JP2024080094A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ性能を向上させた空気入りタイヤを提供する。【解決手段】空気入りタイヤは、接地面を形成すると共にスタッドピンを打つためのピンホールを形成するキャップゴムと、キャップゴムのタイヤ径方向内側に配置されるベースゴムと、を有する。キャップゴムにおけるピンホールの底からベースゴムまでのタイヤ径方向に沿った厚みは１．５ｍｍ以上である。【選択図】図４

Description

本開示は、トレッドにスタッドピンが取り付けられた状態で使用される空気入りタイヤに関する。

北欧などの厳冬地域では、冬季タイヤとしてスタッドタイヤが使用される。スタッドタイヤは、金属で形成されたスタッドピンを打ち込むための複数のピンホールがトレッドに形成されている。ピンホールに打ち込まれたスタッドピンによって、氷雪路面性能が発揮される。

例えば、特許文献１には、ゴムの硬度とモジュラスの比によってピン抜け性能を向上可能という開示がある。

特開２０１８－１８８５０３号公報

上記ピン抜け性能に限らず、スタッドタイヤには種々のタイヤ性能の向上が求められる。

本開示は、タイヤ性能を向上させた空気入りタイヤを提供する。

本開示の空気入りタイヤは、接地面を形成すると共にスタッドピンを打つためのピンホール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配置されるベースゴムと、を備え、前記キャップゴムにおける前記ピンホールの底から前記ベースゴムまでのタイヤ径方向に沿った厚みは１．５ｍｍ以上である。

第１実施形態の空気入りタイヤのタイヤ子午線を通る断面図。 トレッドパターンを示す平面図。 ピンホール３７にスタッドピン８が打ち込まれた状態のトレッドパターンを示す一部拡大平面図。 図３におけるＡ１－Ａ１部位の断面図。 ピンホール３７にスタッドピン８が打ち込まれる前の状態のトレッドパターンを示す一部拡大平面図。 図５におけるＡ２－Ａ２部位の断面図。 変形例の空気入りタイヤのタイヤ子午線を通る断面図。 比較例１，３の図４に対応する図。

［第１実施形態］
以下、本開示の第１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。図において、「ＣＤ」はタイヤ周方向を意味し、「ＡＤ」はタイヤ軸方向を意味し、「ＲＤ」はタイヤ径方向を意味する。各図は、タイヤ新品時の形状を示す。

図１は、第１実施形態の空気入りタイヤのタイヤ子午線を通る断面図である。図２は、トレッドパターンを示す平面図である。図１に示すように、空気入りタイヤは、一対のビード１と、各々のビード１からタイヤ径方向外側ＲＤ１に延びるサイドウォール２と、サイドウォール２のタイヤ径方向外側ＲＤ１端同士を連ねるトレッド３とを備える。ビード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とが配置されている。ビード１は、リム（非図示）のビードシートに装着され、空気圧が所定圧（例えばＪＡＴＭＡで決められた空気圧）であれば、タイヤ内圧によりリムフランジに適切にフィッティングし、タイヤがリムに嵌合される。

また、このタイヤは、トレッド３からサイドウォール２を経てビード１に至るトロイド状のカーカス４を備える。カーカス４は、一対のビード１同士の間に設けられ、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４のタイヤ径方向内側ＲＤ２には、空気圧を保持するためのインナーライナーゴム５が配置されている。

トレッド３におけるカーカス４のタイヤ径方向外側ＲＤ１には、カーカス４を補強するための複数枚（第１実施形態では２枚）のベルト６が配置されている。ベルト６は、タイヤ周方向ＣＤに対して所定角度で傾斜して延びるコードを有する。ベルト６のコードは、スチール等の金属で形成される。各々のベルト６のコードが互いに逆向き交差するように各々のベルト６が積層されている。ベルト６のタイヤ径方向外側ＲＤ１には、ベルト補強層７が配置される。ベルト補強層７のコードは、ナイロン繊維やポリアミド繊維などの有機繊維で形成される。ベルト補強層７のタイヤ径方向外側ＲＤ１には、ベースゴム３１が配置される。さらに、ベースゴム３１のタイヤ径方向外側ＲＤ１には、キャップゴム３０が配置されている。

図１及び図２に示すように、トレッド３（キャップゴム３０）の表面には、タイヤ周方向ＣＤに延びる複数の主溝３２と、主溝３２によって区画されタイヤ周方向ＣＤに延びる陸３３とが形成されている。第１実施形態では、主溝３２によって、ショルダー陸３３ａ、クオーター陸３３ｂ、センター陸３３ｃが形成されている。センター陸３３ｃは、タイヤ赤道面ＣＬに最も近い陸である。ショルダー陸３３ａは、複数の主溝３２のうち最もタイヤ軸方向外側ＡＤ１にある第１主溝３２ａよりもタイヤ軸方向外側ＡＤ１に形成される陸である。クオーター陸３３ｂは、ショルダー陸３３ａとセンター陸３３ｃとの間に配置される陸である。

第１実施形態では、タイヤ片側に２本の主溝３２が形成され、全体で４本の主溝３２を有するが、これに限定されない。例えば、全体で主溝３２が３本でもよく、５本以上であってもよい。主溝３２の数によってクオーター陸３３ｂが省略される場合があり、陸３３の数も適宜変更可能である。

図２に示すように、トレッド３の陸３３は、路面に接触可能な接地面３４を形成する。接地端ＬＥは、接地面３４のタイヤ軸方向ＡＤの最も外側の端である。接地面３４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を意味する。

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、当該規格がタイヤごとに定めるリムであり、例えば、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡ及び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、各規格がタイヤごとに定めている空気圧であり、トラックバス用タイヤ、ライトトラック用タイヤの場合は、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表IRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURESに記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば、INFLATION PRESSUREである。乗用車用タイヤの場合は通常１８０ｋＰａとするが、タイヤに、Ｅｘｔｒａ Ｌｏａｄ、又は、Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄと記載されたタイヤの場合は２２０ｋＰａとする

正規荷重とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤごとに定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば 最大負荷能力、ＴＲＡであれば表 TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば LOAD CAPACITY である。タイヤが乗用車用の場合には、前記荷重の８８％に相当する荷重である。タイヤがレーシングカート用の場合、正規荷重は３９２Ｎである。

図２に示すように、第１実施形態においてショルダー陸３３ａ及びクオーター陸３３ｂは、スリット３５によってタイヤ周方向ＣＤに分断された陸であり、タイヤ周方向ＣＤに複数のブロックを有する。センター陸３３ｃは、リブであり、タイヤ周方向ＣＤに連続する陸である。ショルダー陸３３ａ、クオーター陸３３ｂ及びセンター陸３３ｃは、タイヤ軸方向ＡＤに延びるサイプ３６を有する。サイプ３６のエッジ効果により氷上路面性能が発揮される。

本明細書において、主溝３２は、特に限定されないが、例えば、４．０ｍｍ以上の溝幅を有している、という構成でもよい。また、主溝３２は、特に限定されないが、例えば、タイヤ周方向ＣＤに連続し、接地面３４内で溝深さが一番深く、溝内には、摩耗による使用限界を示すＴＷＩ（トレッドウェアインジケータ）が設けられている、という構成でもよい。本明細書において、サイプ３６は、特に限定されないが、幅１．５ｍｍ未満の溝を意味する。本明細書において、スリット３５は、特に限定されないが、主溝３２よりも幅が狭く、サイプ３６よりも幅が広い溝を意味する。

ショルダー陸３３ａ及びクオーター陸３３ｂには、スタッドピン８を埋め込むためのピンホール３７が形成されている。センター陸３３ｃには、ピンホール３７が形成されていない。図２は、スタッドピン８が打ち込まれた状態の大きさのピンホール３７を示している。図３は、ピンホール３７にスタッドピン８が打ち込まれた状態のトレッドパターンを示す一部拡大平面図である。図４は、図３におけるＡ１－Ａ１部位の断面図である。図３及び図４に示すように、スタッドピン８は、アルミやスチールなどの金属で形成される。スタッドピン８は、ピンホール３７の開口から露出する本体８０と、本体８０から路面へ突出する突起８１と、スタッドピン８の径方向に延びるフランジ部８２と、フランジ部８２と本体８０とを接続するくびれ部８３と、を有する。図４に示すように、ピンホール３７の底は、キャップゴム３０内で終端しており、ベースゴム３１に到達していない。ピンホール３７の側面及び底面がキャップゴム３０で形成されており、スタッドピン８がタイヤ径方向内側ＲＤ２からキャップゴム３０で覆われている。図３に示すように、ピンホール３７が形成されているブロックにおいて、ピンホール３７のタイヤ周方向ＣＤの両側にはサイプ３６が形成されていない。ピンホール３７を有するブロックにおいて、タイヤ子午線断面に対してタイヤ周方向ＣＤに平行に投影した場合に、ピンホール３７とサイプ３６とは互いに重ならない位置に配置されている。

図５は、ピンホール３７にスタッドピン８が打ち込まれる前の状態のトレッドパターンを示す一部拡大平面図である。図６は、図５におけるＡ２－Ａ２部位の断面図である。図５及び図６に示すように、スタッドピン８を打ち込む前の状態のピンホール３７は、ピンホール３７の径がスタッドピン８の径よりも小さい状態である。同図に示すように、ピンホール３７は、スタッドピン８のフランジ部８２に対応するように、底部の径が、開口の径よりも大きく形成されている。

＜ベルト補強層７＞
図１に示すように、第１実施形態では、ベルト６のタイヤ軸方向外側ＡＤ１の端部を覆う位置に配置されるベルト補強層７の層数は、トレッド３のタイヤ軸方向ＡＤの中央部に位置するベルト補強層７の層数よりも多い。具体的には、複数の主溝３２のうちタイヤ軸方向ＡＤの最も外側にある第１主溝３２ａよりもタイヤ軸方向外側ＡＤ１の領域がショルダー領域Ｓｈであり、第１主溝３２ａよりもタイヤ軸方向内側ＡＤ２の領域がセンター領域Ｃｅである。この場合、ショルダー領域Ｓｈにおけるベルト補強層７の最大層数（２層）が、センター領域Ｃｅにおけるベルト補強層７の最大層数（１層）よりも多い、としてもよい。また、ショルダー陸３３ａのタイヤ軸方向ＡＤの中央に位置するベルト補強層７の層数（２層）が、タイヤ赤道面ＣＬに位置するベルト補強層７の層数（１層）よりも多い、としてもよい。ショルダー陸３３ａのタイヤ軸方向ＡＤの中央は、第１主溝３２ａから接地端ＬＥまでのタイヤ軸方向ＡＤに沿った距離の半分となる。第１実施形態では、１枚のベルト補強層７のタイヤ軸方向ＡＤの両端部を折り返すことで、ベルト補強層７をタイヤ軸方向ＡＤの中央部では１層とし、タイヤ軸方向外側ＡＤ１の端部では２層にしているが、層数の増やし方はこれに限定されない。例えば、別々のベルト補強層７を重ねて貼り付けることで積層してもよいし、ピッチをずらしつつ複数のベルト補強層７を配置して積層してもよい。

第１実施形態では、ショルダー領域Ｓｈのピンホール３７の数が、センター領域Ｃｅのピンホール３７の数よりも大きいが、これに限定されない。ショルダー領域Ｓｈのピンホール３７の数が、センター領域Ｃｅのピンホール３７の数と同じでもよいし、ショルダー領域Ｓｈのピンホール３７の数が、センター領域Ｃｅのピンホール３７の数よりも少なくてもよい。

＜キャップゴムの厚み＞
図４に示すように、ピンホール３７にスタッドピン８が打ち込まれた状態において、ピンホール３７の底からベースゴム３１までのタイヤ径方向ＲＤに沿った厚みＤ１は、１．５ｍｍ以上であることが好ましい。さらに好ましくは、厚みＤ１は２．０ｍｍ以上としてもよく、さらに厚みＤ１は２．５ｍｍ以上としてもよい。スタッドピン８の底のゴムが摩耗することを抑制するためである。上記厚みＤ１の最大値は、２．０ｍｍとすることが好ましい。上記厚みＤ１が２．０ｍｍを超えれば、ドライ路面での操縦安定性能及び転がり抵抗性能の悪化が問題となる場合がある。
また、ベースゴム３１においてピンホール３７のタイヤ径方向内側ＲＤ２の部分における厚みＤ２は、１．０ｍｍ以上であることが好ましい。転がり抵抗性能を適切に発揮させるためである。上記厚みＤ２の最大値は、２．０ｍｍとすることが好ましい。上記厚みＤ２が２．０ｍｍを超えれば、ドライ路面での操縦安定性能の悪化が問題となる場合がある。
なお、図４に示すピンホール３７にスタッドピン８が打ち込まれた状態の上記ゴム厚みＤ１及びＤ２は、図６に示すピンホール３７にスタッドピン８が打ち込まれる前の状態の上記ゴム厚みＤ１及びＤ２と同じである。

＜キャップゴムの物性値による効果＞
スタッドピン８を包囲するキャップゴム３０（ピンホール３７を形成するキャップゴム３０）の２３℃におけるゴム硬度および－５℃におけるゴム硬度が、スタッドピン８の動き易さに関係していると考える。後述するピン抜け性能を向上させるためには、キャップゴム３０の２３℃におけるゴム硬度が５０度以上であることが好ましい。これは、タイヤを履き替えするシーズン（春や秋）におけるピン抜け性能を確保するためである。また、キャップゴム３０の－５℃におけるゴム硬度が６０度以上であることが好ましい。これは、走行距離が多い使用中心シーズン（冬）のスタッドピン８の底に作用する歪を抑制するためである。

ゴム硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３－１－２０１２ ３．２ デュロメータ硬さ（durometer hardness）であり、一般ゴム（中硬さ）用のタイプＡデュロメータを用いて、２３℃又は－５℃の雰囲気下で測定される。

スタッドピン８の底に接触するゴム（キャップゴム３０）の引き裂き強さが、スタッドピン８の底に接触するゴムの摩耗度合いに関係していると考えている。後述するピン抜け性能を向上させるためには、キャップゴム３０の引き裂き強さが５５以上であることが好ましい。スタッドピン８の底に接触するキャップゴム３０の摩耗が抑制されれば、ピン抜け性能が向上可能となる。

引き裂き強さ［ｋＮ／ｍ］は、ＪＩＳ Ｋ６２５２に準じて、クレセント形に打ち抜き、くぼみ中央に０．５０±０．０８ｍｍの切れ込みを入れた試験片を用い、島津製作所製の引っ張り試験機により、５００ｍｍ／分の引っ張り速度で引き裂き試験を行って引き裂き力を測定して求められる。

キャップゴム３０の－５℃における貯蔵弾性率（Ｅ’）［ＭＰａ］は、東洋精機（株）製の粘弾性試験機を使用し、周波数１０Ｈｚ、初期歪み１０％、動歪み±５％、及び温度－５℃の条件下で測定される。

ベースゴム３１のｔａｎδは、東洋精機（株）製の粘弾性試験機を使用し、周波数１０Ｈｚ、初期歪み１０％、動歪み±５％、及び温度２５℃の条件下で測定される。

本開示の空気入りタイヤの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。

比較例１，３のピンホール３７の周辺の構造について説明する。図８は、比較例１，３の図４に対応する図である。比較例１，３は、図８で示すように、キャップゴム３０におけるピンホール３７の底からベースゴム３１までの厚みがなく、ピンホール３７の底がキャップゴム３０内で終端しておらず、ピンホール３７の底がベースゴム３１に到達している。スタッドピン８がベースゴム３１に接触している。

比較例１～３、実施例１～３について、キャップゴム３０の２３℃におけるゴム硬度、キャップゴム３０の－５℃におけるゴム硬度、キャップゴム３０の引き裂き強さ、キャップゴム３０の貯蔵弾性率（Ｅ’）、スタッドピン８の底におけるキャップゴム３０の厚みＤ１［ｍｍ］、スタッドピン８の底におけるベースゴム３１の厚みＤ２［ｍｍ］、ベースゴム３１の２５℃におけるｔａｎδについては、表の通りである。

転がり抵抗性能
転がり抵抗測定ドラム試験機を用いて、空気圧２３０ｋＰａ、荷重４４１０Ｎ、温度２３℃、８０ｋｍ／ｈの条件でタイヤの転がり抵抗を測定し、転がり抵抗の逆数について比較例１の値を１００として指数で示した。指数が大きいほど、転がり抵抗が小さく、転がり抵抗性能（すなわち、低燃費性）に優れることを示す。

耐ピン底摩耗性能
スタッドピン８の底に接触するゴムについて、ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠して、岩本製作所（株）製のランボーン摩耗試験機を用いて、荷重２９．４Ｎ、スリップ率２０％、温度２３°C、落砂量２０ｇ／分で摩耗減量を測定し、摩耗減量の逆数について、比較例の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど、摩耗減量が少なく、耐摩耗性に優れることを示す。

ピン抜け性能
スタッドピン８をピンホール３７に埋めたタイヤを装着した車両を所定距離走行させ、タイヤに残っているスタッドピン８の数を測定した。評価は、比較例１を１００として指数評価を行い、数値が大きいほど残っているスタッドピン８の数が多く良好なことを意味する。

表１の比較例１，２及び実施例１によれば、スタッドピン８の底にあるキャップゴム３０の厚みＤ１が１．５ｍｍになれば、耐ピン底摩耗性能が向上することが確認できる。スタッドピン８の底にあるキャップゴム３０の厚みＤ１が０ｍｍ以上且つ１．０ｍｍ以下では、耐ピン底摩耗性能の向上が確認できなかった。

比較例１，２及び実施例１によれば、転がり抵抗性能は、スタッドピン８底のキャップゴム３０の厚みＤ１とスタッドピン８底のベースゴム３１の厚みＤ２の合計値が大きくなるほど、低下することが理解できる。

比較例１，３によれば、スタッドピン８底のキャップゴム３０の厚みＤ１とスタッドピン８底のベースゴム３１の厚みＤ２の合計値が同じであれば、ベースゴム３１のｔａｎδが小さければ、転がり抵抗性能が向上することが理解できる。この知見から、実施例１，２を比較すれば、ベースゴム３１のｔａｎδを低くすることで、転がり抵抗性能を確保可能となることが理解できる。本件では、ベースゴム３１の２５℃におけるｔａｎδを０．１７以下にすることが好ましい。

実施例２，３によれば、キャップゴム３０の２３℃におけるゴム硬度を５０度以上、キャップゴム３０の－５℃におけるゴム硬度を６０度以上にすることで、ピン抜け性能を向上可能であることがわかる。

＜変形例＞
（Ａ）前記第１実施形態では、ショルダー領域Ｓｈのベルト補強層７の層数とセンター領域Ｃｅのベルト補強層７の層数が異なっているが、これに限定されない。図７は、変形例の空気入りタイヤのタイヤ子午線を通る断面図である。図７に示すように、１枚のベルト補強層７がベルト６の全体を覆っており、ショルダー領域Ｓｈ及びセンター領域Ｃｅにおけるベルト補強層７の層数は同数（１層）である、としてもよい。

［１］
第１実施形態の空気入りタイヤのように、接地面３４を形成すると共にスタッドピン８を打つためのピンホール３７を形成するキャップゴム３０と、キャップゴム３０のタイヤ径方向内側ＲＤ２に配置されるベースゴム３１と、を備え、キャップゴム３０におけるピンホール３７の底からベースゴム３１までのタイヤ径方向ＲＤに沿った厚みＤ１は１．５ｍｍ以上である、としてもよい。

この構成によれば、耐ピン底摩耗性能を向上可能となる。

［２］
上記［１］に記載の空気入りタイヤにおいて、ベースゴム３１の２５℃におけるｔａｎδは、０．１７以下である、としてもよい。

この構成によれば、ピンホール３７の底のキャップゴム３０の厚みＤ１を確保することによる転がり抵抗性能の悪化を、ベースゴム３１の２５℃におけるｔａｎδを０．１７以下にすることによる低発熱性によって補償可能となる。よって、転がり抵抗性能を確保しつつ耐ピン底摩耗性能を向上可能となる。

［３］
上記［１］又は「２」に記載の空気入りタイヤにおいて、キャップゴム３０の２３℃におけるゴム硬度が５０度以上であり、キャップゴム３０の－５℃におけるゴム硬度が６０度以上である、としてもよい。

この構成によれば、ピン抜け性能を向上可能となる。

以上、本開示の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

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。

８ ：スタッドピン
３０ ：キャップゴム
３１ ：ベースゴム
３４ ：接地面
３７ ：ピンホール
ＲＤ ：タイヤ径方向
ＲＤ２ ：タイヤ径方向内側

Claims (3)

1. 接地面を形成すると共にスタッドピンを打つためのピンホール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配置されるベースゴムと、を備え、
   前記キャップゴムにおける前記ピンホールの底から前記ベースゴムまでのタイヤ径方向に沿った厚みは１．５ｍｍ以上である、空気入りタイヤ。
2. 前記ベースゴムの２５℃におけるｔａｎδは、０．１７以下である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記キャップゴムの２３℃におけるゴム硬度が５０度以上であり、
   前記キャップゴムの－５℃におけるゴム硬度が６０度以上である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。