JP2013028196A

JP2013028196A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2013028196A
Application number: JP2011163516A
Authority: JP
Inventors: Shinya Kimura; 真也木村
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2013-02-07

Abstract

【課題】キャップゴムとベースゴムとの境界面の断面形状を改善することで、耐久性を向上する。
【解決手段】少なくとも２枚のベルトプライからなるベルト層７の外側に配されたトレッドゴム２Ｇを含む空気入りタイヤ１である。前記トレッドゴム２Ｇは、トレッド外面に露出してトレッド幅方向に延在するキャップゴム部９と、このキャップゴム部９のタイヤ半径方向内方に配されかつ前記キャップゴム部９よりもゴム硬度の小さいゴムからなるベースゴム部１０とを含む。正規リムに装着されかつ正規内圧が充填された無負荷である正規状態のタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面において、前記キャップゴム部９と前記ベースゴム部１０との境界面Ｒｅは、凸凹の波状でトレッド幅方向にのびる波状部１１を有し、かつ、前記波状部１１の振幅Ｔは、前記トレッドゴム２Ｇの厚さＴＧの１０〜２０％である。
【選択図】図１

Description

本発明は、キャップゴムとベースゴムとの境界面の断面形状を改善することにより、耐久性を向上させた空気入りタイヤに関する。

近年、車両の乗り心地性や操縦安定性等を向上させるため、図４に示されるように、空気入りタイヤｔのトレッドゴムｔｇを、トレッド外面ｔｓに露出するキャップゴム部ｃと、該キャップゴム部ｃのタイヤ半径方向内側に配されるベースゴム部ｂとからなる２層構造としたものが採用されている。

しかしながら、このような空気入りタイヤｔは、通常、キャップゴム部ｃとベースゴム部ｂとの境界面ｋが直線状で形成されるため、接着力が十分でなく、旋回時等の横力により剥離し易いという問題があった。

特開２００３−１０４００９号公報特開２００５−５９８０３号公報

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、キャップゴムとベースゴムとの境界面の断面形状を改善することを基本として、耐久性を向上しうる空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつ前記トレッド部の内側に配された少なくとも２枚のベルトプライからなるベルト層と、前記ベルト層の外側に配されたトレッドゴムとを含む空気入りタイヤであって、前記トレッドゴムは、トレッド外面に露出してトレッド幅方向に延在するキャップゴム部と、このキャップゴム部のタイヤ半径方向内方に配されかつ前記キャップゴム部よりもゴム硬度の小さいゴムからなるベースゴム部とを含み、正規リムに装着されかつ正規内圧が充填された無負荷である正規状態のタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面において、前記キャップゴム部と前記ベースゴム部との境界面は、凸凹の波状でトレッド幅方向にのびる波状部を有し、かつ、前記波状部の振幅Ｔは、前記トレッドゴムの厚さの１０〜２０％であることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記キャップゴム部のゴム体積Ｖｃとベースゴム部のゴム体積Ｖｂとの比Ｖｃ／Ｖｂは、０．８〜９．０である請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記キャップゴム部のゴム硬度は、５０〜７０度である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記ベルトプライは、タイヤ赤道Ｃに対して２４〜２８°の角度で傾けられたベルトコードを有する請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項５記載の発明は、前記ベースゴム部のゴム硬度と前記キャップゴム部のゴム硬度との差が５〜１０度である請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項６記載の発明は、前記波状部は、正弦波状である請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項７記載の発明は、前記波状部は、矩形波状である請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項８記載の発明は、前記波状部は、三角波状である請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

本発明の空気入りタイヤは、トレッドゴムが、トレッド外面に露出してトレッド幅方向に延在するキャップゴム部と、このキャップゴム部のタイヤ半径方向内方に配されかつ前記キャップゴム部よりもゴム硬度の小さいゴムからなるベースゴム部とを含む。そして、正規リムに装着されかつ正規内圧が充填された無負荷である正規状態のタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面において、前記キャップゴム部と前記ベースゴム部との境界面は、凸凹の波状でトレッド幅方向にのびる波状部を有す。また、前記波状部の振幅Ｔは、前記トレッドゴムの厚さの１０〜２０％に規定される。このような空気入りタイヤは、キャップゴム部のゴム硬度が大きいため、耐摩耗性能や操縦安定性、とりわけ直進安定性に優れる他、波状部の剛性が高く維持される。また、前記波状部を有する境界面の面積は、従来の直線状部で形成される境界面の面積よりも大きくなるため、接着力が高まる。従って、本発明の空気入りタイヤは、耐久性が向上する。

本発明の一実施形態の空気入りタイヤを示す右半分の断面図である。（ａ）は、本実施形態のトレッドゴムの波状部を説明する部分断面図、（ｂ）及び（ｃ）は、他の実施形態のトレッドゴムの波状部を説明する部分断面図である。（ａ）は、本実施形態のトレッドゴムを製造するゴム押出装置の概念図、（ｂ）は、ゴム押出装置に使用されるダイプレートの斜視図である。従来のトレッドゴムの形状を説明する断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」ということがある。）１の正規状態のタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面図である。本明細書において、「正規状態」とは、タイヤが、正規リム（図示せず）にリム組みされかつ正規内圧が充填されしかも無負荷である状態とし、特に断りがない場合、タイヤ各部の寸法等は、この正規状態で測定された値とする。

ここで、前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めているリムであり、ＪＡＴＭＡであれば"標準リム"、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"となる。また、前記「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば"最高空気圧"、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とする。

本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されるベルト層７と、該ベルト層７のタイヤ半径方向の外側に配されたトレッドゴム２Ｇとを含んで構成される。なお、本実施形態では、乗用車用の空気入りタイヤが示され、そのトレッド部２には、適宜排水用の溝８が設けられても良い。

前記カーカス６は、一対のビードコア５、５間をトロイド状に跨る本体部６ａと、この本体部６ａの両側に連なりかつ前記ビードコア５の回りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを有する少なくとも１枚、本実施形態では１枚のカーカスプライ６Ａからなる。前記カーカスプライ６Ａは、カーカスコードがタイヤ赤道Ｃ方向に対して例えば７５〜９０°の角度で傾けられている。前記カーカスコードには、例えば有機繊維コード又はスチールコードが採用される。

前記ベルト層７は、少なくとも２枚、本実施形態では、タイヤ半径方向内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから構成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、タイヤ赤道Ｃに対して傾けられたスチールコード等の高弾性のベルトコードを有する。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードが互いに交差する向きに重ねられている。

図１、図２に示されるように、本発明の空気入りタイヤ１のトレッドゴム２Ｇは、トレッド外面２ｎに露出してトレッド幅方向に延在するキャップゴム部９と、このキャップゴム部９のタイヤ半径方向内方に配されかつトレッド幅方向にのびるベースゴム部１０とを少なくとも含んだ多層構造体（本実施形態では、キャップゴム部９とベースゴム部１０との２層構造体）をなす。なお、本実施形態のキャップゴム部９及びベースゴム部１０は、タイヤ軸方向の両端部に、断面略三角形状をなすウイングゴム部Ｗｇが配され、サイドウォール部３に形成されるサイドウォールゴム３Ｇに連なっている。

また、前記ベースゴム部１０は、前記キャップゴム部９よりもゴム硬度の小さいゴムからなる。このようなベースゴム部１０は、トレッド部２の剛性を過度に高めることなく、操縦安定性を確保するのに役立つ。また、キャップゴム部９は、ベースゴム部１０よりもゴム硬度が大きいゴムからなる。このようなキャップゴム部９は、耐摩耗性能を向上するのに役立つ。なお、本明細書において、前記「ゴム硬度」は、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づくデュロメータータイプＡによる硬さとして定義される。

そして、本発明では、キャップゴム部９とベースゴム部１０との境界面Ｒｅが、凸凹の波状でトレッド幅方向にのびる波状部１１を有している。このような境界面Ｒｅは、そのキャップゴム部９とベースゴム部１０との接触面積が、従来の直線状で形成されたものに比して大きくなるため、接着力が高まる。また、凸凹の波状で形成された境界面Ｒｅは、該境界面Ｒｅのタイヤ半径方向成分を有するため、タイヤ軸方向に作用するせん断力等に対抗できる。従って、本発明の空気入りタイヤ１は、旋回時等の横力が作用しても、キャップゴム部９とベースゴム部１０との剥離が抑制されるため、耐久性が向上する。

また、前記波状部１１の振幅Ｔは、前記トレッドゴムの厚さＴＧの１０〜２０％であることが必要である。即ち、前記振幅Ｔとトレッドゴムの厚さＴＧとの比Ｔ／ＴＧが１０％未満では、境界面Ｒｅの前記接触面積を大きく確保することができず、また、前記境界面Ｒｅのタイヤ半径方向成分が小さくなる。逆に、前記比Ｔ／ＴＧが２０％を超えると、旋回時等の横力が境界面Ｒｅに大きく作用するため、境界面Ｒｅの端部を起点としたクラック等が発生し易くなる。このような観点より、前記比Ｔ／ＴＧは、より好ましくは１３％以上、また、より好ましくは１７％以下が望ましい。

本実施形態の波状部１１は、図２（ａ）に示されるように、正弦波状をなす。このような波状部１１は、境界面Ｒｅに作用する前記横力を効果的に分散するため、耐久性を確実に向上させる。

また、前記キャップゴム部９のゴム硬度Ｈｃは、５０〜７０度であるのが望ましい。即ち、前記ゴム硬度Ｈｃが大きくなると、路面からの衝撃力を緩和し難くなるおそれがある。逆にゴム硬度Ｈｃが小さくなると、耐久性や耐摩耗性が悪化するおそれがある。このような観点より、前記ゴム硬度Ｈｃは、より好ましくは５３度以上、また、より好ましくは６０度以下が望ましい。

また、ベースゴム部１０のゴム硬度Ｈｂとキャップゴム部９のゴム硬度Ｈｃの差（Ｈｃ−Ｈｂ）が小さくなると、トレッドゴム２Ｇを多層構造体とした効果が発揮され難いおそれがある。逆に、ゴム硬度の差（Ｈｃ−Ｈｂ）が大きくなると、路面からの衝撃力に対するキャップゴム部９とベースゴム部１０との動きの相違が大きくなるため、キャップゴム部９とベースゴム部１０とが剥離し易くなるおそれがある。このような観点より、前記硬度の差（Ｈｃ−Ｈｂ）は、好ましくは５度以上、より好ましくは７度以上が望ましく、また好ましくは１５度以下、より好ましくは１０度以下が望ましい。

また、前述の作用効果をより発揮させる観点より、前記キャップゴム部９のゴム体積Ｖｃとベースゴム部１０のゴム体積Ｖｂとの比Ｖｃ／Ｖｂは、好ましくは０．８以上、より好ましくは１．０以上が望ましく、また好ましくは９．０以下、より好ましくは８．０以下が望ましい。

また、図２（ａ）に示されるように、前記波状部１１の波長Ｌ（Ｌ１）と振幅Ｔ（Ｔ１）との比Ｌ／Ｔが大きくなると、境界面Ｒｅの面積を大きくできず、接着力を高めることができ難いおそれがある。逆に前記比Ｌ／Ｔが小さくなると、前記旋回時等の横力によって境界面Ｒｅを起点としたクラックが生じ易くなるおそれがある。このような観点より、前記比Ｌ／Ｔは、好ましくは１．０以上、より好ましくは２．０以上が望ましく、また好ましくは６．０以下、より好ましくは５．０以下が望ましい。

なお、キャップゴム部９及びベースゴム部１０のゴム配合としては、特に規制されないが、ゴム基材として、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム等のジエン系ゴムの一種若しくはこれらを混同したものが使用できる。又補強剤（充填材）として、耐摩耗性の点でカーボンが好ましいが、シリカなどを使用しても良い。又架橋剤としては硫黄が、加硫促進剤としてはチアゾール系、グァニジン系、スルフェンアミド系、チウラム系のものなどが挙げられるが、これらに限定されることなく、適宜採用することができる。なおゴム硬度を変える手段として、例えば、補強剤や加硫剤の添加量を変化する他、又加硫促進剤の種類、添加量を変えることなどが挙げられる。

また、前記ベルトプライ７Ａ、７Ｂのベルトコード（図示せず）は、タイヤ赤道Ｃに対して２４〜２８°の角度θで傾けられるのが望ましい。即ち、前記角度θが大きく又は角度θが小さくなるとタガ効果が発揮されず、耐久性を確保でき難いおそれがある。このような観点より、前記角度θは、より好ましくは２５°以上、また、より好ましくは２７°以下が望ましい。

図２（ｂ）には、前記波状部１１の他の実施形態が示される。この実施形態の波状部１１は、三角波状をなす。このような三角波状の波長Ｌ（Ｌ２）と振幅Ｔ（Ｔ２）との比Ｌ／Ｔは、前記矩形波状の波状部１１の場合と同じ観点より、前記比Ｌ／Ｔは、好ましくは１．０以上、より好ましくは２．０以上が望ましく、また好ましくは６．０以下、より好ましくは５．０以下が望ましい。

また、図２（ｃ）には、前記波状部１１のさらに他の実施形態が示される。この実施形態の波状部１１は、矩形波状をなす。このような波状部１１は、旋回時等の横力に大きく対抗できる点に特徴がある。このような矩形波状の波長Ｌ（Ｌ３）と振幅Ｔ（Ｔ３）との比Ｌ／Ｔが大きくなると、境界面Ｒｅの面積を大きくできず、接着力を高めることができないおそれがある。逆に前記比Ｌ／Ｔが小さくなると、前記旋回時等の横力によって境界面Ｒｅを起点としたクラックが生じ易くなるおそれがある。好ましくは６．０以上、より好ましくは７．０以上が望ましく、また好ましくは１０．０以下、より好ましくは９．０以下が望ましい。

次に、本実施形態のトレッドゴム２Ｇを製造するための押出し装置１３を説明する。前記押出し装置１３は、例えば、図３（ａ）に示されるように、筒状をなし、かつ該筒状の先端に設けられた吐出口１７から未加硫のゴムを吐出するゴム押出し機本体１４と、このゴム押出し機本体１４の前側に連結され前記吐出口１７からのゴムを成形して押し出す押出しヘッド１５とを具える。

前記ゴム押出し機本体１４は、例えば図示しない電動機によって、スクリュー１９の回転駆動により、未加硫のゴムを混練して吐出口１７から押出す周知の構造をなす。

前記押出しヘッド１５は、その前端部に、前記吐出口１７からの前記ゴムを最終形状に成形する成形口１８Ａを設けたダイプレート１８が交換自在に取り付けられる。

そして本実施形態では、前記押出し装置１３により、前記成形口１８Ａをキャップゴム部９及びベースゴム部１０の断面形状とした２つのダイプレート１８を用いて、キャップゴム部９及びベースゴム部１０を形成する未加硫のゴム基体が製造される。そして、これらを境界面Ｒｅで貼り合わせることにより、トレッドゴム２Ｇが製造される。なお、トレッドゴム２Ｇの製造は、このような態様に限定されるものではなく、例えば、図示しないリボン状のゴムストリップを巻付けるいわゆるストリップワインド工法により製造する態様でも構わない。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。

図１の基本構造を有する空気入りタイヤ（サイズ：２１５／６０Ｒ１７）が製造され、それらの性能がテストされた。なお、共通仕様は以下の通りである。
リムサイズ：１７×６．５ＪＪ
ベルトコードのタイヤ赤道に対する角度θ：２６°
テスト方法は、次の通りである。

＜乗り心地性・操縦安定性＞
排気量２０００cm³の国産ＦＦ車に各供試タイヤを４輪装着するとともに、内圧２００ｋＰａを充填してドライアスファルト路面のテストコースをドライバー１名乗車で走行し、乗り心地性、とりわけ旋回走行時の横揺れの減衰性及びハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する操縦安定性をドライバーの官能評価により評価した。結果は、比較例１を１００とする指数で表示している。数値が大きいほど良好である。

＜ロードノイズ性能＞
上記テスト車両を用い、ノイズ計測用の荒れたアスファルト路面を速度５０km/hにて走行させ、運転席右耳位置にてオーバーオールの騒音レベルｄＢ（Ａ）が測定された。結果は、比較例１の逆数を１００とした指数で表示している。数値が大きいほどロードノイズが小さく良好であることを示す。

＜ドラム耐久性＞
各試供タイヤを、内圧２２０ｋＰａ、縦荷重４．５ｋＮ、速度５０km／ｈで直径１．７ｍのドラムを走行させた。結果は、損傷するまでの時間が最も長かった実施例５を１０とする指数で示した。数値が大きいほど良好である。
テストの結果を表１に示す。

テストの結果、実施例のタイヤは、比較例に比べて各種性能が向上していることが確認できる。

１空気入りタイヤ
２トレッド部
２Ｇトレッドゴム
２Ｓトレッド外面
３サイドウォール部
４ビード部
５ビードコア
６カーカス
７ベルト層
９キャップゴム部
１０ビードゴム
１１波状部
Ｒｅ境界面

Claims

トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつ前記トレッド部の内側に配された少なくとも２枚のベルトプライからなるベルト層と、前記ベルト層の外側に配されたトレッドゴムとを含む空気入りタイヤであって、
前記トレッドゴムは、トレッド外面に露出してトレッド幅方向に延在するキャップゴム部と、このキャップゴム部のタイヤ半径方向内方に配されかつ前記キャップゴム部よりもゴム硬度の小さいゴムからなるベースゴム部とを含み、
正規リムに装着されかつ正規内圧が充填された無負荷である正規状態のタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面において、
前記キャップゴム部と前記ベースゴム部との境界面は、凸凹の波状でトレッド幅方向にのびる波状部を有し、かつ、
前記波状部の振幅Ｔは、前記トレッドゴムの厚さの１０〜２０％であることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記キャップゴム部のゴム体積Ｖｃとベースゴム部のゴム体積Ｖｂとの比Ｖｃ／Ｖｂは、０．８〜９．０である請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記キャップゴム部のゴム硬度は、５０〜７０度である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記ベルトプライは、タイヤ赤道Ｃに対して２４〜２８°の角度で傾けられたベルトコードを有する請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記ベースゴム部のゴム硬度と前記キャップゴム部のゴム硬度との差が５〜１０度である請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記波状部は、正弦波状である請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記波状部は、矩形波状である請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記波状部は、三角波状である請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。