JP3581181B2

JP3581181B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP3581181B2
Application number: JP32471994A
Authority: JP
Inventors: 弘今井
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JPH08175111A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は空気入りラジアルタイヤに係り、特に、ウエット路面及びドライ路面を問わず、高い操縦安定性を発揮することのできる空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウエット性能を向上させるために、トレッド中央付近を凹ませて排水性を向上させたタイヤが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種のタイヤでは、凹んだトレッドに対応してベルトもトレッド中央付近で凹んでおり、周方向剛性及び幅方向剛性の剛性配分が通常のほぼ同一なトレッド及びベルト層とは大きく異なっている。
【０００４】
即ち、図７に示すように、トレッド中央付近で凹むベルト１００は、周方向（図７の矢印Ｔ方向）曲げ剛性は過大になり（断面２次モーメントが大となるため）、幅方向（図７の矢印Ｗ方向）剛性は周方向剛性に対して著しく低くなる。
【０００５】
したがって、この種のタイヤでは、この幅方向曲げ剛性が低いことに起因して、横力発生時のトレッド剛性が不足し、コーナリングパワーの不足をきたす。
【０００６】
また、周方向曲げ剛性が過大なことに起因して接地長の伸びが抑えられ、コーナリングパワーの不足をきたす。
【０００７】
両者のコーナリングパワーの不足に起因して、操縦安定性が不足するという問題がある。
【０００８】
なお、幅方向剛性を高めるために補強部材の追加が考えられるが、構造が複雑化して重量の増加を招き、他性能が悪化する虞れがある。
【０００９】
本発明は上記事実を考慮し、ウエット路面及びドライ路面を問わず、高い操縦安定性を発揮することのできる空気入りラジアルタイヤを提供することが目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、一対のビードコア間にわたりトロイド状をなして跨がるカーカスと、前記カーカスのクラウン部に配置される少なくとも２層からなるベルトと、前記ベルトの外側に配置されるトレッドと、を備え、前記トレッドが、その幅方向の所定領域に前記カーカス及び前記ベルトと共にタイヤ径方向内側にトレッド円周方向に沿って窪んだ環状凹部を有することによってダブルクラウン構成となる空気入りラジアルタイヤであって、
前記トレッドを構成するトレッドゴムは、周方向モジュラスに対する幅方向モジュラスの比ηが１よりも大きく設定されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、前記トレッドゴムは、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の少なくとも２層からなり、周方向モジュラスに対する幅方向モジュラスの比ηが１よりも大きく設定されているのは前記ベースゴム層であることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、周方向モジュラスに対する幅方向モジュラスの比ηが１よりも大きく設定されているゴムは、その幅が正規荷重及び正規内圧のもとで前記環状凹部による前記トレッドの非接地領域の幅と同等以上であることを特徴としている。
【００１３】
【作用】
トレッドが、その幅方向の所定領域にカーカス及びベルトと共にタイヤ径方向内側にトレッド円周方向に沿って窪んだ環状凹部を有したいわゆるダブルクラウン構成とされたタイヤでは、屈曲したベルトは周方向及び幅方向の剛性配分が通常のほぼ同一なベルトに比較して周方向曲げ剛性は大となり、幅方向曲げ剛性は周方向剛性に対して低くなる。
【００１４】
請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤでは、トレッドゴムにおいて、周方向モジュラスに対する幅方向モジュラスの比ηを１よりも大きく設定している。即ち、従来よりも周方向モジュラスを低下させ、かつ幅方向モジュラスを高くすることによって、トレッドの周方向曲げ剛性を低下させ、かつ幅方向曲げ剛性を高くすることができる。このため、請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤでは、ダブルクラウン構成とされたタイヤの欠点（周方向曲げ剛性が大で、幅方向曲げ剛性が周方向剛性に対して低いことによるコーナリングパワー不足）を解消することができる。なお、周方向モジュラスを低下させると共に幅方向モジュラスを高くさせることでモジュラス比を増大させて行くと、図８に示すようにコーナリングパワーが増加する。なお、環状凹部は、トレッドの幅方向中央部に１個設けても良く、トレッドに幅方向に所定間隔をあけて２本以上設けることもできる。
【００１５】
請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤでは、トレッドが表面側のキャプゴム層と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層からなる積層構造とし、周方向モジュラスに対する幅方向モジュラスの比ηを１よりも大きく設定したベースゴム層によってトレッドの周方向曲げ剛性を低下させ、かつ幅方向曲げ剛性を高くすることができる。また、トレッドを積層構造とすれば、キャップゴム層には、耐摩耗性、耐カット性等に優れたゴム材を用いることができる。また、キャップゴム層に、モジュラスに異方性を持たせないことができる点は偏摩耗を防止する点から好ましい。なお、ベースゴム層は、トレッドの周方向曲げ剛性を低下させ、かつ幅方向曲げ剛性を高くする、という効果を出すために、少なくともトレッドゴムのゲージの１５％以上のゲージとすることが好ましい。また、ベースゴム層のゲージの上限は、タイヤの摩耗末期に至ってもベースゴム層が表面に露出しない値とすることが好ましい。モジュラスに異方性を有するベースゴム層が表面に露出すると、偏摩耗を生ずる懸念がある。
【００１６】
また、請求項３に記載の空気入りラジアルタイヤでは、周方向モジュラスに対する幅方向モジュラスの比ηが１よりも大きく設定されているゴムは、その幅を正規荷重及び正規内圧のもとで環状凹部によるトレッドの非接地領域の幅と同等以上としている。この理由は、非接地領域の幅ＧＷを所定寸法に固定し、非接地領域の幅ＧＷに対するトレッドゴム幅（ここでは、ベースゴム層幅）ＢＷの比（ＢＷ／ＧＷ）を大きくして行くと（即ち、ベースゴム層幅を広くして行くと）、図９に示すようにコーナリングパワーもそれに伴って増加し、ベースゴム層幅ＢＷがトレッドの接地幅に近づくと頭打ちの傾向になる。したがって、非接地領域の幅ＧＷに対するベース幅ＢＷの比を１以上とすることが効果的なのである。
【００１７】
【実施例】
図１に示すように、本実施例の空気入りラジアルタイヤ（タイヤサイズ２２５／５０Ｒ１６）１０は、一対のビードコア１２間に跨がるトロイド状のカーカス１４を備えている。
【００１８】
カーカス１４の径方向外側には、少なくとも２層からなるベルト１８が配置されており、このベルト１８の径方向外側にはトレッド１６が配置されている。
【００１９】
これらカーカス１４及びベルト１８は赤道部ＣＬで径方向内側に凹んでおり、トレッド１６の赤道部ＣＬにはカーカス１４及びベルト１８に対応するように周方向に沿って凹む環状凹部２３が形成されている。これによって、本実施例の空気入りラジアルタイヤ１０はいわゆるダブルクラウン構造となっている。
【００２０】
トレッド１６を構成するトレッドゴム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１６の踏面には、所定のパターン（図示せず）が形成されている。
【００２１】
ここで、タイヤを構成するゴム部材にてＤＩＮ試験片を周方向・幅方向に各打抜き、ＪＩＳＫ６３０１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Ｍ_Ｔ、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Ｍ_Ｗとした場合、本実施例のベースゴム２０Ｂは、周方向モジュラスＭ_Ｔが１００ｋｇ／ｃｍ^２、幅方向モジュラスＭ_Ｗが１５０ｋｇ／ｃｍ^２である。なお、この周方向モジュラスＭ_Ｔと幅方向モジュラスＭ_Ｗとのモジュラス比Ｍ_Ｗ／Ｍ_Ｔ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、１．５である。
【００２２】
したがって、ベースゴム２０Ｂの曲げ剛性をみると、周方向曲げ剛性が低く、幅方向曲げ剛性が高くなる。
【００２３】
ここで、トレッド１６の接地幅ＴＷは１６０ｍｍであり、ベースゴム２０Ｂの幅ＢＷは１２５ｍｍである。また、トレッドゴム２０のゴムゲージは、平均で約１０ｍｍであり、そのうちベースゴム２０Ｂのゴムゲージは平均で約１．８ｍｍである。なお、ベースゴム２０Ｂは、タイヤの摩耗末期においても表面に露出することがないようになっている。
【００２４】
また、この空気入りラジアルタイヤ１０をリム（８Ｊ）に装着し、内圧（２．５ｋｇ／ｃｍ^２）、荷重（６３０ｋｇ）のもとで測定した環状凹部２３の溝幅ＧＷは５０ｍｍであり、その深さＤは１４ｍｍである。
【００２５】
また、ベースゴム２０Ｂの幅ＢＷは、１２５ｍｍであり、環状凹部２３の溝幅ＧＷに対するベースゴム２０Ｂの幅ＢＷの比（ＢＷ／ＧＷ）は、２．５である。
【００２６】
一方、キャップゴム２０Ａにおいては、周方向モジュラスＭ_Ｔ及び幅方向モジュラスＭ_Ｗ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、１１０ｋｇ／ｃｍ^２である。
【００２７】
次に、周方向モジュラスＭ_Ｔと幅方向モジュラスＭ_Ｗとが異なるベースゴム２０Ｂの製造方法を説明する。
【００２８】
なお、トレッドゴム２０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が、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】
このベースゴム２０Ｂの元となる平物押出物１９を押し出す押出機（図示せず）は、図２及び図６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平物押出物１９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。
【００３０】
図２及び図３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２に示すように、絞り込み流路４２は水平方向の入口幅Ｗ_１、出口幅Ｗ_２がＷ_１＞Ｗ_２の関係を有し、末広がり流路４４は水平方向の入口幅Ｗ_３、出口幅Ｗ_４がＷ_３＜Ｗ_４の関係を有する。
【００３１】
図４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による平物押出物１９の堰止め部分を形成している。
【００３２】
図５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４４Ａ，４４Ｂ内の出口部に堰止め部分のない部分を形成している。
【００３３】
通常、カーボンにより補強されたゴムの分子（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、前記分子（及び充填剤）は押出し方向に配向する。
【００３４】
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、前記分子（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、前記分子（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、前記分子（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。
【００３５】
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１９となって押し出される。
【００３６】
このため、図６に示すように、押し出された平物押出物１９は、中央が比較的押出し方向（タイヤ周方向）に前記分子２１（及び充填剤）が配向し、その両側では分子（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。
【００３７】
本実施例では、この平物押出物１９の幅方向両側のカーボンにより補強されたゴム分子が幅方向に配向した部分をカットして用い、残りの中央部分は再利用している。
【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、従来のタイヤと本発明の適用された実施例タイヤとを用意し、室内のタイヤ試験器にてコーナリングパワーの測定を行うと共に、接地長を測定し、またテストコース（水深６ｍｍの舗装路）にてハイドロプレーニング発生速度を測定した。
【００４０】
実施例タイヤは、前述した図１に示す実施例の空気入りラジアルタイヤであり、従来タイヤは、ベースゴムの幅を接地幅ＴＷと同等にし、ベースゴムのモジュラスを１２５ｋｇ／ｃｍ^２としてモジュラス比ηを１としたものである。
【００４１】
各測定結果は以下の表１に示す通りである。なお、コーナリングパワーの測定結果は、従来タイヤを１００とする指数表示としており、数値の大きいほどコーナリングパワーが大きいことを示す。また、ハイドロプレーニング発生速度は、従来タイヤとの差を示しており、数値がプラス側に大きいほどウエット性能（排水性）に優れていることを示す。
【００４２】
【表１】

【００４３】
上記表１に示す試験結果から、本発明の適用された実施例タイヤは、コーナリングパワーが向上しており、操縦安定性が向上することは明らかである。なお、本発明の適用された実施例タイヤの接地長が長くなった理由は、トレッド部分の周方向曲げ剛性が従来比低下しているためである。また、本実施例のタイヤのハイドロプレーニング発生速度が高くなったのは、接地形状が長くなり、接地形状の踏み込み側（車両進行方向前側）が先細りになり、水の排除能力が向上したためである。
【００４４】
なお、実施例タイヤはトレッドが２層構造であったが、トレッドは３層構造以上であっても良い。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の空気入りラジアルタイヤは、周方向曲げ剛性を低下させて接地長を伸ばすことによってコーナリングパワーを従来よりも高め、さらに、幅方向曲げ剛性を高くして横力発生時のトレッド剛性を向上させてコーナリングパワーを従来よりも高め、これらのコーナリングパワーの向上によって操縦安定性を向上できるという優れた効果を有する。また、補強部材の追加等をする必要がないので、他性能を低下させることが無く、成形工程が増えてコストが増加することもない。
【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】押出機のヘッド付近の平面図である。
【図３】ヘッドの斜視図である。
【図４】図３に示すヘッドの４−４線断面図である。
【図５】図３に示すヘッドの５−５線断面図である。
【図６】口金から押し出されるベースゴムの斜視図である。
【図７】ベルトの斜視図である。
【図８】モジュラス比ηとコーナリングパワーとの関係を示すグラフである。
【図９】環状凹部の溝幅に対するベースゴムの幅の比と、コーナリングパワーとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０空気入りラジアルタイヤ
１２ビードコア
１４カーカス
１６トレッド
１８ベルト
２０トレッドゴム
２０Ａキャプゴム層
２０Ｂベースゴム層
２３環状凹部

Claims

一対のビードコア間にわたりトロイド状をなして跨がるカーカスと、前記カーカスのクラウン部に配置される少なくとも２層からなるベルトと、前記ベルトの外側に配置されるトレッドと、を備え、前記トレッドが、その幅方向の所定領域に前記カーカス及び前記ベルトと共にタイヤ径方向内側にトレッド円周方向に沿って窪んだ環状凹部を有することによってダブルクラウン構成となる空気入りラジアルタイヤであって、
前記トレッドを構成するトレッドゴムは、周方向モジュラスに対する幅方向モジュラスの比ηが１よりも大きく設定されていることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記トレッドゴムは、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の少なくとも２層からなり、
周方向モジュラスに対する幅方向モジュラスの比ηが１よりも大きく設定されているのは前記ベースゴム層であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
周方向モジュラスに対する幅方向モジュラスの比ηが１よりも大きく設定されているゴムは、その幅が正規荷重及び正規内圧のもとで前記環状凹部による前記トレッドの非接地領域の幅と同等以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤ。