JP5982163B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、雪上操縦安定性能及び耐摩耗性能に優れた空気入りタイヤに関し、特にスタッドレスタイヤとして有用である。

通常、トレッド部に埋設されるベルトやベルト補強材の端部は、トレッドゴムのショルダー領域の近くに配される。このため、走行時にはショルダー領域が路面に強く押し付けられ、それに伴って接地面内でタイヤ幅方向内側に向かう力、いわゆる面内収縮力が作用する。この面内収縮力に起因してトレッドゴムがワイピングを生じると、ショルダー領域における接地が不安定になり、延いては雪上操縦安定性能の低下を招来する。

また、一般に、スタッドレスタイヤでは、トレッドゴムが比較的軟らかいゴムによって形成されている。それでいて、トレッドゴムのショルダー領域は、上述のように路面に強く押し付けられるとともに、コーナリング時には大きな負荷が作用する。そのため、ショルダー領域では摩耗の進行が比較的に早く、この点に関して耐摩耗性能を改善しうる手法が望まれる。

特許文献１〜３には、トレッドゴムに物性の異なるゴムを埋設した空気入りタイヤが記載されているものの、上述した雪上操縦安定性能の低下やショルダー領域の早期摩耗に関して、その解決手段を示唆するものではない。

特開平１−２７８８０４号公報 特開２００３−１０４００９号公報 特開２００９−１０８１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、ショルダー領域でのワイピングと早期摩耗を抑制することにより、優れた雪上操縦安定性能と耐摩耗性能を発揮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、トレッドゴムが、接地面を構成するキャップ部と、前記キャップ部のタイヤ径方向内側に配されたベース部とを備える空気入りタイヤにおいて、前記トレッドゴムのショルダー領域に、前記キャップ部の主体をなす本体ゴムよりもゴム硬度の高い櫛形ゴムが埋設され、前記櫛形ゴムは、タイヤ径方向に延びて接地面に外端が露出し且つタイヤ幅方向に間隔を設けて配置された複数の縦板部と、前記ベース部のタイヤ径方向外側でタイヤ幅方向に延びて前記複数の縦板部の内端を互いに連結する横板部とを有し、前記縦板部が接地面に向かってタイヤ幅方向外側に厚みを増加させるとともに、前記縦板部の位置がタイヤ幅方向外側になるにつれて前記外端の厚みが大きくなり、前記櫛形ゴムはタイヤ幅方向の両側に設けられており、タイヤ赤道からタイヤ幅方向の両側にそれぞれ接地半幅の３０％となる前記トレッドゴムのセンター領域では、前記キャップ部が前記本体ゴムのみで形成されているものである。

この空気入りタイヤでは、上記の如き櫛形ゴムがショルダー領域に埋設されていることにより、面内収縮力が作用した際に、横板部で連結された複数の縦板部がショルダー領域の本体ゴムを受け止める。このとき、縦板部が接地面に向かってタイヤ幅方向外側に厚みを増加させているため、隣接した本体ゴムがタイヤ径方向内側へ潜り込むように作用し、縦板部により堅固に受け止められる。面内収縮力はタイヤ幅方向外側にいくほど大きくなるが、縦板部の位置がタイヤ幅方向外側になるにつれて外端の厚みを大きくしていることで、より肉厚の縦板部が本体ゴムを受け止める。その結果、ショルダー領域での接地が安定化し、ワイピングが抑制されて雪上操縦安定性能が向上する。

また、この空気入りタイヤでは、本体ゴムよりもゴム硬度の高い櫛形ゴムの縦板部が接地面で露出し、コーナリング時には、ショルダー領域に大きな負荷が作用するものの、接地長の伸張に伴って縦板部の露出する割合が増える。このため、ショルダー領域の早期摩耗を抑えて耐摩耗性能を改善することができる。しかも、縦板部が接地面に向かってタイヤ幅方向外側に厚みを増加させており、摩耗に伴って接地面に露出する縦板部の厚みが小さくなることから、本体ゴムと櫛形ゴムとの摩耗量のバランスを調整して、均一な摩耗に近付けられる。

本発明の空気入りタイヤでは、タイヤ幅方向外側に面する前記縦板部の外壁面が、少なくとも接地面の近くで曲面またはジグザグ面により形成されているものでもよい。接地面付近の縦板部の外壁面が曲面で形成されていることで、隣接した本体ゴムがタイヤ径方向内側へ潜り込むように作用しやすく、縦板部で適切に受け止めることができる。また、接地面付近の縦板部の外壁面がジグザグ面で形成されていることで、タイヤ幅方向外側から内側へ向かって作用する接地時の歪みが吸収されると考えられ、ワイピングを抑制して雪上操縦安定性能を良好に向上できる。

本発明の空気入りタイヤでは、−５℃における前記本体ゴムのショアＡ硬度をＨｓ１、−５℃における前記櫛形ゴムのショアＡ硬度をＨｓ２とするとき、（Ｈｓ２−Ｈｓ１）／Ｈｓ１が１５〜２５％であるものが好ましい。この割合を１５％以上とすることで、上述した雪上操縦安定性能の向上効果及び耐摩耗性能の改善効果を良好に確保できる。また、この割合を２５％以下とすることで、本体ゴムと櫛形ゴムとの摩耗量のバランスを調整して、均一な摩耗に近付けられる。ショアＡ硬度は、標準規格ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に基づいて測定される。

本発明の空気入りタイヤでは、前記トレッドゴムのセンター領域では、前記キャップ部が前記本体ゴムのみで形成されている。かかる構成によれば、単一配合にされたセンター領域が路面と密着しやすくなり、櫛形ゴムによってショルダー領域での接地が安定化する上記の作用と相俟って、雪上操縦安定性能を良好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概略的に示すタイヤ子午線半断面図 図１のタイヤの要部を示す断面図 櫛形ゴムを拡大して示す断面図 本発明の他の実施形態における櫛形ゴムを示す断面図 本発明の他の実施形態における櫛形ゴムを示す断面図 比較例におけるショルダー領域の構造を示す断面図

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は、一対のビード部１と、ビード部１からタイヤ径方向外側へ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とを備える。カーカス４は、トロイダル形状をなすカーカスプライからなり、ビード部１に設けられたビードコア１ａを挟み込むようにして端部が巻き上げられている。カーカスプライは、タイヤ周方向に対して略９０°の角度で延びるカーカスコードをトッピングゴムで被覆して形成されている。

トレッド部３では、たが効果によってカーカス４を補強するベルト５がカーカス４の外周に設けられ、そのベルト５の外周にベルト補強材６が積層されている。ベルト５は、ベルトコードをトッピングゴムで被覆して形成された２枚のベルトプライ５ａ，５ｂを有する。ベルトコードはタイヤ周方向に対して傾斜しており、そのコードが互いに逆向きに交差するようにベルトプライ５ａ，５ｂが積層されている。ベルト補強材６は、実質的にタイヤ周方向に延びた補強コードをトッピングゴムで被覆して形成されている。

トレッドゴム１０は、トレッド部３におけるタイヤ外面を構成する。図２に示すように、トレッドゴム１０は、接地面を構成するキャップ部２０と、キャップ部２０のタイヤ径方向内側に配されたベース部３０とを備える。本実施形態のトレッドゴム１０は、更にウイング部４０を側方に備え、その端部をサイドウォールゴム７に載せている。本発明は、このようなトレッドオンサイド構造に限られず、サイドウォールゴムの端部をトレッドゴムの端部に載せてなるサイドオントレッド構造を採用しても構わない。

トレッドゴム１０のショルダー領域には、キャップ部２０の主体をなす本体ゴム２１よりもゴム硬度の高い櫛形ゴム２２が埋設されている。櫛形ゴム２２は、タイヤ径方向に延びて接地面に外端が露出し且つタイヤ幅方向に間隔を設けて配置された複数の縦板部２３と、ベース部３０のタイヤ径方向外側でタイヤ幅方向に延びて複数の縦板部２３の内端を互いに連結する横板部２４とを有する。櫛形ゴム２２は、かかる断面形状を以てタイヤ周方向に延在し、縦板部２３の各々に隣接して本体ゴム２１が配されている。

図３に拡大して示すように、縦板部２３は、接地面に向かってタイヤ幅方向外側に厚みを増加させている。この厚みの増加は、全ての縦板部に適用する必要はないが、タイヤ幅方向外側に配された複数本を含む縦板部に適用することが好ましい。本実施形態では、櫛形ゴム２２が有する４本の縦板部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄのうち、最もタイヤ幅方向内側に位置する縦板部２３ａが厚みを一定とし、残りの縦板部２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが接地面に向かって厚みを増加させている。

更に、櫛形ゴム２２は、縦板部２３の位置がタイヤ幅方向外側になるにつれて外端の厚みが大きくなるように形成されている。即ち、縦板部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの外端の厚みは、Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ＜Ｔｄの関係を満たす。櫛形ゴム２２において、隣り合う縦板部２３の外端の厚みが同等となる（例えば、Ｔｂ＝Ｔｃとなる）箇所があっても構わないが、かかる外端の厚みの変化は、少なくとも３段階以上であることが好ましい。耐摩耗性能を高めるうえで、縦板部２３の外端の厚みは少なくとも４ｍｍ以上であることが好ましい。

面内収縮力が作用した際には、タイヤ幅方向内側に変位しようとするショルダー領域の本体ゴム２１を複数の縦板部２３が受け止める。このとき、縦板部２３が上記の如き形状を有していることで、隣接した本体ゴム２１がタイヤ径方向内側へ潜り込むように作用し、縦板部２３により堅固に受け止められる。しかも、タイヤ幅方向外側にいくほど縦板部２３の外端の厚みが大きくなるため、面内収縮力が大きく作用する本体ゴム２１は、より肉厚の縦板部２３で受け止められる。これによりショルダー領域での接地が安定化し、ワイピングを抑制して雪上操縦安定性能を向上できる。

それでいて、本体ゴム２１よりもゴム硬度の高い縦板部２３が接地面で露出するとともに、コーナリング時には縦板部２３の露出する割合が増えることから、ショルダー領域の早期摩耗を抑えて耐摩耗性能を改善できる。また、摩耗の進行に伴って接地面に露出する縦板部２３の厚みが小さくなるため、本体ゴム２１と櫛形ゴム２２との摩耗量のバランスを調整して、均一な摩耗に近付けられる。

櫛形ゴム２２が設けられるショルダー領域は、ショルダー主溝８ｓから接地端Ｅに至る領域であり、このショルダー領域の接地面に複数の縦板部２３が露出する。ショルダー主溝８ｓは、加硫成形時に形成される複数の周方向主溝のうち、タイヤ幅方向の最外側に位置する周方向主溝を指す。櫛形ゴム２２は、ショルダー主溝８ｓからタイヤ幅方向内側にはみ出していても構わない。本実施形態では、接地端Ｅから接地半幅ＨＷの５０％となる範囲を含んだ領域Ａに櫛形ゴム２２を設けている。

接地端Ｅは、正規リムにリム組みし、正規内圧を充填した状態でタイヤを平坦な路面に垂直に置き、正規荷重を加えたときの路面に接地するタイヤ軸方向の最外位置を指す。正規荷重及び正規内圧は、ＪＩＳＤ４２０２（自動車タイヤの諸元）等に規定されている最大荷重（乗用車用タイヤの場合は設計常用荷重）及びこれに見合った空気圧とし、正規リムは、原則としてＪＩＳＤ４２０２等に定められている標準リムとする。

本実施形態では、タイヤ幅方向外側に面する縦板部２３の外壁面が、接地面の近くで曲面により形成されている。具体的には、縦板部２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの外壁面に曲面が形成され、これを以て接地面に向かってタイヤ幅方向外側に厚みを増加させている。この曲面は、縦板部の位置がタイヤ幅方向外側になるにつれて曲率半径が大きく、即ちＲｂ＜Ｒｃ＜Ｒｄの関係を満たし、それによって縦板部２３の外端の厚みがＴａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ＜Ｔｄとなっている。

外壁面の曲面は、少なくとも接地面の近くに形成され、例えば各縦板部の外端の厚みの０．３〜１．５倍となる深さまで形成されるが、横板部２４にまで達しても構わない。縦板部２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、それぞれ内端からタイヤ径方向外側に一定の厚みで延び、途中から外壁面を湾曲させている。縦板部２３ａの外壁面、及び、タイヤ幅方向内側に面する縦板部２３の各々の内壁面は、何れも接地面に対して略垂直に延びている。

図４には、縦板部２３の外壁面が、接地面の近くでジグザグ面により形成されている例を示す。接地面付近の縦板部２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの外壁面の形状以外は、図３と略同じ構造である。この例では、縦板部の位置がタイヤ幅方向外側になるにつれてジグザグの段数が多くなり、それによって縦板部２３の外端の厚みがＴａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ＜Ｔｄとなっている。

図５には、縦板部２３の外壁面が、接地面の近くで傾斜面により形成されている例を示す。接地面付近の縦板部２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの外壁面の形状以外は、図３と略同じ構造である。この例では、縦板部の位置がタイヤ幅方向外側になるにつれて傾斜面の傾斜角度が大きくなり、それによって縦板部２３の外端の厚みがＴａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ＜Ｔｄとなっている。櫛形ゴム２２には、上述のような曲面やジグザグ面、傾斜面などが混在していても構わない。

複数の縦板部２３を適度な厚みや間隔で配置するうえで、櫛形ゴム２２が有する縦板部の本数は３〜５が好ましい。また、複数の縦板部２３は、等間隔で配置されることが好ましい。タイヤ幅方向の最内側に位置する縦板部２３ａにおいて、内壁面から隣り合う内壁面までの距離に対する外端の厚みの比Ｔａ／Ｄａは、例えば０．２〜０．３に設定される。タイヤ幅方向の最外側に位置する縦板部２３ｄにおいて、内壁面から接地端Ｅまでの距離に対する外端の厚みの比Ｔｄ／Ｄｄは、例えば０．６〜０．９に設定される。

櫛形ゴム２２が４本の縦板部２３を有する本実施形態において、タイヤ幅方向内側から２，３番目の縦板部２３ｂ，２３ｃにおける上記の比Ｔｂ／Ｄｂ，Ｔｃ／Ｄｃは、それぞれ０．３〜０．５，０．４〜０．７が例示される。また、縦板部２３が３本の場合、中央の縦板部における上記の比は、０．３〜０．６が例示される。縦板部２３が５本の場合、タイヤ幅方向内側から２〜４番目の縦板部における上記の比は、例えば０．２〜０．５，０．３〜０．６，０．５〜０．８が例示される。

横板部２４の厚みは、櫛形ゴム２２によるワイピングの抑制効果が得られる限り、特に限定されない。但し、横板部２４の上面をプラットフォームよりも高い位置に設定することで、摩耗後のショルダー領域が一様に高硬度ゴム（横板部２４）となるため、夏用タイヤへの転用を見込むことができる。プラットフォームは、スタッドレスタイヤとしての摩耗限界を知らせるために周方向主溝の溝底に設けられた突起である。横板部２４は、最外側の縦板部２３ｄよりも更にタイヤ幅方向外側に延びてウイング部４０に達している。

−５℃における本体ゴム２１のショアＡ硬度をＨｓ１、−５℃における櫛形ゴム２２のショアＡ硬度をＨｓ２とするとき、（Ｈｓ２−Ｈｓ１）／Ｈｓ１は１５〜２５％であることが好ましい。スタッドレスタイヤとして、トレッドゴム１０の陸部が適度な倒れ込みを発現するように、Ｈｓ１は４０〜６０°が好ましく、４３〜５９°がより好ましい。これらの硬度の違いに起因して摩耗の進行度に差が生じた場合には、縦板部２３にエッジが出現し、その引っ掻き効果によって雪上操縦安定性能の向上に寄与しうる。

図１，２のように、トレッドゴム１０のセンター領域では、キャップ部２０が本体ゴム２１のみで形成されている。それ故、センター領域は路面と密着しやすく、櫛形ゴム２２による上記の作用と相俟って、雪上操縦安定性能を良好に向上できる。キャップ部２０が本体ゴム２１のみで形成されるセンター領域は、タイヤ赤道ＣＥからタイヤ幅方向の両側に、それぞれ接地半幅ＨＷの３０％、より好ましくは４０％の範囲で設定される。

櫛形ゴム２２は、タイヤ幅方向の片側のみに設けても構わないが、雪上操縦安定性能の向上効果及び耐摩耗性能の改善効果を高めるうえで、タイヤ幅方向の両側に設けることが好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、前述の如き作用効果を奏して、優れた雪上操縦安定性能を発揮しうることから、特にスタッドレスタイヤとして有用である。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、トレッドゴムの表面に形成されるトレッドパターンは、使用する用途や条件に応じて適宜に変更できる。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。尚、実施例等における評価項目は、下記のようにして測定を行った。

（１）雪上操縦安定性能
テストタイヤを乗用車に装着して雪路面を走行し、直進や旋回などを実施してドライバーの官能試験により雪上操縦安定性能を評価した。テストタイヤは、サイズ２４５／４０Ｒ１８の乗用車用タイヤであり、リムサイズは１８×８．５Ｊ、空気圧は２００ｋＰａである。比較例１の結果を１００として指数で評価し、数値が大きいほど性能に優れていることを示す。

（２）耐摩耗性能
乾燥路で所定の距離を走行した後、ショルダー領域におけるトレッドゴムの厚みの変化量を測定して耐摩耗性能を評価した。テストタイヤのサイズやリムサイズ、空気圧は上記と同じである。比較例１の結果を１００として指数で評価し、数値が小さいほど性能に優れていることを示す。

比較例及び実施例
図６（Ａ）のように、キャップ部を本体ゴム５１のみで形成したものを比較例１とした。また、図６（Ｂ）〜（Ｆ）のように、本体ゴム５１よりもゴム硬度の高い高硬度ゴム５２を設けたものを、それぞれ比較例２〜６とした。そして、図３，４の如き櫛形ゴムを高硬度ゴムとして設けたものを、それぞれ実施例１，２とした。本体ゴムや高硬度ゴムのゴム配合、その他のタイヤ構造については、各例において共通である。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１，２では、比較例１〜６に比べて、優れた雪上操縦安定性能及び耐摩耗性能を発揮できている。比較例４，６でも幾分か改善効果は見られるものの、その効果改善代は実施例１，２の方が大きい。

３ トレッド部
１０ トレッドゴム
２０ キャップ部
２１ 本体ゴム
２２ 櫛形ゴム
２３ 縦板部
２４ 横板部
３０ ベース部
４０ ウイング部

Claims (5)

1. トレッドゴムが、接地面を構成するキャップ部と、前記キャップ部のタイヤ径方向内側に配されたベース部とを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記トレッドゴムのショルダー領域に、前記キャップ部の主体をなす本体ゴムよりもゴム硬度の高い櫛形ゴムが埋設され、
   前記櫛形ゴムは、タイヤ径方向に延びて接地面に外端が露出し且つタイヤ幅方向に間隔を設けて配置された複数の縦板部と、前記ベース部のタイヤ径方向外側でタイヤ幅方向に延びて前記複数の縦板部の内端を互いに連結する横板部とを有し、
   前記縦板部が接地面に向かってタイヤ幅方向外側に厚みを増加させるとともに、前記縦板部の位置がタイヤ幅方向外側になるにつれて前記外端の厚みが大きくなり、
   前記櫛形ゴムはタイヤ幅方向の両側に設けられており、
   タイヤ赤道からタイヤ幅方向の両側にそれぞれ接地半幅の３０％となる前記トレッドゴムのセンター領域では、前記キャップ部が前記本体ゴムのみで形成されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
   
2. タイヤ幅方向外側に面する前記縦板部の外壁面が、少なくとも接地面の近くで曲面またはジグザグ面により形成されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. −５℃における前記本体ゴムのショアＡ硬度をＨｓ１、−５℃における前記櫛形ゴムのショアＡ硬度をＨｓ２とするとき、（Ｈｓ２−Ｈｓ１）／Ｈｓ１が１５〜２５％である請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. タイヤ幅方向内側に面する前記縦板部の内壁面が、接地面に対して略垂直に延びている請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
   
5. 前記櫛形ゴムが有する縦板部の本数が３〜５である請求項１〜４いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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