JP5389687B2

JP5389687B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5389687B2
Application number: JP2010031479A
Authority: JP
Inventors: 佳則朝山
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2030-02-16
Also published as: CN102161299A; US20110198006A1; DE102011000745A1; JP2011168092A

Description

本発明は、氷雪路面での走行性能と乾燥路面での走行性能との両立を良好に実現できる空気入りタイヤに関し、特にスタッドレスタイヤとして有用である。

一般に、スタッドレスタイヤでは、トレッドに比較的軟らかいゴムが使用される。これにより、制動時やコーナリング時に陸部が適度に倒れ込みやすくなり、それに伴って発現されるエッジ効果によって、摩擦係数が低い氷雪路面での走行性能（以下、アイス性能と呼ぶ。）を高めることができる。

ところで、近年では、地球温暖化による暖冬の影響もあってか、スタッドレスタイヤで乾燥路面を走行する機会が増えており、アイス性能だけでなく、乾燥路面での走行性能（以下、ドライ性能と呼ぶ。）も要求される傾向にある。ドライ性能は、トレッドに比較的硬いゴムを使用したり、サイプ密度を低く設定したりすることで向上できるが、その反面、アイス性能は低下してしまう。このため、ゴム配合やサイプ密度とは無関係に、アイス性能とドライ性能とを良好に両立できる方策が強く望まれる。

下記特許文献１には、少なくともベルト層の両側部の位置に、幅狭の補強層を配置した空気入りタイヤが記載されている。しかし、この構造は、補強層により空気入りタイヤの走行時における径成長を抑制するものに過ぎず、アイス性能とドライ性能の両立に関する改善効果は殆どないと考えられる。即ち、アイス性能を確保しながらドライ性能を向上するには、ゴム硬度やサイプ密度に依存しない手法で陸部の倒れ込みを抑制する必要があるものの、当該タイヤは、そのための構造を開示するものではない。

下記特許文献２には、ベルト層の外側に、陸部のリブ状部分の内方に位置する高密度部と、縦溝の内方に位置する低密度部とを有するバンド層を設けた空気入りタイヤが記載されており、高密度部としてバンドプライを３枚重ねて形成したものが開示されている。しかし、当該タイヤにおいても、陸部の倒れ込みを抑制する効果が十分とは言えず、アイス性能とドライ性能の両立に対する寄与は小さいと考えられる。また、バンドプライの端部を起点としたセパレーションの発生も懸念される。そもそも、当該タイヤはレーシング用タイヤとして使用されるものであり、スタッドレスタイヤにおける上記の問題に対し、その解決手段を示唆するものではない。

特開２００６−１０３３９７号公報特開平１１−２９１７１３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、アイス性能とドライ性能との両立を実現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。本発明によれば、タイヤ周方向に沿って延びる複数本の主溝と、前記主溝により区画された陸部とが設けられ、ＪＩＳＫ６２５３のタイプＡデュロメータの測定値としてのゴム硬度が４０〜６０度であるトレッドゴムと、前記トレッドゴムに埋設されたベルト層と、前記ベルト層の外周に配設されたベルト補強層と、を備える空気入りタイヤにおいて、前記ベルト補強層が、少なくとも３層で構成された補強積層部を前記陸部の内方域に有し、前記補強積層部は、トレッド面から最外層までの深さが前記主溝の溝深さよりも小さく、前記補強積層部の幅方向両側にて最外層がその内周に位置する層の端部の側方を覆うとともに、前記補強積層部が前記主溝の溝底付近の溝壁に沿った部分を有することを特徴とする空気入りタイヤが提供される。

この空気入りタイヤでは、ベルト補強層が陸部の内方域に補強積層部を有していることにより、陸部の剛性を向上できる。しかも、補強積層部は、少なくとも３層で構成され、トレッド面から最外層までの深さが主溝の溝深さよりも小さく、最外層がその内周に位置する層の端部の側方を覆うため、主溝の溝壁が効果的に補強される。その結果、ゴム配合やサイプ密度をアイス性能に有利に設定していても、陸部の倒れ込みを抑制することができ、アイス性能とドライ性能との両立を良好に実現できる。また、最外層がその内周に位置する層の端部の側方を覆うことにより、該端部を起点としたセパレーションの発生を防ぐことができる。

本発明によれば、前記補強積層部の幅方向両側にて、最外層がその内周に位置する層の端部の側方を覆う構造が提供される。かかる構成によれば、補強積層部の幅方向両側において、主溝の溝壁を補強して陸部の倒れ込みを抑制できるとともに、耐セパレーション性能も向上できる。

本発明の一態様によれば、前記補強積層部の最外層がその内周に位置する層の端部を包み込むように構成された構造が提供される。かかる構成によれば、内周に位置する層の端部を起点としたセパレーションの進展を阻止して、耐セパレーション性能を効果的に高めることができる。

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半断面図図１のタイヤの要部を示す拡大図本発明の他の実施形態における補強積層部を示す要部断面図図３ａにおける断面の一例を示す斜視図本発明の他の実施形態における補強積層部を示す要部断面図補強積層部の包み込み構造の変形例を示す図本発明の他の実施形態におけるタイヤ子午線半断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１に示した空気入りタイヤは、一対の環状のビード部１と、ビード部１からタイヤ径方向外側へ延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の外周側端に連なるトレッド部３とを備える。カーカス層４は、トレッド部３からサイドウォール部２を経てビード部１に至り、ビードコア１ａとビードフィラー１ｂとを挟み込むようにして折り返されている。本実施形態のカーカス層４は、トレッド部３にてタイヤ幅方向に分断された中抜き構造を有するが、本発明はこれに限定されない。

トレッド部３の外周側部分を構成するトレッドゴム７には、タイヤ周方向に沿って延びる複数本の主溝８と、主溝８により区画された陸部９とが設けられている。陸部９は、タイヤ周方向に連続して延びるリブ、或いは複数のブロックにより構成される。後者の場合には、主溝８に交差する方向に延びた横溝により、陸部９がタイヤ周方向に分断される。陸部９の表面には、エッジ効果を十分に発揮してアイス性能を高める観点から、必要に応じてサイプが形成される。

ベルト層５は、トレッドゴム７に埋設されており、トレッド部３にてカーカス層４の外周に配設されている。ベルトプライ５ａ，５ｂは、タイヤ周方向に対して１０〜６０度の傾斜角度で配列したスチールコードをゴムコーティングして形成され、ベルト層５は、少なくとも２枚のベルトプライ（本実施形態では２枚のベルトプライ５ａ，５ｂ）を、そのコードが互いに逆向きになるように積層することで構成される。該コードは、ポリエステルやレーヨン、ナイロン、アラミド等の有機繊維からなるものでも構わない。

ベルト層５の外周にはベルト補強層６が配設され、それらの外周にトレッドゴム７が設けられている。ベルト補強層６は、３層で構成された補強積層部１０を陸部９の内方域に有する。また、本実施形態では、ベルト補強層６が、補強積層部１０とは別個に、ベルト層５の両端部を覆う一対の補強端部１１を有する。この補強端部１１は、ベルト層５の端部のばたつきを抑えて耐久性を向上する。

図２に拡大して示すように、補強積層部１０は、トレッド面から最外層１０ａまでの深さＤ１０が主溝８の溝深さＤ８よりも小さく、最外層１０ａが、その内周に位置する層１０ｂ，１０ｃの端部の側方を覆っている。これにより主溝８の溝壁が効果的に補強され、ゴム配合やサイプ密度をアイス性能に有利に設定しながらも陸部９の倒れ込みを抑制して、アイス性能とドライ性能との両立を良好に実現できる。かかる作用効果を確保する観点から、溝深さＤ８と深さＤ１０との差は１．０ｍｍ以上が好ましい。

また、最外層１０ａがその内周に位置する層１０ｂ，１０ｃの端部の側方を覆うことにより、該端部を起点としたセパレーションの発生を防いで、耐セパレーション性能を向上することができる。本実施形態では、そのような被覆構造を補強積層部１０の幅方向両側に適用しているため、その両側にて陸部９の倒れ込み抑制効果や耐セパレーション性能の向上効果が得られる。

補強積層部１０は、少なくとも部分的に３層以上で構成されるものであり、例えば４層以上で構成しても構わない。これによって、補強積層部１０の高さを確保しやすくなり、溝深さＤ８よりも深さＤ１０を小さくして、陸部９の根元部分を適切に補強することができる。一方、ベルト層５から主溝８の溝底までのゴム厚みＴは２ｍｍ程度であり、補強積層部に含まれるコードの直径が通常は１ｍｍ未満であることから、２層以下の補強積層部では、高さを適切に確保できない。

補強積層部１０の高さは、ＴＷＩ（トレッドウェアインジケータ、不図示）を超えないことが好ましい。ＴＷＩは、摩耗によるタイヤ交換時期を知らせるために主溝８の溝底に設けられる突起であり、例えば溝底から１．６ｍｍの高さで設けられる。

ベルト補強層６は、タイヤ周方向に実質的に平行に延びてゴムコーティングされたコードＣにより構成されている。コードＣの素材としては、ナイロンやアラミド、ポリエステル、レーヨン等の有機繊維が例示され、その直径は例えば０．５〜０．８ｍｍであり、一般的なベルト補強層に含まれるコードと同等の物性を有するものが採用できる。ベルト補強層６は、ゴム被覆した１本のコードＣを、或いはゴム被覆した複数本のコードＣからなる小幅の帯状プライを、タイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回することで形成してもよい。

この補強積層部１０は、上述のように最外層１０ａが層１０ｂ，１０ｃの端部の側方を覆う構造であるため、主溝８の溝底付近の溝壁に沿った部分を有し、その層間（即ち、層１０ａと層１０ｂとの間、及び／又は、層１０ｂと層１０ｃとの間）の高さにもコードＣが配置され得る。これによって、陸部９の根元部分の補強効果が高められ、コーナリング時などにおいて操縦安定性が向上する。

主溝８の溝壁から補強積層部１０までのタイヤ幅方向の距離ａは、１．０〜３．０ｍｍが好ましく、１．０〜１．５ｍｍがより好ましい。この距離ａが３．０ｍｍを超えると、補強積層部１０によって陸部９の剛性を向上する効果が小さくなる傾向にあり、この距離ａが１．０ｍｍ未満であると、補強積層部１０が溝壁に近付き過ぎるため、タイヤの加硫成形時における主溝８の形成工程に支障を来たす恐れがある。

トレッドゴム７に形成される主溝８の本数は特に限定されないが、本実施形態では、タイヤ赤道ＣＬを挟んで片側に２本ずつ合計４本の主溝８が形成された例を示す。この場合、陸部９が、タイヤ赤道ＣＬを含んだセンター陸部と、その両側に位置する一対のメディエイト陸部と、最外側に位置する一対のショルダー陸部とからなる。補強積層部１０は、少なくとも１つの陸部９に配設されてあればよいが、センター陸部ではドライ性能への寄与が比較的高いことから、本実施形態のように、少なくともセンター陸部の内方域に補強積層部１０を配設することが好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、前述の如き作用効果を奏してアイス性能とドライ性能との両立を良好に実現できることから、特にスタッドレスタイヤとして有用である。スタッドレスタイヤとして、陸部９の適度な倒れ込みを容易に発現できるように、トレッドゴム７のゴム硬度（ＪＩＳＫ６２５３のタイプＡデュロメータの測定値）は４０〜６０度であり、４５〜５５度がより好ましい。

ベルト補強層６は、ベルト層５を全体的に覆う幅広の層を有してもよく、そのような幅広の層が１層である構造は、１キャップ補強構造と呼ばれる。例えば、ベルト層５の直上の層１０ｃがベルト層５よりも幅広で補強端部１１を兼ねてもよく、その幅広の層１０ｃと層１０ａ，１０ｂとで補強積層部１０を構成してもよい。この場合、最外層１０ａは、層１０ｂの端部のみを覆うことになるが、最外層１０ａにより端部の側方を覆われる内周の層は、少なくとも１層あればよい。また、後述する実施例１〜３のように、１キャップ補強構造を採用して、その外周に上記の補強積層部１０を配設してもよく、その場合には補強積層部が４層で構成される。

上記のように、本発明では、主溝８の溝底の内方域にも補強積層部１０を配置する形態が考えられるが、ベルト補強層６は主溝８の溝底の内方域を避けて配置されることが好ましい。主溝８の溝底の内方域を補強してもドライ性能にはさほど寄与せず、陸部９の倒れ込みを抑制するには、陸部９の内方域に補強積層部１０を配設すれば十分である。また、タイヤの加硫成形時において主溝８の形成工程を支障なく実行するうえでは、かかる構成が有利である。この場合における補強積層部１０は、最外層の内周に２層以上の幅狭の層を有する構造になる。

本発明は上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。トレッド面に形成されるトレッドパターンは、使用する用途や条件に応じて適宜に変更することができる。また、トレッドゴムは、単層に限られず、ベースゴムの外周にキャップゴムを積層したキャップ・ベース構造のような複層であってもよい。

以下、本発明の空気入りタイヤで使用され得る補強積層部の他の形態について説明する。図３ａに示した補強積層部２０は、その幅方向中央にて最外層２０ａを分断した例であり、層２０ｃの幅寸法ｂに対する分断間隔ｃの比率ｃ／ｂは、例えば０．１〜０．６である。また、二分した最外層２０ａのうち片側のみを配設してもよく、その場合には、陸部９における車両装着時の内側又は外側を狙って剛性を向上できる。これらは何れも、補強積層部２０を層２０ａ，２０ｂ，２０ｃの３層で構成したものになる。

図３ａのような補強積層部２０においては、最外層２０ａの配置をサイプの分布に対応させることが好ましい。即ち、図３ｂに例示したように、陸部９としてのブロック９１に、中央部から放射状に延び且つ該中央部にサイプの無い放射状サイプ１５を形成している場合、そのブロック９１の中央部では剛性が高くなる傾向にあるが、最外層２０ａを中央部で分断させていることにより、剛性の均一化を図って操縦安定性を向上することができる。尚、図３ｂではサイプを放射状としているが、これに限られない。また、表面にサイプを有しないブロックでも中央部の剛性が高くなる傾向にあるため、最外層２０ａの配設により同様の操縦安定性の向上効果が得られる。

図４に示した補強積層部３０は、最外層３０ａがその内周に位置する層３０ｂ，３０ｃの端部を包み込んでおり、４層で構成されている。この構成によれば、層３０ｂ，３０ｃの端部を起点としたセパレーションの進展を確実に阻止して、耐セパレーション性能を効果的に高めることができる。このような包み込み構造の変形例として、図５（ａ）〜（ｃ）に示した補強積層部４０，５０，６０が挙げられる。補強積層部４０は４層で構成され、補強積層部５０，６０は３層で構成された例である。これらの包み込み構造は、補強積層部の幅方向片側にのみ適用するものでも構わない。

また、本発明では、補強積層部を構成する各層が同幅でなくてもよく、例えば図２の補強積層部１０において、層１０ｂと層１０ｃとの幅寸法が相違していてもよい。また、補強積層部を構成する層の一部において、コードの傾斜角度が他の層と違っていても構わない。例えば図２の補強積層部１０において、層１０ｂのコードＣがタイヤ幅方向に延在するものでもよい。かかる補強積層部１０では、陸部９の横剛性が向上するため、これをショルダー陸部の内方域に配置することで、ワイピングを抑制してアイス性能を改善できる。

前述の実施形態では、センター陸部の内方域にのみ補強積層部１０を配設した例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、メディエイト陸部やショルダー陸部に配設することも可能である。図６は、一対のショルダー陸部の内方域に補強積層部１０を配設した例である。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。尚、実施例等における評価項目は、下記のようにして測定を行った。

（１）アイス性能
実車（国産セダン車）にテストタイヤを装着して氷雪路面を走行させ、進入速度４０ｋｍ／ｈから制動力をかけてＡＢＳを作動させた際の制動距離を測定した。比較例１の結果を１００として測定値の逆数を指数化し、数値が大きいほどアイス性能（特に制動性能）に優れていることを示す。

（２）ドライ性能
上記の実車にテストタイヤを装着して、乾燥路面であるテストコース上で旋回走行や制動などを実施し、操縦安定性能、コーナリング性能及び制動性能についてドライバーの官能試験により評価した。比較例１の結果を１００として指数評価し、指数が大きいほどドライ性能に優れていることを示す。

（３）耐セパレーション性能
直径１．７ｍのドラムを備えた室内ドラム試験機を使用し、空気圧を１８０ｋＰａ、試験速度を８０ｋｍ／ｈとし、タイヤ負荷荷重をＪＩＳ規定の８５％から始め、規定時間ごとに荷重を上げていき最終的に１４０％で走行させ、１５０００ｋｍ走行試験を行った。走行試験後、タイヤを解体してベルト補強層のセパレーションを調査し、セパレーションのないものを「○」、セパレーションが発生したものを「×」で評価した。

比較例１〜３
図１に示した構造のタイヤ（サイズ：１９５／６５Ｒ１５）において、ベルト補強層を具備しないものを比較例１とした。また、ベルト層を１層の幅広プライで覆った１キャップ補強構造を採用し、トレッドゴムのゴム硬度を５度高くしたこと以外は、比較例１と同じものを比較例２とした。更に、同じく１キャップ補強構造を採用し、サイプ密度を０．０２ｍｍ／ｍｍ^２小さくしたこと以外は、比較例１と同じものを比較例３とした。サイプ密度は、サイプの長さの総和を陸部踏面の面積で除した値である。

実施例１〜４
比較例２，３と同様に１キャップ補強構造を採用し、センター陸部の内方域に図２に示した補強積層部を配設したこと以外は、比較例１と同じであるものを実施例１とした。また、補強積層部が図３ａに示した構造であること以外は、実施例１と同じものを実施例２とした。更に、補強積層部が図４に示した構造であること以外は、実施例１と同じものを実施例３とした。１キャップ補強構造に代えて、図１のようなベルト層の両端を覆う一対の補強端部を採用したこと以外は、実施例１と同じものを実施例４とした。

比較例４
補強積層部の最外層を、その内周に位置する層と同幅にしたこと以外は、実施例１と同じであるもの比較例４をとした。評価結果を表１に示す。

表１から、比較例２ではトレッドゴムを硬くしたことにより、比較例３ではサイプ密度を低くしたことにより、それぞれドライ性能を向上できているものの、その反面、アイス性能が低下していることが分かる。また、補強積層部を配設した比較例４では、アイス性能を維持しつつドライ性能を向上できているが、各層の端部の周辺でセパレーションが発生しやすい。これに対して、実施例１〜４では、アイス性能を損なうことなくドライ性能が改善されており、両性能の両立を良好に実現できている。また、実施例３では、包み込み構造を採用したことにより、耐セパレーション性能が向上している。

３トレッド部
４カーカス層
５ベルト層
６ベルト補強層
７トレッドゴム
８主溝
９陸部
１０補強積層部
１０ａ最外層
１０ｂ最外層よりも内周に位置する層
１０ｃ最外層よりも内周に位置する層

Claims

タイヤ周方向に沿って延びる複数本の主溝と、前記主溝により区画された陸部とが設けられ、ＪＩＳＫ６２５３のタイプＡデュロメータの測定値としてのゴム硬度が４０〜６０度であるトレッドゴムと、
前記トレッドゴムに埋設されたベルト層と、
前記ベルト層の外周に配設されたベルト補強層と、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト補強層が、少なくとも３層で構成された補強積層部を前記陸部の内方域に有し、前記補強積層部は、トレッド面から最外層までの深さが前記主溝の溝深さよりも小さく、前記補強積層部の幅方向両側にて最外層がその内周に位置する層の端部の側方を覆うとともに、前記補強積層部が前記主溝の溝底付近の溝壁に沿った部分を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
前記補強積層部の幅方向中央にて最外層が分断されているとともに、前記陸部としてのブロックに、中央部から放射状に延び且つ該中央部にサイプの無い放射状サイプが形成されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記補強積層部の最外層がその内周に位置する層の端部を包み込むように構成されている請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。