JP7278899B2

JP7278899B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP7278899B2
Application number: JP2019140849A
Authority: JP
Inventors: 洋平菊池
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2023-05-22
Anticipated expiration: 2039-07-31
Also published as: JP2021024306A

Description

本発明は、キャップ／ベース構造のトレッドゴムを備えた空気入りタイヤに関する。

従来、接地面を形成するキャップゴムのタイヤ径方向内側にベースゴムを積層してなる、キャップ／ベース構造のトレッドゴムを備えた空気入りタイヤが知られている。タイヤの操縦安定性能を高める観点から、キャップゴムにはグリップ性などに優れたゴムが用いられる。また、タイヤ転動時のエネルギー損失を抑えて、タイヤの転がり抵抗の低減を図る観点から、ベースゴムには低発熱性に優れたゴムが用いられる。

タイヤ転動時のエネルギー損失は、トレッドゴムが繰り返し変形して発熱することにより運動エネルギーを一部消費してしまうために起こる。本発明者が調べたところ、このような発熱は、主溝の溝底周辺で活発であり、ショルダー主溝の溝底周辺及びそのタイヤ幅方向外側部分では特に顕著であることが判明した。したがって、これを改善することで転がり抵抗を更に低減できる見込みがあることが分かった。

特許文献１には、主溝全体を含む領域をベースゴムで形成したタイヤが記載され、特許文献２には、陸部の表面にベースゴムを接近させたタイヤが記載されている。いずれもベースゴムのボリューム増による転がり抵抗の低減が期待できるものの、その反面、陸部を形成するキャップゴムがベースゴムで侵食されるので、操縦安定性能の低下が懸念される。また、ベースゴムが対候性に劣るゴムで形成されていると、主溝の溝底でクラックが発生したり、陸部が変色してユーザが違和感を抱いたりする恐れがあると考えられる。

特表２００７－５２８３１２号公報特開平１１－５８３８４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、ベースゴムの形状を工夫することにより、操縦安定性能を確保しながら転がり抵抗を低減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積層されたベースゴムとを含むトレッドゴムを備え、前記トレッドゴムの外周面には、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝が設けられており、前記ベースゴムは、前記複数の主溝の溝底をタイヤ幅方向に接続した仮想線からなる溝底ラインよりもタイヤ径方向内側に位置し、前記ベースゴムは、局所的に厚みを大きくした肉厚部を有しており、前記複数の主溝のうち少なくとも一つの内方域では、前記肉厚部が配置されることにより前記キャップゴムの厚みに比べて前記ベースゴムの厚みが大となるものである。

このタイヤによれば、ベースゴムが溝底ラインよりもタイヤ径方向内側に位置するため、陸部を形成するキャップゴムがベースゴムで侵食されず、操縦安定性能が確保される。また、ベースゴムの肉厚部が主溝の内方域に配置され、その主溝の内方域ではキャップゴムの厚みに比べてベースゴムの厚みが大となるため、主溝の溝底を起点としたエネルギー損失を抑えて、転がり抵抗を低減することができる。

前記肉厚部が、前記主溝の溝幅中央を中心にした前記主溝の溝底幅の８０％の範囲を含む領域に配置されていることが好ましい。これによって、主溝の溝底に対向する適度な範囲で肉厚部が配置され、その主溝の溝底を起点としたエネルギー損失がより適切に抑えられる。

前記複数の主溝のうちタイヤ幅方向の最外側に位置するショルダー主溝の内方域に前記肉厚部が配置されていることが好ましい。ショルダー主溝は、他の主溝に比べてタイヤ転動時の変形が大きく、エネルギー損失が相対的に大きくなる傾向にある。このため、ショルダー主溝の内方域に肉厚部を配置することにより、転がり抵抗をより効果的に低減できる。

更に、前記ショルダー主溝の内方域に配置された前記肉厚部が、前記ショルダー主溝のタイヤ幅方向外側に設けられたショルダー陸部の内方域に向けて延長されていることが好ましい。かかる構成によれば、エネルギー損失が特に顕著な部位にベースゴムを配置して、転がり抵抗をより効果的に低減できる。

前記複数の主溝の各々の内方域に前記肉厚部が配置されていることが好ましい。これにより、各主溝の溝底を起点としたエネルギー損失を抑えて、転がり抵抗を良好に低減できる。

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の要部拡大図図２の要部拡大図肉厚部の断面形状に関する変形例を示す図ショルダー主溝の内方域に配置された肉厚部の変形例を示す図

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、加硫成形後の空気入りタイヤ１０を示す。この空気入りタイヤ１０は、一対のビード部１と、一対のビード部１の各々からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部２と、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。ビード部１には、環状のビードコア１ａと、ビードコア１ａからタイヤ径方向外側に延びるビードフィラー１ｂとが埋設されている。ビードコア１ａは、鋼線などの収束体をゴム被覆して形成されている。ビードフィラー１ｂは、断面三角形状の硬質ゴムで形成されている。

タイヤ１０は、更に、一対のビード部１の間に架け渡されたトロイド状のカーカス４と、トレッド部３の外表面を形成するトレッドゴム５と、サイドウォール部２の外表面を形成するサイドウォールゴム６と、ビード部１の外表面を形成するリムストリップゴム７とを備える。トレッド部３には、カーカス４のタイヤ径方向外側に積層されたベルト８と、そのベルト８のタイヤ径方向外側に積層されたベルト補強材９とが設けられ、それらがトレッドゴム５で覆われている。トレッドゴム５の表面には、要求されるタイヤ性能や使用条件に応じたトレッドパターンが形成されている。タイヤ１０の内表面は、インナーライナーゴム１１で形成されている。

カーカス４は、タイヤ周方向に対して略直交する方向に配列した複数のカーカスコードをゴム被覆してなるカーカスプライで形成されている。カーカスコードの材料には、スチールなどの金属、または、ポリエステルやレーヨン、ナイロン、アラミドなどの有機繊維が好ましく用いられる。カーカス４を形成するカーカスプライは一枚に限られず、複数枚でもよい。カーカス４の端部は、ビードコア１ａ及びビードフィラー１ｂを挟み込むようにして、タイヤ径方向外側に巻き上げられている（即ち、ターンアップされている）。

サイドウォールゴム６は、トレッドゴム５の側方部からタイヤ径方向内側に延びてリムストリップゴム７に到達している。また、サイドウォールゴム６は、カーカス４のタイヤ幅方向外側に配置されている。このタイヤ１０では、サイドウォールゴム６のタイヤ径方向外側の端部をトレッドゴム５の側方部に載せてなる、いわゆるサイドウォールオントレッド（ＳＷＯＴ：sidewall on tread）構造を採用している。本実施形態では、ビード部１とサイドウォール部２との境界部にサイドプロテクタ１２が設けられている例を示すが、これに限られない。

ベルト８は、タイヤ周方向に対して傾斜する方向に配列した複数のベルトコードをゴム被覆してなるベルトプライで形成されている。ベルト８は、複数枚（本実施形態では二枚）のベルトプライにより構成され、そのプライ間でコードが互いに逆向きに交差するように積層されている。ベルトコードの材料には、スチールが好ましく用いられる。ベルト補強材９は、実質的にタイヤ周方向に延びるコードをゴム被覆してなる補強プライで形成されている。コードの材料には、有機繊維が好ましく用いられる。ベルト補強材９によってベルト８を補強することにより、高速耐久性能を向上できる。

トレッドゴム５の外周面には、タイヤ周方向に沿って延びる複数（本実施形態では四つ）の主溝２０と、それらにより区画された複数（本実施形態では五つ）の陸部３０とが設けられている。陸部３０は、タイヤ周方向に連続して延びるリブ、または横溝で分断された複数のブロックで構成されている。四つの主溝２０は、一対のショルダー主溝２１，２４と、それらの間に位置する一対のセンター主溝２２，２３とを含む。五つの陸部３０は、タイヤ赤道ＴＥを通るセンター陸部３３と、その両側に位置する一対のクォータ陸部３２，３４と、それらの両側に位置する一対のショルダー陸部３１，３５とを含む。

トレッドゴム５は、接地面を形成するキャップゴム５１と、キャップゴム５１のタイヤ径方向内側に積層されたベースゴム５２とを含む。キャップゴム５１及びベースゴム５２は、それぞれ非発泡ゴムで形成されている。ベースゴム５２は、ベルト補強材９のタイヤ径方向外側に積層されている。ベースゴム５２は、溝底ライン４０よりもタイヤ径方向内側に位置する。換言すると、ベースゴム５２は、溝底ライン４０をタイヤ径方向外側に超えないように設けられている。溝底ライン４０は、複数の主溝２０の溝底をタイヤ幅方向に接続した仮想線からなる。

キャップゴム５１のｔａｎδは、例えば０．３０以下である。ベースゴム５２のｔａｎδは、キャップゴム５１のｔａｎδよりも低く、例えば０．１５以下である。ｔａｎδは、初期歪み１０％、動的歪み２％、周波数５０Ｈｚ、温度６０℃の条件下で東洋精機製粘弾性スペクトロメータにより測定される。例えば、キャップゴム５１のＭ３００（３００％伸長モジュラス）は９．５ＭＰａ以下、ベースゴム５２のＭ３００は１６ＭＰａである。Ｍ３００は、ＪＩＳＫ６２５１に準拠した２５℃での引張試験により３００％伸長時の引張応力として求められる。

図２に示すように、ベースゴム５２は、局所的に厚みを大きくした肉厚部５２ａを有する。更に言えば、ベースゴム５２は、相対的に厚みの大きい肉厚部５２ａと、相対的に厚みの小さい肉薄部５２ｂとを有する。肉厚部５２ａは、複数の主溝２０のうち少なくとも一つの内方域（タイヤ径方向内側の領域）に配置され、その主溝２０の内方域では、肉厚部５２ａが配置されることによりキャップゴム５１の厚みに比べてベースゴム５２の厚みが大となる（図３参照）。本実施形態では、四つの主溝２０の各々の内方域に肉厚部５２ａが配置され、五つの陸部３０の各々の内方域に肉薄部５２ｂが配置されている。

このタイヤ１０では、ベースゴム５２が溝底ライン４０よりもタイヤ径方向内側に位置するため、陸部３０を形成するキャップゴム５１がベースゴム５２で侵食されず、操縦安定性能が確保される。また、主溝２０の内方域に肉厚部５２ａが配置されていることにより、その主溝２０の溝底を起点としたエネルギー損失を抑えて、転がり抵抗を低減できる。複数の主溝２０のうちタイヤ幅方向の最外側に位置するショルダー主溝２１，２４は、センター主溝２２，２３に比べてタイヤ転動時の変形が大きく、エネルギー損失が相対的に大きくなる傾向にあるため、ショルダー主溝２１，２４の内方域に肉厚部５２ａを配置することにより、転がり抵抗をより効果的に低減できる。

図３は、ショルダー主溝２４を示す拡大図であるが、ベルト８、ベルト補強材９及びインナーライナーゴム１１の図示は省略している（図４も同じ）。既述の通り、ショルダー主溝２４の内方域では、肉厚部５２ａが配置されることでキャップゴム５１の厚みＴ５１に比べてベースゴム５２の厚みＴ５２が大となる（Ｔ５１＜Ｔ５２）。溝底でのトレッドゴム５の厚みに対する厚みＴ５２の割合（Ｔ５２／（Ｔ５１＋Ｔ５２））は、好ましくは５５％以上、より好ましくは６０％以上であり、例えば７０％以下である。厚みＴ５１は、溝底のクラックの発生を防ぐ観点から、好ましくは０．５ｍｍ以上、より好ましくは１．０ｍｍ以上、更に好ましくは１．０ｍｍ超である。他の主溝２０の内方域にも、これと同様に肉厚部５２ａが配置されている。

肉厚部５２ａは、主溝２０の溝幅中央２０ｃを中心にしたその主溝２０の溝底幅Ｗ２０の８０％（より好ましくは１００％）の範囲を含む領域に配置されていることが好ましい。主溝２０の溝底幅Ｗ２０は、溝底ライン４０との交点を基準にして求めることができる。転がり抵抗の低減効果を高めるうえで、肉厚部５２ａの幅Ｗ５２ａは溝底幅Ｗ２０と同じかそれよりも大きいことが好ましい。また、操縦安定性能をより適切に確保できるよう、センター主溝２２，２３の内方域では、肉厚部５２ａの幅Ｗ５２ａが溝底幅Ｗ２０の４０％以下であることが好ましい。

本実施形態では、肉厚部５２ａが略台形の断面形状を有する例を示すが、これに限られず、例えば図４に示すような断面形状を有していても構わない。図４（Ａ）は、肉厚部５２ａがドーム形の断面形状を有する例である。図４（Ｂ）は、肉厚部５２ａが略矩形の断面形状を有する例である。図４（Ｃ）は、肉厚部５２ａが略矩形で且つ両端をタイヤ径方向外側に向けて突出させた断面形状を有する例である。いずれも、肉厚部５２ａが配置されることでキャップゴム５１の厚みＴ５１に比べてベースゴム５２の厚みＴ５２が大となる。厚みＴ５１，Ｔ５２は、それぞれ主溝２０の溝幅中央２０ｃの位置で測定される。

本実施形態において、ベースゴム５２は、主溝２０の溝底と対向する四箇所に肉厚部５２ａを有し、その各々がタイヤ周方向に連続して延びている。かかるベースゴム５２は、例えばリボン巻き工法によって成形することが可能である。リボン巻き工法は、帯状のゴムリボンをタイヤ周方向に沿って巻き付けることにより、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。リボン巻き工法でベースゴム５２を成形する際には、肉厚部５２ａが配置される箇所でゴムリボンの巻き付けピッチを小さくして相対的に厚みを大きくすればよい。

図５は、ショルダー主溝２４の内方域に配置された肉厚部５２ａの変形例を示す。この変形例では、ショルダー主溝２４の内方域に配置された肉厚部５２ａが、ショルダー主溝２４のタイヤ幅方向外側に設けられたショルダー陸部３５の内方域に向けて延長されている。ショルダー主溝２４の溝底周辺及びそのタイヤ幅方向外側部分では、発熱によるエネルギー損失が特に顕著であるため、かかる構成によれば、転がり抵抗をより効果的に低減できる。図５の例では、タイヤ幅方向外側に延びた肉厚部５２ａがショルダー陸部３５の幅中央３５ｃに到達している。幅中央３５ｃは、ショルダー陸部３５の縁３５ｅと接地端ＣＥとの中間位置として定められる。

接地端ＣＥは、空気入りタイヤを正規リムに装着し、正規内圧を充填した状態で平坦な路面に垂直に置き、正規荷重を加えたときに路面と接地する領域のタイヤ幅方向の最外位置である。正規リムとは、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。正規内圧とは、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"であるが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとし、"Extra Load"または"Reinforced"と標記されたタイヤの場合には２２０ｋＰａとする。また、正規荷重は、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荷重であり、JATMAであれば最大負荷能力、TRAであれば上記の表に記載の最大値、ETRTOであれば"LOAD CAPACITY"であるが、タイヤが乗用車用である場合には前記荷重の８８％に相当する荷重とする。

本発明の空気入りタイヤは、トレッドゴムを上記の如く構成すること以外は、通常の空気入りタイヤと同等に構成でき、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できる。

本発明は前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。

５トレッドゴム
１０空気入りタイヤ
２０主溝
２１ショルダー主溝
２４ショルダー主溝
３０陸部
３１ショルダー陸部
３５ショルダー陸部
４０溝底ライン
５１キャップゴム
５２ベースゴム
５２ａ肉厚部
５２ｂ肉薄部

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積層されたベースゴムとを含むトレッドゴムを備え、
前記トレッドゴムの外周面には、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝が設けられており、
前記複数の主溝は、タイヤ幅方向の最外側に位置するショルダー主溝と、前記ショルダー主溝よりもタイヤ幅方向の内側に位置するセンター主溝と、を含み、
前記ベースゴムは、前記複数の主溝の溝底をタイヤ幅方向に接続した仮想線からなる溝底ラインよりもタイヤ径方向内側に位置し、
前記ベースゴムは、局所的に厚みを大きくした肉厚部を有しており、
前記センター主溝のうち少なくとも一つの内方域では、前記肉厚部が配置されることにより前記キャップゴムの厚みに比べて前記ベースゴムの厚みが大となる空気入りタイヤ。
前記肉厚部が、前記主溝の溝幅中央を中心にした前記主溝の溝底幅の８０％の範囲を含む領域に配置されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記ショルダー主溝の内方域に前記肉厚部が配置されている請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
前記ショルダー主溝の内方域に配置された前記肉厚部が、前記ショルダー主溝のタイヤ幅方向外側に設けられたショルダー陸部の内方域に向けて延長されている請求項３に記載の空気入りタイヤ。
前記複数の主溝の各々の内方域に前記肉厚部が配置されている請求項１～４いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。