JP2022081899A

JP2022081899A - タイヤ

Info

Publication number: JP2022081899A
Application number: JP2020193125A
Authority: JP
Inventors: 暢之石原; Nobuyuki Ishihara
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2022-06-01
Also published as: CN116096588A; EP4249290A4; WO2022107487A1; US20230271452A1; EP4249290A1

Abstract

【課題】トレッド部を複数のゴムで形成する構造において、ゴム同士が接合される境界におけるゴム同士の割れを抑制可能な空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】タイヤ周方向に延びる複数の主溝と、主溝により区画される複数の陸部とを有するトレッドを備えたタイヤであって、トレッドは、タイヤ幅方向内側に位置する第１ゴム層と、第１ゴム層に接し、当該第１ゴム層のタイヤ幅方向外側に位置する第２ゴム層とを含み、幅方向断面視において、第１ゴム層と第２ゴム層との境界は、タイヤ径方向に対して傾斜し、かつ、該境界における一方の端部が主溝におけるタイヤ幅方向内側の溝壁で終端する構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤに関し、特に、タイヤにおけるショルダー側の偏摩耗を抑制し、タイヤの寿命を向上可能なタイヤに関する。

タイヤに生じる偏摩耗を抑制し、諸性能バランス向上のために、複数のゴム材料を幅方向で分割してトレッド部を形成する構造が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１２－１１６２４６号公報

特許文献１に示す技術によれば、偏摩耗を抑制できるもののトレッド部を形成する複数のゴムの境界が踏面に対して垂直方向であるため、転動時におけるひずみの集中によりゴム同士の境界部分において割れが生じる場合があった。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、トレッド部を複数のゴムで形成する構造において、ゴム同士が接合される境界におけるゴム同士の割れを抑制可能な空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するためのタイヤの構成として、タイヤ周方向に延びる複数の主溝と、主溝により区画される複数の陸部とを有するトレッドを備えたタイヤであって、トレッドは、タイヤ幅方向内側に位置する第１ゴム層と、第１ゴム層に接し、当該第１ゴム層のタイヤ幅方向外側に位置する第２ゴム層とを含み、幅方向断面視において、第１ゴム層と第２ゴム層との境界は、タイヤ径方向に対して傾斜し、かつ、該境界における一方の端部が主溝におけるタイヤ幅方向内側の溝壁で終端する構成とした。
本構成によれば、境界に対するひずみの集中が緩和され、境界を基点とするゴム層同士の割れを抑制できる。

なお、上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、特徴群を構成する個々の構成もまた発明となり得る。

タイヤのブロック図である。トレッド部の拡大断面図である。中間陸部の拡大断面図である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが下記実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

［タイヤの基本構造］
図１は、本実施形態に係るタイヤＴの幅方向の断面図である。以下の説明では、図１の矢印で示す方向をタイヤ幅方向及びタイヤ（半）径方向として特定する。また、タイヤ幅方向については、タイヤセンターＣＬを中心として紙面に向かって左右とし、左右それぞれのタイヤセンターＣＬ側を内側、その逆側を外側として称する場合がある。

タイヤＴは、コード部材を主体として形成されたビードコア１２、カーカス１４、ベルト１６（ベルト層）、ゴム部材を主体として形成されたインナーライナー１８、ビードフィラー２０、リムクッションゴム２２、ベルトアンダーゴム２４、サイドゴム２６、ベースゴム２８、トレッドゴム３０等を備える。ビードコア１２、カーカス１４、ベルト１６は、タイヤＴにおける骨格を形成する。ビードフィラー２０、リムクッションゴム２２、インナーライナー１８、ベルトアンダーゴム２４、サイドゴム２６、ベースゴム２８、トレッドゴム３０は、骨格に対する肉付け部材としてタイヤＴの各部に要求される性能を満たすべく設けられる。

ビードコア１２は、タイヤＴにおいて左右一対に設けられる。ビードコア１２は、例えば、スチール製の素線を層撚りや複撚りする等して形成されたビードコードを所定回数巻回してリング状に形成される。ビードコア１２の輪郭形状は、例えば、四角形や六角形等の多角形状、或いは、円形等に形成される。

カーカス１４は、左右に設けられたビードコア１２の内側から外側に巻き上げるように折り返され、左右のビードコア１２；１２間をトロイダル状に延在するように設けられる。カーカス１４は、例えば、一枚以上のカーカスプライを重ねて構成され、各カーカスプライを形成するカーカスコードがタイヤ半径方向に延長する。巻き上げられたカーカス１４の端部は、タイヤＴにおける最大幅部よりもタイヤ半径内側で終端する場合、タイヤ半径方向外側で終端する場合、或いは、最大幅部に一致して終端場合がある。

ベルト１６は、カーカス１４のクラウン部、即ち、タイヤＴのトレッド部に対応する位置に設けられる。ベルト１６は、タイヤ円周方向に沿って巻き付けられる。ベルト１６は、例えば、一枚以上のベルトプライ（本実施形態ではベルトプライ１６ａ～１６ｄの４枚）を重ねて構成され、各ベルトプライを形成するベルトコードがタイヤ円周方向に延長する。

ビードフィラー２０は、ビードコア１２に巻き上げられたカーカス１４の間に形成される空間を充填するように配置される。

［タイヤのゴム構成］
リムクッションゴム２２は、カーカス１４のタイヤ半径方向の最も内側から巻き上げられたカーカス１４の外側に沿って所定長さ延長する。これにより、タイヤＴをリム組みしたときの適用リムとの密着性、及びビード部の構造が保護される。

ベルトアンダーゴム２４は、タイヤ幅方向に突出するベルト１６の端部側と、カーカス１４との間に設けられ、ベルト１６の端部側の構造を保護する。

サイドゴム２６は、リムクッションゴム２２に隣接し、カーカス１４の外周に沿って半径方向外側に向けて延長し、ベルトアンダーゴム２４の側部を覆う。

ベースゴム２８は、ベルト１６のタイヤ半径方向外側においてタイヤ幅方向に延長し、左右のベルトアンダーゴム２４；２４及びサイドゴム２６；２６を覆うように設けられる。

トレッドゴム３０は、ベースゴム２８の半径方向外側に重ねて設けられ、ベースゴム２８とともにタイヤＴのトレッド部を構成する。トレッドゴム３０には、所定のトレッドパターンが形成され、その表面はタイヤＴにおける接地面となる。

インナーライナー１８は、左右のビード部に設けられたリムクッションゴム２２；２２間に渡って延長し、カーカス１４の内周の全域を覆う。当該インナーライナー１８により空気入りタイヤとしての気密性が付与される。

［トレッド部の構造］
図１に示すように、本実施形態に係るトレッドゴム３０は、タイヤ（円）周方向に延びる複数（本実施形態では４本）の主溝４０；４２；４４；４６（以下、主溝４０～４６と称する場合がある。）と、主溝４０～４６により区画された複数の陸部５０；５２；５４；５６；５８（以下、陸部５０～５８と称する場合がある。）とを備える。

主溝４０～４６は、タイヤＴの使用限界を示すウェアインジケータが設定される凹部であって、タイヤＴに形成される凹部のうち最も深い凹部を言うものとする。また、以下の説明では、主溝４０～４６のうち、タイヤ幅方向最外側に位置する主溝４０；４６を最外溝４０；４６とし、内側に位置する主溝４２；４４を内側溝４２；４４とする。また、陸部５０～５８のうち、タイヤ幅方向最外側に位置する陸部５０：５８をショルダー陸部５０；５８とし、タイヤセンターＣＬを含む範囲に位置する陸部５４をセンター陸部５４とする。また、ショルダー陸部５０とセンター陸部５４との間、及びショルダー陸部５８とセンター陸部５４との間の陸部５２；５６をそれぞれ中間陸部５２；５６という。

上記トレッドパターンを備えたトレッドゴム３０は、タイヤ幅方向内側に位置する第１ゴム層３２と、第１ゴム層３２に接し、当該第１ゴム層３２のタイヤ幅方向外側に位置する第２ゴム層３４；３４とを含んで構成される。第１ゴム層３２及び第２ゴム層３４は、互いに異なる特性を有するゴムが適用される。例えば、第２ゴム層３４には、第１ゴム層３２よりも耐摩耗性に優れたゴムが適用され、車両旋回時等においてタイヤＴのショルダー部に生じやすい偏摩耗を抑制可能とされている。

以下、主に図２を参照して第１ゴム層３２と第２ゴム層３４との関係について説明するが、本例に係るタイヤＴにおいては、トレッドゴム３０に形成されるトレッドパターンがタイヤセンターＣＬを挟んで左右対称である（即ち、回転方向に規定のないタイヤ）ため、タイヤセンターＣＬの右側部分を用いてその詳細を説明する。

［境界について］
図２は、トレッド部の拡大断面図である。同図に示すように、トレッドゴム３０は、幅方向断面視において、第１ゴム層３２と第２ゴム層３４との境界（境界面）Ｂが、タイヤ径方向に対して傾斜するように延長する。より詳細には、境界Ｂは、タイヤ径方向及び幅方向に対して傾斜して延長する。

［境界の外側端部について］
同図に示すように、境界Ｂにおけるタイヤ幅方向外側の端部Ｂｔｏは、最外溝４０のタイヤ幅方向内側の溝壁４０ｗｉに達して終端する。端部Ｂｔｏが最外溝４０のタイヤ幅方向内側の溝壁４０ｗｉで終端することにより、最外溝４０の幅方向外側に位置するショルダー陸部５０は、第２ゴム層３４のみによって形成される。一方、中間陸部５２は、第１ゴム層３２及び第２ゴム層３４の２種類で形成される。また、境界Ｂが傾斜していることから、第１ゴム層３２及び第２ゴム層３４は、中間陸部５２において互いに接し、タイヤ半径方向に積層状態とされる。

このように、第１ゴム層３２と第２ゴム層３４とが互いに接して接合される境界Ｂを傾斜させ、かつ、当該境界Ｂのタイヤ幅方向外側の端部Ｂｔｏを最外溝４０における内側の溝壁４０ｗｉで終端させることにより、タイヤ転動時において路面との摩擦により生じる応力が分散され、境界Ｂに対してひずみ集中が生じ難くなり、境界Ｂを基点とする第１ゴム層３２と第２ゴム層３４との割れを抑制することができる。

図２中の矢印αで示すように、境界Ｂの端部Ｂｔｏの溝壁４０ｗｉにおける終端位置は、最外溝４０のトレッド接地面３０ａから溝底４０ｂに対しての０％以上９０％以下の範囲に設定するのが好適である。このように、境界Ｂの端部Ｂｔｏの溝壁４０ｗｉにおける終端位置を少なくとも溝底４０ｂを含まない位置とし、溝底４０ｂに対して所定の距離をとることで、ひずみ集中による溝底部（溝底４０ｂ）での割れを抑制することができる。なお、溝底４０ｂとは、最外溝４０におけるトレッド接地面３０ａから最も深い位置を言う。また、０％の位置とは、溝壁４０ｗｉとトレッド接地面３０ａとが交差する位置に相当する。

［境界の内側端部について］
境界Ｂにおけるタイヤ幅方向内側の端部Ｂｔｉは、最外溝４０と、当該最外溝４０のタイヤ幅方向内側で隣り合う内側溝４２との幅方向中心Ｃｘよりもタイヤ幅方向内側において終端する。なお、端部Ｂｔｉは、ベースゴム２８とトレッドゴム３０との積層境界面まで達しており、第１ゴム層３２と第２ゴム層３４とは境界Ｂにより互いに幅方向に区画，積層されているとも言える。また、端部Ｂｔｉが、幅方向中心Ｃｘよりもタイヤ幅方向内側において終端することから、境界Ｂは、全体としてタイヤ幅方向内側から外側に向かって半径方向外側に傾斜するように延長する。また、境界Ｂは、該境界Ｂを含む中間陸部５２の幅方向寸法の半分よりも長い長さを有していると言える。ここで、図２に示すように幅方向中心Ｃｘは、最外溝４０の溝中央部４０ｃと内側溝４２の溝中央部４２ｃとの幅方向距離の中心と一致する。また、溝中央部４０ｃ；４２ｃは、トレッド接地面３０ａに開口する開口端間を結ぶ線分の中心と一致する。

境界Ｂの端部Ｂｔｉの終端位置を上述の範囲に設定することにより、タイヤＴの使用とともにトレッドゴム３０全体が徐々に摩耗し、第２ゴム層３４がトレッド表層部として、即ち、トレッド接地面として新たに露出する。よって、トレッド端側において第２ゴム層３４の性能を徐々に発揮させることができる。具体的には、第１ゴム層３２よりも耐摩耗性に優れたゴムを第２ゴム層３４として用いることで、タイヤ幅方向において偏摩耗が発生しやすいトレッド端側の領域（ショルダー領域）において第２ゴム層３４が徐々に露出し、耐摩耗性に優れた第２ゴム層３４の領域が増加することから、偏摩耗を効果的に抑制できる。

［他の好適例について］
前述の境界Ｂの端部Ｂｔｏの溝壁４０ｗｉにおける終端位置を、トレッド接地面３０ａから溝底４０ｂに対して０％以上５０％以下の範囲に設定しても良い。即ち、最外溝４０において踏面から浅い位置で終端することにより、タイヤ使用時におけるトレッド部の早期の摩耗段階から、中間陸部５２の範囲にある第２ゴム層３４がトレッド表層部として出現する。よって、第２ゴム層３４として耐摩耗性に優れたゴムを採用することで、トレッド端側での摩耗の速度が徐々に緩やかとなり、トレッド部の早期の摩耗段階から偏摩耗を抑制することができる。

また、境界Ｂの端部Ｂｔｏの溝壁４０ｗｉにおける終端位置を、トレッド接地面３０ａから溝底に対して０％以上３０％以下の範囲に設定しても良い。当該範囲に設定すれば、上述の例との比較で、より早期の摩耗段階から中間陸部５２の範囲にある第２ゴム層３４がトレッド表層部として出現し、トレッド部のより早期の摩耗段階から偏摩耗を抑制することができる。

また、境界Ｂの端部Ｂｔｏの溝壁４０ｗｉにおける終端位置を、トレッド接地面３０ａから溝底４０ｂに対して３０％以上５０％以下の範囲に設定しても良い。この場合、上述の各例との比較においてトレッド部の摩耗が一定程度進んだ段階（時期的に遅れて）から、中間陸部５２の範囲にある第２ゴム層３４がトレッド表層部として出現することとなる。よって、トレッド部の摩耗の早期段階においては、第１ゴム層３２の性能が一定期間支配的に発揮された後に、トレッド端側での偏摩耗を抑制することができる。

第２ゴム層３４を形成するゴム組成物の６０℃における損失正接ｔａｎδを、第１ゴム層３２を形成するゴム組成物の６０℃における損失正接ｔａｎδよりも大きく設定すると良い。即ち、第１ゴム層３２及び第２ゴム層３４を形成するゴム組成物には、６０℃でのｔａｎδが、第１ゴム層３２を形成する材料＜第２ゴム層３４の関係となるように材料を選択すると良い。
これにより、トレッド端側での摩耗が緩やかとなり、偏摩耗を抑制することができる。なお、ｔａｎδは、ＪＩＳＫ６２７２に準拠した試験機を用い、Ｋ６２５０に基づいて実施された試験により得られた結果をＫ６２５４及びＫ６３９４に基づいて算出する。

第１ゴム層３２及び第２ゴム層３４を形成するゴム組成物として、第１ゴム層３２を形成するゴム組成物の複素弾性率を、第２ゴム層３４を形成するゴム組成物の複素弾性率よりも大きくなるように材料を選択すると良い。
即ち、第１ゴム層３２を形成する材料の複素弾性率＞第２ゴム層３４を形成する材料の複素弾性率の関係を満たすようにすると良い。第１ゴム層３２及び第２ゴム層３４の材料の特性を上記の設定とすることにより、トレッド端側での摩耗が緩やかになり、偏摩耗を抑制することができる。

［ゴム比率について］
図３は、境界Ｂを有する中間陸部５２の拡大図である。同図に示すように、第１ゴム層３２と第２ゴム層３４との境界Ｂを有する中間陸部５２において、第１ゴム層３２及び第２ゴム層３４は、タイヤ幅方向の断面視における面積比率で、第１ゴム層３２を例えば１０％以上、３５％以上、５０％以上、６５％以上等とすると良い。

図３に示すように、面積比率とは、最外溝４０の溝底４０ｂ及びこれに隣接する内側溝４２の溝底４２ｂとを結ぶ線分ｆと、中間陸部５２の輪郭形状とで囲まれる領域（図中グレーで示す部分）を対象とし、当該領域の面積における第１ゴム層３２と第２ゴム層３４との面積の割合をいう。

中間陸部５２に含まれる第１ゴム層３２のゴム組成物の割合を上記範囲に設定することにより、タイヤ成型時に境界Ｂが中間陸部５２中で湾曲した場合であっても、タイヤの使用に応じて第２ゴム層３４を徐々にトレッド表層部として適正に露出させることができる。特に使用の早期から第２ゴム層３４が急激に露出することによる急激な性能変化を防止できる。また、タイヤ成型時に意図的に湾曲を制御することで、使用の任意の段階での性能変化を意図的に実現することができる。

また、第１ゴム層３２のゴム組成物の面積の割合の上限としては、９５％以下、より好ましくは８５％以下とすると良い。このような上限値を設定することにより、成型時において境界Ｂが中間陸部５２内で湾曲した場合であっても、境界Ｂが垂直に近づくことに起因する応力集中を抑制できる。

以上、実施形態を通じて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、トレッドゴム３０に４本の主溝４０；４２；４４；４６を備えたタイヤＴをとしたが、タイヤセンターＣＬを含む中央近傍に主溝が形成され、左右のトレッド端側に１の主溝が形成された３本の主溝を備えたタイヤや、５本以上の主溝を備えたタイヤであっても良い。

また、上記実施形態では、タイヤＴのトレッド部において、トレッドゴム３０をベースゴム２８に対して積層する構造としたが、ベースゴム２８は、必須の構成ではなく、ベルト１６に対してトレッドゴム３０を積層しても良い。そして、第１ゴム層３２と第２ゴム層３４が接合する境界Ｂの内側の端部Ｂｔｉは、トレッドゴム３０をベルト１６に積層したときの境界面上に位置することとなる。

また、上記実施形態では、第１ゴム層３２と第２ゴム層３４の２種類をタイヤ幅方向に配置してトレッドゴム３０を形成したが、３種類以上のゴム組成物によりトレッドゴム３０を形成しても良い。例えば、トレッドゴムに主溝を５本形成すると、各主溝により６つの陸部が区画されることになる。そして、例えばタイヤ幅方向外側から２番目の陸部に１種類目と２種類目のゴム組成物の境界を設定し、３番目の陸部に２種類目と３種類目のゴム組成物の境界を設定することも可能である。

以上の通り、本発明によれば、境界に対するひずみ集中によるゴム層同士の割れを効果的に抑制できる。
また、境界のタイヤ幅方向外側の端部が、トレッド接地面から主溝の溝底までの０％以上９０％以下の範囲で終端することにより、ひずみ集中による溝底部でのゴム層同士の割れを効果的に抑制できる。
また、境界における他方の端部が、一方の端部が終端する主溝と、当該主溝のタイヤ幅方向内側に隣り合う主溝との幅方向中心よりも幅方向内側で終端することにより、トレッド全体の摩耗によって第２ゴム層の範囲が徐々に拡大するため、トレッド端側の摩耗の進展を緩やかにでき、偏摩耗を抑制できる。
また、第１ゴム層及び第２ゴム層のそれぞれを形成するゴム組成物の６０℃におけるｔａｎδが第１ゴム層を形成するゴム組成物＜第２ゴム層を形成するゴム組成物の関係を満たすことにより、トレッド端側での摩耗を一層緩やかとすることができ、偏摩耗をより効果的に抑制できる。

２８ベースゴム、３０トレッドゴム、３２第１ゴム層、３４第２ゴム層、
４０：４２：４４：４６主溝、５０：５２：５４：５６：５８陸部、
Ｂ境界、端部Ｂｔｏ：Ｂｔｉ端部、４０ｗｉ溝壁、ＣＬタイヤセンター、
Ｔタイヤ。

Claims

タイヤ周方向に延びる複数の主溝と、
前記主溝により区画される複数の陸部と、
を有するトレッドを備えた空気入りタイヤであって、
前記トレッドは、
タイヤ幅方向内側に位置する第１ゴム層と、
前記第１ゴム層に接し、当該第１ゴム層のタイヤ幅方向外側に位置する第２ゴム層と、
を含み、
幅方向断面視において、前記第１ゴム層と前記第２ゴム層との境界は、タイヤ径方向に対して傾斜し、かつ、該境界における一方の端部は、前記主溝におけるタイヤ幅方向内側の溝壁で終端することを特徴とするタイヤ。
前記境界の一方の端部は、トレッド接地面から前記主溝の溝底までの０％以上９０％以下の範囲で終端することを特徴とする請求項１記載のタイヤ。
前記境界における他方の端部は、前記一方の端部が終端する主溝と、当該主溝のタイヤ幅方向内側に隣り合う主溝との幅方向中心よりも幅方向内側で終端することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のタイヤ。
前記第１ゴム層及び前記第２ゴム層のそれぞれを形成するゴム組成物の６０℃におけるｔａｎδが、第１ゴム層を形成するゴム組成物＜第２ゴム層を形成するゴム組成物の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載のタイヤ。