WO2010087190A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

 トレッドの耐偏摩耗性能を向上した空気入りタイヤを提供する。 1対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に、ベルトおよびトレッドを具えるタイヤにおいて、前記トレッドを複数のトレッドゴム層から形成し、タイヤ径方向最外側に位置する外側トレッドゴム層の動的弾性率が、タイヤ径方向最内側に位置する内側トレッドゴム層の動的弾性率より高く、前記内側トレッドゴム層のタイヤ赤道面における厚さが、前記内側トレッドゴム層のその他の位置における厚さよりも薄くする。

Description

空気入りタイヤ
 本発明は、トレッドの耐偏摩耗性能を向上した空気入りタイヤに関するものである。
 従来、空気入りタイヤにおいては、種々の性能を同時に満足させるために、トレッドを2層のトレッドゴム層から形成する、いわゆるキャップ/ベース構造を適用することが行われている。
 例えば、2003-127613号公報には、キャップゴム層およびベースゴム層の各々のゴム硬度(ハードネス)および硬度差を規制し、かつ、ベースゴム層を、途切れ部を隔ててタイヤ赤道面両側に配される一対のベースゴム片で形成するとともに、このベースゴム片のゴム厚さをタイヤ幅方向内側から外側に向かって増加させることにより、耐摩耗性を高く維持しながら、トレッド温度の上昇を抑制して耐久性を向上しうる重荷重用ラジアルタイヤが提案されている。
 しかし、上述した重荷重用ラジアルタイヤでは、ベースゴム層が途切れ部を隔ててタイヤ赤道面両側に配される一対のベースゴム片で形成されているので、硬度の高いキャップゴム層がベルトと接することとなり、特に摩耗が進行した際に、ショルダー部の摩耗によりセンター部に応力が集中するため、トレッドもげが発生するおそれがあった。また、このタイヤではトレッドの偏摩耗に対して十分な対策がなされていなかった。
 そこで、本発明の目的は、トレッドもげの発生を防止しつつ、トレッドの耐偏摩耗性能を向上した空気入りタイヤを提供することにある。
 本発明の要旨は、以下のとおりである。
[1]1対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に、ベルトおよびトレッドを具えるタイヤにおいて、
 前記トレッドを複数のトレッドゴム層から形成し、
 タイヤ径方向最外側に位置する外側トレッドゴム層の動的弾性率が、タイヤ径方向最内側に位置する内側トレッドゴム層の動的弾性率より高く、
 前記内側トレッドゴム層のタイヤ赤道面を含む領域における厚さが、前記内側トレッドゴム層のその他の位置における厚さよりも薄い、
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
[2]前記内側トレッドゴム層の厚さが、タイヤ赤道面からトレッド接地端に向かって漸増することを特徴とする上記[1]に記載の空気入りタイヤ。
[3]前記内側トレッドゴム層が、タイヤ幅方向に連続して配置されていることを特徴とする上記[1]または[2]に記載の空気入りタイヤ。
[4]前記内側トレッドゴム層のタイヤ幅方向内側端部における厚さが、前記内側トレッドゴム層のその他の位置における厚さよりも薄く、
 トレッド半幅をWとしたとき、前記内側トレッドゴム層のタイヤ幅方向内側端は、タイヤ赤道面から0.2W~0.4W離れた位置に存在している、
ことを特徴とする上記[1]または[2]に記載の空気入りタイヤ。
[5]前記内側トレッドゴム層のタイヤ幅方向内側端部における厚さが、前記内側トレッドゴム層のその他の位置における厚さよりも薄く、
 トレッド半幅をWとしたとき、前記内側トレッドゴム層のタイヤ幅方向内側端は、タイヤ赤道面から0.45W~0.75W離れた位置に存在し、
 偏平率が55%以下であり、
 タイヤ断面幅が350mm以上である、
ことを特徴とする上記[2]に記載の空気入りタイヤ。
[6]タイヤ赤道面における前記内側トレッドゴム層の厚さd1と、
 トレッド半幅をWとしたとき、タイヤ赤道面からW/3の位置における前記内側トレッドゴム層の厚さd2と、
 タイヤ赤道面から2W/3の位置における前記内側トレッドゴム層の厚さd3と、
 トレッド接地端を通る、前記カーカスの法線が前記内側トレッドゴム層を横切る線分の長さd4とが、下記(1)~(4)式を満足することを特徴とする上記[1]~[5]のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
    記
  0≦d1≦0.4×d4           (1)
  0≦d2≦0.4×d4           (2)
  0.5×d4≦d3≦1.1×d4      (3)
  3mm≦d4≦12mm           (4)
[7]前記外側トレッドゴム層の動的弾性率が8.0MPa~20MPaであり、
 前記内側トレッドゴム層の動的弾性率が1.0MPa~7.0MPaである、
ことを特徴とする上記[1]~[6]のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
[8]前記外側トレッドゴム層の動的弾性率が、温度25℃、周波数52Hz、歪2%時において、前記内側トレッドゴム層の動的弾性率の1.5倍以上3.5倍以下であることを特徴とする上記[1]~[7]のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
 本発明によれば、トレッドの耐偏摩耗性能およびベルト耐久性を向上した空気入りタイヤを提供することができる。
本発明の第1実施例に係る空気入りタイヤの半部の幅方向断面図である。 本発明の第2実施例に係る空気入りタイヤの半部の幅方向断面図である。 本発明の第3実施例に係る空気入りタイヤの半部の幅方向断面図である。 従来の空気入りタイヤの半部の幅方向断面図である。 発明例タイヤおよび従来例タイヤの耐偏摩耗性能の測定結果を示す図である。
 以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
 図1に本発明の第1実施例に係る空気入りタイヤのトレッド半部の幅方向断面図を示す。本発明のタイヤは、1対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカス2を骨格とし、このカーカス2の径方向外側に、図示例では3層のベルト層からなるベルト4およびトレッド6を具える。この3層のベルト層4a、4b、4cは、タイヤ径方向内側から順に配置されている傾斜ベルト層であり、タイヤ赤道面CLに対して斜めに、かつ層間で互いに交差する向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆したものである。
 トレッド6は複数のトレッドゴム層、図示例では、タイヤ径方向最外側に位置する外側トレッドゴム層であるキャップゴム層6Cと、タイヤ径方向最内側に位置する内側トレッドゴム層であるベースゴム層6Bとの2層から形成される、いわゆるキャップ/ベース構造である。キャップゴム層6Cおよびベースゴム層6Bはタイヤ幅方向に連続して配置されている。
 トレッド6を3層以上のトレッドゴム層で形成する場合、タイヤ径方向最外側の外側トレッドゴム層と、タイヤ径方向最内側の内側トレッドゴム層との動的弾性率を規定し、内側トレッドゴム層の厚さを規定する。なお、図1に示すように、トレッド6を2層のトレッドゴム層で形成することが好適であり、以下では、トレッド6を2層のトレッドゴム層で形成する場合について説明するが、本発明はこれに限定されない。
 ここで、キャップゴム層6Cの動的弾性率が、ベースゴム層6Bの動的弾性率より高く、ベースゴム層6Bのタイヤ赤道面CLを含む領域における厚さが、ベースゴム層6Bのその他の位置における厚さよりも薄いことが肝要である。以下にこの理由を説明する。
 なお、「タイヤ赤道面CLを含む領域(以下、トレッドセンター部という)」とは、タイヤ赤道面CLを中心として、タイヤ幅方向にW/3以内の領域をいい(W:タイヤ半幅)、「ベースゴム層6Bのトレッドセンター部における厚さ」とは、ベースゴム層6Bの当該領域の平均厚さを意味するものとする。なお、後述する第2実施例および第3実施例において、トレッドセンター部にベースゴム層6Bが配置されている場合は、「ベースゴム層6Bのトレッドセンター部における厚さ」とは、その配置された範囲の平均厚さを意味する。
 従来は、耐摩耗性能とベルト耐久性能を両立するために、トレッド6の路面側に高耐久ゴムを、ベルト4側に低発熱ゴムを配置していた。しかし、タイヤの接地圧は、接地中央部分、すなわち、トレッドセンター部が最も高く、ショルダーに近付く程低下することが知られており、このように、接地圧が不均一なことによりトレッド6に偏摩耗が生じていた。
 本発明は、タイヤ径方向外側に配置した高耐久ゴムの動的弾性率を増し、タイヤ径方向内側に配置した低発熱ゴムの動的弾性率を小さくした上で、低発熱ゴムの比率をトレッドセンター部からショルダーに近付くにつれて徐々に大きくすることによって、トレッド6の動的弾性率に幅方向分布が生じ、トレッド5の歪均一化に成功した。
 さらに、トレッドショルダー部に軟らかく、かつ低発熱のゴムを配置することで、摩耗が進展しても接地圧は均一に保たれるのでベルト耐久性も向上する。
 また、ベースゴム層6Bの厚さが、タイヤ赤道面CLからトレッド接地端Eに向かって漸増すること、かつ、キャップゴム層6Cとベースゴム層6Bとの境界面が、トレッドに配される溝の溝幅の範囲を除き、タイヤ幅方向内側から外側に向かうにつれて、径方向外側に傾斜することが好適である。
 なお、図1に示すように、ベースゴム層6Bの厚さは、トレッド接地端E付近において最大となり、トレッド接地端E付近よりタイヤ幅方向外側の領域で減少しても良い。
 なお、ここでいう、「トレッド接地端E付近」とは、トレッド接地端Eを通る、カーカス2の法線を中心に±3.0cmの範囲をいう。また、トレッド接地端Eは、タイヤを正規リムにリム組みし、最大荷重、最大空気圧下(JATMA、TRA、ETRTOに記載)において算出する。
 また、具体的なトレッドゴム層の動的弾性率としては、キャップゴム層6Cの動的弾性率が8.0MPa~20.0MPaであり、ベースゴム層6Bの動的弾性率が1.0MPa~7.0MPaであることが好適である。
 キャップゴム層6Cの動的弾性率が8.0MPa未満の場合、トレッド6の摩耗を低減する効果が十分でないおそれがあり、一方、キャップゴム層6Cの動的弾性率が20.0MPa超の場合、グリップ性能が十分でないおそれがある。
 ベースゴム層6Bの動的弾性率が1.0MPa未満の場合、操縦安定性能が悪化するおそれがあり、一方、ベースゴム層6Bの動的弾性率が7.0MPa超の場合、ベースゴム層6Bの動的弾性率が十分ではなく、トレッドもげ性能に対する寄与が十分でないおそれがある。
 なお、動的弾性率(MPa)は、スペクトロメータで温度25℃、周波数52Hz、歪2%にて測定した。
 図1に示すように、トレッド半幅をWとしたとき、タイヤ赤道面CLにおけるベースゴム層6Bの厚さd1と、タイヤ赤道面CLからW/3の位置におけるベースゴム層6Bの厚さd2と、タイヤ赤道面CLから2W/3の位置におけるベースゴム層6Bの厚さd3と、トレッド接地端Eを通る、カーカス2の法線がベースゴム層6Bを横切る線分の長さd4とが、下記(1)~(4)式を満足することが好適である。
 なお、ベースゴム層6Bの各厚さd1、d2、d3は、タイヤ回転軸の直交方向に測定する。
    記
  0≦d1≦0.4×d4           (1)
  0≦d2≦0.4×d4           (2)
  0.5×d4≦d3≦1.1×d4      (3)
  3mm≦d4≦12mm           (4)
 d1>0.4×d4、d2>0.4×d4、d3>1.1×d4の場合、均一摩耗効果が十分ではなく、d4>12mmの場合、摩耗後期にベースゴム層6Bが露出し、偏摩耗が発生するおそれがある。
 d3<0.5×d4あるいはd4<3mmの場合、トレッドの発熱が大きく、ベルト耐久性やトレッドもげに対する耐久性が低いおそれがある。
 キャップゴム層6Cの動的弾性率が、温度25℃、周波数52Hz、歪2%時において、ベースゴム層6Bの動的弾性率の1.5倍以上3.5倍以下であることが好適である。
 なぜなら、動的弾性率の比が1.5未満の場合、ゴムの動的弾性率の差が十分ではなく、キャップベーストータルでの動的弾性率変化が不足するおそれがある。
 一方、動的弾性率の比が3.5超の場合、製造面に困難が生ずるおそれがある。
 次に、図2を用いて、本発明の第2実施例を説明する。
 上述した第1実施例と異なるのは、ベースゴム層6Bがタイヤ幅方向に連続せず、タイヤ赤道面CLにおいて途切れている点である。ベースゴム層6Bのタイヤ幅方向内側端部における厚さは、ベースゴム層6Bのその他の位置における厚さよりも薄く、ベースゴム層6Bのタイヤ幅方向内側端6BEは、タイヤ赤道面CLから0.2W~0.4W離れた位置に存在している。
 なお、「ベースゴム層6Bのタイヤ幅方向端部」とは、ベースゴム層6Bのタイヤ幅方向内側端部6BEからタイヤ幅方向外側に0.1W離れた位置までの領域をいい、「ベースゴム層6Bのタイヤ幅方向内側端部における厚さ」とは、ベースゴム層6Bの当該領域の平均厚さを意味するものとする。
 このように、ベースゴム層6Bをタイヤ赤道面CLに配置しないことによって、キャップゴム層6Cおよびベースゴム層6Bをを合わせたトレッド6全体として、トレッドセンター部とトレッドショルダー部における動的弾性率の差が大きくなり、トレッドショルダー部の偏摩耗を大幅に抑制することができる。このように、トレッドショルダー部の偏摩耗を大幅に抑制したため、トレッドの摩耗が進行した際でもトレッドもげのおそれはなくなる。
 なお、トレッドショルダー部とは、トレッド接地端Eと、トレッド接地端Eからタイヤ幅方向内側に向かって1つ目の周方向溝との間の領域を指すものとする。
 ベースゴム層6Bのタイヤ幅方向内側端6BEが、タイヤ赤道面CLから0.2W未満しか離れていない位置に存在すると、タイヤの生産性が低下するものの、トレッドショルダー部の偏摩耗を抑制する効果が十分に得られない。一方、タイヤ幅方向内側端6BEが、タイヤ赤道面CLから0.4超離れた位置に存在すると、トレッドショルダー部および中間ブロック部の動的弾性率が過大になり、中間ブロック部に偏摩耗が発生するおそれがある。
 また、ベースゴム層6Bのタイヤ幅方向内側端6BEは、タイヤ赤道面CLから0.3W超0.4W未満離れた位置に存在していることがより好ましい。
 図3は、本発明の第3実施例に係る空気入りタイヤの半部の幅方向断面図を示す。第3実施例では、偏平率が55%以下であり、タイヤ断面幅が350mm以上のタイヤを想定している。第2実施例と同様、ベースゴム層6Bはタイヤ幅方向に連続せず、タイヤ赤道面CLにおいて途切れている。ここで、ベースゴム層6Bのタイヤ幅方向内側端6BEは、タイヤ赤道面CLから0.45W~0.75W離れた位置に存在している。また、ベースゴム層6Bの厚さが、タイヤ幅方向内側端6BEからトレッド接地端Eに向かって漸増している。
 ベースゴム層6Bがタイヤ赤道面CLにおいて途切れている効果および、ベースゴム層6Bのタイヤ幅方向内側端6BEの位置の限定理由は、上述した第2実施例のそれと同様である。
 本発明の空気入りタイヤ、従来例の空気入りタイヤおよび比較例の空気入りタイヤを、後述する仕様のもとに試作し、トレッドの耐偏摩耗性能、摩耗性能および発熱性能を測定した。
 従来例タイヤは、トレッドを1層のトレッドゴム層から形成している。
 発明例タイヤ1~17および比較例タイヤは、ともに、キャップゴム層6Cとタイヤ幅方向に連続したベースゴム層6Bとを有するが、発明例タイヤ1~17では、図1に示すように、ベースゴム層6Bの厚さをタイヤ赤道面CLで薄く、ショルダー側で厚くしているのに対し、比較例タイヤでは、図4に示すように、均一厚のベースゴム層6Bを設けている。
 発明例タイヤ18は、図2に示すように、タイヤ赤道面CLにベースゴム層6Bは配置されていない。また、ベースゴム層6Bのタイヤ幅方向内側端6BEは、タイヤ赤道面CLから1/3W離れた位置に存在している。
 発明例タイヤ19は、図3に示すように、タイヤ赤道面CLにベースゴム層6Bは配置されていない。また、ベースゴム層6Bのタイヤ幅方向内側端6BEは、タイヤ赤道面CLから0.6W離れた位置に存在している。
 表1に各供試タイヤのベースゴム層6Bの厚さd1~d4と、各ゴム層の動的弾性率を示す。
(耐摩耗性能および耐偏摩耗性能の測定)
 各供試タイヤ(発明例タイヤ1~18および比較例タイヤ:タイヤサイズ275/80R22.5、発明例タイヤ19:タイヤサイズ445/50R22.5)を7.50Jのリムに組み付けてタイヤ車輪とし、正規内圧を与えた後、ドラム試験機に装着し、試験速度を70km/hとして連続走行をさせ、トレッドの摩耗量を測定した。結果は、表1に、従来例タイヤの耐摩耗性能を100として指数で示す。数値が大きいほど耐摩耗性能が良化していることを示す。
 また、従来例タイヤ、比較例タイヤおよび発明例タイヤ1に関しては、センターリブとショルダーリブとの摩耗量差を測定した。摩耗量差の測定結果を図5に示す。
 なお、「正規内圧」とは、社団法人日本自動車タイヤ協会が2007年度に発行したJATMA YEAR BOOKにおいて定められた、適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力に対応する空気圧を指す。
(発熱性能の測定)
 各供試タイヤ(発明例タイヤ1~18および比較例タイヤ:タイヤサイズ275/80R22.5、発明例タイヤ19:タイヤサイズ445/50R22.5)を7.50Jのリムに組み付けてタイヤ車輪とし、正規内圧を与えた後、一定速度(65km/h)・ステップロード条件のドラム試験を実施し、内部セパレーションに起因してタイヤ径が5%以上増加したときの走行距離を測定した。結果は、表1に、従来例タイヤの発熱性能を100として指数で示す。数値が大きいほど発熱性能が良化していることを示す。
 なお、ゴムの破壊エネルギーは、ゴムの温度が高いと大幅に低下する。また、破壊エネルギーの計時劣化は、ゴムの温度が高いと大きくなる。温度による上記現象は、間接的にゴムのクリープ現象(へたり)としてとらえることができる。タイヤの場合、ゴムのクリープは径成長に表れるので、一定距離走行後の径成長量は、内部セパレーションの代用指標となりうる。よって、内部セパレーションに起因してタイヤ径が5%以上増加したときの走行距離を測定することにより、発熱性能を評価することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
(耐偏摩耗性能の結果)
 図5より、従来例タイヤでは、走行距離が4万kmのとき、摩耗量差が3.0mmとなり、計測を終了した。比較例タイヤでは、走行距離が4.8万kmのとき、摩耗量差が2.5mmとなり、計測を終了した。発明例タイヤ1では、走行距離が6.0万kmのとき、摩耗量差が0.5mm以下であった。
 このように、発明例タイヤ1では、従来例タイヤおよび比較例タイヤに比べてトレッドゴムの動的弾性率がショルダーに近いほど低いので、耐偏摩耗性能が大きく改善されていることが分かった。
(耐摩耗性能および発熱性能の結果)
 表1より、発明例タイヤおよび比較例タイヤでは、従来例タイヤに比べて路面側のトレッドゴムの動的弾性率が高いので耐摩耗性能が改善されていることが分かった。
 さらに、発明例タイヤは、ベースゴム層の厚さを規定することにより、従来例タイヤに比べて低発熱性能を達成していることが分かった。
 本発明では、トレッドを複数層のトレッドゴム層から構成し、各トレッドゴム層の動的弾性率を規定することにより、トレッドの耐偏摩耗性能、摩耗性能および発熱性能を向上させた空気入りタイヤを提供することが可能となった。
 2        カーカス
 4        ベルト
 4a、4b、4c 傾斜ベルト層
 6        トレッド
 6C       キャップゴム層
 6B       ベースゴム層

Claims (8)

  1.  1対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に、ベルトおよびトレッドを具えるタイヤにおいて、
     前記トレッドを複数のトレッドゴム層から形成し、
     タイヤ径方向最外側に位置する外側トレッドゴム層の動的弾性率が、タイヤ径方向最内側に位置する内側トレッドゴム層の動的弾性率より高く、
     前記内側トレッドゴム層のタイヤ赤道面を含む領域における厚さが、前記内側トレッドゴム層のその他の位置における厚さよりも薄い、
    ことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2.  前記内側トレッドゴム層の厚さが、タイヤ赤道面からトレッド接地端に向かって漸増することを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3.  前記内側トレッドゴム層が、タイヤ幅方向に連続して配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の空気入りタイヤ。
  4.  前記内側トレッドゴム層のタイヤ幅方向内側端部における厚さが、前記内側トレッドゴム層のその他の位置における厚さよりも薄く、
     トレッド半幅をWとしたとき、前記内側トレッドゴム層のタイヤ幅方向内側端は、タイヤ赤道面から0.2W~0.4W離れた位置に存在している、
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の空気入りタイヤ。
  5.  前記内側トレッドゴム層のタイヤ幅方向内側端部における厚さが、前記内側トレッドゴム層のその他の位置における厚さよりも薄く、
     トレッド半幅をWとしたとき、前記内側トレッドゴム層のタイヤ幅方向内側端は、タイヤ赤道面から0.45W~0.75W離れた位置に存在し、
     偏平率が55%以下であり、
     タイヤ断面幅が350mm以上である、
    ことを特徴とする請求項2に記載の空気入りタイヤ。
  6.  前記外側トレッドゴム層の動的弾性率が8.0MPa~20MPaであり、
     前記内側トレッドゴム層の動的弾性率が1.0MPa~7.0MPaである、
    ことを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  7.  タイヤ赤道面における前記内側トレッドゴム層の厚さd1と、
     トレッド半幅をWとしたとき、タイヤ赤道面からW/3の位置における前記内側トレッドゴム層の厚さd2と、
     タイヤ赤道面から2W/3の位置における前記内側トレッドゴム層の厚さd3と、
     トレッド接地端を通る、前記カーカスの法線が前記内側トレッドゴム層を横切る線分の長さd4とが、下記(1)~(4)式を満足することを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
        記
      0≦d1≦0.4×d4           (1)
      0≦d2≦0.4×d4           (2)
      0.5×d4≦d3≦1.1×d4      (3)
      3mm≦d4≦12mm           (4)
  8.  前記外側トレッドゴム層の動的弾性率が、温度25℃、周波数52Hz、歪2%時において、前記内側トレッドゴム層の動的弾性率の1.5倍以上3.5倍以下であることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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