものである。
（２）前記サイプ形状が、１ケ所の屈曲部を有するものであることを特徴とする上記（１）記載の空気入りスタッドレスタイヤ。
（３）前記タイヤトレッドが、０℃におけるＪＩＳ Ａ硬度が４０〜５３であるＣＡＰゴムからなることを特徴とする上記（１）または（２）記載の空気入りスタッドレスタイヤ。
（４）前記サイプの存在密度が、前記ブロック表面の単位面積当たりのサイプ長さで２３〜２８ｍｍ／ｃｍ^２ であることを特徴とする上記（３）記載の空気入りスタッドレスタイヤ。
（５）前記タイヤトレッドが、０℃におけるＪＩＳ Ａ硬度が５０〜６０であるＣＡＰゴムからなることを特徴とする上記（１）または（２）記載の空気入りスタッドレスタイヤ。
（６）前記サイプの存在密度が、前記タイヤトレッドに配置したブロック表面の単位面積当たりのサイプ長さで２５〜３３ｍｍ／ｃｍ^２ であることを特徴とする上記（５）記載の空気入りスタッドレスタイヤ。

請求項１にかかる本発明によれば、１枚のサイプ長さが短いために、また、サイプ端はトレッド溝に連通していないために、氷上性能に優れる低硬度のＣＡＰゴムをたとえ使用したとしてもサイプが開きにくいために、ブロック剛性を低下させず、サイプの雪詰まりを抑制することができ、氷上性能を向上させることができる。

同じ硬度のＣＡＰゴムで従来サイプと比較すると、本発明にかかるサイプは、サイプ密度を高めることができるため、従来サイプよりも氷上性能を高めることができる。

また、サイプ深さ方向の形状を変化させてブロック剛性の確保をする必要がないため、摩耗をした場合でもサイプ長さが変化することがなく、新品時と同様のエッジ効果を得ることができるため、摩耗による氷上性能の低下が従来サイプよりも少ない。

特に、本発明の空気入りスタッドレスタイヤによれば、サイプ形状が少なくとも１ケ所の屈曲部を有しているために、エッジの全体長さを結果的に長くでき、また、より多くの複数方向にエッジを向けることができるようになるため、より高いエッジ効果を得ることができる。

本発明の空気入りスタッドレスタイヤによれば、ブロック表面の単位面積当たりのサイプの長さを最適なものにでき、この点からも本発明の効果をより高く得ることができる。請求項２記載の本発明の空気入りスタッドレスタイヤによれば、比較的簡単にかつ低コストで本発明の効果を得ることができる。

請求項３にかかる本発明の空気入りスタッドレスタイヤによれば、より氷上性能に優れる低硬度のＣＡＰゴムを使用しても、サイプ長さが短いために、サイプが開きにくく、このためブロック剛性を低下させることがなく、サイプの雪詰まりを抑制することができ、スタッドレスタイヤの氷上性能をより向上させることができる。

特に、請求項４にかかる本発明の空気入りスタッドレスタイヤによれば、請求項３にかかるスタッドレスタイヤの効果をより高く得ることができる。

請求項５にかかる本発明の空気入りスタッドレスタイヤによれば、普通硬度のＣＡＰゴムを使用した場合には、従来の空気入りスタッドレスタイヤの場合と比べて、サイプ密度をより高くでき、従来の同硬度レベルのＣＡＰゴム使用のスタッドレスタイヤに比較してより氷上性能の高いスタッドレスタイヤを得ることができる。

特に、請求項６にかかる本発明の空気入りスタッドレスタイヤによれば、請求項５にかかるスタッドレスタイヤの効果をより高く得ることができる。

以下、図面などを参照しながら、更に詳しく本発明について、説明する。

本発明は、タイヤトレッドにサイプを多数配したスタッドレスタイヤにおいて、１枚のサイプの長さが３．５〜８．５ｍｍの範囲内にあるサイプを、ブロックに多数配してなるものである。

該１枚のサイプの長さとは、図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に本発明で採用するサイプ溝形状の１例を概略モデル図を示しているが、該図でＬとして示した一つのサイプ溝のサイプ中心長さを言うものであり、該長さは、一つのブロックに存在する複数のサイプ全数のサイプ溝の中心長さの平均値を言うものである。

かかる本発明によれば、１枚のサイプ長さが従来のものに比較して短いために、また、サイプの端部がトレッド溝に連通していないため、サイプが開きにくいため、ブロック剛性を低下させず、サイプの雪詰まりを抑制することができ、氷上性能を向上させることができる。

１枚のサイプの長さが３．５ｍｍ未満の場合には、サイプの開きが少なく、除水ができなくなる方向であり好ましくなく、８．５ｍｍよりも大きい場合には、雪詰まりが発生しやすくなり好ましくない。より好ましくは、サイプ開きと雪詰まりのバランス等の点から、４〜８ｍｍの範囲内である。

本発明で採用するサイプ溝は、その形状が（タイヤ表面に現出するサイプ溝の平面図的形状）、少なくとも１ケ所の屈曲部を有するものであることが好ましい。

図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、その屈曲部を有するものの例を示しており、（ａ）は屈曲部を１個有する直線的（屈曲直線的）なサイプのモデル例、（ｂ）は屈曲部を２個有する曲線的（波線的）なサイプのモデル例、（ｃ）は屈曲部を２個有する直線的（屈曲直線的）なサイプのモデル例を示したものであり、このように、少なくとも１ケ所の屈曲部を有することにより、エッジの全体長さを結果的に長くでき、また、より多くの複数方向にエッジを向けることができるようになるため、より高いエッジ効果を得ることができる。

同じ硬度のＣＡＰゴムで従来サイプと比較すると、本発明のサイプは、サイプの存在密度（タイヤトレッドに配したブロック表面の単位面積当たりのサイプ総合計長さ）を高めることができるため、従来サイプよりも氷上性能を高めることができる。

また、サイプ深さ方向の形状を変化させてブロック剛性の確保をする必要がないため、摩耗をした場合でもサイプ長さが変化することがなく、新品時と同様のエッジ効果を得ることができ、摩耗による氷上性能の低下が従来サイプよりも少ない。

このような点から、本発明者らの各種知見によれば、本発明において重要なことの一つは、上述のサイプの存在密度は、サイプ総合計長さで２３〜３３ｍｍ／ｃｍ^２ の範囲にあることであり、好ましくは２５〜３１ｍｍ／ｃｍ^２ の範囲にあることである。

サイプの存在密度が２３ｍｍ／ｃｍ² 未満の場合には、サイプ長さが短かすぎて、エッジ効果が十分に得られずに氷上性能が低下する場合があって好ましくないものであり、また、３３ｍｍ／ｃｍ² よりも大きい場合には、サイプ長さが長すぎてブロック剛性が低下する方向であり、氷上性能が低下する場合があって好ましくないのである。

図２の（ａ）、（ｂ）に、上述の本発明のスタッドレスタイヤの効果について、タイヤ表面（ブロック表面）におけるサイプ形態のモデル概念図を示してさらに説明をすると、同図（ａ）は従来のスタッドレスタイヤ、同図（ｂ）は本発明のスタッドレスタイヤのそれぞれについて、サイプ形状を対比してモデル的に示したものである。

スタッドレスタイヤでは、トレッド表面にタイヤ周方向に延びる複数本の主溝と、この主溝に交差する複数の副溝とでブロックが形成され、このブロックにサイプが形成されるが、図２（ａ）、（ｂ）において、矢印はブロックに作用する剪断力の方向を示している。この剪断力が作用することにより、図２（ａ）の従来のサイプの場合では、サイプ壁面どおしが大きく開きやすく、目詰まりがしやすく、雪氷性能が低下しやすいものであり、また、ブロックが倒れ込みやすいものである。

これに対して、図２（ｂ）の本発明のサイプの場合では、サイプ壁面どおしが開きにくく、目詰まりがしにくいものである。その結果、サイプの目詰まりがしにくく、エッジ効果、排水性能を低下させることなく、雪氷性能の低下を抑制することができるものであり、また、ブロックが倒れ込みにくいため、サイプの存在密度を高めることができ、そのために、氷路での路面追従性、排水性の向上などが達成できるのである。

図３の（ａ）、（ｂ）は、本発明にかかるスタッドレスタイヤのブロック部分の外観概略図であり、タイヤトレッド表面に、タイヤ周方向に延びる複数本の主溝２と、その主溝に交差する複数の副溝３とでブロック４を構成し、このブロックの部分に、本発明にかかるサイプ２を多数構成せしめたものである。図３（ａ）は、サイプの屈曲先端がタイヤ周方向である一定な方向に向くように多数のサイプをブロック表面に多数のサイプを配しているものであり、図３（ｂ）は、サイプの屈曲先端がタイヤ周方向を含む多数の方向に向くようにブロック表面に多数のサイプを配しているものである。図４は、従来のスタッドレスタイヤのブロック部分の外観概略図であり、サイプ長さの長いサイプ２を構成せしめている例を示したものである。

図５は、後述する実施例１の条件で、サイプ長さだけを種々変えて、新品タイヤについての氷上制動を評価した結果を示したグラフ図であり、従来品を１００として、サイプ長さ３．５〜８．５ｍｍの範囲内であれば制動効果は１０５以上を示し、良好であることがわかる。ここで、従来品は１枚のサイプ長さを２５ｍｍとして、サイプ深さを７ｍｍ、サイプ密度を２０ｍｍ／ｃｍ² としたものである。

図６は、後述する実施例１の条件で、サイプ密度だけを種々変えて、新品タイヤについての氷上制動を評価した結果を示したグラフ図であり、従来品を１００として、サイプ密度２３〜３３ｍｍ／ｃｍ² の範囲にあれば制動効果は１０５以上を示し、良好であることがわかる。ここで、従来品は１枚のサイプ長さを２５ｍｍとして、サイプ深さを７ｍｍ、サイプ密度を２０ｍｍ／ｃｍ² としたものである。

本発明にかかるサイプ形状では、一枚一枚のサイプ長さが短いため、氷上性能がより優れる低硬度のＣＡＰゴムを使用してもサイプが開きにくいため、ブロック剛性を低下させることが小さいものであり、サイプの雪詰まりを抑制することができて氷上性能を向上させることができる。

すなわち、本発明のタイヤにおいて、一般に低硬度と言われる０℃におけるＪＩＳ Ａ硬度が４０〜５３であるＣＡＰゴムに採用したとしても、サイプの効果が十分に発揮できる点は、従来の空気入りスタッドレスタイヤには見られなかったものであり、該０℃におけるＪＩＳ Ａ硬度が４０〜５３であるＣＡＰゴムにて本発明の空気入りスタッドレスタイヤを構成する場合、サイプの存在密度は、サイプ総合計長さで２３〜３３ｍｍ／ｃｍ² の範囲にあることが好ましく、より好ましくは、２３〜２８ｍｍ／ｃｍ² の範囲にあることである。

また、本発明のタイヤにおいて、一般に中〜高硬度と言われるＡ硬度が５０〜６０であるＣＡＰゴムに採用する場合、氷上性能が低硬度のＣＡＰゴム使用の場合よりも落ちる方向であるものの、サイプの存在密度を高くできるために、従来の同種ＣＡＰゴム使用の場合よりも高いサイプ効果を有するスタッドレスタイヤを実現できるものである。すなわち、該Ａ硬度が５０〜６０であるＣＡＰゴムにて本発明の空気入りスタッドレスタイヤを構成する場合、サイプの存在密度は、サイプ総合計長さで２３〜３３ｍｍ／ｃｍ² の範囲にあることが好ましく、より好ましくは、２５〜３３ｍｍ／ｃｍ² の範囲にあることである。

本発明において、サイプ深さは、主溝深さの５０〜１００％程度の範囲内とするのが好ましい。５０％未満では、スノータイヤとして使用する５０％摩耗時前にサイプがなくなってしまうことになるので好ましくなく、また、１００％よりも深い場合には、サイプ底からのクラックが発生しやすくなるので好ましくない。本発明者らの各種知見によれば、サイプ深さは、より好ましくは、主溝深さの５５〜９０％とすることである。具体的には、タイヤの大きさなどにもよるが、５〜８ｍｍの範囲内とするのがよい。

なお、本発明において、サイプの存在密度の測定法は、トレッドパターンとしてブロックの形状が何種類かあれば、各ピッチのブロック表面積とサイプ総長さを測り、各ピッチの個数をかけて、得られるパターン全体のブロック表面積とサイプ総長さから単位面積当たりの長さとして算出するものである。

以下、実施例に基づいて、本発明の空気入りスタッドレスタイヤの具体的構成・効果について説明をする。

タイヤサイズを１９５／６５Ｒ１５、リムを１５×６．５Ｊ、空気圧２００ｋＰａ、主溝深さ９ｍｍ、サイプ深さを７ｍｍとして、サイプ長さ、サイプ存在密度を種々変更して本発明の空気入りスタッドレスタイヤ、従来のサイプ長さが長い空気入りスタッドレスタイヤのそれぞれについて、以下の氷上制動試験と耐偏摩耗性についての評価を行った。

使用したＣＡＰゴムは、０℃におけるＪＩＳ Ａ硬度が４４である低硬度品である。
〔氷上制動試験〕
本発明品と従来品の詳細は、以下の表１に記載したとおりであり、評価は、国産２０００ｃｃのＦＲタイプ乗用車を用いて、氷盤路（テストコース）において、時速４０ｋｍ走行時にＡＢＳ制動を実施して、該制動実施時から停止するまでの距離を計測したものである。

評価は、該停止するまでの制動距離を求めて、該値の逆数を計算し、該値の逆数を値として指数化して比較した。その結果を表１に示した。

気温は−２℃〜−５℃、氷温は−１℃〜−４℃であった。
〔耐偏摩耗性試験〕
一般道と同等の状態としている所定道路コースを８０００ｋｍ走行し、ブロックおよびサイプのカッピング状態を比較して評価した。その結果を表１に示した。

かかる表１に記載の評価結果からもわかるように、本発明にかかる空気入りスタッドレスタイヤは、従来のものに比較して、各種のタイヤ特性において明らかに優れていることがわかる。

図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明で採用するサイプ溝形状の例を示した概略モデル図である。 図２の（ａ）、（ｂ）は、従来のサイプ溝形状の１例と、本発明で採用するサイプ溝形状の１例を示した外観概略図である。 図３の（ａ）、（ｂ）は、本発明にかかるスタッドレスタイヤのブロック部分の外観概略図である。 図４は、従来のスタッドレスタイヤのブロック部分の外観概略図である。 図５は、後述する実施例１の条件で、サイプ長さだけを種々変えて、新品タイヤについての氷上制動を評価した結果を示したグラフ図である。 図６は、後述する実施例１の条件で、サイプ密度だけを種々変えて、新品タイヤについての氷上制動を評価した結果を示したグラフ図である。

符号の説明

１：サイプ
２：タイヤ周方向に延びる複数本の主溝
３：主溝に交差する複数の副溝３
４：ブロック

Claims (6)

1. タイヤトレッドのブロック表面にサイプを配した空気入りスタッドレスタイヤにおいて、該サイプが、１枚のサイプ長さが３．５〜８．５ｍｍであり、かつサイプ形状が少なくとも１ケ所の屈曲部を有するとともにサイプ端がトレッド溝に連通していないサイプであり、該サイプの存在密度が、前記ブロック表面の単位面積当たりのサイプ長さで２３〜３３ｍｍ／ｃｍ^２ であることを特徴とする空気入りスタッドレスタイヤ。
2. 前記サイプ形状が、１ケ所の屈曲部を有するものであることを特徴とする請求項１記載の空気入りスタッドレスタイヤ。
3. 前記タイヤトレッドが、０℃におけるＪＩＳ Ａ硬度が４０〜５３であるＣＡＰゴムからなることを特徴とする請求項１または２記載の空気入りスタッドレスタイヤ。
4. 前記サイプの存在密度が、前記ブロック表面の単位面積当たりのサイプ長さで２３〜２８ｍｍ／ｃｍ^２ であることを特徴とする請求項３記載の空気入りスタッドレスタイヤ。
5. 前記タイヤトレッドが、０℃におけるＪＩＳ Ａ硬度が５０〜６０であるＣＡＰゴムからなることを特徴とする請求項１または２記載の空気入りスタッドレスタイヤ。
6. 前記サイプの存在密度が、前記タイヤトレッドに配置したブロック表面の単位面積当たりのサイプ長さで２５〜３３ｍｍ／ｃｍ^２ であることを特徴とする請求項５記載の空気入りスタッドレスタイヤ。

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