(57)【要約】【課題】  シリカを高配合したトレッドゴムを設けながら、スポーツ走行のような高速走行時にタイヤ温度が上昇しても優れた操縦安定性が得られるようにした空気入りタイヤを提供する。【解決手段】  シリカを高配合したゴム組成物でトレッド１を構成し、該トレッド１の少なくとも車両装着時外側に位置するショルダー側で、かつトレッド接地端からトレッド接地幅ＧＣＷの２０％幅に相当するショルダー領域に、カーボンブラックを高配合のゴム組成物からなり、かつ１００℃での１００％伸長時モジュラスが３〜１０ＭＰａであるピン状ゴム２をトレッド表面から底部に貫通させると共に、タイヤ周方向に分散するように配置した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカを高配合したゴム組成物でトレッドを構成し、該トレッドの少なくとも車両装着時外側に位置するショルダー側で、かつトレッド接地端からトレッド接地幅ＧＣＷの２０％幅に相当するショルダー領域に、カーボンブラックを高配合のゴム組成物からなり、かつ１００℃での１００％伸長時モジュラスが３〜１０ＭＰａであるピン状ゴムをトレッド表面から底部に貫通させると共に、タイヤ周方向に分散するように配置した空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記シリカを高配合したゴム組成物が、ゴム１００重量部に対してシリカを少なくとも４０重量部、かつカーボンブラックを３０重量部以下配合したゴム組成物であり、前記ピン状ゴムを構成するゴム組成物が、ゴム１００重量部に対してカーボンブラックを３５〜１００重量部配合したゴム組成物である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記ショルダー領域よりタイヤ幅方向内側のセンター領域に、前記ショルダー領域に配置した本数よりも少ない本数のピン状ゴムを配置した請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記ピン状ゴムの平均直径が２〜１０ｍｍである請求項１〜３のいづれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記ショルダー領域に前記ピン状ゴムをタイヤ周方向に対して１０ｃｍ以下のピッチで配列した請求項１〜４のいづれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
シリカ高配合の未加硫ゴム組成物からなるトレッドに、予め冷却硬化した未加硫のピン状ゴムをタイヤ周方向に分散するように挿入したグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤを加硫する請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
【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、さらに詳しくは、シリカを高配合したトレッドゴムを設けながらスポーツ走行のような高速走行時にタイヤ温度が上昇しても優れた操縦安定性が得られるようにした空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トレッドゴムにおけるカーボンブラックの配合量を減らし、それに代わってシリカを多量に配合することにより転がり抵抗を低減すると共に、湿潤路面での制駆動性を向上するようにしたタイヤが使用されるようになっている（特許文献１など）。
【０００３】
しかし、シリカは、上記のようにタイヤの転がり抵抗の低減や湿潤路面での制駆動性を向上する反面、カーボンブラックに比べると高温時における補強効果が低いため、スポーツ走行のような高速走行を行なうとタイヤ温度が上昇するためトレッド剛性が低下して、コーナリング時に発生する大きな横力に対して変形しやすく（トレッドが「よれる」という。）、操縦安定性が低下するという欠点がある。しかしながら、このようにスポーツ走行のような高速走行時に低下する操縦安定性を防止する対策については、まだ満足な改善策が提案されていない。
【特許文献１】特開平９−７１１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上述した問題を解消し、シリカを高配合したトレッドゴムを設けながらスポーツ走行のような高速走行時にタイヤ温度が上昇しても優れた操縦安定性が得られるようにした空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、シリカを高配合したゴム組成物でトレッドを構成し、該トレッドの少なくとも車両装着時外側に位置するショルダー側で、かつトレッド接地端からトレッド接地幅ＧＣＷの２０％幅に相当するショルダー領域に、カーボンブラックを高配合のゴム組成物からなり、かつ１００℃での１００％伸長時モジュラスが３〜１０ＭＰａであるピン状ゴムをトレッド表面から底部に貫通させると共に、タイヤ周方向に分散するように配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
上記のように、シリカを高配合したゴム組成物からなるトレッドに、トレッド接地端からトレッド接地幅ＧＣＷの２０％幅に相当するショルダー領域に、カーボンブラックを高配合し、かつ１００℃での１００％伸長時モジュラスが３〜１０ＭＰａである高モジュラスのピン状ゴムを挿入しタイヤ周方向に配置したので、スポーツ走行のような高速走行時にタイヤ温度が上昇してトレッド剛性が低下するときであっても、ピン状ゴムが高剛性を維持することによりショルダー領域の剛性を維持し、優れた操縦安定性を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の空気入りタイヤの子午線断面を例示したものであり、図２は、そのタイヤのトレッド面を示す。
【０００８】
１はトレッド、３はビード部、４はサイドウォール部、７はカーカス層である。トレッド１の内側にはベルト層５が設けられ、表面に複数本の主溝６がタイヤ周方法に延長するように設けられている。上記トレッド１は、キャップトレッドゴム１１とアンダートレッドゴム１２の積層体に、その両側にウィングチップゴム１３，１３を配置するように形成されている。積層体のうち、上層のキャップトレッドゴム１１はシリカ高配合のゴム組成物からなり、下層のアンダートレッドゴム１２とウィングチップゴム１３とはカーボンブラック高配合のゴム組成物からなっている。
【０００９】
上記構成のトレッド１に対して、トレッド接地端からトレッド接地幅ＧＣＷの２０％幅に相当する左右のショルダー領域には、それぞれ多数本のピン状ゴム２が表面から底部に貫通し、かつタイヤ周方向に沿うように配置され、またこのショルダー領域より内側のセンター領域にもショルダー領域よりも少ない本数のピン状ゴム２が配置されている。これらピン状ゴム２は、カーボンブラックを高配合したゴム組成物からなり、かつ１００℃での１００％伸長時モジュラスが３〜１０ＭＰａの高モジュラスになっている。
【００１０】
本発明において、トレッドを構成するシリカ高配合のゴム組成物は、必ずしもトレッド全体を構成している必要はなく、少なくともキャップ側の主要部を占めるものであればよい。すなわち、本体がキャップトレッドゴムとアンダートレッドゴムの上下２層の積層体からなり、この積層体の幅方向両側にウィングチップゴムを配置したものでもよく、或いは単体ゴム層だけで構成するものであってもよい。前者の積層体の場合は、キャップトレッドゴムがシリカ高配合のゴム組成物であり、アンダートレッドゴムがカーボンブラック高配合のゴム組成物からなる。本体が単体ゴム層の場合には、その単体ゴム層自体がシリカ高配合のゴム組成物からなる。ウィングチップゴムは、いずれの場合にもカーボンブラックが高配合のゴム組成物である。
【００１１】
トレッドがシリカ高配合のゴム組成物で構成されることにより、タイヤの転がり抵抗を低減し、かつ湿潤路面で制駆動性を向上することができる。このようなゴム組成物としては、ゴム１００重量部に対してカーボンブラックを３０重量部以下、シリカを少なくとも４０重量部．好ましくは４５〜１００重量部配合したものがよい。シリカの配合量が４０重量部よりも少ないと、転がり抵抗の低減効果や湿潤路面での制駆動性向上効果が不十分になる。また、１００重量部よりも多いと、加工性が悪化するため実用的でなくなる。
【００１２】
本発明の空気入りタイヤにおいて、ピン状ゴムは、カーボンブラックを高配合し、かつ１００℃での１００％伸長時モジュラスが３〜１０ＭＰａであるゴム組成物により構成される。このゴム組成物は、カーボンブラックが高温時においてシリカよりも大きな補強効果を有するため、高温時でも外力に対して容易に変形することのない高い剛性を維持し、操縦安定性の向上に寄与することができる。また、ピン状ゴムは棒状の形状であることにより、一層高い剛性を発揮することができる。ピン状ゴムを構成するゴム組成物の１００％伸長時モジュラスが３ＭＰａ未満であっては、スポーツ走行のような高速走行時にタイヤ温度が上昇するため操縦安定性の確保が難しくなる。また、１０ＭＰａよりも大きくなると、周囲のトレッドゴムとの剛性差が大きくなりすぎるため、異常摩耗の原因になりやすくなる。
【００１３】
上記モジュラスを満たすため、ピン状ゴムのゴム組成物としては、ゴム１００重量部に対してカーボンブラックを３５〜１００重量部配合したものが好ましく、さらに好ましくは、４０〜１００重量部配合したものがよい。カーボンブラックの配合量が３５重量部よりも少ないと、スポーツ走行のような高速走行時での剛性の維持が難しくなる。また、１００重量部よりも多くなると、加工性が悪化するため実用的でなくなる。
【００１４】
上記特性を有するピン状ゴムを、トレッドに対して特定の範囲のショルダー領域にトレッド表面から底部に貫通するように挿入することにより、スポーツ走行のような高速走行でトレッド温度が上昇し剛性が低下しても、ピン状ゴムが剛性を維持することにより、コーナリング時の横力に対してショルダー領域の変形を抑制し、操縦安定性の低下を防止することができる。
【００１５】
ピン状ゴムを配置する特定の範囲の領域とは、少なくとも車両装着時外側に位置するショルダー領域である。また、装着方向が指定されていないタイヤでは、車両装着時外側に位置するようにするため左右両側のショルダー領域である。しかも、上記操縦安定性の効果をより高くするため、特にトレッド接地端からトレッド接地幅ＧＣＷの２０％幅に相当するショルダー領域に限定する必要がある。このように限定されたショルダー領域にピン状ゴムを配置することにより、スポーツ走行のような高速走行時のコーナリング操縦性を一層安定化することができる。
【００１６】
ここでトレッド接地ＧＣＷとは、２００３年度版ＪＡＴＭＡイヤーブックに記載の標準リムにタイヤを装着し、空気圧２００ｋＰａで平面に垂直に接地させ、ＪＡＴＭＡ規定の空気圧−負荷能力対応表に記載の負荷能力の７０％相当の負荷を当該タイヤに適用した場合におけるタイヤ半径方向の接地面中心直線距離をいう。
【００１７】
本発明において、上記のようにピン状ゴムをショルダー領域に配置する場合のタイヤ周方向に対するピッチは、特に限定されないが、好ましくは、１０ｃｍ以内の配列ピッチにすることが好ましい。また、ピン状ゴムの太さとしては、平均直径で２〜１０ｍｍの範囲にすることが好ましい。ここでピン状ゴムの平均直径とは、真円の場合はそのままの直径を用いるが、非円形断面の場合には、その断面積と等しい断面積を有する真円に換算したときの等価直径を用いる。また、ピン状ゴムの直径が長手方向（軸方向）に変化している場合は、その最大直径と最小直径との和の平均値を用いる。
【００１８】
ピン状ゴムの形状は特に限定されないが、例えば、図４（Ａ）に例示するような円柱状、図４（Ｂ）に例示するような円錐台状、図４（Ｃ）に例示するような螺子状などにすることができる。特に、螺子状のピン状ゴム２は、トレッドゴムとの接触面積を大きくして接合強度を増大することができる。ピン状ゴムの横断面形状は円形であることが好ましいが、楕円形、多角形、星形などの非円形であってもよい。
【００１９】
本発明のタイヤの製造方法としては、タイヤ成形工程における未加硫トレッドゴムに、上述した構成の未加硫のピン状ゴムを冷却硬化させてスポット状に埋め込むようにするとよい。このように未加硫のピン状ゴムを予め冷却処理により硬化させてから圧入することにより、未加硫トレッドゴムに下孔を設けることなく直接圧入することができる。
【００２０】
ピン状ゴムの冷却処理方法は特に限定されないが、好ましくは液体窒素に浸漬させる方法を採用するとよい。この液体窒素の浸漬処理方法によれば、ピン状ゴムを短時間に冷却硬化するため生産性向上に有効である。
【００２１】
図３は、冷却硬化したピン状ゴムを未加硫トレッドゴムに圧入する操作を例示する。
【００２２】
未加硫のトレッドゴム１は、キャップトレッドゴム１１とアンダートレッドゴム１２との積層体の両側に導電性ゴム材のウィングチップゴム１３を配置して形成されている。このトレッドゴム１に、予め冷却硬化させたピン状ゴム２をタイヤ周方向に相当する長手方向にスポット状に順次圧入する。ピン状ゴム２は、上面のキャップトレッドゴム１１からアンダートレッドゴム１２に達するまで圧入する。ただし、トレッドゴム１が単体ゴム層だけで形成されている場合は、ピン状ゴム２をトレッドゴム１の上面から底面まで貫通させるようにする。
【００２３】
上記ピン状ゴムの硬化は、上記の冷却硬化に変えて、予め加硫硬化又は半加硫硬化させてもよい。ただし、冷却硬化の方がトレッドゴムとの接着強度を大きくできるので有利である。
【００２４】
このようにピン状ゴムが圧入されたトレッドゴムは、これをタイヤケーシングに巻き付けてグリーンタイヤに形成し、このグリーンタイヤを加硫金型に挿入して加硫することにより製品タイヤを得ることができる。
【実施例】
【００２５】
タイヤサイズを２１５／６０Ｒ１６にし、トレッドのキャップトレッドゴムをゴム１００重量部にシリカを６０重量部、カーボンブラックを２０重量部配合しゴム組成物にし、アンダートレッドゴムをゴム１００重量部にカーボンブラックを６０重量部配合したゴム組成物にし、かつピン状ゴムをゴム１００重量部にカーボンブラックを６０重量部配合し、１００℃での１００％伸長時のモジュラスが３．８ＭＰａであるゴム組成物から平均直径５ｍｍに形成し、このピン状ゴムをタイヤ周方向にピッチ１０ｃｍで配置することを共通条件にし、上記ピン状ゴムのタイヤ幅方向における位置を、それぞれ両トレッド接地端からトレッド接地幅ＧＣＷの１０％に相当する位置、２０％に相当する位置、２５％に相当する位置にそれぞれ異ならせた３種類の空気入りラジアルタイヤ（実施例１，２、比較例１）、及び上記ピン状ゴムを配置しなかった空気入りラジアルタイヤ（比較例２）を製作した。
【００２６】
上記４種類のタイヤについて、下記試験方法によりスポーツ走行時の操縦安定性を調べたところ、表１に記載する結果を得た。
【００２７】
〔操縦安定性〕
試験タイヤを規格リムに装着して空気圧２００ｋＰａを充填し、排気量３０００ｃｃの乗用車に取り付けてテストドライバーがサーキットコースを２周ラップし、タイヤを高温化させた後、さらに続けて２周ラップするとき、その後半２周の所要タイムと、コーナリング時のフィーリングを評価した。評価は比較例２のタイヤを１００とする指数で表示し、所要タイム及びコーナリング時フィーリングのいずれも指数が大きいほど優れていることを意味する。
【００２８】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の空気入りタイヤを例示する子午線断面図である。
【図２】図１のタイヤのトレッドの一部を示す平面図である。
【図３】本発明のタイヤの製造工程の一部を例示する説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ本発明に使用するピン状ゴムを例示する正面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  トレッド
２  ピン状ゴム
３  ビード部
４  サイドウォール部
５  ベルト層
１１  キャップトレッドゴム
１２  アンダートレッドゴム
１３  ウィングチップゴム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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