JP2011255835A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ショルダー部に熱を溜まりにくくすることで、キャンバー角がついた車両に装着されるタイヤの高速耐久性を向上できる空気入りタイヤを提供すること。
【解決手段】トレッド部１２からショルダー部１４、サイドウォール部１６を経てビード部１８のビードコアの周りで折り返されるカーカス層２０と、トレッド部１２の内部でカーカス層２０の半径方向外側に配置されるベルト層２２とを備える空気入りタイヤ１０のショルダー部１４の表面を含む表面側の箇所は、熱伝導率が０．３Ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上の熱伝導性ゴム組成物３０から形成されている。そして、熱伝導性ゴム組成物３０の表面に、幅が０．５〜３．０ｍｍの細溝３２が０．５〜３．０ｍｍのピッチで形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は空気入りタイヤに関する。

車両の高速化、ハイパワー化と共に、キャンバー角がついた車両を想定したタイヤの高速耐久性の更なる向上が望まれている。
また、近年の車両の重量が重く、キャンバー角が大きい車両を想定したタイヤでは、操縦安定性を確保するためにサイドウォール部の剛性を高めている。

ＷＯ２００７／０３２４０５ ＷＯ２００４／０１３２２２ 特開２００７−５０８５４ 特開２００８−１３１１７１

キャンバー角がついた車両に装着されるタイヤでは、トレッド部のショルダー寄りの箇所が多く接地して接地圧が高くなり、ショルダー部に熱が溜まり易い。
また、サイドウォール部の剛性を高めたタイヤでは、走行中、サイドウォール部が撓みにくくショルダー部が撓みがちで、ショルダー部に熱が生じ、この熱がショルダー部に溜まり易い。
一方、ショルダー部に熱が溜まると、ベルト層の端部の熱を逃がしにくくなり、ベルト層の剥がれに対して影響を及ぼし、タイヤの耐久性を向上する上で不利となる。
また、最近はランフラット耐久性よりも乗心地をより重視したランフラットタイヤである、ソフトランフラットの開発も求められており、それらもサイドウォール部に硬い補強層を配置しているため、上記と同様な問題が生じる。

そこで本発明は、ショルダー部の冷却性を高め、ショルダー部に熱を溜まりにくくすることで、キャンバー角がついた車両に装着されるタイヤの高速耐久性を向上できる空気入りタイヤを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、トレッド部からショルダー部、サイドウォール部を経てビード部のビードコアの周りで折り返されるカーカス層と、トレッド部の内部でカーカス層の半径方向外側に配置されるベルト層とを備える空気入りタイヤにおいて、ショルダー部の表面を含む表面側の箇所は、熱伝導率が０．３Ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上の熱伝導性ゴム組成物から形成されており、かつ、前記熱伝導性ゴム組成物の表面に、幅が０．５〜３．０ｍｍの細溝が０．５〜３．０ｍｍのピッチで形成されている。

ショルダー部の表面を構成する熱伝導性ゴム組成物は高い熱伝導率を有するため、熱伝導性ゴム組成物近辺の箇所の熱が熱伝導性ゴム組成物に伝導され易く、さらに、細溝により熱伝導性ゴム組成物の表面積が増大され、しかも、細溝により乱流が生じるため、熱伝導性ゴム組成物の表面からの放熱が効率的に行なわれ、ショルダー部を冷却する上で有利となる。

空気入りタイヤの半部断面図である。 細溝の説明図である。 細溝の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は細溝の説明図である。 空気入りタイヤの断面図である。 空気入りタイヤの半部断面図である。 従来品、比較例、発明品の高速耐久性と操縦安定性についての評価結果を示す図である。

空気入りタイヤ１０は、トレッド部１２からショルダー部１４、サイドウォール部１６を経てビード部１８のビードコア１８０２の周りで折り返されるカーカス層２０と、トレッド部１２の内部でカーカス層２０の半径方向外側に配置されるベルト層２２と、ベルト層２２の外側に配置されるベルトカバー層２４と、カーカス層２０の内側に配設されるインナーライナー２６を含んで構成されている。
ベルトカバー層２４は、ベルト層２２の全域を覆う第１カバー層２４０２と、ベルト層２２の両端を覆う第２カバー層２４０４とを含んでいる。

ショルダー部１４のタイヤ表面側の箇所は、熱伝導率が０．３Ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上の熱伝導性ゴム組成物３０から形成されており、図２に示すように、熱伝導性ゴム組成物３０の表面に、幅が０．５〜３．０ｍｍの細溝３２が０．５〜３．０ｍｍのピッチで形成されている。なお、図２において符号２８はラグ溝を示している。
キャンバー角がついた車両に装着されるタイヤでは、ショルダー部１４に応力が集中し、ショルダー部１４に熱が溜まり易い。また、ベルト層２２の端部にも熱が発生し易く、ベルト層２２の端部に熱が溜まり易い。
そこで、それらの箇所を効果的に冷却するため、ショルダー部１４のタイヤ表面側の箇所を、高い熱伝導率を有する熱伝導性ゴム組成物３０で形成したものである。
本来、ゴムは熱伝導率が低いため、単にショルダー部１４に細溝３２を配したのみでは、冷却効果が上がりにくい。
このようなことから、高い熱伝導率を有する熱伝導性ゴム組成物３０と細溝３２とを組み合わせることにより、冷却効果の向上を図ったものである。
熱伝導率が０．３Ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上の熱伝導性ゴム組成物３０は、例えば、ショルダー部に配される従来公知の様々なショルダー部ゴムに、カーボンブラック、金属粒子、カーボンファイバーなどの高熱伝導性物質を混合させることにより構成でき、熱伝導率の上限は、１．０Ｋｃａｌ／ｍｈ℃程度まで調整可能である。

なお、高い熱伝導率を有する熱伝導性ゴム組成物３０を使用しない方法として、ショルダー部１４に突条を設け、乱流の発生によりショルダー部１４を冷却することが考えられる。しかしながら、突条による乱流の発生でショルダー部１４を冷却するには、突条をショルダー部１４からトレッド面の接地端付近まで延在させる必要があり、パターンノイズの悪化が懸念される。
また、突条を設けるのみでは、乱流の発生によりショルダー部１４が冷却されるものの、ベルト層２２の端部の熱がショルダー部１４に伝わりにくく、ベルト層２２の端部に熱が溜まり易い。
これに対して、本発明では、熱伝導性ゴム組成物３０が高い熱伝導率を有し、細溝３２により熱伝導性ゴム組成物３０の表面積が増大され、しかも、細溝３２により乱流が生じるため、熱伝導性ゴム組成物３０の表面からの放熱が効率的に行なわれる。
したがって、パターンノイズの問題が生じることはなく、ショルダー部１４を効果的に冷却する上で有利となる。
また、熱伝導性ゴム組成物３０が高い熱伝導率を有するため、熱伝導性ゴム組成物３０近辺の箇所の熱が熱伝導性ゴム組成物３０に伝導され易く、したがって、ベルト層２２の端部の熱が熱伝導性ゴム組成物３０に伝わり易く、ベルト層２２の端部を冷却する上でも有利となる

ショルダー部１４に配される高い熱伝導率を有する熱伝導性ゴム組成物３０のタイヤ幅方向内側の末端は、図１に示すように、ベルト層２２を構成する最も幅の大きいベルトプライの幅Ｗに対し、０．７Ｗよりもタイヤ幅方向において外側にありかつ０．９Ｗよりも内側にあることが好ましい。
高い熱伝導率を有する熱伝導性ゴム組成物３０は、トレッド面の接地端ぎりぎりまで伸びているほうが、放熱効果が高いが、伸ばしすぎても接地の際の磨耗によって摩滅してしまうため、放熱効果の大幅な改善が見込めないためである。

冷却効果の向上を図るためには、熱伝導性ゴム組成物３０の表面積が大きいことが好ましく、したがって、細溝３２は、その深さが深いほうが冷却効果は高い。しかしながら、細溝３２の深さを大きくし過ぎると、ショルダー部１４の剛性が下がってしまい、操縦安定性の低下をもたらすことが考えられる。このようなことから細溝３２の深さは２ｍｍ以内であることが好ましい。
また、熱伝導性ゴム組成物３０の表面積を大きく確保し冷却効果の向上を図るためには、細溝３２の表面積（細溝３２を構成する壁面の面積）が大きいことが好ましく、したがって、細溝３２の幅およびピッチが細かく刻まれているほうが好ましい。このようなことから、細溝３２の幅は０．５〜３．０ｍｍ、細溝３２のピッチＰ１（図２参照）は０．５〜３．０ｍｍが好ましく、細溝３２の幅が０．５〜１ｍｍでピッチＰ１が０．５〜２ｍｍであるとより好ましい。

また、ショルダー部１４の冷却効率を向上させるため、図２に示すように、細溝３２の延在方向はタイヤ周方向に対して角度θ傾斜していることが好ましい。
熱伝導性ゴム組成物３０の表面から放熱を効率よく行なうには、細溝３２の長さを大きく確保し、細溝３２により熱伝導性ゴム組成物３０の表面積を増加させることが好ましい。このような観点からすると、タイヤ周方向に対して交差する細溝３２の延在方向の角度θを小さくすることが好ましい。
一方、熱伝導性ゴム組成物３０の表面からの放熱を促進させるための乱流を発生させる観点からすると、タイヤ周方向に対して交差する細溝３２の延在方向の角度θが大きい方が有利となる。
このようなことから、タイヤ周方向に対して交差する細溝３２の延在方向の角度θが、５°〜８０°または１００°から１７５°の範囲に入っていることが好ましく、角度θが、５°〜６０°または１２０°から１７５°の範囲に入っていることがより好ましい。

また、熱伝導性ゴム組成物３０の表面をタイヤ半径方向において複数の領域に区切り、各領域毎に、タイヤ周方向に対して交差する細溝３２の延在方向の角度θを異ならせると、細溝３２による乱流を効率よく生じさせ、乱流による熱伝導性ゴム組成物３０の表面から放熱の促進を効率良く行なう上で有利となる。
例えば、図３に示すように、熱伝導性ゴム組成物３０の表面をタイヤ半径方向において第１の領域３０Ａと第２の領域３０Ｂに区切り、第１の領域３０Ａにおいてタイヤ周方向に対すて細溝３２の延在方向がなす角度θ１と、第２の領域３０Ｂにおいてタイヤ周方向に対すて細溝３２の延在方向がなす角度θ２とを異ならせると、細溝３２による乱流を効率よく生じさせ、乱流による熱伝導性ゴム組成物３０の表面から放熱の促進を効率良く行なう上で有利となる。
この場合、角度θ１や角度θ２の一方が５°〜６０°の範囲にあり、他方が１２０°から１７５°の範囲にある場合、冷却効果を高める上で有利となる。すなわち、角度θが大きくついている細溝３２と、角度θが小さくついている細溝３２とを組み合わせることにより、表面積を多く確保できるとともに、乱流を効率よく発生できるため、冷却効果が高まるためである。

また、細溝３２は、直線状に延在していてもよく、曲線状に延在してもよく、それらの組み合わせで延在していてもよい。
図４に示すように、細溝３２をぎざぎざの線状に延在させると、細溝３２の表面積を増大させ、冷却効率を高める上で有利となる。
細溝３２がぎざぎざの線状に延在している場合、細溝３２の幅をＷ１とし、頂点間のピッチをＰ２とし、振幅をＷ２とすると、０．５Ｗ１＜W２＜１０、かつ、W２＜P２＜５の関係を満たすことが、細溝３２の表面積を増大させ、また、乱流を生じさせる上で好ましい。

なお、熱伝導率が０．３Ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上の熱伝導性ゴム組成物３０から形成され、表面に細溝３２が形成されるショルダー部１４は、タイヤ幅方向の両側に位置するショルダー部１４のうちの何れか１方のショルダー部１４に設ければよい。
例えば、ネガティブキャンバーが付いた車両に装着される空気入りタイヤ１０では、図５に示すように、装着された状態で車両の内側に位置するショルダー部１４のみに、あるいは、ポジティブキャンバーが付いた車両に装着される空気入りタイヤ１０では、装着された状態で車両の外側に位置するショルダー部１４にのみに、熱伝導性ゴム組成物３０を配し、細溝３２を形成すればよい。
なお、タイヤ幅方向の両側に位置するショルダー部１４の双方に、熱伝導性ゴム組成物３０を配し、細溝３２を形成すれば、上記の何れの場合にも対応可能となる。

また、図６に示すように、熱伝導性ゴム組成物３０をベルト層２２の幅方向の端部に接続するようにすると、言い換えると、熱伝導性ゴム組成物３０に、ベルト層２２の端部側に突出しベルト層２２の端部に接触する接続部３００２を設けると、ベルト層２２の端部で生じる熱は接続部３００２からショルダー部１４の表面を構成する熱伝導性ゴム組成物３０に効率よく伝導され、熱伝導性ゴム組成物３０の表面から放熱される。したがって、ベルト層２２の端部を冷却する上でより一層有利となる。
この場合、接続部３００２は、タイヤ半径方向においてベルト層２２の内側に接していてもよく、外側に接していてもよい。
接続部３００２の内端は、ベルト層２２を構成する最も幅の大きいベルトプライの幅Ｗよりも内側にあることが好ましく、さらに０．７Ｗよりも外側にあることが好ましい。

なお、本発明の空気入りタイヤ１０は、サイドウォール部１６に三日月形状の補強ゴム層を備えるランフラットタイヤにも無論適用される。
すなわち、ランフラットタイヤでは、補強ゴム層によりサイドウォール部１６の剛性が高められているため、サイドウォール部１６が撓みにくくショルダー部１４が撓みがちで、ショルダー部１４に熱が生じ、この熱がショルダー部１４に溜まり易い。
また、キャンバー角がついた車両は、トレッド部１２のショルダー寄りの箇所が多く接地して接地圧が高くなり、ショルダー部１４に熱が溜まり易い。
本発明の空気入りタイヤ１０では、ショルダー部１４を効率よく冷却できるため、ランフラットタイヤの耐久性を向上する上で有利となる。

キャンバー角がついた車両を想定したタイヤの高速耐久性、操縦安定性について評価を行なった。
タイヤサイズ
従来品１、比較例１〜５、発明品１〜６： ２４５／４５Ｒ１８
従来品２、発明品７：２４５／４５ＲＦ１８
荷重条件：５．００ｋＮ
キャンバ角：−３．０度
試験空気圧：２３０ｋＰａ
室温：２５度
上記条件にて、１．７ｍドラムを用い、各タイヤについて１２０Ｋｍ／ｈからスタートし、５分毎に１０Ｋｍ／ｈづつ速度を増加し、故障検知器作動まで速度を増加させた。
高速耐久性（ＣＡ付き高速耐久性）についての評価結果の判定は、故障検知器作動時点での走行距離を、従来品を１００とする指数により表示し、数値が大きいほど耐久性に優れることを示す。
操縦安定性についての評価の判定は、テストドライバーによる操縦安定性の官能評価を行い、従来品１を３点とし、この３点を基準として評価し、数値が大きいほど操縦安定性に優れることを示す。

発明品３は図３で示すように、溝加工範囲の中間位置にて区切り、溝角度をθ1、θ2としたものである。
発明品４は図４で示すように、細溝３２をぎざぎざの線状に延在させ、振幅W２を１ｍｍとし、ピッチP２を３ｍｍとしたものである。
各部位は以下のように設定した。なお、ＳＨはタイヤ断面高さ（図１参照）であり、Ｗはベルト層２２を構成する最も幅の大きいベルトプライの幅（図１参照）である。
サイドウォール部：０．３ＳＨ〜０．６５ＳＨの範囲
ショルダー部；０．３ＳＨ〜０．８Ｗまでの範囲

（従来品１と発明品１との比較）
ショルダー部１４の表面側の箇所が、熱伝導率が０．３Ｋｃａｌ／ｍｈ℃の熱伝導性ゴム組成物３０で形成され、その表面に、幅０．５ｍｍ、深さ０．８ｍｍの細溝３２が０．５ｍｍのピッチで形成された発明品１は、操縦安定性が従来品１と同等で、タイヤの高速耐久性が従来品１に比べて向上している。
（比較例１の検討）
熱伝導率が０．３Ｋｃａｌ／ｍｈ℃の熱伝導性ゴム組成物３０を用いることなくショルダー部１４の表面に、幅１ｍｍ、深さ０．８ｍｍの細溝３２のみが１ｍｍのピッチで形成された比較例１は、操縦安定性、高速耐久性の双方が従来品１と同等である。すなわち、細溝３２を設けるのみでは、タイヤの高速耐久性を向上することができない。
（比較例２の検討）
ショルダー部１４ではなくサイドウォール部１６に配されるゴムの少なくとも１部分がが、熱伝導率が０．４Ｋｃａｌ／ｍｈ℃の熱伝導性ゴム組成物３０で形成され、ショルダー部１４の表面に細溝３２が形成されていない比較例２は、操縦安定性、高速耐久性の双方が従来品１と同等である。

（比較例３の検討）
ショルダー部１４の表面側ではなくベルトエッジ部の箇所が、熱伝導率が０．４Ｋｃａｌ／ｍｈ℃の熱伝導性ゴム組成物３０で形成され、ショルダー部１４の表面に細溝３２が形成されていない比較例３は、操縦安定性、高速耐久性の双方が従来品１と同等である。
（比較例４の検討）
ショルダー部１４の表面側の箇所が、熱伝導率が０．４Ｋｃａｌ／ｍｈ℃の熱伝導性ゴム組成物３０で形成され、ショルダー部１４の表面に細溝３２が形成されている。しかしながら、細溝３２の幅が０．２ｍｍ、深さが０．２ｍｍ、ピッチが０．２ｍｍであるため、操縦安定性が従来品１と同等で、タイヤの高速耐久性が従来品１に比べて若干向上するに留まる。
（比較例５の検討）
ショルダー部１４の表面側の箇所が、熱伝導率が０．４Ｋｃａｌ／ｍｈ℃の熱伝導性ゴム組成物３０で形成され、ショルダー部１４の表面に細溝３２が形成されている。しかしながら、細溝３２の幅が４．０ｍｍ、深さが５ｍｍ、ピッチが４ｍｍであるため、高速耐久性を従来品１よりも向上できるものの、操縦安定性が従来品１に比べて低下する。

（発明品２〜６の検討）
ショルダー部１４の表面側の箇所が、熱伝導率が０．４Ｋｃａｌ／ｍｈ℃の熱伝導性ゴム組成物３０で形成され、その表面に、所定の幅、深さの細溝３２が所定のピッチで形成された発明品２〜６は、操縦安定性が従来品１と同等で、タイヤの高速耐久性が従来品１に比べて向上している。
なお、細溝３２は、発明品３、４を除いて全て直線状に延在しており、発明品３では、タイヤ周方向に対して交差角度の異なる２つの直線の組み合わせで構成され、発明品４ではぎざぎざの線状に形成されている。
また、細溝３２がタイヤ周方向に対して交差する角度は、発明品１では５度となっており、発明品２、４では６０度、発明品３では６０度と７０度、発明品５では８０度、発明品６では１００度となっている。
また、発明品５は、装着された状態で車両の内側に位置するショルダー部１４のみが、０．４Ｋｃａｌ／ｍｈ℃の熱伝導性ゴム組成物３０で形成され、その表面に、所定の幅、深さの細溝３２が所定のピッチで形成されており、装着された状態で車両の外側に位置するショルダー部１４の構成は従来と同様である。

（従来品２と発明品７の検討）
従来品２と発明品７は共にランフラットタイヤに適用したものであり、ショルダー部１４の表面側の箇所が、熱伝導率が０．４Ｋｃａｌ／ｍｈ℃の熱伝導性ゴム組成物３０で形成され、その表面に、幅１ｍｍ、深さ０．８ｍｍの細溝３２が１ｍｍのピッチで形成された発明品７は、操縦安定性が従来品２と同等で、タイヤの高速耐久性が従来品２に比べて向上している。

１０……空気入りタイヤ、１２……トレッド部、１４……ショルダー部、１６……サイドウォール部、１８……ビード部、２０……カーカス層、２２……ベルト層、３０……熱伝導性ゴム組成物、３２……細溝。

Claims (7)

1. トレッド部からショルダー部、サイドウォール部を経てビード部のビードコアの周りで折り返されるカーカス層と、トレッド部の内部でカーカス層の半径方向外側に配置されるベルト層とを備える空気入りタイヤにおいて、
   ショルダー部の表面を含む表面側の箇所は、熱伝導率が０．３Ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上の熱伝導性ゴム組成物から形成されており、かつ、前記熱伝導性ゴム組成物の表面に、幅が０．５〜３．０ｍｍの細溝が０．５〜３．０ｍｍのピッチで形成されている、
   空気入りタイヤ。
2. 前記細溝の延在方向がタイヤ周方向に対して交差する角度θは、５°〜８０°または１００°〜１７５°である、
   請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記熱伝導性ゴム組成物の表面をタイヤ半径方向において複数の領域に区切り、各領域毎に、タイヤ周方向に対する細溝の延在方向の角度θが異なる、
   請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記細溝は、直線状に延在し、または、曲線状に延在し、または、それらの組み合わせで延在し、または、ぎざぎざの線状に延在している、
   請求項１乃至３に何れか１項記載の空気入りタイヤ。
5. 前記熱伝導性ゴム組成物から形成され、その表面に細溝が形成されるショルダー部は、タイヤ幅方向の両側に位置するショルダー部のうちの何れか１方に設けられる、
   請求項１乃至４に何れか１項記載の空気入りタイヤ。
6. 前記熱伝導性ゴム組成物に、ベルト層の幅方向の端部に接続する接続部が設けられている、
   請求項１乃至５に何れか１項記載の空気入りタイヤ。
7. 前記空気入りタイヤはランフラットタイヤである、
   請求項１乃至６に何れか１項記載の空気入りタイヤ。

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