JP2010042693A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】車両の操縦安定性や制動性能を確保しつつ、トレッド部のクラック発生をより確実に抑制する。
【解決手段】空気入りタイヤ１は、カーカス層１２と、インナーライナー１３と、一対のビード部１４とを有する。カーカス層１２のタイヤ径方向外側には、スチールコードをゴム引きしたベルト層１５が設けられる。ベルト層１５のタイヤ径方向外側には、路面に接地するトレッド部１６が設けられる。トレッド部１６は、トレッドゴム層１６ａと、表面ゴム層１６ｂとを有する。表面ゴム層１６ｂは、トレッドゴム層１６ａのタイヤ径方向外側に配設される。表面ゴム層１６ｂの脆化温度は、トレッドゴム層１６ａの脆化温度よりも低い。
【選択図】図１

Description

本発明は、トレッド部を構成するトレッドゴム層と、トレッドゴム層のタイヤ径方向外側に配設される表面ゴム層とを備える空気入りタイヤに関し、特に、寒冷地において使用される空気入りタイヤに関する。

従来、寒冷地で使用される空気入りタイヤでは、低温時（例えば、−２５℃以下）におけるトレッド部のクラック発生を抑制する必要がある。例えば、このような空気入りタイヤでは、耐クラック性に優れた表面ゴム層によってトレッドゴム層を覆う構造が用いられている（例えば、特許文献１）。
特開２０００−１５８９１１号公報（第３−４頁、第３図）

しかしながら、上述した従来の空気入りタイヤには、次のような問題があった。すなわち、耐クラック性に優れた表面ゴム層は、トレッドゴム層よりも剛性が低いため、車両の操縦安定性や制動性能が低下する。

一方、車両の操縦安定性や制動性能を確保するために表面ゴム層の剛性を高くすると、表面ゴム層の脆化温度も高くなる。このため、低温環境下において空気入りタイヤが使用されるとクラックが発生し易くなる。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、車両の操縦安定性や制動性能を確保しつつ、トレッド部のクラック発生をより確実に抑制することができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、トレッド部（トレッド部１６）を構成するトレッドゴム層（トレッドゴム層１６ａ）と、前記トレッドゴム層のタイヤ径方向外側に配設される表面ゴム層（表面ゴム層１６ｂ）とを備える空気入りタイヤ（空気入りタイヤ１）であって、前記表面ゴム層の脆化温度は、前記トレッドゴム層の脆化温度よりも低く、前記表面ゴム層の弾性率は、前記トレッドゴム層の弾性率よりも低いことを要旨とする。

従来、耐クラック性を高めるために表面ゴム層の剛性を下げると、車両の操縦安定性や制動性能を損ねる虞があり、車両の操縦安定性や制動性能を確保するために表面ゴム層の剛性を高めると、表面ゴム層の脆化温度が高くなるので低温環境下における耐クラック性が低下するという、背反する課題があった。

表面ゴム層の脆化温度を前記トレッドゴム層の脆化温度よりも低くすることにより、低温環境下において、地面に接する表面ゴム層の硬化を起こりにくくすることができる。しかし、様々な使用環境下で実験を繰り返した結果、表面ゴム層の脆化温度を規定するだけでは、不十分である。実際には、表面ゴム層の弾性率も耐クラック性に影響していることが判明した。

すなわち、トレッドゴム層のタイヤ径方向外側に配設される表面ゴム層の脆化温度がトレッドゴム層の脆化温度よりも低く、表面ゴム層の弾性率がトレッドゴム層の弾性率よりも低い表面ゴム層は、低温環境下においても、空気入りタイヤが転動して起こるトレッド部の変形に十分追従することができる。従って、表面ゴム層の耐クラック性を高めることができる。

更に、表面ゴム層の弾性率をトレッドゴム層の弾性率よりも低くすると、地面に接する表面ゴム層は、空気入りタイヤが転動して起こるトレッド部の変形に追従し易くなる。従って、表面ゴム層の耐クラック性を高めることができる。

従って、本発明の第１の特徴によれば、車両の操縦安定性や制動性能を確保しつつ、トレッド部のクラック発生をより確実に抑制することができる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記表面ゴム層の脆化温度は、−３４℃以下であることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１又は第２の特徴に係り、雰囲気温度が−２０℃における前記表面ゴム層の弾性率は、８８Ｍｐａ以下であることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第１乃至第３の何れか１つの特徴に係り、前記表面ゴム層のタイヤ径方向に沿った厚さは、０．２〜２．０ｍｍであることを要旨とする。

本発明の特徴によれば、車両の操縦安定性や制動性能を確保しつつ、トレッド部のクラック発生をより確実に抑制することができる空気入りタイヤを提供することができる。

次に、本発明に係る空気入りタイヤの実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）空気入りタイヤの構成、（２）比較評価、（３）作用・効果、及び（４）その他の実施形態について説明する。

なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（１）空気入りタイヤの構成
図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤ１の一部を分解して示す斜視図である。図２は、空気入りタイヤ１のトレッド幅方向の断面図である。図１、図２に示すように、空気入りタイヤ１は、当該空気入りタイヤ１の骨格となるカーカス層１２を有している。

カーカス層１２のタイヤ径方向内側には、チューブに相当する気密性の高いゴム層であるインナーライナー１３が設けられている。カーカス層１２の両端は、一対のビード部１４によって支持されている。

カーカス層１２のタイヤ径方向外側には、ベルト層１５が配置されている。ベルト層１５は、スチールコードをゴム引きした第１ベルト層１５ａと第２ベルト層１５ｂとを有する。第１ベルト層１５ａと第２ベルト層１５ｂとを構成するスチールコードは、タイヤ赤道線ＣＬに対して所定の角度（例えば、±２５度）を有して配置されている。

ベルト層１５（第１ベルト層１５ａ及び第２ベルト層１５ｂ）のタイヤ径方向外側には、路面に接地するトレッド部１６が設けられている。

トレッド部１６は、トレッドゴム層１６ａと、表面ゴム層１６ｂとを有する。表面ゴム層１６ｂは、トレッドゴム層１６ａのタイヤ径方向外側に配設される。表面ゴム層１６ｂの脆化温度は、トレッドゴム層１６ａの脆化温度よりも低い。

具体的に、表面ゴム層１６ｂの脆化温度は、−３４℃以下であることが好ましい。表面ゴム層１６ｂの脆化温度が−３４℃以上の場合、環境温度が低温になると、表面ゴム層１６ｂの硬化が起こる。

このとき、表面ゴム層１６ｂは、空気入りタイヤ１が転動して起こるトレッド部１６の変形に追従しにくくなる。これにより、表面ゴム層１６ｂにクラックが生じ易くなる。

表面ゴム層１６ｂの弾性率は、トレッドゴム層１６ａの弾性率よりも低い。具体的に、表面ゴム層１６ｂの弾性率は、雰囲気温度−２０℃において、８８Ｍｐａ以下であることが好ましい。

雰囲気温度−２０℃において、表面ゴム層１６ｂの弾性率が８８Ｍｐａ以上の場合、表面ゴム層１６ｂの硬化が起こった場合と同様になることが予想される。すなわち、表面ゴム層１６ｂは、空気入りタイヤ１が転動して起こるトレッド部１６の変形に追従しにくくなり、表面ゴム層１６ｂにクラックが生じ易くなる。

表面ゴム層１６ｂのタイヤ径方向に沿った厚さｄ（図２参照）は、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲であることが好ましい。

厚さｄが０．２ｍｍ以下の場合には、表面ゴム層１６ｂに接するトレッドゴム層１６ａに亀裂が発生する。また、厚さｄが２．０ｍｍ以上の場合には、トレッド部１６を構成するブロック列の剛性が低下し、操縦安定性・制動性能が低下する。

（２）比較評価
（２−１）表面ゴム層として用いるゴムの組成
空気入りタイヤ１の地面に接するゴム層（接地ゴム層という）に用いるゴムを、組成を変えて作製した。各ゴムの組成を表１に示す。

ゴム成分として、ＪＳＲ社製、製番：ＳＢＲ１５００、ＳＢＲ０１２０、ＢＲ０１を用いた。ここで、ＳＢＲは、スチレンブタジエンゴムを示し、ＢＲは、ブタジエンゴムを示す。各成分を適切な割合で混合し、カーボンブラック、オイル、硫黄等を適宜添加することにより、所望の脆化温度及び弾性率（−２０℃環境下）を有する空気入りタイヤを作製した。ゴムＡは、従来のトレッドゴム層に用いられるゴムである。

各ゴム成分（ＳＢＲ１５００、ＳＢＲ０１２０、ＢＲ０１）の物理特性を表２に示す。

（２−２）弾性率と耐クラック性
上記組成によって作製されたゴムＡ（従来品）、ゴムＢ、ゴムＣ、ゴムＤの弾性率と耐クラック性を評価した。結果を表３に示す。

表３に示すように、ゴムＡの脆化温度が−３４℃以下であっても、−２０℃における弾性率が規定以外の場合には、低温での動的耐クラック性が不良値になる場合があった。従って、脆化温度が−３４℃以下であり、且つ雰囲気温度−２０℃における弾性率が８８Ｍｐａ以下のゴム（ゴムＣ，ゴムＤ）は、低温での静的耐クラック性及び動的耐クラック性がともに良好であることが判った。

すなわち、脆化温度が−３４℃以下であり、且つ雰囲気温度−２０℃における弾性率が８８Ｍｐａ以下のゴムは、表面ゴム層１６ｂに適している。

（２−３）操縦安定性及び制動性能テスト
表面ゴム層１６ｂとして上記組成によって作製されたゴムを用いて空気入りタイヤを製造し、試験車輌に装着して実走行試験を行った。また、表面ゴム層の厚さを変えて操縦安定性と制動性能を評価した。仕様は、以下の通りである。

タイヤサイズ：２２５／４５Ｒ１７
リムサイズ：７．５Ｊ×１７
空気圧：２４０ｋＰａ（前後輪同一）
実走行試験の試験車輌：排気量２０００ｃｃ
表面ゴム層：ゴムＥ（脆化温度−４２℃、−２０℃での弾性率８８ＭＰａ）
表面ゴム層のタイヤ径方向に沿った厚さｄ：実施例１は０．５ｍｍ、実施例２は１．５ｍｍ、比較例１は表面ゴム層なし、比較例２は３ｍｍとした。

操縦安定性・制動性能は、テストドライバーによって評価された。ゴムＥを表面ゴム層１６ｂとする空気入りタイヤ１を試験車輌に装着してテストコースを走行した。直進安定性、微少舵角での操縦安定性（ハンドル応答性）、及び限界走行時のコーナリング特性を総合した操縦安定性を比較した。

試験速度は、一般的なドライバーが公道において体験する現実的な速度域（低速〜時速２００ｋｍ程度）とした。

制動性能は、試験車輌により時速８０ｋｍからフルブレーキをしたときの制動距離により比較した。

表４に示すように、表面ゴム層の厚さｄが０．２ｍｍ以下（すなわち、比較例１の空気入りタイヤ）の場合、−３５℃において、クラックの発生が確認された。これに対して、実施例１、実施例２の空気入りタイヤは、−３５℃においてもクラックの発生がなく、良好な操縦安定性及び制動性能が確認できた。

一方、比較例２の空気入りタイヤのように、表面ゴム層の厚さｄが２．０ｍｍを超えると、操縦安定性及び制動性能が著しく低下することが判った。

（３）作用・効果
本実施形態に係る空気入りタイヤ１は、トレッド部１６を構成するトレッドゴム層１６ａと、トレッドゴム層１６ａのタイヤ径方向外側に配設される表面ゴム層１６ｂとを備え、表面ゴム層１６ｂの脆化温度は、トレッドゴム層１６ａの脆化温度よりも低く、表面ゴム層１６ｂの弾性率は、トレッドゴム層１６ａの弾性率よりも低い。

従来、耐クラック性を高めるために表面ゴム層の剛性を下げると、車両の操縦安定性や制動性能を損ねる虞があり、車両の操縦安定性や制動性能を確保するために表面ゴム層の剛性を高めると、表面ゴム層の脆化温度が高くなるので低温環境下における耐クラック性が低下するという、背反する課題があった。

これに対して、空気入りタイヤ１によれば、表面ゴム層１６ｂの脆化温度をトレッドゴム層１６ａの脆化温度よりも低くすることにより、低温環境下において、地面に接する表面ゴム層１６ｂの硬化を起こりにくくすることができる。

すなわち、表面ゴム層１６ｂは、低温環境下においても、空気入りタイヤが転動して起こるトレッド部１６の変形に十分追従することができる。従って、表面ゴム層１６ｂの耐クラック性を高めることができる。

また、表面ゴム層１６ｂの弾性率をトレッドゴム層１６ａの弾性率よりも低くすると、地面に接する表面ゴム層１６ｂは、空気入りタイヤ１が転動して起こるトレッド部１６の変形に追従し易くなる。従って、表面ゴム層の耐クラック性を高めることができる。

従って、本実施形態に係る空気入りタイヤ１によれば、車両の操縦安定性や制動性能を確保しつつ、トレッド部１６のクラック発生をより確実に抑制することができる。

（４）その他の実施形態
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。

上述した実施形態では、表１に示すゴムＣ、ゴムＤは、表面ゴム層１６ｂとして適すると説明した。しかし、表面ゴム層１６ｂは、ゴムＣ、ゴムＤに限定されない。脆化温度が−３４℃以下、雰囲気温度−２０℃における弾性率が８８Ｍｐａ以下であれば、表面ゴム層１６ｂとして使用可能である。

また、表面ゴム層１６ｂを得るための各添加物質の構成及び組成は、適宜変更可能であり、表１に示すものに限定されない。ゴム成分としては、例えば、ＳＢＲ１５００、ＳＢＲ０１２０、ＢＲ０１以外の原料であっても使用可能である。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの一部を分解して示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド幅方向断面図である。

符号の説明

１…空気入りタイヤ、１１…ビード部、１２…カーカス層、１３…インナーライナー、１５…ベルト層、１５ａ…第１ベルト層、１５ｂ…第２ベルト層、１６…トレッド部、１６ａ…トレッドゴム層、１６ｂ…表面ゴム層

Claims (2)

1. トレッド部を構成するトレッドゴム層と、
   前記トレッドゴム層のタイヤ径方向外側に配設される表面ゴム層とを備える空気入りタイヤであって、
   前記表面ゴム層の脆化温度は、前記トレッドゴム層の脆化温度よりも低く、
   前記表面ゴム層の弾性率は、前記トレッドゴム層の弾性率よりも低く、かつ前記表面ゴム層の脆化温度は、−３４℃以下であり、雰囲気温度が−２０℃における前記表面ゴム層の弾性率は、８８Ｍｐａ以下である空気入りタイヤ。
2. 前記表面ゴム層のタイヤ径方向に沿った厚さは、０．２〜２．０ｍｍである請求項１に記載の空気入りタイヤ。

Images