JP2005280511A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】雪氷路面における制動性能と操縦安定性能との両方に優れたタイヤの提供。
【解決手段】タイヤのトレッド４は、ベース層３２と、キャップ層３４と、表面層３６とからなる。ベース層３２、キャップ層３４及び表面層３６は、架橋ゴムからなる。表面層３６の端３８は、サイドウォールの半径方向外側端と当接する。表面層３６は、キャップ層３４よりも低硬度である。２５℃の温度下でのキャップ層３４の硬度と表面層３６の硬度との差は２．０以上７．０未満である。−１０℃の温度下でのキャップ層３４の硬度と表面層３６の硬度との差は、５．０以上１０．０以下である。ベース層３２は、キャップ層３４よりも高硬度である。トレッド４の厚みＴに対する表面層３６の厚みＴｓの比率は、３０％以下である。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。詳細には、本発明は、タイヤのトレッドの改良に関する。

タイヤのトレッドは路面と接触するので、車の走行に伴って徐々に摩耗する。トレッドはまた、長期間外気にさらされる。トレッドの耐久性は、タイヤにとって重要である。特開平１１−３０１２１０号公報には、トレッドが保護膜で被覆されたタイヤが開示されている。

雪氷路面では、古くはスパイクタイヤが用いられていたが、近年はスタッドレスタイヤが主流である。スタッドレスタイヤでは、雪氷路面における制動性能が重要である。制動性能の向上の目的で、高硬度なベース層と低硬度なキャップ層とを備えたトレッドが提案されている。低硬度なキャップ層は雪氷路面をよくグリップするので、このキャップ層によりタイヤの制動性能が高められる。
特開平１１−３０１２１０号公報

このように、雪氷路面における制動性能の観点からは、キャップ層が低硬度であることが好ましい。しかし、キャップ層の硬度が過小であると、トレッドのブロック剛性が低くなり、タイヤの操縦安定性能が損なわれる。厚みが小さなキャップ層と厚みが大きなベース層とが積層されることで、制動性能と操縦安定性能とが両立されうる。しかし、キャップ層の厚みが過小であると、このキャップ層が早期に摩滅しやすい。摩滅によりベース層が露出すると、制動性能が損なわれる。

本発明の目的は、操縦安定性能が損なわれることなく、使用初期における制動性能が高められた空気入りタイヤの提供にある。

本発明に係る空気入りタイヤは、左右のサイドウォールとトレッドとを備える。このトレッドは、その一端がサイドウォールの半径方向外側端と当接する表面層と、この表面層と積層された下地層とを備える。この表面層の硬度は、下地層の硬度よりも小さい。トレッドの厚みに対する表面層の厚みの比率は、３０％以下である。

好ましくは、表面層と下地層との常温下での硬度差は、７．０未満である。好ましくは、表面層と下地層との−１０℃の温度下での硬度差は、５．０以上である。

好ましくは、トレッドは、表面層と、下地層としてのキャップ層と、このキャップ層と積層されたベース層とを備える。キャップ層の硬度は、ベース層の硬度よりも小さい。

本発明に係るタイヤでは、表面層が雪氷路面での制動性能に寄与し、下地層が操縦安定性能に寄与する。このタイヤでは、制動性能と操縦安定性能とが両立される。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤ２の一部が示された断面図である。この図１において上下方向がタイヤ２の半径方向であり、左右方向がタイヤ２の軸方向である。このタイヤ２は、図１中の一点鎖線ＣＬを中心としたほぼ左右対称の形状を呈する。このタイヤ２は、トレッド４、ベルト６、サイドウォール８、ビード１０、カーカス１２、インナーライナー１４及びチェーファー１６を備えている。

トレッド４は架橋ゴムからなり、半径方向外向きに凸な形状を呈している。トレッド４は、路面と接地するトレッド面１８を形成する。トレッド面１８には、溝２０が刻まれている。この溝２０により、トレッドパターンが形成されている。

ベルト６は、トレッド４の半径方向内側に位置している。ベルト６は、外側ベルトプライ２２及び内側ベルトプライ２４からなる。外側ベルトプライ２２と内側ベルトプライ２４とは、積層されている。図示されていないが、外側ベルトプライ２２及び内側ベルトプライ２４のそれぞれは、ベルトコードとトッピングゴムとからなる。外側ベルトプライ２２及び内側ベルトプライ２４は、カーカス１２を補強する。

サイドウォール８は、トレッド４の端から半径方向内向きに延びている。このサイドウォール８は、架橋ゴムからなる。サイドウォール８は、撓みによって路面からの衝撃を吸収する。さらにサイドウォール８は、カーカス１２の外傷を防止する。

ビード１０は、ビードコア２６と、このビードコア２６から半径方向外向きに延びるエーペックス２８とからなる。ビードコア２６はリング状であり、複数本の非伸縮性ワイヤー（典型的にはスチール製ワイヤー）を含む。エーペックス２８は、半径方向外向きに先細りであるテーパ状であり、高硬度な架橋ゴムからなる。

カーカス１２は、カーカスプライ３０からなる。カーカスプライ３０は、トレッド４、サイドウォール８及びビード１０の内周面に沿うように、両側のビード１０の間に架け渡されている。カーカスプライ３０は、ビードコア２６の周りを、軸方向内側から外側に向かって巻かれている。図示されていないが、カーカスプライ３０はカーカスコードとトッピングゴムとからなる。

インナーライナー１４は、カーカス１２の内周面に接合されている。インナーライナー１４は、架橋ゴムからなる。インナーライナー１４には、空気透過性の少ないゴムが用いられる。インナーライナー１４は、タイヤ２の内圧を保持する役割を果たす。

チェーファー１６は、ビード１０の近傍に位置している。タイヤ２がリムに組み込まれると、このチェーファー１６がリムと当接する。この当接により、ビード１０の近傍が保護される。チェーファー１６は、通常は布とこの布に含浸したゴムとからなる。ゴム単体からなるチェーファー１６が用いられてもよい。

図２は、図１のタイヤ２のトレッド４の一部が示された拡大断面図である。この図２に示されるように、トレッド４は、ベース層３２と、キャップ層３４と、表面層３６とからなる。ベース層３２、キャップ層３４及び表面層３６は、半径方向内側から外側に向かい、この順に積層されている。キャップ層３４は、表面層３６にとっての下地層である。図２において両矢印Ｔで示されているのは、トレッド４の厚みである。厚みＴは、４．０ｍｍ以上１８．０ｍｍ以下が好ましい。

ベース層３２は、ベルト６と当接している（図１参照）。ベース層３２は、架橋ゴムから成る。ベース層３２には、タイヤ２の転動によっても発熱が生じにくいゴム組成物が用いられる。通常ベース層３２には、主成分として天然ゴムが用いられる。常温（２５℃）におけるベース層３２の硬度Ｈｂ(25)は、５０以上８０以下が好ましい。図２において両矢印Ｔｂで示されているのは、ベース層３２の厚みである。厚みＴｂは、１．０ｍｍ以上７．０ｍｍ以下が好ましい。

本発明において硬度は、ＪＩＳ−Ａタイプのスプリング式硬度計によって測定される。タイヤ２の軸を含む平面によってタイヤ２が切断されたときの断面に硬度計が押しつけられて、硬度が測定される。

キャップ層３４は、ゴム組成物が架橋されることによって形成されている。好適なゴムは、天然ゴム及びジエン系合成ゴムである。ジエン系合成ゴムとしては、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリイソプレン、イソプレン−イソブチレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体及びアクリロニトリル−ブタジエン共重合体が例示される。表面層３６が摩滅した後は、キャップ層３４が路面と接触する。摩滅後の制動性能の観点から、キャップ層３４にガラス繊維、セルコ、クレー、シラス等の充填剤が配合されるのが好ましい。制動性能の観点から、キャップ層３４が発泡体とされてもよい。

常温におけるキャップ層３４の硬度Ｈｃ(25)は、４２以上７０以下が好ましい。図２において両矢印Ｔｃで示されているのは、キャップ層３４の厚みである。厚みＴｃは、２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下が好ましい。

表面層３６は、トレッド面１８を形成している。表面層３６の一端３８は、図１に示されるように、サイドウォール８の半径方向外側の端４０と当接している。表面層３６のサイドウォール８近傍は、厚肉となっている。これにより、トレッド４とサイドウォール８との密着が高められている。

表面層３６は、ゴム組成物が架橋されることによって形成されている。好適なゴムは、キャップ層３４と同様に、天然ゴム及びジエン系合成ゴムである。特に、天然ゴムとポリブタジエンとが併用されることが、強度と耐久性との観点から好ましい。天然ゴムとポリブタジエンとの質量比は４０／６０以上９５／５以下が好ましい。制動性能の観点から、表面層３６にガラス繊維、セルコ、クレー、シラス等の充填剤が配合されるのが好ましい。制動性能の観点から、表面層３６が発泡体とされてもよい。

常温における表面層３６の硬度Ｈｓ(25)は、３８以上５８以下が好ましい。図２において両矢印Ｔｓで示されているのは、表面層３６の厚みである。厚みＴｓは、０．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下が好ましい。

表面層３６の硬度Ｈｓ(25)は、キャップ層３４の硬度Ｈｃ(25)よりも小さい。この表面層３６は、使用初期の雪氷路面での制動性能に寄与する。表面層３６のブロック剛性への悪影響は、少ない。このタイヤ２では、制動性能と操縦安定性能とが両立される。制動性能の観点から、硬度Ｈｃ(25)と硬度Ｈｓ(25)との差は２．０以上が好ましく、３．５以上がより好ましい。操縦安定性能の観点から、硬度Ｈｃ(25)と硬度Ｈｓ(25)との差は７．０未満が好ましく、６．０以下がより好ましい

スタッドレスタイヤ２は、雪氷路面で使用されることが多い。雪氷路面における諸性能は、低温（例えば−１０℃）な環境下での硬度に依存する。制動性能の観点から、−１０℃におけるキャップ層３４の硬度Ｈｃ(-10)と表面層３６の硬度Ｈｓ(-10)との差は、５．０以上が好ましい。操縦安定性能及び耐摩耗性の観点から、差は１０．０以下が好ましい。

−１０℃の温度におけるベース層３２の硬度Ｈｂ(-10)、キャップ層３４の硬度Ｈｃ(-10)及び表面層３６の硬度Ｈｓ(-10)が、下記数式に示す関係を有することが好ましい。
Ｈｂ(-10) ＞ Ｈｃ(-10) ＞ Ｈｓ(-10)
この数式が満たされるタイヤ２では、使用初期段階では表面層３６が制動性能に寄与する。表面層３６が摩滅してキャップ層３４が露出した場合でも、比較的低硬度なキャップ層３４によって制動性能が維持される。高硬度なベース層３２は、操縦安定性能に寄与する。制動性能と操縦安定性能との両立の観点から、硬度Ｈｂ(-10)と硬度Ｈｃ(-10)との差は３．０以上１０．０以下が好ましい。

トレッド４の厚みＴに対する表面層３６の厚みＴｓの比率は、３０％以下が好ましい。この比率が３０％を超えると、操縦安定性能が阻害される。この観点から、比率は２８％以下が好ましく、２５％以下がより好ましい。比率が過小であると、制動性能が不十分となる。この観点から、比率は２％以上が好ましい。トレッド４の接地幅（図１において両矢印Ｗで示されている）の全体にわたり、厚みＴと厚みＴｓとが上記関係を満たすことが好ましい。

ベース層３２、キャップ層３４及び表面層３６を備えたトレッド４は、それぞれを構成するゴム組成物が３軸タイプの押出機で押し出されることによって成形されうる。

ベース層３２及びキャップ層３４が形成されず、単一の下地層と表面層３６とからトレッドが構成されてもよい。この場合も、表面層３６の硬度が下地層の硬度よりも小さくされることで、制動性能と操縦安定性能とが両立される。

図３は、本発明の他の実施形態に係るタイヤのトレッド４０の一部が示された断面図である。このトレッド４０は、ベース層４２、キャップ層４４及び表面層４６からなる。ベース層４２の材質及び厚みは、図１及び図２に示されたタイヤ２のベース層３２と同等である。キャップ層４４の材質及び厚みは、図１及び図２に示されたタイヤ２のキャップ層３４と同等である。表面層４６の材質及び厚みは、図１及び図２に示されたタイヤ２の表面層３６と同等である。図３から明らかなように、トレッド面４８の中央近傍には、表面層４６が形成されていない。この中央近傍では、キャップ層４４が露出している。

このタイヤでも、表面層４６が使用初期の制動性能に寄与する。制動性能の観点から、接地幅の半分（Ｗ／２）に対する表面層４６の幅Ｗｓの比率は４０％以上が好ましく、６０％以上がより好ましい。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［ゴム組成物の調整］
８０重量部の天然ゴム、２０重量部のポリブタジエン、６０重量部のＩＳＡＦカーボンブラック、２０重量部のアロマティックオイル、１．５重量部の硫黄、１．０重量部の加硫促進剤、１．０重量部のワックス、２．０重量部の老化防止剤、２．０重量部のステアリン酸及び３．０重量部の酸化亜鉛をバンバリーミキサーで混練し、タイプＡのゴム組成物を得た。

カーボンブラック及びアロマティックオイルの配合量を下記の表１に示されるとおりとした他はタイプＡと同様にして、タイプＢからＥのゴム組成物を得た。

［実施例１］
厚みが３．５ｍｍでありタイプＡのゴム組成物が用いられたキャップ層と、厚みが１．５ｍｍでありタイプＤのゴム組成物が用いられた表面層を備えた、実施例１の冬用スタッドレスタイヤを得た。このタイヤの構造は、図１及び図２に示される通りである。このタイヤのサイズは、「１８５／７０Ｒ１４ ８８Ｑ」である。

［実施例３から５］
表面層に用いるゴム組成物を下記の表２に示される通りとした他は実施例１と同様にして、実施例３から５のタイヤを得た。

［実施例２及び６並びに比較例３］
表面層及びキャップ層の厚みを下記の表２に示される通りとした他は実施例１と同様にして、実施例２及び６並びに比較例３のタイヤを得た。

［比較例１］
表面層を設けず、キャップ層の厚みを５．０ｍｍとした他は実施例１と同様にして、比較例１のタイヤを得た。このタイヤは、市販されている従来のスタッドレスタイヤに相当する。

［比較例２］
キャップ層にタイプＣのゴム組成物を用いた他は比較例１と同様にして、比較例２のタイヤを得た。

［制動性能の評価］
タイヤを「１４×５．５−ＪＪ」のリムに組み込み、タイヤの内圧を２００ｋＰａとした。このリムを、排気量が１６００ｃｍ^３であるフロントエンジンフロントドライブの乗用車に装着した。この乗用車を３０ｋｍ／ｈの速度にて氷路面の上で走らせて、ブレーキをかけたときの制動距離を測定した。制動距離の逆数が、指数として下記の表２に示されている。

［操縦安定性能の評価］
上記制動性能の評価に用いた乗用車を氷路面上でドライバーに運転させ、旋回時及びブレーキ時の操縦安定性をＡからＣの３ランクで格付けさせた。この結果が、下記の表２に示されている。

［耐摩耗性の評価］
上記操縦安定性能の評価の後、トレッド面の摩耗状態を目視で観察し、ＡからＣの３ランクで格付けした。この結果が、下記の表２に示されている。

表２に示されるように、実施例のタイヤは制動性能及び操縦安定性能に優れている。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明に係るタイヤは、種々の自動車に装着されうる。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの一部が示された断面図である。 図２は、図１のタイヤのトレッドの一部が示された拡大断面図である。 図３は、本発明の他の実施形態に係るタイヤのトレッドの一部が示された断面図である。

符号の説明

２・・・空気入りタイヤ
４、４０・・・トレッド
６・・・ベルト
８・・・サイドウォール
１０・・・ビード
１２・・・カーカス
１４・・・インナーライナー
１６・・・チェーファー
１８、４８・・・トレッド面
２０・・・溝
２２・・・外側ベルトプライ
２４・・・内側ベルトプライ
２６・・・ビードコア
２８・・・エーペックス
３０・・・カーカスプライ
３２、４２・・・ベース層
３４、４４・・・キャップ層
３６、４６・・・表面層

Claims (5)

1. 左右のサイドウォールとトレッドとを備えており、
   このトレッドが、その一端がサイドウォールの半径方向外側端と当接する表面層と、この表面層と積層された下地層とを備えており、
   この表面層の硬度が下地層の硬度よりも小さく、
   トレッドの厚みに対する表面層の厚みの比率が３０％以下である空気入りタイヤ。
2. 上記表面層と下地層との常温下での硬度差が７．０未満である請求項１に記載のタイヤ。
3. 上記表面層と下地層との−１０℃の温度下での硬度差が５．０以上である請求項１又は２に記載のタイヤ。
4. 上記トレッドが、表面層と、下地層としてのキャップ層と、このキャップ層と積層されたベース層とを備えている請求項１から３のいずれかに記載のタイヤ。
5. 上記キャップ層の硬度がベース層の硬度よりも小さい請求項４に記載のタイヤ。

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