JP6783126B2

JP6783126B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6783126B2
Application number: JP2016231714A
Authority: JP
Inventors: 西川　修一; 修一西川
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2020-11-11
Anticipated expiration: 2036-11-29
Also published as: JP2018086962A; DE102017126011A1

Description

本開示は、空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤのトレッドパターンは、キャップゴムに形成される溝によって形成される。トレッドにおけるタイヤ周方向に延びる主溝は、リブ又はブロックを区画する。リブは、タイヤ周方向に連続して延びる陸部であり、ブロックは、主溝及び横溝で区画され、タイヤ周方向に複数配置される。リブは、ブロックよりも剛性が高いため、接地性が悪いと考えられる。

図６Bは、リブの接地形状を示す模式図である。図６Ｂに示すように、リブＲｂは、接地したとき、すなわち圧力が加わったときに、タイヤ周方向ＣＤの両側にある接地端の形状がいびつになる。具体的には、リブＲｂの端（図中では点線丸で示す）が膨らみ、リブの中央が凹んでしまう。制動性能を向上させるためには、接地端の形状が、タイヤ周方向に直交する直線状になることが好ましい。制動時の圧力を適切に受けることができるからである。

リブＲｂの接地端形状がいびつになる原因は、溝の断面形状にあると考えられる。図６Ａに示すように、一般的に、リブＲｂを形成する主溝５ａの溝壁面３０と溝底面３１とが交差する部位は、曲面３２に形成されている。直線同士が交差する構成にすれば、交差点を起点として、ゴムが割れてしまうため、ゴム割れを防止するために、曲面が採用されている。ところが、曲面３２を採用すると、溝壁面３０の土台が強固になり、溝壁面３０の下部がしっかりと支えられた状態になり、溝壁面３０の上部が動きやすくなる。その結果、図６Ａにて点線で示すように、溝壁面３０の上部が溝内側へ膨らむ。当然、材料はゴムであるので、膨らみが戻る方向へ反力が発生し、リブの端の圧力が高くなり、リブの端がタイヤ周方向に逃げて、接地端がいびつになると考えられる。

上記とは直接の関係がないが、先行技術として、特許文献１、２には、溝のクラックを抑制する空気入りタイヤが記載されている。しかし、特許文献１，２には、接地端の形状に関する記載がない。

特開２０１５−１５７５４７号公報特開２０１５−８５７００号公報

本開示は、このような事情に着目してなされたものであって、その目的は、接地形状を適正化させる構造を有する空気入りタイヤを提供することである。

本開示は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。

すなわち、本開示の空気入りタイヤは、接地面を形成するキャップゴムと、前記キャップゴムのタイヤ径方向内側に設けられるベースゴムと、を有し、前記キャップゴムには、タイヤ周方向に延びる主溝と、前記主溝により区画されるリブと、が形成されており、前記主溝は、前記リブを形成する溝壁面と、溝底面と、前記溝壁面と前記溝底面とをつなぐ溝曲面と、を有し、前記キャップゴムの内部であって前記溝曲面の上端よりも下方で且つ前記溝曲面の下端よりも溝外側となる第１領域に、前記キャップゴムよりもゴム硬度の低い低硬度ゴムが配置されており、前記低硬度ゴムは、側面視で前記溝曲面の全体と重なると共に、平面視で前記溝曲面の全体と重なる。

この構成であれば、低硬度ゴムは、溝曲面の全体を側方及び下方から覆うことになるので、溝曲面による溝壁面の支えが弱くなり、キャップゴムよりも先に低硬度ゴムが圧縮され、圧力が熱エネルギーとして消費される。その結果、溝壁面の上部に出てくる反力が低減するので、接地形状が良くなる。接地形状が良くなると制動性能が向上する。

本開示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。主溝と低硬度ゴムとの位置関係を示す断面図。接地時の溝の変形を模式的に示す断面図。リブの接地端形状を示す平面図。変形例の低硬度ゴムを示す断面図。変形例の低硬度ゴムを示す断面図。変形例の低硬度ゴムを示す断面図。変形例の低硬度ゴムを示す断面図。従来構造において、接地時の溝の変形を模式的に示す断面図。従来のリブの接地端形状を示す平面図。

以下、本開示の一実施形態の空気入りタイヤについて、図面を参照して説明する。

図１に示すように、空気入りタイヤＴは、一対のビード部１と、各々のビード部１からタイヤ径方向ＲＤ外側に延びるサイドウォール部２と、両サイドウォール部２のタイヤ径方向ＲＤ外側端に連なるトレッド部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コア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。

また、このタイヤＴは、トレッド部３からサイドウォール部２を経てビード部１に至るトロイド状のカーカス層４を備える。カーカス層４は、一対のビード部同士１の間に設けられ、少なくとも一枚のカーカスプライにより構成され、その端部がビードコア１ａを介して巻き上げられた状態で係止されている。カーカスプライは、タイヤ赤道ＣＬに対して略直角に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４の内側には、空気圧を保持するためのインナーライナーゴム４ａが配置されている。

さらに、サイドウォール部２におけるカーカス層４の外側には、サイドウォールゴム６が設けられている。また、ビード部１におけるカーカス層４の外側には、リム装着時にリム（図示しない）と接するリムストリップゴム７が設けられている。本実施形態では、カーカス層４のトッピングゴム及びリムストリップゴム７が導電性ゴムで形成されており、サイドウォールゴム６は非導電性ゴムで形成されている。

トレッド部３におけるカーカス層４の外側には、カーカス層４を補強するためのベルト４ｂと、ベルト補強材４ｃと、トレッドゴム５とが内側から外側に向けて順に設けられている。ベルト４ｂは、複数枚のベルトプライにより構成されている。ベルト補強材４ｂは、タイヤ周方向に延びるコードをトッピングゴムで被覆して構成されている。ベルト補強材４ｂは、必要に応じて省略しても構わない。

図１及び図２に示すように、トレッドゴム５は、非導電性ゴムで形成され且つ接地面Ｅを構成するキャップゴム５０と、キャップゴム５０のタイヤ径方向内側に設けられるベースゴム５１と、を有する。キャップゴム５０の表面には、タイヤ周方向に沿って延びる複数本の主溝５ａが形成されている。

上記において接地面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面であり、そのタイヤ幅方向ＷＤの最外位置が接地端となる。なお、正規荷重及び正規内圧とは、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、正規リムとは、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、トレッドゴム５の両側端部にサイドウォールゴム６を載せてなるサイドウォールオントレッド（ＳＷＯＴ；side wall on tread）構造を採用しているが、この構造に限られるものではなく、トレッドゴムの両側端部をサイドウォールゴムのタイヤ径方向ＲＤ外側端に載せてなるトレッドオンサイド（ＴＯＳ；tread on side）構造を採用することも可能である。

ここで、導電性ゴムは、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ未満を示すゴムが例示され、例えば原料ゴムに補強剤としてカーボンブラックを高比率で配合することにより作製される。カーボンブラック以外にも、カーボンファイバーや、グラファイト等のカーボン系、及び金属粉、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配合することでも得られる。

また、非導電性ゴムは、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ以上を示すゴムが例示され、原料ゴムに補強剤としてシリカを高比率で配合したものが例示される。該シリカは、例えば原料ゴム成分１００重量部に対して３０〜１００重量部で配合される。シリカとしては、湿式シリカを好ましく用いるが、補強材として汎用されているものは制限なく使用できる。非導電性ゴムは、沈降シリカや無水ケイ酸などのシリカ類以外にも、焼成クレーやハードクレー、炭酸カルシウムなどを配合して作製してもよい。

上記の原料ゴムとしては、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。

導電性ゴムは、耐久性を高めて通電性能を向上する観点から、窒素吸着非表面積：Ｎ_２ＳＡ（ｍ^２／ｇ）×カーボンブラックの配合量（質量％）が１９００以上、好ましくは２０００以上であって、且つ、ジブチルフタレート吸油量：ＤＢＰ（ｍｌ／１００ｇ）×カーボンブラックの配合量（質量％）が１５００以上、好ましくは１７００以上を満たす配合であることが望ましい。Ｎ_２ＳＡはＡＳＴＭＤ３０３７−８９に、ＤＢＰはＡＳＴＭＤ２４１４−９０に準拠して求められる。

本実施形態では、図２に示すように、キャップゴム５０には、主溝５ａによって区画されたリブＲｂが形成されている。同図に示すように、主溝５ａは、リブＲｂを形成する溝壁面３０と、溝底面３１と、溝底面３１と溝壁面３０とをつなぐ溝曲面３２と、を有する。溝壁面３０は全部又はその一部が平坦面であり、溝底面３１は平坦面である。溝曲面３２は、１又は複数の曲面の組み合わせである。溝曲面３２の平均曲率半径は１．５〜２．０ｍｍであるが、これに限定されない。平均曲率半径は、溝曲面３２を構成する曲面の曲率半径の平均値である。

図２に示すように、キャップゴム５０の内部であって、溝曲面３２の周辺には、キャップゴム５０よりもゴム硬度の低い低硬度ゴム５２が配置されている。ここでいうゴム硬度は、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）に準じて測定した硬度を意味する。低硬度ゴム５２は、キャップゴム５０の内部であって溝曲面３２の上端Ｐ１よりも下方で且つ溝曲面３２の下端Ｐ２よりも溝外側となる第１領域Ａｒ１に配置されている。第１領域Ａｒ１は、図２において斜線で示す領域である。低硬度ゴム５２は、側面視で溝曲面３２の全体と重なり、溝曲面３２の全体を側方から覆う。また、低硬度ゴム５２は、平面視で溝曲面３２の全体と重なり、溝曲面３２の全体を下方から覆う。

図３Ａは、接地時の溝の変形を模式的に示す断面図である。図３Ａでは、接地していないときの形状が実線で描かれており、接地したときの形状が破線で描いている。低硬度ゴム５２は、溝曲面３２の全体を側方及び下方から覆うので、溝曲面３２による溝壁面３０の支えが弱くなる。そうすれば、図３Ａに示すように、キャップゴム５０よりも先に低硬度ゴム５２が圧縮され、圧力が熱エネルギーとして消費される。低硬度ゴム５２が優先的に圧縮されるので、反力ＲＦが溝壁面３０の下方で主に発現する。その結果、溝曲面３２の上部に出てくる反力が低減するので、接地形状が良くなる。図３Ｂが接地形状であり、図６Ｂに示すようにリブＲｂの端の膨らみが低減されている。

図２に示すように、第１領域Ａｒ１に配置される低硬度ゴム５２は、溝曲面３２の法線方向に沿って溝曲面３２からの距離Ｒ１が１．７ｍｍである範囲内に配置されていることが好ましい。この範囲に低硬度ゴム５２があれば、低硬度ゴム５２が優先的に圧縮させる作用が発現しやすい。

さらに、低硬度ゴム５２は、第１領域Ａｒ１から上方へ向かい接地面Ｅまで延びていることが好ましい。勿論、図４Ａに示すように、低硬度ゴム５２が接地面Ｅまで延びなくてもよい。第１領域Ａｒ１にある低硬度ゴム５２の厚みＤ２は、接地面Ｅに露出する低硬度ゴム５２の厚みＤ１に比べて大きい。厚みＤ１は０．１〜１．０ｍｍ、厚みＤ２は０．４〜１．５ｍｍが好ましい。本実施形態では、キャップゴム５０が非導電性ゴムであり、低硬度ゴム５２が導電性ゴムであるので、導電性ゴムのボリュームを抑えて転がり抵抗の悪化を抑制することと、低硬度ゴム５２が圧縮されることにより接地端形状が改善されること、を両立する観点である。勿論、この数値範囲外でも効果はある。

図２に示すように、第１領域Ａｒ１に配置される低硬度ゴム５２は、三日月状である。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、低硬度ゴム５２は、台形の片側のような形状でもよい。また、低硬度ゴム５２は、リブＲｂの中心ＲＣＬと、主溝５ａの中心ＧＣＬとの間に配置されていることが好ましい。この範囲を外れると、接地端形状を改善する効果が発現しないか、別の部位に対して悪影響を与える可能性があるからである。

図１に示すように、主溝５ａは、溝底面３１から突出するタイヤウェアインディケータＴＷＩを有する。タイヤウェアインディケータＴＷＩは、タイヤの交換時期を示す突起であり、溝底面３１から１．６ｍｍの高さを有する。図２に示すように、タイヤウェアインディケータＴＷＩよりも上にある低硬度ゴム５２の厚みが相対的に小さく、タイヤウェアインディケータＴＷＩよりも下方であって第１領域Ａｒ１にある低硬度ゴム５２の厚みが相対的に大きいことが好ましい。タイヤウェアインディケータＴＷＩよりも上方は、接地面として露出するため、この領域の導電性ゴムの露出を抑えて、転がり抵抗及びウェット性能の悪化を抑制するためである。

また、図２に示すように、低硬度ゴム５２は、導電性ゴムで形成され、接地面Ｅからキャップゴム５０の底面に至る。この構成であれば、低硬度ゴム５２が、接地面Ｅからベースゴム５１までの導電経路としても機能することになる。勿論、導電経路が不要であれば、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、低硬度ゴム５２がキャップゴム５０の底面に延びなくてもよい。また、低硬度ゴム５２を導電性ゴムで形成しなくてもよく、非導電性ゴムでもよい。接地端形状の適正化という観点であれば、キャップゴム５０についても非導電性ゴムでなくてもよく、導電性ゴムにすることも可能である。

本開示の構成と効果を具体的に示すために、下記実施例について下記の評価を行った。

（１）制動性能
日本産セダン車（２０００ｃｃ）の車両に各タイヤを装着させて、時速１００キロメートルで路面を走行させた状態からＡＢＳを作動させた際の制動距離を測定し、その測定値の逆数を算出した。比較例１の結果を１００とする指数で評価し、指数が大きいほど、制動性能が優れていることを示す。

比較例１
図６Ａに示すように、主溝５ａによりリブＲｂが形成されており、主溝５ａが、リブＲｂを形成する溝壁面３０と、溝底面３１と、溝壁面３０及び溝底面３１をつなぐ溝曲面３２と、を有する一般的なキャップゴム５０の構造を有するタイヤを作製した。

実施例１
図２に示すように、第１領域に三日月状の低硬度ゴム５２を配置した。低硬度ゴム５２は、第１領域Ａｒ１から上方に延びて接地面Ｅに至る。また、低硬度ゴム５２は、下方に延びてキャップゴム５０の底面に至る。それ以外は、比較例１と同じとした。

表１より、実施例１は比較例１に対し、制動性能について優れていることが分かる。これは、接地端形状が良くなり、接地端が制動時に力を適切に受けやすくなったためと考えられる。

以上のように、本実施形態の空気入りタイヤは、接地面Ｅを形成するキャップゴム５０と、キャップゴム５０のタイヤ径方向ＲＤ内側に設けられるベースゴム５１と、を有し、キャップゴム５０には、タイヤ周方向ＣＤに延びる主溝５ａと、主溝５ａにより区画されるリブＲｂと、が形成されており、主溝５ａは、リブＲｂを形成する溝壁面３０と、溝底面３１と、溝壁面３０と溝底面３１とをつなぐ溝曲面３２と、を有し、キャップゴム５０の内部であって溝曲面３２の上端Ｐ１よりも下方で且つ溝曲面３２の下端Ｐ２よりも溝外側となる第１領域Ａｒ１に、キャップゴム５０よりもゴム硬度の低い低硬度ゴム５２が配置されており、低硬度ゴム５２は、側面視で溝曲面３２の全体と重なると共に、平面視で溝曲面３２の全体と重なる。

この構成であれば、低硬度ゴム５２は、溝曲面３２の全体を側方及び下方から覆うことになるので、溝曲面３２による溝壁面３０の支えが弱くなり、キャップゴム５０よりも先に低硬度ゴム５２が圧縮され、圧力が熱エネルギーとして消費される。その結果、溝壁面３０の上部に出てくる反力が低減するので、接地形状が良くなる。接地形状が良くなると、制動性能が良くなる。

本実施形態では、低硬度ゴム５２は、第１領域Ａｒ１から上方へ向かい接地面Ｅまで延びている。

この構成によれば、キャップゴム５０のうち溝壁面３０を形成する部分が低硬度ゴム５２で区画されるので、溝壁面３０を形成する部分全体が下方に動き、低硬度ゴム５２が優先的に圧縮される。その結果、溝壁面３０の上部に出てくる反力がより低減するので、接地形状がさらに良くなる。

本実施形態では、第１領域Ａｒ１にある低硬度ゴム５２の厚みＤ２は、接地面Ｅに露出する低硬度ゴム５２の厚みＤ１に比べて大きい。

この構成によれば、接地時に圧縮されやすい第１領域Ａｒ１にある低硬度ゴム５２の厚みＤ２が相対的に大きいので、接地形状を良くする効果を高めることができる。キャップゴム５０が非導電性ゴムで且つ低硬度ゴム５２が導電性ゴムの場合には、導電性ゴムのボリュームを抑えて、転がり抵抗の悪化を抑制できる。

本実施形態では、第１領域に配置される低硬度ゴムは、前記溝曲面の法線方向に沿って前記溝曲面からの距離Ｒ１が１．７ｍｍである範囲内に配置されている。

この構成によれば、低硬度ゴムが優先的に圧縮される作用が発現しやすく、接地形状が良くなり易い。

本実施形態では、キャップゴム５０は、非導電性ゴムで形成されており、低硬度ゴム５２は、導電性ゴムで形成され、接地面Ｅからキャップゴム５０の底面に至る。

この構成によれば、低硬度ゴム５２を利用して導電経路を確保することが可能となる。

本実施形態では、主溝５ａは、溝底面３１から突出するタイヤウェアインディケータＴＷＩを有し、タイヤウェアインディケータＴＷＩよりも上にある低硬度ゴム５２の厚みＤ１が相対的に小さく、タイヤウェアインディケータＴＷＩよりも下方であって第１領域Ａｒ１にある低硬度ゴム５２の厚みＤ２が相対的に大きい。

この構成によれば、タイヤウェアインディケータＴＷＩよりも上方は、接地面として露出する領域であり、この領域の導電性ゴムの露出を抑えて、転がり抵抗及びウェット性能の悪化を抑制可能となる。

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本実施形態では、リブＲｂとブロックの間にある主溝５ａにおいて、リブＲｂを形成する溝壁面３０側に低硬度ゴム５２を設けているが、これに限定されない。例えば、リブ同士の間にある主溝５ａにおいて、双方の溝壁面３０側に低硬度ゴム５２を設けてもよい。

３０…溝壁面
３１…溝底面
３２…溝曲面
５０…キャップゴム
５１…ベースゴム
５２…低硬度ゴム
５ａ…主溝
Ｅ…接地面
Ｒｂ…リブ
Ｐ１…溝曲面の上端
Ｐ２…溝曲面の下端
Ａｒ１…第１領域
ＴＷＩ…タイヤウェアインディケータ

Claims

接地面を形成するキャップゴムと、前記キャップゴムのタイヤ径方向内側に設けられるベースゴムと、を有し、
前記キャップゴムには、タイヤ周方向に延びる主溝と、前記主溝により区画されるリブと、が形成されており、
前記主溝は、前記リブを形成する溝壁面と、溝底面と、前記溝壁面と前記溝底面とをつなぐ溝曲面と、を有し、
前記キャップゴムの内部であって前記溝曲面の上端よりも下方で且つ前記溝曲面の下端よりも溝外側となる第１領域に、前記キャップゴムよりもゴム硬度の低い低硬度ゴムが配置されており、前記低硬度ゴムは、側面視で前記溝曲面の全体と重なると共に、平面視で前記溝曲面の全体と重なり、
前記低硬度ゴムは、前記第１領域から上方へ向かい接地面まで延びており、
前記第１領域にある低硬度ゴムの厚みは、接地面に露出する低硬度ゴムに比べて厚みが大きい、空気入りタイヤ。
前記第１領域に配置される低硬度ゴムは、前記溝曲面の法線方向に沿って前記溝曲面からの距離が１．７ｍｍである範囲内に配置されている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記キャップゴムは、非導電性ゴムで形成されており、
前記低硬度ゴムは、導電性ゴムで形成され、接地面から前記キャップゴムの底面に至る、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記主溝は、溝底面から突出するタイヤウェアインディケータを有し、
前記タイヤウェアインディケータよりも上にある前記低硬度ゴムの厚みが相対的に小さく、前記タイヤウェアインディケータよりも下方であって前記第１領域にある前記低硬度ゴムの厚みが相対的に大きい、請求項３に記載の空気入りタイヤ。