JP4367980B2

JP4367980B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4367980B2
Application number: JP06014298A
Authority: JP
Inventors: 英二中村
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-03-11
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2018-03-11
Also published as: JPH11254909A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りタイヤに関し、詳しくは、走行によるトレッドの摩耗中後期における湿潤路面に対する制動性、操縦安定性等（以下「ウエット性能」と称する）および耐ハイドロプレーニング性能の低下を抑制した空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気入りタイヤのウエット性能および耐ハイドロプレーニング性能を向上させるためには、均一なトレッドゴムを使用し、パターン設計により排水性を向上させ、また同時にトレッドのゴム質により路面との摩擦係数μを高める手法が主に採られてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の手法は、走行の初期には所望のウエット性能および耐ハイドロプレーニング性能を確保することができても、走行を重ねることによってトレッドの溝が低減し、またブロック剛性の極端な上昇を招くことによってウエット性能および耐ハイドロプレーニング性能が著しく低下し、初期の性能を維持することはできなかった。
【０００４】
そこで本発明の目的は、走行によるトレッドの摩耗中後期におけるウエット性能および耐ハイドロプレーニング性能の低下を抑制した空気入りタイヤを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来タイヤの欠点である走行によるトレッドの摩耗中後期のウエット性能および耐ハイドロプレーニング性能の低下を防止すべく鋭意検討した結果、トレッドをトップゴムとベースゴムの２層構造として、トップゴムのトレッド幅方向の断面形状をタイヤ半径方向内側に向かい少なくとも１の所定凸型形状とし、かつトップゴムの耐摩耗性をベースゴムよりも一定範囲低くしたところ、走行によるトレッドの摩耗中後期において新たな溝が発現することによって特に排水性が向上し、ウエット性能および耐ハイドロプレーニング性能が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明の空気入りタイヤは、下記の通りである。
（１）トレッド部のトレッドゴムがトレッド表面部のトップゴムと、そのタイヤ半径方向内側でベルトコーティングゴムに接するベースゴムとの２層構造を有し、かつ該トレッド部が周方向に延びる複数の溝部とこれら溝部により区分された複数の陸部とを含むトレッドパターンを有する空気入りタイヤにおいて、
前記トップゴムのトレッド幅方向の断面形状が各陸部においてタイヤ半径方向内側に向かう凸型形状をなし、該凸型形状に対応する前記ベースゴムの、前記溝部の底部からの最高値と最低値との差ΔＨと前記溝部の深さＴとの比（ΔＨ／Ｔ）が０．３〜１．０の範囲内にあり、
前記トップゴムの耐摩耗性が前記ベースゴムの耐摩耗性の５０〜９５％であることを特徴とする空気入りタイヤである。
【０００７】
（２）前記空気入りタイヤにおいて、前記トップゴムと前記ベースゴムの動的貯蔵弾性率（Ｅ’）比（トップゴム／ベースゴム）が０．３０〜１．５０である空気入りタイヤである。
【０００８】
（３）前記空気入りタイヤにおいて、前記トップゴムおよび／または前記ベースゴムに、原料ゴム成分１００重量部に対して長さ１０ｍｍ以下の短繊維が１〜２０重量部含まれている空気入りタイヤである。
【０００９】
（４）前記（３）の空気入りタイヤにおいて、前記短繊維の直径が０．０１〜０．１ｍｍである空気入りタイヤである。
【００１０】
（５）前記（３）または（４）の空気入りタイヤにおいて、前記短繊維が水溶性ポリビニルアルコール短繊維である空気入りタイヤである。
【００１１】
（６）前記空気入りタイヤにおいて、前記トップゴムおよび／または前記ベースゴムに、原料ゴム成分１００重量部に対して総充填剤が４０〜１２０重量部含まれており、この総充填剤量に対するシリカの割合が２０〜９０重量％で、かつシリカの配合量に対して５〜２０重量％のシランカップリング剤が配合されている空気入りタイヤである。
【００１２】
（７）前記空気入りタイヤにおいて、前記トップゴムおよび／または前記ベースゴムが独立気泡を含み、その発泡率が５〜５０％である空気入りタイヤである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づき具体的に説明する。
本発明の空気入りタイヤの実施の形態においては、トレッド部１のトレッドゴムがトレッド表面部のトップゴム２と、そのタイヤ半径方向内側でベルトまたはブレーカーコーティングゴムに接するベースゴム３との２層構造を有し、このトップゴム２のトレッド幅方向の断面形状がタイヤ半径方向内側に向かい少なくとも１の凸型形状をなす。この凸型形状の例として、図１（イ）に示すように、周方向に延びる複数の溝部とこれら溝部により区分された複数の陸部とを含むトレッドパターンにおいて複数ブロック全体で一つの凸型形状を有する場合、図２（イ）に示すように同トレッドパターンの夫々のブロックにおいて凸型形状を有する場合、あるいは図３（イ）に示すように２つのブロックで一つの凸型形状を有する場合などが挙げられる。
【００１４】
本発明において、かかる凸型形状に対応するベースゴムの、前記溝部の底部からの最高値と最低値との差、即ち図２（イ）のブロックの一つを拡大して示す図４のΔＨ（Ｈ２−Ｈ１）と、前記溝部の深さＴとの比（ΔＨ／Ｔ）は０．３〜１．０の範囲内である。この比が０．３よりも小さいとトップゴム２の体積が少な過ぎ、走行によるトレッドの摩耗末期に新たな溝４が形成されず、本発明の効果が得られない。一方、１．０を超えるものは存在せず、好ましくは０．４〜０．８である。
【００１５】
上述のように凸型にトップゴム２を配置することによって、走行中にトップゴム２の摩耗によりベースゴム３が一部露出するようになるが、本発明においては、トップゴム２とベースゴム３の耐摩耗性の違いにより摩耗差が生じさせ、この結果、図１〜３の（ロ）に示すように、トップゴム２がベースゴム３よりも早く摩耗することで走行による摩耗中後期に新たな溝４が発生し、排水性が向上してウエット性能および耐ハイドロプレーニング性能の低下を大幅に抑制することができる。トップゴム２とベースゴム３の耐摩耗性の差は、トップゴム２の耐摩耗性がベースゴム３のそれの５０〜９５％である。耐摩耗性にこのような範囲の差があることによって、走行中の摩耗に差を生じ、目的形状である新たな溝４、すなわち排水路が形成され、上述の効果が得られる。
【００１６】
なお、ここで、耐摩耗性とは、夫々のゴムを単体として、ランホーン試験にてスリップ率２５％時の一定時間後の摩耗量を重量にて測定した結果から求められ、例えば、トップゴムの耐摩耗性がベースゴムの耐摩耗性の５０％というときは、トップゴムの摩耗量がベースゴムの半分であることを意味する。
【００１７】
また、本発明においては、トップゴム２とベースゴム３の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）比（トップゴム／ベースゴム）が、好ましくは０．３０〜１．５０、より好ましくは０．６〜１．０である。この弾性率比が０．６よりも小さいと、走行初期の乾燥および湿潤路面に対する操縦性が悪化してしまい、一方１．５０よりも大きいと、ブロックパターンの変形が非線型的となり同様に走行初期の乾燥および湿潤路面に対する操縦性が悪化してしまう。
【００１８】
また、トップゴム２およびベースゴム３のいずれか一方または双方に、原料ゴム成分１００重量部に対して長さ１０ｍｍ以下の短繊維を１〜２０重量部含めることが好ましい。この含有量が１重量部より少ないと、ウエット性能等の向上のためトレッド表面を軟化させたことによる歪み増幅によるゴムそのものの湿潤路面での摩擦係数μ（以下「ウエットμ」と称する）の向上に対して有効ではなく、一方、２０重量部より多いと極端にトレッドの弾性率および粘度が上昇して作業性が悪化する。好ましくは２〜１５重量部である。
【００１９】
用いる短繊維の直径は、好ましくは０．０１〜０．１ｍｍであるが、特に制限はなく、脱離後の長尺状の空隙のサイズからこの範囲が効果的である。また、短繊維の種類としては、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ナイロン、アラミド、カーボン、グラス、ポリエチレン、ポリプロピレン等周知のものを挙げることができるが、水溶性のポリビニルアルコール繊維を用いることで走行中雨天時等の水で容易に溶解して、所望の排水効果のある長尺状の空隙を形成せしめることができる。かかる繊維長さは、好ましくは１０ｍｍ以下である。これより長いと著しい耐摩耗性の低下が起こるため、好ましくない。
【００２０】
また、トップゴム２およびベースゴム３のいずれか一方または双方における充填剤の総量は、原料ゴム成分１００重量部に対して４０〜１２０重量部であることが好ましい。この総量が４０重量部より少ないとウエットμそのものが低すぎ、一方１２０重量部より多いと著しい耐摩耗性の低下が起こる。また、ウエットμを向上させる目的で、総充填剤の一部をシリカに置換することができ、その場合の総充填剤量に対するシリカの割合は、２０〜９０重量％である。２０重量％より少ないとウエットμの向上は望めず、一方９０重量％より多いと著しい耐摩耗性の低下が起こる。より好ましくは、３０〜７０重量％である。
【００２１】
用いられるシランカップリング剤は、シリカの配合量に対して、好ましくは５〜２０重量％、より好ましくは８〜１５重量％である。５重量％より少ないと十分な補強性がとれず、一方２０重量％より大きいと著しい弾性率の向上および作業性の悪化が起こる。
【００２２】
さらに、本発明においては、トップゴム２およびベースゴム３のいずれか一方または双方が独立気泡を含むことができ、その発泡率は、好ましくは５〜５０％である。この発泡率が５％より小さいとウインタータイヤに用いられたときに発泡ゴムに基づく十分な氷上性能を発揮できず、一方５０％を超すと著しい耐摩耗の低下が起こる。なお、上記の発泡率は、発泡率をＶ、発泡ゴムのゴム固相部の密度をρ_０（ｇ／ｃｍ^３）、発泡ゴムの密度をρ_１（ｇ／ｃｍ^３）として、Ｖ＝（ρ_０／ρ_１−１）×１００（％）で表わされる。
【００２３】
その他、トップゴム２およびベースゴム３に用いられる原料ゴム、カーボンブラック、シリカなどの材料は特に制限されるものでなく、一般に用いられるものを適宜用いることができる。また、本発明の空気入りタイヤのトップゴム２およびベースゴム３のゴム組成物の各配合系は、両者の耐摩耗性に上述のような差が生じ得る系であればよく、例えばカーボンブラックの配合量や油展量を大幅に変える、上記繊維の配合量を変える、発泡率を変える、などの手法を採用することにより耐摩耗性に差を生じさせることができ、配合系自体特に制限されるべきものではなく、従来より用いられている加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤等を用いることができる。さらに、タイヤ自体の構造においても、トレッド部１以外は空気入りタイヤとして既に知られている構造を採用することができ、特に変更を要するものではない。
【００２４】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づき説明する。
タイヤトレッド用ゴム組成物として、下記の表１に示す配合処方にて配合▲１▼〜▲５▼を夫々調製した。
【００２５】
【表１】

１）日本合成ゴム（株）製ＢＲ０１
２）日本合成ゴム（株）製Ｔ０１２０（スチレン量３５％、エマルジョン）
３）日本シリカ（株）製ニップシールＡＱ
４）デグッサ社製ＳＩ６９
５）ジベンゾチアゾールジスルフィド大内新興化学工業（株）製ＮＯＣＣＥＬＥＲＤＭ
６）Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾール１−スルフェンアミド大内新興化学工業（株）製ＮＯＣＣＥＬＥＲＣＺ
７）アゾジカルボンアミド
８）２デニール、平均長さ２ｍｍ
【００２６】
次に、上記配合▲１▼〜▲５▼のゴム組成物を夫々下記の表２に示すように組み合わせて、図２に示す如きトレッドを備えた空気入りタイヤ（サイズ：１８５／７０Ｒ１４）を試作した。かかる試作タイヤにおけるトレッドのトップゴムとベースゴムの弾性率比、耐摩耗性比、ΔＨ／Ｔの比、走行によるトレッドの摩耗中後期の耐ハイドロプレーニング性、ウエット性能を下記の表２に併記する。なお、耐摩耗性、耐ハイドロプレーニング性およびウエット性能は以下のようにして測定した。
【００２７】
動的貯蔵弾性率（Ｅ’）
東洋精機製スペクトローメーターを用い、幅５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ２０ｍｍの試験片を初期荷重１５０ｇ、振動数５０Ｈ、動歪１％にて３０℃で測定した。
【００２８】
耐摩耗性
ランボーン試験にてスリップ率２５％時の一定時間後の摩耗量を重量にて測定し、その量が少ないものを摩耗の良いものとし、コントロール（比較例１）の摩耗量／比較ゴム摩耗量×１００で示した。
【００２９】
耐ハイドロプレーニング性
供試タイヤ４本を実車に装着し、およそ２万ｋｍ走行してベースが十分露出したものを用いた。湿潤路面のテストコースのコーナーをハイドロプレーニングする速度を次式、
（供試タイヤ速度／コントロールタイヤ速度（比較例１））×１００
に従い、指数表示した。数値が大きい程結果が良好である。
【００３０】
ウエット性能
供試タイヤ４本を実車に装着し、湿潤路面のテストコースにて、直進性、コーナリング性、グリップ力、耐ハイドロプレーニング性を総合的に評価し、点数化した。結果は、コントロール（比較例１）を１００として、指数表示した。数値が大きい程良好なウエット性能を有する。
【００３１】
【表２】

【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の空気入りタイヤにおいては、トレッドをトップゴムとベースゴムの２層構造として、トップゴムのトレッド幅方向の断面形状をタイヤ半径方向内側に向かい少なくとも１の所定凸型形状とし、かつトップゴムの耐摩耗性をベースゴムよりも一定範囲低くしたことによって、走行中後期のウエット性能、耐ハイドロプレーニング性能の低下を初期性能対比大幅に抑制することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】（イ）本発明の一例空気入りタイヤのトレッド部の走行初期の段階の部分断面図である。
（ロ）上記空気入りタイヤの走行によるトレッドの摩耗後期の段階の部分断面図である。
【図２】（イ）本発明の他の一例空気入りタイヤのトレッド部の走行初期の段階の部分断面図である。
（ロ）上記空気入りタイヤの走行によるトレッドの摩耗後期の段階の部分断面図である。
【図３】（イ）本発明の更に他の一例空気入りタイヤのトレッド部の走行初期の段階の部分断面図である。
（ロ）上記空気入りタイヤの走行によるトレッドの摩耗後期の段階の部分断面図である。
【図４】図２（イ）のブロックの一つを拡大して示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１トレッド部
２トップゴム
３ベースゴム
４新たな溝

Claims

トレッド部のトレッドゴムがトレッド表面部のトップゴムと、そのタイヤ半径方向内側でベルトコーティングゴムに接するベースゴムとの２層構造を有し、かつ該トレッド部が周方向に延びる複数の溝部とこれら溝部により区分された複数の陸部とを含むトレッドパターンを有する空気入りタイヤにおいて、
前記トップゴムのトレッド幅方向の断面形状が各陸部においてタイヤ半径方向内側に向かう凸型形状をなし、該凸型形状に対応する前記ベースゴムの、前記溝部の底部からの最高値と最低値との差ΔＨと前記溝部の深さＴとの比（ΔＨ／Ｔ）が０．３〜１．０の範囲内にあり、
前記トップゴムの耐摩耗性が前記ベースゴムの耐摩耗性の５０〜９５％であることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記トップゴムと前記ベースゴムの動的貯蔵弾性率（Ｅ’）比（トップゴム／ベースゴム）が０．３０〜１．５０である請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記トップゴムおよび／または前記ベースゴムに、原料ゴム成分１００重量部に対して長さ１０ｍｍ以下の短繊維が１〜２０重量部含まれている請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記短繊維の直径が０．０１〜０．１ｍｍである請求項３記載の空気入りタイヤ。
前記短繊維が水溶性ポリビニルアルコール短繊維である請求項３または４記載の空気入りタイヤ。
前記トップゴムおよび／または前記ベースゴムにおいて、原料ゴム成分１００重量部に対して総充填剤が４０〜１２０重量部含まれており、この総充填剤量に対するシリカの割合が２０〜９０重量％で、かつシリカの配合量に対して５〜２０重量％のシランカップリング剤が配合されている請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記トップゴムおよび／または前記ベースゴムが独立気泡を含み、その発泡率が５〜５０％である請求項１記載の空気入りタイヤ。