JP2004306769A

JP2004306769A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2004306769A
Application number: JP2003102742A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Kawakami; 和紀川上
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】非導電性ゴムと高導電性ゴムの最適配置により、車両帯電量を十分に低減させつつ、転がり抵抗を改善し、乾燥路面や濡れた路面での制動性能及び耐偏摩耗性に優れた空気入りタイヤを提供すること。
【解決手段】一対の環状ビード部５から各々タイヤ外周側へ伸びるサイドウォール部３と、そのサイドウォール部３間に設けたトレッド部１とを備える空気入りタイヤＴにおいて、トレッド部１はキャップゴム１１と低発熱性のベースゴム１２とからなり、キャップゴム１１はタイヤ幅方向の中央部に配された非導電性ゴム１１ａと、非導電性ゴム１１ａの両側に配された高導電性ゴム１１ｂとからなり、トレッド部１の接地幅Ｗ内において、キャップゴム１１の面積に対する高導電性ゴム１１ｂの面積の割合が３５％〜５０％である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリカ等を補強剤として含有したトレッドゴムを使用した空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤの補強剤としては、カーボンブラックを用いるのが一般的であった。しかし、近年、自動車の低燃費化を目的として、タイヤの転がり抵抗の低減が図られており、ヒステリシスロスを発生させる原因となるカーボンブラックの配合量を減らして、シリカを補強剤として含有したトレッドゴムが開発されている。シリカを配合することにより、転がり抵抗を低減することができるが、カーボンブラックのみを配合したトレッドゴムに比べて電気抵抗が高く、車体から導電される静電気や、ゴム変形時の内部摩擦などで発生した電気を蓄積してしまうという問題があった。
【０００３】
かかる問題を解決する方法として、例えば、タイヤ円周方向の少なくとも１以上の場所でトレッド面上に露出する高導電性ゴム部材を、非導電性ゴムからなるトレッド部のタイヤ半径方向内側に備える空気入りタイヤが提案されている（特許文献１参照）。また、トレッド中央部に高導電性ゴムを配し、その両側に非導電性ゴムを配した空気入りタイヤが提案されている（特許文献２参照）。更に、トレッド部の表面ゴム層を部分的に導電性ゴム部材に置換した空気入りタイヤが提案されており、導電性ゴムをタイヤ円周方向に不連続に配したものや（特許文献３参照）、ゴム層の厚み方向又は周方向の少なくとも一方に波形形状を呈して延在するものがある（特許文献４参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−７１１１２号公報（第２項、図１）
【特許文献２】
欧州特許出願公開第８３９６７５Ａ１号明細書（第１項、図１）
【特許文献３】
特開平１１−２４０３１２号公報（第２項、図１、図１０）
【特許文献４】
特開平１１−４８７１１号公報（第２項、図１）
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１〜４に記載された発明は、接地面における高導電性ゴムの割合が十分でなく、車両帯電量の低減効果が十分でないことが判明した。しかも、上記特許文献１〜４に係る発明において、高導電性ゴムの割合をそのまま大きくしたとしても、それによる転がり抵抗の悪化やトレッド部の偏摩耗という問題の発生が予測される。
【０００５】
また、特許文献２のように、トレッドゴムのタイヤ幅方向における中央部に高導電性ゴムを配し、その両側に非導電性ゴムを配する構成では、乾燥路面及び濡れた路面での制動性能の低下、トレッド部の偏摩耗といった問題が生じる。
【０００６】
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、非導電性ゴムと高導電性ゴムの最適配置により、車両帯電量を十分に低減させつつ、転がり抵抗を改善し、乾燥路面や濡れた路面での制動性能及び耐偏摩耗性に優れた空気入りタイヤを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る空気入りタイヤは、一対の環状ビード部と、そのビード部から各々タイヤ外周側へ伸びるサイドウォール部と、そのサイドウォール部間に設けたトレッド部とを備える空気入りタイヤであって、前記トレッド部の表面に配されたトレッドゴムは、タイヤ幅方向における中央部に配された非導電性ゴムと、前記非導電性ゴムの両側に配された高導電性ゴムとからなり、前記トレッド部の接地幅内において、前記表面に配されたトレッドゴムの面積に対する前記高導電性ゴムの面積の割合が、３５％〜５０％である。
【０００８】
上記において、前記非導電性ゴムと前記高導電性ゴムとの境界線が、前記トレッド部に形成された周方向溝の側面又は底面に配置されていることが好ましい。
【０００９】
また、低発熱性のベースゴムが、少なくとも前記非導電性ゴムの下方の領域に配置されているものが好ましい。
【００１０】
［作用効果］
本発明の空気入りタイヤによると、トレッド部に配された高導電性ゴムの存在により、静電気がタイヤリムからビード部、サイドウォール部、トレッド部を経て路面へ逃げることができ、車体に蓄積することがない。そして、その効果は、トレッド部の接地幅内において、表面に配されたトレッドゴムの面積に対する高導電性ゴムの面積の割合が、３５％〜５０％の範囲に設定した場合に顕著であり、従来よりも効率良く十分に通電することができる。
【００１１】
また、高導電性ゴムを増加した弊害として、転がり抵抗の悪化が危惧されたが、接地幅内における高導電性ゴムの面積の割合を上記範囲内に設定することに加えて、低発熱性のベースゴムを設けることで、走行時の発熱が抑えられ、転がり抵抗を改善をすることができた。なお、前記面積の割合が３５％よりも小さいと車両帯電量が増加し、人体へのアースやラジオノイズの発生等の問題を生じる。逆に、前記面積の割合が５０％よりも大きいと、転がり抵抗が悪化する。
【００１２】
また、トレッド部の表面に配されたトレッドゴムのタイヤ幅方向における中央部に非導電性ゴムを配し、その非導電性ゴムの両側に高導電性ゴムを配するという構成を採用することにより、比較的耐摩耗性に優れた高導電性ゴムをショルダー部に配することができ、優れた制動性能と耐偏摩耗性を確保することができる。
【００１３】
非導電性ゴムと高導電性ゴムとの境界線が、トレッド部の陸部表面に存在していると、その部分でゴム質の違いや剛性差等による偏摩耗を生じる。よって、該境界線をトレッド部に形成された周方向溝の側面又は底面に設けることにより、前記偏摩耗を回避することができる。
【００１４】
少なくとも非導電性ゴムの下方の領域にベースゴムが配置されているため、該ベースゴムの低発熱性を利用して転がり抵抗を改善することができる。したがって、必ずしも接地面全域に該ベースゴムが亘っている必要は無い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る空気入りタイヤの好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は本発明に係る空気入りタイヤの一例を示す断面図、図２および図３はそれぞれ本発明の別実施形態に係るトレッド部を示す断面図である。
【００１６】
本発明の空気入りタイヤＴは、図１に示すように、環状のビード部５と、ビード部５からタイヤ外周側へ伸びるサイドウォール部３と、そのサイドウォール部３間に設けたトレッド部１とを備える。この構造は一般的なタイヤと同じ構造であり、本発明は当該構造を有する何れのタイヤにも適用することができる。
【００１７】
そして、タイヤの軸方向（図１の左右方向）には一対のビード部５を備え、その間に架け渡されるようにカーカス層６を有する。カーカス層６の両側にはゴム層が形成され、チューブレスタイヤでは、最内層にインナーライナー層４が形成される。また、カーカス層６の外周側には、たが効果による補強を行うベルト層７が配置され、そのベルト層の外周側にトレッド部１が形成される。
【００１８】
上記ゴム層等の原料ゴムとして、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられる。これらのゴムはカーボンブラックやシリカ等の充填材で補強されると共に、加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等が適宜配合される。
【００１９】
トレッド部１は、ベルト層７の外周側に形成されたベースゴム１２と、ベースゴム１２の外周側に形成されたキャップゴム１１とを備える、いわゆるキャップ・ベース構造である。更に、キャップゴム１１はタイヤ幅方向に３分割されており、中央部には非導電性ゴム１１ａを、非導電性ゴム１１ａの両側には高導電性ゴム１１ｂが配置されている。その際、トレッド部１の接地幅Ｗ内において、キャップゴム１１の面積に対する高導電性ゴム１１ｂの面積の割合が４０％になるように配置されている。上記面積の割合は３５％〜５０％の範囲内で設定されていればよく、好ましくは３５〜４０％であり、更に好ましくは３５％である。
【００２０】
なお、非導電性ゴムとは、体積抵抗率が１０^７ Ω・ｃｍ以上である非導電性又は絶縁性を示すゴム組成物を指し、例えば、補強剤としてカーボンブラックの代わりにシリカを高い比率で配合したゴム組成物が挙げられる。
【００２１】
また、高導電性ゴムとは、体積抵抗率が１０^７ Ω・ｃｍ未満の導電性を示すゴム組成物を指し、例えば、補強剤としてカーボンブラックを多く含むゴム組成物が挙げられる。カーボンブラック以外にも、カーボンファイバーや、グラファイト等のカーボン系、及び金属粉、金属酸化物、金属フレーク、金属繊維等の金属系の公知の導電性付与材を所定量配合することによって得ることができる。
【００２２】
ベースゴム１２は、損失正接（ｔａｎδ）が０．１以下の低発熱性ゴムからなる。ここで、低発熱性ゴムとは、ゴムの損失正接（ｔａｎδ）が０．１以下の低発熱ゴム組成物を指し、例えば、補強剤としてカーボンブラックの含有量を減じ、且つ粒子の粗いソフトカーボンなどを使用することによって得ることができる。ベースゴム１２の損失正接（ｔａｎδ）は、キャップゴム１１の損失正接（ｔａｎδ）より小である。また、ベースゴム１２は、１．０〜２．５ｍｍ程度の略一定厚さを有するシート状に形成され、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）による硬度は５０〜６０°が好ましい。
【００２３】
また、図１に示すように、非導電性ゴム１１ａと高導電性ゴム１１ｂとの境界線が、トレッド部１に形成された周方向溝２の側面又は底面に設けられているのが好ましい。
【００２４】
尚、本発明の空気入りタイヤは、特定のトレッドパターンを備えるものに限られないが、上記境界線を設けるためには、タイヤ周方向に直線状に延びた溝を有するものが好ましい。
【００２５】
非導電性ゴム１１ａと高導電性ゴム１１ｂとの境界線が、陸部表面内に存在する場合、その部分でゴム質の違いや剛性差等による偏摩耗を生じ易い。よって、該境界線をトレッド部１に形成された周方向溝２の側面又は底面に設けることにより、前記偏摩耗を回避することができる。
【００２６】
［他の実施形態］
（１）本発明に係る空気入りタイヤにおいて、低発熱性のベースゴムが少なくとも非導電性ゴムの下方の領域に配置されているものが好ましい。例えば、図２に示すように、非導電性ゴムの幅寸法よりも短い幅を有するベースゴムであってもよい。図２の場合、ベースゴムは高導電性ゴムに接触せず、非導電性ゴムに覆われている。
【００２７】
また、図３に示すように、ベースゴムの幅寸法が非導電性ゴムの幅よりも長い場合であって、非導電性ゴムと高導電性ゴムとの境界がベースゴムに接しないように、ベースゴムの外縁に沿って延在するものであってもよい。
【００２８】
いずれの場合も、非導電性ゴムの下方領域に配置されたベースゴムの低発熱性を利用して転がり抵抗を改善することができる。したがって、必ずしも接地面全域に該ベースゴムが亘っている必要は無い。
【００２９】
（２）非導電性ゴムと高導電性ゴムとの境界面は、図１や図２の実施例のように、必ずしも直線状である必要は無く、非導電性ゴムと高導電性ゴムとが相互に入り込んで変形したもので、全体として斜めになっていてもよい。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。
【００３１】
（１）転がり抵抗
本発明に係るタイヤ（タイヤサイズ：２０５／６５Ｒ１５９４Ｈ）を使用し、ドラム走行試験にて測定した転がり抵抗を指数評価した。従来例１の場合を１００とし、指数が大きいほど転がり抵抗が大きいことを示す。尚、走行条件は、ドラム径＝１．７ｍ、キャンバー角＝０°、空気圧＝２３０ｋＰａ、速度＝８０ｋｍ／ｈ、荷重＝５００Ｎとした。
【００３２】
（２）車両帯電量
本発明に係るタイヤ（タイヤサイズ：２０５／６５Ｒ１５９４Ｈ）を使用し、速度４０ｋｍ／ｈで１５分間走行した実車（国産車）の車両帯電量を計測した。計測は、車両の一輪のみをドラムで回し、他輪を絶縁シートの上に置いた状態で、帯電量計測器を使用して行った。なお、ラジオノイズ等を考慮して、車両帯電量が８００Ｖ以下であれば良好に低減できたものと判断する。
【００３３】
（３）制動性能
本発明に係るタイヤ（タイヤサイズ：２０５／６５Ｒ１５９４Ｈ）を使用し、実車（国産車）の走行速度を１００ｋｍ／ｈから０ｋｍ／ｈに落としたときの停止距離を測定し、指数評価を行った。従来例１の場合を１００とし、指数が小さいほど、制動性能に優れていることを示す。なお、乾燥路面と濡れた路面における停止距離を、それぞれＤｒｙ制動性能、Ｗｅｔ制動性能として評価した。
【００３４】
（４）偏摩耗指数
テスト走行後のタイヤに対して偏摩耗の有無を外観目視によって調べ、指数評価を行った。偏摩耗無しの場合を１００とし、指数が小さいほど耐偏摩耗性に劣っていることを示す。
【００３５】
従来例１
トレッドゴムを非導電性ゴムのみから形成した。当該非導電性ゴムは補強剤として主にシリカを配合したものを使用し、体積抵抗率は１０^８ Ω・ｃｍである。
【００３６】
従来例２
トレッドゴムを高導電性ゴムのみから形成した。当該高導電性ゴムは補強剤として主にカーボンブラックを配合したものを使用し、体積抵抗率は１０^２ Ω・ｃｍである。
【００３７】
実施例
トレッド部をキャップ・ベース構造とし、該キャップゴムはタイヤ幅方向に３分割し、中央部に上記の非導電性ゴム（体積抵抗率：１０^８ Ω・ｃｍ）を、非導電性ゴムの両側には上記の高導電性ゴム（体積抵抗率：１０^２ Ω・ｃｍ）を配置した。なお、トレッド部の接地幅内において、キャップゴムに対する高導電性ゴムの面積の割合を４０％とした。また、非導電性ゴムの下方領域に、図１に示すようなベースゴムを配置した。ベースゴムの損失正接（ｔａｎδ）は０．１で、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）による硬度は６０°である。なお、損失正接（ｔａｎδ）の前記値は、レオロジー社製の動的粘弾性スペクトロメーターを用い、周波数５０Ｈｚ、静歪み５％、動歪±１％、温度６０℃の条件下で測定した値である。
【００３８】
比較例１
上記実施例において、トレッド部の接地幅内において、キャップゴムに対する高導電性ゴムの面積の割合を２０％とした。
【００３９】
比較例２
上記実施例において、非導電性ゴムと高導電性ゴムの配置を入れ替えた。すなわち、キャップゴムをタイヤ幅方向に３分割し、中央部に上記の高導電性ゴム（体積抵抗率：１０^２ Ω・ｃｍ）を、高導電性ゴムの両側には上記の非導電性ゴム（体積抵抗率：１０^８ Ω・ｃｍ）を配置した。なお、トレッド部の接地幅内において、キャップゴムに対する高導電性ゴムの面積の割合を４０％とした。
【００４０】
【表１】

表１の結果が示すように、本発明に係る空気入りタイヤによれば、非導電性ゴムと高導電性ゴムの最適配置により、従来例に比べて転がり抵抗を殆ど悪化させることなく、車両帯電量を十分に低減させることができる。また、制動性能及び耐偏摩耗性についても悪化を最低限に抑えることができる。
【００４１】
一方、比較例１では、高導電性ゴムの割合が少ないため、車両帯電量の低減が不十分であり、人体へのアースやラジオノイズ等の不具合を引き起こすおそれがある。また、比較例２では、車両帯電量を低減できているが、比較的耐摩耗性に劣る非導電性ゴムがショルダー部に配されているため、実施例に比べて制動性能及び耐偏摩耗性が悪化している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気入りタイヤの一例を示す断面図
【図２】本発明の別実施形態に係るトレッド部を示す断面図
【図３】本発明の別実施形態に係るトレッド部を示す断面図
【符号の説明】
１トレッド部
３サイドウォール部
６カーカス層
７ベルト層
１１キャップゴム
１１ａ非導電性ゴム
１１ｂ高導電性ゴム
１２ベースゴム
Ｔ空気入りタイヤ

Claims

一対の環状ビード部と、そのビード部から各々タイヤ外周側へ伸びるサイドウォール部と、そのサイドウォール部間に設けたトレッド部とを備える空気入りタイヤであって、
前記トレッド部の表面に配されたトレッドゴムは、タイヤ幅方向における中央部に配された非導電性ゴムと、前記非導電性ゴムの両側に配された高導電性ゴムとからなり、
前記トレッド部の接地幅内において、前記表面に配されたトレッドゴムの面積に対する前記高導電性ゴムの面積の割合が、３５％〜５０％である空気入りタイヤ。
前記非導電性ゴムと前記高導電性ゴムとの境界線が、前記トレッド部に形成された周方向溝の側面又は底面に配置された請求項１に記載の空気入りタイヤ。
低発熱性のベースゴムが、少なくとも前記非導電性ゴムの下方の領域に配置されている請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。