JP4769078B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド部の内腔面に、タイヤ周方向にのびる帯状スポンジ材からる補強体を固定することにより、バックリング変形を抑えて転がり抵抗と耐摩耗性を向上しうる空気入りタイヤに関する。

乗用車用の高性能タイヤでは、図６（Ａ）に示すように、トレッド部にタイヤ赤道Ｃ上の中央の縦主溝ａと、その両外側の側の縦主溝ｂとを含む縦主溝を設けるとともに、この中央の縦主溝ａと側の縦主溝ｂとの間に配される内の陸部ｃを、タイヤ周方向に途切れることなく実質的に連続してのびるリブ体で形成することが望まれている。これは、最も排水性が要求されるタイヤ赤道Ｃ上に中央の縦主溝ａを設けることによりウエット性能を高めると、前記内の陸部ｃをリブ体で形成することにより高速走行時の直進性が増すなど優れた高速走行性能が得られるからである。

他方、タイヤが接地する際、図６（Ｂ）に示すように、凸円弧状のトレッド面が圧縮されて路面に沿って平坦化する。このとき、前記内の陸部ｃがリブ体である場合、前記圧縮変形を充分に吸収できずに、前記内の陸部ｃがタイヤ半径方向内側に湾曲して接地面から浮き上がる所謂バックリング変形ｊが起こりやすい。その結果、エネルギロスが大きくなり転がり抵抗性能に不利を招くとともに、接地圧が不均一化するなど耐偏摩耗性能にも不利となる。

そこで本発明は、トレッド部の内腔面に、断面二山形状の帯状スポンジ材からなる補強体を、その山部を内の陸部下に位置させて接着材によって固定することを基本として、前記補強体と接着材の固化とによって前記内の陸部下を補強でき、内の陸部のバックリング変形を抑え、優れた高速走行性能を確保しながら、転がり抵抗性能と耐偏摩耗性能とを向上しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

特開２００５−２６２９２０号公報

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部に、タイヤ赤道を通る中央の縦主溝と、その両外側を通る側の縦主溝とを含む縦主溝を設けることにより、前記中央の縦主溝と側の縦主溝との間に内の陸部を形成した空気入りタイヤであって、
前記内の陸部は、前記中央の縦主溝と側の縦主溝との間を横切る貫通横溝を具えないことにより、タイヤ周方向に途切れることなく実質的に連続してのびるリブ体として形成されるとともに、
前記トレッド部の内腔面に、タイヤ周方向にのびる帯状スポンジ材からなりかつ半径方向外周面を前記トレッド部の内腔面に接着材を介して接着される固定面とした補強体を取り付け、
しかも前記補強体は、前記固定面からの厚さを小としかつ前記中央の縦主溝下に配される谷部と、前記谷部の両側に位置しかつ前記固定面からの厚さを大しかも内の陸部下に配されることにより、前記内の陸部のバックリング変形を抑制する補強用の山部とを具える断面二山形状をなすことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記山部は、前記固定面からの最大厚さＴａを１０．０〜５０．０ｍｍ、前記谷部は、前記固定面からの最小厚さＴｂを、１．０〜１５．０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤである。

又請求項３の発明では、前記内の陸部は、前記側の縦主溝で開口する始端部からタイヤ軸方向内方にのびかつ前記中央の縦主溝からタイヤ軸方向外側に１．０ｍｍ以上の距離Ｌを隔てる終端部で途切れる横溝を具えることを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記内の陸部は、前記横溝の終端部と、前記中央の縦主溝との間に、溝巾が１．０ｍｍより小かつタイヤ周方向に連続してのびる縦細溝を具えることを特徴としている。

本発明は叙上の如く、トレッド部の内腔面に、断面二山形状の帯状スポンジ材からなる補強体を、その山部を内の陸部下に位置させて接着材によって固定している、従って、前記補強体と接着材の固化とによって、前記内の陸部下を補強でき、接地時の際の前記内の陸部のバックリング変形を抑制しうる。その結果、内の陸部をリブ体としたことによる優れた高速走行性能を確保しながら、転がり抵抗性能と耐偏摩耗性能とを向上させることができる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は本発明の空気入りタイヤのトレッド面を展開して示す展開図、図２はその一部を拡大して示す拡大図である。

図１に示すように、空気入りタイヤ１は、トレッド部２に、タイヤ赤道Ｃを通る中央の縦主溝Ｇｃと、その両外側を通る側の縦主溝Ｇｓ、Ｇｓとを含む縦主溝Ｇを設けることにより、前記中央の縦主溝Ｇｃと側の縦主溝Ｇｓとの間に、内の陸部１３を形成している。

本例では、前記縦主溝Ｇが、中央の縦主溝Ｇｃと側の縦主溝Ｇｓ、Ｇｓとからなり、これによりトレッド部２を前記内の陸部１３、１３と、前記側の縦主溝Ｇｓよりもタイヤ軸方向外側の外の陸部１４、１４とに区分した場合を例示している。前記縦主溝Ｇは、溝巾Ｗｇが３．０ｍｍ以上、好ましくは５．０ｍｍ以上、溝深さＨｇが６．０ｍｍ以上、好ましくは７．０ｍｍ以上の排水溝であって、排水効果を高めるために、タイヤ周方向に直線状でのびるストレート溝を採用するのが好ましい。なお要求によりジグザグ溝を採用しても良い。

又前記内の陸部１３は、前記中央の縦主溝Ｇｃと側の縦主溝Ｇｓとの間を横切る貫通横溝を具えないことにより、タイヤ周方向に途切れることなく実質的に連続してのびるリブ体１５として形成される。

前記内の陸部１３には、本例では、図２に示すように、前記側の縦主溝Ｇｓで開口する始端部Ｅ１からタイヤ軸方向内方にのび、かつ前記中央の縦主溝Ｇｃからタイヤ軸方向外側に１．０ｍｍ以上の距離Ｌを隔てる終端部Ｅ２で途切れる横溝１６を具える。この横溝１６は、タイヤ周方向に対する角度θを、始端部Ｅ１から終端部Ｅ２に向かって連続的或いは段階的に減じた傾斜横溝として形成される。前記始端部Ｅ１における横溝１６の角度θは３０〜９０°の範囲であり、又終端部Ｅ２における角度θは０〜６０°の範囲である。特に本例では、横溝１６が、溝中心線に沿った溝長さが大な第１の横溝１６Ａと、溝長さが小な第２の横溝１６Ｂとからなり、この第１、第２の横溝１６Ａ、１６Ｂがタイヤ周方向に交互に配列している場合を例示している。なお第１、第２の横溝１６Ａ、１６Ｂは、終端部Ｅ２若しくはその近傍で互いに連結することにより前記終端部Ｅ２を共有している。

このように、前記内の陸部１３では、貫通横溝がなく、各横溝１６が前記中央の縦主溝Ｇｃから離間して終端しているため、この内の陸部１３は、タイヤ周方向に途切れることなく実質的に連続してのびるリブ体１５をなす。なお前記「実質的に」とは、例えば接地時に溝巾が閉じるサイピングによって前記内の陸部１３がタイヤ周方向に途切れることを許容するためである。しかし好ましくは、このようなサイピングも具えないのが望ましい。このように、内の陸部１３をリブ体１５としているため、周方向剛性を高く確保でき、高速走行時の直進性を高めるなど優れた高速走行性能を発揮できる。又、最も排水性が要求されるタイヤ赤道Ｃ上に中央の縦主溝Ｇｃを設けているため、ウエット性能を向上しうる。特に本例では、前記横溝１６として、タイヤ周方向に対する角度θがタイヤ軸方向内側に向かって順次減じた傾斜横溝を形成しているため、リブ体１５の周方向剛性の減少を最低限にとどめながら、このリブ体１５においても排水性を充分に確保することができ、高速走行性能とウエットグリップ性能とを両立して高めることができる。

なお内の陸部１３では、所謂海面積比（ネガティブ比）を１０〜３０％と低く設定するのが、前記高速走行性能の観点から好ましい。この海面積比（ネガティブ比）は、周知の如く、接地面を囲む外周縁内の領域である全接地面積Ｓと、この領域においてトレッド溝がなす海面積Ｓ１との比Ｓ１／Ｓで定義される。

又横溝１６の終端部Ｅ２と中央の縦主溝Ｇｃとの間のタイヤ軸方向の距離Ｌが１．０ｍｍ未満では、リブ体１５の周方向剛性が不充分となって高速走行性能の低下を招く。従って好ましくは２．０ｍｍ以上、さらに好ましくは３．０ｍｍ以上である。しかし逆に前記距離Ｌが１５．０ｍｍを超えると、この部分での排水性が低下する傾向となるため好ましくない。本例では、前記終端部Ｅ２と中央の縦主溝Ｇｃとの間に、中央の縦主溝Ｇｃにおけるレールウェイ摩耗の発生を防止する目的で、溝巾１．０ｍｍより小かつタイヤ周方向に連続してのびる縦細溝（サイピングを含む）１７を設けている。

他方、前記外の陸部１４では、図１の如く、前記側の縦主溝とトレッド端ＴＥとの間を横切る貫通横溝１８を具え、これにより外の陸部１４を、ブロック１９がタイヤ周方向に並ぶブロック列１９Ｒとしている。

次に、本発明の空気入りタイヤ１では、図３に示すように、前記トレッド部２の内腔面Ｓｉ（以下トレッド内腔面Ｓｉという）に、タイヤ周方向にのびる帯状スポンジ材からなる補強体２０が接着材２１を介して固定される。

なお空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６、及びトレッド部２の内部かつ前記カーカス６の半径方向外側に配されるベルト層７を具える周知構造をなす。前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成され、その両端部は前記ビードコア５の回りで折り返されて係止される。前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなり、ベルトコードがプライ間相互で交差することによりベルト剛性を高め、タガ効果を有してトレッド部２を強固に補強する。本例では、前記ベルト層７のさらに外側には、操縦安定性を高める目的で、バンドコードをタイヤ周方向に螺旋巻きしたバンド層８を配している。なお前記ベルト層７及びバンド層８を総称してトレッド補強コード層という。又前記トレッド補強コード層の外側に配されかつトレッド面をなすトレッドゴム２Ｇでは、前記内の陸部１３上におけるトレッドゴム厚さｔを９．０〜１２．０ｍｍの範囲とするのが好ましい。９．０ｍｍ未満では、縦主溝Ｇの溝底におけるゴム厚さが過小となって、溝底での損傷を招く恐れが生じ、逆に１２．０ｍｍを超えると、接地面における変形を充分吸収できず、バックリングが悪化し、さらにトレッド部の発熱が大となって高速耐久性を損ねる傾向となる。

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又前記補強体２０は、その半径方向外周面が、前記トレッド内腔面Ｓｉに接着される固定面２２を構成する。又この補強体２０は、図４に示すように、前記固定面２２からの厚さＴを小とした谷部２３と、この谷部２３の両側に位置しかつ前記固定面２２からの厚さＴを大とした山部２４、２４とを具える断面二山形状にて形成される。ここで、前記谷部２３、山部２４は、前記谷部２３における最小厚さＴｂ（前記厚さＴの最小値）と前記山部２４の最大厚さＴａ（前記厚さＴの最大値）との平均厚さを基準ＫＬとし、この基準ＫＬよりも厚さが小な部分を谷部２３、前記基準ＫＬよりも厚さが大な部分を山部２４として定義される。

そして補強体２０では、前記谷部２３が、前記中央の縦主溝Ｇｃ下に配されるとともに、前記山部２４が、前記内の陸部１３下に配される。

ここで、タイヤが接地する際、凸円弧状のトレッド面は圧縮されて路面に沿って平坦化する。このとき、前述の如く、前記内の陸部１３がリブ体１５をなす場合、前記圧縮変形を充分に吸収できずに、前記内の陸部１３が接地面から浮き上がる所謂バックリング変形を起こす傾向がある。これに対して、本発明では、トレッド内腔面Ｓｉに、周方向にのびる補強体２０を接着材２１を介して固定している。この補強体２０は、スポンジ材から形成されているとはいえ、厚さが大な山部２４を２条で具える断面二山形状をなし、しかも前記山部２４が内の陸部１３下に配されること、及び前記接着材が固化することとの相互作用によって、トレッド内腔面Ｓｉ側を補強でき、前記内の陸部１３におけるバックリング変形を効果的に抑制しうる。

その結果、バックリング変形によるエネルギロスを減じて転がり抵抗性能を高めるとともに、内の陸部１３における接地圧を均一化して耐偏摩耗性能を向上しうる。又補強体２０は、スポンジ材からなるため蓄熱が大であり、高速耐久性には不利である。しかし山部２４、２４間に谷部２３を形成し、表面積の増大による放熱作用の向上と、厚肉部分を左右に分割して蓄熱の低減とが図られるため、高速耐久性を維持できる。しかも、補強が不要となる中央の縦主溝Ｇｃ下に、前記谷部２３を形成しているため、バックリング抑制効果を確保しながら、前記高速耐久性の維持が可能であり、しかも谷部２３によって軽量化されるため、転がり抵抗性能に有利となる。

なお前記接着材としては、特に規制されず、例えば合成ゴム系の種々のものが使用できるが、貼付け作業能率などの観点から両面粘着テープが好適に採用しうる。

ここで、上記効果を有効に発揮するためには、前記山部２４の最大厚さＴａを１０．０〜５０．０ｍｍ、かつ前記谷部２３の最小厚さＴｂを、１．０〜１５．０ｍｍとするのが好ましい。最大厚さＴａが１０．０ｍｍ未満ではバックリング抑制効果が充分に発揮できず、５０ｍｍを超えるとバックリングに対するさらなる抑制効果が見込めず、又蓄熱が上がり高速耐久性に不利となる。又最小厚さＴｂが１．０ｍｍでは強度が不足して、補強体２０の生産性や、補強体２０のタイヤへの接着け作業性を損ねる傾向があり、逆に１５．０ｍｍを超えると、高速耐久性や転がり抵抗性能に不利となる。

又前記補強体２０の半径方向内周面は、前記山部２４と谷部２３とを交互に繰り返す波状曲線２５に沿ってのびるとともに、この波状曲線２５の２ピッチによって前記内周面が形成されている。これにより、補強体２０の製造効率を高めることができる。なお波状曲線２５として、本例の如く、直線を組み合わせた台形波状であるのが製造効率の観点からより好ましいが、例えば正弦波状曲線であっても良い

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又本明細書では、図３に示すように、前記内の陸部１３のトレッド面上におけるタイヤ軸方向両端から下ろした半径方向線ｎ、ｎ間で定義する内の陸部領域Ｙｓを、前記内の陸部１３下とよび、前記中央の縦主溝Ｇｃのトレッド面上におけるタイヤ軸方向両端から下ろした半径方向線ｍ、ｍ間で定義する中央の縦主溝領域Ｙｃを、前記中央の縦主溝Ｇｃ下とよんでいる。このとき、前記補強体２０では、前記内の陸部領域Ｙｓに配される山部２４において、そのタイヤ軸方向の巾Ｗ１を、前記内の陸部領域Ｙｓのタイヤ軸方向の巾Ｗ２の５０％以上、さらには６０％以上とするのが、バックリング抑制のために好ましい。又前記中央の縦主溝領域Ｙｃに配される谷部２３において、そのタイヤ軸方向の巾Ｗ３を、前記中央の縦主溝領域Ｙｃのタイヤ軸方向の巾Ｗ４の８０〜１３０％とするのが、高速耐久性の観点から好ましい。

次に、前記補強体２０としてスポンジ材を使用したのは、重量増加を最小限に抑えることができ、転がり抵抗性能に有利であるからであり、比重０．００５〜０．０６０の範囲のものが好適に使用しうる。

又スポンジ材は、海綿状の多孔構造体であり、例えばゴムや合成樹脂を発泡させた連続気泡を有するいわゆるスポンジそのものの他、動物繊維、植物繊維又は合成繊維等を絡み合わせて一体に連結したウエブ状のものを含む。また前記「多孔構造体」には、連続気泡のみならず独立気泡を有するものを含む。好ましくは、エーテル系ポリウレタンスポンジ、エステル系ポリウレタンスポンジ、ポリエチレンスポンジなどの合成樹脂スポンジ、クロロプレンゴムスポンジ（ＣＲスポンジ）、エチレンプロピレンゴムスポンジ（ＥＤＰＭスポンジ）、ニトリルゴムスポンジ（ＮＢＲスポンジ）などのゴムスポンジを好適に用いることができ、特にポリウレタンスポンジ、とりわけエーテル系ポリウレタンスポンジが、軽量性、発泡の調節性、耐久性などの観点から好ましい。

又補強体２０としてスポンジ材を使用した場合、このスポンジ材が、防振性や吸音性にも優れているため、タイヤ内腔内で生じた共鳴音エネルギー（振動エネルギー）を吸収緩和する効果も奏しうる。その結果、タイヤ内腔の空洞共鳴を抑制しうるなどロードノイズの低減にも期待できる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示すトレッドパターンを有するタイヤサイズ２１５／４５Ｒ１７の乗用車用ラジアルタイヤのトレッド内腔面に、表１の仕様の補強体を接着し、タイヤの転がり抵抗性能、耐摩耗性能、ユニフォミティー、ロードノイズを測定し互いに比較した。

なお比較例１として、補強体を接着していないものを使用した。又比較例２では、図５（Ａ）に示すように、厚肉の山部２４のみで形成されかつ両端が内の陸部１３下のタイヤ軸方向外側で終端した巾広の補強体を使用した、又比較例３では、図５（Ｂ）に示すように山部２４が、内の陸部１３よりタイヤ軸方向外側に配された補強体を使用した。又比較例４では、図５（Ｃ）に示すように、厚肉の山部２４のみで形成されかつ両端が内の陸部１３下で終端した巾狭の補強体を使用した。

補強体として、イノアック製（型番ＥＳＨ２）の比重０．０３９のエーテル系ポリウレタンスポンジを用いるとともに、日東電工製（型番５０００ＮＳ）の両面粘着テープを接着材として使用した。

（１）転がり抵抗性能；
転がり抵抗試験機を用い、リム（１７×７．０ＪＪ）、内圧（２３０ｋＰａ）を充填し、縦荷重（４．２ｋＮ）、速度（８０ｋｍ／ｈ）の条件にて転がり抵抗を測定し、比較例１のタイヤを１００とした時の指数で表示した。指数は大きい方が良好である。

（２）耐摩耗性能：
タイヤを、リム（１７×７．０ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）の条件で、車両（国産２５００ｃｃのＦＲ車）の全輪に装着し、一般道及び高速道路を合計３０００ｋｍ走行させて、内の陸部における摩耗量を測定し、比較例１のタイヤを１００とした時の指数で表示した。指数は大きい方が良好である。

（３）ユニフォミティ：
ユニフォミティ試験機を用い、（１７×７．０ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）、縦荷重（４．１ｋＮ）の条件にて、ＲＦＶを測定し、比較例１を基準とした増減値で示す。＋（プラス）表示は、ＲＦＶが高いことを意味する

（４）ロードノイズ：
タイヤを、リム（１７×７．０ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）の条件で、車両（国産２５００ｃｃのＦＲ車）の全輪に装着し、１名乗車にてロードノイズ計測路（アスファルト粗面路）を速度６０ｋｍ／Ｈで走行した。そしてそのときの車内騒音を運転席窓側耳許位置にて測定し、２４０Hz付近の気柱共鳴音のピーク値の音圧レベルを、比較例１を基準とした増減値で示した。＋（プラス）表示は、ロードノイズの増加を意味する。

本発明の空気入りタイヤのトレッド面を展開して示す展開図である、 その一部を拡大して示す拡大図である。 空気入りタイヤの子午断面である。 補強体をトレッド部とともに示す拡大断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は表１の比較例を示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は背景技術を説明する図面である。

符号の説明

２ トレッド部
１３ 内の陸部
１５ リブ体
１６ 横溝
１８ 縦細溝
２０ 補強体
２１ 接着材
２２ 固定面
２３ 谷部
２４ 山部
Ｃ タイヤ赤道
Ｅ１ 始端部
Ｅ２ 終端部
Ｇｃ 中央の縦主溝
Ｇｓ 側の縦主溝
Ｇ 縦主溝
Ｓｉ トレッド部の内腔面

Claims (4)

1. トレッド部に、タイヤ赤道を通る中央の縦主溝と、その両外側を通る側の縦主溝とを含む縦主溝を設けることにより、前記中央の縦主溝と側の縦主溝との間に内の陸部を形成した空気入りタイヤであって、
   前記内の陸部は、前記中央の縦主溝と側の縦主溝との間を横切る貫通横溝を具えないことにより、タイヤ周方向に途切れることなく実質的に連続してのびるリブ体として形成されるとともに、
   前記トレッド部の内腔面に、タイヤ周方向にのびる帯状スポンジ材からなりかつ半径方向外周面を前記トレッド部の内腔面に接着材を介して接着される固定面とした補強体を取り付け、
   しかも前記補強体は、前記固定面からの厚さを小としかつ前記中央の縦主溝下に配される谷部と、前記谷部の両側に位置しかつ前記固定面からの厚さを大しかも内の陸部下に配されることにより、前記内の陸部のバックリング変形を抑制する補強用の山部とを具える断面二山形状をなすことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記山部は、前記固定面からの最大厚さＴａを１０．０〜５０．０ｍｍ、前記谷部は、前記固定面からの最小厚さＴｂを、１．０〜１５．０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
   
3. 前記内の陸部は、前記側の縦主溝で開口する始端部からタイヤ軸方向内方にのびかつ前記中央の縦主溝からタイヤ軸方向外側に１．０ｍｍ以上の距離Ｌを隔てる終端部で途切れる横溝を具えることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記内の陸部は、前記横溝の終端部と、前記中央の縦主溝との間に、溝巾が１．０ｍｍより小かつタイヤ周方向に連続してのびる縦細溝を具えることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の空気入りタイヤ。

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