JP6768441B2

JP6768441B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6768441B2
Application number: JP2016199681A
Authority: JP
Inventors: 慧宮村
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2020-10-14
Anticipated expiration: 2036-10-11
Also published as: CN107914525B; DE102017122284A1; JP2018062189A; CN107914525A; US20180099532A1

Description

本開示は、車体やタイヤに生じた静電気を路面に放出可能な空気入りタイヤに関する。

近年、燃費性能と関係が深いタイヤの転がり抵抗の低減を目的として、トレッドゴムなどのゴム部材を、シリカを高比率で配合した非導電性ゴムで形成した空気入りタイヤが提案されている。ところが、かかるゴム部材は、カーボンブラックを高比率で配合した従来品に比べて電気抵抗が高く、車体やタイヤで発生した静電気の路面への放出を阻害するため、ラジオノイズなどの不具合を生じやすいという問題がある。

特許文献１には、幅一定の導電ゴムシートをトレッドゴムの接地面から底面まで配置したタイヤが開示されている。導電ゴムシートは、トレッドゴムの厚み方向及び周方向に連続して波状に延びているため、タイヤ横方向の入力が効果的に分散され、耐久性を向上させるとの記載がある。

特開平１１−４８７１１号公報

本開示は、このような事情に着目してなされたものであって、その目的は、導電経路という機能以外の機能を奏する導電部を備えた空気入りタイヤを提供することである。

本開示は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。

すなわち、本開示の空気入りタイヤは、一対のビード部と、前記ビード部の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部と、一対の前記ビード部の間に設けられたトロイド状のカーカス層と、前記トレッド部の前記カーカス層の外側に設けられたトレッドゴムと、を備え、前記トレッドゴムは、非導電性ゴムで形成され且つ接地面を構成するキャップゴムと、前記キャップゴムのタイヤ径方向内側に設けられるベースゴムと、導電性ゴムで形成され且つ前記トレッドゴムの厚み方向に延びて接地面から前記トレッドゴムの底面に至る導電部と、を有し、前記導電部は、平面視においてタイヤ幅方向の幅が振幅しながらタイヤ周方向に延びている。

このように、平面視において、導電部のタイヤ幅方向の幅が振幅しているので、制動時に、タイヤ幅方向一方側のキャップゴムに前方へ向かう力が作用し、タイヤ幅方向他方側のキャップゴムに後方に向かう力（いわゆる縦ずれ方向の力）が作用しても、導電部がキャップゴムを十分に支持でき、力を吸収できるので、耐久性能が向上する。さらに、コーナリング時の横力にも耐久性能が向上する。

本開示に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図。導電部を示す斜視図。踏面、トレッド厚み中央部、及びトレッド底面における導電部を示す平面図。導電部の形状の変形例を示す平面図。導電部の形状の変形例を示す平面図。導電部の形状の変形例を示す平面図。上記以外の実施形態について溝と導電部の位置関係を示す平面図。上記以外の実施形態について溝と導電部の位置関係を示す平面図。上記以外の実施形態について、導電部を示す斜視図。

以下、本開示の一実施形態の空気入りタイヤについて、図面を参照して説明する。

図１に示すように、空気入りタイヤＴは、一対のビード部１と、各々のビード部１からタイヤ径方向ＲＤ外側に延びるサイドウォール部２と、両サイドウォール部２のタイヤ径方向ＲＤ外側端に連なるトレッド部３とを備える。ビード部１には、鋼線等の収束体をゴム被覆してなる環状のビードコア１ａと、硬質ゴムからなるビードフィラー１ｂとが配設されている。

また、このタイヤＴは、トレッド部３からサイドウォール部２を経てビード部１に至るトロイド状のカーカス層４を備える。カーカス層４は、一対のビード部同士１の間に設けられ、少なくとも一枚のカーカスプライにより構成され、その端部がビードコア１ａを介して巻き上げられた状態で係止されている。カーカスプライは、タイヤ赤道ＣＬに対して略直角に延びるコードをトッピングゴムで被覆して形成されている。カーカス層４の内側には、空気圧を保持するためのインナーライナーゴム４ａが配置されている。

さらに、サイドウォール部２におけるカーカス層４の外側には、サイドウォールゴム６が設けられている。また、ビード部１におけるカーカス層４の外側には、リム装着時にリム（図示しない）と接するリムストリップゴム７が設けられている。本実施形態では、カーカス層４のトッピングゴム及びリムストリップゴム７が導電性ゴムで形成されており、サイドウォールゴム６は非導電性ゴムで形成されている。

トレッド部３におけるカーカス層４の外側には、カーカス層４を補強するためのベルト４ｂと、ベルト補強材４ｃと、トレッドゴム５とが内側から外側に向けて順に設けられている。ベルト４ｂは、複数枚のベルトプライにより構成されている。ベルト補強材４ｂは、タイヤ周方向に延びるコードをトッピングゴムで被覆して構成されている。ベルト補強材４ｂは、必要に応じて省略しても構わない。

図１及び図２に示すように、トレッドゴム５は、非導電性ゴムで形成され且つ接地面Ｅを構成するキャップゴム５０と、キャップゴム５０のタイヤ径方向内側に設けられるベースゴム５１と、導電性ゴムで形成され且つトレッドゴム５の厚み方向に延びて接地面Ｅからトレッドゴム５の底面に至る導電部５２と、を有する。キャップゴム５０の表面には、タイヤ周方向に沿って延びる複数本の主溝５ａが形成されている。

上記において接地面Ｅは、正規リムにリム組みし、正規内圧を充填した状態でタイヤを平坦な路面に垂直に置き、正規荷重を加えたときの路面に接地する面であり、そのタイヤ幅方向ＷＤの最外位置が接地端となる。なお、正規荷重及び正規内圧とは、ＪＩＳＤ４２０２（自動車タイヤの諸元）等に規定されている最大荷重（乗用車用タイヤの場合は設計常用荷重）及びこれに見合った空気圧とし、正規リムとは、原則としてＪＩＳＤ４２０２等に定められている標準リムとする。

本実施形態では、トレッドゴム５の両側端部にサイドウォールゴム６を載せてなるサイドウォールオントレッド（ＳＷＯＴ；side wall on tread）構造を採用しているが、この構造に限られるものではなく、トレッドゴムの両側端部をサイドウォールゴムのタイヤ径方向ＲＤ外側端に載せてなるトレッドオンサイド（ＴＯＳ；tread on side）構造を採用することも可能である。

ここで、導電性ゴムは、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ未満を示すゴムが例示され、例えば原料ゴムに補強剤としてカーボンブラックを高比率で配合することにより作製される。カーボンブラック以外にも、カーボンファイバーや、グラファイト等のカーボン系、及び金属粉、金属酸化物、金属フレーク、金属繊維等の金属系の公知の導電性付与材を配合することでも得られる。

また、非導電性ゴムは、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ以上を示すゴムが例示され、原料ゴムに補強剤としてシリカを高比率で配合したものが例示される。該シリカは、例えば原料ゴム成分１００重量部に対して３０〜１００重量部で配合される。シリカとしては、湿式シリカを好ましく用いるが、補強材として汎用されているものは制限なく使用できる。非導電性ゴムは、沈降シリカや無水ケイ酸などのシリカ類以外にも、焼成クレーやハードクレー、炭酸カルシウムなどを配合して作製してもよい。

上記の原料ゴムとしては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられ、これらは１種単独で又は２種以上混合して使用される。かかる原料ゴムには、加硫剤や加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等も適宜に配合される。

導電性ゴムは、耐久性を高めて通電性能を向上する観点から、窒素吸着非表面積：Ｎ_２ＳＡ（ｍ^２／ｇ）×カーボンブラックの配合量（質量％）が１９００以上、好ましくは２０００以上であって、且つ、ジブチルフタレート吸油量：ＤＢＰ（ｍｌ／１００ｇ）×カーボンブラックの配合量（質量％）が１５００以上、好ましくは１７００以上を満たす配合であることが望ましい。Ｎ_２ＳＡはＡＳＴＭＤ３０３７−８９に、ＤＢＰはＡＳＴＭＤ２４１４−９０に準拠して求められる。

図２は、導電部５２を示す斜視図である。図３は、踏面Ｆｔにおける導電部５２の平面図、トレッド厚み中央部Ｆｃにおける導電部５２の平面図、トレッド底面Ｆｂにおける導電部５２の平面図を示す。図１〜３に示すように、導電部５２は、導電性ゴムで形成されており、接地面Ｅからトレッドゴム５の底面に至る。本実施形態では、導電部５２は、キャップゴム５０及びベースゴム５１を貫通し、ベルト補強材４ｃに接触し、導電経路を構成している。導電部５２は、平面視においてタイヤ幅方向ＷＤの幅が振幅しながらタイヤ周方向ＣＤに延びている。

このように、平面視において、導電部５２のタイヤ幅方向ＷＤの幅が振幅しているので、制動時に、タイヤ幅方向一方側のキャップゴムに前方へ向かう力が作用し、タイヤ幅方向他方側のキャップゴム５０に後方に向かう力（いわゆる縦ずれ方向の力）が作用しても、導電部５２がキャップゴム５０を十分に支持でき、力を吸収できるので、耐久性能が向上する。さらに、コーナリング時の横力にも耐久性能が向上する。一方、特許文献１のように、導電ゴムの幅が一定の場合には、縦ずれ方向の力に対して支持できず、横力にも支持がない。

また、導電部５２は、タイヤ子午線断面においてタイヤ幅方向ＷＤの幅が振幅しながら厚み方向ＲＤに延びている。図２にてＡ−Ａ断面図、及びＢ−Ｂ断面図に示すように、断面によって導電部５２の形状が異なる。Ａ−Ａ断面図のように、踏面Ｆｔに露出している導電部５２の幅が小さいときは、厚み方向の中央部Ｆｃでの幅が大きくなる。逆に、Ｂ−Ｂ断面図のように、踏面Ｆｔに露出している導電部５２の幅が大きいときは、厚み方向の中央部Ｆｃでの幅が小さくなる。図３に示すように、本実施形態では、平面視において、トレッド厚み中央部Ｆｃにおける導電部５２の平面形状は、踏面Ｆｔ及びトレッド底面Ｆｂにおける導電部５２の平面形状に対して振幅の位相がずれている。踏面Ｆｔ及びトレッド底面Ｆｂは、導電部５２の平面形状の振幅の位相が一致又はほぼ一致している。勿論、上記３箇所の位相が全て異なっていてもよい。

このように、タイヤ子午線断面において、導電部５２のタイヤ幅方向ＷＤの幅が振幅しながら厚み方向ＲＤに延びているので、導電部５２の表面積が増えることで、界面剥離が抑制されて耐久性能が向上する。キャップゴム５０よりも導電部５２の硬度が高ければ、均一な剛性アップによりドライ路面での操縦安定性能が向上する。逆に、キャップゴム５０よりも導電部５２の硬度が低ければ、均一な接地によりウェット路面での操縦安定性能及び制動性能が向上する。

本実施形態では、導電部５２のタイヤ幅方向ＷＤの両端界面が両方とも振幅する形状である。この場合、導電部５２の最小幅Ｗ１は、０．１ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下であることが好ましい。最小幅Ｗ１が０．１ｍｍ以上に設定されることで通電性能を確保しやすくなるとともに、１．５ｍｍ以下であることによって、導電性ゴムのボリュームを抑えて、制動性能の向上効果をより良好に発揮できるからである。最大幅Ｗ２は、最小幅Ｗ１の３００％以上且つ５００％以下であることが好ましい。上記例であれば、０．５ｍｍ〜７．５ｍｍが挙げられる。

本実施形態では、導電部５２の両端の振幅が、ある仮想中心線に対して一致しているが、これに限定されない。例えば、図４Ａに示すように、導電部５２の両端の振幅が、ある仮想中心線に対して異なるようにしてもよい。また、図４Ｂに示すように、導電部５２の両端の振幅及び位相が異なることで、蛇行するようにしてもよい。また、図４Ｃに示すように、導電部５２の一端のみが振幅するようにしてもよい。図４Ｃに示す場合の最大幅Ｗ２は、最小幅Ｗ１の１５０％以上且つ２５０％以下であることが好ましい。上記例であれば、０．２５ｍｍ〜４．０ｍｍが挙げられる。

図１〜図３に示すように、導電部５２は、平面視にて主溝５ａと重なっていないが、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、導電部５２は、平面視にて、タイヤ周方向ＣＤに延びる溝５ａと一部が重なっており、導電部５２の一部が接地面Ｅを構成すると共に他部が溝壁を構成している。図５Ａに示す例では、Ｃ−Ｃ断面で示すように、溝５ａを形成する溝壁面及び溝底面全体が導電性ゴム５２で形成される部位が存在することになる。

キャップゴム５０のゴム硬度は、６０〜８０が挙げられる。導電性ゴム５２のゴム硬度は、６０〜８０が挙げられる。ここでいうゴム硬度は、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）に準じて測定した硬度を意味する。

＜他の実施形態＞
上記実施形態では、導電性ゴム５２の幅が、タイヤ周方向ＣＤ及び厚み方向ＲＤの両方に対して振幅しているが、これに限定されない。例えば、図６に示すように、導電部５２の幅が、タイヤ周方向ＣＤに対して振幅しているが、厚み方向ＲＤに一定でもよい。

本開示の構成と効果を具体的に示すために、下記実施例について下記の評価を行った。

（１）耐久性能
導電部５２とキャップゴム５０（非導電性ゴム）の剥離力を測定した。導電部とキャップゴム(非導電性ゴム)の剥離力の比較については、タイヤの耐久試験において、剥離による破壊が起こるまでの走行距離を指数として比較を行った。剥離力の評価結果は、比較例１を１００とした指数で示した。数値が大きいほど、接着性が高く、耐久力が高いことを意味する。

（２）操縦安定性能（ドライ＆ウェット）
日本産セダン車（２０００ｃｃ）の車両に各タイヤを装着し、内圧は車両指定とした。二名乗車にて、ドライ路面及びウェット路面で旋回走行を実施して、ドライバーの官能試験により評価した。比較例１のタイヤの結果を１００とする指数で表現した。数値が大きいほど、操縦安定性能が優れていることを示す。

（３）制動性能
日本産セダン車（２０００ｃｃ）の車両に各タイヤを装着させて、時速１００キロメートルで路面を走行させた状態からＡＢＳを作動させた際の制動距離を測定し、その測定値の逆数を算出した。比較例１の結果を１００とする指数で評価し、指数が大きいほど、制動性能が優れていることを示す。

比較例１
特許文献１に示すように、接地面Ｅからキャップゴム５０の底面Ｆｂに至る幅一定の導電シートを設けた。導電シートは、タイヤ周方向ＣＤ及び厚み方向ＲＤに湾曲しているが、厚みが一定である。キャップゴム５０のゴム硬度は７０度、導電シートのゴム硬度は６０度とした。

実施例１
図５Ｂに示すように、タイヤ周方向ＣＤ及び厚み方向ＲＤに幅が振幅する導電部５２を設けた。キャップゴム５０のゴム硬度は７０度、導電部５２のゴム硬度は６０度とした。

表１より、実施例１は比較例１に対し、耐久性能、操縦安定性能及び制動性能について全て優れていることが分かる。

以上のように、本実施形態の空気入りタイヤは、一対のビード部１と、ビード部１の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部３と、一対のビード部１の間に設けられたトロイド状のカーカス層４と、トレッド部３のカーカス層４の外側に設けられたトレッドゴム５と、を備える。トレッドゴム５は、非導電性ゴムで形成され且つ接地面Ｅを構成するキャップゴム５０と、キャップゴム５０のタイヤ径方向内側に設けられるベースゴム５１と、導電性ゴムで形成され且つトレッドゴム５の厚み方向ＲＤに延びて接地面Ｅからトレッドゴム５の底面に至る導電部５２と、を有する。導電部５２は、平面視においてタイヤ幅方向ＷＤの幅が振幅しながらタイヤ周方向ＣＤに延びている。

このように、平面視において、導電部５２のタイヤ幅方向ＷＤの幅が振幅しているので、制動時に、タイヤ幅方向一方側のキャップゴムに前方へ向かう力が作用し、タイヤ幅方向他方側のキャップゴム５０に後方に向かう力（いわゆる縦ずれ方向の力）が作用しても、導電部５２がキャップゴム５０を十分に支持でき、力を吸収できるので、耐久性能が向上する。さらに、コーナリング時の横力にも耐久性能が向上する。

本実施形態では、導電部５２は、タイヤ子午線断面においてタイヤ幅方向ＷＤの幅が振幅しながら厚み方向ＲＤに延びている。

接地面を構成する導電性ゴムが増えるほど、転がり抵抗及びウェット操縦安定性能が悪化する。そこで、本実施形態では、タイヤ周方向ＣＤに延びる溝５ａを有し、導電部５２は、平面視にて溝５ａと一部が重なっており、一部が接地面Ｅを構成すると共に他部が溝壁を構成している。

この構成によれば、全ての導電部が接地面として露出する場合に比べて、接地面に露出する導電性ゴムを減らせるので、転がり抵抗及びウェット操縦安定性能の悪化を抑制することができる。

本実施形態では、タイヤ子午線断面において、溝５ａを形成する溝壁面及び溝底面全体が導電性ゴムで形成されている部分が存在する。

この構成によれば、当該断面において、導電性ゴムが溝５ａを支持するので、面内剛性の向上又は耐久性能を向上させることが可能となる。例えば、非導電性ゴムよりも導電性ゴムが硬ければ、面内剛性が向上し、非導電性ゴムよりも導電性ゴムが柔らかければ、溝底での歪みを低減でき、耐久性能が向上する。

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…ビード部
２…サイドウォール部
３…トレッド部
４…カーカス層
５…トレッドゴム
５０…キャップゴム
５１…ベースゴム
５２…導電部
５ａ…溝

Claims

一対のビード部と、前記ビード部の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部と、一対の前記ビード部の間に設けられたトロイド状のカーカス層と、前記トレッド部の前記カーカス層の外側に設けられたトレッドゴムと、を備え、
前記トレッドゴムは、非導電性ゴムで形成され且つ接地面を構成するキャップゴムと、前記キャップゴムのタイヤ径方向内側に設けられるベースゴムと、導電性ゴムで形成され且つ前記トレッドゴムの厚み方向に延びて接地面から前記トレッドゴムの底面に至る導電部と、を有し、
前記導電部は、平面視においてタイヤ幅方向の幅が振幅しながらタイヤ周方向に延びている、空気入りタイヤ。
前記導電部は、タイヤ子午線断面においてタイヤ幅方向の幅が振幅しながら厚み方向に延びている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
タイヤ周方向に延びる溝を有し、前記導電部は、平面視にて前記溝と一部が重なっており、一部が接地面を構成すると共に他部が溝壁を構成している、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
タイヤ子午線断面において、前記溝を形成する溝壁面及び溝底面全体が導電性ゴムで形成されている部分が存在する、請求項３に記載の空気入りタイヤ。