JP2018065438A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】直進性能と旋回性能とを両立した空気入りタイヤを提供する。【解決手段】キャップゴム５０は、タイヤ赤道ＣＬにおいてタイヤ周方向ＣＤに延びるリブＲｂと、リブＲｂにおいてキャップゴム５０の厚み方向に延びて接地面Ｅからベースゴム５１の底面に至る導電ゴム５２と、を有する。導電ゴム５２は、キャップゴム５０よりもゴム硬度が低く、接地面Ｅでの幅Ｄ３は底面での幅Ｄ２よりも大きい。平面視において接地面Ｅにおける導電ゴム５２は、リブＲｂの中心ＣＬに対して装着内側にオフセットしている。タイヤ子午線断面において、導電ゴム５２の上部とキャップゴム５０との界面は、径方向外側ＲＤ１に向かうにつれて拡がっており且つ径方向外側ＲＤ１に湾曲する曲面である。装着内側ＩＮの平均曲率Ｒ１よりも装着外側ＯＵＴの平均曲率Ｒ２の方が小さい。【選択図】図２

Description

本開示は、車体やタイヤに生じた静電気を路面に放出可能な空気入りタイヤに関する。

近年、燃費性能と関係が深いタイヤの転がり抵抗の低減を目的として、トレッドゴムなどのゴム部材を、シリカを高比率で配合した非導電性ゴムで形成した空気入りタイヤが提案されている。ところが、かかるゴム部材は、カーボンブラックを高比率で配合した従来品に比べて電気抵抗が高く、車体やタイヤで発生した静電気の路面への放出を阻害するため、ラジオノイズなどの不具合を生じやすいという問題がある。

特許文献１には、タイヤ赤道に、径方向に延びる導電ゴムが配置されたタイヤが開示されている。タイヤには、直進性能と旋回性能があり、両立することが好ましい。しかし、特許文献１には、これらについて何ら記載がない。

米国特許第６３０２１７３号明細書

本開示は、このような事情に着目してなされたものであって、その目的は、直進性能と旋回性能とを両立した空気入りタイヤを提供することである。

本開示は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。

すなわち、本開示の空気入りタイヤは、非導電性ゴムで形成され且つ接地面を構成するキャップゴムと、前記キャップゴムのタイヤ径方向内側に設けられるベースゴムと、車両に対する装着方向が表示されるタイヤ外表面と、を有し、前記キャップゴムは、タイヤ赤道においてタイヤ周方向に延びるリブと、前記リブにおいて前記キャップゴムの厚み方向に延びて接地面から前記ベースゴムの底面に至る導電ゴムと、を有し、前記導電ゴムは、前記キャップゴムよりもゴム硬度が低く、前記接地面での幅は前記底面での幅よりも大きく、平面視において接地面における前記導電ゴムは、前記リブの中心に対して装着内側にオフセットしており、タイヤ子午線断面において、前記導電ゴムの上部と前記キャップゴムとの界面は、径方向外側に向かうにつれて拡がっており且つ径方向外側に湾曲する曲面であり、装着内側の平均曲率よりも装着外側の平均曲率の方が小さい。

このように、導電ゴムはキャップゴムよりもゴム硬度が低く、導電ゴムの上部とキャップゴムとの界面は、径方向外側に向かうにつれて拡がっている曲面であるので、柔らかいゴムにより接地長が長くなり、直進性能が向上する。
さらに、導電ゴムは装着内側へオフセットしており、曲面は、径方向外側に湾曲し、装着内側の平均曲率よりも装着外側の平均曲率の方が小さいので、装着外側のキャップゴムの領域を確保し、剛性低下を抑制することで、旋回性能を確保可能となる。
さらに、導電ゴムの上部である先太り部分が曲面のみで形成されているので、先太り部分が直線状である場合に比べて、旋回時の力が分散し、発熱が抑えられる。
また、導電ゴムは、接地面での幅が底面での幅よりも大きいので、全体を同一幅で構成する場合に比べて、柔らかいゴムである導電ゴムの量を抑え、旋回性能の悪化を抑制している。
よって、直進性能と旋回性能とを両立することが可能となる。

本開示に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図。 導電ゴム及びその周囲の構造を示す断面図。 変形例を示す断面図。 比較例１を示す断面図。 比較例２を示す断面図。

以下、本開示の一実施形態の空気入りタイヤについて、図面を参照して説明する。

図１に示すように、空気入りタイヤＴは、一対のビード部１と、各々のビード部１からタイヤ径方向ＲＤ外側に延びるサイドウォール部２と、両サイドウォール部２のタイヤ径方向ＲＤ外側端に連なるトレッド部３とを備える。ビード部１には、鋼線等の収束体をゴム被覆してなる環状のビードコア１ａと、硬質ゴムからなるビードフィラー１ｂとが配設されている。

また、このタイヤＴは、トレッド部３からサイドウォール部２を経てビード部１に至るトロイド状のカーカス層４を備える。カーカス層４は、一対のビード部同士１の間に設けられ、少なくとも一枚のカーカスプライにより構成され、その端部がビードコア１ａを介して巻き上げられた状態で係止されている。カーカスプライは、タイヤ赤道ＣＬに対して略直角に延びるコードをトッピングゴムで被覆して形成されている。カーカス層４の内側には、空気圧を保持するためのインナーライナーゴム４ａが配置されている。

さらに、サイドウォール部２におけるカーカス層４の外側には、サイドウォールゴム６が設けられている。また、ビード部１におけるカーカス層４の外側には、リム装着時にリム（図示しない）と接するリムストリップゴム７が設けられている。本実施形態では、カーカス層４のトッピングゴム及びリムストリップゴム７が導電性ゴムで形成されており、サイドウォールゴム６は非導電性ゴムで形成されている。

トレッド部３におけるカーカス層４の外側には、カーカス層４を補強するためのベルト４ｂと、ベルト補強材４ｃと、トレッドゴム５とが内側から外側に向けて順に設けられている。ベルト４ｂは、複数枚のベルトプライにより構成されている。ベルト補強材４ｂは、タイヤ周方向に延びるコードをトッピングゴムで被覆して構成されている。ベルト補強材４ｂは、必要に応じて省略しても構わない。

図１及び図２に示すように、トレッドゴム５は、非導電性ゴムで形成され且つ接地面Ｅを構成するキャップゴム５０と、キャップゴム５０のタイヤ径方向内側に設けられるベースゴム５１と、を有する。キャップゴム５０の表面には、タイヤ周方向に沿って延びる複数本の主溝５ａが形成されている。キャップゴム５０は、タイヤ赤道ＣＬにおいてタイヤ周方向ＣＤに延びるリブＲｂと、リブＲｂにおいてキャップゴム５０の厚み方向に延びて接地面Ｅからベースゴム５１の底面に至る導電ゴム５２と、を有する。リブＲｂは、主溝５ａにより区画されており、タイヤ周方向ＣＤに連続している。図示していないが、タイヤ外表面（本実施形態ではサイドウォールゴム６）には、車両に対する装着方向が表示されている。

上記において接地面Ｅは、正規リムにリム組みし、正規内圧を充填した状態でタイヤを平坦な路面に垂直に置き、正規荷重を加えたときの路面に接地する面であり、そのタイヤ幅方向ＷＤの最外位置が接地端となる。なお、正規荷重及び正規内圧とは、ＪＩＳＤ４２０２（自動車タイヤの諸元）等に規定されている最大荷重（乗用車用タイヤの場合は設計常用荷重）及びこれに見合った空気圧とし、正規リムとは、原則としてＪＩＳＤ４２０２等に定められている標準リムとする。

本実施形態では、トレッドゴム５の両側端部にサイドウォールゴム６を載せてなるサイドウォールオントレッド（ＳＷＯＴ；side wall on tread）構造を採用しているが、この構造に限られるものではなく、トレッドゴムの両側端部をサイドウォールゴムのタイヤ径方向ＲＤ外側端に載せてなるトレッドオンサイド（ＴＯＳ；tread on side）構造を採用することも可能である。

ここで、導電性ゴムは、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ未満を示すゴムが例示され、例えば原料ゴムに補強剤としてカーボンブラックを高比率で配合することにより作製される。カーボンブラック以外にも、カーボンファイバーや、グラファイト等のカーボン系、及び金属粉、金属酸化物、金属フレーク、金属繊維等の金属系の公知の導電性付与材を配合することでも得られる。

また、非導電性ゴムは、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ以上を示すゴムが例示され、原料ゴムに補強剤としてシリカを高比率で配合したものが例示される。該シリカは、例えば原料ゴム成分１００重量部に対して３０〜１００重量部で配合される。シリカとしては、湿式シリカを好ましく用いるが、補強材として汎用されているものは制限なく使用できる。非導電性ゴムは、沈降シリカや無水ケイ酸などのシリカ類以外にも、焼成クレーやハードクレー、炭酸カルシウムなどを配合して作製してもよい。

上記の原料ゴムとしては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられ、これらは１種単独で又は２種以上混合して使用される。かかる原料ゴムには、加硫剤や加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等も適宜に配合される。

導電性ゴムは、耐久性を高めて通電性能を向上する観点から、窒素吸着非表面積：Ｎ_２ＳＡ（ｍ^２／ｇ）×カーボンブラックの配合量（質量％）が１９００以上、好ましくは２０００以上であって、且つ、ジブチルフタレート吸油量：ＤＢＰ（ｍｌ／１００ｇ）×カーボンブラックの配合量（質量％）が１５００以上、好ましくは１７００以上を満たす配合であることが望ましい。Ｎ_２ＳＡはＡＳＴＭ Ｄ３０３７−８９に、ＤＢＰはＡＳＴＭ Ｄ２４１４−９０に準拠して求められる。

図２Ａは、導電ゴム５２を示す断面図である。導電ゴム５２は、キャップゴム５０よりもゴム硬度が低く、導電ゴム５２はキャップゴム５０よりも柔らかい。ここでいうゴム硬度は、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）に準じて測定した硬度を意味する。本実施形態では、導電ゴム５２は、径方向外側ＲＤ１に向けて先太り形状であり且つ接地面Ｅに露出する曲面部５３と、曲面部５３からベースゴム５１の底面まで直線状に延びる延伸部５４と、を有する。

タイヤ子午線断面において、導電ゴム５２の接地面Ｅでの幅Ｄ３は底面での幅Ｄ２よりも大きい。平面視において接地面Ｅにおける導電ゴム５２は、リブＲｂの中心ＣＬに対して装着内側ＩＮにオフセットしている。本実施形態では、リブＲｂの中心ＣＬとタイヤ赤道ＣＬとが一致しているが、両者が一致していなくてもよい。

同図に示すように、導電ゴム５２の上部である曲面部５３とキャップゴム５０との界面は、径方向外側ＲＤ１に向かうにつれて拡がっており且つ径方向外側ＲＤ１に湾曲する曲面である。装着内側ＩＮの平均曲率Ｒ１よりも装着外側ＯＵＴの平均曲率Ｒ２の方が小さい。平均曲率は、曲面が単一である場合にはその曲率を意味し、曲面が複数ある場合にはそれらの曲率の平均値を意味する。

本実施形態では、曲面部５３と延伸部５４との接続部分における幅中心Ｃ１が、リブＲｂの中心ＣＬに対して装着内側ＩＮへオフセットする量Ｄ１は、５．０ｍｍである。勿論、これに限定されず、オフセット量Ｄ１は、２．０ｍｍ〜２０．０ｍｍが好ましい。

本実施形態では、曲面部５３における装着内側ＩＮの平均曲率Ｒ１は、５．０ｍｍである。勿論、これに限定されず、装着内側ＩＮの平均曲率Ｒ１は、３ｍｍ〜７ｍｍが好ましい。

本実施形態では、曲面部５３における装着外側ＯＵＴの平均曲率Ｒ２は、３．０ｍｍである。勿論、これに限定されず、装着外側ＯＵＴの平均曲率Ｒ２は、１ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。ただし、装着内側ＩＮの平均曲率Ｒ１＞装着外側ＯＵＴの平均曲率Ｒ２が好ましい。

本実施形態では、延伸部５４の幅Ｄ２は、２．０ｍｍである。勿論、これに限定されず、延伸部５４の幅Ｄ２は、０．２ｍｍ〜３ｍｍが好ましい。

図２の例では、導電ゴム５２の下部である延伸部５４は、径方向内側ＲＤ２に延びてリブＲｂの中心ＣＬよりも装着内側ＩＮにオフセットしている。この構成によれば、装着外側ＯＵＴのキャップゴム５０の量が大きくなるので、旋回性能の低下を抑制できる。

一方、図３のように、導電ゴム５２を形成してもよい。図３の例では、導電ゴム５２の下部である５４は、径方向内側ＲＤ２に向かうにつれてリブＲｂの中心ＣＬに近づくように延びている。一般的に、空気入りタイヤはネガティブキャンバで車両に装着されることが多く、荷重が斜めに入力される。この構成であれば、荷重の作用する方向と、導電ゴム５２の下部である延伸部５４が延びる方向とが一致または近くなるので、荷重を適切に受けることができる。

本開示の構成と効果を具体的に示すために、下記実施例について下記の評価を行った。

（１）直進性能（ドライ＆ウェット）
日本産セダン車（２０００ｃｃ）の車両に各タイヤを装着し、内圧は車両指定とした。二名乗車にて、６０〜１４０ｋｍ／ｈで直進走行し、制動試験を行い、ドライバーの官能試験により評価した。比較例１のタイヤの結果を１００とする指数で表現した。数値が大きいほど、直進性能が優れていることを示す。ウェット路面では、１ｍｍの水膜路面を走行した。

（２）旋回性能（ドライ＆ウェット）
日本産セダン車（２０００ｃｃ）の車両に各タイヤを装着し、内圧は車両指定とした。二名乗車にて、６０〜１４０ｋｍ／ｈでスラローム走行し、ドライバーの官能試験により評価した。比較例１のタイヤの結果を１００とする指数で表現した。数値が大きいほど、旋回性能が優れていることを示す。ウェット路面では、１ｍｍの水膜路面を走行した。

実施例１
図２に示す実施形態を実施例１とした。

比較例１
図４に示すように、リブＲｂにおいて接地面Ｅからベースゴム５１の底面に至る導電ゴム１５１を設けた。導電ゴム１５１は、接地面Ｅからベースゴム５１の底面に至るまでタイヤ径方向ＲＤに平行な直線部のみで構成されている。導電ゴム１５１のオフセット量Ｄ１は、実施例１と同じとした。その他は、実施例１と同じである。

比較例２
図５に示すように、導電ゴム２５２を構成する曲面部２５３の曲面を、装着内側ＩＮと装着外側ＯＵＴとで同じにした。両方とも平均曲率Ｒ１＝５．０ｍｍとしている。それ以外は、実施例１と同じとした。

表１より、比較例２は比較例１に対し、直進性能が向上しているが、旋回性能が低下している。直進性能が向上したのは、接地面に露出する導電ゴム（柔らかいゴム）の量が増えたため、内圧により柔らかいゴムが膨出することで、接地長が長くなり、接地面積が大きくなり（すなわちグリップ面積が大きくなり）、その結果、直進性能（駆動性能、制動性能）が向上したと考えられる。一方、柔らかいゴムが増加することで、旋回時に踏ん張りが効きにくく、旋回性能が低下したと考えられる。

実施例１は、比較例１に対して、旋回性能を維持しつつ、直進性能も向上している。これは、装着外側ＯＵＴの平均曲率を装着内側ＩＮよりも小さくすることで、装着外側ＯＵＴのキャップゴム５０の領域が多くなり、剛性が低下しにくくなったためと考えられる。また、導電ゴム５２の上部である先太り部分が曲面のみで形成されているので、先太り部分が直線状である場合に比べて、旋回時の力が分散し、発熱が抑えられると考えられる。

以上のように、本実施形態の空気入りタイヤは、一対のビード部１と、ビード部１の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部３と、一対のビード部１の間に設けられたトロイド状のカーカス層４と、トレッド部３のカーカス層４の外側に設けられたトレッドゴム５と、を備える。トレッドゴム５は、非導電性ゴムで形成され且つ接地面Ｅを構成するキャップゴム５０と、キャップゴム５０のタイヤ径方向内側ＲＤ２に設けられるベースゴム５１と、車両に対する装着方向が表示されるタイヤ外表面と、を有する。キャップゴム５０は、タイヤ赤道ＣＬにおいてタイヤ周方向ＣＤに延びるリブＲｂと、リブＲｂにおいてキャップゴム５０の厚み方向に延びて接地面Ｅからベースゴム５１の底面に至る導電ゴム５２と、を有する。導電ゴム５２は、キャップゴム５０よりもゴム硬度が低く、接地面Ｅでの幅Ｄ３は底面での幅Ｄ２よりも大きい。平面視において接地面Ｅにおける導電ゴム５２は、リブＲｂの中心ＣＬに対して装着内側にオフセットしている。タイヤ子午線断面において、導電ゴム５２の上部とキャップゴム５０との界面は、径方向外側ＲＤ１に向かうにつれて拡がっており且つ径方向外側ＲＤ１に湾曲する曲面である。装着内側ＩＮの平均曲率Ｒ１よりも装着外側ＯＵＴの平均曲率Ｒ２の方が小さい。

このように、導電ゴム５２はキャップゴム５０よりもゴム硬度が低く、導電ゴム５２の上部とキャップゴム５０との界面は、径方向外側ＲＤ１に向かうにつれて拡がっている曲面であるので、柔らかいゴムにより接地長が長くなり、直進性能が向上する。
さらに、導電ゴム５２は装着内側ＩＮへオフセットしており、曲面は、径方向外側ＲＤ１に湾曲し、装着内側ＩＮの平均曲率Ｒ１よりも装着外側ＯＵＴの平均曲率Ｒ２の方が小さいので、装着外側ＯＵＴのキャップゴム５０の領域を確保し、剛性低下を抑制することで、旋回性能を確保可能となる。
さらに、導電ゴム５２の上部である先太り部分が曲面のみで形成されているので、先太り部分が直線状である場合に比べて、旋回時の力が分散し、発熱が抑えられる。
また、導電ゴム５２は、接地面Ｅでの幅Ｄ３が底面での幅Ｄ２よりも大きいので、全体を同一幅で構成する場合に比べて、柔らかいゴムである導電ゴムの量を抑え、旋回性能の悪化を抑制している。
よって、直進性能と旋回性能とを両立することが可能となる。

本実施形態では、導電ゴム５２は、径方向外側ＲＤ１に向けて先太り形状であり且つ接地面Ｅに露出する曲面部５３と、曲面部５３からベースゴム５１の底面まで直線状に延びる延伸部５４と、を有する。

この構成によれば、直線状の延伸部５４により、柔らかい導電ゴムの量を抑制できるので、旋回性能の低下を抑制できる。

本実施形態では、曲面部５３と延伸部５４との接続部分における幅中心Ｃ１が、リブＲｂの中心ＣＬに対して装着内側ＩＮへオフセットする量Ｄ１は２〜２０ｍｍであり、曲面部５３における装着内側ＩＮの平均曲率Ｒ１は、３〜７ｍｍであり、曲面部５３における装着外側ＯＵＴの平均曲率Ｒ２は、１〜５ｍｍである。ただし、装着内側ＩＮの平均曲率Ｒ１＞装着外側ＯＵＴの平均曲率Ｒ２である。

この構成が、好適な例である。

本実施形態では、導電ゴム５２の下部である延伸部５４は、径方向内側ＲＤ２に延びてリブＲｂの中心ＣＬよりも装着内側ＩＮにオフセットしている。

この構成によれば、装着外側ＯＵＴのキャップゴム５０の量が大きくなるので、旋回性能の低下を抑制できる。

本実施形態では、導電ゴム５２の下部である延伸部５４は、径方向内側ＲＤ２に向かうにつれてリブＲｂの中心ＣＬに近づくように延びている。

この構成であれば、荷重の作用する方向と、導電ゴム５２の下部である延伸部５４が延びる方向とが一致または近くなるので、荷重を適切に受けることができる。

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

５０…キャップゴム
５１…ベースゴム
５２…導電ゴム
５３…曲面部
５４…延伸部
Ｒｂ…リブ
Ｅ…接地面

Claims (5)

1. 非導電性ゴムで形成され且つ接地面を構成するキャップゴムと、前記キャップゴムのタイヤ径方向内側に設けられるベースゴムと、車両に対する装着方向が表示されるタイヤ外表面と、を有し、
   前記キャップゴムは、タイヤ赤道においてタイヤ周方向に延びるリブと、前記リブにおいて前記キャップゴムの厚み方向に延びて接地面から前記ベースゴムの底面に至る導電ゴムと、を有し、
   前記導電ゴムは、前記キャップゴムよりもゴム硬度が低く、前記接地面での幅は前記底面での幅よりも大きく、
   平面視において接地面における前記導電ゴムは、前記リブの中心に対して装着内側にオフセットしており、
   タイヤ子午線断面において、前記導電ゴムの上部と前記キャップゴムとの界面は、径方向外側に向かうにつれて拡がっており且つ径方向外側に湾曲する曲面であり、
   装着内側の平均曲率よりも装着外側の平均曲率の方が小さい、空気入りタイヤ。
2. 前記導電ゴムは、径方向外側に向けて先太り形状であり且つ接地面に露出する曲面部と、曲面部からベースゴムの底面まで直線状に延びる延伸部と、を有する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記曲面部と前記延伸部との接続部分における幅中心が、前記リブの中心に対して装着内側へオフセットする量は２〜２０ｍｍであり、
   前記曲面部における装着内側の平均曲率は、３〜７ｍｍであり、
   前記曲面部における装着外側の平均曲率は、１〜５ｍｍである、請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記導電ゴムの下部は、径方向内側に延びて前記リブの中心よりも装着内側にオフセットしている、請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記導電ゴムの下部は、径方向内側に向かうにつれて前記リブの中心に近づくように延びている、請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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