JP3822477B2 - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば氷路面やウエット路面などの滑りやすい路面で旋回する際の横滑りを抑制し、操縦安定性を向上した空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
例えばスタッドレスタイヤ等の冬用タイヤでは、氷路面での走行性能（以下氷上性能という）を向上させるために、路面掘り起こし摩擦や粘着摩擦を増加させる必要があり、従来から、トレッドゴムの氷路面に対する摩擦係数を上げる種々の研究が試みられている。
【０００３】
その一つとして、トレッドゴム中に短繊維を配合するとともに、この短繊維をタイヤ半径方向（トレッドゴムの厚さ方向）に配向させることが提案されている。このものは、短繊維が半径方向に配向することにより、路面掘り起こし能力が高まるとともに、路面の細かな凹凸に追随する厚さ方向の柔らかさが確保できるため粘着摩擦力も改善され、氷上性能を大きく向上できるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の車両の高性能化、高出力化等に伴い、氷上性能のさらなる向上、とりわけ滑り事故の防止のために、旋回時における横滑りの抑制が強く望まれている。
【０００５】
そこで本発明の第１の目的は、トレッドゴムに配合する短繊維をタイヤ半径方向外方に向かって車両外側に傾斜せしめ、しかも車両外側の接地端における短繊維の傾斜角度α１を、タイヤ赤道における短繊維の傾斜角度α２よりも大とすることを基本として、旋回時の横滑りを大巾に抑制でき、滑りやすい路面での操縦安定性を向上した空気入りタイヤを提供することにある。
【０００６】
又本発明の第２の目的は、短繊維を巾方向に配向した長尺帯状のゴムストリップを用いることを基本として、前記空気入りタイヤを簡易に形成しうる製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、空気入りタイヤであって、トレッド部をなすトレッドゴムが、ゴム中に短繊維を含有させた短繊維配合ゴムからなりかつトレッド面をなす短繊維配合ゴム部を有するとともに、
少なくとも車両装着時に車両外側に位置する外の接地端とタイヤ赤道との間の領域において、前記短繊維は、タイヤ半径方向外方に向かって車両外側に実質的に角度αで傾斜配向し、かつ前記外の接地端における短繊維の前記角度α１は、タイヤ赤道における短繊維の前記角度α２よりも大としたことを特徴としている。
【０００８】
又請求項２の発明では、前記角度α１は、３０〜６０°の範囲、かつ前記角度α２は、１０〜３５°の範囲であることを特徴としている。
【０００９】
又請求項３の発明では、車両装着時に車両内側に位置する内の接地端における短繊維の前記角度α３は、０〜１５°かつタイヤ赤道における前記角度α２よりも小としたことを特徴としている。
【００１０】
又請求項４の発明では、前記トレッド面上における前記短繊維配合ゴム部のタイヤ軸方向外縁は、前記接地端よりもタイヤ軸方向外側に距離Ｌを隔たるとともに、この距離Ｌはタイヤ巾の０．０５〜０．１５倍としたことを特徴としている。
【００１１】
又請求項５の発明では、前記短繊維配合ゴム部のタイヤ軸方向外縁と前記接地端との間の領域において、トレッド面の接線の半径方向に対する角度βは、４５〜９０度の範囲であることを特徴としている。
【００１２】
又請求項６の発明は、前記請求項１〜５の何れかに記載の空気入りタイヤの製造方法であって、前記短繊維配合ゴム部は、巾Ｗａが５〜５０ｍｍかつ厚さＴａが０．５〜３．０ｍｍの長尺帯状のゴムストリップを、円筒ドラム上で螺旋状に巻回してなるストリップ巻回体によって形成されるとともに、
前記ゴムストリップは、短繊維を実質的に巾方向に配向してなり、かつ該ゴムストリップを車両外側から車両内側に向かって螺旋巻きしたことを特徴としている。
【００１３】
なお本明細書において、「接地端」とは、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した標準状態のタイヤに、正規荷重を負荷してキャンバー角ー０°で平面に接地させたときのトレッド接地面のタイヤ軸方向外端位置を意味する。
【００１４】
また、前記「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" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"とする。また、前記「正規内圧」とは、前記規格が定める空気圧であり、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とする。さらに、前記「正規荷重」とは、前記規格が定める荷重であり、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"とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤ１が乗用車用のスタッドレスタイヤとして形成された場合の子午断面を示している。
【００１６】
図１において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内方に配されるベルト層７とを含むコード層によって補強される。
【００１７】
前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５〜９０度の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａからなり、その両端は、前記ビードコア５の周りで折返して係止される。又前記ベルト層７は、スチールコード等の高強力のベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５度の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなり、各ベルトコードがプライ間相互で交差することによって、強固なトラス構造を形成し、トレッド部２をタガ効果を有して補強している。
【００１８】
次ぎに、前記トレッド部２を構成するトレッドゴムＧは、トレッド面２Ｓをなす短繊維配合ゴム部１０を有して形成される。本例では、トレッドゴムＧが、トレッド面２Ｓをなすキャップゴム層Ｇ１と、その半径方向内側のベースゴム層Ｇ２との２層構造をなす場合を例示しており、このキャップゴム層Ｇ１が前記短繊維配合ゴム部１０に相当する。
【００１９】
ここで、前記短繊維配合ゴム部１０は、ゴム中に短繊維ｆを含有させた短繊維配合ゴムからなり、この短繊維配合ゴムとして、直径が１０〜１００μｍ、かつ長さが５０〜１０００μｍの短繊維ｆを、ゴム成分１００重量部に対して５〜４０重量部配合したものが好適に採用される。
【００２０】
前記短繊維ｆとしては、例えばグラスファイバ−、カーボンファイバ、アルミウイスカー、ポリエステル、ナイロン、ビニロン、芳香族ポリアミド等の有機、無機の短繊維ｆが採用しうるが、混練り中の分散、混練りによる最適形状化、加硫成形時の加硫温度での軟化が少なくかつ路面掘り起こし効果に優れるグラスフアイバ−、カーボンファイバーなどの無機の短繊維ｆが好ましい。
【００２１】
そして本発明では、滑りやすい路面で旋回する際の横滑りを抑制するために、少なくとも車両装着時に車両外側に位置する外の接地端Ｅｏとタイヤ赤道Ｃとの間の領域Ｙ１（以下、外側接地領域Ｙ１という場合がある）において、前記短繊維ｆを、タイヤ半径方向外方に向かって車両外側に実質的に角度αで傾斜配向させている。しかも、この傾斜配向の角度αは、タイヤ赤道Ｃから外の接地端Ｅｏに向かって増加し、これによって前記外の接地端Ｅｏにおける短繊維ｆの角度α１を、タイヤ赤道Ｃにおける短繊維ｆの前記角度α２よりも大（α１＞α２）に設定している。
【００２２】
なお、短繊維ｆがタイヤ半径方向外方に向かって車両外側に実質的に傾斜配向するとは、短繊維ｆのうちの６５％以上のものが前記傾斜配向することを意味する。又短繊維の前記傾斜配向を外向きの傾斜配向という場合があり、これとは逆に、タイヤ半径方向外方に向かって車両内側に傾斜する向きの短繊維の傾斜配向を内向きの傾斜配向という場合がある。
【００２３】
特に本例では、短繊維ｆが、短繊維配合ゴム部１０の略全域に亘って、前記外向きの傾斜配向する場合を例示しており、この時、傾斜配向の前記角度αは、車両装着時に車両内側に位置する内の接地端Ｅｉから、外の接地端Ｅｏに向かって増加する。即ち、前記内の接地端における短繊維ｆの角度α３は、タイヤ赤道Ｃにおける前記角度α２よりも小（α１＞α２＞α３）をなす。
【００２４】
ここで、車両が旋回する際、遠心力によって旋回半径方向外側のタイヤ、特に該タイヤの外側接地領域Ｙ１に大きな横力Ｆが作用し、図２に示すように、トレッド部２は、直進時の形状ｊに比して外側に倒れ込む向きに変形する。この時、もし、短繊維ｆがタイヤ半径方向に配向している場合には、図２（Ｂ）に示すように、旋回時には、この短繊維ｆも外側に倒れ込むこととなる。即ち、横力Ｆに対して短繊維ｆが逃げる向きに作用するため、横滑りに対しての抑制効果が不十分なものとなってしまう。
【００２５】
これに対して、本実施形態の如く、短繊維ｆが、外向きの傾斜配向をする場合には、図２（Ａ）に示すように、旋回時には短繊維ｆが起き上がり、路面に対して深い角度或いは突き刺さる向きで作用するため、横滑りに対して大きな抗力となって機能し、優れた横滑り抑制効果を発揮することができる。
【００２６】
なお前記傾斜配向の角度αを、内の接地端Ｅｉから外の接地端Ｅｏに向かって増加させたのは、旋回時に作用する横力Ｆが、内の接地端Ｅｉから外の接地端Ｅｏに向かって増加するからであり、この横力Ｆに合わせて角度αを変化させることにより、直進時における路面との摩擦力、即ち制動・発進性能を高く確保しながら、旋回時における横滑り抑制効果を有効に発揮させることが可能になる。
【００２７】
特に前記角度α１を３０〜６０°の範囲、前記角度α２を１０〜３５°の範囲、又前記角度α３を０〜１５°の範囲とするのが、前記制動・発進性能と横滑り抑制効果との観点から好ましい。前記角度α１、α２、α３が、夫々６０°、３５°、１５°を越えると、横滑り抑制効果が頭打ちとなるだけでなく、制動・発進性能が低下するなど操縦安定性に不利となる。又前記角度α１、α２、α３が、夫々３０°、１５°、０°より小では、横滑り抑制効果を充分に得ることができなくなる。
【００２８】
この時、前記角度αの差α１−α２を５〜２５°、差α２−α３を５〜２０°とするのが、工程での作り易さの観点から好ましい。
【００２９】
なお前記角度α１、α２、α３の値は、夫々、外の接地端Ｅｏ、タイヤ赤道Ｃ、及び内の接地端Ｅｉを中心としてサンプリングした単位体積１ｃｍ3 の短繊維配合ゴム中に含まれる短繊維ｆの傾斜角度の平均値を意味する。
【００３０】
次ぎに、旋回時には、前記トレッド部２が外側に倒れ込むため、外の接地端Ｅｏよりもタイヤ軸方向外側のトレッド面２Ｓの部分も接地が見込まれる。従って本例では、横滑り抑制効果をさらに高めるために、図３に示すように、トレッド面２Ｓ上における前記短繊維配合ゴム部１０のタイヤ軸方向外縁１０Ｅを、前記接地端Ｅｏよりもタイヤ軸方向外側に位置せしめ、この外縁１０Ｅと接地端Ｅｏとの間の距離Ｌの領域Ｙ２を、準接地領域Ｙ２として構成している。
【００３１】
この時、前記距離Ｌはタイヤ巾Ｗの０．０５〜０．１５倍の範囲であることが好ましく、０．０５未満では準接地領域Ｙ２が過小となって、横滑り抑制効果のさらなる上昇が見込み難くなる。逆に０．１５倍を越えると前記準接地領域Ｙ２が不必要に大きくなりすぎる等、コスト的に不利となる。なお前記距離Ｌ、タイヤ巾Ｗは、前記標準状態のタイヤにおける値である。
【００３２】
又本例ではさらに、旋回時に前記準接地領域Ｙ２を接地しやすくするために、準接地領域Ｙ２における、トレッド面２Ｓの接線の半径方向に対する角度βを、４５〜９０度の範囲としている。この角度βが４５度未満では、前記準接地領域Ｙ２が接地し難くなる、或いは接地圧が小さくなって横滑り抑制効果の上昇が見込み難くなる。なお前記角度βは、外の接地端Ｅｏから外縁１０Ｅにかけて次第に減少する。
【００３３】
又本例では、前記外側接地領域Ｙ１には、外の接地端Ｅｏに沿ってタイヤ周方向にのびる外の縦主溝２０を含む縦主溝が配されている。この時、図４に示すように、前記外の縦主溝２０の溝断面において、タイヤ赤道側の溝壁２１は、溝底から傾斜してのびる第１の溝壁２１Ａと、その半径方向外端から前記第１の溝壁２１Ａよりも急傾斜でトレッド面２Ｓまでのびる第２の溝壁２１Ｂとからなる屈曲面として形成される。
【００３４】
なお、第１の溝壁２１Ａのトレッド面２Ｓの法線に対する角度θ１は、従来的な５〜２５度の範囲であって、第２の溝壁２１Ｂの角度θ２は、前記角度θ１より小で、できるだけ小さい、例えば０度が好ましい。又第２の溝壁２１Ｂのトレッド面２Ｓからの高さＬａは、縦主溝２０の溝深さＨの０．２〜０．５倍が好ましい。この第２の溝壁２１Ｂは、路面との引っ掛かりが大きくなるため、横滑りに対しての抗力として期待でき、前述の短繊維の傾斜配向と相俟って、横滑り抑制効果をさらに向上できる。
【００３５】
次ぎに、このような傾斜配向の短繊維配合ゴム部１０を有する空気入りタイヤの製造方法を以下に説明する。まず、前記短繊維配合ゴム部１０は、図５、６に示すように、巾Ｗａが５〜５０ｍｍかつ厚さＴａが０．５〜３．０ｍｍの長尺帯状のゴムストリップ３０を用いて形成される。
【００３６】
詳しくは、このゴムストリップ３０を、円筒ドラム上で螺旋状に巻回し、短繊維配合ゴム部１０の仕上げ断面形状に近い形状のストリップ巻回体３１を形成する。本例では、このストリップ巻回体３１は、ゴム押出機等を用いて押出し成形されたベースゴム層Ｇ２用の基体３２上に形成される。なお仕上げ断面形状とは、タイヤの生カバーを形成するのに際して要求される断面形状であって、加硫後の仕上がりタイヤにおける断面形状とは異なる。
【００３７】
ここで、重要なことは、前記ゴムストリップ３０が、図５の如く、短繊維ｆを実質的に巾方向に配向していることである。なお、短繊維ｆが実質的に巾方向に配向するとは、６５％以上、好ましくは９０％以上の短繊維ｆが、巾方向に対して０±１５度以内の角度γで配向していることである。このようなゴムストリップ３０は、例えば図７に例示する如く、ゴム押出機等を用いて厚さＴａでチューブ状に押し出された押出体３３を、巾Ｗａで螺旋状に連続的に切断することにより得ることができる。
【００３８】
そして、短繊維ｆを巾方向に配向した前記ゴムストリップ３０を、車両外側から車両内側に向かって順次螺旋巻きしていくことにより、前記ストリップ巻回体３１を形成するのである。この時、ゴムストリップ３０自体が、タイヤ半径方向外方に向かって車両外側に傾斜するため、前記短繊維ｆも同様の外向きの傾斜配向となる。
【００３９】
又前記短繊維配合ゴム部１０を前記ストリップ巻回体３１で形成した以外は、従来の製造方法と実質的に同様であり、このストリップ巻回体３１を用いたタイヤの生カバーを、金型内で加硫成形することにより、前記空気入りタイヤ１が形成される。
【００４０】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。即ち、発明の空気入りタイヤ１は、氷路面だけでなくウエット路面などでの横滑りも抑制できるため、例えばスタッドレスタイヤやスノータイヤなどの冬用タイヤだけでなく、オールシーズンタイヤ、さらには夏用タイヤにも採用できる。又乗用車用タイヤ以外にも、小型トラック用タイヤ、重荷重用タイヤなど各種のカテゴリのいタイヤとして実施できる。
【００４１】
【実施例】
図１に示す構造を有する乗用車用タイヤ（サイズ：２０５／６５Ｒ１５）を表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤの、氷路面上での耐横滑り性能（旋回性能）、及び制動・発進性能（直進性能）をテストし、互いに比較した。なおキャップゴム層のゴム組成は、表２に示す。
【００４２】
（１） 耐横滑り性能（旋回性能）；
試供タイヤを、リム（６ＪＪ×１５）、内圧（２２０ｋＰａ）の条件にて、車両（２０００ｃｃ／ＦＲ車）の４輪に装着し、気温０±１℃の環境下の氷盤（路面温度−３±１℃）上を速度４０ｋｍ／ｈで旋回半径２５ｍで旋回走行し、その時の耐横滑り性能をドライバーの官能評価により従来例を１００とする指数で表示している。指数の大きい方が良好である。
【００４３】
（２）制動・発進性能（直進性能）
前記氷盤上で、発進、加速、制動を繰り返し、制動・発進性能をドライバーの官能評価により従来例を１００とする指数で表示している。指数の大きい方が良好である。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【００４６】
表の如く、実施例のタイヤは、耐横滑り性能を大幅に高めることができ、滑りやすい路面での操縦安定性を向上しうるのが確認できる。特に実施例１〜３のものは、制動・発進性能を高く確保しながら、優れた耐横滑り性能を発揮しうる。
【００４７】
【発明の効果】
叙上の如く本発明の空気入りタイヤは、トレッドゴムに配合する短繊維をタイヤ半径方向外方に向かって車両外側に傾斜せしめ、しかも車両外側の接地端における短繊維の傾斜角度α１を、タイヤ赤道における短繊維の傾斜角度α２よりも大に設定している。従って、旋回時の横滑りを大巾に抑制でき、滑りやすい路面での操縦安定性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のタイヤの断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の作用効果を説明する線図である。
【図３】外の接地端の近傍を拡大して示す部分断面図である。
【図４】外の縦主溝の断面形状を説明する断面図である。
【図５】ゴムストリップを説明する斜視図である。
【図６】ゴムストリップを用いたトレッドゴムの製造方法を説明する線図である。
【図７】ゴムストリップの形成方法の一例を説明する線図である。
【符号の説明】
２ トレッド部
２Ｓ トレッド面
１０ 短繊維配合ゴム部
１０Ｅ 短繊維配合ゴム部のタイヤ軸方向外縁
３０ ゴムストリップ
３１ ストリップ巻回体
Ｃ タイヤ赤道
Ｅｏ 外の接地端
Ｅｉ 内の接地端
ｆ 短繊維
Ｇ トレッドゴム
Ｙ１、Ｙ２ 領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば氷路面やウエット路面などの滑りやすい路面で旋回する際の横滑りを抑制し、操縦安定性を向上した空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
例えばスタッドレスタイヤ等の冬用タイヤでは、氷路面での走行性能（以下氷上性能という）を向上させるために、路面掘り起こし摩擦や粘着摩擦を増加させる必要があり、従来から、トレッドゴムの氷路面に対する摩擦係数を上げる種々の研究が試みられている。
【０００３】
その一つとして、トレッドゴム中に短繊維を配合するとともに、この短繊維をタイヤ半径方向（トレッドゴムの厚さ方向）に配向させることが提案されている。このものは、短繊維が半径方向に配向することにより、路面掘り起こし能力が高まるとともに、路面の細かな凹凸に追随する厚さ方向の柔らかさが確保できるため粘着摩擦力も改善され、氷上性能を大きく向上できるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の車両の高性能化、高出力化等に伴い、氷上性能のさらなる向上、とりわけ滑り事故の防止のために、旋回時における横滑りの抑制が強く望まれている。
【０００５】
そこで本発明の第１の目的は、トレッドゴムに配合する短繊維をタイヤ半径方向外方に向かって車両外側に傾斜せしめ、しかも車両外側の接地端における短繊維の傾斜角度α１を、タイヤ赤道における短繊維の傾斜角度α２よりも大とすることを基本として、旋回時の横滑りを大巾に抑制でき、滑りやすい路面での操縦安定性を向上した空気入りタイヤを提供することにある。
【０００６】
又本発明の第２の目的は、短繊維を巾方向に配向した長尺帯状のゴムストリップを用いることを基本として、前記空気入りタイヤを簡易に形成しうる製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、空気入りタイヤであって、トレッド部をなすトレッドゴムが、ゴム中に短繊維を含有させた短繊維配合ゴムからなりかつトレッド面をなす短繊維配合ゴム部を有するとともに、
少なくとも車両装着時に車両外側に位置する外の接地端とタイヤ赤道との間の領域において、前記短繊維は、タイヤ半径方向外方に向かって車両外側に実質的に角度αで傾斜配向し、かつ前記外の接地端における短繊維の前記角度α１は、タイヤ赤道における短繊維の前記角度α２よりも大としたことを特徴としている。
【０００８】
又請求項２の発明では、前記角度α１は、３０〜６０°の範囲、かつ前記角度α２は、１０〜３５°の範囲であることを特徴としている。
【０００９】
又請求項３の発明では、車両装着時に車両内側に位置する内の接地端における短繊維の前記角度α３は、０〜１５°かつタイヤ赤道における前記角度α２よりも小としたことを特徴としている。
【００１０】
又請求項４の発明では、前記トレッド面上における前記短繊維配合ゴム部のタイヤ軸方向外縁は、前記接地端よりもタイヤ軸方向外側に距離Ｌを隔たるとともに、この距離Ｌはタイヤ巾の０．０５〜０．１５倍としたことを特徴としている。
【００１１】
又請求項５の発明では、前記短繊維配合ゴム部のタイヤ軸方向外縁と前記接地端との間の領域において、トレッド面の接線の半径方向に対する角度βは、４５〜９０度の範囲であることを特徴としている。
【００１２】
又請求項６の発明は、前記請求項１〜５の何れかに記載の空気入りタイヤの製造方法であって、前記短繊維配合ゴム部は、巾Ｗａが５〜５０ｍｍかつ厚さＴａが０．５〜３．０ｍｍの長尺帯状のゴムストリップを、円筒ドラム上で螺旋状に巻回してなるストリップ巻回体によって形成されるとともに、
前記ゴムストリップは、短繊維を実質的に巾方向に配向してなり、かつ該ゴムストリップを車両外側から車両内側に向かって螺旋巻きしたことを特徴としている。
【００１３】
なお本明細書において、「接地端」とは、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した標準状態のタイヤに、正規荷重を負荷してキャンバー角ー０°で平面に接地させたときのトレッド接地面のタイヤ軸方向外端位置を意味する。
【００１４】
また、前記「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" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"とする。また、前記「正規内圧」とは、前記規格が定める空気圧であり、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とする。さらに、前記「正規荷重」とは、前記規格が定める荷重であり、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"とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤ１が乗用車用のスタッドレスタイヤとして形成された場合の子午断面を示している。
【００１６】
図１において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内方に配されるベルト層７とを含むコード層によって補強される。
【００１７】
前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５〜９０度の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａからなり、その両端は、前記ビードコア５の周りで折返して係止される。又前記ベルト層７は、スチールコード等の高強力のベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５度の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなり、各ベルトコードがプライ間相互で交差することによって、強固なトラス構造を形成し、トレッド部２をタガ効果を有して補強している。
【００１８】
次ぎに、前記トレッド部２を構成するトレッドゴムＧは、トレッド面２Ｓをなす短繊維配合ゴム部１０を有して形成される。本例では、トレッドゴムＧが、トレッド面２Ｓをなすキャップゴム層Ｇ１と、その半径方向内側のベースゴム層Ｇ２との２層構造をなす場合を例示しており、このキャップゴム層Ｇ１が前記短繊維配合ゴム部１０に相当する。
【００１９】
ここで、前記短繊維配合ゴム部１０は、ゴム中に短繊維ｆを含有させた短繊維配合ゴムからなり、この短繊維配合ゴムとして、直径が１０〜１００μｍ、かつ長さが５０〜１０００μｍの短繊維ｆを、ゴム成分１００重量部に対して５〜４０重量部配合したものが好適に採用される。
【００２０】
前記短繊維ｆとしては、例えばグラスファイバ−、カーボンファイバ、アルミウイスカー、ポリエステル、ナイロン、ビニロン、芳香族ポリアミド等の有機、無機の短繊維ｆが採用しうるが、混練り中の分散、混練りによる最適形状化、加硫成形時の加硫温度での軟化が少なくかつ路面掘り起こし効果に優れるグラスフアイバ−、カーボンファイバーなどの無機の短繊維ｆが好ましい。
【００２１】
そして本発明では、滑りやすい路面で旋回する際の横滑りを抑制するために、少なくとも車両装着時に車両外側に位置する外の接地端Ｅｏとタイヤ赤道Ｃとの間の領域Ｙ１（以下、外側接地領域Ｙ１という場合がある）において、前記短繊維ｆを、タイヤ半径方向外方に向かって車両外側に実質的に角度αで傾斜配向させている。しかも、この傾斜配向の角度αは、タイヤ赤道Ｃから外の接地端Ｅｏに向かって増加し、これによって前記外の接地端Ｅｏにおける短繊維ｆの角度α１を、タイヤ赤道Ｃにおける短繊維ｆの前記角度α２よりも大（α１＞α２）に設定している。
【００２２】
なお、短繊維ｆがタイヤ半径方向外方に向かって車両外側に実質的に傾斜配向するとは、短繊維ｆのうちの６５％以上のものが前記傾斜配向することを意味する。又短繊維の前記傾斜配向を外向きの傾斜配向という場合があり、これとは逆に、タイヤ半径方向外方に向かって車両内側に傾斜する向きの短繊維の傾斜配向を内向きの傾斜配向という場合がある。
【００２３】
特に本例では、短繊維ｆが、短繊維配合ゴム部１０の略全域に亘って、前記外向きの傾斜配向する場合を例示しており、この時、傾斜配向の前記角度αは、車両装着時に車両内側に位置する内の接地端Ｅｉから、外の接地端Ｅｏに向かって増加する。即ち、前記内の接地端における短繊維ｆの角度α３は、タイヤ赤道Ｃにおける前記角度α２よりも小（α１＞α２＞α３）をなす。
【００２４】
ここで、車両が旋回する際、遠心力によって旋回半径方向外側のタイヤ、特に該タイヤの外側接地領域Ｙ１に大きな横力Ｆが作用し、図２に示すように、トレッド部２は、直進時の形状ｊに比して外側に倒れ込む向きに変形する。この時、もし、短繊維ｆがタイヤ半径方向に配向している場合には、図２（Ｂ）に示すように、旋回時には、この短繊維ｆも外側に倒れ込むこととなる。即ち、横力Ｆに対して短繊維ｆが逃げる向きに作用するため、横滑りに対しての抑制効果が不十分なものとなってしまう。
【００２５】
これに対して、本実施形態の如く、短繊維ｆが、外向きの傾斜配向をする場合には、図２（Ａ）に示すように、旋回時には短繊維ｆが起き上がり、路面に対して深い角度或いは突き刺さる向きで作用するため、横滑りに対して大きな抗力となって機能し、優れた横滑り抑制効果を発揮することができる。
【００２６】
なお前記傾斜配向の角度αを、内の接地端Ｅｉから外の接地端Ｅｏに向かって増加させたのは、旋回時に作用する横力Ｆが、内の接地端Ｅｉから外の接地端Ｅｏに向かって増加するからであり、この横力Ｆに合わせて角度αを変化させることにより、直進時における路面との摩擦力、即ち制動・発進性能を高く確保しながら、旋回時における横滑り抑制効果を有効に発揮させることが可能になる。
【００２７】
特に前記角度α１を３０〜６０°の範囲、前記角度α２を１０〜３５°の範囲、又前記角度α３を０〜１５°の範囲とするのが、前記制動・発進性能と横滑り抑制効果との観点から好ましい。前記角度α１、α２、α３が、夫々６０°、３５°、１５°を越えると、横滑り抑制効果が頭打ちとなるだけでなく、制動・発進性能が低下するなど操縦安定性に不利となる。又前記角度α１、α２、α３が、夫々３０°、１５°、０°より小では、横滑り抑制効果を充分に得ることができなくなる。
【００２８】
この時、前記角度αの差α１−α２を５〜２５°、差α２−α３を５〜２０°とするのが、工程での作り易さの観点から好ましい。
【００２９】
なお前記角度α１、α２、α３の値は、夫々、外の接地端Ｅｏ、タイヤ赤道Ｃ、及び内の接地端Ｅｉを中心としてサンプリングした単位体積１ｃｍ3 の短繊維配合ゴム中に含まれる短繊維ｆの傾斜角度の平均値を意味する。
【００３０】
次ぎに、旋回時には、前記トレッド部２が外側に倒れ込むため、外の接地端Ｅｏよりもタイヤ軸方向外側のトレッド面２Ｓの部分も接地が見込まれる。従って本例では、横滑り抑制効果をさらに高めるために、図３に示すように、トレッド面２Ｓ上における前記短繊維配合ゴム部１０のタイヤ軸方向外縁１０Ｅを、前記接地端Ｅｏよりもタイヤ軸方向外側に位置せしめ、この外縁１０Ｅと接地端Ｅｏとの間の距離Ｌの領域Ｙ２を、準接地領域Ｙ２として構成している。
【００３１】
この時、前記距離Ｌはタイヤ巾Ｗの０．０５〜０．１５倍の範囲であることが好ましく、０．０５未満では準接地領域Ｙ２が過小となって、横滑り抑制効果のさらなる上昇が見込み難くなる。逆に０．１５倍を越えると前記準接地領域Ｙ２が不必要に大きくなりすぎる等、コスト的に不利となる。なお前記距離Ｌ、タイヤ巾Ｗは、前記標準状態のタイヤにおける値である。
【００３２】
又本例ではさらに、旋回時に前記準接地領域Ｙ２を接地しやすくするために、準接地領域Ｙ２における、トレッド面２Ｓの接線の半径方向に対する角度βを、４５〜９０度の範囲としている。この角度βが４５度未満では、前記準接地領域Ｙ２が接地し難くなる、或いは接地圧が小さくなって横滑り抑制効果の上昇が見込み難くなる。なお前記角度βは、外の接地端Ｅｏから外縁１０Ｅにかけて次第に減少する。
【００３３】
又本例では、前記外側接地領域Ｙ１には、外の接地端Ｅｏに沿ってタイヤ周方向にのびる外の縦主溝２０を含む縦主溝が配されている。この時、図４に示すように、前記外の縦主溝２０の溝断面において、タイヤ赤道側の溝壁２１は、溝底から傾斜してのびる第１の溝壁２１Ａと、その半径方向外端から前記第１の溝壁２１Ａよりも急傾斜でトレッド面２Ｓまでのびる第２の溝壁２１Ｂとからなる屈曲面として形成される。
【００３４】
なお、第１の溝壁２１Ａのトレッド面２Ｓの法線に対する角度θ１は、従来的な５〜２５度の範囲であって、第２の溝壁２１Ｂの角度θ２は、前記角度θ１より小で、できるだけ小さい、例えば０度が好ましい。又第２の溝壁２１Ｂのトレッド面２Ｓからの高さＬａは、縦主溝２０の溝深さＨの０．２〜０．５倍が好ましい。この第２の溝壁２１Ｂは、路面との引っ掛かりが大きくなるため、横滑りに対しての抗力として期待でき、前述の短繊維の傾斜配向と相俟って、横滑り抑制効果をさらに向上できる。
【００３５】
次ぎに、このような傾斜配向の短繊維配合ゴム部１０を有する空気入りタイヤの製造方法を以下に説明する。まず、前記短繊維配合ゴム部１０は、図５、６に示すように、巾Ｗａが５〜５０ｍｍかつ厚さＴａが０．５〜３．０ｍｍの長尺帯状のゴムストリップ３０を用いて形成される。
【００３６】
詳しくは、このゴムストリップ３０を、円筒ドラム上で螺旋状に巻回し、短繊維配合ゴム部１０の仕上げ断面形状に近い形状のストリップ巻回体３１を形成する。本例では、このストリップ巻回体３１は、ゴム押出機等を用いて押出し成形されたベースゴム層Ｇ２用の基体３２上に形成される。なお仕上げ断面形状とは、タイヤの生カバーを形成するのに際して要求される断面形状であって、加硫後の仕上がりタイヤにおける断面形状とは異なる。
【００３７】
ここで、重要なことは、前記ゴムストリップ３０が、図５の如く、短繊維ｆを実質的に巾方向に配向していることである。なお、短繊維ｆが実質的に巾方向に配向するとは、６５％以上、好ましくは９０％以上の短繊維ｆが、巾方向に対して０±１５度以内の角度γで配向していることである。このようなゴムストリップ３０は、例えば図７に例示する如く、ゴム押出機等を用いて厚さＴａでチューブ状に押し出された押出体３３を、巾Ｗａで螺旋状に連続的に切断することにより得ることができる。
【００３８】
そして、短繊維ｆを巾方向に配向した前記ゴムストリップ３０を、車両外側から車両内側に向かって順次螺旋巻きしていくことにより、前記ストリップ巻回体３１を形成するのである。この時、ゴムストリップ３０自体が、タイヤ半径方向外方に向かって車両外側に傾斜するため、前記短繊維ｆも同様の外向きの傾斜配向となる。
【００３９】
又前記短繊維配合ゴム部１０を前記ストリップ巻回体３１で形成した以外は、従来の製造方法と実質的に同様であり、このストリップ巻回体３１を用いたタイヤの生カバーを、金型内で加硫成形することにより、前記空気入りタイヤ１が形成される。
【００４０】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。即ち、発明の空気入りタイヤ１は、氷路面だけでなくウエット路面などでの横滑りも抑制できるため、例えばスタッドレスタイヤやスノータイヤなどの冬用タイヤだけでなく、オールシーズンタイヤ、さらには夏用タイヤにも採用できる。又乗用車用タイヤ以外にも、小型トラック用タイヤ、重荷重用タイヤなど各種のカテゴリのいタイヤとして実施できる。
【００４１】
【実施例】
図１に示す構造を有する乗用車用タイヤ（サイズ：２０５／６５Ｒ１５）を表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤの、氷路面上での耐横滑り性能（旋回性能）、及び制動・発進性能（直進性能）をテストし、互いに比較した。なおキャップゴム層のゴム組成は、表２に示す。
【００４２】
（１） 耐横滑り性能（旋回性能）；
試供タイヤを、リム（６ＪＪ×１５）、内圧（２２０ｋＰａ）の条件にて、車両（２０００ｃｃ／ＦＲ車）の４輪に装着し、気温０±１℃の環境下の氷盤（路面温度−３±１℃）上を速度４０ｋｍ／ｈで旋回半径２５ｍで旋回走行し、その時の耐横滑り性能をドライバーの官能評価により従来例を１００とする指数で表示している。指数の大きい方が良好である。
【００４３】
（２）制動・発進性能（直進性能）
前記氷盤上で、発進、加速、制動を繰り返し、制動・発進性能をドライバーの官能評価により従来例を１００とする指数で表示している。指数の大きい方が良好である。
【００４４】
【表１】
【表２】
表の如く、実施例のタイヤは、耐横滑り性能を大幅に高めることができ、滑りやすい路面での操縦安定性を向上しうるのが確認できる。特に実施例１〜３のものは、制動・発進性能を高く確保しながら、優れた耐横滑り性能を発揮しうる。
【００４７】
【発明の効果】
叙上の如く本発明の空気入りタイヤは、トレッドゴムに配合する短繊維をタイヤ半径方向外方に向かって車両外側に傾斜せしめ、しかも車両外側の接地端における短繊維の傾斜角度α１を、タイヤ赤道における短繊維の傾斜角度α２よりも大に設定している。従って、旋回時の横滑りを大巾に抑制でき、滑りやすい路面での操縦安定性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のタイヤの断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の作用効果を説明する線図である。
【図３】外の接地端の近傍を拡大して示す部分断面図である。
【図４】外の縦主溝の断面形状を説明する断面図である。
【図５】ゴムストリップを説明する斜視図である。
【図６】ゴムストリップを用いたトレッドゴムの製造方法を説明する線図である。
【図７】ゴムストリップの形成方法の一例を説明する線図である。
【符号の説明】
２ トレッド部
２Ｓ トレッド面
１０ 短繊維配合ゴム部
１０Ｅ 短繊維配合ゴム部のタイヤ軸方向外縁
３０ ゴムストリップ
３１ ストリップ巻回体
Ｃ タイヤ赤道
Ｅｏ 外の接地端
Ｅｉ 内の接地端
ｆ 短繊維
Ｇ トレッドゴム
Ｙ１、Ｙ２ 領域
Claims (6)
- トレッド部をなすトレッドゴムが、ゴム中に短繊維を含有させた短繊維配合ゴムからなりかつトレッド面をなす短繊維配合ゴム部を有するとともに、
少なくとも車両装着時に車両外側に位置する外の接地端とタイヤ赤道との間の領域において、前記短繊維は、タイヤ半径方向外方に向かって車両外側に実質的に角度αで傾斜配向し、かつ前記外の接地端における短繊維の前記角度α１は、タイヤ赤道における短繊維の前記角度α２よりも大としたことを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記角度α１は、３０〜６０°の範囲、かつ前記角度α２は、１０〜３５°の範囲であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
- 車両装着時に車両内側に位置する内の接地端における短繊維の前記角度α３は０〜１５°かつタイヤ赤道における前記角度α２よりも小としたことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
- 前記トレッド面上における前記短繊維配合ゴム部のタイヤ軸方向外縁は、前記接地端よりもタイヤ軸方向外側に距離Ｌ隔たるとともに、この距離Ｌはタイヤ巾の０．０５〜０．１５倍としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記短繊維配合ゴム部のタイヤ軸方向外縁と前記接地端との間の領域において、トレッド面の接線の半径方向に対する角度βは、４５〜９０度の範囲であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の空気入りタイヤ。
- 請求項１〜５の何れかに記載の空気入りタイヤの製造方法であって、
前記短繊維配合ゴム部は、巾Ｗａが５〜５０ｍｍかつ厚さＴａが０．５〜３．０ｍｍの長尺帯状のゴムストリップを、円筒ドラム上で螺旋状に巻回してなるストリップ巻回体によって形成されるとともに、
前記ゴムストリップは、短繊維を実質的に巾方向に配向してなり、かつ該ゴムストリップを車両外側から車両内側に向かって螺旋巻きしたことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
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