(57)【要約】【課題】タイヤの摩耗終期まで、ドライグリップ性能とウェットグリップ性能をバランス良く維持し、特に、ウェットグリップ性能の低下を抑制するタイヤを提供する。【解決手段】陸部に設けたサイプを、深さ方向に少なくとも２方向に分岐させ、分岐後の少なくとも１方向のサイプを、走行前のサイプがトレッド面へ開口する溝長さより短い複数個の小サイプで構成し、分岐後のサイプがトレッド表面に現れる時の開口溝総断面積を、走行前のサイプのトレッド面への開口溝総断面積より大きくする。分岐後のサイプの溝総断面積は、走行前のサイプの溝総断面積より２０％〜８０％の範囲、望ましくは３０％〜６０％の範囲で増加させる。又、サイプの分岐点は、走行前のトレッドの開口部から深さ方向へ、サイプ深さの３０％〜６５％の範囲、望ましくは４０％〜５５％の範囲とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッド面に溝によって区分された複数の陸部を設け、該陸部にタイヤ幅方向に延びる少なくとも１本のサイプを設けた空気入りタイヤにおいて、前記サイプを深さ方向に少なくとも２方向に分岐させると共に、分岐後の少なくとも１方向のサイプを、走行前のサイプの陸部表面への開口部の幅の長さより幅が短い複数個の小サイプで構成し、且つ、分岐後のサイプが陸部表面に現れた時の開口溝総断面積を走行前のサイプの陸部での開口溝総断面積より大きくしたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
分岐後のサイプの総断面積を主部のサイプの総断面積より２０％〜８０％の範囲で増加させたことを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
分岐後のサイプの総断面積を主部のサイプの総断面積より３０％〜６０％の範囲で増加させることを特徴とする、請求項２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
サイプの分岐点が、陸部の開口部から深さ方向へ、サイプ深さの３０％〜６５％の範囲内にあることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
サイプの分岐点が、陸部の開口部から深さ方向へ、サイプ深さの４０％〜５５％の範囲にあることを特徴とする、請求項４に記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
分岐後のサイプの形状がフォーク状、Ｕ字状、Ｖ字状、或いは分岐後の一方向が深さ方向に垂直である、請求項１〜５のいずれかの項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
分岐後のサイプ総断面積が深さ方向に変化し、主部のサイプの総断面積に対する分岐後のサイプ総断面積の増加率が深さ方向に極大値をとることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかの項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項８】
サイプの主部及び/又は分岐後のサイプが深さ方向にジグザグ又は波形状に変化することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかの項に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレッド面に溝によって区分された複数の陸部にサイプを設けた空気入りタイヤに関するものであり、摩耗時のウェットグリップ性能とドライグリップ性能のバランスを維持しながら、特に摩耗末期までウェットグリップ性能の低下を抑制するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、タイヤトレッドの一部で、ブロックやリブなどからなる陸部１００と、陸部に設けられるサイプ１０１の状態を示したものである。一般にこの種のトレッドは、タイヤの周方向及び幅方向によって分離された複数のブロックやリブ等の陸部に、タイヤの幅方向に延びるサイプを設けることが多い。サイプとは、トレッドのリブやブロックと呼ばれる陸部に、一般にはタイヤの幅方向（タイヤの回転方向に対して略垂直方向）に設けられる溝のことで、路面を引っ掻くように作用してタイヤのグリップ性を向上させることを目的としている。又、その設置方向は必ずしも回転方向に略垂直とは限らず、傾斜させたり円弧を描くように配置されることもあり、通常、一つの陸部に複数個設けることが多い。この種のサイプでは、サイプがどのような方向にあろうとも、一定の摩耗率に達すると陸部（リブやブロックなど）の高さが低くなって、陸部の剛性が増して動き難くなることで実接地面積が減少する為に路面に対する接地性が悪化するという問題がある。一方、サイプの数を増加させると、陸部が柔軟になり接地面積は増えるが、陸部の剛性（ブロック剛性）が低下して倒れ込み易くなり、サイプのエッジ効果が失われてグリップ性能が低下するという問題がある。
【０００３】
上記の問題点を解決するために以下のような方法が提案されている。
特許第２７２６１３３（特許文献１）は、摩耗時の接地性を維持しながらトレッドの摩耗速度の低減を図ろうとするものであるが、その基本はサイプを深さ方向に少なくとも２本分岐させ、その形状をフォーク状にすることで、エッジ効果を維持しようとするものである。これは、摩耗と共に陸部の動き易さ（可動性）が小さくなって接地性が悪化する為、一定摩耗後にサイプの数を増やすことで陸部の動き易さ（可動性）の維持を図ろうとするものである。
特開平１０−３１５７１５（特許文献２）は、隣接する分岐サイプを深さ方向に互いに逆位相となるよう、ジグザグ又は波形状に形成する。このことにより、個々のサイプは小さくなるがサイプ密度を増加させることでエッジ効果を大きくし、且つ陸部の倒れ込みを抑制して摩耗末期まで安定した氷上性能を得ようとするものである。
特開２０００−２３８５１３（特許文献３）は、分岐サイプを深さ方向に千鳥足状に交互にＵ字状に配置し、エッジ効果と陸部の剛性を維持することで、雪上性能を向上させるようにしたものである。
【０００４】
しかし、特許文献１の方法では、分岐後のサイプの幅方向長さの和が元のサイプの２倍程に増加し、エッジ効果が急激に大きくなる。また、特許文献２や特許文献３では、分岐後のサイプの幅方向長さの和が分岐前と略同じである為、摩耗と共に変化する陸部の動き易さ（可動性）が次第に減少してしまい、摩耗末期までグリップ性を安定して発揮することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７２６１３３
【特許文献２】特開平１０−３１５７１５
【特許文献３】特開２０００−２３８５１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図７に従来の分岐するサイプの例を示す。ここで、図中８はサイプ主部、９と１０は分岐サイプを示す。上記説明した様に、従来のサイプは以下の問題点がある。
一定の摩耗率に達すると接地性が顕著に悪化する。それは、陸部（リブやブロックなど）の高さが低くなると、陸部の剛性（ブロック剛性）が増して動き難くなることで実接地面積が減少することに因るものである。これを軽減する為には、サイプの数を増加させれば良いが、サイプの数が多過ぎると、こんどは陸部の剛性が小さくなって倒れ込み易くなり、サイプのエッジ効果が失われてグリップ性能が低下する。又、摩耗の進行と共に陸部の剛性が大きくなって陸部の可動性が小さくなり接地面積が減少していく為に接地性が悪化していくことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、タイヤが摩耗しても、ドライ時のグリップ性とウェットグリップ性をバランスさせ、特にウェットグリップ性を維持する手段を提供するものである。上記の課題を解決するために、一定の摩耗率に達した時にサイプを分岐させ、分岐後のサイプの総断面積を、走行前に陸部に開口していたサイプ（主部）の総断面積より大きくする。すなわち、サイプを深さ方向に少なくとも２方向に分岐させると共に、分岐後の少なくとも１方向のサイプに切り欠きを設ける。切り欠きは、図２(a)におけるサイプ４の如く、走行前の開口部（主部）の幅の長さより幅が短い、４-１、４-２、４-３のような複数個の小サイプで構成するものである。そして、分岐後のサイプが陸部表面に現れた時の開口溝総断面積を開口部（主部）のサイプの陸部での開口溝総断面積より大きくする。
【０００８】
分岐後のサイプの総断面積は、主部のサイプの総断面積より２０％〜８０％範囲、望ましくは３０％〜６０％の範囲で増加させるのが良い。
また、サイプの分岐点は、陸部の開口部から深さ方向へ、サイプ深さの３０％〜６５％の範囲内、望ましくは４０％〜５５％の範囲が良い。
分岐後のサイプの形状は、フォーク状、Ｕ字状、Ｖ字状、或いは分岐後の一方向が深さ方向に垂直となるなどの形状から選ぶことができる。
さらに、分岐後のサイプ総断面積を深さ方向に変化させて、主部のサイプの総断面積に対する分岐後のサイプ総断面積の増加率を深さ方向に極大値をとるように総断面積を調整しても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明を用いることにより、陸部の動き易さ（可動性）を摩耗の進行に合わせて調整することができると共に、陸部の倒れこみを防止してサイプのエッジ効果を最大限に発揮させることができるので、ドライグリップ性能とウェットグリップ性能をバランスさせながら、特にウェットグリップ性能の低下を抑制することが可能となる。これを行う為には、分岐後のサイプの陸部開口溝面積を調整する目的で、分岐後の少なくとも１方向のサイプを幅方向に連続しない小サイプで構成する。こうすることで、分岐後のサイプの総断面積を調整することができ、上述のように摩耗終期までドライグリップ性能とウェットグリップ性能をバランス良く維持し、特にウェットグリップ性能の低下問題を解決することできる。また、分岐後の少なくとも１方向のサイプが切り欠きを有し分岐部に切込みが入ることで、単純に分岐するサイプより、加硫時にエアーが抜け易く加硫故障が生じにくくなるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、タイヤトレッド部に設けられる陸部とサイプを示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図３】図３は、分岐後のサイプの深さ方向の形状を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図５】図5は、本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図６】図５は、本発明の第４の実施形態を示す図である。
【図７】図７は、従来例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図２は本発明の第１の実施形態を示すものである。本発明の空気入りタイヤは、トレッド面に溝によって区分された複数の陸部（リブやブロックなど）を設け、該陸部にタイヤ幅方向に延びる少なくとも１本のサイプ１を有する。このサイプ１は、陸部で開口し、開口部からタイヤ半径方向内縁に向かう主部２と、この主部から３、４のように複数方向へ分岐するように構成されている。そして、本発明の第１の特徴は、主部の部分におけるタイヤの溝総断面積S1よりも、複数方向へ分岐した溝の総断面積S2を大きくしたことにある。例えば２方向へ分岐させる場合は、図２のようにサイプ３と４のように分岐させて、サイプ４を、タイヤ幅方向に連続しない小サイプ４-１、４-２、４-３で構成する。
【００１２】
ここで、溝総断面積とは陸部での開口面積のことを言い、個々のサイプにおけるタイヤ幅方向の長さWとタイヤ回転方向の長さｔを掛けたものを加算（和）したものある。これを図２（a）をもとにして示すと、主部の溝総断面S1は、S1＝Wｘｔ、分岐後の溝総断面積S2はサイプ３と４の溝断面積の和となるので、S2＝Σ Wi ｘｔi（i＝0〜3）、で示される。すなわち、S2＝W0 ｘｔ0 ＋ W1 ｘｔ1 ＋ W2 ｘｔ2 ＋ W3 ｘｔ3で算出される。また、本発明の第２の特徴は、分岐後のサイプの形状を図３(a)のようなＶ字状、図３（ｂ）のようなフォーク状またはＵ字状、或いは、図３(c)のように分岐後の一方向を深さ方向に垂直とすることである。
【００１３】
本発明の第３の特徴は、図５に示すように、小サイプ４-１、４-２、４-３のタイヤ幅方向の長さWを深さ方向に対し必要に応じて変化させることで、分岐後のサイプの陸部における開口溝断面積を深さ方向に対し徐々に大きくしたり、極大値をとらせることが可能である。
更に、本発明の第４の特徴は、図６（b）または(c)のように、サイプを深さ方向にジグザグまたは波形状にすることである。これにより、陸部を倒す外力が加わった時に、これらのジグザグまたは波形状部分が噛み合うように互いに支えあうことで陸部の剛性を維持して倒れ込みを減少させることが可能となる。
【００１４】
図２（a）は、前述の通り、本発明の主部２と、２つの方向へ分岐するサイプを示したもので、サイプ４は幅方向に連続せずに小サイプ４-１、４-２、４-３から構成され、主部２の溝総断面積はW ｘｔで、分岐後のサイプの溝総断面積は、サイプ３の溝断面積と小サイプ４の複数枚の溝断面積の合計Σ Wi ｘｔi（i＝0〜3）で表わされる。
【００１５】
図２(ｂ)は、サイプ全体の深さ方向の距離Dと、主部２の深さ方向の長さｄを示す。サイプの深さは、乗用車用タイヤの場合は８ｍｍ程度であることが多い。
前述の通り、摩耗率が３０％〜４０％に達すると接地性の減少が感得され、摩耗率が５５％〜６５％になると顕著になる。摩耗率とは、走行前の陸部（リブやブロックなど）の高さが走行後にどれだけ減少したかによって決められる。
【００１６】
本発明では、これを抑制する為にサイプを分岐させる位置を、d/Dの比率で３０％〜６５％の範囲、望ましくは４０％〜５５％の範囲の位置で分岐させることで陸部の可動性を維持しながら、陸部に開口する分岐後のサイプの溝の総断面積を主部２の断面積より大きくすることで接地性の変化を軽減するものである。d/Dの比率が30%未満では接地性の減少は一般には感得し難い範囲であり、d/Dの比率が６５％を超えると明らかに接地性の悪化を感得するようになる為、これよりも小さい比率の時点でサイプを分岐させる必要がある。
【００１７】
図４は、第２の特徴を示す実施形態を示す図であり、分岐後のサイプの一方向が垂直となるケースである。
即ち、複数方向へ分岐するサイプ３、４の内、小サイプを有さないサイプ３が深さ方向に垂直になるようにしたもので、これにより、陸部のパターン要素の剛性が保たれて摩耗性能が維持されると共に、パターン設計の自由度が増加する。また、サイプ４は切り欠き（或いは、切込み）が入り小サイプに分かれている。図４は、走行前と、サイプ深さの７０％が摩耗した時のトレッド表面に現れるサイプの開口の様子を示しており、図４（a）は走行前のサイプの開口位置L0と、サイプ深さの７０％が摩耗した時の開口位置L1を示したものである。図４（b）は、上図が開口位置L0でのトレッド表面、下図が開口位置L1でのトレッド表面を示す。図４（b）中の１２は走行前のサイプの開口状態を、１３と１４はサイプ深さの７０％が摩耗した時のサイプ３と４の各々の開口状態を示し、１５は陸部を、１６、１７および１８は陸部周囲のグルーブを示す。
【００１８】
図４（ｂ）から分かるように、走行前のサイプは１２（ブロック中央部に存在）であったものが、７０％摩耗時は、サイプ１３は１２と位置もほぼ変わらず（ブロック中央部に存在）略同一の開口溝断面積で、さらに、これにサイプ１４が加わることにより、サイプの溝断面積が増加する。すなわち、タイヤトレッドが摩耗してもサイプ総量（サイプ溝総断面積）を増やし、ウェット性能の低下を抑制できる。これらによって、サイプパターンの一貫性を保ちながらサイプの可動性が維持されると共に、サイプのエッジ効果によりグリップ性能が走行前と同じレベルに保たれる。尚、図４(b)に示したグルーブ１８は、摩耗により溝が無くなりかけて、この部位でのグリップ性や排水性が悪化しているが、本發明のようにサイプの溝総断面積を増加させることでその悪化を相殺する方向に寄与する。
【００１９】
図５は本発明の第３の実施形態の形状を示す図である。これは、分岐後のサイプの溝総断面積S2が深さ方向に極大値をとるようにサイプ１を形成したものである。即ち、分岐後のサイプ３を主部２と同じ溝断面積で形成し、サイプ４側を小サイプ４-１、４-２、４-３として、これらの幅W1、W2、W3を深さ方向に変化させることで、分岐後のサイプの溝総断面積S2を、分岐後に徐々に大きくした後に減少させる。但し、この時、いずれにおいても分岐後の溝総断面積S2は分岐前の主部２の溝総断面積よりは大きくする。こうすることで、一定の摩耗後に発生し易い接地性の急激な変化を生じさせることなく、摩耗率に応じて接地性を維持し、且つサイプの溝総断面積増加による摩耗の悪化を抑制することができる。また、サイプ総量の増加によるブロック剛性の低下を抑制するために、分岐後最深部のサイプ総量を減ずることも可能となる。
【００２０】
図６（b）および(c)は、本発明の第４の実施形態を示す。図６(a)は、図２および図５に示したものと同様で、分岐後のサイプの形状がV字形状となる場合について示した図であり、図６(b)および(c)の比較の為に示している。図６（ｂ）において、サイプ主部２は深さ方向に直線状であるが、分岐後のサイプ５及び６はジグザグの形状にし、分岐後のサイプ５と６は主部２の軸に対して鏡面対称としてある。また、図６(c)のように、サイプの主部を隣接するサイプの主部と鏡面対称にジグザグを設けても良いし。これらをジグザグの代わりに波形状としても良い。
【００２１】
このように、サイプの主部及び/または分岐後のサイプを深さ方向にジグザグまたは波形状にすることで、陸部を倒す外力が加わった時に、これらのサイプで区切られた陸部が噛み合うように互いに支えあうことで陸部の剛性を維持して倒れ込みを減少させることが可能となる。また、分岐後のサイプ同士、或いはタイヤ周方向に隣接するサイプ間でサイプの凸部同士及び凹部同士を互いに向かい合わせにすることで陸部の倒れ込みを抑制することができる。このようにすることにより、陸部の剛性を適度に維持させることが可能になり、摩耗末期までグリップ性能を維持することができる。
【００２２】
尚、これまでの説明では分岐後のサイプは２方向で説明してきたが、分岐後のサイプは「少なくとも２方向」と表現したように３方向以上に分岐されても良い。また、分岐されたそれらのサイプに関しても、「少なくとも１方向のサイプ」と表現したように2方向或いはそれ以上、さらにはすべての分岐されたサイプが切込みの入った小サイプになっても良い。たとえば、分岐後のサイプが両側で千鳥足状に切り欠いた小サイプであっても良い。本発明の要点は、分岐後のサイプがトレッド表面（摩耗した場合は摩耗後の）に現れるときの開口溝総断面積を、走行前のサイプのトレッド面への開口溝総断面積より大きくすることである。
【実施例】
【００２３】
タイヤサイズ  ２１５/６０Ｒ１６ ９５Ｈ  
リムサイズ    １６ｘ６．５Ｊ
試験車        ２．５Ｌクラスセダン
空気圧        ２００ｋＰａ
【００２４】
（ドライ走行性能試験）
乾燥アスファルト路面にて、初速度４０、６０、８０ｋｍ/ｈから制動距離を測定し、従来例のタイヤを基準として、従来例の制動距離÷供試タイヤの制動距離ｘ１００の式にて指数を求め、上記三水準の速度での平均値を表１と表２に記した。指数が大きい程グリップ性は良好であると判断できる。
【００２５】
（ウェット走行性能試験）
湿潤アスファルト路面にて、上記のドライ走行性能試験と同様に試験し、上記三水準の速度での平均値を表１と表２に記した。指数が大きい程グリップ性は良好であると判断できる。
【００２６】
表１の実施例は、図２の形状のサイプを使用したものであるが、従来例（分岐なしのサイプ）はもとより、比較例１〜３に比べてドライ性能・ウェット性能共に、７０％摩耗後も安定しており良好である。表２の実施例８は図４のサイプ形状の場合、実施例９は図５のサイプ形状の場合、実施例１０は図６(b)の場合を示しているが、７０％摩耗後も良好である。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【００２９】
さらに、表１および表２をもう少し詳細にみていくと、従来のサイプ（分岐なし）では摩耗していくとドライ性能・ウェット性能とも大きく低下する。分岐サイプでも切込みのない（小サイプのない）場合（比較例１）は、ドライ性能・ウェット性能とも低下の程度は回復するが、分岐サイプで切込みがある（小サイプがある）場合で分岐開始深さが最適化された場合（実施例１〜１０）に比較すると充分ではない。分岐サイプで切込みがある（小サイプがある）場合で分岐開始深さが最適化されていない場合（比較例２、３）は、摩耗していくとドライ性能・ウェット性能とも低下していく。分岐サイプで切込みがある（小サイプがある）場合で分岐開始深さが最適化された場合（実施例１〜１０）は、溝断面積が増加している場合は当然であるが、それほど増加しない場合（実施例１、３、４、５、８）も含めて、摩耗が進行してもドライ性能・ウェット性能とも低下せず、逆に増大している。極大値のサイプ溝総断面積増加率を持つ場合（実施例９）についても、摩耗が進行してもドライ性能・ウェット性能とも良好な値を示している。
【００３０】
以上説明したように、タイヤは一定の摩耗率に達すると接地性が顕著に悪化し、摩耗とともに接地性は悪化するが、更にグルーブの深さが小さくなることにより排水性も悪化してウェットグリップ性は急速に悪化していく。
このような場合に、陸部に設けたサイプを深さ方向に少なくとも２方向に分岐させ、分岐後の少なくとも１方向のサイプを、走行前のサイプがトレッド面へ開口する溝長さより短い複数個の小サイプで構成し、分岐後のサイプがトレッド表面に現れる時の開口溝総断面積を、走行前のサイプのトレッド面への開口溝総断面積より大きくすることで、グリップ性の悪化を軽減することができる。これは、陸部の剛性の上昇をサイプの溝断面積を増やすことで軽減し、さらにサイプのエッジ効果を有効に活用することによる。また、分岐後のサイプの溝総断面積は、走行前のサイプの溝総断面積より２０％〜８０％の範囲、望ましくは３０％〜６０％の範囲で増加させるのが良い。これは、サイプの溝断面積を走行前に比較して急激に増加しないようにすることで、グリップ性が急激に変化しないように抑制する為である。又、サイプの分岐点は、走行前のトレッドの開口部から深さ方向へ、サイプ深さの３０％〜６５％の範囲、望ましくは４０％〜５５％の範囲とするのが良い。これは、一定摩耗時に接地性の急激な変化が感得されることに対して、その変化を和らげる為のものである。このようにすることで、タイヤの摩耗終期まで、ドライグリップ性能とウェットグリップ性能をバランス良く維持し、特にウェットグリップ性能の低下を抑制することが可能である。
【００３１】
以上のように、本発明のサイプを用いることにより、タイヤの摩耗終期までグリップ性能を安定して維持することができる。尚、上述の説明において、１つの実施例または実施形態において記載した内容であって他の実施例または実施形態において記載しなかった内容であっても、お互いに矛盾なく適用できるものに関しても、当該実施例または実施形態において適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、空気入りタイヤのトレッド面の溝の構成に用いることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・サイプ、２・・・サイプ主部、３・・・分岐後のサイプ、
４・・・分岐後の小サイプ、
５・・・分岐後のサイプを３深さ方向にジグザグにしたもの
６・・・分岐後の小サイプを４深さ方向にジグザグにしたもの
７・・・サイプ主部２を深さ方向にジグザグにしたもの
８・・・従来の分岐する形態のサイプの主部
９・・・従来の分岐する形態のサイプの分岐サイプ、
１０・・・従来の分岐する形態のサイプの分岐サイプ
１２・・・走行前のトレッド表面のサイプの開口状態
１３・・・サイプの深さ方向７０％摩耗時のトレッド表面のサイプの開口状態、
１４・・・サイプの深さ方向７０％摩耗時のトレッド表面のサイプの開口状態
１５・・・陸部、１６・・・グルーブ、１７・・・グルーブ、
１８・・・グルーブ、１００・・・陸部、
１０１・・・サイプ、１０２・・・グルーブ
Ｄ・・・サイプの深さ、ｄ・・・サイプ主部２の深さ
L0・・・走行前のサイプの開口位置
L1・・・サイプの深さ方向７０％摩耗時のサイプの開口位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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