JP2013169870A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】トラクション性能及び横グリップ性能を両立して向上させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】タイヤ赤道に対して左右非対称かつ車両への装着の向きが指定されたトレッドパターンが形成された空気入りタイヤである。トレッドゴム２Ｇは、内側ゴム層１２と外側ゴム層１３とを含み、前記内側ゴム層１２は、短繊維１４が配合された短繊維補強ゴムＦＧからなる。しかも、短繊維補強ゴムＦＧは、車両内側に配されかつ短繊維１４がタイヤ周方向に対して±１５°の角度で配向された車両内側部１５と、車両外側に配されかつ短繊維１４がタイヤ軸方向に対して±１５°の角度で配向された車両外側部１６とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばラリーやダートトライアル等において、トラクション性能や横グリップ性能を向上しうる不整地走行用として好適な空気入りタイヤに関する。

例えば、ラリーやダートトライアル等で使用される競技用の不整地走行用タイヤにあっては、不整地路面をしっかりとグリップして駆動力を路面に伝えるトラクション性能と、旋回時においてタイヤの横滑りを抑制するための横グリップ性能とを両立させることが重要である。

このため、トレッドパターンにおけるブロックの形状や溝形状などに関して様々な提案がなされている。一般的に、車両内側のトレッドパターンには、タイヤ軸方向にのびる溝が多く配され、かつ、車両外側のトレッドパターンには、タイヤ周方向にのびる溝が多く配された空気入りタイヤが提案されている（下記特許文献１及び２参照）。このような空気入りタイヤは、直進時に大きな接地荷重が作用する車両内側のトレッドパターンで、タイヤ軸方向のエッジによる摩擦力が発揮される一方、旋回時に大きな接地荷重が作用する車両外側のトレッドパターンで、タイヤ周方向のエッジによる摩擦力が発揮されるため、トラクション性能と横グリップ性能とを両立させる。

特開２００８−２８５００４号公報 特開２０１１−９３３９１号公報

しかしながら、上述のような空気入りタイヤは、溝の配置によりエッジ効果を発揮しているため、溝の長手方向に対して直交する方向のパターン剛性が低下し易い。即ち、車両内側のトレッドパターンではタイヤ周方向剛性が、また車両外側のトレッドパターンでは、タイヤ軸方向剛性が、夫々低下し易い。そして、このようなタイヤでは、特に、舗装路面や比較的硬い不整地路面での直進安定性や操縦安定性が低下するという問題があった。

本発明は、以上のような問題に鑑み案出されたもので、トレッドゴムの内側ゴム層に短繊維を配し、かつこの短繊維の配向方向を車両内側及び車両外側で異ならせることを基本として、不整地でのトラクション性能と横グリップ性能とを両立させつつ、舗装路面での操縦安定性等を向上させた空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち、請求項１記載の発明は、トレッド部に配されたトレッドゴムに、タイヤ赤道に対して左右非対称かつ車両への装着の向きが指定されたトレッドパターンが形成された空気入りタイヤであって、前記トレッドゴムは、内側ゴム層と、該内側ゴム層のタイヤ半径方向外側に配された外側ゴム層とを含み、前記内側ゴム層は、短繊維が配合された短繊維補強ゴムからなり、しかも、前記短繊維補強ゴムは、車両装着時にタイヤ赤道よりも車両内側に配されかつ前記短繊維がタイヤ周方向に対して±１５°の角度で配向された車両内側部と、車両装着時にタイヤ赤道よりも車両外側に配されかつ前記短繊維がタイヤ軸方向に対して±１５°の角度で配向された車両外側部とを有することを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、前記短繊維補強ゴムは、ゴム成分１００質量％に対して、前記短繊維を５〜２０質量％含有する請求項１記載の空気入りタイヤである。

また、請求項３記載の発明は、前記短繊維は、長さＬが０．１〜５mm、かつ、外径Ｄが１〜１００μｍである請求項１又は２記載の空気入りタイヤである。

また、請求項４記載の発明は、前記内側トレッドゴム層の厚さｔ１は、前記トレッドゴムの全厚さＴの２０〜５０％である請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また、請求項５記載の発明は、前記トレッドパターンは、路面に接地する接地面と、該接地面から凹む溝とを有し、前記全ての溝を埋めた仮想接地面の全面積Ｓ１と、前記接地面の表面積の総和Ｓ２との比Ｓ２／Ｓ１であるランド比が４０〜６５％である請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

本発明の空気入りタイヤは、トレッドゴムの内側ゴム層が、短繊維が配合された短繊維補強ゴムからなる。このようなトレッドゴムは、短繊維の配向方向の剛性が大きくなるため、トレッド部の剛性を、異方性をもたせて向上させることができる。

さらに、前記短繊維補強ゴムは、車両装着時に車両内側に配されかつ短繊維がタイヤ軸方向に配向された車両内側部と、車両装着時に車両外側に配されかつ短繊維がタイヤ周方向に配向された車両外側部とを有する。このような短繊維補強ゴムは、車両内側のトレッド部ではタイヤ周方向の剛性を向上させ、かつ車両外側のトレッド部ではタイヤ軸方向の剛性を向上させる。これにより、不整地はもとより、舗装路面等においても車両内側のトレッド部において、優れた直進時のトラクション性能が発揮されるとともに、車両外側のトレッド部において、優れた旋回時の横グリップ性能が発揮される。

本実施形態の空気入りタイヤが４輪に装着された車両を上方視したときの概略上面図である。 本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示す断面図である。 本実施形態のトレッドパターンを示す展開図である。 図２のトレッド部の拡大断面図である。 内側ゴム層の短繊維の配向方向を示すトレッドパターンの展開図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の空気入りタイヤ１が４輪に装着された車両Ｍを上方視したときの概略上面図である。本実施形態の空気入りタイヤ１は、タイヤ赤道Ｃに対して左右非対称のトレッドパターンを具える。該パターンの作用を最大限に発揮させるために、タイヤ１には、車両への装着の向きが指定される。本実施形態の空気入りタイヤ１は、右輪１Ｒ用及び左輪１Ｌ用をそれぞれ含む。また、車両への装着の向きは、例えばタイヤ１のサイドウォール部３に文字又は模様等によって表示される（図示省略）。

図２は本実施形態の空気入りタイヤ１の正規状態におけるタイヤ軸を含むタイヤ子午線断面図である。なお、図中右側のトレッド端Ｔｅｉが、車両内側に配されるものとする。ここで、正規状態とは、タイヤを正規リムにリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態とする。以下、特に言及しない場合、タイヤの各部の寸法はこの正規状態で測定された値とする。

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" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim" とする。さらに「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 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。

図２に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されたベルト層７と、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびるビードエーペックスゴム８とが設けられており、この例では不整地走行に用いられる競技用の空気入りタイヤが示される。

前記カーカス６は、１乃至複数枚、本実施形態では２枚のカーカスプライ６Ａ、６Ｂから構成される。該カーカスプライ６Ａ及び６Ｂは、カーカスコードを薄いトッピングゴムで被覆したコードプライからなる。また、前記カーカスコードは、タイヤ赤道Ｃに対して例えば６０°〜９０゜の角度で傾けて配される。前記カーカスコードには、ポリエステルコード、ナイロン、レーヨン、アラミドなどの有機繊維コードが好適に採用される。

また前記カーカスプライ６Ａ及び６Ｂは、それぞれ、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るトロイド状の本体部６ａと、この本体部６ａに連なりビードコア５の周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されてタイヤ半径方向外側にのびている折返し部６ｂとを含む。

前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば１０〜４５°の角度で配列したベルトプライを含み、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成される。このベルト層７はベルトコードがプライ間相互で互いに交差することによりベルト剛性を高め、トレッド部２のほぼ全幅を強固に補強している。ベルトコードとしては、例えばアラミド、レーヨン等の高弾性の有機繊維コードが採用される。

前記ビードエーペックスゴム８は、硬質のゴムからなり、前記本体部６ａと折返し部６ｂとの間に配され、かつビードコア５からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびる。これにより、ビード部４及びサイドウォール部３が補強される。

図３は本実施形態のトレッドパターンＴＰの一例を示す展開図である。該トレッドパターンＴＰは、路面に接地する接地面１０と、該接地面１０から凹む溝９とを含む。また、前記接地面１０は、前記溝９により隔設されたブロック１１の踏面により形成される。

前記トレッドパターンＴＰのうち、タイヤ赤道Ｃよりも車両内側に配されるトレッドパターンＴＰｉは、タイヤ軸方向と平行にのびる溝９Ａを含むのが望ましい。これにより、タイヤ軸方向のエッジによる大きな摩擦力が発揮され、特に直進時のトラクション性能が向上しうる。また、タイヤ赤道Ｃよりも車両外側に配されるトレッドパターンＴＰｏは、タイヤ軸方向に対して傾斜してのびる溝９Ｂを含むのが望ましい。これにより、タイヤ周方向のエッジによって、旋回時の大きな摩擦力が効果が発揮され、横グリップ性能が向上しうる。

前記トレッドパターンＴＰは、ランド比が、好ましくは４０％以上、より好ましくは５０％以上が望ましく、また好ましくは６５％以下、より好ましくは５５％以下が望ましい。該ランド比は、全ての溝９を埋めた仮想接地面の全面積Ｓ１と、前記接地面１０の表面積の総和Ｓ２との比Ｓ２／Ｓ１であり、４０％よりも小さくなると、ブロック欠けが発生するおそれあり、５５％よりも大きくなると、不整地路面での走行性能が低下するおそれがある。

また、前記溝９の溝深さｄ１は、小さくなると、排水性が低下してウェット性能が低下するおそれがあり、大きくなると、ブロック１１の剛性が低下して操縦安定性が低下するおそれがある。このような観点から、前記溝深さｄ１は、好ましくは９mm以上、より好ましくは１０mm以上が望ましく、また好ましくは１２mm以下、より好ましくは１１mm以下が望ましい。

図４には、トレッド部２の拡大断面図が示される。前記ベルト層７の外側に配されたトレッドゴム２Ｇは、内側ゴム層１２と、該内側ゴム層１２のタイヤ半径方向外側に配された外側ゴム層１３とを含み、本実施形態では２層で構成される。

本実施形態において、前記内側ゴム層１２はベルト層７に接して又はインスレーションゴム（図示せず）を介して配されタイヤ軸方向にのびる。このような内側ゴム層１２は、ベルト層７と協働してトレッド部２の剛性を向上させうる。

前記内側ゴム層１２は、短繊維１４が配合された短繊維補強ゴムＦＧからなる。短繊維補強ゴムＦＧは、加硫前の押出成形される際、短繊維１４がゴム押出方向に配向するため、この配向方向のゴムの弾性率等を向上させる。

前記短繊維１４としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、アラミドなどの他、レーヨン、ビニロン、コットン、セルロース樹脂、結晶性ポリブタジエンなどの有機繊維が採用され、これらは単独でも、又２種以上を組合わせて使用することもできる。

前記短繊維補強ゴムＦＧのゴム成分に対する短繊維１４の配合量は、小さくなると、剛性向上効果が低下するおそれがあり、大きくなると、内側ゴム層１２が剥離し易くなり、ブロック欠けが発生するおそれがある。このような観点から、短繊維１４は、前記短繊維補強ゴムＦＧのゴム成分１００質量％に対して好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％以上で含有されているのが望ましく、また好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下で含有されているのが望ましい。

前記短繊維１４の長さＬは、小さくなると、剛性向上効果が低下するおそれがあり、大きくなると、外側ゴム層１３やベルト層７との接着性が低下し、ブロック１１の割れや欠けが発生するおそれがある。このような観点から、前記長さＬは、好ましくは０．１mm以上、より好ましくは１．５mm以上が望ましく、また好ましくは５mm以下、より好ましくは３．５mm以下が望ましい。

また、前記短繊維１４の外径Ｄは、小さくなると、剛性向上効果が低下するおそれがあり、大きくなると、外側ゴム層１３やベルト層７との接着性が低下してブロック１１の耐久性が低下するおそれがある。このような観点から、前記外径Ｄは、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは４０μｍ以上が望ましく、また好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは６０μｍ以下が望ましい。

図５には、前記内側ゴム層１２の短繊維１４の配向方向が示された展開図である。なお、トレッドパターンＴＰは仮想線で表示される。図５に示されるように、前記短繊維補強ゴムＦＧは、車両装着時にタイヤ赤道Ｃよりも車両内側に配されかつ前記短繊維１４がタイヤ周方向に対して±１５°の角度で配向された車両内側部１５と、車両装着時にタイヤ赤道よりも車両外側に配されかつ前記短繊維１４がタイヤ軸方向に対して±１５°の角度で配向された車両外側部１６とを有する。

このような前記車両内側部１５は、タイヤ周方向に対して大きい剛性を発揮し、直進時のトラクション性能を向上させる。特に、本実施形態のように、前記溝９Ａによりタイヤ周方向のパターン剛性が低下している場合には、車両内側部１５が効果的にタイヤ周方向の剛性を補強し、溝９Ａのエッジ効果と相俟ってトラクション性能が向上する。

さらに、前記車両外側部１６は、タイヤ軸方向に対して大きい剛性を発揮し、旋回時の横グリップ性能を向上させる。特に、前記溝９Ｂによりタイヤ軸方向のパターン剛性が低下している場合には、車両外側部１６が効果的にタイヤ軸方向の剛性を補強し、溝９Ｂのエッジ効果と相俟って横グリップ性能が向上する。従って、車両内側部１５及び車両外側部１６により、タイヤ１全体としてはトラクション性能及び横グリップ性能が両立して向上しうる。

前記車両内側部１５の短繊維１４は、好ましくはタイヤ周方向に対して±１０°の角度、より好ましくは±５°の角度で配向されるのが望ましい。これにより、タイヤ周方向の剛性がより一層向上しうる。また、同様の観点から、前記車両外側部１６の短繊維１４は、好ましくはタイヤ軸方向に対して±１０°の角度、より好ましくは±５°の角度で配向されるのが望ましい。なお、上記配向とは、ゴム加工技術を考慮して、車両内側部１５及び車両外側部１６に配合された短繊維１４の８０％以上が上記角度の範囲内にあることを意味する。

前記外側ゴム層１３は、内側ゴム層１２に接して配され、トレッド部２の外面２Ｓに現れる。このような外側ゴム層１３は、内側ゴム層１２がトレッド部２の外面２Ｓに現れるのを防止し、内側ゴム層１２の割れ等を抑制する。

前記内側ゴム層１２の厚さｔ１は、小さくなると、剛性向上効果が小さくなるおそれがあり、大きくなると、外側ゴム層１３の厚さが小さくなり、ブロック１１の耐摩耗性が低下するおそれがある。このような観点から、前記厚さｔ１は、トレッドゴム２Ｇの全厚さＴに対して好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上が望ましく、また好ましくは５０％以下、より好ましくは４０％以下が望ましい。

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。

図２の基本構造をなしかつサイズが２０５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤが、表１の仕様に基づき試作された。各試供タイヤには、短繊維としてナイロンが用いられている。また、各試供タイヤについて、トラクション性能、横グリップ性能、ラップタイム、及びブロック耐久性がテストされた。また、比較例１として、内側ゴム層に短繊維が配されていないタイヤについても同様のテストがされた。テスト方法は以下の通りである。

＜トラクション性能、横グリップ性能＞
リムサイズ７Ｊ×１５のリムにリム組みされた各試供タイヤが、排気量２０００ｃｃの４輪駆動車の全輪に装着され、１周１．５ｋｍのダートトライアルコースでテスト走行が実施され、「トラクション性能」及び「横グリップ性能」がテストドライバーによる官能評価により評価された。結果は、５点を満点とする５点法で表記され、数値が大きい程、良好であることを示す。また、各項目の評価内容は下記の通りである。
トラクション性能：駆動力を作用した際のグリップ性能を評価
横グリップ性能：旋回時のグリップ性能を評価

＜ラップタイム＞
前記条件にて、前記ダートトライアルコース１周のラップタイムが計測された。なお、結果は、２回測定し良好な結果が表示されている。

＜ブロック耐久性＞
前記ラップタイム計測後、各テストタイヤのブロックの偏摩耗、割れ、及び欠けの有無が目視により評価された。結果は、５点を満点とする５点法で表記され、数値が大きい程、良好であることを示す。
テスト結果を表１に示す。

表に示されるように、実施例のタイヤは、トラクション性能及び横グリップ性能が両立して向上し、ラップタイムが短縮していることが確認できる。

５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト層
８ ビードエーペックスゴム
９ 溝
１０ 接地面
１１ ブロック
１２ 内側ゴム層
１３ 外側ゴム層
１４ 短繊維
１５ 車両内側部
１６ 車両外側部

Claims (5)

1. トレッド部に配されたトレッドゴムに、タイヤ赤道に対して左右非対称かつ車両への装着の向きが指定されたトレッドパターンが形成された空気入りタイヤであって、
   前記トレッドゴムは、内側ゴム層と、該内側ゴム層のタイヤ半径方向外側に配された外側ゴム層とを含み、
   前記内側ゴム層は、短繊維が配合された短繊維補強ゴムからなり、
   しかも、前記短繊維補強ゴムは、車両装着時にタイヤ赤道よりも車両内側に配されかつ前記短繊維がタイヤ周方向に対して±１５°の角度で配向された車両内側部と、
   車両装着時にタイヤ赤道よりも車両外側に配されかつ前記短繊維がタイヤ軸方向に対して±１５°の角度で配向された車両外側部とを有することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記短繊維補強ゴムは、ゴム成分１００質量％に対して、前記短繊維を５〜２０質量％含有する請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記短繊維は、長さＬが０．１〜５mm、かつ、外径Ｄが１〜１００μｍである請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記内側トレッドゴム層の厚さｔ１は、前記トレッドゴムの全厚さＴの２０〜５０％である請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記トレッドパターンは、路面に接地する接地面と、該接地面から凹む溝とを有し、
   前記全ての溝を埋めた仮想接地面の全面積Ｓ１と、前記接地面の表面積の総和Ｓ２との比Ｓ２／Ｓ１であるランド比が４０〜６５％である請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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