JP2016088338A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】悪路走破性と、転がり抵抗性能及び高速耐久性能とを両立させる。
【解決手段】空気入りタイヤは、トレッド部１４とサイドウォール部１２の間に設けられたバットレス部１６に、トレッドゴム２６が延在して内側ゴム層３０が形成されるとともに、内側ゴム層の外側にサイドウォールゴム２８が重ねられてバットレス部の表面をなす外側ゴム層３２が形成され、トレッドゴム２６がサイドウォールゴム２８よりも３００％モジュラスが高いゴムからなる。バットレス部１６の表面に、タイヤ周方向Ｃに間隔をおいて配置されたタイヤ子午線方向Ｍに延びる複数の第１凸部３６と、隣接する第１凸部３６の間においてバットレス部１６の表面を凹ませて形成された複数の凹部３８と、各凹部３８内において当該凹部の凹み量Ｈ４よりも小さい突出量Ｈ２で突出した第２凸部４０とを設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいては、舗装路における走行性能だけでなく、未舗装地における走破性能、すなわち悪路走破性が求められる場合がある。悪路走破性を確保するため、従来、バットレス部のゴムボリュームを増加させる手法がとられている。しかし、バットレス部のゴムボリュームを増加させると、低発熱性能が損なわれることによって、転がり抵抗性能や高速耐久性能の悪化が問題となる。

なお、特許文献１には、サイドウォールゴムの径方向外端部にトレッドゴムの幅方向端部を重ねるようにしてバットレス部を形成した、いわゆるＴＯＳ方式の空気入りタイヤが開示されている。しかしながら、ＴＯＳ方式の場合、耐カット性の高いサイドウォールゴムがバットレス部において表面に露出しない構造であるため、バットレス部が接地するような悪路ではバットレス部において外傷を受けやすく、悪路走破性に劣る。

一方、特許文献２には、重荷重用空気入りタイヤにおいて、トレッドゴムをバットレス部に延在させるとともに、トレッドゴムの外側にサイドウォールゴムを重ねてバットレス部の表面を形成するようにした構造が開示されている。しかしながら、トレッドゴムとバットレス部のモジュラス関係については開示されておらず、また、バットレス部の表面に凹凸を設けることも開示されていない。

特開２００２−６７６１９号公報 特開２０１３−１７３５０７号公報

本発明は、悪路走破性と、転がり抵抗性能及び高速耐久性能とを両立させることができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本実施形態に係る空気入りタイヤは、トレッド部とサイドウォール部の間に設けられたバットレス部に、タイヤ接地面を構成するトレッドゴムが延在して内側ゴム層が形成されるとともに、前記内側ゴム層の外側にサイドウォールゴムが重ねられて前記バットレス部の表面をなす外側ゴム層が形成され、前記トレッドゴムが前記サイドウォールゴムよりも３００％モジュラスが高いゴムからなり、前記バットレス部の表面に、タイヤ周方向に間隔をおいて配置されたタイヤ子午線方向に延びる複数の第１凸部と、隣接する前記第１凸部の間においてバットレス部の表面を凹ませて形成された凹部と、前記凹部内において当該凹部の凹み量よりも小さい突出量で突出した第２凸部とが設けられたものである。

本実施形態によれば、バットレス部に高モジュラス配合のトレッドゴムを延在させて内側ゴム層とし、その上にサイドウォールゴムを被せてバットレス部の表面をなす外側ゴム層とした上で、該バットレス部に、悪路走破性に寄与する第１凸部と、発熱を抑えて転がり抵抗性能及び高速耐久性能に寄与する凹部とを含む上記特有の凹凸形状を採用したことにより、悪路走破性と、転がり抵抗性能及び高速耐久性能とを両立させることができる。

一実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図。 同空気入りタイヤのバットレス部を示す要部拡大斜視図。 図２のIII−III線断面図。 図２のIV−IV線断面図。 図２のＶ−Ｖ線断面図。 同バットレス部における各部位の寸法関係を説明するための断面図。

図１は、一実施形態に係る空気入りタイヤを、タイヤ回転軸を含む子午線断面で切断した右側半断面図である。ここでは、左右対称のタイヤであるため、左側半分は図示を省略している。図中、ＣＬはタイヤ赤道面を示し、ＴＥは通常走行時における接地端を示す。

なお、本明細書において、タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸に平行な方向であって、タイヤ軸方向と同義であり、図において符号Ｗで示す。タイヤ径方向（ラジアル方向）とは、タイヤ回転軸に垂直な方向であり、図において符号Ｋで示す。タイヤ子午線方向とは、タイヤ回転軸を含む面で切断したときのタイヤ断面プロファイルに沿う方向であり、図において符号Ｍに示す。タイヤ周方向とは、タイヤ回転軸を中心とする円周上の方向であり、図において符号Ｃで示す。これらについて、それぞれ以下単に、幅方向、径方向、子午線方向、周方向ということがある。

このタイヤは、左右一対のビード部１０と、ビード部１０からタイヤ径方向外方に延びる左右一対のサイドウォール部１２と、接地面を構成するトレッド部１４と、トレッド部１４の幅方向両側でサイドウォール部１２との間を繋ぐ左右一対のバットレス部１６とを備えてなる。ここで、バットレス部１６は、トレッド部１４とサイドウォール部１２との間に設けられた部分であり、舗装路などの通常走行時には接地しないが、未舗装地などの悪路においては路面の状態によって接地する部分である。図示するように、本実施形態のタイヤにおいて、トレッド部１４からバットレス部１６に至る断面プロファイルは、接地端ＴＥを境として崖状の落ち込んだ形状ではなく、トレッド部１４からなだらかに湾曲してバットレス部１６に至る形状とされている。

タイヤには、一対のビード部１０間にまたがって延びるカーカス１８が埋設されている。カーカス１８は、トレッド部１４からバットレス部１６及びサイドウォール部１２を通って延在し、ビード部１０に埋設された環状のビードコア２０にて係止されている。カーカス１８は、カーカスコードを周方向に対して７０〜９０度の角度で配列した、少なくとも１枚（図示の例では２枚）のカーカスプライからなり、タイヤ内面に沿って配設されている。

トレッド部１４におけるカーカス１８の外周側にはベルト２２が配設されている。ベルト２２は、ベルトコードを周方向に対して傾斜配列したベルトプライからなり、この例では２枚のベルトプライで構成されている。また、ベルト２２の外周には、キャッププライと称される周方向にらせん状に巻回した有機繊維コードよりなるベルト補強層２４が設けられている。

ベルト２２の径方向外側には、タイヤ接地面を構成するトレッドゴム２６が設けられている。この例では、トレッドゴム２６は、タイヤ接地面をなすキャップゴム層２６Ａと、その内側に設けられたベースゴム層２６Ｂとの２層で構成されている。なお、トレッドゴム２６の表面には、図示しないが、周方向に延びる縦溝や、該縦溝に交差する方向に延びる横溝などにより、所定のトレッドパターンが形成されている。

サイドウォール部１２においてカーカス１８の外面側には、サイドウォールゴム２８が設けられている。サイドウォールゴム２８は、サイドウォール部１２の表面（外表面）を構成するゴム部材であり、耐カット性の高い一般的なサイドウォール用配合のゴム組成物により形成されている。

バットレス部１６においてカーカス１８の外面側には、トレッドゴム２６の幅方向端部とサイドウォールゴム２８の径方向端部との接合部が設けられている。詳細には、タイヤ接地面を構成するトレッドゴム２６のキャップゴム層２６Ａが、ベルト２２の端部２２Ｅを越えて幅方向外方側のバットレス部１６まで延在しており、バットレス部１６における内側ゴム層３０を形成している。また、サイドウォールゴム２８の径方向端部が、この延在したトレッドゴム２６（即ち、内側ゴム層３０）の外側に重ねられて、バットレス部１６の表面（外表面）をなす外側ゴム層３２に形成されている。すなわち、サイドウォールゴム２８のタイヤ径方向端部は、トレッドゴム２６のタイヤ幅方向端部にオーバーラップするように設けられており、バットレス部１６においてトレッドゴム２６がタイヤ表面に露出しないように構成されている。トレッドゴム２６とサイドウォールゴム２８との境界面３４は、サイドウォール部１２に近づくほどトレッドゴム２６の厚みが漸次薄くなる傾斜面状に形成されている。

本実施形態では、トレッドゴム２６のキャップゴム層２６Ａが、サイドウォールゴム２８よりも３００％モジュラスが高いゴムで形成されている。すなわち、キャップゴム層２６Ａの３００％モジュラス（Ｍ３００ｔ）がサイドウォールゴム２８の３００％モジュラス（Ｍ３００ｓ）よりも大きい。好ましくは、キャップゴム層２６Ａの３００％モジュラスがサイドウォールゴム２８の３００％モジュラスの１３０〜１７０％である（即ち、Ｍ３００ｔ／Ｍ３００ｓが１．３〜１．７の範囲内である）。ここで、３００％モジュラスは、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して測定される３００％伸張時の引張応力である（ダンベル状３号形）。

このように本実施形態によれば、バットレス部１６に高モジュラスのキャップゴム層２６Ａを配置し、その上に耐カット性の高いサイドウォールゴム２８をオーバーラップさせている。高モジュラスのキャップゴム層２６Ａを内側ゴム層３０として内部に配置したことにより、ベルト２２の端部２２Ｅよりも幅方向外側に位置するバットレス部１６での剛性を高めることができるので、バットレス部１６で接地した場合の変形を抑制して反力（＝駆動力）を高めることができる。また、内側ゴム層３０の上に耐カット性の高いサイドウォールゴム２８を外側ゴム層３２として配置したことにより、バットレス部１６における耐カット性を向上することができる。そのため、悪路走破性を確保することができる。

本実施形態では、また、バットレス部１６の表面に、以下に詳述する特有の凹凸形状が付与されている。

図２に示すように、バットレス部１６の表面には、子午線方向Ｍに延びる第１凸部３６が周方向Ｃに間隔をおいて複数設けられ、また、これらの隣接する第１凸部３６の間にはバットレス部１６の表面を凹ませて形成された複数の凹部３８が設けられ、更に、これら各凹部３８内に突出量の小さい第２凸部４０が設けられている。図３に示すように、これらはいずれもサイドウォールゴム２８により形成されている。第１凸部３６を設けたことにより、悪路走破性を向上することができる。また、これら第１凹部３６の間に凹部３８を設けたことにより、ゴムボリュームを低減して発熱を抑えることができ、転がり抵抗性能と高速耐久性能を改善することができる。また、凹部３８内に第２凸部４０を設けたことにより、凹部３８の面外曲げ剛性の補填を図ることができる。

第１凸部３６は、図６に示すようにバットレス部１６の基本輪郭線Ｂに対して肉盛りされた隆起部である。第１凸部３６は、トレッドゴム２６とサイドウォールゴム２８との境界面３４の径方向外側端３４Ａの近傍位置から子午線方向Ｍに沿ってサイドウォール部１２に向かって延びており、図２に示すように周方向寸法よりも子午線方向寸法の方が大きい短冊状に形成されている。第１凸部３６は、周方向Ｃに一定の間隔で並設されており、この例では、その間隔が第１凸部３６の周方向寸法よりも大きく設定されている。第１凸部３６の基準輪郭線Ｂに対する突出量Ｈ１は、特に限定されず、例えば１．０〜４．０ｍｍでもよい。

ここで、バットレス部１６の基本輪郭線Ｂは、図６に示すようなタイヤ子午線断面において、上記凹凸形状を除くバットレス部１６の上下両側の部位の輪郭線（断面プロファイルライン）を滑らかに結ぶ曲線であり、凹凸形状を設けていない場合のバットレス部の輪郭線に相当する。

図６に示すように、第１凸部３６は、バットレス部１６の法線方向Ｎから見て、トレッドゴム２６とサイドウォールゴム２８との重なり部の範囲内に配置されている。すなわち、図６に示す法線方向Ｎからみて、背後に境界面３４が存在する範囲内に、第１凸部３６は形成されている。第１凸部３６の子午線方向Ｍに沿った長さＬ１（即ち、子午線方向寸法）は、トレッドゴム２６とサイドウォールゴム２８との重なり部（即ち、境界面３４）の子午線方向Ｍに沿った長さＬ０の５０〜９０％であることが好ましい。このように悪路走破性の改善に寄与する第１凸部３６を、高モジュラスのトレッドゴム２６が内部に配置された範囲内に設定したことにより、ベルト２２の端部２２Ｅより外側で接地した場合の変形を抑制して、反力（＝駆動力）を高めることができる。

凹部３８は、図６に示すようにバットレス部１６の基本輪郭線Ｂに対して凹ませて設けられており、図２に示すように第１凸部３６の各間隔に１つずつ設けられ、従って、第１凸部３６と凹部３８は周方向Ｃにおいて交互に設けられている。凹部３８は、子午線方向Ｍに延びる凹みであり、周方向寸法よりも子午線方向寸法の方が大きく設定されている。図４に示すように、凹部３８は、子午線方向Ｍにおける形成範囲が第１凸部３６と一致している。そのため、凹部３８も、バットレス部１６の法線方向Ｎから見て、トレッドゴム２６とサイドウォールゴム２８との重なり部の範囲内に配置されており、凹部３８の子午線方向Ｍに沿った長さＬ４は、トレッドゴム２６とサイドウォールゴム２８との重なり部の子午線方向Ｍに沿った長さＬ０の５０〜９０％であることが好ましい。凹部３８の基準輪郭線Ｂに対する凹み量Ｈ４は、特に限定されず、例えば１．０〜３．０ｍｍでもよい。なお、凹部３８は、図２に示すように、トレッド部１４に設ける横溝１５と連結させて設けてもよい。

第２凸部４０は、図５及び図６に示すように凹部３８の凹み量Ｈ４よりも小さい突出量Ｈ２で凹部３８の底面から突出しており（Ｈ２＜Ｈ４）、図２に示すように各凹部３８内に１つずつ設けられている。第２凸部４０は、凹部３８の径方向外側端３８Ａから子午線方向Ｍに沿って延びる凸部であり、周方向寸法よりも子午線方向寸法の方が大きい短冊状に形成されている。第２凸部４０の子午線方向Ｍに沿った長さＬ２は、凹部３８の子午線方向Ｍに沿った長さＬ４よりも短く、Ｌ４の５０〜８０％であることが好ましい。このように、第２凸部４０を、凹部３８の子午線方向全体で設けないことにより、悪路走行における踏込、蹴出時の撓みによる排土性を向上させることができる。第２凸部４０の突出量Ｈ２は、凹部３８の凹み量Ｈ４の３０〜６０％であることが好ましい。

図２に示すように、バットレス部１６の表面には、周方向Ｃに延びる第３凸部４２がタイヤ全周にわたり連続して設けられている。第３凸部４２は、上記複数の第１凸部３６の径方向内側端３６Ａに連結させて設けられており、この例では第１凸部３６と第３凸部４２とが段差なく連結されている。図６に示すように、第３凸部４２は、バットレス部１６の基本輪郭線Ｂに対して肉盛りされた隆起部であり、その径方向外側において悪路走行時に岩をとらえ、また岩がこれよりも径方向内側に進出するのを食い止める機能を持つ。第３凸部４２の基準輪郭線Ｂに対する突出量Ｈ３は、特に限定されず、例えば１．０〜４．０ｍｍでもよい。第３凸部４２の表面には、周方向Ｃに延びる複数の細溝４４が一定間隔で設けられている。

以上よりなる本実施形態の空気入りタイヤであると、バットレス部１６に高モジュラス配合のトレッドゴム２６を延在させて内側ゴム層３０とし、その上にサイドウォールゴム２８を被せてバットレス部１６の表面をなす外側ゴム層３２とした上で、バットレス部１６に、悪路走破性に寄与する第１凸部３６と、発熱を抑えて転がり抵抗性能及び高速耐久性能に寄与する凹部３８を設け、更に凹部３８の面外曲げ剛性を補填する第２凸部４０を設けたので、悪路走破性と、転がり抵抗性能及び高速耐久性能とを両立させることができる。

本実施形態における上記各寸法値は、タイヤを正規リムに装着して正規内圧を充填した無負荷の正規状態でのものである。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、正規内圧とは、該規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、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" とする。

以上、実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

上記実施形態の効果を示すために、実施例１〜３及び比較例１〜３の空気入りラジアルタイヤ（サイズ：２５５／６０Ｒ１８ １０８Ｓ）を試作した。各試作タイヤは、バットレス部の構成を除いて同一とし、バットレス部については表１に示す諸元にて作製した。

詳細には、実施例１〜３は、上記実施形態に係るバットレス部構成を持つ例である。比較例１は、バットレス部においてサイドウォールゴムの径方向外端部上にトレッドゴムの幅方向端部を重ねた例（バットレス部にサイドウォールゴムは露出しない）であり、バットレス部には凹凸形状も形成しなかった。比較例２は、比較例１に対して、バットレス部に凹部３８のみを設けた例である。比較例３は、実施例２に対して、バットレス部の凹凸形状を省略した例である。なお、３００％モジュラスについては、トレッドゴム（キャップゴム層）の３００％モジュラス（Ｍ３００ｔ）を１０ＭＰａで一定とし、サイドウォールゴムの３００％モジュラス（Ｍ３００ｓ）を変更して両者の比（Ｍ３００ｔ／Ｍ３００ｓ）を表中に記載の通りに変更した。

実施例及び比較例の各空気入りタイヤについて、転がり抵抗性能と、高速耐久性能と、悪路での耐外傷性及び走行性を評価した。評価方法は以下のとおりである。
（１）転がり抵抗性能：ＩＳＯ条件にて転がり抵抗を測定し、その結果を、比較例１を１００として指数化した。値が大きいほど、転がり抵抗が小さく、良化方向である。
（２）高速耐久性能：ＥＣＥ−Ｒ３０条件で評価を実施し、その結果を、比較例１を１００として指数化した。値が大きいほど良化方向である。
（３）悪路での耐外傷性：実車悪路評価を実施した。評価車両としては１トンのピックアップトラックを使用し、外傷の程度（幅、深さ）を、比較例１を１００として指数化した。値が大きいほど良化方向である。
（４）悪路での走行性：実車悪路評価を実施した。評価車両としては１トンのピックアップトラックを使用し、悪路走行時のフィーリング評価を、比較例１を１００として指数化した。値が大きいほど良化方向である。

結果は、表１に示す通りであり、本実施形態に係る実施例１〜３であると、比較例１〜３に対して、悪路走破性と、転がり抵抗性能及び高速耐久性能とを両立効果に優れていた。

１２…サイドウォール部、１４…トレッド部、１６…バットレス部、２６…トレッドゴム、２６Ａ…キャップゴム層、２８…サイドウォールゴム、３０…内側ゴム層、３２…外側ゴム層、３４…境界面、３６…第１凸部、３８…凹部、４０…第２凸部、４２…第３凸部、Ｃ…タイヤ周方向、Ｍ…タイヤ子午線方向

Claims (6)

1. トレッド部とサイドウォール部の間に設けられたバットレス部に、タイヤ接地面を構成するトレッドゴムが延在して内側ゴム層が形成されるとともに、前記内側ゴム層の外側にサイドウォールゴムが重ねられて前記バットレス部の表面をなす外側ゴム層が形成され、前記トレッドゴムが前記サイドウォールゴムよりも３００％モジュラスが高いゴムからなり、
   前記バットレス部の表面に、タイヤ周方向に間隔をおいて配置されたタイヤ子午線方向に延びる複数の第１凸部と、隣接する前記第１凸部の間においてバットレス部の表面を凹ませて形成された凹部と、前記凹部内において当該凹部の凹み量よりも小さい突出量で突出した第２凸部とが設けられた空気入りタイヤ。
2. 前記バットレス部の表面に、タイヤ周方向に延びる第３凸部が、前記複数の第１凸部のタイヤ径方向内側端に連結させて設けられた請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記第１凸部は、前記バットレス部の法線方向から見て前記トレッドゴムと前記サイドウォールゴムとの重なり部の範囲内に配置された請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記第１凸部のタイヤ子午線方向に沿った長さが、前記トレッドゴムと前記サイドウォールゴムとの重なり部のタイヤ子午線方向に沿った長さの５０〜９０％である請求項３記載の空気入りタイヤ。
5. 前記第２凸部のタイヤ子午線方向に沿った長さが、前記凹部のタイヤ子午線方向に沿った長さの５０〜８０％である請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記トレッドゴムの３００％モジュラスが、前記サイドウォールゴムの３００％モジュラスの１３０〜１７０％である請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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