WO2003033280A1

WO2003033280A1 - Pneumatic tire

Info

Publication number: WO2003033280A1
Application number: PCT/JP2002/010494
Authority: WO
Inventors: Minoru Nishi
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries, Ltd.
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2003-04-24
Also published as: CN1494489A; EP1435300A1; EP1435300A4; JPWO2003033280A1; US20040050470A1

Description

明細書空気入りタイヤ技術分野

本発明は、偏摩耗を防止しうる空気入りタイヤに関する。背景技術

図 5に示すように、タイヤのトレッド面 aに、トレッド端縁 Eからタイヤ軸方向内側に小距離を隔ててタイヤ周方向にのびる偏摩耗防止用の細溝 bを形成した空気入りタイヤが提案されている（例えば特開平 6— 1 8 3 2 0 9号公報)。この細溝 bは、トレッド端縁側の陸部 dを、細溝 bのタイヤ軸方向内側である主部 d 1と、該細溝 bとバットレス面 f との間に形成される剛性の低い細陸部 d 2とに区分する。そして、走行に伴う摩耗エネルギーを剛性の低い細陸部 d 2に集中させることにより、主部 d 1側に偏摩耗が進行するのを抑制している。

しかしながら、このような細陸部 d 2は、剛性が小であるため、走行中にタイャ軸方向内、外に比較的大きな屈曲変形を繰り返すとともに、タイヤの縁石への乗り上げや、旋回時に路面との間で大きなせん断力を受ける。このため、細溝 b の溝底面などには、比較的早期にクラックが発生し、このクラックを起点として亀裂がゴム内部に進行し細陸部 d 2が欠損してしまうことがある。とりわけ大荷重の下で使用される重荷重用タイヤにあっては、卜レーラー軸に装着されたタイャにおいて旋回時に大きなせん断力が生じるため、欠損が顕著に現れやすい。そして、細陸部 d 2が欠落すると、主部 d 1に偏摩耗が生じ易い。

そこで、このような細陸部 d 2の欠損を防止するために、細溝 bの深さを小とし前記細陸部 d 2の剛性を高めることも考えられるが、この方法では細陸部 d 2 に摩耗エネルギーを集中させることが困難となり、偏摩耗の抑制効果が低減する。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、細溝の溝底面とそのタイヤ軸方向外側の外の溝壁面とを、卜レツドゴムとは異なりかつ耐クラック性に優れた耐クラックゴム材からなる耐クラック層により形成しかつその厚さを適正に限定することを基本として、上述のような細陸部の欠損を防止し、偏摩耗の発生を長期に亘り抑制しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。発明の開示

本願の請求の範囲第 1項に記載の発明は、トレッド面に、トレッド端縁から夕ィャ軸方向内側に小距離を隔ててタイヤ周方向にのびる偏摩耗防止用の細溝を形成した空気入りタイヤであって、少なくとも前記細溝の溝底面とそのタイヤ軸方向外側の外の溝壁面とを、耐クラック性に優れた耐クラックゴム材からなる耐クラック層により形成するとともに、該耐クラック層の溝底面でのタイヤ半径方向の厚さ t 1を l〜5 mmかつ前記外の溝壁面と直角な厚さ t 2を 1〜 6 mmとしたことを特徴としている。

また第 2項に記載の発明は、前記細溝は、そのタイヤ軸方向内側の内の溝壁面をも前記耐クラックゴム材を用いた耐クラック層により形成されることにより、耐クラック層は、断面略 U字状をなすとともに、この耐クラック層の前記内の溝壁面と直角な厚さ t 3を 2 mm以下としたことを特徴としている。

また第 3項に記載の発明は、前記耐クラックゴム材は、引張強さが 2 3〜2 8 M P aであり、かつ切断時伸びが 5 5 0〜6 2 0 %であることを特徴としている。また第 4項に記載の発明は、前記耐クラックゴム材は、 1 0 0での雰囲気にて 7 2時間放置後の引張強さが 2 2 M P a以上であり、かつ切断時伸びが 4 8 0 % 以上であることを特徴としている。図面の簡単な説明

図 1は、本実施形態の空気入りタイヤの部分断面図、

図 2は、トレッド面の展開図、

図 3は、図 1の部分拡大図、

図 4は、本発明の他の実施形態を示す部分拡大断面図、

図 5は、従来の偏摩耗防止用の細溝を例示する部分断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。

図 1は、本実施形態の空気入りタイヤ 1の部分断面図、図 2はそのトレッド面を展開して示した展開図をそれぞれ示している。

図において、空気入りタイヤ 1は、スチールコードからなるラジアル構造の力一カス 6と、このカーカス 6の外側かつトレツド部 2の内部に配された本例ではスチールコードからなる 4枚のベルトプライ 7 A〜 7 Dを有するベルト層 7とを具え、例えばトラック、バス、小型トラックなどに使用される重荷重用のラジアルタイヤを例示している。

空気入りタイヤ 1は、図 2に示すように、卜レッド面 2 aに、本例ではタイヤ周方向に連続してのびる複数本の縦主溝 3と、トレッド端縁 Eからタイヤ軸方向内側に小距離 Lを隔てタイヤ周方向にのびる偏摩耗防止用の細溝 4とが形成されたものを例示する。

前記縦主溝 3は、例えばタイヤ赤道 Cの両側に形成された一対の内の縦主溝 3 a、 3 aと、その外側に形成された一対の外の縦主溝 3 b、 3 bとからなり、いずれも直線でのびるものが例示されるが、ジグザグ、波状など適宜屈曲させて形成することもできる。この縦主溝 3は、その溝巾 GW 1が例えばトレッド巾 TW の 2〜 8 %程度、より好ましくは 5〜 8 %程度とするのが排水性を確保する観点から望ましい。同様に縦主溝 3の溝深さ G D 1 (図 1に示す）は、例えばトレッド巾 TWの 3 ~ 1 0 %程度、より好ましくは 5〜 1 0 %程度であるのが望ましい。なおトレッド巾 TWは、トレッド端縁 E、 E間のタイヤ軸方向の距離である。本明細書において、特に断りがない場合、各部の寸法は、タイヤを正規リムにリム組みし、かつ正規内圧を充填した無負荷の状態である正規状態のものとする。「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 J A T M Aであれば標準リム、 T R A であれば "Design Rim" 、或いは E T R T Oであれば "Measuring Rim"とする。また「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、 J A T MAであれば最高空気圧、 T R Aであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、 E T R T〇であれば "INFLATION PRESSURE" であるが、タイヤが乗用車用である場合には 1 8 O K P aとする。前記縦主溝 3を設けることにより、トレッド面 2は、前記内の縦主潢 3 a、 3 a間に形成される内の陸部 5 aと、内の縦主溝 3 aと外の縦主溝 3 bとの間に形成される中の陸部 5 bと、前記外の縦主溝 3 bと卜レツド端縁 Eとの間に形成される外の陸部 5 cとに区分される。なお本実施形態では、前記各陸部 5 aないし 5 c力、タイヤ周方向に連続してのびるリブとして形成されたものを例示するが、例えば 1以上の陸部を、該陸部を横切る横溝（図示省略）を形成することでプロック列として形成することもでき、ブロックパターン、リブブロックパターンとして形成しうる他、ラグパターン等をも採用することもできる。

前記細溝 4は、図 3に拡大して示す如く、タイヤ軸方向外側に位置する外の溝壁面 4 oと、タイヤ軸方向内側に位置する内の溝壁面 4 i と、これらの間を継ぐ溝底面 4 bとを具え、前記溝底面 4 bは、断面円弧状で形成されたものを例示する。細溝 4は、前記外の溝壁面 4 oがトレッド端縁 Eからタイヤ軸方向内側に小距離 Lを隔てており、これにより、外の陸部 5 cは、該細溝 4のタイヤ軸方向内側の主部 5 c 1と、細溝 4の夕.ィャ軸方向外側に形成された前記主部 5 c 1よりも小巾の細陸部 5 c 2とに区分される。このような細陸部 5 c 2は、主部 5 c l に比して剛性が低く、タイヤの負荷走行中に路面との間で大きなすべりや変形を生じ、自らに摩耗エネルギーを集中させることにより、主部 5 c 1に偏摩耗が生じるの防止する。

前記細溝 4の断面形状、巾、深さなどは特に限定はされないが、例えば溝巾 G W 2は、前記縦主溝 3の溝巾 GW 1の 2 0〜2 5 %、より好ましくは 2 0〜2 2 % とすることが望ましく、溝深さ G D 2は、前記縦主溝 3の溝深さ G D 1の 3 0〜 7 0 %、より好ましくは 3 5〜6 0 %とすることが望ましい。前記細溝 4の溝巾 GW 2が縦主溝 3の溝巾 GW 1の 2 0 %未満又は前記細溝 4の溝深さ G D 2が縦主溝 3の溝深さ G D 1の 3 0 %未満であると、細陸部 5 c 2が実質的に主部 5 c 1と一体となって変形し摩耗エネルギーを該細陸部 5 c 2に集中させることが困難となり、逆に前記細溝 4の溝巾 GW 2が縦主溝 3の溝巾 GW 1の 2 5 %よりも大又は前記細溝 4の溝深さ G D 2が縦主溝 3の溝深さ G D 1の 7 0 %よりも大になると、前記細陸部 5 c 2の欠損がより早期に生じやすくなるため好ましくなレ^ また前記小距離 Lは、好ましくは 3〜 1 0 mm、より好ましくは 5〜 7 mm 程度に設定される。この小距離 Lが 3 mm未満であると、細陸部 5 c 2の剛性が著しく低下し早期に欠損してしまう傾向があり、逆に前記小距離 Lが 1 0 mmを超えると細陸部 5 c 2の剛性が著しく大となり該細睦部 5 c 2に摩耗エネルギーを集中させることが困難となる。

従来の空気入りタイヤでは、この細溝 4の溝表面はトレッド部 2に配された卜レッドゴム T gと同じ配合のゴム材により形成されているため、大きな屈曲変形に対する耐クラック性能は比較的低く、細溝 4の溝表面にクラックが生じやすくかっこのクラックが進行して細陸部 5 c 2の早期欠損を招いていると考えられる。そこで本実施形態では、走行中に大きな歪が作用しがちな前記細溝 4の溝底面 4 b、外の溝壁面 4 o及び内の溝壁面 4 iを、断面略 U字状をなす耐クラック層 9 により形成したものを例示している。

該耐クラック層 9は、本例ではトレッドゴム T gとは配合が異なりかつ耐クラック性に優れた耐クラックゴム材 C gから形成されている。従って、細陸部 5 c 2が大きな変形をなした場合でも、細溝 4の溝底面 4 b、溝壁面 4 o、 4 iにクラックが発生するのを遅らせることができ、ひいては細陸部 5 c 2の欠損が長期に亘つて抑制できる。これにより、細陸部 5 c 2による偏摩耗防止効果も長期に亘つて維持され得る。

また、発明者らの種々の実験の結果、このような細陸部 5 c 2の欠損を長期に亘つて抑制するためには、単に耐クラック層 9を形成しただけでは足りず、その各部の厚さを適正に限定することが必要であることが判明した。先ず耐クラック層 9の溝底面 4 bでのタイヤ半径方向の厚さ t 1は、 1〜 5 mmとすることが必要であり、より好ましくは 2〜4 mmとすることが望ましい。前記厚さ t 1が 1 mm未満であると、耐クラック層 9が薄すぎるため溝底面 4 bでの歪を十分に緩和することができず、クラックの発生を抑制し得ない。逆に前記厚さ t 1が 5 mm を超えると、溝底に微小変形によって生じる小さな歪によりグループクラック（亀裂）が生じる傾向がある。

なお細溝 4の溝底面 4 bは、円弧状をなすときには、この円弧状部分の内側において前記厚さ t 1が確保されていることが望ましい。

また耐クラック層 9の外の溝壁面 4 oと直角な厚さ t 2は、 1〜 6 mmとすることが必要であり、より好ましくは 2〜5 mm、さらに好ましくは 2〜 3 mm とすることが望ましい。前記厚さ t 2が l mm未満であると、耐クラック層 9が薄すぎるため外の溝壁面 4 bでの歪を緩和する効果に劣り、クラックの発生を抑制し得ず、逆に 6 mmを超えると、細陸部 5 c 2において細溝 4側に偏摩耗が生じ易くなる傾向がある。

好ましくは、前記厚さ t 2は l mm以上の規定を満たしつつ、トレッド端縁 E と外の溝壁面 4 oとの間のタイヤ軸方向の小距離 Lと、前記耐クラック層 9の外の溝壁面 4 oと直角な厚さ t 2との比（ t 2 Z L ) を 0 . 3以上に設定することが望ましい。前記比（t 2 / L ) が 0 . 3未満であると、細陸部 5 c 2が欠け易くなる傾向がある。

なお耐クラック層 9の内の溝壁面 4 i と直角な厚さ t 3は、本例では 1〜2 mm程度に設定している。この厚さ t 3が大きくなると、主部 5 c lがトレッドゴム T gと耐クラックゴム C gとからなる剛性の異なる 2種のゴム材で形成されることとなり、かかる剛性差に基づいて主部 5 c 1に偏摩耗が発生しやすくなる。このため、耐クラック層は、内の溝壁面 4 iを形成する場合には、比較的小厚さ、より具体的には 2 mm以下とすることが望ましいものである。このような観点より、図 4に示すように内の溝壁面 4 iの部分には耐クラック層を形成しないものでも良い。

前記耐クラックゴム材 C gとしては、例えば天然ゴム 1 0 0 %からなるゴムポリマーが好適である。またゴムポリマーに添加する各種の配合剤としては、例えば S A Fグレードのカーボンブラック及び又はシリ力等が好適である。

このような耐クラックゴム材 C gの一例としては、引張強さが 2 3〜2 8 M P a、より好ましくは 25〜28MP a、さらに好ましくは 27〜 28 M P aであり、かつ切断時伸びが 550〜 620%、より好ましくは 550〜 590%、さらに好ましくは 580〜590 %のゴム材からなるものが望ましレこれにより、細陸部 5 c 2がタイヤの負荷走行によって大きな変形を受けた場合でも欠損をより確実にかつ長期に亘り抑制しうる。なおゴム材の引張強さ、切断時伸びは、いずれも J I S K 6251の「加硫ゴムの引張試験方法」に準拠して測定された値である。

耐クラックゴム材 C gの引張強さが 23 M P a未満であると、細陸部 5 c 2力 S 大きなせん断力や引きずり力を受けた際に細溝 4が容易に欠損することがあり、逆に耐クラックゴム材 C gの引張強さが 28MP aを超えると、切断時伸びが逆に低下するおそれがある。また引張強さと切断時伸びとを共に増加させると発熱し易くなり、熱疲労による損傷が生じ易いという傾向があり好ましくない。このようなゴム材の引張強さは、ゴム配合中の例えばカーボンブラック、シリカの種類、配合量によって調節することができる。

また耐クラックゴム材 C の切断時伸びが 580 %未満であると、細陸部 5 c 2が大きなせん断力や引きずり力を受けた際に細溝 4の溝表面にクラックが生じやすくなる。このようなゴム材の切断時伸びは、前記同様、ゴム配合中の例えばカーボンブラック、シリカの種類、配合量などによって調節することができる。また耐クラックゴム材 C gは、大気中に露出するため、紫外線、オゾンなどの影響によっても前記耐クラック性能の低下が少ないゴム財であることが望ましレ^ このため、耐クラックゴム材 Cgは、 100°Cの雰囲気にて 72時間放置後の引張強さが 22 MP a以上であり、かつ切断時伸びが 480%以上であることが望ましい。このときの引張強さ、切断時伸びについても、前記雰囲気中に放置した後、前記 J I Sの試験に準拠して行ったものである。

耐クラックゴム材 Cgは、 10 O :の雰囲気にて 72時間放置後の引張強さが 22 MP a未満又は切断時伸びが 480 %未満であると、溝底でのクラック防止の効果が少なくなる傾向がある。このときの引張強さ、切断時伸びについても、前記雰囲気中に放置した後、前記 J I Sの試験に準拠して行った。以上、本発明の実施形態について、重荷 II用ラジアルタイヤを例に挙げ説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、例えば乗用車用タイャなどにも勿論採用することができるのは言うまでもなく、また細溝を例えばジグザグ状や波状など非直線溝で形成することもできるなど、本発明は種々の態様で実施しうる。

【実施例】

タイヤサイズが 1 1 R 2 2 . 5の重荷重用ラジアルタイヤを試作し（実施例、比較例）、実車走行試験を行った。実車テストは、タイヤを 7 . 5 0 X 2 2 . 5のリムにリム組みしかつ内圧 8 0 0 k P aを充填して 2 D Dの平ボディ 1 0 トン積みトラックの全輪装着するとともに、所定の走行ルート（9 0 %高速道路、 1 0 %地場走行）を 4 0 0 0 0 k m走行し、 1 0 0 0 0 k m毎に細溝の状況を目視により観察した。なお縦主溝の形状は、全てのタイヤで共通とし、溝巾 GW 1を 9 mm、溝深さ G D 1を 1 4 mm で統一した。タイヤの仕様、テスト結果などを表 1に示す。また表 2には、耐クラックゴム材、トレッドゴム材の配合例を示す。

表 1 比絞例実施例 1 実施例 2 実施例 3 実施例 4 小距離 L [mm] 7. 0

細溝巾 GW2 [ram] 2. 0

(GW2/GW1) [%] 2 1

溝深さ GD 2 [匪] & 0

(GD 2ZGD 1) [%] 5 7

溝底面と直角な厚さ t 1 [mm] 3.0 0.5 3. 0 3. 0 耐外の溝壁面と直角な t 2 [mm] 2.5 0. 5 6.0 2.5 ク内の溝壁面と直角な t 3 [mm] 0 0 3.0 0 ラ

ッ引張強さ（常温） [MP a] 27.7 27. 7 2 7.7 22. 5 ク切断時伸び（常温） [%] 6 0 9 6 0 9 6 0 9 5 4 3 引張強さ（@ 100°C-72h) [MP a] 2 3.4 23. 4 23.4 1 7. 7 切断時伸び（@ 100°C-72h) [%] 5 3 5 5 3 5 5 3 5 3 2. 6

1 0 0 0 0 km後の細溝の状況溝底に皺発生変化なし変化なし変化なし溝底に皺走 2 0 0 0 0 km後の細溝の状況クラック発生変化なし変化なし変化なしクラック発生テ行

ス距 3 0 0 0 0 km後の細溝の状況細陸部の変化なしクラック発生変化なし細陸部の卜離一部欠損一部に欠損結

4 0 0 0 0 km後の細溝の状況細陸部の溝底に皺、ク細陸部の一部溝底に皺、ク細陸部の大半欠損ラックはなしに欠損ラックはなし大半欠損偏摩耗状況偏摩耗あり偏摩耗なし偏摩耗なし偏摩耗あり偏摩耗なし

表 2

耐クラックゴム材の配合配合

N R 1 0 0

力 —ボンブラック ( S A F ) 2 3

力一ボンブラック ( I S A F ) 2 0

力一ボンブラック (H A F ) 1 3

シリ力 1 3

卜レツドゴムの配合配合重量部

N R 8 0

B R 2 0

力 -ボンブラック ( I S A F) 4 9

テス卜の結果、実施例のものは、約 4 0 0 0 0km 走行後、細溝の溝底面に皺が見られたが、クラックは発生していなかった。他方、比較例のものは、 1 0 0 0 0 km 走行後、後輪装着タイヤの溝底面にクラックが発生しており、また約 2 0 0 0 0km 走行後には前輪装着タイヤの細溝の溝底面にもクラックが発生していた。 U

産業上の利用可能性

上述したように、本発明にかかる空気入りタイヤは、偏摩耗防止用の細溝の溝底面とそのタイヤ軸方向外側の外の溝壁面とを、耐クラック性に優れた耐クラックゴム材からなる耐クラック層により形成し、かつ各部の厚さを限定したことにより、溝底面、溝壁面に作用する圧縮、引張歪に基づくクラックの発生を遅らせ得る。これにより、本発明は、細溝とトレッド端縁との間に形成される細陸部の欠損を抑制し、長期に亘つて偏摩耗防止効果を維持するのに役立つ。

Claims

請求の範囲

1 . トレッド面に、トレッド端縁からタイヤ軸方向内側に小距離を隔- ャ周方向にのびる偏摩耗防止用の細満を形成した空気入りタイヤであって、少なくとも前記細溝の溝底面とそのタイヤ軸方向外側の外の溝壁面とを、耐クラック性に優れた耐クラックゴム材からなる耐クラック層により形成するとともに、

該耐クラック層の溝底面でのタイヤ半径方向の厚さ t 1を l〜5 mmかつ前記外の溝壁面と直角な厚さ t 2を 1〜6 mmとしたことを特徴とする空気入りタイャ。

2 . 前記細溝は、そのタイヤ軸方向内側の内の溝壁面をも前記耐クラックゴム材を用いた耐クラック層により形成されることにより、耐クラック層は、断面略 U字状をなすとともに、

この耐クラック層の前記内の溝壁面と直角な厚さ t 3を 2 mm以下としたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の空気入りタイヤ。

3 . 前記耐クラックゴム材は、引張強さが 2 3〜2 8 M P aであり、かつ切断時伸びが 5 5 0 - 6 2 0 %であることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の空気入りタイヤ。

4 . 前記耐クラックゴム材は、 1 0 0 の雰囲気にて 7 2時間放置後の引張強さが 2 2 M P a以上であり、かつ切断時伸びが 4 8 0 %以上であることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の空気入りタイヤ。