JP5463264B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、摩耗性能と操縦安定性能を損なうことなく、ウェット制動性能を向上することができる空気入りタイヤに関する。

濡れた路面での制動性能（以下、ウェット制動性能）を向上するには、トレッドゴムのｔａｎδ（損失正接）を大きくすれば良いことが知られている。また、図１０に例示したようにｔａｎδは歪みに依存する関係にあり、ウェット制動性能は、制動時のトレッドゴムに生じるタイヤ前後方向のせん断歪みと、それに応じたｔａｎδに支配されると言える。しかし、従来のタイヤでは、下記のように制動時に生じるせん断歪みの制御が困難であったため、これを改善する余地があった。

即ち、キャップゴムとベースゴムとの積層構造を有するトレッドゴムにおいて、キャップゴムを低弾性とした場合、キャップゴムが過大に変形して制動時のせん断歪みが大きくなり過ぎ、図１０の領域Ａの状態となりやすい。このｔａｎδが飽和した領域Ａでは、路面上で滑りを起こして偏摩耗の発生を助長する恐れがあり、摩耗性能が低下する傾向にある。一方、ベースゴムを低弾性とした場合には、制動時のせん断歪みが小さくなって領域Ｂの状態となりやすい。このｔａｎδが小さい領域Ｂでは、ゴムの粘性的要素を有効に利用できないため、制動性能が十分に発揮されない。

更に、本発明者が調査したところ、図８に示すように、キャップゴム２２やベースゴム２１と比べて低弾性のクッションゴム２３によりトレッドゴム２０を区画することで、制動時に生じるせん断歪みを適度に大きくし、制動性能と摩耗性能の双方に有利な領域Ｃの状態にできることが判明した。しかしながら、かかる場合には、クッションゴムで区画したキャップゴムにおけるタイヤ横方向のせん断剛性が低下し、旋回時に十分なコーナリングパワーを得られずに操縦安定性能が悪化する傾向にあった。

特許文献１に記載の空気入りタイヤでは、ベースゴムのｔａｎδをキャップゴムのそれよりも小さくし、ベースゴムの貯蔵弾性率Ｅ’をキャップゴムのそれの８０〜１２０％の範囲としている。しかし、このタイヤは、トレッドゴムに生じるタイヤ前後方向のせん断歪みを適度に大きくするための構造を開示するものではなく、ウェット制動性能の向上効果は殆どないと考えられる。当該文献では、ウェット制動性能に対する効果を、ｔａｎδの小さいキャップゴムを接地面に露出させないことによる維持効果と位置付けている。

特開２００２−２０５５１３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、摩耗性能や操縦安定性能を損なうことなく、ウェット制動性能を向上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、トレッド部に設けられるトレッドゴムが、接地面を構成するキャップゴムと、前記キャップゴムの内周側に配されるベースゴムと、前記キャップゴム及び前記ベースゴムよりも貯蔵弾性率Ｅ’が小さいゴムで形成されたクッションゴムとを備え、トレッド幅方向の中央側となるセンター領域では、前記キャップゴムが接地面から前記トレッドゴムの底面に至る貫通部分を有し、前記貫通部分によって前記ベースゴムが終端しており、前記クッションゴムが、前記トレッドゴムの側面から前記ベースゴム沿いに前記センター領域に向かって延びるとともに、そのベースゴムの終端部の近くから外周側に屈曲して接地面に至るものである。

本発明の空気入りタイヤによれば、キャップゴムやベースゴムよりも貯蔵弾性率Ｅ’が小さいクッションゴムによって、トレッド幅方向の外側となるショルダー領域が区画される。これにより、その区画されたショルダー領域がタイヤ前後方向に動きやすくなり、制動時に生じるせん断歪みを適度に大きくできる。ショルダー領域は、制動性能に対する寄与がセンター領域に比べて大きく、このようにクッションゴムでショルダー領域を区画することによって、摩耗性能を損なうことなくウェット制動性能を向上できる。

しかも、本発明のタイヤでは、トレッド幅方向の中央側となるセンター領域に、キャップゴムが接地面からトレッドゴムの底面に至る貫通部分を有することから、この貫通部分がタイヤ横方向のせん断変形に抗する支柱のように機能しうる。これにより、クッションゴムで区画したキャップゴムにおけるタイヤ横方向のせん断剛性を保持し、旋回時に十分なコーナリングパワーを発揮して、操縦安定性能を良好に確保することができる。

本発明では、前記クッションゴムがトレッド幅方向の両側に設けられているものが好ましい。かかる構成であれば、トレッド幅方向の両側にて、クッションゴムで区画したショルダー領域がタイヤ前後方向に動きやすくなるため、ウェット制動性能をより効果的に向上することができる。また、タイヤのユニフォミティを確保するうえでも、かかる構成が有益である。

本発明では、前記クッションゴムが、前記トレッドゴムの側面から前記キャップゴムと前記ベースゴムとの間を通ってトレッド幅方向に延びるものが好ましい。かかる構成であれば、トレッドゴムに生じるタイヤ横方向のせん断変形をキャップゴムの貫通部分により抑えやすくなることから、コーナリングパワーを高めて操縦安定性能をより良好に確保することができる。

本発明では、前記クッションゴムの貯蔵弾性率Ｅ’が、前記キャップゴム及び前記ベースゴムの貯蔵弾性率Ｅ’の９０％以下であるものが好ましい。かかる構成によれば、クッションゴムで区画したショルダー領域のタイヤ前後方向への動きやすさを確保して、ウェット制動性能をより確実に向上することができる。

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断面図 図１に示したトレッドゴムを概略的に示す断面図 本発明の別実施形態に係るトレッドゴムを示す断面図 本発明の別実施形態に係るトレッドゴムを示す断面図 本発明の別実施形態に係るトレッドゴムを示す断面図 本発明の別実施形態に係るトレッドゴムを示す断面図 比較例１に係るトレッドゴムを示す断面図 比較例２に係るトレッドゴムを示す断面図 比較例３に係るトレッドゴムを示す断面図 ｔａｎδの歪み依存性を例示するグラフ

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に示した空気入りタイヤＴは、一対のビード部１と、そのビード部１の各々から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連なるトレッド部３とを備えている。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、硬質ゴムからなるビードフィラー１ｂとが配設されている。

一対のビード部１の間にはトロイド状のカーカス層７が配され、その端部がビード１ａを介して巻き上げられた状態で係止されている。カーカス層７は、少なくとも１枚（本実施形態では２枚）のカーカスプライにより構成され、該カーカスプライは、タイヤ赤道Ｃに対して略９０°の角度で延びるコードをトッピングゴムで被覆して形成されている。カーカス層７の内周には、空気圧を保持するためのインナーライナーゴム５が配されている。

カーカス層７のビード部１外周には、不図示のリムに接するリムストリップゴム４が配されている。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が配されている。カーカス層７のトレッド部３外周には、複数枚（本実施形態では２枚）のベルトプライにより構成されたベルト層６と、そのベルト層６の外周に積層されたベルト補強層８が配され、それらの外周にトレッドゴム１０が設けられている。ベルト補強層８は、必要に応じて省略しても構わない。

トレッドゴム１０は、接地面を構成するキャップゴム１２と、そのキャップゴム１２の内周側に配されるベースゴム１１と、キャップゴム１２及びベースゴム１１よりも貯蔵弾性率Ｅ’が小さいゴムで形成されたクッションゴム１３とを備える。ここで、貯蔵弾性率Ｅ’は、東洋精機社製の粘弾性スペクトロメータ試験機を使用して温度２３℃、周波数１０Ｈｚ、静歪１０％、動歪１％の条件下により測定したものである。

図１，２に示すように、このトレッドゴム１０では、トレッド幅方向の中央側となるセンター領域にて、キャップゴム１２が接地面からトレッドゴム１０の底面に至る貫通部分１２ａを有し、貫通部分１２ａによってベースゴム１１が終端している。また、クッションゴム１３が、トレッドゴム１０の側面からベースゴム１１沿いにセンター領域に向かって延びるとともに、そのベースゴム１１の終端部１１ａの近くから外周側に屈曲して接地面に至っている。

トレッド幅方向の外側となるショルダー領域は、Ｌ字状に延びたクッションゴム１３によって区画されている。この区画されたショルダー領域、即ちトレッドゴム１０の側面及び外周面とクッションゴム１３とで囲まれた領域は、タイヤ前後方向に動きやすく、それ故に制動時に生じるせん断歪みを適度に大きくできる。しかも、キャップゴム１２の貫通部分１２ａがタイヤ横方向のせん断変形に抗する支柱のように機能しうるため、キャップゴム１２におけるタイヤ横方向のせん断剛性を保持できる。その結果、摩耗性能や操縦安定性能を損なうことなく、ウェット制動性能を向上できる。

本実施形態では、クッションゴム１３がトレッド幅方向の両側に設けられているため、ウェット制動性能をより効果的に向上できる。また、タイヤ赤道Ｃに関して線対称構造とすることで厚みの左右アンバランスを回避しやすくなり、タイヤのユニフォミティを確保するうえでも有益である。

ベースゴム１１の欠落箇所に形成される貫通部分１２ａの幅１２ａＷは、好ましくはトレッドゴム１０の幅１０Ｗの２〜１０％である。これを２％以上にすることにより、トレッドゴム１０におけるタイヤ横方向のせん断剛性を良好に保持でき、コーナリングパワーを高めて操縦安定性能を確保するうえで有利になる。また、１０％以下にすることで、クッションゴム１３で区画されるショルダー領域のサイズを確保でき、ウェット制動性能を向上するうえで有利になる。

本実施形態では、クッションゴム１３が、トレッドゴム１０の側面からキャップゴム１２とベースゴム１１との間を通ってトレッド幅方向に延びている。このため、後述する図４のような構造と比べて、クッションゴム１３で区画されるショルダー領域の厚みが抑えられ、キャップゴム１２におけるタイヤ横方向のせん断剛性を貫通部分１２ａにて保持しやすくなり、コーナリングパワーを高めて操縦安定性能をより良好に確保することができる。

クッションゴム１３の貯蔵弾性率Ｅ’は、キャップゴム１２及びベースゴム１１の貯蔵弾性率Ｅ’の９０％以下であることが好ましい。即ち、クッションゴム１３の貯蔵弾性率を１３Ｅ’、キャップゴム１２の貯蔵弾性率を１２Ｅ’、ベースゴム１１の貯蔵弾性率を１１Ｅ’とするとき、１３Ｅ’≦０．９＊１２Ｅ’であり且つ１３Ｅ’≦０．９＊１１Ｅ’であることが好ましい。これによって、ウェット制動性能をより効果的に向上することができる。

クッションゴム１３の貯蔵弾性率１３Ｅ’は、例えば０．９〜３．０ＭＰａに設定され、キャップゴム１２の貯蔵弾性率１２Ｅ’及びベースゴム１１の貯蔵弾性率１１Ｅ’は、例えば１．０〜５．０ＭＰａに設定される。キャップゴム１２とベースゴム１１とは貯蔵弾性率Ｅ’が同じであっても構わないが、摩耗性能を確保する観点では、キャップゴム１２の貯蔵弾性率１２Ｅ’がベースゴム１１の貯蔵弾性率１１Ｅ’よりも大きいことが好ましい。

クッションゴム１３の厚み１３ｔとしては、０．３〜２ｍｍが例示される。この厚みが０．３ｍｍ未満であると、区画したショルダー領域をタイヤ前後方向に動きやすくする効果が小さくなる傾向にあり、２ｍｍを超えると、クッションゴム１３のボリュームが必要以上に大きくなる傾向にある。また、キャップゴム１２の厚み１２ｔとしては４〜１５ｍｍが例示され、ベースゴム１１の厚み１１ｔとしては１〜４ｍｍが例示される。

トレッドゴム１０の外周面には、加硫成形時にタイヤ成形金型の成形面が押し当てられ、使用条件などに応じた種々のトレッドパターンが形成される。かかるトレッドパターンの形状は特に限定されず、接地面におけるクッションゴム１３の露出箇所に溝を設定しても構わない。また、トレッドゴム１０におけるタイヤ横方向のせん断剛性を確保する観点から、キャップゴム１２の貫通部分１２ａの位置に、タイヤ周方向に連続して延びるリブを設けることが好ましい。

この空気入りタイヤＴは、トレッドゴム１０にクッションゴム１３を設けたこと以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用することができる。クッションゴムは、トレッドゴムの成形過程において、低弾性のゴムシートを配設することにより形成できるが、従来公知のリボン巻き工法や押出し工法を利用することも可能である。

上記において、リボン巻き工法は、小幅且つ小厚さで帯状をなす未加硫のゴムリボンをタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻き付け、所望の断面形状を有するゴム部材を成形する工法である。また、押出し工法は、所定の断面形状で押出したゴム部材を所要の長さでカットし、その端部同士を連結して環状に成形する工法であり、キャップゴム或いはベースゴムとの共押出を利用してもよい。

［別実施形態］
（１）前述の実施形態では、クッションゴム１３をトレッド幅方向の両側に設けた例を示したが、図３に示すようにトレッド幅方向の片側のみに設けてもよい。この場合においても、センター領域ではキャップゴム１２が接地面からトレッドゴム１０の底面に至る貫通部分１２ａを有するため、上述したようなタイヤ横方向のせん断剛性を保持する効果が得られる。また、この実施形態において、図２と同様にトレッド幅方向の他側にもベースゴム１１を設けたり、更には後述する図４と同様にベースゴム１１の内周にクッションゴム１３を設けたりしてもよい。

かかる構成においては、クッションゴム１３が設けられる側のショルダー領域（図３では右側のショルダー領域）が車両内側となるように装着することが望ましい。これは、ネガティブキャンバの付与により制動性能に対する寄与が車両内側で大きくなるためである。車両に対する装着方向の特定は、サイドウォール部における表示（例えば"INSIDE"や"OUTSIDE"）などによって行われる。

（２）前述の実施形態では、クッションゴム１３がトレッドゴム１０の側面からキャップゴム１２とベースゴム１１との間を通ってトレッド幅方向に延びる例を示したが、図４に示すようにベースゴム１１の内周を通るものでもよい。更には、図５に示すように、トレッドゴム１０の側面にベースゴム１１が露出しない場合において、クッションゴム１３がトレッドゴム１０の側面からベースゴム１１の内周を経てキャップゴム１２とベースゴム１１との間を通るものでもよい。

（３）前述の実施形態では、クッションゴム１３がベースゴム１１の終端部１１ａの近くから屈曲して、トレッドゴム１０の厚み方向（タイヤ径方向）と略平行に立ち上がる例を示したが、図６に示すようにトレッドゴム１０の厚み方向に傾斜して立ち上がるものでも構わない。

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。評価に供したタイヤは、タイヤサイズが２０５／５５Ｒ１６、空気圧が２２０ｋＰａ、リムサイズが１６×６．５−ＪＪである。各評価項目については以下のように評価を行った。

（１）ウェット制動性能
濡れた路面を走行し、走行速度を１００ｋｍ／ｈから０ｋｍ／ｈに落としたときの制動距離を測定し、比較例１の結果を１００とする指数で評価した。数値が小さいほど制動距離が短く、ウェット制動性能に優れていることを示す。

（２）摩耗性能
８０００ｋｍを走行した後、ショルダー領域に設けられたブロックの踏み込み側と蹴り出し側との高低差（ヒールアンドトウ摩耗量）を測定し、比較例１の結果を１００とする指数で評価した。数値が小さいほどヒールアンドトウ摩耗量が小さく、摩耗性能に優れていることを示す。

（３）操縦安定性能（コーナリングパワー）
フラットベルト式コーナリング試験機を用いてコーナリングパワーを測定し、比較例１の結果を１００とする指数で評価した。数値が大きいほどコーナリングパワーが大きく、操縦安定性能に優れていることを示す。

図７〜９に、比較例１〜３におけるトレッドゴムの構造を示す。何れのトレッドゴム２０も、接地面を構成するキャップゴム２２と、その内周側に配されたベースゴム２１と、それらより貯蔵弾性率Ｅ’が小さいクッションゴム２３とを備えている。比較例４及び実施例１〜４におけるトレッドゴムの構造は、それぞれ図２〜４，６で示した通りである。各例におけるタイヤ構造は、トレッドゴムを除いて共通しており、キャップゴム、ベースゴム及びクッションゴムの厚みも同じである。評価結果を表１に示す。

比較例１では、クッションゴムにより区画された領域がなく、キャップゴムのタイヤ前後方向の動きが拘束されがちであるため、ウェット制動性能を向上できていない。比較例２，３では、コーナリングパワーが他例よりも低く、これはクッションゴムで区画したキャップゴムにおけるタイヤ横方向のせん断剛性を十分に保持できていないためと考えられる。比較例４では、クッションゴムの貯蔵弾性率Ｅ’が高いために、ウェット制動性能の向上効果が得られていない。これらに対して、実施例１〜４では、摩耗性能や操縦安定性能を損なうことなく、ウェット制動性能を向上できている。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
１０ トレッドゴム
１１ ベースゴム
１１ａ 終端部
１２ キャップゴム
１２ａ 貫通部分
１３ クッションゴム

Claims (4)

1. トレッド部に設けられるトレッドゴムが、接地面を構成するキャップゴムと、前記キャップゴムの内周側に配されるベースゴムと、前記キャップゴム及び前記ベースゴムよりも貯蔵弾性率Ｅ’が小さいゴムで形成されたクッションゴムとを備え、
   トレッド幅方向の中央側となるセンター領域では、前記キャップゴムが接地面から前記トレッドゴムの底面に至る貫通部分を有し、前記貫通部分によって前記ベースゴムが終端しており、
   前記クッションゴムが、前記トレッドゴムの側面から前記ベースゴム沿いに前記センター領域に向かって延びるとともに、そのベースゴムの終端部の近くから外周側に屈曲して接地面に至ることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記クッションゴムがトレッド幅方向の両側に設けられている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記クッションゴムが、前記トレッドゴムの側面から前記キャップゴムと前記ベースゴムとの間を通ってトレッド幅方向に延びる請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記クッションゴムの貯蔵弾性率Ｅ’が、前記キャップゴム及び前記ベースゴムの貯蔵弾性率Ｅ’の９０％以下である請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
   

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