JP4472367B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。詳細には、本発明は、タイヤのトレッドの改良に関する。

雪氷路面では、古くはスパイクタイヤが用いられていたが、近年はスタッドレスタイヤが主流である。スタッドレスタイヤでは、雪氷路面における制動性能が重要である。制動性能の向上の目的で、トレッドに短繊維が配合されたタイヤ、トレッドに粉体が配合されたタイヤ、トレッドがシリコーンポリマーを含むタイヤ、トレッドが発泡ゴムからなるタイヤ等が提案されている。

特開２００２−４７３７８公報及び特開２００２−３０１８３公報には、ガラス繊維を含有するトレッド用ゴム組成物が開示されている。ガラス繊維は、氷よりも硬度が高い。トレッドにガラス繊維が配合されたタイヤでは、このガラス繊維が雪氷路面を引っ掻く。この引っ掻きにより、タイヤの制動性能が高められる。
特開２００２−４７３７８公報 特開２００２−３０１８３公報

ガラス繊維の配合は、トレッドの硬度上昇と、これに伴うブロック剛性の上昇とを招来する。大きなブロック剛性は、操縦安定性能を阻害する。本発明の目的は、制動性能と操縦安定性能との、相反する２つの要求性能を満足する空気入りタイヤの提供にある。

本発明に係る空気入りタイヤでは、トレッドが第一キャップと第二キャップとを備えている。第一キャップ及び第二キャップは、いずれも周方向に延在してトレッド面の一部を形成する。第一キャップの材質と第二キャップの材質とは、互いに異なる。

好ましくは、トレッドは、複数の第一キャップと複数の第二キャップとを備える。これら第一キャップと第二キャップとは、軸方向において交互に配置される。

好ましくは、第一キャップのゴム組成物は、１００重量部の基材ゴムと３重量部以上３０重量部以下のガラス繊維とを含む。一方、第二キャップのゴム組成物は、ガラス繊維を含まない。

第一キャップ及び第二キャップの両方が、ガラス繊維を含むゴム組成物から得られてもよい。この場合、第一キャップにおける基材ゴム１００重量部に対するガラス繊維の配合量Ｐ１が３重量部以上３０重量部以下であり、この配合量Ｐ１と第二キャップにおける基材ゴム１００重量部に対するガラス繊維の配合量Ｐ２との差（Ｐ１−Ｐ２）が２重量部以上であることが好ましい。

好ましくは、第一キャップの硬度Ｈ１は、第二キャップの硬度Ｈ２よりも大きい。硬度差（Ｈ１−Ｈ２）は、２以上が好ましい。

本発明に係るタイヤでは、トレッド面が複数種のキャップを備える。第一キャップはある要求性能に寄与し、第二キャップは他の要求性能に寄与する。このタイヤは、複数の要求性能を満足する。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤ２の一部が示された断面図である。この図１において上下方向がタイヤ２の半径方向であり、左右方向がタイヤ２の軸方向である。このタイヤ２は、図１中の一点鎖線ＣＬを中心としたほぼ左右対称の形状を呈する。このタイヤ２は、トレッド４、ベルト６、サイドウォール８、ウイング１０、ビード１２、カーカス１４、インナーライナー１６及びチェーファー１８を備えている。

トレッド４は架橋ゴムからなり、半径方向外向きに凸な形状を呈している。トレッド４の外面は、路面と接地するトレッド面２０を構成する。トレッド面２０には、溝２２が刻まれている。この溝２２により、トレッドパターンが形成されている。

ベルト６は、トレッド４の半径方向内側に位置している。ベルト６は、外側ベルトプライ２４及び内側ベルトプライ２６からなる。外側ベルトプライ２４と内側ベルトプライ２６とは、積層されている。図示されていないが、外側ベルトプライ２４及び内側ベルトプライ２６のそれぞれは、ベルトコードとトッピングゴムとからなる。外側ベルトプライ２４及び内側ベルトプライ２６は、カーカス１４を補強する。

サイドウォール８は、トレッド４の端から半径方向内向きに延びている。このサイドウォール８は、架橋ゴムからなる。サイドウォール８は、撓みによって路面からの衝撃を吸収する。さらにサイドウォール８は、カーカス１４の外傷を防止する。このサイドウォール８とトレッド４との間に、架橋ゴムからなるウイング１０が設けられている。

ビード１２は、ビードコア２８と、このビードコア２８から半径方向外向きに延びるエーペックス３０とからなる。ビードコア２８はリング状であり、複数本の非伸縮性ワイヤー（典型的にはスチール製ワイヤー）を含む。エーペックス３０は、半径方向外向きに先細りであるテーパ状であり、高硬度な架橋ゴムからなる。

カーカス１４は、トレッド４、サイドウォール８及びビード１２の内周面に沿うように、両側のビード１２の間に架け渡されている。カーカス１４は、カーカスプライ３２からなる。このカーカスプライ３２は、ビードコア２８の周りを、軸方向内側から外側に向かって巻かれている。図示されていないが、カーカスプライ３２はカーカスコードとトッピングゴムとからなる。

インナーライナー１６は、カーカス１４の内周面に接合されている。インナーライナー１６は、架橋ゴムからなる。インナーライナー１６には、空気透過性の少ないゴムが用いられる。インナーライナー１６は、タイヤ２の内圧を保持する役割を果たす。

チェーファー１８は、ビード１２の近傍に位置している。タイヤ２がリムに組み込まれると、このチェーファー１８がリムと当接する。この当接により、ビード１２の近傍が保護される。チェーファー１８は、通常は生地とこの生地に含浸したゴムとからなる。ゴム単体からなるチェーファー１８が用いられてもよい。

図２は、図１のタイヤ２のトレッド４が示された拡大断面図である。この図２における紙面垂直方向は、タイヤ２の周方向である。トレッド４は、ベース３４とキャップ部３６とからなる。ベース３４は半径方向内側に位置しており、トレッド面２０（図１参照）には露出していない。ベース３４の一部が、トレッド面２０に露出してもよい。通常ベース３４には、タイヤ２の転動によっても発熱が生じにくいゴム組成物が用いられる。ベース３４が設けられなくてもよい。

キャップ部３６は、半径方向外側に位置している。換言すれば、キャップ部３６はトレッド面２０を形成する。キャップ部３６は、第一キャップ３８及び第二キャップ４０からなる。図２の例では、第一キャップ３８の数は８であり、第二キャップ４０の数は７である。第一キャップ３８及び第二キャップ４０は、周方向に延在している。換言すれば、第一キャップ３８及び第二キャップ４０の形状は、リング状である。第一キャップ３８及び第二キャップ４０は、軸方向において交互に配置されている。

第一キャップ３８は、ゴム組成物が架橋されることによって形成されている。好適なゴムは、天然ゴム及びジエン系合成ゴムである。ジエン系合成ゴムとしては、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、イソプレン−イソブチレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体及びアクリロニトリル−ブタジエン共重合体が例示される。２種以上のゴムが併用されてもよい。

第一キャップ３８のゴム組成物は、ガラス繊維を含む。ガラス繊維の一部は、トレッド面２０に露出する。ガラス繊維のモース硬度は、６以上７以下である。このガラス繊維は、通常の氷よりも高硬度である。ガラス繊維は、タイヤ２が雪氷路面で用いられた際に氷を引っ掻く。この引っ掻きにより、雪氷路面におけるタイヤ２の制動性能が高められる。

第一キャップ３８におけるガラス繊維の配合量Ｐ１は、基材ゴム１００重量部に対し、３重量部以上３０重量部以下が好ましい。配合量が上記範囲未満であると、制動性能が不十分となることがある。この観点から、配合量は４重量部以上がより好ましく、１０重量部以上が特に好ましい。配合量が上記範囲を超えると、ブロック剛性が過大となることがある。過大なブロック剛性は、操縦安定性能を阻害する。この観点から、配合量は２５重量部以下がより好ましく、２０重量部以下が特に好ましい。

ガラス繊維の直径は、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。直径が上記範囲未満であると、制動性能が不十分となることがある。この観点から、直径は３μｍ以上がより好ましい。直径が上記範囲を超えると、タイヤ２のグリップ性能が不十分となることがある。この観点から、直径は５０μｍ以下がより好ましい。

ガラス繊維の長さは、０．１ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下が好ましい。長さが上記範囲未満であると、ガラス繊維がトレッド４から脱落しやすい。この観点から、長さは０．２ｍｍ以上がより好ましく、０．５ｍｍ以上が特に好ましい。長さが上記範囲を超えると、ゴム組成物の混練作業が困難となることがある。この観点から、長さは５．０ｍｍ以下がより好ましい。

ガラス繊維のアスペクト比は、２以上１００以下が好ましい。アスペクト比が上記範囲未満であると、ガラス繊維がトレッド４から脱落しやすい。この観点から、アスペクト比は１０以上がより好ましく、２０以上が特に好ましい。アスペクト比が上記範囲を超えると、制動性能が不十分となることがある。この観点から、アスペクト比は７０以下がより好ましく、５０以下が特に好ましい。

ゴム組成物は、通常は硫黄又は硫黄化合物によって架橋される。架橋には、加硫促進剤及び架橋助剤が用いられる。ゴム組成物には通常、カーボンブラック、シリカ等の補強剤が配合される。ゴム組成物には、必要に応じ、軟化剤、老化防止剤、充填剤等が適量添加される。

第二キャップ４０は、ゴム組成物が架橋されることによって形成されている。好適なゴムは、第一キャップ３８と同様、天然ゴム及びジエン系合成ゴムである。第二キャップ４０のゴム組成物にも、第一キャップ３８と同様に、硫黄、硫黄化合物、加硫促進剤、架橋助剤、補強剤、軟化剤、老化防止剤、充填剤等が、必要に応じて適量添加される。

第二キャップ４０にはガラス繊維が全く配合されないか、される場合でもその配合量は第一キャップ３８よりも少量とされる。換言すれば、第二キャップ４０の材質は第一キャップ３８の材質とは異なる。第二キャップ４０にガラス繊維が配合される場合、このガラス繊維のサイズは、第一キャップ３８のガラス繊維のサイズと同等である。

このタイヤ２では、第一キャップ３８が雪氷路面での制動性能に寄与し、第二キャップ４０が操縦安定性能に寄与する。制動性能と操縦安定性能との両立の観点から、第一キャップ３８における基材ゴム１００重量部に対するガラス繊維の配合量Ｐ１と、第二キャップ４０における基材ゴム１００重量部に対するガラス繊維の配合量Ｐ２との差（Ｐ１−Ｐ２）は、３重量部以上が好ましく、５重量部以上がより好ましい。差（Ｐ１−Ｐ２）は、３０重量部以下が好ましい。

制動性能の観点から、第一キャップ３８の硬度Ｈ１は５０以上が好ましく、５２以上がより好ましい。硬度Ｈ１は、６５以下が好ましい。操縦安定性能の観点から、第二キャップ４０の硬度Ｈ２は６２以下が好ましく、５６以下がより好ましい。硬度Ｈ２は、４５以上が好ましい。硬度Ｈ１、Ｈ２は、ＪＩＳ−Ａタイプのスプリング式硬度計がトレッド４の表面に押しつけられることにより、測定される。測定では、タイヤ２が２３℃の環境下に置かれる。

制動性能と操縦安定性能との両立の観点から、第一キャップ３８の硬度Ｈ１と第二キャップ４０の硬度Ｈ２との差（Ｈ１−Ｈ２）は、２以上が好ましく、４以上が特に好ましい。差（Ｈ１−Ｈ２）は、２０以下が好ましい。

図２の例では、前述のように、第一キャップ３８の数Ｎ１は８であり、第二キャップ４０の数Ｎ２は７である。制動性能と操縦安定性能との両立の観点から、第一キャップ３８の数Ｎ１は２以上が好ましく、４以上がより好ましい。数Ｎ１は、１５以下が好ましい。制動性能と操縦安定性能との両立の観点から、第二キャップ４０の数Ｎ２は２以上が好ましく、４以上がより好ましい。数Ｎ２は、１５以下が好ましい。

制動性能と操縦安定性能との両立の観点から、個々の第一キャップ３８の幅（軸方向寸法）は５ｍｍ以上４５ｍｍ以下が好ましい。個々の第二キャップ４０の幅は、５ｍｍ以上４５ｍｍ以下が好ましい。

第一キャップ３８によって形成される接地面の面積Ｓ１と、第二キャップ４０によって形成される接地面の面積Ｓ２の比（Ｓ１／Ｓ２）は、２／８以上８／２以下が好ましい。比（Ｓ１／Ｓ２）が上記範囲未満であると、制動性能が不十分となることがある。この観点から、比（Ｓ１／Ｓ２）は３／７以上がより好ましく、４／６以上が特に好ましい。比（Ｓ１／Ｓ２）が上記範囲を超えると、操縦安定性能が不十分となることがある。この観点から、比（Ｓ１／Ｓ２）は７／３以下がより好ましく、６／４以下が特に好ましい。接地面とは、トレッド面２０から溝２２を除いた部分である。

このキャップ部３６は、二方向押出法によって形成されうる。二方向押出法では、第一キャップ３８のゴム組成物の押出方向と直交する方向に、第二キャップ４０のゴム組成物が押し出される。第一キャップ３８のゴム組成物と第二キャップ４０のゴム組成物とが別々に、シート状に押し出されてもよい。この場合は、シートが裁断されて帯体が形成される。第一キャップ３８のための複数の帯体と第二キャップ４０のための複数の帯体とが交互に並べられることで、キャップ部３６用のゴムシートが得られる。

キャップ部３６が、互いに材質の異なる３以上の部分から構成されてもよい。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［ゴム組成物の調整］
８０重量部の天然ゴム、２０重量部のポリブタジエン、６０重量部のＩＳＡＦカーボンブラック、２０重量部のアロマティックオイル、５重量部のガラス繊維、１．５重量部の硫黄、１．０重量部の加硫促進剤、１．０重量部のワックス、２．０重量部の老化防止剤、２．０重量部のステアリン酸及び３．０重量部の酸化亜鉛をバンバリーミキサーで混練し、タイプIIのゴム組成物を得た。このガラス繊維の平均長さは０．４ｍｍであり、アスペクト比は４０である。

ガラス繊維の配合量を下記の表１に示されるとおりとした他はタイプIIと同様にして、タイプIII及びタイプIVのゴム組成物を得た。さらに、ガラス繊維を全く配合しなかった他はタイプIIと同様にして、タイプＩのゴム組成物を得た。

［実施例１］
タイプＩ及びタイプIIのゴム組成物を用い、二方向押出法によってキャップ部用のゴムシートを形成した。このゴムシートを用い、図１及び図２に示される構造を備えた実施例１のスタッドレスタイヤを得た。このタイヤのサイズは、「１８５／７０Ｒ１４ ８８Ｑ」である。

［実施例２から４及び比較例１から４］
用いるゴム組成物を下記の表２に示される通りとした他は実施例１と同様にして、実施例２から４及び比較例１から４のタイヤを得た。比較例２は、市販されている従来のスタッドレスタイヤに相当する。

［制動性能の評価］
タイヤを「１４×５．５−ＪＪ」のリムに組み込み、タイヤの内圧を２００ｋＰａとした。このリムを、排気量が１６００ｃｍ^３であるフロントエンジンフロントドライブの乗用車に装着した。この乗用車を３０ｋｍ／ｈの速度にて氷路面の上で走らせて、ブレーキをかけたときの制動距離を測定した。制動距離の逆数が、比較例２が１００とされたときの指数として、下記の表２に示されている。

［操縦安定性能の評価］
上記制動性能の評価に用いた乗用車を氷路面上でドライバーに運転させ、旋回時及びブレーキ時の操縦安定性を１から１０の１０段階で評価させた。この結果が、下記の表２に示されている。

表２に示されるように、実施例のタイヤは、これと同等の制動性能を備えた比較例のタイヤに比べ、操縦安定性能に優れている。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明に係るタイヤは、種々の自動車に装着されうる。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの一部が示された断面図である。 図２は、図１のタイヤ２のトレッドが示された拡大断面図である。

符号の説明

２・・・空気入りタイヤ
４・・・トレッド
６・・・ベルト
８・・・サイドウォール
１０・・・ウイング
１２・・・ビード
１４・・・カーカス
１６・・・インナーライナー
１８・・・チェーファー
２０・・・トレッド面
２２・・・溝
２４・・・外側ベルトプライ
２６・・・内側ベルトプライ
２８・・・ビードコア
３０・・・エーペックス
３２・・・カーカスプライ
３４・・・ベース
３６・・・キャップ部
３８・・・第一キャップ
４０・・・第二キャップ

Claims (6)

1. トレッドを備えており、このトレッドが、周方向に延在してトレッド面の一部を形成する第一キャップと、周方向に延在してトレッド面の一部を形成しかつ第一キャップとは材質の異なる第二キャップとを含んでおり、
   上記第一キャップ及び第二キャップが、ゴム組成物が架橋されることによって形成されており、第一キャップのゴム組成物が１００重量部の基材ゴムと３重量部以上３０重量部以下のガラス繊維とを含んでおり、第二キャップのゴム組成物がガラス繊維を含んでいない空気入りタイヤ。
2. 上記トレッドが複数の第一キャップと複数の第二キャップとを備えており、これら第一キャップと第二キャップとが軸方向において交互に配置されている請求項１に記載のタイヤ。
3. 上記第一キャップの硬度Ｈ１が第二キャップの硬度Ｈ２よりも大きく、硬度差（Ｈ１−Ｈ２）が２以上である請求項１又は２に記載のタイヤ。
4. トレッドを備えており、このトレッドが、周方向に延在してトレッド面の一部を形成する第一キャップと、周方向に延在してトレッド面の一部を形成しかつ第一キャップとは材質の異なる第二キャップとを含んでおり、
   上記第一キャップ及び第二キャップが、ガラス繊維を含むゴム組成物が架橋されることによって形成されており、第一キャップにおける基材ゴム１００重量部に対するガラス繊維の配合量Ｐ１が３重量部以上３０重量部以下であり、この配合量Ｐ１と第二キャップにおける基材ゴム１００重量部に対するガラス繊維の配合量Ｐ２との差（Ｐ１−Ｐ２）が２重量部以上である空気入りタイヤ。
5. 上記トレッドが複数の第一キャップと複数の第二キャップとを備えており、これら第一キャップと第二キャップとが軸方向において交互に配置されている請求項５に記載のタイヤ。
6. 上記第一キャップの硬度Ｈ１が第二キャップの硬度Ｈ２よりも大きく、硬度差（Ｈ１−Ｈ２）が２以上である請求項４又は５に記載のタイヤ。

Images