JP4943779B2 - Pneumatic tire - Google Patents
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Description
本発明は、空気入りタイヤに関し、特にそのトレッド部の陸部構成に関して接地性を改良した空気入りタイヤに関するものである。 The present invention relates to a pneumatic tire, and more particularly to a pneumatic tire with improved grounding performance with respect to a land portion configuration of a tread portion thereof.
空気入りタイヤには、トレッド表面に設けた溝によって区画されたブロックやリブなどの陸部が設けられており、制動性、駆動性、操縦安定性などを向上させるために、陸部の構成に関して、種々の提案がなされている。 Pneumatic tires are provided with land parts such as blocks and ribs partitioned by grooves provided on the tread surface. In order to improve braking performance, drive performance, steering stability, etc. Various proposals have been made.
例えば、下記特許文献1には、発泡ゴムによる吸水効果を生かしながら、剛性低下を抑制することによってエッジ効果を向上し、氷雪路面での制動性、駆動性の改善を図るため、ブロック中央部を発泡ゴムとし、ブロック側面部をブロック中央部よりも高硬度の無発泡ゴムで構成することが開示されている。
For example, in
また、下記特許文献2には、氷上性能を向上させるために、発泡ゴムよりなるブロックパターンタイヤのブロックの淵に、硬度70以上のゴム又は合成樹脂よりなるエッジ部を設けることが開示されている。
下記特許文献3には、ブロックの接地圧の均一化を図ることでドライ路面に対する操縦安定性を向上させるために、ブロックの側壁の全周に凹部を設け、これにより、ブロック全体の剛性を低下させずにエッジ部の剛性のみ低下させ、エッジ部の接地圧を低減することが開示されている。
In
下記特許文献4には、氷路での制駆動性能を向上させるために、ブロック表面の中央部を凹状に形成し、これにより、接地した際のブロックの中央部分での接地圧を低下させて、路面全体に渡って接地圧を均一化することが開示されている。
ゴム材料では荷重(接地圧)が増えると摩擦係数が減少することから、制動性能などのタイヤ性能を向上するためには、ブロックなどの陸部において局部的な接地圧の上昇を抑制して、接地圧分布を均一にすることが求められる。 In rubber materials, the coefficient of friction decreases as the load (ground pressure) increases, so to improve tire performance such as braking performance, suppress the local increase in ground pressure in the land such as blocks, It is required to make the ground pressure distribution uniform.
これに対し、上記特許文献1,2では、ブロック中央部に発泡ゴムを配し、ブロック側面部に高硬度のゴムを配しており、これにより、摩擦係数の低い氷雪路面に対しては接地性の向上効果が期待できるものの、摩擦係数の高いドライ路面に対しては逆に接地性を損なうおそれがある。
On the other hand, in
一方、上記特許文献3では、ブロックのエッジ部の接地圧に着目して、エッジ部の接地圧を低減することで接地圧の均一化を図っているが、この方策では、ドライ路面に対しては効果はあっても、氷雪路面のような摩擦係数の低い路面では却って接地圧分布を損なうことになる。
On the other hand, in the above-mentioned
また、上記特許文献4では、ブロック表面を凹状に形成することで、ブロック中央部の接地圧を下げて接地圧を均一化させているが、このようにブロック表面に凹凸を設ける方策では、偏摩耗を引き起こす可能性があり、実用性に欠ける。
Further, in
以上のような従来技術に対し、本発明は、低温時の氷雪路面と高温時のドライ路面に対して接地圧分布の均一化を図ることで、制動性能などのタイヤ性能を向上することができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。 In contrast to the conventional technology as described above, the present invention can improve tire performance such as braking performance by making the contact pressure distribution uniform on the icy and snowy road surface at low temperatures and the dry road surface at high temperatures. An object is to provide a pneumatic tire.
実験とFEMによる解析によりゴムブロックの変形及び接地性を調査したところ、特に氷雪路面のような摩擦係数の低い路面においては、垂直荷重が高いほどブロック側面が外側方向に変形し、ブロック中央部の接地圧が高くなって不均一な接地圧分布を示すことが判明した。逆に、ドライ路面のような摩擦係数の高い路面においては、エッジ部の圧力が上昇するため、エッジ部の圧力を下げる方策が重要であることが判明した。このような知見とともに、通常、氷雪路面のような摩擦係数の低い路面を走行するときには外気温が低く、ドライ路面のような摩擦係数の高い路面を走行するときには外気温が高いという事情に鑑み、ゴム硬度の温度依存性に着目して、ブロックなどの陸部のエッジ部に温度変化に対するヤング率変化の大きいゴムを配することにより、上記課題を解決できることを見い出し、本発明を完成にするに至った。 When the deformation and ground contact property of the rubber block were investigated by experiment and FEM analysis, especially on road surfaces with a low coefficient of friction, such as icy and snowy road surfaces, the higher the vertical load, the more the side surfaces of the block deformed outward. It was found that the contact pressure increased and showed uneven contact pressure distribution. Conversely, on road surfaces with a high coefficient of friction, such as dry road surfaces, the pressure at the edge portion increases, and it has been found that measures to reduce the pressure at the edge portion are important. Along with such knowledge, normally, when traveling on a road surface with a low coefficient of friction such as an icy and snowy road surface, the outside temperature is low, and when traveling on a road surface with a high coefficient of friction such as a dry road surface, the outside temperature is high, Focusing on the temperature dependence of rubber hardness, finding that the above problems can be solved by arranging rubber with a large Young's modulus change with respect to temperature change at the edge part of the land such as a block, to complete the present invention It came.
すなわち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド表面に設けた溝によって区画された陸部を備える空気入りタイヤにおいて、前記陸部のエッジ部に、前記陸部の中央部よりも温度変化に対するヤング率変化の大きいゴム部が設けられ、前記エッジ部に設けた前記ゴム部のヤング率が、−5℃では前記中央部のヤング率の1.2〜1.8倍であり、23℃では前記中央部のヤング率の0.5〜0.8倍であることを特徴とする。 That is, the pneumatic tire according to the present invention is a pneumatic tire including a land portion partitioned by a groove provided on a tread surface. A rubber part having a large rate change is provided, and the Young's modulus of the rubber part provided at the edge part is 1.2 to 1.8 times the Young's modulus of the central part at −5 ° C., and at 23 ° C. The Young's modulus of the central portion is 0.5 to 0.8 times .
本発明によれば、エッジ部に設けたヤング率変化の大きいゴム部により、低温時にはエッジ部を硬くしてエッジ部の圧力を上げ、高温時にはエッジ部を柔らかくしてエッジ部の圧力を下げることで、低温時の氷雪路面から高温時のドライ路面まで接地圧分布の均一化を図ることができ、制動性能などのタイヤ性能を向上することができる。 According to the present invention, the rubber portion having a large Young's modulus change provided at the edge portion hardens the edge portion at a low temperature to increase the pressure at the edge portion, and softens the edge portion at a high temperature to lower the pressure at the edge portion. Thus, the contact pressure distribution can be made uniform from the icy and snowy road surface at low temperatures to the dry road surface at high temperatures, and tire performance such as braking performance can be improved.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤのブロックを示す斜視図、図2は同ブロックの平面図(接地面を表す図)、図3は同ブロックの断面図であり、図4は、同ブロックを適用したトレッドパターンの一例を示す平面展開図である。 1 is a perspective view showing a block of a pneumatic tire according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the block (a diagram showing a grounding surface), and FIG. 3 is a sectional view of the block. 4 is a developed plan view showing an example of a tread pattern to which the block is applied.
図4に示すように、空気入りタイヤのトレッド部10には、タイヤ周方向に延びる主溝12と、主溝12に交わるタイヤ幅方向に延びる横溝14とによって区画されたブロック16が複数設けられている。なお、この例では、主溝12をタイヤ幅方向に4本設け、これによってタイヤ幅方向において区画される5つの領域の全てに横溝14を所定間隔で設けているが、かかるトレッドパターンはあくまで一例であって、ブロックを有する種々のトレッドパターンを採用することができる。例えば、主溝12の本数は4本には限らず、また横溝14を設けない領域(即ち、リブ)を含んでもよい。また、横溝14は主溝12に垂直でなくてもよく、傾斜して交わることで、ブロック16の平面形状が平行四辺形状や三角形状、台形状などに形成されてもよい。
As shown in FIG. 4, the
ブロック16の接地面には、タイヤ幅方向に延びる切れ込みからなるクローズドサイプ18がタイヤ周方向に複数(ここでは4本)並設されている。
On the ground contact surface of the
図1〜3に示すように、ブロック16は、ブロック中央部20と、その外周を全周にわたって略一定の肉厚で取り囲むブロック側面部22とからなり、ブロック側面部22が、ブロック中央部20よりも温度変化に対するヤング率変化の大きいゴムで形成されている。すなわち、ブロック中央部20は、低温から高温までヤング率変化の小さい配合のゴム組成物で形成されているのに対し、ブロック側面部22は、低温で硬く高温で柔らかくなるように、温度低下に伴ってヤング率が増大するというヤング率の温度変化に対する勾配が大きなゴム組成物で形成されている。なお、ブロック中央部20とブロック側面部22はともに無発泡ゴムである。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
このようなヤング率の温度依存性の異なるゴムは、例として、ハイシスブタジエンゴム(シス−1,4結合含有量が90%以上のブタジエンゴム。以下、ハイシスBRという。)の比率を調整することにより得ることができる。すなわち、例えば、ブロック中央部20ではゴム成分中に占めるハイシスBRの比率を大とし、ブロック側面部22ではゴム成分中に占めるハイシスBRの比率をブロック中央部20よりも小さくすれば、ブロック側面部22におけるヤング率の温度依存性が大きくなる。なお、ヤング率の大きさ自体の調整は、ポリマーの分子量や、加硫剤、加硫促進剤の配合量等の設定により可能である。ここで、シス−1,4結合含有量は、赤外吸収スペクトル法(モレロ法)により測定される値であり、シス:740cm−1、ビニル:910cm−1の吸収強度比からミクロ構造を算出することにより求められる。
Examples of such rubbers having different Young's modulus temperature dependence include adjusting the ratio of high cis butadiene rubber (butadiene rubber having a cis-1,4 bond content of 90% or more, hereinafter referred to as high cis BR). Can be obtained. That is, for example, if the ratio of the high cis BR in the rubber component is made large in the block
上記のようにブロック16のエッジ部を構成するブロック側面部22に、ヤング率の温度依存性の高いゴムを配することにより、低温時の氷雪路面と高温時のドライ路面の双方に対して均一な接地性を維持することができる。
As described above, rubber having high temperature dependence of Young's modulus is disposed on the block
このことを示す実験結果について説明する。図1に示すブロック16(但し、サイプ18は省略したもの)において、ブロック中央部20のヤング率を固定し、ブロック側面部22のヤング率を変化させてFEM解析を行った。解析は、圧力200kPa相当の垂直荷重を負荷し、ブロック中央部20のヤング率を1.27MPaとして、ブロック側面部22のヤング率を0.48〜3.23MPaで変化させるとともに、路面の摩擦係数をμ=0.1〜0.7で変化させて行った。ヤング率は、JIS K6251により測定される値である。
An experimental result indicating this will be described. In the
結果は図5に示す通りであり、摩擦係数の低い路面(μ=0.1)では、ブロック側面部22のヤング率が大きいほど、接地圧の分散値が小さくなるのに対し、摩擦係数の高い路面(μ=0.7)では、ブロック側面部22のヤング率が小さいほど、接地圧の分散値が小さくなることが分かる。ここで、一般に、氷雪路面のような摩擦係数の低い路面を走行するときには外気温が低く、ドライ路面のような摩擦係数の高い路面を走行するときには外気温が高い。そのため、ブロック側面部22にヤング率の温度依存性の高いゴムを配すれば、氷雪路面に対しては、低温によりブロック側面部22のヤング率が高くなって接地圧の分散値が低くなり、また、ドライ路面に対しては、高温によりブロック側面部22のヤング率が低くなって接地圧の分散値が低くなる。よって、上記のように氷雪路面とドライ路面ともに均一な接地性を維持することができる。
The result is as shown in FIG. 5. On the road surface with a low friction coefficient (μ = 0.1), the larger the Young's modulus of the block
かかる低温時の氷雪路面と常温時のドライ路面との双方での均一な接地性をより確実にするため、ブロック側面部22のヤング率は、−5℃ではブロック中央部20のヤング率よりも大きいことが好ましい。また、ブロック側面部22のヤング率は、23℃ではブロック中央部20のヤング率よりも小さいことが好ましい。これにより、低温時(−5℃)では、ブロック中央部20よりもブロック側面部22の硬度が高くなることで、ブロック16のエッジ部の圧力を上げて、接地圧分布を均一化することができる。また、高温時(23℃)では、ブロック中央部20よりもブロック側面部22の硬度が低くなることで、ブロック16のエッジ部の圧力を下げて、接地圧分布を均一化することができる。より詳細には、図5に示すように、接地圧分散値とヤング率との間には適値があるため、ブロック側面部22のヤング率は、−5℃ではブロック中央部20のヤング率の1.2〜1.8倍であり、23℃ではブロック中央部20のヤング率の0.5〜0.8倍であることが好ましい。
In order to ensure more uniform contact on both the icy and snowy road surface at low temperature and the dry road surface at normal temperature, the Young's modulus of the block
また、これら両ゴム部のヤング率の温度勾配は、特に限定されるものではないが、ブロック側面部22のヤング率が0.02〜0.06MPa/℃であり、ブロック中央部20のヤング率が0.01Pa/℃以下であることが、上記効果を十分に発揮させる上で好ましい。
Further, the temperature gradient of the Young's modulus of these rubber portions is not particularly limited, but the Young's modulus of the block
ブロック側面部22とブロック中央部20との比率は、接地面における面積比率として、ブロック側面部22の面積が、ブロック全体の面積の10〜50%であることが好ましい。ブロック側面部22の面積が小さすぎると、上記効果が不十分となり、逆に大きすぎると、エッジ部の圧力変化が大きく、接地圧が不均一となる場合がある。
As for the ratio of the block
以上よりなる本実施形態のブロック構成を持つ空気入りタイヤを製造する方法は、特に限定されない。例えば、グリーンタイヤ成形時にブロック中央部20を形成するゴム層上にブロック側面部22を形成するゴム層を配しておき、これを加硫成形することで、ブロック側面部22を形成するゴム層で覆われたトレッドパターンを形成し、加硫成形後のタイヤにおいて、接地面をバフして、ブロック中央部20を露出させることにより、上記実施形態の空気入りタイヤが得られる。
The method for manufacturing the pneumatic tire having the block configuration of the present embodiment configured as described above is not particularly limited. For example, a rubber layer that forms the block
図6は、他の実施形態に係る空気入りタイヤのブロック30を示す斜視図、図7は同ブロック30の平面図(接地面を表す図)である。上記図1の実施形態では、ブロック16の側面を含むブロック側面部22全体をヤング率の温度依存性の高いゴムで形成していたのに対し、この例では、ブロック30のエッジ部32に部分的にヤング率の温度依存性の高いゴム部34を設けている。
FIG. 6 is a perspective view showing a
すなわち、この例では、ブロック30のエッジ部32における周上の複数箇所(例として6箇所)に、ブロック30の中央部36を含むその他の部分よりも、温度変化に対するヤング率変化の大きいゴムからなる円形のゴム部34が設けられている。図6及び図8(b)に示すように、ゴム部34は、ベースゴム層38から延びて接地面に露出する柱状のゴム部であり、従って、この例では、ベースゴム層38が、キャップゴム層44であるブロック30の中央部36を含むゴム部よりも、ヤング率の温度依存性の高いゴムで形成されている。その他の構成、及び、各ゴム部のヤング率等は、図1の実施形態と同様に設定することができる。
That is, in this example, rubber at a plurality of locations (for example, six locations) on the periphery of the
この空気入りタイヤを製造するには、特開2000−343916号公報に記載の方法を利用することができる。具体的には、図8(a)に示すように、タイヤ成形型40におけるトレッド接地面域内のブロック成形用凹部の所定箇所にベントホール42を設けておき、加硫成形時に、ベントホール42によりベースゴム層38を内側にしてキャップゴム層44とともに吸い上げる。そして、加硫成形後に、図8(b)に示すようにベントホール42内に吸い上げた突起46を切除することにより、上記ゴム部34を設けたブロック30が得られる。
In order to manufacture this pneumatic tire, the method described in JP 2000-343916 A can be used. Specifically, as shown in FIG. 8 (a), a
このようにヤング率の温度依存性の高いゴムを配する場合、当該ゴム部を必ずしもブロックのエッジ部全体(即ち、図1に示すブロック側面部22)に設ける必要はなく、図6に示すように、エッジ部32に点在させて設けてもよい。但し、より好ましくは、図1に示すように、ブロック中央部20の全周を取り巻くブロック側面部22に配することであり、これにより、接地圧の均一化効果を一層向上することができる。
When rubber having a high temperature dependence of Young's modulus is arranged in this way, the rubber portion does not necessarily have to be provided on the entire edge portion of the block (that is, the block
また、上記実施形態では、ブロックを例に挙げて説明したが、本発明は、ブロック以外の陸部、即ち周方向に連続して延びるリブにも同様に適用することができ、すなわち、リブのエッジ部(側縁部)に、リブの中央部よりもヤング率の温度依存性の高いゴム部を設けることもできる。好ましくは、ブロックを備えるスタッドレスタイヤに適用することであり、これにより、スタッドレスタイヤの氷上制動性能とともにドライ制動性能も向上することができる。 In the above embodiment, the block has been described as an example. However, the present invention can be similarly applied to land portions other than the block, that is, ribs extending continuously in the circumferential direction. A rubber portion having a higher Young's modulus temperature dependency than the central portion of the rib can be provided at the edge portion (side edge portion). Preferably, it is applied to a studless tire provided with a block, and thereby the dry braking performance as well as the ice braking performance of the studless tire can be improved.
図1〜3に示す実施形態のブロック(実施例1)について、接地圧分散値を求めた。ここで、ブロックのサイズは、縦28mm×横28mm×高さ10mmとし、ブロック側面部22の幅は2.8mmとした(ブロック側面部22の面積はブロック全体の面積の36%)。
The ground pressure dispersion value was obtained for the block (Example 1) of the embodiment shown in FIGS. Here, the block size was 28 mm long × 28 mm wide × 10 mm high, and the width of the block
また、実施例1では、ブロック中央部20のゴム組成物を下記表1の配合A(ヤング率の温度依存性の低いゴム)とし、ブロック側面部22のゴム組成物を下記表1の配合B(ヤング率の温度依存性の高いゴム)とした。なお、比較のために、ブロック全体を配合Aで形成した比較例1と、ブロック中央部20を配合Bとし、ブロック側面部22を配合Aとした比較例2についても評価した。また、配合Bに変えて、ヤング率の温度依存性の高い他の配合Cをブロック側面部22に用いた参考例についても評価した。
配合A、配合Bおよび配合Cの各ゴム組成物について、JIS K6251に準拠して、−5℃〜23℃におけるヤング率を測定した。結果は、図9に示す通りであり、ヤング率の温度勾配は、配合Aが0.005MPa/℃、配合Bが0.044MPa/℃、配合Cが0.032MPa/℃であった。また、−5℃でのヤング率は、配合Aが1.27MPa、配合Bが2.05MPa、配合Cが2.25MPaであり、23℃でのヤング率は、配合Aが1.13MPa、配合Bが0.81MPa、配合Cが1.31MPaであった。 About each rubber composition of the mixing | blending A, the mixing | blending B, and the mixing | blending C, the Young's modulus in -5 degreeC-23 degreeC was measured based on JISK6251. The results are as shown in FIG. 9, and the temperature gradient of Young's modulus was 0.005 MPa / ° C. for formulation A, 0.044 MPa / ° C. for formulation B, and 0.032 MPa / ° C. for formulation C. The Young's modulus at −5 ° C. is 1.27 MPa for formulation A, 2.05 MPa for formulation B, and 2.25 MPa for formulation C. The Young's modulus at 23 ° C. is 1.13 MPa for formulation A. B was 0.81 MPa, and C was 1.31 MPa.
接地圧分散値の測定は、摩擦係数μ=0.1の路面と、摩擦係数μ=1.0の路面とについて行い、各路面上でブロックに対して垂直荷重(154N)を負荷し、画像処理により接地圧を測定して、接地圧分散値を、比較例1を100とした指数で示した。数値が小さいほど接地圧が均一化され、接地性に優れることを意味する。 The contact pressure dispersion value is measured on a road surface with a friction coefficient μ = 0.1 and a road surface with a friction coefficient μ = 1.0, and a vertical load (154 N) is applied to the block on each road surface. The contact pressure was measured by the treatment, and the contact pressure dispersion value was shown as an index with Comparative Example 1 as 100. The smaller the value, the more uniform the contact pressure and the better the contact performance.
また、上記実施例1、参考例及び比較例1,2の各ブロックを持つスタッドレスタイヤ(タイヤサイズ:205/65R15)を作製し、氷上制動性能とドライ制動性能を評価した。評価方法は次の通りである。 In addition, studless tires (tire size: 205 / 65R15) having the blocks of Example 1 , Reference Example and Comparative Examples 1 and 2 were produced, and the braking performance on ice and the dry braking performance were evaluated. The evaluation method is as follows.
・氷上制動性能:国産の2500cc乗用車(後輪駆動)に各タイヤを装着し、氷盤路面(μ=約0.1)において速度40km/hからのABS制動距離を測定し(平均路面温度=−5℃)、比較例1を100とした指数で表示した。数値が大きいほど制動性能に優れることを意味する。 -On-ice braking performance: Each tire is mounted on a domestic 2500cc passenger car (rear wheel drive), and the ABS braking distance from the speed of 40 km / h is measured on the ice board surface (μ = about 0.1) (average road surface temperature = −5 ° C.) and an index with Comparative Example 1 as 100. The larger the value, the better the braking performance.
・ドライ制動性能:国産の2500cc乗用車(後輪駆動)に各タイヤを装着し、ドライ路面(μ=約1.0)において速度100km/hからのABS制動距離を測定し(平均路面温度=23℃)、比較例1を100とした指数で表示した。数値が大きいほど制動性能に優れることを意味する。 Dry braking performance: Each tire is mounted on a domestic 2500cc passenger car (rear wheel drive), and the ABS braking distance from a speed of 100 km / h on a dry road surface (μ = about 1.0) is measured (average road surface temperature = 23). ° C.) and an index with Comparative Example 1 as 100. The larger the value, the better the braking performance.
結果は、下記表2に示すとおりであり、本実施例であると氷上路面とドライ路面ともに接地圧分布の均一化が図られており、氷上性能、ドライ性能ともに大幅に向上していた。
本発明の空気入りタイヤは、スタッドレスタイヤ等の冬用タイヤを始めとして、各種の空気入りタイヤに利用することができる。 The pneumatic tire of the present invention can be used for various types of pneumatic tires including winter tires such as studless tires.
10…トレッド部、12…主溝、14…横溝、16…ブロック、20…ブロック中央部、22…ブロック側面部、30…ブロック、32…エッジ部、34…ヤング率の温度依存性の高いゴム部、34…ブロックの中央部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記陸部のエッジ部に、前記陸部の中央部よりも温度変化に対するヤング率変化の大きいゴム部が設けられ、
前記エッジ部に設けた前記ゴム部のヤング率が、−5℃では前記中央部のヤング率の1.2〜1.8倍であり、23℃では前記中央部のヤング率の0.5〜0.8倍である
ことを特徴とする空気入りタイヤ。 In a pneumatic tire including a land portion partitioned by a groove provided on a tread surface,
A rubber part having a large Young's modulus change with respect to a temperature change is provided at the edge part of the land part, compared to the center part of the land part ,
The Young's modulus of the rubber part provided at the edge part is 1.2 to 1.8 times the Young's modulus of the central part at -5 ° C, and 0.5 ~ of the Young's modulus of the central part at 23 ° C. A pneumatic tire characterized by being 0.8 times .
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