JPH09104205A

JPH09104205A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPH09104205A
Application number: JP7264328A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Nakadera; 恵一中寺
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1995-10-12
Filing date: 1995-10-12
Publication date: 1997-04-22
Anticipated expiration: 2015-10-12
Also published as: JP3477289B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トレッド部に形成された縦主溝の溝底部におい
て、微細なしわやひび割れ等の発生を防止しうる空気入
りタイヤを提供する。【解決手段】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の廻りを折り返して係止さ
れるカーカス６と、カーカスの半径方向外側かつトレッ
ド部内方に配されるベルト層７とを有し、しかも前記ト
レッド部２に、トレッド部表面から凹みタイヤ周方向に
のびる縦主溝９を配した空気入りタイヤであって、前記
トレッド部２をなし前記ベルト層７のタイヤ半径方向外
側に配されるトレッドゴム１１は、タイヤ新品時におい
て、縦主溝９の溝底部の表面内方部分Ｇ１の複素弾性率
Ｅ１^*と、トレッド部２の表面内方部分Ｇ２の複素弾性
率Ｅ２^*との比（Ｅ１^*／Ｅ２^*）を１．０以上かつ
１．５以下とし、しかも、トレッド部２は、全体として
実質的に均一な組成で形成されるゴム組成物からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トレッド部に形成
された縦主溝の溝底部において、微細なしわやひび割れ
等の発生を防止しうる空気入りタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用タイヤは、自動車の高馬
力化などに伴って、高性能化が進んでいる。例えば、高
性能タイヤとして、６０％を下回る偏平化ないしトレッ
ド巾を広げることなどにより、設地面積を増大させ、操
縦安定性能及びグリップ性能を高めた偏平ラジアルタイ
ヤが挙げられる。

【０００３】又、ドライ性能に加え、ウエット性能をも
高い次元で満足させるべく、高性能タイヤは、一般にト
レッド表面に、比較的広い巾でタイヤ周方向に直線状で
連続してのびる縦主溝を配することが一般に行われてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な高性能タイヤを長期間使用していると、前記縦主溝の
溝底に細かなしわやひび割れ等といったクラックが発生
することがある。このようなクラックは、しわ等が微細
であり、一般にタイヤの走行諸性能に影響を及ぼすもの
ではないものの、前記縦主溝が広巾で形成されている結
果、人目に触れやすく、タイヤの美観を損ねるという問
題がある。

【０００５】本発明者は、かかるクラックの発生を防止
するべく、種々の実験を行った。先ず、時間の経過によ
ってトレッド部のゴム物性値がどのように変化するかと
いう点に着目し、図６に示すように、トレッドゴムｇに
おいて、縦主溝ａの溝底部の表面内方部分ｂ、および、
前記トレッド表面内方部分ｃの複素弾性率を、時間経過
毎に各部位から試料を切り出して測定した。なお、トレ
ッドゴムｇは、均一組成の一種類のゴムから形成したも
のであり、図中、ｔ１＝ｔ２＝１mmである。

【０００６】測定結果を図５（Ａ）に示す。この結果よ
り、溝底部の表面内方部分ｂの複素弾性率Ｅ１^*、及び、
前記トレッド表面内方部分ｃの複素弾性率Ｅ２^*が、と
もに時間の経過につれて大となり、弾性が劣化するこ
と、複素弾性率の変化、つまり弾性の劣化は、前記溝底部
の表面内方部分ｂの方が大きいこと、タイヤ新品時においても、同一のゴム組成であるにも
拘わらず、既に前記溝底部の表面内方部分ｂの方が複素
弾性率が大となっていること、などが判明した。

【０００７】そして、前記について、さらに研究した
ところ、タイヤ生カバーを加硫金型で加硫するときに縦
主溝が形成される場合、又は予めトレッドプロファイル
を押し出し成形された場合など、縦主溝の溝底部に大き
な圧力が作用する際に、前記溝底部分の複素弾性率Ｅ１
^*が大となることが判明した。そして、タイヤ新品時に
おいて、前記複素弾性率の比（Ｅ１^*／Ｅ２^*）は、通
常、２．０程度となっていることも判明した。

【０００８】次に、前記各部位におけるアミン系あるい
はフェーノール系などのゴムの老化防止剤の残存量を時
間経過毎に測定したところ、図５（Ｂ）に示すように、
溝底部の表面内方部分ｂにおいて著しく減少しているこ
とが判明した。

【０００９】さらに、前記各部位において、アセトン抽
出量を時間経過毎に測定したところ、図５（Ｃ）に示す
ように、溝底部の表面内方部分ｂにおいてやはり著しい
減少が見られた。これは、時間の経過により、ゴム中の
鉱物油、軟化剤が減少していることを意味している。

【００１０】以上の実験結果から、第一に、トレッドゴ
ムｇは、タイヤの長期使用につれて、老化防止剤、軟化
材などが、例えばベルト層側に移行して減少し、耐オゾ
ン性などが大きく低下することによって、クラックが生
じやすくなること、第二に、ゴム厚さが比較的薄い縦主
溝ａの溝底部では、前記老化防止剤などの前記移行が他
の部分よりも速やかに行われること、第三に、複素弾性
率の増大は、前記老化防止剤、軟化材、オイル成分等の
減少によっても影響を受けていること、などが判明し
た。

【００１１】また、図６に示すように、特にタイヤショ
ルダー部分に前記直線状でのびる縦主溝ａを設けた場
合、ジグザグ溝に比し、縦主溝ａのタイヤ軸方向内側の
リブｄのみが接地しうることなどによって、前記縦主溝
ａが拡巾されやすく、このような状況からも前記クラッ
クを発生し易くなる。

【００１２】本発明者は、以上の実験結果を踏まえ鋭意
研究を重ねたところ、タイヤ新品時において、縦主溝の
溝底部分の複素弾性率Ｅ１^*を従来よりも小さくするこ
とを基本として、時間経過後における前記溝底部分の高
弾性化を防ぎ、耐クラック性などを向上しうることを見
い出したのである。

【００１３】以上のように、本発明は、トレッド部に設
けられた縦主溝の溝底部などにおいて発生するクラック
を防止し、長期使用に際しても見映えを損なうことのな
い空気入りタイヤの提供を目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のうち、請求項１
記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経て
ビード部のビードコアの廻りを折り返して係止されるカ
ーカスと、このカーカスの半径方向外側かつトレッド部
内方に配されるベルト層とを有し、しかも前記トレッド
部に、トレッド部表面から凹みタイヤ周方向にのびる縦
主溝を配した空気入りタイヤであって、前記トレッド部
をなし前記ベルト層のタイヤ半径方向外側に配されるト
レッドゴムは、タイヤ新品時において、前記縦主溝の溝
底部の表面内方部分の複素弾性率Ｅ１^*と、前記トレッ
ド部の表面内方部分の複素弾性率Ｅ２^*との比（Ｅ１^*
／Ｅ２^*）を１．０以上かつ１．５以下とし、しかも、
トレッド部は、全体として実質的に均一な組成で形成さ
れるゴム組成物からなることを特徴とする空気入りタイ
ヤである。

【００１５】又、請求項２記載の発明は、前記トレッド
ゴムは、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエ
ンゴム又はイソプレンゴムの１種又は２種以上の組合わ
せによるポリマーを混合したゴム基材１００重量部に対
し、６０重量部以上かつ１００重量部以下のカーボンブ
ラックと、３０重量部以下の石油系軟化材とを配合した
ことを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき説明する。図１において、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をへてビード部４
のビードコア５の廻りで折り返されて係止されるカーカ
ス６が架け渡されるとともに、このカーカス６の半径方
向外側かつトレッド部２の内方には強靱なベルト層７が
巻装され、前記カーカス６にタガ効果を付与し、タイヤ
形状を保っている。

【００１７】又本例では、空気入りタイヤとして、タイ
ヤ最大巾に対するタイヤ断面高さの比である偏平比を
０．８以下、例えば、０．５５としたＪＩＳＤ４２０
２に規定される乗用車用ラジアルタイヤを例示してい
る。

【００１８】前記カーカス６は、カーカスコードをタイ
ヤ赤道Ｃに対して７５゜〜９０゜の角度で配列したいわ
ゆるラジアル構造の１枚以上のカーカスプライ６Ａから
なり、前記カーカスコードとしては、例えばスチールコ
ード又はナイロン、レーヨン若しくはポリエステル等の
有機繊維コードを好ましく採用しうる。

【００１９】又前記ベルト層７は、ベルトコードをタイ
ヤ赤道Ｃに対して１０゜〜３５゜程度の角度で配列した
１枚以上、本例では内外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂ
から形成され、各プライ７Ａ、７Ｂはベルトコードがプ
ライ間相互で交差するように向きを違えて重置される。
このベルトコードとしては、カーカスコードと同様に、
ナイロン、ポリエステル、レーヨン等の有機繊維コー
ド、さらに好ましくはスチール等の高弾性コードを適宜
用いることができる。

【００２０】なお前記ビードコア５から、タイヤ半径方
向外側に向けて硬質ゴムからなるビードエーペックス１
３が設けられ、前記ビード部４を補強している。

【００２１】又、前記トレッド部２には、本例では、タ
イヤ周方向に直線状かつ連続してのびる縦主溝９を合計
４本（２本のみ示すが、左右対称）を配することによ
り、トレッド面に５つの陸部１０を形成しうるものを例
示するが、これらの縦主溝９は、直線状以外にも適宜屈
曲させることができ、又その本数は４本以外にも適宜設
定することができる。なお縦主溝９が直線状でのびる場
合、前述の如く拡巾されてクラックを生じやすい結果、
本発明の効果は、かかる場合に一層発揮される。

【００２２】前記縦主溝９は、例えばトレッド面の表面
にて測定した溝巾が、例えば、５mm以上かつ２０mm以
下、溝深さは、例えば５mm以上かつ１８mm以下の均一深
さで形成することができる。

【００２３】そして、前記縦主溝９によって区分された
各陸部１０には、前記縦主溝９と交わる向きにのびる多
数の横溝や、例えば溝巾が１mm以下のサイピング或いは
この陸部１０内で途切れるラグ溝などを適宜配しうる。

【００２４】次に、前記トレッド部２をなし前記ベルト
層７のタイヤ半径方向外側に配されるトレッドゴム１１
は、タイヤ新品時において、前記縦主溝９の溝底部の表
面内方部分Ｇ１の複素弾性率Ｅ１^*と、前記トレッド部
２（陸部１０）の表面内方部分Ｇ２の複素弾性率Ｅ２^*
との比（Ｅ１^*／Ｅ２^*）を１．０以上かつ１．５以下
とし、しかも、トレッドゴム１１は、全体として実質的
に均一な組成で形成されるゴム組成物からなることを特
徴としている。

【００２５】ここで、トレッドゴム１１は、少なくとも
ベルト層７（ベルト層７の半径方向外側にコードを有す
る補強層などが設けられる場合には、該補強層）の半径
方向外側で、しかも、正規内圧を充填しかつ正規荷重を
負荷した正規状態での接地巾ＴＷの外端点Ｅ、Ｅ間の領
域として定義する。

【００２６】従来、トレッドゴム１１において、縦主溝
の溝底と、トレッド表面との間で複素弾性率を異ならせ
るために、いわゆる２層トレッド構造とする技術が、例
えば特開昭６０−２５５５０５号公報、特開昭６２−１
９１２０２号公報などにより提案されているが、本願は
トレッドゴムを１層構造として材料コストを節減しうる
など、これらの提案とは顕著に相違している。

【００２７】なお、タイヤ新品時において、前記比（Ｅ
１^*／Ｅ２^*）を１．０以上かつ１．５以下としたの
は、この比が１．５を上回ると、従来タイヤと大差がな
く、クラックの発生を十分に防止することができない。
従って、好ましくは前記比の上限を１．２５とするのが
望ましい。なお前記比の下限については、本来同一のゴ
ム組成であるが故に、複素弾性率についても同一とする
のが理想的であり、かかる理由から１．０としている。

【００２８】次に、タイヤ新品時において、前記縦主溝
９の溝底部の表面内方部分Ｇ１の複素弾性率Ｅ１^*と、
前記トレッド部２の表面内方部分Ｇ２の複素弾性率Ｅ２
^*との比（Ｅ１^*／Ｅ２^*）を１．０以上かつ１．５以
下とする方法としては、種々の方法が挙げられるが、重
要なことは縦主溝９を、大きな圧力ないし熱を伴う変形
を最少として形成することである。

【００２９】一般に、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すよう
に、トレッドゴム１１を押出機から押し出す際に用いら
れるダイプレートには、トレッドプロファイルが形成さ
れないタイプ（Ｄ１）と、予めトレッドプロファイルが
形成されるタイプ（Ｄ２）との２種類がある。そして、
トレッドプロファイルを予め形成しうるものでは、縦主
溝９に相当する凹溝１４の溝底には、他の部分に比べて
大きな圧力が作用し、複素弾性率が上昇してしまう。

【００３０】図３（Ｃ）には、予めトレッドプロファイ
ルが形成されたトレッドゴム１１において、前記凹溝１
４の溝底内方部分と、トレッド陸部の表面内方部分との
複素弾性率を測定した結果を示している。図から明らか
なように、やはり、トレッド陸部の表面内方部分よりも
溝底部の内方部分の方が高い値を示し、高弾性率化して
いることが窺える。

【００３１】従って、タイヤ新品時、前記比（Ｅ１^*／
Ｅ２^*）を１．０以上かつ１．５以下とする具体的方法
としては、例えば、図２（Ａ）に示すように、タイヤ軸
方向およびタイヤ半径方向に分割した複数のゴムシート
１１Ａ〜１１Ｄ（同一のゴム組成）などを、縦主溝９に
相当する凹溝１４を形成しうるようにタイヤ生カバー１
５上に積層し、これを加硫金型内で一体化することなど
が挙げられる。

【００３２】そして、トレッドゴム１１の分割数をでき
るだけ少なくすることにより、タイヤの生産性を向上で
き、しかも加硫前に、予め縦主溝に対応する凹溝１４を
形成しておくことにより、加硫時の金型によって、前記
凹溝１４の溝底部分に大きな圧力が作用するのを防止で
き、ひいては、完成タイヤの縦主溝の溝底部分の高モジ
ュラス化を防ぎうる点で好ましい。

【００３３】さらに、例えば図２（Ｂ）に示すように、
押出機（図示せず）より小巾のゴムストリップ１６を押
し出すとともに、回転するタイヤ生カバー１５上に、前
記ゴムストリップ１６を適宜移動させながら順次巻き付
けて積層することにより、図に示すように、前記凹溝１
４を有するトレッドゴム１１を形成し、その後、加硫金
型で加硫により一体化される。

【００３４】なお金型の縦主溝を形成する突起の高さ
と、前記凹溝１４との差を、例えば１〜３mm程度の小寸
とすることが望ましく、又、前記ゴムストリップ１６の
積層制御は、予めコンピュータに記憶された動きに追従
しうるように構成される。

【００３５】前記トレッドゴム１１は、前記したよう
に、全体として実質的に均一な組成で形成され、従来か
ら使用されている種々のゴム組成物を採用しうる。そし
て、例えば高性能タイヤ用の配合としては、天然ゴム、
ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム又はイソプレ
ンゴムの１種又は２種以上の組合わせによるポリマーを
混合したゴム基材１００重量部に対し、６０重量部以上
かつ１００重量部以下のカーボンブラックと、３０重量
部以下の石油系軟化材とを配合したゴム組成物を好まし
く採用しうる。

【００３６】一般に、前記した高性能タイヤには、石油
系軟化剤が比較的多く含まれており、しかも当初から複
素弾性率の大きなゴム組成物が用いられていることが多
い。従って、このようなゴム組成物を用いたトレッドゴ
ムでは、前記経時変化による老化防止剤、オイルなどの
移行によって、図４に示すように、一般用に比べて複素
弾性率の変化が大きく、耐クラック性に劣るものとな
る。

【００３７】そこで、パラフィン系、ナフテン系又はア
ロマチック系などの石油系軟化材を、３０重量部以下に
制限することにより、前記複素弾性率の変化を小とする
ことができる。そもそも軟化剤は、タイヤ走行性能より
も製造時におけるゴムの加工操作を容易とするものであ
るから、一切加えないようにも構成することもできる
が、加える場合には１０〜３０重量部程度が望ましい。

【００３８】

【実施例】タイヤサイズが、２０５／５５Ｒ１５であ
り、図１に示すよう構造のタイヤを、次のような方法で
試作し、耐クラック性などをテストした。実施例ラジアル構造のタイヤ生カバー上に、ゴムストリップを
トレッドのプロファイルに沿って積層し（図２
（Ｂ））、これを加硫金型で成形した。比較例１ラジアル構造のタイヤ生カバー上に、非プロファイルの
ダイヘッドから押し出されたトレッドゴム（図３
（Ａ））を巻回し、これを加硫金型で成形した。従っ
て、縦主溝は、加硫金型による成形で初めて形成され
る。比較例２ラジアル構造のタイヤ生カバー上に、プロファイルを有
するダイヘッドから押し出されたトレッドゴム（図３
（Ｂ））を巻回し、これを加硫金型で成形した。なお、
各試供タイヤの内部構造、トレッドゴムのゴム組成物
は、いずれも同一のものを採用しており、これらの影響
はない。テストの方法は次の通りである。

【００３９】イ）耐クラック性試供タイヤを、７０゜Ｃのオーブン中で１０日間熱老さ
せた後、正規リムにリム組みし（内圧２．３kgｆ／c
m²）、オゾン濃度５０ｐｐｈｍのオゾンチャンバーで
放置して縦主溝のクラックの状態を観察した。評価は、
次の通りである。 ○：全くひび割れが生じていない △：しわ又は細かいひび割れが生じている ×：明らかにひび割れが生じ、美観を損ねている

【００４０】ロ）複素弾性率各試供タイヤについて、タイヤ新品時および熱老後にお
いて、トレッドゴムにおける縦主溝の溝底部の表面内方
部分Ｇ１の複素弾性率Ｅ１^*と、前記トレッド部の表面
内方部分Ｇ２の複素弾性率Ｅ２^*を、表面部分から１mm
内側位置にて４mm巾×３０mm長さ×１．５mm厚さの短冊
状試料を切り取り、岩本製作所（株）製の粘弾性スペク
トロメーターを用い、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、動
歪±２％の条件で測定した。テストの結果を表１に示
す。

【００４１】

【表１】

【００４２】テストの結果、実施例のタイヤでは、新品
時における溝底部内方の複素弾性率Ｅ１^*が小さく、熱
老により高弾性化しても、他の比較例タイヤに比べ小さ
いことが確認できた。そして、これに基づいて、耐クラ
ック性においては、オゾンチャンバー内という過酷な環
境においても、２週間以上ひび割れが生じないことが確
認し得た。なお、１月経過後には、わずかなひび割れが
発生し始めていたが、美観を損ねるまでには至っていな
かった。

【００４３】逆に、比較例１、２のタイヤでは、いずれ
も２週間後から細かなひび割れが生じており、１月後で
は明らかなひび割れが多数生じ、著しく外観を損ねる状
態となっていた。

【００４４】なお、発明の実施の形態の項で説明した分
割したゴムシートを積層したタイヤについてもテストし
たところ、複素弾性率の比（Ｅ１^*／Ｅ２^*）の値、並
びに耐クラック性とも前記実施例タイヤと同等の性能を
発揮しうることも合わせて確認した。

【００４５】

【発明の効果】叙上の如く本発明の空気入りタイヤは、
タイヤ新品時において縦主溝の溝底部分でのゴムの高弾
性化を抑制することによって、溝底部分でのクラックの
発生を防止し、タイヤの外観を長期間に亘って維持しう
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すタイヤ断面図であ
る。

【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、トレッドゴムの一例を示す
断面図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、ダイプレートの一例を示す
断面図、（Ｃ）は、トレッドゴムの複素弾性率の測定結
果を示す断面図である。

【図４】高性能用及び一般用ゴムの複素弾性率の経時変
化を示すグラフである。

【図５】（Ａ）は、トレッドゴムの複素弾性率の経時変
化を示すグラフ、（Ｂ）は、トレッドゴムの老化防止剤
の残存量の経時変化を示すグラフ、（Ｃ）は、トレッド
ゴムのアセトン抽出量の経時変化を示すグラフである。

【図６】従来の技術を説明するための断面図である。

【符号の説明】

２トレッド部３サイドウォール部４ビード部５ビードコア６カーカス７ベルト層９縦主溝１０陸部１１トレッドゴムＧ１縦主溝の溝底部の表面内方部分Ｇ２トレッド部（陸部）の表面内方部分Ｅ１^*、Ｅ２^* 複素弾性率

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トレッド部からサイドウォール部を経てビ
ード部のビードコアの廻りを折り返して係止されるカー
カスと、このカーカスの半径方向外側かつトレッド部内
方に配されるベルト層とを有し、しかも前記トレッド部
に、トレッド部表面から凹みタイヤ周方向にのびる縦主
溝を配した空気入りタイヤであって、前記トレッド部をなし前記ベルト層のタイヤ半径方向外
側に配されるトレッドゴムは、タイヤ新品時において、
前記縦主溝の溝底部の表面内方部分の複素弾性率Ｅ１^*
と、前記トレッド部の表面内方部分の複素弾性率Ｅ２^*
との比（Ｅ１^*／Ｅ２^*）を１．０以上かつ１．５以下
とし、しかも、トレッド部は、全体として実質的に均一な組成
で形成されるゴム組成物からなることを特徴とする空気
入りタイヤ。
【請求項２】前記トレッドゴムは、天然ゴム、ブタジエ
ンゴム、スチレンブタジエンゴム又はイソプレンゴムの
１種又は２種以上の組合わせによるポリマーを混合した
ゴム基材１００重量部に対し、６０重量部以上かつ１０
０重量部以下のカーボンブラックと、３０重量部以下の
石油系軟化材とを配合したことを特徴とする請求項１記
載の空気入りタイヤ。