(57)【要約】【課題】排水性を確保すると共に操縦安定性を確保しつつ、主溝の溝底壁部の疲労強度を向上させることのできる空気入りタイヤを得る。【解決手段】空気入りタイヤであって、タイヤ周方向に延びる主溝２０が形成されたトレッド部２を備え、トレッド部２は、トレッド面を含み、トレッド部２の最外層であるキャップ層１０と、キャップ層１０のタイヤ径方向内側に隣接するように設けられたベース層１１と、キャップ層１０とベース層１１との間に主溝２０の溝底壁部２１に対して対向するように設けられ、キャップ層１０より低モジュラスである第１ゴム層１２と、を備えていることを特徴とする。【選択図】図２
2015116838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気入りタイヤであって、タイヤ周方向に延びる主溝が形成されたトレッド部を備え、
前記トレッド部は、
トレッド面を含み、前記トレッド部の最外層であるキャップ層と、
前記キャップ層のタイヤ径方向内側に隣接するように設けられたベース層と、
前記キャップ層と前記ベース層との間に前記主溝の溝底壁部に対して対向するように設けられ、前記キャップ層より低モジュラスである第１ゴム層と、
を備えている、空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記第１ゴム層のタイヤ子午線断面形状は、前記主溝のタイヤ子午線断面形状に沿って延びている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記第１ゴム層のタイヤ幅方向の端部は、前記主溝が形成された領域を除く領域における前記キャップ層と前記ベース層の界面部よりも、前記タイヤ径方向内側に位置している、請求項２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記主溝は、前記溝底壁部と、前記溝底壁部の前記タイヤ幅方向の両端から前記トレッド面まで延びる一対の溝側壁部とにより画定され、
前記第１ゴム層の前記タイヤ幅方向の端部は、前記溝底壁部のタイヤ幅方向の両端に形成されて前記溝側壁部に連続する溝底隅部よりも、前記タイヤ径方向外側に位置している、請求項３に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記第１ゴム層に対して前記タイヤ径方向に対向するように前記第１ゴム層よりも前記タイヤ径方向内側に設けられた第２ゴム層をさらに備えている、請求項１〜４のいずれか１つに記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記第２ゴム層は前記ベース層よりも高モジュラスである、請求項５に記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記第２ゴム層の前記タイヤ幅方向の寸法は、前記第１ゴム層の前記タイヤ幅方向の寸法と実質的に同じか又はそれ以下である、請求項６に記載の空気入りタイヤ。
【請求項８】
前記ベース層の前記タイヤ径方向内側に隣接して設けられたベルトをさらに備え、前記第２ゴム層は前記ベース層と前記ベルトとの間に配置されている、請求項５〜７のいずれか１つに記載の空気入りタイヤ。
【請求項９】
前記第２ゴム層は、前記第１ゴム層に接触するように配置されている、請求項５〜７のいずれか１つに記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気入りタイヤに関し、特に、トレッド面の周方向に形成された主溝を有する空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤのトレッド部には、雨天走行時等のウェット路面での排水性を確保するためのタイヤ周方向に延びる主溝と、該主溝によりタイヤ幅方向に区画されたブロック部等が、複数形成されている。主溝は、溝底壁部と、溝底壁部のタイヤ幅方向の両端からトレッド面まで延びる一対の溝側壁部とにより画定されている。溝底壁部には、円筒状の溝底周部と、溝底周部のタイヤ幅方向の両端から前記溝側壁部に連続するＲ形状の溝底隅部と、が含まれる。
【０００３】
前記ブロック部に荷重が入力されると、ブロック部は主溝の溝底側を基点として変形するが、主溝の溝底壁部のタイヤ径方向内側の溝底部は剛性が高く変形し難いので、ブロック部と溝底部との境界となる溝底壁部が変形の基点になりやすい。この結果、溝底壁部には歪みの集中による応力集中が生じやすい。しかも、溝底壁部への応力集中はタイヤの回転にしたがって繰り返し生じるので、溝底壁部には、繰り返し生じる応力集中にも耐え得る耐疲労性を有することが要求される。
【０００４】
この要求に対して、溝底隅部のＲ形状を拡大することにより繰り返し生じる応力集中を緩和させる方法が考えられる。また、他の方法として、特許文献１には、粘弾性特性の異なる複数のゴム層からなるトレッド部の、耐摩耗性に優れたトレッド面側のゴム層（キャップ層）の厚みをコントロールすることによって、溝底壁部の剛性を確保してクラックを抑制することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−６２５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前者の方法によれば、溝底隅部のＲ形状を拡大するために、主溝の深さを浅くするか、又は主溝の溝幅を拡大する必要があり、主溝の深さを浅くした場合には排水性が悪化してウェット性能が低下し、主溝の溝幅を拡大した場合にはトレッド面の接地面積が減少して操縦安定性能が悪化してしまう。
【０００７】
後者の方法によれば、キャップ層の厚さをコントロールすることでキャップ層の剛性を確保するものであり、主溝の溝底壁部への応力集中を緩和させることはできず、疲労強度を向上させることはできない。
【０００８】
この発明は、排水性と操縦安定性とを確保しつつ、主溝の溝底壁部の疲労強度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、空気入りタイヤであって、タイヤ周方向に延びる主溝が形成されたトレッド部を備え、前記トレッド部は、トレッド面を含み、前記トレッド部の最外層であるキャップ層と、前記キャップ層のタイヤ径方向内側に隣接するように設けられたベース層と、前記キャップ層と前記ベース層との間に前記主溝の溝底壁部に対して対向するように設けられ、前記キャップ層より低モジュラスである第１ゴム層と、を備えている、ことを特徴としている。
【００１０】
本構成によれば、キャップ層よりも低モジュラスである第１ゴム層を溝底壁部のタイヤ径方向内方側の溝底部に配置することで、溝底部の剛性を低下させて溝底部の変形を許容させることができ、この結果、溝底壁部への応力集中を緩和させることができる。なお、第１ゴム層をキャップ層とベース層との間に配置することで、主溝を従来同様にキャップ層で構成できるので、溝底壁部の強度を確保できる。すなわち、本構成によれば、溝底壁部の強度を確保しつつ、溝底壁部への応力集中を緩和させることができるので、溝底壁部の疲労強度を向上させることができる。
【００１１】
前記第１ゴム層のタイヤ子午線断面形状は、前記主溝のタイヤ子午線断面形状に沿って延びている、ことが好ましい。
【００１２】
本構成によれば、第１ゴム層を主溝に沿わせて配置することで、主溝の溝底部の剛性を低下させやすい。
【００１３】
前記第１ゴム層のタイヤ幅方向の端部は、前記主溝が形成された領域を除く領域における前記キャップ層と前記ベース層の界面部よりも、前記タイヤ径方向内側に位置している、ことが好ましい。
【００１４】
本構成によれば、第１ゴム層のタイヤ幅方向の端部が、主溝が形成された領域を除く領域におけるキャップ層とベース層との間の界面部よりもタイヤ径方向内側に位置しているので、溝底部の剛性の過度の低下を抑制できる。この結果、トレッド面を形成するブロック部の過度な変形が抑制されて、操縦安定性を確保できる。
【００１５】
前記主溝は、前記溝底壁部と、前記溝底壁部の前記タイヤ幅方向の両端から前記トレッド面まで延びる一対の溝側壁部とにより画定され、前記第１ゴム層の前記タイヤ幅方向の端部は、前記溝底壁部のタイヤ幅方向の両端に形成されて前記溝側壁部に連続する溝底隅部よりも、前記タイヤ径方向外側に位置している、ことが好ましい。
【００１６】
本構成によれば、第１ゴム層が溝底隅部の全体に亘って対向して配置されることになり、溝底部の剛性をより一層に低下させやすい。この結果、溝底壁部への応力集中をより一層に緩和させることができる。
【００１７】
前記第１ゴム層に対して前記タイヤ径方向に対向するように前記第１ゴム層よりも前記タイヤ径方向内側に設けられた第２ゴム層をさらに備えている、ことが好ましい。
【００１８】
前記第２ゴム層は前記ベース層よりも高モジュラスである、ことが好ましい。
【００１９】
本構成によれば、ベース層よりも高モジュラスである第２ゴム層を配置することによって、低モジュラスである第１ゴム層を配置したことによるカット性の低下を補って、外傷等によるカット性を確保できる。
【００２０】
前記第２ゴム層の前記タイヤ幅方向の寸法は、前記第１ゴム層の前記タイヤ幅方向の寸法と実質的に同じか又はそれ以下である、ことが好ましい。
【００２１】
本構成によれば、第１ゴム層を配置したことによるカット性の悪化を補いつつ、第２ゴム層を必要最小限の大きさで配置することができる。これにより、第２ゴム層を配置したことによる生産性への影響を最小限に留めることができる。
【００２２】
前記ベース層の前記タイヤ径方向内側に隣接して設けられたベルトをさらに備え、前記第２ゴム層は前記ベース層と前記ベルトとの間に配置されていてもよい。
【００２３】
本構成によれば、ベース層よりも高モジュラスである第２ゴム層が、トレッド部におけるタイヤ径方向の最も内側に配置されることになるので、低モジュラスである第１ゴム層を配置したことによるカット性の低下を補って、外傷等によるカット性をさらに向上できる。
【００２４】
若しくは、前記第２ゴム層は、前記第１ゴム層に接触するように配置されていてもよい。
【００２５】
本構成によれば、第１ゴム層、及び第２ゴム層をセット状態としてキャップ層とベース層との間に配置させることができる。すなわち、加硫前のタイヤ素材を容易に構成できるので、第１ゴム層及び第２ゴム層を有する空気入りタイヤの生産性を向上できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る空気入りタイヤによれば、排水性と操縦安定性とを確保しつつ、主溝の溝底壁部の疲労強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る重荷重用空気入りタイヤを示す、トレッド部の子午線方向断面図。
【図２】図１の主溝近傍を拡大して示す、要部拡大断面図。
【図３】他の実施形態に係るタイヤを示す、図２と同様の要部拡大断面図。
【図４】他の実施形態に係るタイヤを示す、図２と同様の要部拡大断面図。
【図５】従来例に係るタイヤを示す、図２と同様の要部拡大断面図。
【図６】比較例に係るタイヤを示す、図２と同様の要部拡大断面図。
【図７】他の比較例に係るタイヤを示す、図２と同様の要部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態に係る重荷重用空気入りタイヤの子午線方向半断面図であり、タイヤ赤道線ＣＬに対して一方側のみを示している。図１に示されるように、重荷重用空気入りタイヤ１は、トレッド面を含むトレッド部２と、その両端からタイヤ半径方向内方に延びるサイドウォール部３と、各サイドウォール部３、３の内方端に位置するビード部（図示せず）とを備えている。さらに、重荷重用空気入りタイヤ１は、各ビード部間を跨がるカーカス６と、カーカス６の外周に配置されたベルト層７と、を備えている。
【００３０】
トレッド部２の外周には、タイヤ周方向に延びる複数の主溝２０が形成されており、主溝２０によって、複数のブロック部３０がタイヤ幅方向に亘って区画されている。主溝２０は、溝底壁部２１と、溝底壁部２１のタイヤ幅方向の両端からトレッド面まで延びる一対の溝側壁部２２、２２と、で画定されている。溝底壁部２１には、円筒状の溝底周部２１ａと、溝底周部２１ａのタイヤ幅方向の両端から溝側壁部２２に連続する一対の溝底隅部２１ｂ、２１ｂと、が含まれている。なお、溝底壁部２１に対向する領域を、溝底部２５と称して以下説明する。
【００３１】
トレッド部２は、最外層であるキャップ層１０と、キャップ層１０のタイヤ径方向内側に隣接するように設けられたベース層１１と、を有している。キャップ層１０とベース層１１との間の界面部Ｓは、主溝２０に対応したタイヤ幅方向領域において、タイヤ径方向内側に向けて凹設されている。
【００３２】
すなわち、界面部Ｓには、主溝２０が形成された領域を除くタイヤ幅方向領域において溝底壁部２１よりもタイヤ径方向外側に位置する基本界面部Ｓ１と、主溝２０が形成されたタイヤ幅方向領域において溝底壁部２１よりもタイヤ径方向内側に位置する主溝界面部Ｓ２と、が含まれている。
【００３３】
本実施形態においては、例えば、キャップ層１０には、伸び１００％時のモジュラスＭ１００が１．８〜２．９ＭＰａのゴムが採用され、同様に、ベース層１１には、モジュラスＭ１００が２．１〜２．７ＭＰａのゴムが採用されている。
【００３４】
次に、図２を参照して、トレッド部２の構造について具体的に説明する。図２は、トレッド部２の要部拡大断面図である。図２に示されるように、主溝界面部Ｓ２には、溝底壁部２１を囲むように配置された略Ｕ字状の第１ゴム層１２が配置されている。第１ゴム層１２のタイヤ幅方向の両端部１２ａ、１２ａのタイヤ径方向位置は、溝底壁部２１と基本界面部Ｓ１との間に位置するように構成されている。
【００３５】
第１ゴム層１２は、キャップ層１０よりもモジュラスが低く、例えば、キャップ層１０に対して、モジュラスＭ１００が１５〜６５%低い（モジュラスＭ１００：１．０〜１．５ＭＰａ）。
【００３６】
また、第１ゴム層１２のタイヤ径方向内側であって、ベース層１１とベルト層７との間には、第２ゴム層１３が配置されている。第２ゴム層１３のタイヤ幅方向の寸法は、第１ゴム層１２のタイヤ幅方向の寸法と実質的に同じか又はそれ以下に構成されている。
【００３７】
第２ゴム層１３は、ベース層１１よりもモジュラスが高く、例えば、ベース層１１に対して、モジュラスＭ１００が２５〜７０％高い（モジュラスＭ１００：３．０ＭＰａ〜４．０ＭＰａ）。
【００３８】
前記のように、キャップ層１０よりも低モジュラスである第１ゴム層１２を、溝底壁部２１を囲むように主溝界面部Ｓ２に沿って配置することによって、溝底部２５の剛性を適度に低減させることがでる。これにより、ブロック部３０に荷重が負荷された場合において、溝底部２５を適度に変形させて溝底壁部２１への応力集中を緩和させることができる。
【００３９】
しかも、溝底部２５の剛性を低減させながらも、主溝２０を従来同様にキャップ層１０として構成できる。すなわち、溝底壁部２１の強度を確保しながらも、溝底部２５を変形させて溝底壁部２１への応力集中を緩和させることができるので、溝底壁部２１の疲労強度を向上させることができる。
【００４０】
第１ゴム層１２の両端部１２ａ、１２ａが基本界面部Ｓ１よりもタイヤ径方向内側に位置しているので、溝底部２５の剛性の過度の低下が抑制される。これにより、ブロック部３０の過度の変形を抑制して操縦安定性を確保できる。
【００４１】
ベース層１１よりも高モジュラスである第２ゴム層１３を、第１ゴム層１２に対向するようにタイヤ径方向内側に配置することによって、低モジュラスである第１ゴム層１２を配置したことによるカット性の低下を補いつつ、外傷等によるカット性を高めることができる。
【００４２】
しかも、第２ゴム層１３のタイヤ幅方向の寸法が、第１ゴム層１２のタイヤ幅方向の寸法と実質的に同じか又はそれ以下に構成されているので、第２ゴム層１３を最小限の大きさで構成することで、重荷重用空気入りタイヤ１の生産性を確保しやすい。
【００４３】
さらに、本実施形態によれば、疲労強度を向上させつつ耐カット性を向上させることができるので、トレッド部２の厚さを低減しても、疲労強度及び耐カット性を確保できる。これにより、最も歪みエネルギの大きなトレッド部２のゴムを減らすことができるので、転がり抵抗の低減が可能となり低燃費化に貢献できる。
【００４４】
上記実施形態では、第２ゴム層１３がベルト層７とベース層１１との間に配置されている場合を例にとって説明したが、図３に示されるように、第２ゴム層１３を第１ゴム層１２に接触するように配置してもよい。本配置によっても、耐クラック性を向上させつつ、耐カット性を向上させることができる。さらに、第１ゴム層１２及び第２ゴム層１３を、キャップ層１０とベース層１１との間にセット状態で配置することによって、重荷重用空気入りタイヤの未加硫状態の素材を容易に構成でき、これにより、第１ゴム層１２と第２ゴム層１３とを有する重荷重用空気入りタイヤ１の生産性を向上できる。
【００４５】
図４に示されるように、上記実施形態に対して、第１ゴム層１２を配置せずに、第２ゴム層１３のみを主溝２０の溝底部２５に配置するように構成してもよい。第２ゴム層１３を配置することで耐カット性を向上させることができる。すなわち、本要旨は、
空気入りタイヤであって、タイヤ周方向に延びる主溝が形成されたトレッド部を備え、
前記トレッド部は、
トレッド面を含み、前記トレッド部の最外層であるキャップ層と、
前記キャップ層のタイヤ径方向内側に隣接するように設けられたベース層と、
前記キャップ層よりもタイヤ径方向内側に、前記主溝の溝底壁部に対してタイヤ径方向に対向するように設けられ、前記ベース層より高モジュラスである第２ゴム層と、を備えていることを特徴とする。
【００４６】
本発明は例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変形が可能であることは言うまでもない。
【実施例】
【００４７】
次に、以上説明した作用効果についての検証試験を実施した。タイヤサイズを２９５／７５Ｒ２２．５（一般的なＴＢタイヤ）で共通にして、第１ゴム層の幅に対する第２ゴム層の幅、各ゴム層のモジュラスＭ１００を、表１のように構成した、図２〜図８に示すゴム層の配置構造を有する、本発明タイヤ（実施例１〜４）と、比較タイヤ（比較例１〜５）と、本発明において第１、第２ゴム層１２、１３を設けていない従来タイヤ（従来例）と、をそれぞれ作製した。
【００４８】
実施例１は、上述した実施形態に係る重荷重用空気入りタイヤ１であり、モジュラスＭ１００が１．５ＭＰａである第１ゴム層１２と、モジュラスＭ１００が３．０ＭＰａである第２ゴム層１３が採用されている（図２参照）。実施例２は、実施例１に対して、第２ゴム層１３のタイヤ幅方向の寸法が、第１ゴム層１２のタイヤ幅方向の寸法より大きい点が異なる。実施例３は、実施例１に対して、第１ゴム層１２がさらに低モジュラス（モジュラスＭ１００が１．０ＭＰａ）とされ、第２ゴム層１３がさらに高モジュラス（モジュラスＭ１００が４．０ＭＰａ）とされている点が異なる。実施例４は、実施例３に対して、第２ゴム層１３が第１ゴム層１２に当接させて配置されている点が異なる（図３参照）。
【００４９】
比較例１は、実施例１に対して、第１ゴム層１２を除いたものである（図４参照）。比較例２は、実施例１に対して、第２ゴム層１３を除いたものである（図６参照）。比較例３は、実施例１に対して、第１ゴム層１２をキャップ層１０よりも高モジュラスとしたものである。比較例４は、実施例１に対して、第２ゴム層１３をベース層１１よりも低モジュラスとしたものである。比較例５は、実施例３に対して、第１ゴム層１２の両端部１２ａ、１２ａを基本界面部Ｓ１よりタイヤ径方向外側に位置するようにしたものである（図７参照）。
【００５０】
これらの各試験タイヤを試験用リムに装着し、空気圧を正規内圧（７６０ｋＰａ）に充填して、基準負荷（正規荷重）条件の下、以下に示す評価試験を実施したところ、表１に示す結果を得た。
【００５１】
（耐溝底クラック性能（疲労強度））
上記条件で１０万マイル（１６万ｋｍ）走行後に、溝底クラックの発生の有無を目視により評価した。評価基準は以下のとおりである。
◎：１５万マイル走行後においてもクラック発生なし
○：１５万マイル走行後に許容クラックが発生
△：１０万マイル走行後にクラックが発生
×：７万マイル走行後にクラックが発生
【００５２】
（耐カット、外傷性能）
上記条件での評価に先だって溝底部に初期カットを入れ、上記条件で故障発生までの距離を測定する。評価基準は以下のとおりである。
◎：１０万マイル走行後に初期カットの成長率が５％以内
○：１０万マイル走行後に初期カットの成長率が５％を超え１０％未満
△：７万マイル走行後に初期カットがベルト層に到達
×：５万マイル走行後に初期カットがベルト層に到達
【００５３】
（転がり抵抗性能）
以下条件にて、ＪＳＤ４２３４に準拠して、タイヤ軸力を測定し、転がり抵抗を算出する。表１中の値は、低いほど性能が優れていることを示している。
空気圧：最大負荷に対する空気圧
負荷：最大負荷の８５％
速度：６０ｋｍ／ｈ
【００５４】
【表１】
2015116838.tif 000003
【００５５】
表１に示されるように、本発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、いずれも、従来例、比較例１〜４に比して、耐溝底クラック性能（疲労強度）、耐カット、外傷性能を高めつつ、転がり抵抗性能を低減可能であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上説明したように、本発明に係る空気入りタイヤによれば、排水性と操縦安定性を確保しつつ、疲労強度を高めることができるので、この種の製造技術分野において好適に実施される可能性がある。
【符号の説明】
【００５７】
１    重荷重用空気入りタイヤ
２    トレッド部
１０  キャップ層
１１  ベース層
１２  第１ゴム
１２ａ  端部
１３  第２ゴム
２０  主溝
２１  溝底壁部
２１ａ  溝底周部      ２１ｂ  溝底隅部
２２  溝側壁部
２５  溝底部
３０  ブロック部
ＣＬ  タイヤ赤道線
Ｓ    界面部
Ｓ１  基本界面部
Ｓ２  主溝界面部
【図１】
2015116838.tif 000004
【図２】
2015116838.tif 000005
【図３】
2015116838.tif 000006
【図４】
2015116838.tif 000007
【図５】
2015116838.tif 000008
【図６】
2015116838.tif 000009
【図７】
2015116838.tif 000010