(57)【要約】【課題】湿潤路面での排水性能を犠牲にしたり、複雑な形状の加硫用モールドを用いたりすることなしに、路面との摩擦係数の向上及び陸部表面における接地面積の増大の両立を図る。【解決手段】トレッド部１に、路面に対して接地する陸部１１と、これよりも低く形成され路面に対して非接地な溝部９とが形成された空気入りタイヤにおいて、陸部１１は、相対的に弾性率の低い低弾性材料によって形成された低弾性層１３と、低弾性材料よりも相対的に弾性率の高い高弾性材料によって形成された高弾性層とを有し、これら低弾性層１３及び高弾性層は、タイヤ径方向に交互に積層されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッド部に、路面に対して接地する陸部と、これよりも低く形成され路面に対して非接地な溝部とが形成された空気入りタイヤにおいて、
前記陸部は、相対的に弾性率の低い低弾性材料によって形成された低弾性層と、前記低弾性材料よりも相対的に弾性率の高い高弾性材料によって形成された高弾性層とを有し、これら低弾性層及び高弾性層は、タイヤ径方向に交互に積層されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記低弾性材料はゴムである、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記高弾性材料はゴムである、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記陸部は少なくとも２層の高弾性層を含み、各高弾性層の厚さは、該陸部の高さの２．５％以上１０％以下である、請求項１〜３の何れか一項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記高弾性層の厚さは、前記低弾性層の厚さの１０％以上５０％以下である、請求項１〜４の何れか一項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記低弾性材料の弾性率は２〜６ＭＰａの範囲内にある、請求項１〜５の何れか一項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記高弾性材料の弾性率は６〜３０ＭＰａの範囲内にある、請求項１〜６の何れか一項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項８】
前記高弾性材料の弾性率は、前記低弾性材料の弾性率の１．５倍以上１５倍以下である、請求項１〜７の何れか一項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項９】
同一接地領域内に前記陸部を少なくとも２つ有し、これらの陸部における前記高弾性層と前記低弾性層の積層順序は互い異なる、請求項１〜８の何れか一項に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トレッド部に、路面に対して接地する陸部と、これよりも低く形成され路面に対して非接地な溝部とが形成された空気入りタイヤに関し、特に路面との摩擦係数の向上と陸部の倒れ込み変形の抑制を共に図り得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、制駆動性や操縦安定性の向上を図る観点からタイヤ周方向、タイヤ幅方向又はこれらに傾斜する方向に延びる溝やサイプが形成されるのが一般的である。
【０００３】
そして、図６（ａ）に示すように、このような溝やサイプ１０９によって区画形成された陸部１１１又はブロックは、タイヤを車両に装着して使用する際には、踏面に垂直な荷重を受けるばかりでなく、駆動、制動及び旋回動作等に起因して路面に対して平行方向にせん断力も受ける。このとき陸部１１１には図６（ｂ）に示すように斜めに倒れ込む変形が生じる。この変形によって、陸部表面の一部が路面から浮き上がり、接地面積が減少することによってタイヤと路面との間の摩擦力が減少してしまうという問題がある。
【０００４】
このようなせん断力入力時の接地面積の減少は夏用のタイヤにおいても発生するが、特に冬用のスタッドレスタイヤではより顕著に現れる。なぜなら、スタッドレスタイヤでは、雪氷路面での陸部表面と路面の間の摩擦係数を高くするためにトレッド部に低弾性率のゴムが用いられ、かつ、路面の引っ掻き効果を高めるとともに著しい摩擦係数の低下をもたらす氷上の水膜を除去する目的でタイヤ一本あたり数千本ものサイプが形成されており、これにより陸部の剛性が低下し倒れ込み変形が増大するからである。
【０００５】
そのため従来は、せん断力入力時の接地面積の減少を回避するため、トレッド部の材料として弾性率の高いゴムを用いたり、陸部間の溝やサイプを部分的に浅くしたりしていた。また、特許文献１に示すように、溝やサイプを深さ方向に予め湾曲又は屈曲させておくことにより、陸部が接地した際にサイプ壁面同士を接触させて陸部の倒れ込み変形を抑制する手法も採用されていた。
【特許文献１】特開平１１−７８４３２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、トレッド部の材料として弾性率の高いゴムを用いた場合、せん断力入力時の接地面積の減少は回避し得るものの、陸部表面と路面との間に高い摩擦係数を確保することは困難となる。また、溝やサイプを浅くした場合には、水膜で覆われた路面上を走行する際に接地面に侵入した水を排出するための溝容積が小さくなり、湿潤路面や氷路面での排水性能が低下するおそれがある。さらに、深さ方向に予め湾曲又は屈曲した溝やサイプを形成するには、複雑な形状の加硫用モールドを用いる必要があり、加硫モールドの製作が複雑かつコスト高になるという問題がある。
【０００７】
それゆえ、この発明は、これらの問題点を解決することを課題とするものであり、その目的は、湿潤路面での排水性能を犠牲にしたり、複雑な形状の加硫用モールドを用いたりすることなしに、路面との摩擦係数の向上及び陸部表面における接地面積の増大の両立を図り得る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】
【０００８】
前記の目的は、トレッド部に、路面に対して接地する陸部と、これよりも低く形成され路面に対して非接地な溝部とが形成された空気入りタイヤにおいて、前記陸部は、相対的に弾性率の低い低弾性材料によって形成された低弾性層と、前記低弾性材料よりも相対的に弾性率の高い高弾性材料によって形成された高弾性層とを有し、これら低弾性層及び高弾性層は、タイヤ径方向に交互に積層されていることを特徴とする空気入りタイヤによって達成される。なお、ここでいう「弾性率」とは、室温にて計測した縦弾性率を意味する。かかる構成を採用し、陸部を弾性率の異なる材料をタイヤ径方向に交互に積層することで、相対的に弾性率の低い低弾性層は、相対的に弾性率の高い高弾性層によってその変形が抑制されるので、せん断力入力時の陸部の倒れ込み変形は小さくなり、従って、せん断力入力時における陸部表面の接地面積は従来に比べて増大する。また、接地面に弾性率の低い低弾性層が露出するので、従来技術で示したように陸部全体を高弾性率の材料で形成した場合に比べ、路面との摩擦係数が向上する。さらに、溝やサイプを浅くする必要がないので、湿潤路面や氷路面での排水性能が低下するおそれがない。しかも、複雑な形状の加硫用モールドを用いる必要もない。なお、上記構成からなる空気入りタイヤは、例えば安全タイヤや重荷重用タイヤ、スタッドレスタイヤ等種々のタイヤに好適に適用し得るものである。
【０００９】
なお、低弾性材料はゴムであることが好ましい。
【００１０】
また、高弾性材料はゴムであることが好ましい。
【００１１】
さらに、陸部は少なくとも２層の高弾性層を含み、各高弾性層の厚さは、該陸部の高さの２．５％以上１０％以下であることが好ましい。なお、ここでいう「高弾性層の厚さ」は、高弾性層のタイヤ半径方向の距離を指し、「陸部の高さ」は、陸部の接地面から溝底までのタイヤ半径方向の距離を指すものとする。
【００１２】
さらに、高弾性層の厚さは、低弾性層の厚さの１０％以上５０％以下であることが好ましい。なお、ここでいう「低弾性層の厚さ」は、低弾性層のタイヤ半径方向の距離を指すものとする。
【００１３】
さらに、低弾性材料の弾性率は２〜６ＭＰａの範囲内にあることが好ましい。
【００１４】
さらに、高弾性材料の弾性率は６〜３０ＭＰａの範囲内にあることが好ましい。
【００１５】
さらに、高弾性材料の弾性率は、低弾性材料の弾性率の１．５倍以上１５倍以下であることが好ましい。
【００１６】
しかも、同一接地領域内に陸部を少なくとも２つ有し、これらの陸部における高弾性層と低弾性層の積層順序は互い異なることが好ましい。なお、ここでいう「接地領域」とは、空気入りタイヤを正規リムにリム組みし、且つ、正規内圧を充填するとともに正規荷重の負荷をかけたときにこの空気入りタイヤが路面と接地する際のタイヤの接触面をいう。ここで、正規リムとは、ＪＡＴＭＡで規定する「標準リム」、ＴＲＡで規定する「Design Rim」、あるいはＥＴＲＴＯで規定する「Measuring Rim」である。また、正規内圧とは、ＪＡＴＭＡで規定する「最高空気圧」、ＴＲＡで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、あるいはＥＴＲＴＯで規定する「INFLATION PRESSURES」である。また、正規荷重とは、ＪＡＴＭＡで規定する「最大負荷能力」、ＴＲＡで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、あるいはＥＴＲＴＯで規定する「LOAD CAPACITY」である。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、湿潤路面での排水性能を犠牲にしたり、複雑な形状の加硫用モールドを用いたりすることなく、路面との摩擦係数の向上及び陸部表面における接地面積の増大の両立を図り得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明に従う実施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。ここに、図１は、この発明の実施形態にかかる空気入りタイヤのトレッドパターン形状を展開した平面図である。図２は、上記実施形態の空気入りタイヤにおいて、図１中のＸ−Ｘ線に沿う断面を示す拡大断面図である。
【００１９】
この実施形態の空気入りタイヤは、一対のビード部と、これらビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部と、その外側に延びる一対のショルダー部と、両ショルダー部間に跨って延在するトレッド部とを備え、その内部構造は一般的なラジアルタイヤと同様であるので、その説明は省略する。
【００２０】
図１に示すように、この実施形態において空気入りタイヤのトレッド部１には、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝３と、タイヤ幅方向に延びこれらの主溝３と交わる多数のラグ溝５とが形成されており、これらの主溝３とラグ溝５とによってブロック形状をなす多数の陸部７が区画形成されている。
【００２１】
この実施形態では、各陸部７は、タイヤ幅方向に沿って延びる３本のサイプ９によって４つの小陸部１１に区画されている。この実施形態では、サイプ９の溝深さは、主溝３の溝深さよりも小さい。
【００２２】
図２に示すように、陸部７における各小陸部１１は、互いに異なる弾性率を有する弾性材料、すなわち相対的に弾性率の低い低弾性材料と相対的に弾性率の高い高弾性材料とによってそれぞれ形成された低弾性層１３と高弾性層１５とを有する。そしてこれらの低弾性層１３と高弾性層１５とはタイヤ径方向に交互に積層されている。この実施形態では、低弾性材料及び高弾性材料は共にゴムであるが、ゴム以外に有機繊維、金属シート及び有機材料のフィルム等を適宜選択して適用することができる。
【００２３】
次にこの実施形態の作用を説明する。この実施形態の空気入りタイヤを車両に装着して使用する場合、小陸部１１は踏面に垂直な荷重を受けるばかりでなく、駆動、制動及び旋回動作等に起因して、図２中に矢印Ａで示す、路面に対して平行方向にせん断力をも受け、すなわち、駆動時や制動時には、路面との摩擦によって小陸部１１にタイヤ周方向の力が作用し、旋回時にはタイヤ幅方向の力が作用する。この結果、小陸部１１はタイヤ周方向やタイヤ幅方向又はこれらに傾斜する方向に倒れ込み変形しようとする。しかし、当該小陸部１１は、弾性率が互いに異なる弾性層によって構成されていることから、相対的に弾性率の高い高弾性層１５が低弾性層１３の変形を抑制するよう作用し、小陸部全体としての倒れ込み変形量は低減され、小陸部１１の表面における残存する接地面積は増大する。その一方で、接地面には弾性率の低い低弾性層１３が露出し得るので、陸部全体を高弾性率の材料で形成した場合に比べ路面との摩擦係数は向上することとなる。
【００２４】
なお、図２において、小陸部１１は少なくとも２層の高弾性層１５を含み、各高弾性層１５の厚さｈＨは、該小陸部１１の高さＨの２．５％以上１０％以下とすることが好ましい。各高弾性層１５の厚さｈＨが小陸部１１の高さＨの２．５％未満の場合には、小陸部１１の倒れ込み変形の抑制が十分に達成されないおそれがあるからであり、各高弾性層１５の厚さｈＨが小陸部の高さＨの１０％を超える場合は、小陸部１１の倒れ込み変形の抑制は十分に達成し得るものの、低弾性層１３が接地面に露出する期間が短くなる結果、路面との摩擦係数の向上が十分に実現されないおそれがあるからである。
【００２５】
小陸部１１の倒れ込み変形を抑制するために配置した高弾性層１５は、接地面に露出した際に、低弾性層１３が接地面に露出した場合に比べ摩擦係数が低くなるおそれがある。そこで、倒れ込み変形の十分な抑制を図りつつ、高い摩擦力を発揮する期間をより長くする観点から、高弾性層１５の厚さｈＨは、低弾性層１３の厚さｈＬの１０％以上５０％以下とすることが好適である。なお、高弾性層１５の厚さｈＨが低弾性層１３の厚さｈＬの１０％未満であると小陸部１１の倒れ込み変形の抑制が十分に行い得ず、５０％を超えると十分な摩擦力を得ることができないおそれがある。
【００２６】
低弾性材料の弾性率は、好適には２〜６ＭＰａの範囲内とすることができる。低弾性材料の弾性率が２ＭＰａ未満の場合は、路面との高い密着性は確保し得るが、過度に柔軟となり小陸部１１の倒れ込み変形が増大し、低弾性材料の弾性率が６ＭＰａを超えると、小陸部の倒れ込み変形は減少するが路面との密着性が十分に確保し得ないおそれがあるからである。また、高弾性材料の弾性率は、好適には６〜３０ＭＰａの範囲内とすることができる。高弾性材料の弾性率が６ＭＰａ未満の場合は、小陸部１１の倒れ込み変形の抑制が十分に行い得ないおそれがあり、高弾性材料の弾性率が３０ＭＰａを超えると、小陸部の倒れ込み変形は十分に抑制し得るものの、高弾性層１５が接地面に露出した際に路面との摩擦係数が小さ過ぎて十分なグリップ性が確保し得ないおそれがあるからである。そして、高弾性材料の弾性率は、低弾性材料の弾性率の１．５倍以上１５倍以下にあることが好ましい。その理由は、高弾性材料の弾性率が低弾性材料の弾性率の１．５倍未満では、十分に倒れ込みを抑制することができず、１５倍を超えると剛性差が大き過ぎ不均一な摩耗の原因となるからである。
【００２７】
この発明に従う他の実施形態を図３（ａ）、（ｂ）に従って説明する。ここに、図３（ａ）は、この発明の他の実施形態にかかる空気入りタイヤのトレッドパターン形状を展開した平面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）中のＹ−Ｙ線に沿う拡大断面図である。なお、前記の実施形態と同一の構成に関しては同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、この実施形態の空気入りタイヤにおけるトレッド部１には、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝３と、該主溝３に交差してタイヤ幅方向に延びる複数のラグ溝５が形成されており、ブロック形状をなす多数の陸部１７が区画形成されている。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、各陸部１７は、互いに異なる弾性率を有する弾性材料、すなわち相対的に弾性率の低い低弾性材料と相対的に弾性率の高い高弾性材料とによってそれぞれ形成された低弾性層１３と高弾性層１５とを有する。そしてこれらの低弾性層１３と高弾性層１５とはタイヤ径方向に交互に積層されている。この実施形態では、低弾性材料及び高弾性材料は共にゴムであるが、ゴム以外に有機繊維、金属シート及び有機材料のフィルム等を適宜選択して適用することができる。
【００３０】
この発明に従うさらに別の実施形態を図４に従って説明する。ここに、図４（ａ）は、この発明の他の実施形態にかかる空気入りタイヤのトレッドパターン形状を展開した平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿う拡大断面図である。なお、前記の実施形態と同一の構成に関しては同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３１】
図４（ａ）に示すように、この実施形態の空気入りタイヤにおけるトレッド部１には、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝３と、該主溝３に交差してタイヤ幅方向に延びる複数のラグ溝５が形成されており、ブロック形状をなす多数の陸部２７が区画形成されている。
【００３２】
図４（ｂ）に示すように、各陸部２７は、互いに異なる弾性率を有する弾性材料、すなわち相対的に弾性率の低い低弾性材料と相対的に弾性率の高い高弾性材料とによってそれぞれ形成された低弾性層１３と高弾性層１５とを有する。そしてこれらの低弾性層１３と高弾性層１５とはタイヤ径方向に交互に積層されている。この実施形態では、低弾性材料及び高弾性材料は共にゴムであるが、ゴム以外に有機繊維、金属シート及び有機材料のフィルム等を適宜選択して適用することができる。
【００３３】
この実施形態では、図３に示す実施形態とは異なり、同一接地領域内に、高弾性層１５と低弾性層１３の積層順序が異なる互いに陸部２７ｂ、２７ｃが存在する。すなわち、図４（ａ）に仮想線で囲んで示す接地領域内において、陸部２７ｂは、図４（ｂ）に示す積層順序を有し、陸部２７ｃは、図４（ｃ）に示す積層順序を有する。これにより、例えば陸部２７ｂにて低弾性層１３が路面との摩擦により摩耗し高弾性層１５が露出しても、同一接地領域内にある他の陸部２７ｃでは高弾性層１５が路面との摩擦により磨耗し低弾性層１３が露出し得るので、タイヤ全体として常に高い摩擦係数を確保することが可能となる。積層順序は、隣接する陸部ごとに異ならせても良く、隣接する陸部列ごとに異ならせても良い。
【００３４】
なお、図１〜４に示す実施形態において、主溝３及びラグ溝５は共に直線状に延びているが、主溝３はジグザグ状や波状をなしてタイヤ周方向に延びるものでも良く、ラグ溝５も同様にジグザグ状や波状、への字状をなすものでも良い。また、陸部７、１７、２７の形状や小陸部１１の形状も、長方形以外の形状であっても良く、例えば円形状、楕円形状、多角形形状又は他の不規則な閉鎖形状としても良い。
【００３５】
また、図１〜３に示す実施形態の空気入りタイヤは、例えば、成形ドラム上で円筒状のベルト等を成形し、その表面に帯状に形成されたトレッドゴムを貼り付けることによりベルト表面にトレッドゴム層を形成するに当り、押出機により低弾性材料からなる低弾性層と高弾性材料からなる高弾性層の積層構造を有するトレッドゴム層を形成し、そのトレッドゴム層を成形ドラム上でベルト等の表面に貼り付けることにより製造することができる他、低弾性材料と高弾性材料とを成形ドラム上で順次積層させることにより製造することができる。また、図４に示す実施形態にあっては、例えば、押出機により互いに積層順序の異なる小幅のトレッドゴム層を複数形成し、それらを成形ドラム上でタイヤ幅方向に並べるように配置することで製造することができる。
【実施例】
【００３６】
タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５の乗用車用のスタッドレスタイヤにつき、表１に示す従来例１のタイヤ及び実施例１〜１１のタイヤのモデルを作成し、平均接地圧約３００ｋＰａの下で前後方向にせん断力（μ＝０．２）を与えたときの小陸部の接地面積を、有限要素法を用いて計算し、その結果を図５にグラフにて示す。なお、図５のグラフにおいて、横軸は実施例１〜１１のタイヤにおける陸部の高弾性層の縦弾性係数を従来例１の小陸部の縦弾性係数を１として指数で示したものであり、縦軸は実施例１〜１１の小陸部の残存する接地面積を従来例１の陸部の残存する接地面積を１として指数で示したものである。
【００３７】
【表１】
2009255747.tif 000003
【００３８】
図５のグラフに示す結果から明らかなように、低弾性層１３と高弾性層とをタイヤ径方向に積層することにより、従来例１に比べ小陸部の残存する接地面積が約１０％〜５０％増大することが分かる。また、高弾性材料の弾性率を大きくすればするほど、及び高弾性層の厚さを厚くすればするほど小陸部の残存する接地面積が増大することが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
この発明によって、湿潤路面での排水性能を犠牲にしたり、複雑な形状の加硫用モールドを用いたりすることなく、路面との摩擦係数の向上し、かつ陸部表面における接地面積の増大した空気入りタイヤを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、この発明の実施形態にかかる空気入りタイヤのトレッドパターン形状を展開した平面図である。
【図２】図２は、上記実施形態の空気入りタイヤにおいて、図１中のＸ−Ｘ線に沿う断面を示す拡大断面図である。
【図３】図３（ａ）は、この発明の他の実施形態にかかる空気入りタイヤのトレッドパターン形状を展開した平面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）中のＹ−Ｙ線に沿う拡大断面図である。
【図４】図４（ａ）は、この発明の他の実施形態にかかる空気入りタイヤのトレッドパターン形状を展開した平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿う拡大断面図である。
【図５】従来例及び各実施例のタイヤにおける残存する接地面積を示すグラフである。
【図６】従来技術に従う空気入りタイヤにおける陸部のタイヤ周方向に沿う拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  トレッド部
３  主溝
５  ラグ溝
７、１７、２７  陸部
９  サイプ
１１  小陸部
１３  低弾性層
１５  高弾性層
【図１】
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【図２】
2009255747.tif 000005
【図３】
2009255747.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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