JP4908905B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド部の少なくともタイヤ外周側部分を非導電性ゴム層により構成した空気入りタイヤに関する。

従来、車両の低燃費化と関係が深い転動抵抗の低減や、濡れた路面での制動性能（ＷＥＴ制動性能）の向上を目的として、トレッドゴムをシリカ高配合とした空気入りタイヤが知られている。しかし、カーボンブラック高配合のトレッドゴムに比べて電気抵抗が高く、車体やタイヤで発生した静電気の路面への放出を抑制して、ラジオノイズやスパーク等を引き起こすという問題があり、そのような電気抵抗が高い非導電性のトレッドゴムに導電経路を形成し、上記問題を改善しうるようにした空気入りタイヤが開発されている。

例えば、下記特許文献１に記載の空気入りタイヤでは、非導電性のトレッドゴムに、その底面からタイヤ径方向に延在してトレッド表面に達する導電性ゴム層が設けられており、車体やタイヤで発生した静電気を放出するための導電経路が形成されている。しかしながら、かかるタイヤにおいては、導電性ゴム層が周方向溝を避けた位置でトレッド表面に露出する必要があり、その形成箇所がパターンデザインにより制限され易いという問題がある。

下記特許文献２に記載の空気入りタイヤには、非導電性のトレッドゴムの幅方向外側表面を覆ってウイングゴムに接する導電性ゴム層が設けられている。また、下記特許文献３に記載の空気入りタイヤでは、非導電性のトレッドゴムからウイングゴムの表面にかけて導電性ゴムセメントが塗付されている。これらのタイヤでは、ウイングゴムから直接にトレッド表面に達する導電経路が形成されており、その形成箇所がパターンデザインにより制限されることはないが、その反面、トレッドゴムの摩耗がある程度進行すると導電性能が発揮されず、またショルダー部の偏摩耗により導電経路が寸断される場合があるため、導電性能が摩耗末期まで十分に維持されないという問題がある。
特開平１０−８１１１０号公報 特開平１０−２０３１１４号公報 特開平１０−８１７８３号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、トレッドゴムの摩耗状態によらず導電性能を摩耗末期まで好適に維持することができる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド部の少なくともタイヤ外周側部分を構成する非導電性ゴム層と、前記非導電性ゴム層のタイヤ幅方向外側に配された導電性のウイングゴムと、前記非導電性ゴム層の内部でタイヤ周方向に連続して延在し、前記ウイングゴムの側面からタイヤ幅方向内側に向かってタイヤ外周側に傾斜するとともに、タイヤ幅方向の最外側に位置する周方向溝に沿って迂回して前記周方向溝に隣接した陸部のトレッド表面に達する導電層とを備えるものである。

この空気入りタイヤでは、タイヤ周方向に連続して延在してウイングゴムの側面からトレッド表面に達する導電層を備えることにより、車体やタイヤで発生した静電気を該導電層を通じて路面に放出することができる。しかも、該導電層が、非導電性ゴム層の内部で延在して、ウイングゴムの側面からタイヤ幅方向内側に向かってタイヤ外周側に傾斜するとともに、周方向溝に沿って迂回してトレッド表面に達することによって、ショルダー部に偏摩耗が生じても導電経路が寸断され難く、またトレッドゴムの摩耗に応じて導電層を順次に露出させることができるため、トレッドゴムの摩耗状態によらず導電性能を摩耗末期まで好適に維持することができる。

以上のように、本発明によれば、トレッド部のタイヤ外周側部分を非導電性ゴム層で構成することによる不具合を解消することができ、非導電性ゴム層をシリカ高配合とした場合であれば、優れた燃費性能とＷＥＴ制動性能を発揮することができる。非導電性ゴム層は、それ自体がトレッドゴムを構成するものでもよいが、そのタイヤ内周側にベースゴムが配された所謂キャップ・ベース構造のキャップゴムを構成するものでも構わない。なお、本発明では、ウイングゴムの側面からトレッド表面に達する導電経路が形成されるため、ベースゴムが導電性である必要はない。

本発明の好ましい実施形態として、前記導電層のトレッド表面に露出する部分からタイヤ幅方向内側に延在して、トレッド表面を被覆する補助導電層を備えるものが挙げられる。これによって導電層の形成箇所がパターンデザインにより制限され難くなり、また導電経路のトレッド表面に露出する部分が拡がるため、より優れた導電性能を発揮することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図である。この空気入りタイヤは、一対のビード部１と、ビード部１から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端にショルダー部４を介して連なるトレッド部３とを備える。

ビード部１には、鋼線等の収束体をゴム被覆してなる環状のビード１ａと、断面略三角形状をなす硬質ゴムからなるビードフィラー１ｂとが配設されており、少なくとも１枚（本実施形態では２枚）のカーカスプライからなるカーカス層７によってビード１ａ間が補強されている。カーカス層７の内周には、空気圧保持のためのインナーライナー層５が配されており、カーカス層７のサイドウォール部２外周にはサイドウォールゴム９が、同じくビード部１外周にはリムストリップゴム８が配されている。

カーカス層７のトレッド部３外周には、内外に積層された２枚のベルトプライからなるベルト層６が配され、たが効果による補強を行っている。ベルト層６の外周にはトレッドゴム１０が配されており、その表面には周方向溝１５やスリット等の横溝（不図示）を含むトレッドパターンが形成されている。また、トレッドゴム１０のタイヤ幅方向外側には、ウイングゴム１４が配されている。

サイドウォールゴム９、リムストリップゴム８及びウイングゴム１４は、原料ゴムに補強剤としてカーボンブラックが高比率で配合された導電性ゴムにより形成されており、それぞれが体積抵抗率１０^８Ω・ｃｍ以下の導電性を示す。原料ゴムとしては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられ、これらは１種単独で又は２種以上混合して使用される。かかる原料ゴムには、加硫剤や加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等も適宜に配合される。

トレッドゴム１０は、ベルト層６の外周に配されたベースゴム１１と、ベースゴム１１の外周に配され、トレッド部３のタイヤ外周側部分を構成するキャップゴム１２（前記非導電性ゴム層に相当する。）との２層構造をなしている。キャップゴム１２は、上記の原料ゴムに補強剤としてシリカを高比率で配合した非導電性ゴムにより形成されており、その内部には導電層１３が設けられている。

ベースゴム１１は、導電性ゴムにより形成しても構わないが、本発明では後述するように導電経路がベースゴム１１を介さずに形成されるため、非導電性ゴムにより形成することもできる。したがって、例えばベースゴム１１を上述したようなシリカ高配合とすることにより、タイヤの転動抵抗を低減して燃費性能を高めることができる。

導電層１３は、キャップゴム１２の内部でタイヤ周方向に連続して延在し、ウイングゴム１４の側面１４ａからトレッド表面に達している。これにより、リム（不図示）、リムストリップゴム８、サイドウォールゴム９、ウイングゴム１４及び導電層１３を介した導電経路が形成され、車体やタイヤで発生した静電気を路面に放出して、ラジオノイズやスパーク等の発生を防止することができる。導電層１３は、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、これにより上記の帯電防止効果が効果的に奏される。

導電層１３は、キャップゴム１２の内部で延在してタイヤ幅方向内側に向かってタイヤ外周側に傾斜するとともに、タイヤ幅方向最外に配された周方向溝１５及び横溝に沿って迂回して延びており、たとえショルダー部４に偏摩耗が生じても導電経路が寸断され難く、またトレッドゴム１０の摩耗に応じて導電層１３が順次に露出するため、トレッドゴム１０の摩耗状態によらず導電性能を摩耗末期まで好適に維持することができる。加えて、ウイングゴム１４に連なる導電層１３が周方向溝１５を迂回して延在することにより、タイヤ赤道Ｃに対する傾斜の度合いを比較的大きくすることができ、トレッドゴム１０の摩耗に応じて導電層１３が露出し易くなる。

導電層１３の厚みは、要求される導電性能が適切に発揮される程度に確保されていればよく、具体的には０．１〜３ｍｍであることが好ましい。これが０．１ｍｍ未満であると、偏摩耗などにより途中で寸断されて導電性能を悪化させるおそれがある。一方、３ｍｍを越えると、転動抵抗の低減やＷＥＴ制動性能の向上など、キャップゴム１２をシリカ高配合としたことによる改善効果が低下する傾向にある。

導電層１３は、導電性ゴムや導電性液状物により形成することができる。導電性ゴムとしては、タイヤのトレッドゴムに通常使用される、カーボンブラックを高比率で配合したゴム組成物を用いることができる。また、導電性液状物としては、ゴムとの接着性に優れ、加硫工程を経ても導電性が損なわれないものであれば特に限定なく使用することができ、導電性ゴムを混合したゴムのりやゴムセメント等が例示される。なお、導電層１３に必要とされる導電性は、カーボンブラック以外にカーボンファイバー、グラファイト等のカーボン系、又は金属粉、金属酸化物、金属フレーク、金属繊維等の金属系の公知の導電性付与材を所定量配合することによっても得られる。

この空気入りタイヤは、トレッドゴム１０に関する点を除けば、従来と同様にして製造することができる。図２は、トレッドパターン形成前におけるトレッドゴム１０とウイングゴム１４との結合状態を示す断面図である。トレッドゴム１０の内部には、ウイングゴム１４の側面１４ａからタイヤ幅方向内側に向かってタイヤ外周側に傾斜して、トレッド表面に達する導電層１３が設けられている。

かかるトレッドゴム１０は、従来公知の押出成形法やリボン巻き工法により成形することができる。したがって、例えば、導電層１３になる導電性ゴム、ベースゴム１１及びキャップゴム１２の三層を同時に多層押出ししたり、リボン巻き工法によりキャップゴム１２を成形する途中で、その表面に導電性液状物を塗付したりすることで、図２に示すようなトレッドゴム１０が得られる。

図１に示す周方向溝１５がトレッド表面に形成される際には、トレッドパターンに対応した凹凸形状をなす加硫モールドの内周面が押し当てられ、導電層１３が周方向溝１５に沿って迂回して延在する。なお、導電層１３のトレッド表面に露出する部分は、タイヤ周方向に連続するリブに限られるものではなく、形成されるトレッドパターンはラグタイプやブロックタイプであってもよく、周方向溝１５はストレート溝及びジグザグ溝のいずれであっても構わない。

［別実施形態］
（１）前述の実施形態では、導電層がタイヤ子午線断面にて直線状に延在する例を示したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、図３に示す導電層１３のように屈曲させたり、或いは湾曲させたりしてもよく、かかる場合には、ショルダー部の偏摩耗による導電経路の寸断をより効果的に防止することができる。

（２）本発明では、導電層のトレッド表面に露出する部分からタイヤ幅方向内側に延在して、トレッド表面を被覆する補助導電層が設けられていることが好ましい。例えば、図４では、導電層１３のトレッド表面に露出する部分からタイヤ幅方向両側に向かって所定幅で延びた補助導電層１７が設けられている。また、図５では、導電層１３のトレッド表面に露出する部分からタイヤ幅方向内側となる全域を被覆する補助導電層１７が設けられている。

かかる場合には、加硫後において補助導電層１７が周方向溝１６やサイプの側壁及び底面に配されるため、導電層１３の形成箇所がパターンデザインにより制限され難くなり、また図６に示すように導電経路のトレッド表面に露出する部分が拡がるため、より優れた導電性能を発揮することができる。かかる補助導電層１７は、導電層１３の厚みが例えば２ｍｍ未満と小さい場合に特に有用となる。

補助導電層は、導電層と同様に導電性ゴムや導電性液状物により形成することができ、その厚みは０．０１〜０．５ｍｍであることが好ましい。これが０．０１ｍｍ未満であると途中で寸断され易く、また０．５ｍｍを越えると、キャップゴム１２をシリカ高配合としたことによる改善効果が低下する傾向にある。

（３）前述の実施形態ではトレッドゴムをキャップ・ベース構造をなす例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、非導電性ゴム層がそれ自体でトレッドゴムを構成しても構わない。また、導電層は、前述の実施形態のようにタイヤ幅方向両側に設けられるものに限られず、タイヤ幅方向の少なくとも片側に設けられていればよい。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。なお、タイヤの各性能評価は、次のようにして行った。

（１）導電性能
内圧を２００ｋＰａとし、ＥＴＲＴＯ／ＪＡＴＭＡ／ＴＲＡで指定された測定リム幅で準備したタイヤに、上記規格に従った最大荷重×０．８８×０．８の荷重を負荷し、リムを支持する軸からタイヤが接地する金属板に印加電圧（１００Ｖ）をかけて電気抵抗値を測定した。かかる測定は、未摩耗の新品時と、周方向溝深さの８０％まで摩耗した８０％摩耗時との二段階で行い、電気抵抗値が１．００Ｅ＋０８Ω以下で問題ないと評価した。

（２）ＷＥＴ制動性能
実車（２０００ｃｃ、４ドアセダン車、２名乗車）の全輪にタイヤを装着して、車両指定の内圧とし、濡れた路面において走行速度９０ｋｍ／ｈから車両停止に至るまでの制動距離を測定した。比較例１を１００として指数評価し、指数が大きいほど制動距離が短く、ＷＥＴ制動性能に優れていることを示す。

（３）燃費性能（ＲＲＣ）
内圧を２００ｋＰａとし、ＥＴＲＴＯ／ＪＡＴＭＡ／ＴＲＡで指定された測定リム幅で準備したタイヤを用いて試験を行い、走行速度８０ｋｍ／ｈにおける転動抵抗を測定し、それを負荷荷重（上記規格の１００％荷重）で除してＲＲＣ（転動抵抗係数）を算出した。比較例１を１００として指数評価し、指数が大きいほどＲＲＣが小さく低燃費であることを示す。

（４）摩耗性能、耐クラック性能
内圧を２００ｋＰａとし、ＥＴＲＴＯ／ＪＡＴＭＡ／ＴＲＡで指定された測定リム幅で準備したタイヤを用いて、２万ｋｍ走行したときのトレッド表面の状態を観察し、段差やクラックなど外観上の異常の有無を調べた。

比較例１
前述の実施形態において、導電層を備えない空気入りタイヤ（タイヤサイズ：２０５／６５Ｒ１５ ９４Ｈ）を比較例１とした。なお、トレッドゴムは、導電性ゴムからなるベースゴムと非導電性ゴムからなるキャップゴムとの二層構造とし、導電性ゴムには、補強剤としてシリカを重量比で０％、カーボンブラックを重量比で３１％含有させたものを使用し、非導電性ゴムには、補強剤としてシリカを重量比で３０％、カーボンブラックを重量比で７％含有させたものを使用した（他例についても同じ。）。

比較例２
トレッドゴムの幅方向中央でタイヤ径方向に延在し、キャップゴムを貫通してベースゴムに連なる導電性ゴム層を配したこと以外は、比較例１と同じである空気入りタイヤを比較例２とした。

比較例３
導電性ゴムを配合したゴムのりを、キャップゴムの幅方向外側表面を覆いつつウイングゴムに接するように塗布したこと以外は、比較例１と同じである空気入りタイヤを比較例３とした。

実施例１〜３
前述の実施形態で示したように、導電性ゴムよりなる導電層をキャップゴムの内部に配した空気入りタイヤ（タイヤサイズ：２０５／６５Ｒ１５ ９４Ｈ）を実施例１〜３とし、実施例２、３については導電層をタイヤ幅方向片側にのみ配した。導電層の厚みは、実施例１、２で１．０ｍｍ、実施例３で０．１ｍｍとした。結果を表１に示す。

表１より、比較例１では導電効果が奏されていないことが分かる。かかる場合には、車体やタイヤで発生した静電気が蓄積されてラジオノイズ等を引き起こすおそれがある。比較例２では、優れた導電性能が発揮されているものの、溝部を避けた位置に導電性ゴム層を形成しなければならず、パターンデザインを考慮した導電性ゴム層の配置に十分な注意を払う必要がある。また、比較例３では、新品時で良好な導電効果が奏されているものの、８０％摩耗時においては導電性ゴム層が摩滅して導電性能が悪化している。

これらに対して、実施例１〜３では、新品時だけでなく８０％摩耗時においても、ＷＥＴ制動性能及び燃費性能を良好に確保しつつ、更に摩耗性能及び耐クラック性能も確保しながら、優れた導電性能を発揮しうることが分かる。また、上述したような補助導電層を設けることによって、溝部を避けた位置に導電層を形成する必要がなく、導電層の配置に十分な注意を払わなくてもよい。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図 トレッドパターン形成前におけるトレッドゴムとウイングゴムとの結合状態を示す断面図 本発明の別実施形態に係るトレッドパターン形成前におけるトレッドゴムとウイングゴムとの結合状態を示す断面図 本発明の別実施形態に係るトレッドパターン形成前におけるトレッドゴムとウイングゴムとの結合状態を示す断面図 本発明の別実施形態に係るトレッドパターン形成前におけるトレッドゴムとウイングゴムとの結合状態を示す断面図 本発明の別実施形態に係る空気入りタイヤを部分的に示すタイヤ子午線断面図

符号の説明

３ トレッド部
４ ショルダー部
１０ トレッドゴム
１１ ベースゴム
１２ キャップゴム（非導電性ゴム層）
１３ 導電層
１４ ウイングゴム
１５ 周方向溝
１７ 補助導電層

Claims (2)

1. トレッド部の少なくともタイヤ外周側部分を構成する非導電性ゴム層と、
   前記非導電性ゴム層のタイヤ幅方向外側に配された導電性のウイングゴムと、
   前記非導電性ゴム層の内部でタイヤ周方向に連続して延在し、前記ウイングゴムの側面からタイヤ幅方向内側に向かってタイヤ外周側に傾斜するとともに、タイヤ幅方向の最外側に位置する周方向溝に沿って迂回して前記周方向溝に隣接した陸部のトレッド表面に達する導電層とを備える空気入りタイヤ。
2. 前記導電層のトレッド表面に露出する部分からタイヤ幅方向内側に延在して、トレッド表面を被覆する補助導電層を備える請求項１記載の空気入りタイヤ。

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