JP6759703B2 - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、静電気放出用の導電部を有する空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。
従来、転がり抵抗を小さくしつつ、優れたグリップ性能を発揮させるために、シリカリッチ配合のトレッドゴムを有する空気入りタイヤが提案されている。一般に、シリカリッチ配合のトレッドゴムは、電気抵抗が大きいので、車両で発生した静電気を地表に放出させることができず、ラジオノイズ等の電波障害を招く傾向があった。
例えば、下記特許文献1には、静電気放出用の導電部を有する空気入りタイヤが提案されている。導電部は、例えば、陸部の接地面に露出する外端と、リムと電気的に導通するタイヤ内部構造材に接続されている内端とを有し、しかも、内端から外端に向かって斜めにのびている。
ところで、タイヤの加硫成形時、接地面及びその両側の側面で区画された陸部は、接地面の中央付近から側面に向かってトレッドゴムが流動する傾向がある。このため、上記斜めに形成された導電部は、その加硫中、その外端側が陸部の側面側に引き寄せられる傾向があり、ひいては陸部の接地面と導電部との間の角度が小さくなる(より鋭角化する)傾向があった。このようなタイヤは、接地面に現れる導電部の外端を起点とした剥離が生じ易いという問題があった。
特開2010−115935号公報
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、陸部の側面の形状等を改善することを基本として、トレッド部の耐久性を向上させた空気入りタイヤ及びその製造方法を提供することを主たる目的としている。
本発明の第1態様は、トレッド部を有する空気入りタイヤであって、タイヤ回転軸を含むタイヤ断面において、前記トレッド部には、第1エッジ及び第2エッジを有する接地面と、前記第1エッジからタイヤ半径方向内方にのびる第1側面と、前記第2エッジからタイヤ半径方向内方にのびる第2側面とで区画された陸部が設けられており、前記陸部は、導電性のゴムからなる導電部を含み、前記導電部は、前記第1エッジと前記第2エッジとの間で前記接地面に露出する外端と、タイヤがリムに装着されたときに、前記リムと電気的に導通するタイヤ内部構造材に接続されている内端とを有し、しかも、前記内端から前記外端に向かって、前記第1側面に向かって斜めにのびており、前記第1側面は、タイヤ半径方向の内側部と、前記内側部から前記第1エッジに向かって前記内側部よりも大きい角度で前記導電部の前記外端側へ傾斜する面取り部とを含むことを特徴としている。
本発明の空気入りタイヤにおいて、前記外端は、前記接地面の前記第1エッジ側に設けられているのが望ましい。
本発明の空気入りタイヤにおいて、前記接地面と前記導電部との間の角度は、40〜90°であるのが望ましい。
本発明の空気入りタイヤにおいて、前記第1エッジから前記導電部の前記外端までの距離は1.5mm以上であるのが望ましい。
本発明の空気入りタイヤの前記タイヤ断面において、前記面取り部の仮想面取り面積は、前記陸部の面積の1.0%〜2.5%であるのが望ましい。
本発明の空気入りタイヤにおいて、前記面取り部のタイヤ半径方向の距離は、前記陸部の高さの30%〜60%であるのが望ましい。
本発明の第2の態様は、空気入りタイヤの製造方法であって、導電性のゴムからなりかつタイヤ半径方向内側から外側に向かって斜めにのびかつ接地面に露出する外端を有する導電部を含む生トレッドゴムを有する生タイヤを成形する工程と、前記導電部の前記外端のタイヤ軸方向の両側に位置する溝形成用の第1突起及び第2突起を具えた金型で前記生タイヤを加硫することにより、前記第1突起と前記第2突起との間で区切られた前記導電部を含む陸部を成形する加硫工程とを含み、前記加硫工程は、前記導電部の前記外端を、前記第1突起側に寄せて位置させるとともに、前記陸部のタイヤ軸方向の中央側から、前記第1突起に向かう前記生トレッドゴムの流動を、前記外端側から前記第2突起に向かう前記生トレッドゴムの流動よりも抑制して加硫することを特徴とする。
本発明の空気入りタイヤの製造方法において、前記第1突起及び前記第2突起は、半径方向外側に向かって互いに近づく向きの前記陸部側の斜面を具えるとともに、前記第1突起の前記斜面の少なくとも一部は、前記第2突起の前記斜面よりも緩やかな緩斜面部分を含んでいるのが望ましい。
本発明の空気入りタイヤにおいて、前記緩斜面部分は、前記第1突起の前記斜面の半径方向外側に部分的に形成されているのが望ましい。
本発明の空気入りタイヤにおいて、前記緩斜面部分は、前記第1突起の前記斜面の全域に形成されているのが望ましい。
本発明の第1の態様は、空気入りタイヤであって、その導電部は、陸部の第1エッジと第2エッジとの間で接地面に露出する外端と、タイヤがリムに装着されたときに、リムと電気的に導通するタイヤ内部構造材に接続されている内端とを有し、しかも、内端から外端に向かって、陸部の第1側面に向かって斜めにのびている。第1側面は、タイヤ半径方向の内側部と、内側部から第1エッジに向かって内側部よりも大きい角度で導電部の外端側へ傾斜する面取り部とを含む。
このような面取り部を有する陸部は、加硫成形時、第1側面側への生トレッドゴムの流れを抑制することができる。このため、導電部の外端は、加硫成形時に第1側面側に移動し難く、接地面と導電部との間の角度を大きく維持することができる。従って、本発明の空気入りタイヤは、前記外端を起点とした導電部の剥離が防止され、ひいてはトレッド部の耐久性が高められる。
本発明の第2の態様は、空気入りタイヤの製造方法であって、導電性のゴムからなりかつタイヤ半径方向内側から外側に向かって斜めにのびる導電部を含む生トレッドゴムを有する生タイヤを成形する工程と、導電部の外端のタイヤ軸方向の両側に位置する溝形成用の第1突起及び第2突起を具えた金型で前記生タイヤを加硫することにより、第1突起と第2突起との間で区切られた導電部を含む陸部を成形する加硫工程とを含む。加硫工程は、導電部の外端を、第1突起側に寄せて位置させるとともに、陸部のタイヤ軸方向の中央側から、第1突起に向かう生トレッドゴムの流動を、外端側から第2突起に向かう生トレッドゴムの流動よりも抑制して加硫する。
このような空気入りタイヤの製造方法は、第1突起に向かう生トレッドゴムの流動を抑制するため、導電部の外端が第1突起側に移動するのを抑制することができる。従って、接地面と導電部との間の角度を大きく維持することができる。
本発明の一実施形態の空気入りタイヤのトレッド部の断面図である。 図1のセンター陸部の拡大断面図である。 図1のトレッド部の展開図である。 (a)乃至(c)は、生タイヤのトレッド部の一例の拡大断面図である。 (a)及び(b)は、加硫時のトレッド部の拡大断面図である。 タイヤの電気抵抗測定装置を概念的に示す略断面図である。
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図1は、本実施形態の空気入りタイヤ1(以下、単に「タイヤ」ということがある)の正規状態におけるタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面図である。ここで、正規状態とは、タイヤ1を正規リム(図示省略)にリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態である。以下、特に言及しない場合、タイヤ1の各部の寸法等はこの正規状態で測定された値である。
「正規リム」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばJATMAであれば "標準リム" 、TRAであれば "Design Rim" 、ETRTOであれば "Measuring Rim" である。
「正規内圧」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば "最高空気圧" 、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" である。
図1に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ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を有する。本実施形態のタイヤ1は、例えば、乗用車用として好適に用いられる。
本実施形態のカーカス6は、例えば、並列されたカーカスコードがトッピングゴムで被覆されたカーカスプライ6Aで構成されている。本実施形態のカーカス6は、1枚のカーカスプライ6Aで構成されているが、複数枚のカーカスプライ6Aで構成されても良い。
カーカスプライ6Aは、例えば、本体部6aと折返し部6bとを含んでいる。本体部6aは、例えば、トレッド部2からサイドウォール部3を経てビード部4のビードコア5に至る。折返し部6bは、例えば、本体部6aに連なりビードコア5の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されている。本体部6aと折返し部6bとの間には、ビードコア5からタイヤ半径方向外側にのびる硬質ゴムからなるビードエーペックス8が配され、ビード部4が適宜補強される。
カーカスコードは、例えば、アラミド、レーヨンなどの有機繊維コードが採用される。カーカスコードは、例えば、タイヤ赤道Cに対して70〜90°の角度で配列されるのが望ましい。
カーカス6のタイヤ半径方向外側には、例えば、ベルト層7が設けられている。ベルト層7は、例えば、タイヤ半径方向に重ねられた2枚のベルトプライ7A、7Bで構成されている。各ベルトプライ7A、7Bは、ベルトコードがトッピングゴムで被覆されて構成されており、互いのベルトコードが交差する向きにタイヤ半径方向内外に重ねられている。トッピングゴムは、カーカスプライ6Aと同様のゴムが好適に採用される。本実施形態のベルトコードには、スチールコードが採用されるが、アラミド、レーヨン等の高弾性の有機繊維コードも必要に応じて用いられる。
本実施形態では、上述のカーカス6及びベルト層7が、リムと電気的に導通するタイヤ内部構造材の一部を構成している。
トレッド部2には、複数の主溝9で区分された陸部10が設けられている。図2には、陸部10の拡大図が示されている。陸部10は、タイヤ回転軸を含むタイヤ断面において、第1エッジ11及び第2エッジ12を有する接地面15と、第1エッジ11からタイヤ半径方向内方にのびる第1側面13と、第2エッジ12からタイヤ半径方向内方にのびる第2側面14とで区画されている。
陸部10は、導電性のゴムからなる導電部20を含んでいる。本実施形態では、タイヤ赤道C上に設けられたセンター陸部18に、導電部20が設けられているが、このような態様に限定されるものではない。
本明細書において、導電性のゴムとは、体積固有抵抗が1×10Ω・cm未満のゴムを意味する。体積固有抵抗は、15cm四方かつ厚さ2mmのゴムの試料を用い、印加電圧500V、気温25℃、湿度50%の条件で電気抵抗測定器を用いて測定した値とする。
導電部20は、第1エッジ11と第2エッジ12との間で接地面15に露出する外端21と、タイヤがリムに装着されたときに、リムと電気的に導通するタイヤ内部構造材17(本実施形態ではベルト層7)に接続されている内端22とを有している。導電部20は、図3に示されるように、タイヤ周方向に連続して形成されている。本実施形態では、外端21は、接地面15の第1エッジ11側に寄せて設けられている。即ち、外端21は、第1エッジ11と第2エッジ12との中心よりも第1エッジ11側に位置している。また、導電部20は、内端22から外端21に向かって、第1側面13に向かって斜めにのびている。導電部20のさらに詳細な構成は、後述される。
第1側面13は、タイヤ半径方向の内側部24と、内側部24から第1エッジ11に向かって内側部24よりも大きい角度で導電部20の外端21側へ傾斜する面取り部25とを含んでいる。
このような面取り部25を有する陸部10は、加硫成形時、第1側面13側への生トレッドゴムの流れaを抑制することができる。一般に、生トレッドゴムを加硫する際、当該ゴムは、陸部の幅方向の中央側から、第1及び第2エッジ側へと夫々流動するが、面取り部25が設けられていることで、ゴム流れaが相対的に抑制される。このため、導電部20の外端21は、加硫成形時に第1側面13側に移動し難く、接地面15と導電部20との間の角度θ1を設計値通りに維持したまま成形することができる。従って、このようなタイヤ1は、外端21を起点とした導電部20の剥離が防止され、ひいてはトレッド部2の耐久性が高められる。
面取り部25のタイヤ半径方向の距離L1は、例えば、陸部10の高さh1の30%〜60%であるのが望ましい。このような面取り部25は、陸部10のボリュームの過度な低下を抑制しつつ、第1側面13側へのゴムの流れを抑制することができる。ここで、陸部10の高さh1は、陸部10を区分する一対の主溝9、9の溝底間を結ぶ仮想線26から接地面までのタイヤ半径方向の距離である。
同様の観点から、接地面15上での面取り部25のタイヤ軸方向の幅W1は、好ましくは1.5mm以上、より好ましくは1.8mm以上であり、好ましくは2.5mm以下、より好ましくは2.2mm以下である。
前記タイヤ断面において、面取り部25の仮想面取り面積Sbは、例えば、陸部10の面積Saの好ましくは1.0%以上、より好ましくは1.5%以上であり、好ましくは2.5%以下、より好ましくは2.0%以下である。このような面取り部25は、陸部10の偏摩耗を防止しつつ、上述の効果をさらに発揮することができる。面取り部25の仮想面取り面積Sbは、面取り部25と、内側部24の仮想延長線と、接地面15の仮想延長線とで囲まれた略三角形状の領域の面積である。陸部10の面積Saは、一対の主溝9、9の溝底間を結ぶ仮想線26よりもタイヤ半径方向外側に存在する陸部10の面積である。
接地面15と導電部20との間の角度θ1は、例えば、40〜90°であるのが望ましい。このような導電部20の配置は、優れた耐久性を発揮するのに役立つ。
第1エッジ11から導電部20の外端21までの距離L2は、1.5mm以上であるのが望ましい。より具体的には、前記距離L2は、例えば、1.5〜2.5mmであるのが望ましい。前記距離L2が1.5mm未満の場合、外端21を起点とした導電部20の剥離が生じるおそれがある。
図3には、本実施形態のトレッド部2の展開図が示されている。なお、図2は、図3のA−A線断面に相当する。図3に示されるように、面取り部25は、例えば、タイヤ周方向に非連続であっても良い。本実施形態では、面取り部25と非面取り部27とがタイヤ周方向に交互に設けられている。
導電部20が設けられたセンター陸部18は、タイヤ周方向に連続してのびるリブであり、導電部20の外端21は、例えば、タイヤ周方向に連続して直線状にのびている。このような導電部20は、効果的に静電気を路面に放出することができる。
センター陸部18には、例えば、第1エッジ11側から導電部20までのびる第1センターラグ溝31と、第2エッジ12側から導電部20までのびる第2センターラグ溝32とが設けられている。
本実施形態の第1センターラグ溝31は、例えば、タイヤ軸方向に対して斜めにのびている。第1センターラグ溝31は、例えば、面取り部25と接続しているのが望ましい。第2センターラグ溝32は、例えば、第1センターラグ溝31よりも大きい長さを有しているのが望ましい。このような各センターラグ溝31、32の配置は、センター陸部18の偏摩耗を抑制しつつ、優れたウェット性能を発揮するのに役立つ。
次に、上述した空気入りタイヤの製造方法の一実施形態が説明される。本実施形態の製造方法は、生タイヤを成形する工程S1と、この生タイヤを加硫する加硫工程S2とを含んでいる。
<生タイヤを成形する工程S1>
図4(a)乃至(c)には、生タイヤ35のトレッド部の一例の拡大断面図が示されている。図4(a)に示されるように、この工程S1で成形される生タイヤ35は、導電性のゴムからなりかつタイヤ半径方向内側から外側に向かって斜めにのびる導電部20を含む生トレッドゴム36を有している。
図4(b)に示されるように、生トレッドゴム36は、例えば、少なくとも一部が帯状のゴムストリップを螺旋状に巻き付けて成形されても良い。この場合、例えば、シリカリッチの非導伝性の第1ゴムストリップ37が巻き付けられた後、導電性の第2ゴムストリップ38が巻き付けられて導電部20が形成され、さらに、非導電性の第3ゴムストリップ39が巻き付けられる。これにより、タイヤ半径方向内側から外側に向かって斜めにのび、かつ、タイヤ周方向に連続してのびる導電部20が得られる。
図4(c)に示されるように、導電部20は、例えば、タイヤ半径方向の外方に向かって、タイヤ軸方向に対する角度が増加するものでも良い。このような導電部20は、生トレッドゴム36との接着面積を増加させながら、さらに優れた耐久性を発揮することができる。
<加硫工程S2>
図5(a)及び(b)には、加硫時のトレッド部の拡大断面図が示されている。図5(a)及び(b)に示されるように、加硫工程S2では、金型40で生タイヤ35が加硫される。金型40は、導電部20の外端21のタイヤ軸方向の両側に位置する溝形成用の第1突起41及び第2突起42を具えている。これにより、第1突起41と第2突起42との間で区切られた導電部20を含む陸部10が成形される。
加硫工程S2は、導電部20の外端21を、第1突起41側に寄せて位置させるとともに、陸部10のタイヤ軸方向の中央側から、第1突起41に向かう生トレッドゴム36の流動aを、外端21側から第2突起42に向かう生トレッドゴム36の流動bよりも抑制して加硫する。
このような空気入りタイヤの製造方法は、導電部20の外端21が第1突起41側に移動するのを抑制することができる。従って、接地面と導電部20との間の角度がより鋭角化されるのを防ぎ、生タイヤ時の角度を実質的に維持することができる。
第1突起41に向かう生トレッドゴム36の流動aを抑制するために、第1突起41及び第2突起42は、半径方向外側に向かって互いに近づく向きの陸部側の斜面41a、42aを具えるとともに、第1突起41の斜面41aの少なくとも一部は、第2突起42の斜面42aよりも緩やかな緩斜面部分43を含んでいる。図5(a)に示される実施形態では、緩斜面部分43は、第1突起41の斜面41aの半径方向外側に部分的に形成されている。
図5(b)に示されるように、緩斜面部分43は、第1突起41の斜面41aの全域に形成されているものでも良い。これにより、第1突起41の容積を拡大させて、大きな主溝を形成しつつ、上述の効果を得ることができる。
以上、本発明の一実施形態の空気入りタイヤ及びその製造方法が詳細に説明されたが、本発明は、上記の具体的な実施形態に限定されることなく、種々の態様に変更して実施され得る。
図1の基本構造を有するサイズ225/40R18の乗用車用の空気入りタイヤが、表1の仕様に基づき試作された。比較例として、センター陸部の第1側面に面取り部を有していない空気入りタイヤが試作された。各テストタイヤについて、タイヤの電気抵抗、及び、トレッド部の耐久性がテストされた。テスト方法は以下の通りである。
<タイヤの電気抵抗値>
図6に示されるように、絶縁板51(電気抵抗値が1012Ω以上)の上に設置された表面が研磨された金属板52(電気抵抗値は10Ω以下)と、タイヤ・リム組立体を保持する導電性のタイヤ取付軸53と、電気抵抗測定器54とを含む測定装置が使用され、JATMA規定に準拠してテストタイヤTとリムRとの組立体の電気抵抗値が測定された。なお各テストタイヤTは、予め表面の離型剤や汚れが十分に除去され、かつ、十分に乾燥した状態のものが用いられた。その他の条件は、次の通りである。
リム材料:アルミニウム合金製
リムサイズ:18×8J
内圧:200kPa
荷重:5.3kN
試験環境温度(試験室温度):25℃
湿度:50%
電気抵抗測定器の測定範囲:1.0×10 〜1.6×1016Ω
試験電圧(印可電圧):1000V
試験の要領は、次の通りである。
(1)テストタイヤTをリムに装着しタイヤ・リム組立体を準備する。この際、両者の接触部に潤滑剤として石けん水が用いられる。
(2)タイヤ・リム組立体を試験室内で2時間放置させた後、タイヤ取付軸53に取り付ける。
(3)タイヤ・リム組立体に前記荷重を0.5分間負荷し、解放後にさらに0.5分間、解放後にさらに2分間負荷する。
(4)試験電圧が印可され、5分経過した時点で、タイヤ取付軸53と金属板52との間の電気抵抗値を電気抵抗測定器54によって測定する。前記測定は、タイヤ周方向に90°間隔で4カ所で行われ、そのうちの最大値を当該タイヤTの電気抵抗値(測定値)とする。
<トレッド部の耐久性>
ドラム試験機上で下記の条件で連続走行させ、トレッド部に導電部の外端に剥離が発生するまでの走行距離が測定された。各テストタイヤについて、10本ずつテストが行われ、前記走行距離の平均が計算された。結果は、比較例のテストタイヤの前記走行距離の平均を100とする指数であり、数値が大きい程、トレッド部の耐久性に優れていることを示す。
内圧:360kPa
縦荷重:4.21kN
テスト結果を表1に示す。
Figure 0006759703
Figure 0006759703
表1で示されるように、実施例のタイヤは、タイヤの電気抵抗を低く維持しつつ、トレッド部の耐久性が高められていることが確認できた。
2 トレッド部
10 陸部
11 第1エッジ
12 第2エッジ
13 第1側面
14 第2側面
15 接地面
17 タイヤ内部構造材
20 導電部
21 外端
22 内端
24 内側部
25 面取り部

Claims (9)

  1. トレッド部を有する空気入りタイヤであって、
    タイヤ回転軸を含むタイヤ断面において、前記トレッド部には、第1エッジ及び第2エッジを有する接地面と、前記第1エッジからタイヤ半径方向内方にのびる第1側面と、前記第2エッジからタイヤ半径方向内方にのびる第2側面とで区画された陸部が設けられており、
    前記陸部は、導電性のゴムからなる導電部を含み、
    前記導電部は、前記第1エッジと前記第2エッジとの間で前記接地面に露出する外端と、タイヤがリムに装着されたときに、前記リムと電気的に導通するタイヤ内部構造材に接続されている内端とを有し、しかも、前記内端から前記外端に向かって、前記第1側面に向かって斜めにのびており、
    前記第1側面は、タイヤ半径方向の内側部と、前記内側部から前記第1エッジに向かって前記内側部よりも大きい角度で前記導電部の前記外端側へ傾斜する面取り部とを含むことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記外端は、前記接地面の前記第1エッジ側に設けられている請求項1記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記接地面と前記導電部との間の角度は、40〜60°である請求項1又は2記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記第1エッジから前記導電部の前記外端までの距離は1.5mm以上である請求項1乃至3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記タイヤ断面において、前記面取り部の仮想面取り面積は、前記陸部の面積の1.0%〜2.5%である請求項1乃至4のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記面取り部のタイヤ半径方向の距離は、前記陸部の高さの30%〜60%である請求項1乃至5のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  7. 空気入りタイヤの製造方法であって、
    導電性のゴムからなりかつタイヤ半径方向内側から外側に向かって斜めにのびかつ接地面に露出する外端を有する導電部を含む生トレッドゴムを有する生タイヤを成形する工程と、
    前記導電部の前記外端のタイヤ軸方向の両側に位置する溝形成用の第1突起及び第2突起を具えた金型で前記生タイヤを加硫することにより、前記第1突起と前記第2突起との間で区切られた前記導電部を含む陸部を成形する加硫工程とを含み、
    前記第1突起及び前記第2突起は、半径方向外側に向かって互いに近づく向きの前記陸部側の斜面を具えるとともに、前記第1突起の前記斜面の少なくとも一部は、前記第2突起の前記斜面よりも緩やかな緩斜面部分を含んでおり、
    前記加硫工程は、前記導電部の前記外端を、前記第1突起側に寄せて位置させるとともに、前記緩傾斜面部分によって、前記陸部のタイヤ軸方向の中央側から、前記第1突起に向かう前記生トレッドゴムの流動を、前記外端側から前記第2突起に向かう前記生トレッドゴムの流動よりも抑制して加硫することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
  8. 前記緩斜面部分は、前記第1突起の前記斜面の半径方向外側に部分的に形成されている請求項7記載の空気入りタイヤの製造方法。
  9. 前記緩斜面部分は、前記第1突起の前記斜面の全域に形成されている請求項7記載の空気入りタイヤの製造方法。
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