JP3437298B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

空気入りタイヤ

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JP3437298B2 JP31838094A JP31838094A JP3437298B2 JP 3437298 B2 JP3437298 B2 JP 3437298B2 JP 31838094 A JP31838094 A JP 31838094A JP 31838094 A JP31838094 A JP 31838094A JP 3437298 B2 JP3437298 B2 JP 3437298B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気入りタイヤに係
り、特にキャップ・ベース構造のトレッドを備え、乗り
心地とブレーキ性能との両立を図った空気入りタイヤに
関する。
【0002】
【従来の技術】空気入りタイヤの乗心地性能を改良する
ため、トレッドゴムの改良が行われている。
【0003】例えば、従来より、トレッドをキャプ・ベ
ース構造としたタイヤが知られているが、乗心地性能を
改良するために、ベースゴムに柔らかいゴムを使用する
手法が取られるのである。なお、ここでキャップ側に
は、ベースゴムのような柔らかいゴムは用いず、耐摩耗
性、耐カット性に優れたゴムを使用している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、柔らかいベー
スゴムを使用すると、ブレーキング時におけるトレッド
の周方向の変形量が大きくなるため力の伝達遅れが生
じ、ブレーキ性能の低下を招き、ブレーキ性能を向上さ
せようとして硬いゴムを使用すると乗り心地が低下して
しまう。
【0005】本発明は上記事実を考慮し、乗り心地性能
とブレーキ性能とを両立することのできる空気入りタイ
ヤを提供することが目的である。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明者が、ブレーキ性能
及び乗心地性能について鋭意解析した結果、ブレーキ性
能についてはトレッド部の周方向の剪断剛性が高いほど
良化し、特に赤道部(センター部)の寄与の高いことが
判明した。
【0007】また、乗心地性能については周方向のトレ
ッド部曲げ剛性が柔らかい方が良く、特にショルダー部
の寄与が高いことが判明した。
【0008】そこで、トレッドのショルダー部側の曲げ
剛性を低下させつつ、赤道部の周方向の剪断剛性を増加
させることにより、乗心地性能とブレーキ性能とを両立
できることを見いだした。
【0009】請求項1に記載の発明は上記事実に鑑みて
成されたものであって、トロイド状に延びるカーカスの
クラウン部にトレッドゴムを配置し、前記トレッドゴム
がトレッド表面側のキャプゴム層と前記キャップゴム層
のカーカス側に配設されるベースゴム層との少なくとも
2層の積層構造になる空気入りタイヤにおいて、前記ベ
ースゴム層における幅方向モジュラスに対する周方向モ
ジュラスの比ηが、トレッドショルダー部よりもタイヤ
赤道部にて大きいことを特徴としている。
【0010】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の空気入りタイヤにおいて、前記比ηは、前記トレッド
ショルダー部から前記タイヤ赤道部に向かって漸増して
いることを特徴としている。
【0011】また、請求項3に記載の発明は、請求項1
または請求項2に記載の空気入りタイヤにおいて、前記
ベースゴム層は、タイヤ赤道部における前記比ηが1よ
りも大きく、トレッドショルダー部における前記比ηが
1よりも小さいことを特徴としている。
【0012】
【作用】請求項1に記載の空気入りタイヤでは、ベース
ゴム層における幅方向モジュラスに対する周方向モジュ
ラスの比ηがトレッドショルダー部よりもタイヤ赤道部
にて大とされている。このため、ベースゴム層において
は、タイヤ赤道部において周方向の剪断剛性が大、ショ
ルダー部において曲げ剛性が小の特性となる。
【0013】ブレーキ性能の寄与率の高い赤道部側の周
方向の剪断剛性が高くされ、乗心地性能の寄与率の高い
ショルダー部側の曲げ剛性が低くされるので、ブレーキ
性能と乗心地性能とを両立させることができる。
【0014】請求項2に記載の空気入りタイヤでは、周
方向モジュラスの比ηがタイヤショルダー部からタイヤ
赤道部に向かって漸増しているため、ベースゴム層の周
方向の剪断剛性はタイヤショルダー部からタイヤ赤道部
に向かって漸増し、曲げ剛性はタイヤ赤道部からタイヤ
ショルダー部に向けて漸減する。
【0015】また、請求項3に記載の空気入りタイヤに
よれば、ベースゴム層のタイヤ赤道部における周方向モ
ジュラス比ηを1よりも大きく、トレッドショルダー部
における周方向モジュラス比ηを1よりも小くすること
により、ブレーキ性能の寄与率の高い赤道部側の周方向
の剪断剛性をより高く、乗心地性能の寄与率の高いショ
ルダー部側の曲げ剛性をより低くすることができる。
【0016】なお、周方向モジュラス比ηが1以上とな
る範囲は、タイヤ赤道面を中心としてトレッド幅の0.
3〜0.7倍の範囲が好ましい。
【0017】ここで、周方向モジュラス比ηが1以上と
なる範囲が、トレッド幅の0.3倍未満では、十分なブ
レーキ性能を得るとが出来なくなる。
【0018】一方、周方向モジュラス比ηが1以上とな
る範囲が、トレッド幅の0.7倍を超えると、乗心地性
能の低下を招く。
【0019】
【実施例】本発明の一実施例を図1乃至図7にしたがっ
て説明する。
【0020】図1に示すように、空気入りタイヤ(タイ
ヤサイズ205/65R15)10は、ビード12間に
跨がるカーカス14と、カーカス14のクラウン部の径
方向外側に設けられる複数層からなるベルト18と、ベ
ルト18の外側に設けられるトレッド20を備えてい
る。なお、本実施例の空気入りタイヤ10の内部構造
は、トレッド20以外は通常のラジアル構造のタイヤと
同じである。
【0021】トレッド20は、いわゆるキャップ・ベー
ス構造であり、踏面側のキャップゴム20Aと、カーカ
ス14側のベースゴム20Bとの2層構造となってい
る。なお、トレッド20の踏面には、所定のパターン
(図示せず)が形成されている。
【0022】ここで、タイヤを構成するゴム部材にてD
IN試験片を周方向・幅方向に各々打ち抜き、JIS
K 6301に準拠して300%モジュラスを測定し、
タイヤ周方向に沿った方向のモジュラスを周方向モジュ
ラスMT 、タイヤを構成するゴム部材のタイヤ幅方向の
モジュラスを幅方向モジュラスMW とし、この周方向モ
ジュラスMT と幅方向モジュラスMW とのモジュラス比
T /MW をηとすると、本実施例のベースゴム20B
のモジュラス比ηは、赤道部CLで最も大きく、両ショ
ルダー部側へ行くにしたがって漸減している(逆に言え
ば、ショルダー部側で最も小さく、赤道部CLへ行くに
したがって漸増している。)。
【0023】本実施例のベースゴム20Bは、赤道部C
Lにおける周方向モジュラスMT が111kg/cm2、幅方
向モジュラスMW が102kg/cm2であり、赤道部CLに
おけるモジュラス比ηは約1.09とされている。一
方、ベースゴム20Bのショルダー側端部における周方
向モジュラスMT が98kg/cm2、幅方向モジュラスMW
が108kg/cm2であり、ショルダー側端部におけるモジ
ュラス比ηは約0.91とされている。したがって、モ
ジュラス比分布(最大モジュラス比ηmax /最小モジュ
ラス比ηmin )が約1.2とされている。
【0024】また、図2に示すように、トレッド20の
トレッド幅TWは167mmであり、モジュラス比ηが1
である位置Pから同じくモジュラス比ηが1である位置
P’までの寸法(即ちモジュラス比ηが1以上の範囲)
が67mm(≒0.4TW)とされている。
【0025】一方、キャップゴム20Aにおいては、周
方向モジュラスMT 及び幅方向モジュラスMW が何れの
部位においても同一(即ち、モジュラス比ηが1)であ
り、異方性を有していない。なお、キャップゴム20A
のゴムのモジュラスは、103kg/cm2である。
【0026】また、トレッド20のゴムゲージは、平均
で約9.0mmであり、そのうちベースゴム20Bのゴム
ゲージは平均で約3.1mmである。
【0027】次に、周方向モジュラスMT と幅方向モジ
ュラスMW とが部分的に異なるベースゴム20Bの詳細
及び製造方法を説明する。
【0028】なお、ベースゴム20Bは、ゴム単体また
は、充填剤入りのゴムを用いることができる。本実施例
のベースゴム20Bには、充填剤が入れられていない。
【0029】ベースゴム20Bは、ゴム(または充填剤
入りのゴム)を押出機で押し出す際に、幅方向の位置に
よりゴムの分子(及び充填剤)の配向が異なるように制
御されている。
【0030】このベースゴム20Bを押し出す押出機
(図示せず)は、図3及び図7に示すように、円筒状の
押出機バレル32の先から口金34までの間に、流路断
面形状が円形状からベースゴム20Bより幅広の横長の
平形状に除々に変化していく流路36を内在するヘッド
38を備え、ヘッド38の一部であって口金34との間
に、ゴムの流動によって配向性を変化させ、配向に分布
を持たせる横長の平形状の配向制御流路40を備えたも
のである。
【0031】図3及び図4に示すように、配向制御流路
40は、中央の水平方向に絞り込み流路42を備え、絞
り込み流路42の両側に末広がり流路44を有する。図
3に示すように、絞り込み流路42は水平方向の入口幅
1 、出口幅W2 がW1 >W 2 の関係を有し、末広がり
流路44は水平方向の入口幅W3 、出口幅W4 がW3
4 の関係を有する。
【0032】図5に示すように、絞り込み流路42内の
出口部では、上面を口金34開口部34Aの上面より離
してその上方に接合させると共に、下面を口金34開口
部34Aの下面と同じか又は其れより下方で接合させて
いる。これにより、絞り込み流路42内の出口部に、口
金34によるベースゴム20Bの堰止め部分を形成して
いる。
【0033】図6に示すように、末広がり流路44内の
出口部では、上面を口金34開口部34Aの上面に接合
させると共に、下面を口金34下面と同じ高さ其れより
上方で接合させている。これにより、末広がり流路44
A,44B内の出口部に堰止め部分のない部分を形成し
ている。
【0034】通常、ゴムの分子(及び充填剤)の配向
は、流動中の高分子材料の伸長変形により形成されるも
のであり、ゴムが広い流路から突然狭い流路に入る際、
平均流速が遅かったものが、狭い流路へ向かううちに加
速され、大きく流れ方向に伸長し、この時、ゴムの分子
(及び充填剤)は押出し方向に配向する。
【0035】したがって、配向制御流路40を水平方向
に幅が狭くなる絞り込み流路42を流れるゴムは、流路
内が水平方向に幅が狭くなるので、押し出される方向に
伸長され、ゴムの分子(及び充填剤)がその押出し方向
に配向し、しかも、口金34面で急激な流路の縮小があ
るので、ゴムの分子(及び充填剤)は更に押出し方向の
配向を強められて押し出される。一方、水平方向に幅が
広くなる末広がり流路44を流れるゴムは、流路内が水
平方向に幅が広くなるので、流れと直角方向に伸長さ
れ、ゴムの分子(及び充填剤)はその方向に配向し、口
金34面で急激な流路の縮小がないので、その状態をな
るべく維持したまま押し出される。
【0036】これらの絞り込み流路42及び末広がり流
路44を備えた配向制御流路40を通って流れるゴム
は、口金34から一つの平物押出物、即ち、ベースゴム
20Bとなって押し出される。
【0037】このため、図7に示すように、押し出され
たベースゴム20Bは、同一ゴム層において、中央が押
出し方向(タイヤ周方向)にゴム分子21(及び充填
剤)が配向し、その両側ではゴム分子(及び充填剤)が
幅方向に配向したものとなり、その幅方向の位置により
配向性が変化し、配向に分布を持つことになる。
【0038】なお、充填剤としては、例えば、炭酸カル
シウム、含水塩基性炭酸マグネシウム、粘度、ケイ酸塩
鉱物、天然ケイ酸、アルミナ水和物、硫酸バリウム、硫
酸カルシウム、金属粉、木粉、果実殻粉、セルロース系
等の無機充填剤または有機充填剤を上げることができ
る。
【0039】さらに、短繊維も充填剤として使用でき、
例えば、芳香族ポリアミド、ビニロン、ポリエステル、
ナイロン、レーヨン等の有機繊維をカットしたもの、シ
ス−1、2−ポリブタヂエン等の斜状結晶、ポリオキシ
メチレンのウィスカー等の有機物質及びガラス、炭素、
黒鉛、金属等の無機繊維をカットしたもの、シリコンカ
ーバイドウィスカー、タングステンカーバイドウィスカ
ー、アルミナウィスカー等の無機物質が上げられる。な
お、充填剤剤は、これら以外であっても良いのは勿論で
ある。これらの充填剤は、単独または2種類以上併用し
ても良い。これらの材料のうちアスペクト比(縦・横の
長さの比)が1でないものは全て配向するものとなる。 (試験例)本発明の効果を調べるために、ブレーキ性能
試験及び乗心地性能試験を行った。
【0040】試験にあたっては、従来タイヤ1種及び本
発明の適用された実施例タイヤ3種を用い、これらのタ
イヤを実車(排気量2000CCの前輪駆動の国産車)
に装着して試験を行った。なお、各試験は、テストドラ
イバーによるフィーリングで評価した。
【0041】ここで、従来タイヤ及び実施例タイヤの各
々のベースゴム位置と、モジュラス比との関係を図2に
示す。
【0042】図2の実施例タイヤ1は、前述した実施例
のタイヤであり、ベースゴムの赤道部CLにおけるモジ
ュラス比ηが約1.09、ショルダー側端部におけるモ
ジュラス比ηが約0.91とされ、モジュラス比ηが1
以上とされた部分の幅が67mm(≒0.4TW)とされ
ている。
【0043】実施例タイヤ2は、ベースゴムの赤道部C
Lにおけるモジュラス比ηが約1.09、ショルダー側
端部におけるモジュラス比ηが約0.91とされ、モジ
ュラス比ηが1以上とされた部分の幅が100mm(≒
0.6TW)とされたタイヤである。
【0044】また、実施例タイヤ3は、ベースゴムの赤
道部CLにおけるモジュラス比ηが約1.2、ショルダ
ー側端部におけるモジュラス比ηが約0.8とされ、モ
ジュラス比ηが1以上とされた部分の幅が100mm(≒
0.6TW)とされたタイヤである。
【0045】一方、従来タイヤは、ベースゴムのモジュ
ラス比ηが均一にされたタイヤである。
【0046】乗心地は、実車を速度40〜80km/hでテ
ストコースの良路及び悪路を走行させ、10点満点法で
評価した。なお、乗心地は、数値が大きいほど優れてい
ることを示す。
【0047】一方、ブレーキ性能は、テストコースにて
速度40km/h及び80km/hからの制動距離を測定し、制
動距離で評価した。なお、評価は、従来タイヤ(コント
ロール)の制動距離を100とした指数表示としてあ
り、数値が小さいほど制動距離が短くブレーキ性能に優
れていることを示す。
【0048】
【表1】
【0049】上記表1の試験結果から、本発明の適用さ
れた実施例タイヤは、従来のタイヤよりも乗心地性能及
びブレーキ性能が共に向上しており、乗心地性能及びブ
レーキ性能が両立していることは明らかである。
【0050】なお、前述したモジュラス比ηの値はあく
まで一実施例の値であり、適宜変更しても良いのは勿論
である。
【0051】なお、配向制御したベースゴム20Bの影
響を及ぼすためには、ベースゴム20Bのゴムゲージ
は、トレッド20のゴムゲージの少なくとも20%以上
とすることが好ましい。なお、ベースゴム20Bのゴム
ゲージを、トレッド20のゴムゲージのおおよそ50%
以上とすると、摩耗末期にベースゴム20Bが踏面に露
出するため好ましくない。
【0052】また、本発明はバイアス構造やその他の構
造の空気入りタイヤにも適用することができるのは勿論
である。
【0053】また、モジュラス比ηを幅方向で除々に変
化させることが好ましいが、各々モジュラス比ηの異な
る複数本の帯状ゴム部材を幅方向に並べてベースゴムを
構成することもできる。この場合、ショルダー側に配置
される帯状ゴム部材のモジュラス比よりもタイヤ赤道部
側に配置される帯状ゴム部材のモジュラス比ηを大きく
するのは勿論である。また、このように複数本の帯状ゴ
ム部材を幅方向に並べてベースゴムを構成する場合にお
いても、各々の帯状ゴム部材のモジュラス比ηをトレッ
ドショルダー部側からタイヤ赤道部側に向けて漸増させ
ることが好ましい。
【0054】また、前記実施例ではトレッドが2層から
なっていたが、トレッドは3層以上からなっていても良
い。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
空気入りタイヤは、ブレーキ性能の寄与率の高い赤道部
側の周方向の剪断剛性を高く、乗心地性能の寄与率の高
いショルダー部側の曲げ剛性を低くしたのでブレーキ性
能と乗心地性能とを両立できるという優れた効果を有す
る。
【0056】請求項2に記載の空気入りタイヤは、ベー
スゴム層の周方向の剪断剛性がタイヤショルダー部から
タイヤ赤道部に向かって漸増し、曲げ剛性がタイヤ赤道
部からタイヤショルダー部に向けて漸減しているので、
トレッドセンター部にて十分なブレーキ性能を確保しな
がらも、ショルダー部の柔軟性により良好な乗り心地性
能を得ることが可能となる。
【0057】また、請求項3に記載の空気入りタイヤ
は、ブレーキ性能の寄与率の高い赤道部側の周方向の剪
断剛性をより高く、乗心地性能の寄与率の高いショルダ
ー部側の曲げ剛性をより低くすることにより、ブレーキ
性能と乗心地性能とをより向上させることができるとい
う優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る空気入りタイヤの軸線
に沿った断面図である。
【図2】トレッドの各位置におけるモジュラス比ηを示
すグラフである。
【図3】押出機のヘッド付近の平面図である。
【図4】ヘッドの斜視図である。
【図5】図3に示すヘッドの5−5線断面図である。
【図6】図3に示すヘッドの6−6線断面図である。
【図7】口金から押し出されるベースゴムの斜視図であ
る。
【符号の説明】
10 空気入りタイヤ 14 カーカス 20 トレッド 20A キャプゴム 20B ベースゴム CL タイヤ赤道部

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トロイド状に延びるカーカスのクラウン
    部にトレッドゴムを配置し、前記トレッドゴムがトレッ
    ド表面側のキャプゴム層と前記キャップゴム層のカーカ
    ス側に配設されるベースゴム層との少なくとも2層の積
    層構造になる空気入りタイヤにおいて、 前記ベースゴム層における幅方向モジュラスに対する周
    方向モジュラスの比ηが、トレッドショルダー部よりも
    タイヤ赤道部にて大きいことを特徴とする空気入りタイ
    ヤ。
  2. 【請求項2】 前記比ηは、前記トレッドショルダー部
    から前記タイヤ赤道部に向かって漸増していることを特
    徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 【請求項3】 前記ベースゴム層は、タイヤ赤道部にお
    ける前記比ηが1よりも大きく、トレッドショルダー部
    における前記比ηが1よりも小さいことを特徴とする請
    求項1または請求項2に記載の空気入りタイヤ。
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