JP7140231B1

JP7140231B1 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP7140231B1
Application number: JP2021082339A
Authority: JP
Inventors: 理起餝矢; 尚也大泉
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2021-05-14
Filing date: 2021-05-14
Publication date: 2022-09-21
Anticipated expiration: 2041-05-14
Also published as: JP2022175704A; CN117337243B; EP4338979A1; CN117337243A; US20240227444A1; EP4338979A4; WO2022239575A1

Abstract

【課題】オフロード耐久性能、ウェット性能、およびスノー性能を向上しながら、転がり抵抗を低減し、これら性能を高次元で両立することを可能にした空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】キャップトレッド層１１を、天然ゴム５０質量％以上、スチレンブタジエンゴム２０質量％以上４０質量％以下を含むジエン系ゴム１００質量部に対して、シリカ５０質量部～１００質量部と、カーボンブラック５質量部～２５質量部が配合されたゴム組成物で構成し、スチレンブタジエンゴムとして、ビニル含有量が３５質量％～７０質量％である末端変性スチレンブタジエンゴムを用い、カーボンブラックとして窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡが１３０ｍ²／ｇ未満のものを用い、キャップトレッド層１１を構成するゴム組成物の抗張積ＴＢ×ＥＢを１２０００以上、硬度を６０以上７０以下に設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、主としてオールシーズンタイヤとして用いることを意図した空気入りタイヤに関する。

一年を通じて様々な天候下で使用することを意図した所謂オールシーズンタイヤは、通常の乾燥路面の他、雨天時のウェット路面や、冬季の積雪路面において優れた走行性能を発揮することが求められる（例えば、特許文献１を参照）。また、悪路での走行を意図したオフロード向けのタイヤは、舗装されていない草地、礫地、砂地、泥濘地、岩場、積雪路面などを走行するオフロード性能や耐久性に優れることが求められる（例えば、特許文献２を参照）。そのため、オフロード向けのオールシーズンタイヤは、前述の各種性能を兼ね備えることが求められる。例えば、悪路における耐久性能（以下、オフロード耐久性能という）、ウェット路面における制動性能（以下、ウェット性能という）、および積雪路面における制動性能（以下、スノー性能という）を高度に両立することが求められる。これに加えて、環境負荷を低減するために走行時の燃費性能を向上すること（転がり抵抗を低減すること）も求められる。

しかしながら、これら性能を空気入りタイヤのトレッド部を構成するゴム（トレッドゴム）によって改善しようとしても、これら性能は相反するため、高次元で両立させることは困難である。例えば、ウェット性能に優れるゴムを得る方法として、０℃におけるｔａｎδを高くすることが知られているが、０℃におけるｔａｎδが高くなると、６０℃におけるｔａｎδも高くなり、転がり抵抗を低減することはできない。また、０℃におけるｔａｎδが高くなることで、ガラス転移温度Ｔｇが上昇するため、スノー性能が悪化することも懸念される。或いは、スノー性能に優れるゴムを得る方法として、ブタジエンゴムの配合量を増加することが知られているが、ブタジエンゴムの配合量が増えることでシリカの分散が悪化するため、転がり抵抗の低減が困難になる虞がある。また、シリカの分散が悪化した結果、ゴム組成物の伸びや強度が低下してオフロード耐久性能が悪化する虞がある。そのため、トレッドゴムの配合や物性を調整することで、オフロード耐久性能、ウェット性能、およびスノー性能をバランスよく向上しながら、転がり抵抗を低減して、これら性能を高次元で両立するための対策が求められている。

特開２０１５‐２２９７０１号公報特開２０１８‐１８８０３６号公報

本発明の目的は、オフロード耐久性能、ウェット性能、およびスノー性能を向上しながら、転がり抵抗を低減し、これら性能を高次元で両立することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、前記一対のサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に装架されたカーカス層と、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に配置された複数層の補強層とを有し、前記トレッド部が、前記補強層の外周側に配置されたアンダートレッド層と、前記アンダートレッド層の外周側に配置されて前記トレッド部の踏面を構成するキャップトレッド層との２層で構成された空気入りタイヤにおいて、前記キャップトレッド層は、天然ゴム５０質量％以上、スチレンブタジエンゴム２０質量％以上４０質量％以下を含むジエン系ゴム１００質量部に対して、シリカ５０質量部～１００質量部と、カーボンブラック５質量部～２５質量部が配合されたゴム組成物で構成されており、前記スチレンブタジエンゴムは、ビニル含有量が３５質量％～７０質量％である末端変性スチレンブタジエンゴムであり、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡは１３０ｍ²／ｇ未満であり、前記キャップトレッド層を構成するゴム組成物の破断強度ＴＢ〔単位：ＭＰａ〕と破断伸びＥＢ〔単位：％〕との積として算出される抗張積ＴＢ×ＥＢが１２０００以上であり、硬度が６０以上７０以下であることを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤは、トレッド部をキャップトレッド層とアンダートレッド層の２層で構成し、キャップトレッド層を上述の配合からなるゴム組成物で構成し、更に、そのゴム物性を上述のように設定しているので、オフロード耐久性能、ウェット性能、およびスノー性能を向上しながら、転がり抵抗を低減することができる。尚、本発明において、ゴム組成物の「破断強度ＴＢ」および「破断伸びＥＢ」は、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して、ＪＩＳ３号ダンベル型試験片（厚さ２ｍｍ）を打ち抜き、温度２０℃、引張り速度５００ｍｍ／分の条件で測定した破断時の応力（破断強度、単位：ＭＰａ）および破断時の伸び率（破断伸び、単位：％）である。また、ゴム組成物の「硬度」は、ＪＩＳＫ６２５３に準拠して、デュロメータのタイプＡにより温度２３℃で測定した値である。

本発明においては、スチレンブタジエンゴムのビニル含有量が５５質量％～７０質量％であり、スチレン含有量が２０質量％～３０質量％であることが好ましい。また、ジエン系ゴムが、天然ゴムおよびスチレンブタジエンゴムの他に、ブタジエンゴム５質量％以上２０質量％以下を含むことが好ましい。このような配合にすることで、オフロード耐久性能、ウェット性能、およびスノー性能を向上しながら、転がり抵抗を低減するには有利になる。

本発明においては、トレッド部の外表面に、タイヤ周方向に沿って延在する４本の主溝と、前記主溝によって区画される複数の陸部とが形成されており、４本の前記主溝は、タイヤ赤道の両側に配置される２本のセンター主溝と、２本の前記センター主溝のそれぞれのタイヤ幅方向外側に配置される２本のショルダー主溝とを含み、各主溝は、タイヤ幅方向における位置が異なる位置でタイヤ周方向に延びる周方向延在部を有するステップ形状で形成され、隣り合う前記センター主溝と前記ショルダー主溝との間には、タイヤ幅方向に延びて両端がセンター主溝と前記ショルダー主溝とに開口するセカンドラグ溝が配置され、前記ショルダー主溝のタイヤ幅方向外側には、接地端Eを跨いでタイヤ幅方向に延びて一端が前記ショルダー主溝に開口するショルダーラグ溝が配置され、前記セカンドラグ溝と前記ショルダーラグ溝とは、タイヤ幅方向に対するタイヤ周方向への傾斜方向が互いに反対方向になっており、タイヤ周方向に並んで配置される複数の前記セカンドラグ溝は、タイヤ幅方向に対する傾斜角度が異なる２種類の前記セカンドラグ溝が交互に配置され、前記センター主溝と前記ショルダー主溝に開口する前記セカンドラグ溝は、ステップ形状で形成される前記センター主溝及び前記ショルダー主溝がそれぞれ有する前記周方向延在部のうち、前記セカンドラグ溝寄りに位置する前記周方向延在部に開口し、前記ショルダー主溝に開口する前記ショルダーラグ溝は、ステップ形状で形成される前記ショルダー主溝が有する前記周方向延在部のうち、前記ショルダーラグ溝寄りに位置する前記周方向延在部に開口することが好ましい。前述のゴム組成物でトレッド部を構成するにあたって、このようなトレッドパターンを採用することで、オフロード耐久性能、ウェット性能、およびスノー性能を向上しながら、転がり抵抗を低減するには有利になる。

尚、「接地端」とは、タイヤを正規リムにリム組みして正規内圧を充填した状態で平面上に垂直に置いて正規荷重を加えたときに形成される接地領域のタイヤ幅方向の端部である。「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“ＤｅｓｉｇｎＲｉｍ”、或いはＥＴＲＴＯであれば“ＭｅａｓｕｒｉｎｇＲｉｍ”とする。「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“ＴＩＲＥＬＯＡＤＬＩＭＩＴＳＡＴＶＡＲＩＯＵＳＣＯＬＤＩＮＦＬＡＴＩＯＮＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＩＮＦＬＡＴＩＯＮＰＲＥＳＳＵＲＥ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。「正規荷重」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎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“ＴＩＲＥＬＯＡＤＬＩＭＩＴＳＡＴＶＡＲＩＯＵＳＣＯＬＤＩＮＦＬＡＴＩＯＮＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＬＯＡＤＣＡＰＡＣＩＴＹ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には前記荷重の８８％に相当する荷重とする。

本発明の空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンを例示する正面図である。図２に示す主溝を拡大して示す説明図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部１と、このトレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。図１において、符号ＣＬはタイヤ赤道を示し、符号Ｅは接地端を示す。尚、図１は子午線断面図であるため描写されないが、トレッド部１、サイドウォール部２、ビード部３は、それぞれタイヤ周方向に延在して環状を成しており、これにより空気入りタイヤのトロイダル状の基本構造が構成される。以下、図１を用いた説明は基本的に図示の子午線断面形状に基づくが、各タイヤ構成部材はいずれもタイヤ周方向に延在して環状を成すものである。

左右一対のビード部３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コード（カーカスコード）をコートゴムで被覆することで構成され、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ幅方向内側から外側に折り返されている。ビードコア５の外周上にはビードフィラー６が配置され、このビードフィラー６がカーカス層４の本体部と折り返し部とにより包み込まれている。

図１の例では、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側に複数層（２層）のベルト層７が設けられている。各ベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コード（ベルトコード）を含み、かつ層間でベルトコードが互いに交差するように配置されている。これらベルト層７において、ベルトコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°～４０°の範囲に設定されている。ベルトコードとしては、例えばスチールコードが使用することができる。

図１の例では、ベルト層７の外周側に、複数層（２層）のベルトカバー層８が設けられている。尚、図示の例の２層のベルトカバー層８のうち、一方はベルト層７の全域を覆うフルカバー層８ａであり、他方はベルト層７の両端部を局所的に覆う一対のエッジカバー層８ｂである。ベルトカバー層８は、タイヤ周方向に配向する補強コード（ベルトカバーコード）を含む。ベルト補強層８において、ベルトカバーコードはタイヤ周方向に対する角度が例えば０°～５°に設定されている。ベルトカバーコードとしては、例えば有機繊維コードを使用することができる。

本発明では、これらベルト層７およびベルトカバー層８を総称して補強層という。本発明では、補強層として、ベルト層７のみを設けても、ベルト層７およびベルトカバー層８の両者を設けてもよい。以降の説明における「補強層の外周側」とは、ベルト層７のみを設ける場合は、ベルト層７（特に、複数のベルト層７のうちタイヤ径方向最外側の層）の外周側を意味し、ベルト層７およびベルトカバー層８の両者を設ける場合は、ベルトカバー層８（特に、複数のベルトカバー層８のうちタイヤ径方向最外側の層）の外周側を意味する。

トレッド部１において、上述のカーカス層４および補強層（ベルト層７、ベルトカバー層８）の外周側にはトレッドゴム層１０が配置される。本発明では、トレッドゴム層１０は、物性の異なる２種類のゴム層（キャップトレッド層１１およびアンダートレッド層１２）がタイヤ径方向に積層した構造を有する。キャップトレッド層１１は、アンダートレッド層１２の外周側に配置されてトレッド部１の踏面を構成する。アンダートレッド層１２は、キャップトレッド層１１と補強層との間に挟まれる。尚、サイドウォール部２におけるカーカス層４の外周側（タイヤ幅方向外側）にはサイドゴム層２０が配置され、ビード部３におけるカーカス層４の外周側（タイヤ幅方向外側）にはリムクッションゴム層３０が配置されている。

本発明は、主としてトレッド部１（特に、キャップトレッド層１１）を構成するゴム組成物に関するものであるので、他の部位や構成部材については、上述の構造に限定されない。尚、以降の説明では、キャップトレッド層１１を構成するゴム組成物をキャップトレッドゴム、アンダートレッド層１２を構成するゴム組成物をアンダートレッドゴムという場合がある。

キャップトレッド層１１を構成するゴム組成物において、ゴム成分は、天然ゴム、スチレンブタジエンゴムの２種を必ず含み、任意でブタジエンゴムを組み合わせて使用することができ、これらの合計が１００質量％になる。本発明では、これら２種または３種のゴムを後述の割合で併用することで、オフロード耐久性能、スノー性能、ウェット性能、転がり抵抗性能を向上することができる。

天然ゴムは、タイヤ用ゴム組成物に一般的に用いられるものであれば特に限定されない。天然ゴムを含むことにより、オフロード耐久性能をより優れたものにすることができる。天然ゴムの含有量は、ゴム成分１００質量％中、５０質量％以上、好ましくは５０質量％以上６０質量％以下である。天然ゴムの含有量が５０質量％未満であると、オフロード耐久性能を十分に改良することができない。

本発明で使用されるスチレンブタジエンゴムは、ビニル含有量が３５質量％～７０質量％、好ましくは５５質量％～７０質量％である末端変性スチレンブタジエンゴムである。このような末端変性スチレンブタジエンゴムを用いることで、ウェット性能と低転がり抵抗性を向上することができる。尚、スチレンブタジエンゴムにおけるスチレン含有量については、特に限定されないが好ましくは２０質量％～４０質量％、より好ましくは２０質量％～３０質量％である。ビニル含有量（およびスチレン含有量）が上述の条件を満たしていれば、末端変性スチレンブタジエンゴムにおける変性基の種類は特に限定されるものではないが、例えばエポキシ基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シリル基、アルコキシシリル基、アミド基、オキシシリル基、シラノール基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、カルボニル基、アルデヒド基、シロキサン基、等が挙げられる。これら変性基の中でも、アミノ基、アルコキシシリル基、シラノール基を好適に用いることができる。

スチレンブタジエンゴムの含有量は、ゴム成分１００質量％中、２０質量％以上４０質量％以下、好ましくは３０質量％以上４０質量％以下である。スチレンブタジエンゴムの含有量が２０質量％未満であるとウェット性能が低下する。スチレンブタジエンゴムの含有量が４０質量％を超えるとスノー性能が低下する。

前述のように、本発明のゴム成分においては、任意でブタジエンゴムを組み合わせて使用することができるが、ブタジエンゴムの種類は特に限定されない。ブタジエンゴムを併用する場合、その含有量はゴム成分１００質量％中、好ましくは５質量％以上２０質量％以下、より好ましくは５質量％以上１５質量％以下である。ブタジエンゴムの含有量が５質量％未満であると耐摩耗性が低下する。ブタジエンゴムの含有量が２０質量％を超えるとウェット性能が低下する。

キャップトレッド層１１を構成するゴム組成物にはシリカが必ず配合される。シリカとしては、例えば湿式シリカ（含水ケイ酸）、乾式シリカ（無水ケイ酸）、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が用いることができる。これらシリカは、単独または２種以上を組合わせて使用することができる。シリカの表面にシランカップリング剤による表面処理を施した表面処理シリカを使用してもよい。シリカを配合することにより、ゴム組成物のゴム硬度を高くし、空気入りタイヤにしたとき、オフロード耐久性能を優れたものにすることができる。シリカの配合量は、上述のゴム成分１００質量部に対して、５０質量部～１００質量部、好ましくは６５質量部～８５質量部である。シリカの配合量が５０質量部未満であるとウェット性能が低下する。シリカの配合量が１００質量部を超えるとオフロード耐久性能が低下する。

シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積は、特に制限されるものではないが、好ましくは１３０ｍ²／ｇ～１８５ｍ²／ｇ、より好ましくは１５５ｍ²／ｇ～１７５ｍ²／ｇであるとよい。シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積を１３０ｍ²／ｇ以上にすることによりウェット性能を向上することができる。また、シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積を１８５ｍ²／ｇ以下にすることにより低転がり抵抗性能を向上することができる。本発明において、シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積は、ＩＳＯ５７９４により測定された値とする。

キャップトレッド層１１を構成するゴム組成物にはシリカの他に、カーボンブラックが必ず配合される。カーボンブラックを配合することで、ゴム組成物のゴム硬度を高くし、空気入りタイヤにしたとき、オフロード耐久性能を優れたものにすることができる。カーボンブラックの配合量は、上述のゴム成分１００質量部に対して、５質量部～２５質量部、好ましくは８質量部～１５質量部である。カーボンブラックの配合量が５質量部未満であるとオフロード耐久性能が低下する。カーボンブラックの配合量が２５質量部を超えるとウェット性能および低転がり抵抗性能が低下する。

本発明で使用されるカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１３０ｍ²／ｇ未満、好ましくは１２６ｍ²／ｇ～７９ｍ²／ｇである。このようなカーボンブラックを用いることで転がり抵抗性を低減することができる。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が１３０ｍ²／ｇ以上であると、転がり抵抗性を低減することができない。本発明においてカーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ＪＩＳＫ６２１７‐２により測定された値とする。

キャップトレッド層１１を構成するゴム組成物においては、上述のシリカおよびカーボンブラック以外の他の充填剤を配合することもできる。他の充填材として、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレー、アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化チタン、硫酸カルシウムを挙げることができる。これら他の充填剤は単独または２種以上を組合わせて使用することができる。

キャップトレッド層１１を構成するゴム組成物においては、上述のシリカと共にシランカップリング剤を配合することが好ましい。シランカップリング剤により、シリカの分散性を改良することができる。シランカップリング剤の配合量は、好ましくはシリカの６質量％～１２質量％、より好ましくは８質量％～１０質量％であるとよい。シランカップリング剤の配合量が６質量％未満であると、シリカの分散性を十分に改良することができない虞がある。シランカップリング剤の配合量が１２質量％を超えると、ゴム組成物が早期加硫を起こしやすくなり成形加工性が悪化する虞がある。

シランカップリング剤としては、タイヤ用ゴム組成物に使用可能なものであれば特に制限されるものではないが、例えば、ビス－（３－トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、３－トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ－メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３－オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等の硫黄含有シランカップリング剤を例示することができる。なかでもメルカプト基を有するシランカップリング剤が好ましく、シリカとの親和性を高くしその分散性を改良することができる。これらシランカップリング剤は、単独で配合してもよいし、複数を組合わせて配合してもよい。

本発明において、キャップトレッド層１１を構成するゴム組成物は、上述の配合剤の他に、加硫または架橋剤、加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を、本発明の目的を阻害しない範囲内で配合することができる。またこれら添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫または架橋するのに使用することができる。これら添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。タイヤ用ゴム組成物は、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。

上述の配合からなるキャップトレッドゴムについて、破断強度をＴＢ〔単位：ＭＰａ〕、破断伸びをＥＢ〔単位：％〕とし、それらの積として算出される抗張積をＴＢ×ＥＢとすると、本発明のキャップトレッドゴムの抗張積ＴＢ×ＥＢは１２０００以上、好ましくは１２５００以上である。また、本発明のキャップトレッドゴムの硬度は６０以上７０以下、好ましくは６４以上６８以下であるとよい。このような抗張積および硬度に設定することで、オフロード耐久性能、スノー性能、ウェット性能、転がり抵抗性能をバランスよく両立するには有利になる。キャップトレッドゴムの抗張積ＴＢ×ＥＢが１２０００未満であるとオフロード耐久性能が低下する。キャップトレッドゴムの硬度が６０未満であるとオフロード耐久性能を向上することができない。キャップトレッドゴムの硬度が７０を超えるとスノー性能を向上することができない。

前述の抗張積の算出に用いる破断強度ＴＢおよび破断伸びＥＢのそれぞれの値については特に限定されないが、破断強度ＴＢは好ましくは２３ＭＰａ～２８ＭＰａ、より好ましくは２４ＭＰａ～２７ＭＰａであるとよく、破断伸びＥＢは好ましくは４５０％以上、より好ましくは５５０％以上であるとよい。このように各値を設定することで、ゴム物性がより良好になり、オフロード耐久性能、スノー性能、ウェット性能、転がり抵抗性能をバランスよく両立するには有利になる。

上述のキャップトレッドゴムを空気入りタイヤのトレッド部１（キャップトレッド層１１）に用いるにあたって、そのトレッド部１の外表面に形成されるトレッドパターンは、特に限定されないが、例えば、図２に例示する態様にすることが好ましい。図２のトレッドパターンは、オフロード走行に適したパターンであり、オフロード耐久性能、スノー性能、ウェット性能に優れるので、上述のキャップトレッドゴムと組み合わせることで、本発明が目的とする上述の各種タイヤ性能を効果的に高めることができる。

図２の例において、トレッド部１には４本の主溝４０が形成されている。４本の主溝４０は、タイヤ幅方向におけるタイヤ赤道面ＣＬの両側にそれぞれ２本ずつ配設されており、これにより、主溝は、４本がタイヤ幅方向に並んで形成されている。つまり、トレッド部１には、タイヤ赤道面ＣＬの両側に配置される２本のセンター主溝４１と、２本のセンター主溝４１のそれぞれのタイヤ幅方向外側に配置される２本のショルダー主溝４２との、計４本の主溝３０が形成されている。

尚、主溝４０とは、少なくとも一部がタイヤ周方向に延在する縦溝をいう。一般に主溝４０は、３ｍｍ以上の溝幅を有し、６ｍｍ以上の溝深さを有し、摩耗末期を示すトレッドウェアインジケータ（スリップサイン）を内部に有する。本実施形態では、主溝４０は、５ｍｍ以上８ｍｍ以下の溝幅を有し、８ｍｍ以上９ｍｍ以下の溝深さを有しており、延在方向が、タイヤ赤道面ＣＬとトレッド接地面３とが交差するタイヤ赤道線（センターライン）と実質的に平行である。

尚、「溝幅」とは、タイヤを規定リムに装着して規定内圧を充填した無負荷状態で溝開口部において測定される、対向する溝壁同士の距離の最大値である。陸部が切欠部や面取部をエッジ部に有する構成では、溝長さ方向を法線方向とする断面視にて、トレッド接地面と溝壁の延長線との交点を測定点として、溝幅が測定される。また、溝がタイヤ周方向にジグザグ状あるいは波状に延在する構成では、溝壁の振幅の中心線を測定点として、溝幅が測定される。「溝深さ」は、タイヤを規定リムに装着して規定内圧を充填した無負荷状態で測定されるトレッド接地面から溝底までの距離の最大値である。溝が部分的な凹凸部やサイプを溝底に有する構成では、これらを除外して溝深さが測定される。

主溝４０によって区画される複数の陸部５０は、センター陸部５１と、セカンド陸部５２と、ショルダー陸部５３とを含む。このうち、センター陸部５１は、２本のセンター主溝４１同士の間に配置され、タイヤ赤道面ＣＬ上に位置しており、タイヤ幅方向における両側がセンター主溝４１によって区画されている。また、セカンド陸部５２は、タイヤ幅方向に隣り合うセンター主溝４１とショルダー主溝４２との間に位置し、センター陸部５１のタイヤ幅方向外側に配置されており、タイヤ幅方向における両側がセンター主溝４１とショルダー主溝４２とにより区画されている。また、ショルダー陸部５３は、ショルダー主溝４２のタイヤ幅方向外側に配置され、ショルダー主溝４２を挟んでセカンド陸部５２に隣り合って配置されており、タイヤ幅方向における内側がショルダー主溝４２によって区画されている。

トレッド部１の外表面（トレッド接地面）には、タイヤ幅方向に延びるラグ溝６０が複数形成されており、ラグ溝６０として、セカンドラグ溝６１とショルダーラグ溝６５とを有している。本実施形態では、ラグ溝６０は、溝幅が１．６ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲内になっており、溝深さが４ｍｍ以上７ｍｍ以下の範囲内になっている。セカンドラグ溝６１とショルダーラグ溝６５とのうち、セカンドラグ溝６１は、隣り合うセンター主溝４１とショルダー主溝４２との間に配置され、タイヤ幅方向に延びて両端がセンター主溝４１とショルダー主溝４２とに開口している。また、ショルダーラグ溝６５は、ショルダー主溝４２のタイヤ幅方向外側に配置され、接地端Eを跨いでタイヤ幅方向に延びて一端がショルダー主溝４２に開口している。

主溝４０によって区画される陸部５０のうち、センター主溝４１とショルダー主溝４２とによりタイヤ幅方向における両側が区画されるセカンド陸部５２は、タイヤ周方向に隣り合うセカンドラグ溝６１により、タイヤ周方向における両側が区画されている。セカンドラグ溝６１は、両端がセンター主溝４１とショルダー主溝４２とに開口するため、タイヤ周方向における両側がセカンドラグ溝６１により区画されるセカンド陸部５２は、ブロック状の陸部５０として形成されている。同様に、タイヤ幅方向における内側がショルダー主溝４２により区画されるショルダー陸部５３は、タイヤ周方向に隣り合うショルダーラグ溝６５により、タイヤ周方向における両側が区画されている。ショルダーラグ溝６５は、接地端Eを跨いでタイヤ幅方向に延びるため、タイヤ周方向における両側がショルダーラグ溝６５により区画されるショルダー陸部５３は、少なくとも接地端Eよりもタイヤ幅方向内側の部分は、ブロック状に形成されている。一方、タイヤ幅方向における両側がセンター主溝４１により区画されるセンター陸部５１は、陸部５０がラグ溝６０によって分断されずにタイヤ周方向に連続して形成されるリブ状の陸部５０として形成されている。

図３は、図２に示す主溝４０の詳細図である。トレッド部１には、２本のセンター主溝４１と２本のショルダー主溝４２との４本の主溝４０が配置されているが、それぞれの主溝４０は、タイヤ幅方向における位置が異なる位置でタイヤ周方向に延びる周方向延在部４４を有するステップ形状で形成されている。ここでいうステップ形状は、溝幅方向における中心を示す中心線が、矩形波や台形波となって振幅する形状をいう。つまり、主溝４０は、タイヤ幅方向における位置が互いに異なる２種類の周方向延在部４４を有しており、２種類の周方向延在部４４は、タイヤ周方向に交互に配置され、タイヤ周方向に隣り合う異なる周方向延在部４４同士の端部間が、接続部４５によって接続されている。接続部４５も、主溝４０を構成している。

２種類の周方向延在部４４は、例えば、複数の内側周方向延在部４４ｉと、内側周方向延在部４４ｉよりもタイヤ幅方向外側に位置する複数の外側周方向延在部４４ｏとからなり、内側周方向延在部４４ｉと外側周方向延在部４４ｏとが、タイヤ周方向に交互に配置されている。これらの内側周方向延在部４４ｉと外側周方向延在部４４ｏとは、内側周方向延在部４４ｉ同士はタイヤ幅方向における位置が同じ位置になっており、外側周方向延在部４４ｏはタイヤ幅方向における位置が同じ位置になっている。

また、接続部４５は、タイヤ周方向において隣り合う内側周方向延在部４４ｉと外側周方向延在部４４ｏとの、接近している端部同士を接続しており、本実施形態では、接続部４５は、タイヤ幅方向に対してタイヤ周方向に傾斜して延びて形成されている。このため、本実施形態では、ステップ形状で形成される主溝４０は、いわゆる台形波状の形状で形成されている。これらのように、内側周方向延在部４４ｉと外側周方向延在部４４ｏと接続部４５とを有する主溝４０は、１つの主溝４０内では、内側周方向延在部４４ｉと外側周方向延在部４４ｏと接続部４５との溝幅は、ほぼ一定になっている。

このように形成される主溝４０には、ラグ溝６０が開口しているが、ラグ溝６０は、主溝４０が有する２種類の周方向延在部４４のうち、タイヤ幅方向において主溝４０に開口するラグ溝６０が位置する側の周方向延在部４４に対して開口している。例えば、センター主溝４１とショルダー主溝４２に開口するセカンドラグ溝６１は、ステップ形状で形成されるセンター主溝４１およびショルダー主溝４２がそれぞれ有する周方向延在部４４のうち、セカンドラグ溝６１寄りに位置する周方向延在部４４に開口している。つまり、セカンドラグ溝６１は、センター主溝４１に対しては、タイヤ幅方向外側からセンター主溝４１に開口するため、セカンドラグ溝６１は、センター主溝４１が有する外側周方向延在部４４ｏに開口している。また、セカンドラグ溝６１は、ショルダー主溝４２に対しては、タイヤ幅方向内側からショルダー主溝４２に開口するため、セカンドラグ溝６１は、ショルダー主溝４２が有する内側周方向延在部４４ｉに開口している。

また、ショルダー主溝４２に開口するショルダーラグ溝６５は、ステップ形状で形成されるショルダー主溝４２が有する周方向延在部４４のうち、ショルダーラグ溝６５寄りに位置する周方向延在部４４に開口している。つまり、ショルダー主溝４２は、ショルダー主溝４２に対しては、タイヤ幅方向外側からショルダー主溝４２に開口するため、ショルダー主溝４２は、ショルダー主溝４２が有する外側周方向延在部４４ｏに開口している。ショルダー主溝４２のタイヤ幅方向における内側と外側からショルダー主溝４２に対して開口するセカンドラグ溝６１とショルダーラグ溝６５とは、異なる周方向延在部４４に開口するため、ショルダー主溝４２に対して、タイヤ周方向において異なる位置で開口している。

これらのように、主溝４０に開口するセカンドラグ溝６１とショルダーラグ溝６５とは、それぞれタイヤ幅方向に延びつつ、タイヤ幅方向に対してタイヤ周方向に傾斜して形成されている。その際に、セカンドラグ溝６１とショルダーラグ溝６５とは、タイヤ幅方向に対するタイヤ周方向への傾斜方向が、互いに反対方向になっている。例えば、セカンドラグ溝６１とショルダーラグ溝６５とは、タイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に向かって延びる際に、いずれもタイヤ幅方向に延びつつ、タイヤ周方向に向かって傾斜して形成されているが、タイヤ周方向に向かう際の方向が、セカンドラグ溝６１とショルダーラグ溝６５とで、互いに反対方向になっている。

また、タイヤ周方向に並んで配置される複数のセカンドラグ溝６１は、タイヤ幅方向に対する傾斜角度が異なる２種類のセカンドラグ溝６１が交互に配置されている。即ち、セカンドラグ溝６１は、タイヤ幅方向に対する傾斜角度が互いに異なり、タイヤ周方向に交互に配置される第１セカンドラグ溝６２と第２セカンドラグ溝６３とを有している。このため、タイヤ周方向に隣り合うセカンドラグ溝６１によってタイヤ周方向の両側が区画されるセカンド陸部５２は、タイヤ周方向における両側が、タイヤ周方向に隣り合う第１セカンドラグ溝６２と第２セカンドラグ溝６３とによって区画されている。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

図１に示す基本構造を有し、タイヤサイズが２８５／６０Ｒ１８である２０種類の空気入りタイヤ（試験タイヤ）を製造した（標準例１、比較例１～６、実施例１～１３）。各例において、キャップトレッド層を構成するキャップトレッドゴムは、表１～３に示す配合および物性とした（表３はすべての例に共通の配合である）。また、トレッドパターンについて、表１～２に示すように、主溝の形状、セカンドラグ溝とショルダーラグ溝の傾斜方向が同じであるか逆であるか（表中の「ラグ溝の傾斜方向」の欄）、傾斜角度が異なる２種類のセカンドラグ溝の有無（表中の「２種類のセカンドラグ溝」の欄）、ラグ溝がラグ溝寄りに位置する周方向延在部に開口するか否か（表中の「ラグ溝の開口位置」の欄）を異ならせた。

尚、各例に使用したキャップトレッドゴム（タイヤ用ゴム組成物）を調製する際には、それぞれ加硫促進剤および硫黄を除く配合成分を秤量し、１．８Ｌの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練し、マスターバッチを放出し室温冷却した。その後、このマスターバッチを１．８Ｌの密閉式バンバリーミキサーに供し、加硫促進剤及び硫黄を加え２分間混合して、各タイヤ用ゴム組成物を得た。

表１～２に記載される物性値は、各例に使用したキャップトレッドゴム（タイヤ用ゴム組成物）をそれぞれ用いて、所定形状の金型を用いて１４５℃、３５分間加硫し、各タイヤ用ゴム組成物からなる加硫ゴム試験片を作成して測定したものである。具体的には、「硬度」は、ＪＩＳＫ６２５３に準拠して、デュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定した値である。また、「破断強度ＴＢ」および「破断伸びＥＢ」は、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して、ＪＩＳ３号ダンベル型試験片（厚さ２ｍｍ）を打ち抜き、温度２０℃、引張り速度５００ｍｍ／分の条件で測定した破断時の応力（破断強度、単位：ＭＰａ）および破断時の伸び率（破断伸び、単位：％）である。抗張積は、「破断強度ＴＢ」および「破断伸びＥＢ」の積ＴＢ×ＥＢであり、各例の値に基づいて算出した。

表１～２の「主溝の形状」の欄について、主溝の形状が、タイヤ幅方向における位置が異なる位置でタイヤ周方向に延びる周方向延在部を有するステップ形状である場合を「ステップ」と表示し、タイヤ周方向に延びつつタイヤ幅方向に振幅するジグザグ形状である場合を「ジグザグ」と表示した。表１～２の「ラグ溝の傾斜方向」の欄について、セカンドラグ溝とショルダーラグ溝の傾斜方向が同じである場合を「同」、逆である場合を「逆」と表示した。表１～２の「２種類のセカンドラグ溝」の欄について、傾斜角度が異なる２種類のセカンドラグ溝の有する場合を「有」、すべてのセカンドラグ溝の傾斜角度が同じ場合を「無」と表示した。表１～２の「ラグ溝の開口位置」の欄について、各ラグ溝がラグ溝寄りに位置する周方向延在部に開口する場合を「〇」、ラグ溝から離れた周方向延在部に開口する場合を「×」と表示した。

各試験タイヤについて、下記に示す方法により、スノー性能、ウェット性能、低転がり性能、オフロード耐久性能の評価を行った。

スノー性能
各試験タイヤをリムサイズ１８×８Ｊのリムホイールに組み付けて、空気圧を２３０ｋＰａとして四輪駆動のＳＵＶ車両の評価車両に装着し、氷雪路面において速度４０ｋｍ／ｈの走行状態から制動し、完全停止までの制動距離を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、標準例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、制動距離が短く、氷雪路面での制動性能（スノー性能）が優れていることを意味する。尚、指数値が「９８」以上であれば、十分なスノー性能が得られたことを意味する。

ウェット性能
各試験タイヤをリムサイズ１８×８Ｊのリムホイールに組み付けて、空気圧を２３０ｋＰａとして四輪駆動のＳＵＶ車両の評価車両に装着し、濡れた路面において速度１００ｋｍ／ｈの走行状態から制動し、完全停止までの制動距離を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、標準例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、制動距離が短く、濡れた路面での制動性能（ウェット性能）が優れていることを意味する。

低転がり性能
各試験タイヤをリムサイズ１８×８Ｊのリムホイールに組み付け、ＩＳＯ２８５８０に準拠して、ドラム径１７０７．６ｍｍのドラム試験機を用い、空気圧２４０ｋＰａ、荷重４．８２ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件で転がり抵抗を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、標準例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど転がり抵抗が低く、低転がり性能に優れることを意味する。

オフロード耐久性能
各試験タイヤをリムサイズ１８×８Ｊのリムホイールに組み付けて、空気圧を２３０ｋＰａとして四輪駆動のＳＵＶ車両の評価車両に装着し、岩場、泥濘路、砂地のそれぞれで走行試験を行い、試験後のトレッド部を調べ、範囲および深さが５ｍｍ以上となる明瞭なチャンキングのタイヤ周上における発生個数を測定した。そして測定したタイヤ周上の発生個数からトレッドパターンの１ピッチあたりの平均個数を算出した。評価結果は、チャンキングの平均個数が３個以上である場合を「×」、チャンキングの平均個数が１個以上３個未満である場合を「△」、チャンキングの平均個数が１個未満である場合を「〇」で示した。評価結果が「△」または「〇」であれば十分なオフロード耐久性が得られたことを意味し、特に評価結果が「〇」の場合、優れたオフロード耐久性が得られたことを意味する。

表１～３において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ＮＲ：天然ゴム、ＰＴ．ＫＩＲＡＮＡＳＡＰＴＡ社製ＳＩＲ２０
・ＳＢＲ１：末端変性スチレンブタジエンゴム、ＪＳＲ社製ＨＰＲ８５０（変性基：アミン基、アルコキシシリル基、ビニル含有量：５９質量％、スチレン含有量：２７質量％）
・ＳＢＲ２：末端変性スチレンブタジエンゴム、ＺＳエラストマー社製ＮｉｐｏｌＮＳ６１６（変性基：ポリオルガノシロキサン基、ビニル含有量：６７質量％、スチレン含有量：２１質量％）
・ＳＢＲ３：末端変性スチレンブタジエンゴム、ＪＳＲ社製ＨＰＲ８４０（変性基：アミン基、アルコキシシリル基、ビニル含有量：４０質量％、スチレン含有量：１０質量％）
・ＳＢＲ４：末端変性スチレンブタジエンゴム、ＺＳエラストマー社製ＮｉｐｏｌＮＳ６１２（変性基：ポリオルガノシロキサン基、ビニル含有量：３０質量％、スチレン含有量：１５質量％）
・ＳＢＲ５：未変性のスチレンブタジエンゴム、ＺＳエラストマー社製ＮＳ４６０（ビニル含有量：６３質量％、スチレン含有量：２５質量％）
・ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ１２２０
・シリカ：Ｅｖｏｎｉｋ社製Ｕｒｔｒａｓｉｌ７０００ＧＲ
・ＣＢ１：カーボンブラック、東海カーボン社製シースト７ＨＭＮ２３４（窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡ：１２６ｍ²／ｇ）
・ＣＢ２：カーボンブラック、東海カーボン社製シースト９ＭＮ１１０（窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡ：１４２ｍ²／ｇ）
・シランカップリング剤：ＥｖｏｎｉｋＤｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ６９
・アロマオイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
・ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
・亜鉛華：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・老化防止剤：ＫｏｒｅａＫｕｍｈｏＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ社製６ＰＰＤ
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
・加硫促進剤１：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ‐Ｇ
・加硫促進剤２：住友化学社製ソクシノールＤ‐Ｇ

表１から明らかなように、実施例１～１３の空気入りタイヤは、標準例１に対してウェット性能、低転がり性能、およびオフロード耐久性能を向上し、これら性能をバランスよく高度に両立した。一方、比較例１は、シリカの配合量が多いため、スノー性能、低転がり性能、およびオフロード耐久性能が悪化した。比較例２は、シリカの配合量が少ないため、ウェット性能および低転がり性能が悪化した。比較例３は、硬度が高いため、スノー性能が悪化した。比較例４は、硬度が低いため、オフロード耐久性能が悪化した。比較例５は、カーボンブラックの窒素吸着比表面積が大きいため、低転がり性能が悪化した。比較例６は、スチレンブタジエンゴムのビニル量が少ないため、スノー性能が悪化した。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス層
５ビードコア
６ビードフィラー
７ベルト層
８ベルトカバー層
１０トレッドゴム層
１１キャップトレッド層
１２アンダートレッド層
２０サイドゴム層
３０リムクッションゴム層
４０主溝
４１センター主溝
４２ショルダー主溝
４４周方向延在部
４４ｉ内側周方向延在部
４４ｏ外側周方向延在部
４５接続部
５０陸部
５１センター陸部
５２セカンド陸部
５３ショルダー陸部
６０ラグ溝
６１セカンドラグ溝
６２第１セカンドラグ溝
６３第２セカンドラグ溝
６５ショルダーラグ溝
ＣＬタイヤ赤道
Ｅ接地端

Claims

タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、前記一対のサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に装架されたカーカス層と、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に配置された複数層の補強層とを有し、前記トレッド部が、前記補強層の外周側に配置されたアンダートレッド層と、前記アンダートレッド層の外周側に配置されて前記トレッド部の踏面を構成するキャップトレッド層との２層で構成された空気入りタイヤにおいて、
前記キャップトレッド層は、天然ゴム５０質量％以上、スチレンブタジエンゴム２０質量％以上４０質量％以下を含むジエン系ゴム１００質量部に対して、シリカ５０質量部～１００質量部と、カーボンブラック５質量部～２５質量部が配合されたゴム組成物で構成されており、
前記スチレンブタジエンゴムは、ビニル含有量が３５質量％～７０質量％である末端変性スチレンブタジエンゴムであり、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡは１３０ｍ²／ｇ未満であり、
前記キャップトレッド層を構成するゴム組成物の破断強度ＴＢ〔単位：ＭＰａ〕と破断伸びＥＢ〔単位：％〕との積として算出される抗張積ＴＢ×ＥＢが１２０００以上であり、硬度が６０以上７０以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記スチレンブタジエンゴムのビニル含有量が５５質量％～７０質量％であり、スチレン含有量が２０質量％～３０質量％であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記ジエン系ゴムが、前記天然ゴムおよび前記スチレンブタジエンゴムの他に、ブタジエンゴム５質量％以上２０質量％以下を含む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。
前記トレッド部の外表面に、タイヤ周方向に沿って延在する４本の主溝と、前記主溝によって区画される複数の陸部とが形成されており、４本の前記主溝は、タイヤ赤道の両側に配置される２本のセンター主溝と、２本の前記センター主溝のそれぞれのタイヤ幅方向外側に配置される２本のショルダー主溝とを含み、各主溝は、タイヤ幅方向における位置が異なる位置でタイヤ周方向に延びる周方向延在部を有するステップ形状で形成され、隣り合う前記センター主溝と前記ショルダー主溝との間には、タイヤ幅方向に延びて両端がセンター主溝と前記ショルダー主溝とに開口するセカンドラグ溝が配置され、前記ショルダー主溝のタイヤ幅方向外側には、接地端を跨いでタイヤ幅方向に延びて一端が前記ショルダー主溝に開口するショルダーラグ溝が配置され、前記セカンドラグ溝と前記ショルダーラグ溝とは、タイヤ幅方向に対するタイヤ周方向への傾斜方向が互いに反対方向になっており、タイヤ周方向に並んで配置される複数の前記セカンドラグ溝は、タイヤ幅方向に対する傾斜角度が異なる２種類の前記セカンドラグ溝が交互に配置され、前記センター主溝と前記ショルダー主溝に開口する前記セカンドラグ溝は、ステップ形状で形成される前記センター主溝及び前記ショルダー主溝がそれぞれ有する前記周方向延在部のうち、前記セカンドラグ溝寄りに位置する前記周方向延在部に開口し、前記ショルダー主溝に開口する前記ショルダーラグ溝は、ステップ形状で形成される前記ショルダー主溝が有する前記周方向延在部のうち、前記ショルダーラグ溝寄りに位置する前記周方向延在部に開口することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。