JP2006076529A - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 トレッドにゴム以外の物質を配合することなく、その引っ掻き効果を向上させる。
【解決手段】 トレッドブロック１には、上面（踏面）のタイヤ幅方向及びトレッドブロックの深さ方向に複数のサイプ２が形成されている。サイプ２の幅は１ｍｍ以下である。また、タイヤ幅方向の２箇所の部分には、トレッドブロック１の他の部分と比較して、０℃以下の低温で弾性率の高いゴム３が配置されている。トレッドブロック１の大部分を０℃付近の低温でも柔軟性を維持できるゴムで構成し、一部に０℃付近の低温で弾性率の高い（硬い）ゴムを配置したことで、ブロック全体の柔軟性の維持と、局所的な硬さによる引っ掻き効果の向上とが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気入りタイヤ及びその製造方法に関し、特に氷雪路面上での走行性能の優れた空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。

トレッドの踏面から突出したスパイクピンを備えたスパイクタイヤの使用が禁止されたことにより、スパイクピンを設けずに氷雪路面での走行性能を向上させるための多数の提案がなされている。このようなスパイクピンのないタイヤはスタッドレスタイヤと呼ばれており、その特徴として、トレッドの踏面がタイヤ周方向に形成された主溝と、タイヤ幅方向に形成された横溝（ラグ溝）とにより多数のブロック状陸部に区分され、各ブロック状陸部には深さ方向に垂直に延びる細溝（サイプ）がタイヤ幅方向に形成されている。ここで、トレッドのブロック化は氷雪上におけるグリップ力の向上を図るためであり、サイプによるブロックの細分化は細分化されたブロックの縁部による氷上摩擦係数の向上（エッジ効果）を図るものである。トレッドのゴムとしては、０℃付近の濡れた状態、所謂ウェット・オン・アイス状態でも氷雪や路面の凹凸に追従して変形し、接触面積を大きくすることで、制動及び駆動性能、並びにコーナリング性能を向上させるため、０℃付近でも柔軟性を維持できるゴムを用いている。

しかし、柔軟なゴムは氷雪に対する引っ掻き効果が小さいため、−５℃よりも低温の所謂ドライ・オン・アイス状態における摩擦係数が小さいという問題がある。そこで、氷雪に対する引っ掻き効果を向上させることが可能なスタッドレスタイヤとして、短繊維をトレッドゴムに配合したスタッドレスタイヤがある（特許文献１参照）。
特開２００３−８０６１５号公報

しかしながら、トレッド内にゴム以外の物質を入れると、ゴムとの接着強度が低いことにより、タイヤ使用時にその物質がゴムから脱落してしまうため、引っ掻き効果が失われてしまうという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、その目的は、トレッドにゴム以外の物質を配合することなく、その引っ掻き効果を向上させることである。

請求項１に係る発明は、互いに交差する複数ずつの溝により区分されたブロック状陸部をトレッドに設けた空気入りタイヤにおいて、前記ブロック状陸部の上面又はタイヤ周方向の壁面に該ブロック状陸部の他の部分よりも弾性率の高いゴムを配置したことを特徴とする空気入りタイヤである。
請求項２に係る発明は、互いに交差する複数ずつの溝により区分されたブロック状陸部をトレッドに設けた空気入りタイヤにおいて、前記ブロック状陸部の上面又はタイヤ周方向の壁面にガラス転移点が−１０℃よりも高いゴムを配置したことを特徴とする空気入りタイヤである。
請求項３に係る発明は、請求項１記載の空気入りタイヤにおいて、前記弾性率の高いゴムを、前記ブロック状陸部の幅より狭い所定の幅で前記ブロック状陸部のタイヤ周方向及び深さ方向に延設したことを特徴とする空気入りタイヤである。
請求項４に係る発明は、請求項２記載の空気入りタイヤにおいて、前記ガラス転移点が−１０℃よりも高いゴムを、前記ブロック状陸部の幅より狭い所定の幅で前記ブロック状陸部のタイヤ周方向及び深さ方向に延設したことを特徴とする空気入りタイヤである。
請求項５に係る発明は、請求項３又は４記載の空気入りタイヤにおいて、前記所定の幅は前記トレッド部の幅の１／５以下であることを特徴とする空気入りタイヤである。
請求項６に係る発明は、ゴム押出機よりリボン状のゴムを押出す工程と、前記リボン状のゴムをトレッド形成部位にタイヤ幅方向にずらしながら巻付ける工程とを備えたことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の空気入りタイヤの製造方法である。

本発明によれば、ブロック状陸部の上面又はタイヤ周方向の壁面に配置された、ブロック状陸部の他の部分よりも弾性率の高いゴム又はガラス転移点が−１０℃よりも高いゴムにより、引っ掻き効果を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態に係るトレッドブロックの概略構成を示す図である。この図において、（ａ）は上面図（タイヤ半径方向外側から見た図）、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図（タイヤ周方向から見た図）、（ｄ）側面側（図１（ａ）のＹ−Ｙ）の断面図、（ｅ）は正面側（図１（ａ）のＸ−Ｘ）の断面図である。

本実施形態に係るトレッドブロック（ブロック状陸部）１は、略直方体状であり、上面（踏面）のタイヤ幅方向及び深さ方向に延びる複数のサイプ２が形成されている。サイプ２の幅は１ｍｍ以下である。また、タイヤ周方向及び深さ方向に延びる、トレッドブロック１の他の部分と比較して、０℃以下の低温で弾性率の高いゴム３が２箇所に形成されている。この弾性率の高いゴム３はトレッドブロック１の内部全体にわたって形成されている。図１（ｄ）及び（ｅ）に示すように、トレッドブロック１は、複数層（図１では８層）のリボン状ゴムを積層して形成されている。このように、リボン状ゴムを積層する方法については後述する。

ここで、０℃以下の低温で弾性率の高いゴム３を配置する部分の幅（タイヤ幅方向の長さ）はトレッドブロックの幅の１／５以下にすることが好適である。その理由は、図２に示すように、ゴム３の幅の和をトレッドブロック１の幅の１／５より広くすると、トレッドブロック１全体が硬くなりすぎるため、接地面積の低下を招き、氷雪上性能（氷温−２℃での摩擦係数）が低下してしまうことが実験で判明したからである。なお、図２の横軸はトレッドブロック１の幅に対するゴム３の幅の和の比率であり、縦軸は氷温−２℃での摩擦係数指数（ゴム３を設けない場合が１００）である。従って 図１の場合は、ゴム３を配置した部分の幅を２×Ｗ_２、トレッドブロックの幅をＷ_１とすると、「Ｗ_２≦Ｗ_１／１０」にすればよい。なお、図１では、弾性率の高いゴム３を２本等しい幅Ｗ2に配置したが、ゴム３の本数は１本でも３本以上でもよい。また、複数本の場合の幅を異ならせてもよい。

このように、本実施形態によれば、トレッドブロックの幅の大部分を０℃付近の低温でも柔軟性を維持できるゴムで構成し、幅の一部に０℃付近の低温で弾性率の高い（硬い）ゴムを配置したことで、ゴム以外の物質を配合した場合のような接着不良による脱落の問題を回避すると共に、ブロック全体の柔軟性の維持と、局所的な硬さによる引っ掻き効果の向上とが可能となる。

［第２の実施形態］
図３は本発明の第２の実施形態に係るトレッドブロックの概略構成を示す図である。この図において、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）側面側（図１（ａ）のＹ−Ｙに相当）の断面図、（ｅ）は正面側（図１（ａ）のＸ−Ｘに相当）の断面図である。この図において、図１と同一の構成要素には図１と同じ符号を付した。

本実施の形態に係るトレッドブロック１０の踏面には、タイヤ周方向及び深さ方向に延びる、ガラス転移点が−１０℃よりも高いゴム４が２箇所に形成されている。このゴム４は、トレッドブロック１０の上面及びタイヤ周方向の両側の壁面（正面及び背面）並びにそれらの内部全体にわたって形成されている。それ以外の部分の構成は第１の実施の形態に係るトレッドブロック１と同じである。

一般的なスタッドレスタイヤが性能を発揮することが困難な氷雪温−１０℃〜０℃に注目し、この温度領域で硬くなるゴムをトレッドブロックに局所的に配置し、引っ掻き効果を向上させれば、氷雪上性能を高めることができる（氷雪温−１０℃以下では、タイヤが氷に圧力をかけて接触することで発生する水の量が少なくなり、摩擦係数が大きくなることが知られている）。本実施形態では、ゴム４として、そのガラス転移点が性能を向上させたい温度の下限である−１０℃に設定したものを用いた。これにより、性能を向上させたい温度域の−１０℃〜０℃において、ゴム４はその他の部分のゴムよりも硬くなる。このゴム４をトレッドブロック１０の幅方向の１／５の部分に局所的に配置することで、トレッドブロック１０全体では従来と同様な柔軟なゴムを使用しながら、引っ掻き効果を向上できる。

［第３の実施形態］
図４は本発明の第３の実施形態に係るトレッドブロックの概略構成を示す図である。この図において、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は側面側（図１（ａ）のＹ−Ｙに相当）の断面図、（ｅ）は正面側（図１（ａ）のＸ−Ｘに相当）の断面図である。

本実施形態に係るトレッドブロック１１は、略直方体状であり、上面（踏面）のタイヤ幅方向及び深さ方向に延びる複数のサイプ１２が形成されている。サイプ１２の幅は１ｍｍ以下である。また、トレッドブロック１１の上面及び周方向の両側（正面側及び背面側）の壁面には、トレッドブロック１１の他の部分と比較して、０℃以下の低温で弾性率の高いゴム１３ａ及び１３ｂが配置されている。

図５に示すように、トレッドブロックの走行方向前方側に注目すると、ブロックが変形することで、前側の下端のエッジ部Ｅが氷雪路にＧ対して引っ掻き効果を発揮している。本実施形態では、トレッドブロック１１の上面及び周方向の両側の壁面に他の部分よりも弾性率の高いゴムを配置することで、引っ掻き効果を発揮している。

また、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、図５に示したトレッドブロック１１の上面のゴム１３ａが走行により磨耗し、内部の柔軟なゴムが表面に露出しても、走行方向前側の壁面にはゴム１３ｂが残っている。このトレッドブロック１１が氷雪上で変形した状態は、図６（ｅ）に示すようになり、走行方向前側の下端のエッジ部のゴム１３ｂが氷雪面Ｇに当たることで、効果的に引っ掻き効果を発揮する。

［第４の実施形態］
図７は本発明の第４の実施形態に係るトレッドブロックの概略構成を示す図である。この図において、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は側面側（図１（ａ）のＹ−Ｙに相当）の断面図、（ｅ）は正面側（図１（ａ）のＸ−Ｘに相当）の断面図である。この図において、図４と同一の構成要素には図４と同じ符号を付した。

本実施形態に係るトレッドブロック２０の上面（踏面）及び周方向の両側の壁面には、ガラス転移点が−１０℃よりも高いゴム１４ａ及び１４ｂが配置されている。それ以外の部分は第３の実施形態と同じである。以上の構成を備えた本実施形態に係るトレッドブロック２０によれば、氷雪温−１０℃〜０℃の路面において、ブロック全体の柔軟性の維持と、エッジ部による引っ掻き効果の向上とが可能となる。

なお、本発明は前述した各実施形態に以外にも様々な形態が可能である。例えば図１におけるゴム３又は図３におけるゴム４をトレッドブロックの幅方向の両端部に配置してもよい。また、図１におけるゴム３又は図３におけるゴム４をトレッドブロックの深さ方向の下端まで配置するのではなく、途中迄にしてもよい。さらに、図１におけるゴム３又は図３におけるゴム４をトレッドブロックのタイヤ周方向の全域ではなく、一部に配置してもよい。また、図１におけるゴム３又は図３におけるゴム４をトレッドブロックのタイヤ
幅方向及び深さ方向に延びるように形成してもよい。さらに、図１におけるゴム３又は図３におけるゴム４をトレッドブロックの上面及びタイヤ周方向の両側の壁面から突出させてもよい。また、図４における弾性率の高いゴム又は図７におけるガラス転移点が−１０℃よりも高いゴムをトレッドブロックのタイヤ幅方向両側の壁面に形成してもよい。さらに、図４における弾性率の高いゴム又は図７におけるガラス転移点が−１０℃よりも高いゴムをトレッドブロックのエッジ部（上面と４つの壁面とが交差する部分）の付近のみに配置してもよい。

［製造方法］
次に、本実施形態に係るトレッドブロックの製造方法を説明する。本実施形態に係るトレッドブロックは、概略を図８に示すリボントレッド製造装置を用いて製造する。このリボントレッド製造装置は、図示されていない駆動源の回転軸３１ａに取り付けられた成型ドラム等の支持体３１と、ゴム押出機３２と、それぞれ異なるゴム材料を供給するためのゴム材料供給装置３３ａ，３３ｂと、ゴム材料供給装置３３ａ，３３ｂから供給されたゴムを選択するゴム選択装置３４と、ゴム選択装置３４で選択されたゴムをゴム押出機３２に供給するホッパ３５と、ゴム押出機３２を支持体３１の回転中心軸方向Ｐ及びその回転軸Ｐと直交する方向に移動可能な移動機構３６とを備えている。

ゴム押出機３２は、ホッパ５から投入されたゴムを、内蔵するスクリューで可塑化し、支持体３１に向けられた口金３２ａより、リボン状ゴムを押し出す。ゴム押出機３２は、支持体３１の回転中心軸３１ａに平行な方向及び直交する方向に移動可能である。ゴム押出機３１は、リボン状ゴムを押し出しつつ、支持体３１の回転速度に対するゴム押出機１４の回転軸方向の移動速度を制御することにより、リボン状ゴムを螺旋状に巻き付け、支持体３１の上にリボントレッドを形成する。このとき、ゴム材料供給装置３３ａにはトレッドブロックの大部分に配置する０℃付近で柔軟なゴムの材料を供給し、ゴム材料供給装置３３ｂにはトレッドブロックに局所的に配置するゴムの材料を供給し、ゴム材料選択装置４によりトレッドブロックの幅方向位置に応じてゴム材料を選択することにより、本実施形態に係るトレッドブロックを製造する。

［実施例］
次に本発明のトレッドブロックの実施例について図９〜１２を用いて説明する。図９は本発明を適用するトレッドパターンである。このトレッドパターンは、 ＰＳＲ１９５／６５Ｒのタイヤに点対称パターンを形成したものであり、中央部にはリブ５１があり、そのタイヤ幅方向両側には各２列のトレッドブロック５２がある。各ブロックは上面視が略平行四辺形であり、幅２０ｍｍである。リブ５１及びトレッドブロック５２は、それぞれ幅１ｍｍ以下のサイプにより、タイヤ周方向に分断されている。

図９に示すトレッドブロック５２に対して、その全体に０℃付近で柔軟なゴムを配置した従来のトレッドブロック（図１０）、弾性率の高い（トレッドブロック他の部分より２０％高い）ゴムを幅０．５ｍｍで周方向に３本延設した実施例１のトレッドブロック（図１１）、ガラス転移点が−１０℃より高いゴムを幅０．５ｍｍで周方向に３本延設した実施例２のトレッドブロック（図１１と同じ）、上面及び周方向両側の壁面に弾性率の高い（トレッドブロック他の部分より２０％高い）ゴムを厚さ０．２ｍｍに配置した実施例３のトレッドブロック（図１２）、上面及び周方向の両側の壁面にガラス転移点が−１０℃より高いゴムを厚さ０．２ｍｍに配置した実施例４のトレッドブロック（図１２と同じ）を設けた空気入りタイヤを製造し、６．０Ｊ−１５のリムに内圧２１０ｋＰａで組み付けた。そして、乗用車に装着して、乾燥路面上で時速１００ｋｍ／ｈにて５００ｋｍの距離を走行し、平滑な氷路（氷温−２℃）で車輪の回転が止まる状態迄ブレーキをかけ、停止する迄の距離を測定した（ロックブレーキ）。

その結果、従来例を１００とすると、実施例１及び２は１１０、実施例３及び４は１１５という試験結果であった（数値が多い程、停止距離が短い）。この試験結果より、実施例１乃至４の全てが、氷上ブレーキ性能の向上に効果があることが確認できた。また、実施例１及び２は、トレッドブロック幅２０ｍｍに対して０．５ｍｍ×３＝１．５ｍｍの引っ掻き効果であるのに対し、実施例３及び４はエッジ部の幅全体の引っ掻き効果であるため、より高い性能が得られたと考える。

本発明の第１の実施形態に係るトレッドブロックの概略構成を示す図である。 トレッドブロックの幅に対する硬いゴムの幅の比率と氷温摩擦係数指数との関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係るトレッドブロックの概略構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るトレッドブロックの概略構成を示す図である。 トレッドブロックの引っ掻き効果を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係るトレッドブロックの磨耗時の引っ掻き効果を説明するための図である。 本発明の第４の実施形態に係るトレッドブロックの概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るトレッドブロックを製造する装置を示す図である。 本発明を適用するトレッドパターンを示す図である。 従来のトレッドブロックを示す図である。 本発明の実施例１及び２のトレッドブロックを示す図である。 本発明の実施例３及び４のトレッドブロックを示す図である。

符号の説明

１、１０、１１、２０・・・トレッドブロック、２、１２・・・サイプ、３、１３、１３ａ、１３ｂ・・・他の部分よりも弾性率の高いゴム、４、１４・・・ガラス転移点が−１０℃より高いゴム。

Claims (6)

1. 互いに交差する複数ずつの溝により区分されたブロック状陸部をトレッドに設けた空気入りタイヤにおいて、前記ブロック状陸部の上面又はタイヤ周方向の壁面に該ブロック状陸部の他の部分よりも弾性率の高いゴムを配置したことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 互いに交差する複数ずつの溝により区分されたブロック状陸部をトレッドに設けた空気入りタイヤにおいて、前記ブロック状陸部の上面又はタイヤ周方向の壁面にガラス転移点が−１０℃よりも高いゴムを配置したことを特徴とする空気入りタイヤ。
3. 請求項１記載の空気入りタイヤにおいて、前記弾性率の高いゴムを、前記ブロック状陸部の幅より狭い所定の幅で前記ブロック状陸部のタイヤ周方向及び深さ方向に延設したことを特徴とする空気入りタイヤ。
4. 請求項２記載の空気入りタイヤにおいて、前記ガラス転移点が−１０℃よりも高いゴムを、前記ブロック状陸部の幅より狭い所定の幅で前記ブロック状陸部のタイヤ周方向及び深さ方向に延設したことを特徴とする空気入りタイヤ。
5. 請求項３又は４記載の空気入りタイヤにおいて、前記所定の幅は前記トレッド部の幅の１／５以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
6. ゴム押出機よりリボン状のゴムを押出す工程と、前記リボン状のゴムをトレッド形成部位に、タイヤ幅方向にずらしながら巻付ける工程とを備えたことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の空気入りタイヤの製造方法。

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