JP2012188081A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】操縦安定性の確保と、高速耐久性の向上及びころがり抵抗の低減と、を両立させた空気入りタイヤを提供すること。
【解決手段】一対のビードコア14間をトロイダル状に延びるカーカス層16と、カーカス層16のタイヤ径方向外側に配置されるベルト層20と、ベルト層20のタイヤ径方向外側に配置されるトレッド30を構成しタイヤ赤道面CL上にセンターリブ43を区画する一対のセンター周方向主溝42、44、及び一対のショルダー周方向溝52、46が外周面に形成されたキャップゴム32と、トレッド30を構成しベルト層20の端部を覆い且つ内側端部34Bが範囲L1に位置しキャップゴム32よりも損失正接が小さいベースゴム34と、トレッド30を構成しベルト層20の端部を覆い且つ内側端部35Bが範囲L2に位置しキャップゴム32よりも損失正接が小さいベースゴム35と、をタイヤ10が有すること。
【選択図】図1

Description

本発明は、トレッドをキャップゴムとベースゴムで構成した空気入りタイヤに関する。
従来より、トレッドを、キャップゴムと、該キャップゴムよりも低発熱のベースゴムの2層構造とした空気入りタイヤが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。この種の空気入りタイヤは、トレッドのタイヤ径方向内側が低発熱、すなわち、損失正接が小さいベースゴムで構成されることから、高速耐久性、及びころがり抵抗に優れる。
特開2007−137134号公報 欧州特許出願公開第838353号明細書
しかしながら、損失正接が小さいベースゴム層は、キャップゴム層よりも軟らかいことが多く、トレッドの剛性が低下する傾向にある。トレッドの剛性が低下した場合、操縦安定性に影響が生じやすい。
特許文献1、2では、一対のベースゴムをベルト層のタイヤ幅方向両端部近傍にそれぞれ配置しているため、ベースゴムが配置されていないトレッド中央部の剛性は低下が抑制されていると考えられる。操縦安定性には、トレッド中央部の剛性が主に影響するため、特許文献1、2のように、トレッド中央部の剛性低下を抑制することで、操縦安定性が確保される。しかし、上記のようにベースゴムを配置すると、ベースゴムの配置領域が狭くなり、高速耐久性の向上、及びころがり抵抗の低減効果が十分でなくなる。
本発明は、操縦安定性の確保と、高速耐久性の向上及びころがり抵抗の低減と、を両立させた空気入りタイヤを提供することを課題とする。
請求項1の空気入りタイヤは、一対のビードコア間をトロイダル状に延びるカーカス層と、前記カーカス層のタイヤ径方向外側に配置されるベルト層と、前記ベルト層のタイヤ径方向外側に配置されるトレッドを構成し、タイヤ赤道面上にセンター陸部を区画する一対のセンター周方向溝及び前記一対のセンター周方向溝のタイヤ幅方向両外側にそれぞれ中間陸部を区画する一対のショルダー周方向溝が外周面に形成されたキャップゴムと、前記トレッドを構成し、前記キャップゴムのタイヤ径方向内側にタイヤ赤道面を挟んでそれぞれ配置され、前記ベルト層の端部を覆い且つタイヤ幅方向内側の端部が前記中間陸部の中点から前記センター周方向溝のタイヤ幅方向内側の開口端までの範囲に位置し、前記キャップゴムよりも損失正接が小さいベースゴムと、を有している。
請求項1の空気入りタイヤでは、走行時にトレッドとベルト層との間に生じる歪が大きいトレッドのベルト層端部近傍部分を、キャップゴムよりも損失正接が小さいベースゴムで構成して該ベースゴムでベルト層端部を覆っている。これにより、請求項1の空気入りタイヤは、例えば、トレッドのベルト層端部近傍部分をキャップゴムで構成して該キャップゴムでベルト層端部を覆ったものと比べて、トレッドのベルト層端部近傍部分の発熱を抑制することができる。
特に、高速走行時には、トレッドとベルト層との間の歪がより大きくなるため、トレッドのベルト層端部近傍部分の発熱もより高くなるが、上記のようにベースゴムでベルト層端部を覆うことで、トレッドのベルト層端部近傍部分の発熱が抑制されて、発熱による不具合(例えば、トレッドとベルト層との間の剥離など)の発生が抑制され、高速耐久性が向上する。
また、上記歪が大きいトレッドのベルト層端部近傍部分を、キャップゴムよりも損失正接が小さいベースゴムで構成していることから、歪エネルギーの損失が低減されて、ころがり抵抗が低減される。
また、ベースゴムは、タイヤ幅方向内側の端部が中間陸部の中点からセンター周方向溝のタイヤ幅方向内側の開口端までの範囲に位置する、言い換えると、トレッド中央部に位置するセンター陸部のタイヤ径方向内側には、ベースゴムが配置されないことから、トレッド中央部に位置するセンター陸部の剛性が確保され、操縦安定性が確保される。
なお、ここで言う中間陸部の中点とは、タイヤ幅方向断面における中間陸部の踏面の中点を指している。
さらに、ベースゴムは、ベルト層の端部を覆い且つタイヤ幅方向内側の端部が上記範囲に位置することから、走行時のトレッドとベルト層との間の歪によるトレッドの発熱が広い範囲で抑制される。これにより、高速耐久性が効果的に向上する。
また、ベースゴムは、ベルト層の端部を覆い且つタイヤ幅方向内側の端部が上記範囲に位置することから、走行時のトレッドとベルト層との間の歪エネルギーの損失が広い範囲で低減される。これにより、ころがり抵抗が効果的に低減される。
請求項2の空気入りタイヤは、請求項1に記載の空気入りタイヤにおいて、前記ベースゴムは、厚みがタイヤ赤道面上における前記トレッドの厚みの11〜20%を満たし、60°Cにおける損失正接が0.10以上0.15以下を満たす。
請求項2の空気入りタイヤでは、ベースゴムの60°Cにおける損失正接が0.10以上0.15以下を満たすことにより、走行時におけるベースゴムの歪エネルギー損失(発熱)を効果的に抑制することができる。
一方、一般的な空気入りタイヤにおいては、キャップゴムを耐カット性や耐摩耗性に優れるゴムとし、ベースゴムを損失正接の小さい(低発熱)ゴムとすることが多い。このような特性を有するベースゴムの厚みがトレッドの厚みの20%を超えた場合、トレッドの摩耗中期又は後期にベースゴムが表面に露出してしまい、タイヤの寿命を短くする虞がある。また、ベースゴムの厚みがトレッドの厚みの11%未満の場合、ベースゴムの厚みが薄く、ベースゴム近傍のキャップゴムがトレッドとベルト層との間の歪により過剰に発熱して歪エネルギーの損失が上昇する虞もある。
これにより、ベースゴムの厚みは、トレッドの厚みの11〜20%を満たすことが好ましい。
請求項3の空気入りタイヤは、請求項1又は請求項2に記載の空気入りタイヤにおいて、一方の前記センター周方向溝のタイヤ幅方向内側の開口端と、他方の前記センター周方向溝のタイヤ幅方向内側の開口端のタイヤ幅方向の位置がタイヤ赤道面を挟んで非対称となっている。
請求項3の空気入りタイヤでは、操縦安定性、ハイドロプレーニング性、耐摩耗性など、車両装着IN側とOUT側で現象が異なる性能については、ブロック剛性、ネガティブ比を車両装着IN側とOUT側とで上記のように非対称とすることで最適化することができる。その非対称トレッドパターンにおいては、ベースゴムのタイヤ幅方向内側の端部も非対称トレッドパターンに合せて非対称とすることが好ましい。
請求項4の空気入りタイヤは、請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤにおいて、前記キャップゴムは、30°Cにおける動的貯蔵弾性率が13MPa以上16MPa以下を満たす。
請求項4の空気入りタイヤでは、キャップゴムの動的貯蔵弾性率が13MPa以上16MPa以下を満たすことから、乗り心地性と、耐摩耗性及び耐カット性とが両立される。
以上説明したように本発明の空気入りタイヤによれば、操縦安定性の確保と、高速耐久性の向上及びころがり抵抗の低減と、を両立させることができる。
第1実施形態の空気入りタイヤのタイヤ幅方向に沿って切断した断面図である。 第1実施形態の空気入りタイヤの外周側から見た平面図である。
以下、本発明の空気入りタイヤの一実施形態について図面を参照しながら説明する。
[第1実施形態]
図1、2には、第1実施形態の空気入りタイヤ10(以下、単にタイヤ10と記載。)が示されている。図中の符号CLはタイヤ赤道面を示し、矢印Wは、タイヤ幅方向を示している。
また、図中の符号TWはトレッド幅を示している。なお、このトレッド幅TWは、タイヤ幅方向両側のトレッド端同士の間隔のことである。また、トレッド端とは、空気入りタイヤをJATMA YEAR BOOK(2011年度版、日本自動車タイヤ協会規格)に規定されている適用リムに装着し、JATMA YEAR BOOKでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力(内圧−負荷能力対応表の太字荷重)に対応する空気圧(最大空気圧)の100%を内圧として充填し、最大負荷能力を負荷したときのタイヤ幅方向最外側の接地部分を指す。なお、使用地又は製造地においてTRA規格、ETRTO規格が適用される場合は各々の規格に従う。
図1に示すように、タイヤ10は、一対のビード部12と、これら一対のビード部12内にそれぞれ埋設された一対のビードコア14と、一対のビードコア14間をトロイド状に延びるカーカス層16と、このカーカス層16の径方向外側に設けられるベルト層20と、このベルト層20の径方向外側に設けられるトレッド30と、ビード部12とトレッド30との間に設けられるサイド部18と、を備えている。
(カーカス層)
カーカス層16は、1枚または複数枚のカーカスプライ17によって構成されている。このカーカスプライ17は、端部側がビードコア14周りにタイヤ内側からタイヤ外側へ折り返されている。この折り返し部17Aの端部17Eは、ベルト層20のタイヤ径方向内側に位置し、ベルト層20とカーカスプライ17の本体部17Bにより挟まれている。
なお、カーカスプライ17は、ラジアル方向に沿って延びる複数本のコードを被覆ゴムで被覆して形成されている。
(ベルト層)
図1に示すように、ベルト層20は、タイヤ径方向内側から順に交錯ベルト21、スパイラルベルト22、補強ベルト23により構成されている。なお、ベルト層20を構成する各種ベルト、及びベルトの組合せは、従来の空気入りタイヤで知られているものを全て使用することができる。
交錯ベルト21は、カーカス層16のタイヤ径方向外側に配置されている。この交錯ベルト21は、タイヤ赤道面CLに対して傾斜する複数本のコード(図示省略)を含むベルトプライの複数枚(本実施形態では2枚)から構成され、互いに隣接するベルトプライ21A、21Bの各コードは、タイヤ赤道面CLに対して反対方向に傾斜している。なお、本実施形態では、タイヤ径方向内側のベルトプライ21Aの幅がベルトプライ21Bの幅よりも狭くなっている。
スパイラルベルト22は、交錯ベルト21のタイヤ径方向外側に配置されている。このスパイラルベルト22は、被覆ゴムで被覆した1本又は複数本のコード(図示省略)をタイヤ周方向に螺旋状に巻回して構成されている。なお、本実施形態では、2枚のスパイラルベルト22を交錯ベルト21のタイヤ径方向外側に配置している。
補強ベルト23は、スパイラルベルト22のタイヤ径方向外側で且つスパイラルベルト22の端部側にそれぞれ配置され、交錯ベルト21のタイヤ幅方向の端部(ベルトプライ21A、21Bのタイヤ幅方向の端部)をそれぞれ覆っている。この補強ベルト23は、被覆ゴムで被覆した1本又は複数本のコードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回して構成されている。
(トレッド)
図1に示すように、トレッド30は、キャップゴム32と、該キャップゴム32のタイヤ径方向内側にタイヤ赤道面CLを挟んでそれぞれ配置されたベースゴム34、35とで構成されている。
キャップゴム32は、外周面がトレッド踏面40を構成している。図2に示すように、このトレッド踏面40には、タイヤ周方向へ延びる一対のセンター周方向主溝42、44がタイヤ赤道面CLを挟んでそれぞれ形成されている。なお、図2中では、センター周方向主溝42はタイヤ赤道面CLに対して左側の溝を指し、センター周方向主溝44はタイヤ赤道面CLに対して右側の溝を指している。これら一対のセンター周方向主溝42、44により、トレッド踏面40には、タイヤ赤道面CL上にセンターリブ43(センター陸部の一例)が区画形成されている。なお、本実施形態のセンターリブ43は、溝などにより分断されず、タイヤ周方向に連続している。また、センター周方向主溝42のタイヤ幅方向内側の開口端42Aとセンター周方向主溝44のタイヤ幅方向内側の開口端44Aのタイヤ幅方向の位置がタイヤ赤道面CLを挟んで非対称となっている。
図2に示すように、トレッド踏面40には、センター周方向主溝44のタイヤ幅方向外側にタイヤ周方向へ延びるショルダー周方向主溝46が形成されている。センター周方向主溝44とショルダー周方向主溝46との間には、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる傾斜溝50がタイヤ周方向に所定のピッチで形成されている。この傾斜溝50は、センター周方向主溝44とショルダー周方向主溝46とを連結している。これらのセンター周方向主溝44、ショルダー周方向主溝46、及び傾斜溝50により、トレッド踏面40には、タイヤ周方向に分断された複数の中間陸部47が区画形成されている。
また、トレッド踏面40には、ショルダー周方向主溝46のタイヤ幅方向外側にタイヤ周方向へ延びる周方向細溝48が形成され、周方向細溝48からタイヤ幅方向外側へ延びるラグ溝49がタイヤ周方向へ所定のピッチで形成されている。
さらに、トレッド踏面40には、センター周方向主溝42のタイヤ幅方向外側にタイヤ周方向へ断続的に形成されたタイヤ周方向へ延びるショルダー周方向副溝52が形成されている。センター周方向主溝42とショルダー周方向副溝52との間には、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる傾斜溝54がタイヤ周方向に所定のピッチで形成されている。この傾斜溝54は、センター周方向主溝42とショルダー周方向副溝52の端部とを連結している。これらのセンター周方向主溝42、ショルダー周方向副溝52、及び傾斜溝54によって、トレッド踏面40には、タイヤ周方向に配列された複数の中間陸部51が形成されている。
またさらに、トレッド踏面40には、ショルダー周方向副溝52のタイヤ幅方向外側に、タイヤ幅方向外側へ延びるラグ溝53がタイヤ周方向へ所定のピッチで形成されている。なお、図1では、トレッドショルダー側の溝を省略している。
図1に示すように、ベースゴム34は、キャップゴム32とベルト層20の間で且つ、タイヤ赤道面CLに対してセンター周方向主溝42が形成されている側に配置されている。ベースゴム34のタイヤ幅方向外側の外側端部34Aは、ベルト層20の端部(ベルトの最もタイヤ幅方向外側の端部)よりもタイヤ幅方向外側に位置している。一方、ベースゴム34のタイヤ幅方向内側の内側端部34Bは、中間陸部51の中点P1からセンター周方向主溝42のタイヤ幅方向内側の開口端42B(図2では、センターリブ43のタイヤ幅方向外側端(左側端))までの範囲L1に位置している。
また、ベースゴム35は、キャップゴム32とベルト層20の間で且つ、タイヤ赤道面CLに対してセンター周方向主溝44が形成されている側に配置されている。ベースゴム35のタイヤ幅方向外側の外側端部35Aは、ベルト層20の端部(ベルトの最もタイヤ幅方向外側の端部)よりもタイヤ幅方向外側に位置している。一方、ベースゴム35のタイヤ幅方向内側の内側端部35Bは、中間陸部47の中点P2からセンター周方向主溝44のタイヤ幅方向内側の開口端44B(図2では、センターリブ43のタイヤ幅方向外側端(右側端))タイヤ幅方向外側の開口端44Aまでの範囲L2に位置している。
これらの構成により、ベルト層20の両端部がベースゴム34、35により覆われている。
ベースゴム34、35の損失正接は、キャップゴム32の損失正接よりも小さく、さらに、60°Cにおいて0.10以上0.15以下を満たしている。なお、本実施形態では、ベースゴム34、35の損失正接を同じ値にしているが、上記数値(60°Cにおいて0.10以上0.15以下)内であれば、ベースゴム34、35の損失正接を異ならせてもよい。
ベースゴム34の厚みT1及びベースゴム35の厚みT2は、タイヤ赤道面CL上におけるトレッド30の厚みT0の11〜20%を満たしている。なお、本実施形態では、厚みT1と厚みT2を同じ値にしているが、上記数値(11〜20%)内であれば、厚みT1と厚みT2を異ならせてもよい。
キャップゴム32の動的貯蔵弾性率は、30°Cにおいて13MPa以上16MPa以下を満たしている。
次に、本実施形態のタイヤ10の作用効果について説明する。
タイヤ10では、走行時にトレッド30とベルト層20との間に生じる歪が大きいトレッド30のベルト層端部近傍部分(ベルト層20の端部近傍の部分)を、キャップゴム32よりも損失正接が小さいベースゴム34、35で構成して該ベースゴム34、35でベルト層20の両端部をそれぞれ覆っている。これにより、タイヤ10は、例えば、トレッド30のベルト層端部近傍部分をキャップゴム32で構成して該キャップゴム32でベルト層20の端部を覆ったものと比べて、トレッド30のベルト層端部近傍部分の発熱を抑制することができる。
特に、高速走行時には、トレッド30とベルト層20との間の歪がより大きくなるため、トレッド30のベルト層端部近傍部分の発熱もより高くなるが、上記のようにベースゴム34、35でベルト層20の両端部をそれぞれ覆うことで、トレッド30のベルト層端部近傍部分の発熱が抑制されて、発熱による不具合(例えば、トレッド30とベルト層20との間の剥離など)の発生が抑制され、高速耐久性が向上する。
また、上記歪が大きいトレッド30のベルト層端部近傍部分を、キャップゴム32よりも損失正接が小さいベースゴム34、35で構成していることから、歪エネルギーの損失が低減されて、ころがり抵抗が低減される。
一方、ベースゴム34は内側端部34Bが範囲L1に位置し、ベースゴム35は内側端部35Bが範囲L2に位置している、言い換えると、トレッド30の中央部に位置するセンターリブ43のタイヤ径方向内側には、ベースゴム34、35が配置されていないことから、トレッド中央部に位置するセンターリブ43の剛性が確保され、操縦安定性が確保される。なお、本実施形態では、センターリブ43がタイヤ周方向に連続していることから、センターリブ43の剛性がより確保される。
さらに、ベースゴム34はベルト層20の端部を覆い且つ内側端部34Bが範囲L1に位置し、ベースゴム35はベルト層20の端部を覆い且つ内側端部35Bが範囲L2に位置していることから、走行時のトレッド30とベルト層20との間の歪によるトレッド30の発熱が広い範囲で抑制される。これにより、高速耐久性が効果的に向上する。またさらに、ベースゴム34、35は、上記のように配置されることから、走行時のトレッド30とベルト層20との間の歪エネルギーの損失が広い範囲で低減される。これにより、ころがり抵抗が効果的に低減される。
以上のことから、タイヤ10によれば、操縦安定性の確保と、高速耐久性の向上及びころがり抵抗の低減と、を両立させることができる。
また、ベースゴム34、35の各損失正接が、60°Cにおいて0.10以上0.15以下を満たすことから、走行時におけるベースゴム34、35の各歪エネルギー損失(発熱)を効果的に抑制することができる。
ベースゴム34の厚みT1がトレッド30の厚みT0の20%超えた場合、トレッド30の摩耗中期又は後期にベースゴム34がタイヤ表面に露出してしまい、タイヤの寿命を短くする虞がある。また、厚みT1が厚みT0の11%未満の場合、ベースゴム34の厚みが薄すぎて、ベースゴム34近傍のキャップゴム32がトレッド30とベルト層20との間の歪により過剰に発熱して歪エネルギーの損失が上昇する虞もある。
一方、ベースゴム35の厚みT2が厚みT0の20%超えた場合、トレッド30の摩耗中期又は後期にベースゴム35がタイヤ表面に露出してしまい、タイヤの寿命を短くする虞がある。また、厚みT2が厚みT0の11%未満の場合、ベースゴム35の厚みが薄すぎて、ベースゴム35近傍のキャップゴム32がトレッド30とベルト層20との間の歪により過剰に発熱して歪エネルギーの損失が上昇する虞もある。
これにより、厚みT1及び厚みT2は、それぞれ厚みT0の11〜20%を満たすことが好ましい。
そして、キャップゴム32の動的貯蔵弾性率が13MPa以上16MPa以下を満たしていることから、乗り心地性と、耐摩耗性及び耐カット性とが両立される。これは、キャップゴム32の動的貯蔵弾性率が13MPa未満の場合には、キャップゴム32が軟らかく、乗り心地性に優れるが耐摩耗性や耐カット性に劣り、16MPa以下の場合には、キャップゴム32が硬く、耐摩耗性や耐カット性に優れるが、乗り心地性に劣るためである。
上述の第1実施形態では、センター周方向主溝42の開口端42Bとセンター周方向主溝44の開口端44Bとのタイヤ幅方向の位置がタイヤ赤道面CLを挟んで非対称となる構成としているが、本発明はこの構成に限定されず、センター周方向主溝42の開口端42Bとセンター周方向主溝44の開口端44Bのタイヤ幅方向の位置がタイヤ赤道面CLを挟んで対称であってもよい。
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。
10 タイヤ(空気入りタイヤ)
14 ビードコア
16 カーカス層
20 ベルト層
30 トレッド
32 キャップゴム
34、35 ベースゴム
34B、35B 内側端部(タイヤ幅方向内側の端部)
40 トレッド踏面(外周面)
42、44 センター周方向主溝(一対のセンター周方向溝)
46 ショルダー周方向主溝(ショルダー周方向溝)
52 ショルダー周方向副溝(ショルダー周方向溝)
47、51 中間陸部
42A、44A 開口端
42B、44B 開口端
43 センターリブ(センター陸部)
CL タイヤ赤道面
L1、L2 範囲
TW トレッド幅
T0 厚み(タイヤ赤道面上におけるトレッドの厚み)
T1、T2 厚み(ベースゴムの厚み)

Claims (4)

  1. 一対のビードコア間をトロイダル状に延びるカーカス層と、
    前記カーカス層のタイヤ径方向外側に配置されるベルト層と、
    前記ベルト層のタイヤ径方向外側に配置されるトレッドを構成し、タイヤ赤道面上にセンター陸部を区画する一対のセンター周方向溝及び前記一対のセンター周方向溝のタイヤ幅方向両外側にそれぞれ中間陸部を区画する一対のショルダー周方向溝が外周面に形成されたキャップゴムと、
    前記トレッドを構成し、前記キャップゴムのタイヤ径方向内側にタイヤ赤道面を挟んでそれぞれ配置され、前記ベルト層の端部を覆い且つタイヤ幅方向内側の端部が前記中間陸部の中点から前記センター周方向溝のタイヤ幅方向内側の開口端までの範囲に位置し、前記キャップゴムよりも損失正接が小さいベースゴムと、
    を有する空気入りタイヤ。
  2. 前記ベースゴムは、厚みがタイヤ赤道面上における前記トレッドの厚みの11〜20%を満たし、60°Cにおける損失正接が0.10以上0.15以下を満たす請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 一方の前記センター周方向溝のタイヤ幅方向内側の開口端と、他方の前記センター周方向溝のタイヤ幅方向内側の開口端のタイヤ幅方向の位置がタイヤ赤道面を挟んで非対称となっている請求項1又は請求項2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記キャップゴムは、30°Cにおける動的貯蔵弾性率が13MPa以上16MPa以下を満たす請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
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