JP2011173438A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性に優れ、かつ車両の低燃費に寄与する空気入りタイヤの提供。
【解決手段】補強層１４を有するタイヤ２である。補強層１４は、軸方向において局所的に存在しかつ半径方向において主溝の内側に位置する。上記補強層１４は、ベース２６の半径方向内側に位置している。上記キャップの損失正接δｃ、上記ベースの損失正接δｂ、上記補強層の損失正接δｒ、上記キャップの複素弾性率Ｅｃ、上記補強層の複素弾性率Ｅｒ、上記補強層の軸方向幅Ｗｒ、上記主溝の軸方向幅Ｗｇ（ｍｍ）が、以下の関係式（１）、（２）、（３）及び（４）を満たす。
３×δｃ≦δｒ ・・・（１）
δｃ≧δｂ ・・・（２）
Ｅｃ≦Ｅｒ ・・・（３）
Ｗｒ≧（４／３）×Ｗｇ・・・（４）
【選択図】図２

Description

本発明は、乗用車等に装着される空気入りタイヤに関する。

タイヤは、トレッド、サイドウォール、ビード、カーカス、ベルト等を備えている。ベルトは、内側層及び外側層からなる。内側層及び外側層のそれぞれは、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。各コードは、赤道面に対して傾斜している。ベルトは、タイヤの剛性に寄与する。

トレッドは通常、複数の主溝を有する。それぞれの主溝は、周方向に延在している。この主溝は、水はけに寄与する。これら主溝により、トレッドの表面はセパレートされている。

主溝の底部において、トレッドは比較的薄い。この薄さに起因して、トレッドの強度が低下しうる。主溝の近傍では、クラック等が生じやすい。

主溝の底部の強度を高めるための提案がなされている。特開２００６−１９９０６７公報は、主溝の半径方向内側にベースゴムが配置されず、キャップゴムのみが配置されたタイヤを開示する。特開２００４−３１４７８３公報は、短繊維が配合されたカット保護層を備え、このカット保護層が溝底部に設けられたタイヤを開示する。

特開２００６−１９９０６７公報 特開２００４−３１４７８３公報

上記文献のタイヤでは、異種のゴム同士の境界が、主溝の内面に露出している。この露出した境界において、割れが生じうる。より耐久性に優れたタイヤが好ましい。

一方、転がり抵抗が小さいタイヤは、車両の低燃費に寄与しうるため、好ましい。転がり抵抗を抑制するため、トレッドの損失正接ｔａｎδを小さくすることが考えられる。しかし、損失正接ｔａｎδが小さくされる配合では、トレッドの耐久性が低下しやすい。転がり抵抗が小さく且つ耐久性に優れるタイヤが好ましい。

本発明の目的は、諸性能に優れた空気入りタイヤの提供にある。

本発明に係る空気入りタイヤは、周方向に延在する主溝が設けられたトレッドと、それぞれがこのトレッドの端から半径方向略内向きに延びる一対のサイドウォールと、それぞれがサイドウォールよりも半径方向略内側に位置する一対のビードと、上記トレッド及び上記サイドウォールの内側に沿って一方のビードと他方のビードとの間に架け渡されたカーカスと、半径方向において上記トレッドと上記カーカスとの間に位置するベルトと、軸方向において局所的に存在しかつ半径方向において上記主溝の内側に位置する補強層とを備えている。上記トレッドは、キャップと、このキャップの半径方向内側に位置するベースとを有している。上記補強層は、上記ベースの半径方向内側に位置している。上記キャップの損失正接ｔａｎδがδｃとされ、上記ベースの損失正接ｔａｎδがδｂとされ、上記補強層の損失正接ｔａｎδがδｒとされ、上記キャップの複素弾性率Ｅ^＊がＥｃとされ、上記補強層の複素弾性率Ｅ^＊がＥｒとされ、上記補強層の軸方向幅がＷｒ（ｍｍ）とされ、上記主溝の軸方向幅がＷｇ（ｍｍ）とされるとき、このタイヤは、以下の関係式（１）、（２）、（３）及び（４）を満たす。
３×δｃ≦δｒ ・・・（１）
δｃ≧δｂ ・・・（２）
Ｅｃ≦Ｅｒ ・・・（３）
Ｗｒ≧（４／３）×Ｗｇ ・・・（４）

好ましくは、上記主溝の半径方向内側における上記トレッドの厚みの最小値がＴ１（ｍｍ）とされ、上記トレッドの厚みがＴ１である位置の半径方向内側における補強層の厚みがＴ２（ｍｍ）とされるとき、比［Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）］が０．３以上０．７以下である。

好ましくは、上記トレッドが、ストリップワインディングを用いて成形されている。

好ましくは、上記補強層に、短繊維が配合されている。

好ましくは、上記ベルトが並列された多数のコードとトッピングゴムとを含んでおり、このベルト用コードの材質がスチールである。好ましくは、上記ベルトの層数が２以上である。好ましくは、上記カーカスが並列された多数のコードとトッピングゴムとを含んでおり、このカーカス用コードの材質がスチールである。

本発明に係る空気入りタイヤでは、補強層が、主溝の近傍の強度を向上させる。このタイヤは、転がり抵抗が抑制された場合であっても、主溝近傍の強度が大幅には低下しない。

図１は、本発明の第一実施形態に係る空気入りタイヤが示された概念図である。 図２は、図１のタイヤの一部が示された拡大断面図である。 図３は、図２の一部が更に拡大された断面図である。 図４は、本発明の第二実施形態に係る空気入りタイヤが示された概念図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る重荷重用タイヤ２の一部が示された概念図である。図２は、図１のタイヤ２の一部が示された拡大断面図である。この図１及び図２において、上下方向が半径方向であり、左右方向が軸方向であり、紙面との垂直方向が周方向である。このタイヤ２は、図１中の一点鎖線ＣＬを中心としたほぼ左右対称の形状を呈する。この一点鎖線ＣＬは、タイヤ２の赤道面を表す。このタイヤ２は、トレッド４、サイドウォール６、ビード８、カーカス１０、ベルト１２、補強層１４、ビード補強層１６、インナーサイドウォール１８、インナーライナー２０及びチェーファー２２を備えている。このタイヤ２は、チューブレスタイプである。このタイヤ２は、トラック、バス等に装着される。なお本発明のタイヤは、重荷重用に限定されない。ただし、補強層１４による効果が顕在化しやすい観点から、重荷重用タイヤが好ましい。

トレッド４は、耐摩耗性に優れた架橋ゴムからなる。トレッド４は、半径方向外向きに凸な形状を呈している。

図２が示す様に、トレッド４は、キャップ２４とベース２６とトレッド面２８とを有する。ベース２６は、キャップ２４の半径方向内側に位置している。ベース２６はカーカス１０に積層されている。

トレッド面２８は、路面と接地する。トレッド面２８はキャップ２４によって形成されている。トレッド面２８には、図示されない細かい溝と、主溝３０とが刻まれている。これらの溝により、トレッドパターンが形成されている。

サイドウォール６は、トレッド４の端から半径方向略内向きに延びている。このサイドウォール６は、架橋ゴムからなる。サイドウォール６は、撓みによって路面からの衝撃を吸収する。さらにサイドウォール６は、カーカス１０の外傷を防止する。

ビード８は、コア３２と、このコア３２から半径方向外向きに延びるエイペックス３３と、このエイペックス３３から半径方向外向きに延びるパッキングゴム３４とを備えている。コア３２は、リング状である。コア３２は、複数本の非伸縮性ワイヤー（典型的にはスチール製ワイヤー）を含む。エイペックス３３は、半径方向外向きに先細りである。エイペックス３３は、高硬度な架橋ゴムからなる。パッキングゴム３４は、半径方向外向きに先細りである。パッキングゴム３４は、軟質である。パッキングゴム３４は、カーカス１０の端３５における応力集中を緩和する。

カーカス１０は、カーカスプライ３６からなる。カーカスプライ３６は、両側のビード８の間に架け渡されており、トレッド４及びサイドウォール６の内側に沿っている。カーカスプライ３６は、コア３２の周りを、軸方向内側から外側に向かって折り返されている。

図示されていないが、カーカスプライ３６は、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。各コードが赤道面に対してなす角度の絶対値は、通常は７０°から９０°である。換言すれば、このカーカス１０はラジアル構造を有する。コードは、スチールからなる。有機繊維からなるコードが用いられてもよい。

ベルト１２は、カーカス１０の半径方向外側に位置している。ベルト１２は、カーカス１０と積層されている。ベルト１２は、カーカス１０を補強する。ベルト１２は、第一層３８、第二層４０、第三層４２及び第四層４４からなる。第一層３８、第二層４０、第三層４２及び第四層４４のそれぞれは、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。各コードは、スチールからなる。このコードは、赤道面に対して傾斜している。このコードが赤道面に対してなす角度の絶対値は、１５°から７０°である。

ビード補強層１６は、カーカスプライ３６と積層されている。ビード補強層１６は、コア３２の周りに巻かれている。ビード補強層１６は、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。各コードは、スチールからなる。このビード補強層１６は、スチールフィラーとも称される。ビード補強層１６は、タイヤ２の耐久性に寄与する。

インナーサイドウォール１８は、ビード８のの軸方向外側に位置している。インナーサイドウォール１８は、部分的にビード補強層１６と積層されている。インナーサイドウォール１８の組成は、パッキングゴム３４の組成と同等である。インナーサイドウォール１８は、軟質である。インナーサイドウォール１８はチェーファー２２とビード補強層１６との間に介在する。インナーサイドウォール１８により、チェーファー２２とビード補強層１６との間の応力が緩和される。

チェーファー２２は、ビード８の近傍に位置している。チェーファー２２は、部分的にインナーサイドウォール１８と積層されている。タイヤ２がリムに組み込まれると、このチェーファー２２がリムと当接する。この当接により、ビード８の近傍が保護される。チェーファー２２は、通常は、布とこの布に含浸したゴムとからなる。ゴム単体からなるチェーファーが用いられてもよい。

主溝３０は、周方向に延在している。主溝３０は、周方向の全体（３６０°）に亘って連続している。周方向の全体に亘って連続している溝は、主溝である。

主溝３０はトレッド４に形成されている。より詳細には、主溝３０は、キャップ２４に形成されている。主溝３０の内面（側面及び底面）はトレッド４によって形成されている。より詳細には、主溝３０の内面はキャップ２４によって形成されている。

図１及び図２の実施形態では、主溝３０が合計２本である。更に多くの主溝３０が設けられたタイヤ２であってもよい。例えば主溝として、軸方向中心位置（中心線ＣＬの位置）に配置された第１主溝（クラウン主溝）と、中心線ＣＬよりも軸方向外側に設けられた第２主溝（ショルダー主溝）とが設けられても良い。主溝３０の本数は限定されない。

補強層１４は、半径方向において、トレッド４とカーカス１０との間に位置する。より詳細には、補強層１４は、半径方向において、ベース２６とベルト１２との間に位置する。補強層１４の半径方向外面はベース２６に接している。補強層１４の半径方向内面はベルト１２に接している。

補強層１４は、主溝３０の半径方向内側に位置する。補強層１４は周方向に延在している。補強層１４は周方向の全体に亘って連続している。

補強層１４は、軸方向において局所的に存在している。従って、軸方向においてベルト１２の一端から他端にまで至る層が設けられる場合に比べ、以下の長所がある。
（１）タイヤ２の質量を大幅に高めることがない。
（２）タイヤ２の転がり抵抗を大幅に高めることがない。
（３）タイヤ２の縦剛性を大幅に高めることがない。
このタイヤ２は、車両の低燃費に寄与する。このタイヤ２は、乗り心地に優れる。

補強層１４は主溝３０の下に位置しているので、補強層１４が局所的に存在しているにもかかわらず、主溝近傍の変形が十分に抑制される。変形が抑制されることにより、主溝３０の近傍において、割れ等の発生が抑制される。

補強層１４は、主溝３０の近傍の強度を向上させうる。補強層１４により、主溝３０の下のトレッドを薄くすることができる。主溝３０の下が薄くされることで、転がり抵抗が低下しやすい。補強層１４は、車両の低燃費に寄与する。

図３において、矢印Ｗｒで示されているのは補強層１４の幅であり、矢印Ｗｇで示されているのは主溝３０の幅である。幅Ｗｒ及び幅Ｗｇは、軸方向に沿って測定される。

［主溝の幅Ｗｇ］
排水性の観点から、主溝３０の幅Ｗｇは、１ｍｍ以上が好ましく、４ｍｍ以上がより好ましい。トレッド４の強度の観点から、主溝３０の幅Ｗｇは、１５ｍｍ以下が好ましく、１４ｍｍ以下がより好ましい。

［主溝の深さ］
排水性の観点から、主溝３０の深さは、３ｍｍ以上が好ましく、４ｍｍ以上がより好ましい。トレッド４の強度の観点から、主溝３０の深さは、１５ｍｍ以下が好ましく、１４ｍｍ以下がより好ましい。主溝３０の深さは、半径方向に沿って測定される。

［補強層の幅Ｗｒ］
主溝３０の近傍の耐久性の観点から、補強層１４の幅Ｗｒは１５ｍｍ以上が好ましく、２０ｍｍ以上が特に好ましい。燃費及び乗り心地の観点から、幅Ｗｒは６０ｍｍ以下が好ましく、５０ｍｍ以下が特に好ましい。

［幅Ｗｒと幅Ｗｇとの関係］
主溝３０の近傍の耐久性の観点から、幅Ｗｒは、幅Ｗｇの（４／３）倍以上であるのが好ましい。即ち次の式（４）を満たすタイヤ２が好ましい。
Ｗｒ≧（４／３）×Ｗｇ ・・・（４）

補強層の効果を高める観点から、比（Ｗｒ／Ｗｇ）は、上記式（４）の通り４／３以上であるのが好ましく、より好ましくは１．５以上である。乗り心地の観点から、この比（Ｗｒ／Ｗｇ）は３．０以下が好ましく、２．０以下がより好ましい。

［補強層の軸方向における配置領域］
主溝３０の近傍の耐久性の観点から、主溝３０の軸方向範囲の８０％以上に補強層１４が存在するのが好ましく、主溝３０の軸方向範囲の１００％に補強層１４が存在するのがより好ましい。

［補強層の設置数］
本発明では、少なくとも１本の主溝の半径方向内側に補強層１４が配置される。補強層１４の効果を高める観点から、好ましくは、全ての主溝の半径方向内側に、補強層１４が配置される。タイヤ２及びタイヤ４８では、全ての主溝の半径方向内側に、補強層１４が配置されている。なお主溝は、クラウン主溝であってもよいし、ショルダー主溝であってもよい。タイヤ２及びタイヤ４８では、ショルダー主溝が示されている。

［損失正接ｔａｎδ］
本願では、上記キャップの損失正接ｔａｎδがδｃとされ、上記ベースの損失正接ｔａｎδがδｂとされ、上記補強層の損失正接ｔａｎδがδｒとされる。好ましくは、タイヤ２は次の式（１）及び式（２）を満たす。
３×δｃ≦δｒ ・・・（１）
δｃ≧δｂ ・・・（２）

上記式（１）が満たされる場合、小さいδｃにより転がり抵抗が抑制されつつ、補強層の強度が向上しうる。この観点から、比（δｒ／δｃ）は、３．５以上が好ましく、３．９以上がより好ましい。比（δｒ／δｃ）が過大である場合、キャップの強度が過度に低下することがある。この観点から、比（δｒ／δｃ）は、７．０以下が好ましく、６．０以下がより好ましく、５．６以下が更に好ましい。

上記式（２）が満たされる場合、小さいδｂにより転がり抵抗が抑制されつつ、キャップの強度の過度な低下が防止されうる。この観点から、比（δｃ／δｂ）は、１より大きいのが好ましく、１．１以上がより好ましく、１．２以上が更に好ましい。発熱の観点から、比（δｃ／δｂ）は、３．０以下が好ましく、２．０以下がより好ましい。

［キャップの損失正接δｃ］
トレッドの耐久性の観点から、キャップの損失正接δｃは０．０６以上が好ましく、０．０６５以上がより好ましい。タイヤの転がり抵抗の観点から、キャップの損失正接δｃは、０．０８０以下が好ましく、０．０７５以下がより好ましい。

［ベースの損失正接δｂ］
トレッドの耐久性の観点から、ベースの損失正接δｂは、０．０４以上が好ましく、０．０４５以上がより好ましい。タイヤの転がり抵抗の観点から、ベースの損失正接δｂは、０．０６以下が好ましく、０．０５５以下がより好ましい。

［補強層の損失正接δｒ］
主溝近傍の耐久性の観点から、補強層の損失正接δｒは、０．２０以上が好ましく、０．２５以上がより好ましい。タイヤの転がり抵抗の観点から、補強層の損失正接δｒは、０．５０以下が好ましく、０．４５以下がより好ましい。

［複素弾性率Ｅ^＊］
本願では、上記キャップの複素弾性率Ｅ^＊がＥｃとされ、上記ベースの複素弾性率Ｅ^＊がＥｂとされ、上記補強層の複素弾性率Ｅ^＊がＥｒとされる。好ましいタイヤ２は、下記の式（３）を満たす。
Ｅｃ≦Ｅｒ ・・・（３）

上記式（３）が満たされることで、主溝近傍の変形が効果的に抑制されうる。この観点から、比（Ｅｒ／Ｅｃ）は、１より大きいのが好ましく、１．１以上がより好ましく、１．２以上がより好ましく、１．５以上が更に好ましい。ベルトを保護する観点から、比（Ｅｒ／Ｅｃ）は、３．０以下が好ましく、２．０以下がより好ましい。

［キャップの複素弾性率Ｅｃ］
耐摩耗性の観点から、キャップの複素弾性率Ｅｃは、５．５ＭＰａ以上が好ましく、６．０ＭＰａ以上がより好ましい。ウエット時のグリップ性の観点から、キャップの複素弾性率Ｅｃは、７．５ＭＰａ以下が好ましく、７．０ＭＰａ以下がより好ましい。

［ベースの複素弾性率Ｅｂ］
剛性の観点から、ベースの複素弾性率Ｅｂは、５．０ＭＰａ以上が好ましく、５．５ＭＰａ以上がより好ましい。乗り心地の観点から、ベースの複素弾性率Ｅｂは、７．０ＭＰａ以下が好ましく、６．５ＭＰａ以下がより好ましい。

［補強層の複素弾性率Ｅｒ］
ベルトの保護の観点から、補強層の複素弾性率Ｅｒは、６．０ＭＰａ以上が好ましく、７．０ＭＰａ以上がより好ましい。歪みの分散の観点から、補強層の複素弾性率Ｅｒは、１２．０ＭＰａ以下が好ましく、１１．０ＭＰａ以下がより好ましい。

［損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ^＊の測定方法］
損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ^＊は、「ＪＩＳ−Ｋ ６３９４」の規定に準拠して、下記に示される条件で、粘弾性スペクトロメーター（岩本製作所社の「ＶＥＳＦ−３」）によって測定される。
初期歪み：１０％
振幅：±１％
周波数：１０Ｈｚ
変形モード：引張
測定温度：７０℃

［キャップの材質］
キャップ２４は、ゴム組成物が架橋されて形成されている。

キャップ２４のゴム組成物は、基材ゴムを含む。この基材ゴムとしては、天然ゴム、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリイソプレン、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体、ポリクロロプレン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体及びイソブチレン−イソプレン共重合体が例示される。この基材ゴムが、２種以上のゴムから構成されてもよい。このゴム組成物は、充填剤としてのカーボンブラックを含むことができる。このゴム組成物は、カーボンブラック以外の他の充填剤を併用することもできる。この他の充填剤としては、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、アルミナ、クレー、タルク及び酸化マグネシウムが例示される。このゴム組成物は、軟化剤、粘着性付与剤、硫黄などの架橋剤、加硫促進剤、架橋助剤、老化防止剤等の薬品も含むことができる。

損失正接δｃの調整は、例えば、ポリブタジエンの配合割合を変化させることにより達成されうる。複素弾性率Ｅｃの調整は、例えば、シリカ及びカーボンブラックの配合割合を変化させることにより達成されうる。

このタイヤ２では、キャップ２４の硬度は４０以上７０以下が好ましい。この硬度が４０以上に設定されることにより、キャップ２４がトレッド４の剛性に適切に寄与しうる。このタイヤ２は、トラクション性能に優れる。この観点から、この硬度は４５以上がより好ましく、４７以上がさらに好ましく、５０以上が特に好ましい。この硬度が７０以下に設定されることにより、キャップ２４によるトレッド４の剛性過大が抑制される。トレッド４が適度な柔軟性を有するので、トレッド面２８が充分に路面に接地する。このタイヤ２は、グリップ性能に優れる。この観点から、この硬度は６５以下がより好ましく、６３以下がさらに好ましく、６０以下が特に好ましい。

本願において硬度は、「ＪＩＳ Ｋ ６２５３」に準じて、タイプＡのデュロメータによって測定される。この硬度は、温度が２３℃である条件下で測定される。なお、この測定には、キャップ２４を構成するゴム組成物が架橋されることにより形成される試験片が用いられる。この試験片は、温度が１６０℃である金型内でゴム組成物が１０分間保持されることで、得られる。

［ベースの材質］
ベース２６は、ゴム組成物が架橋されて形成されている。このゴム組成物は、基材ゴムを含む。この基材ゴムとしては、天然ゴム、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリイソプレン、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体、ポリクロロプレン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体及びイソブチレン−イソプレン共重合体が例示される。この基材ゴムが、２種以上のゴムから構成されてもよい。このゴム組成物は、充填剤としてのカーボンブラックを含むことができる。このゴム組成物は、カーボンブラック以外の他の充填剤を併用することもできる。この他の充填剤としては、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、アルミナ、クレー、タルク及び酸化マグネシウムが例示される。このゴム組成物は、軟化剤、粘着性付与剤、硫黄などの架橋剤、加硫促進剤、架橋助剤、老化防止剤等の薬品も含むことができる。

損失正接δｂの調整は、例えばカーボンブラックの配合割合を変化させることにより達成されうる。複素弾性率Ｅｂの調整は、例えばシリカ及びカーボンブラックの配合割合を変化させることにより達成されうる。

［補強層の材質］
補強層１４は、ゴム組成物が架橋されて形成されている。このゴム組成物は、基材ゴムを含む。この基材ゴムとしては、天然ゴム、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリイソプレン、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体、ポリクロロプレン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体及びイソブチレン−イソプレン共重合体が例示される。この基材ゴムが、２種以上のゴムから構成されてもよい。このゴム組成物は、充填剤としてのカーボンブラックを含むことができる。このゴム組成物は、カーボンブラック以外の他の充填剤を併用することもできる。この他の充填剤としては、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、アルミナ、クレー、タルク及び酸化マグネシウムが例示される。このゴム組成物は、軟化剤、粘着性付与剤、硫黄などの架橋剤、加硫促進剤、架橋助剤、老化防止剤等の薬品も含むことができる。

損失正接δｒの調整は、例えばフィラー及びカーボンブラックの配合割合を変化させることにより達成されうる。複素弾性率Ｅｒの調整は、例えばフィラー及びカーボンブラックの配合割合を変化させることにより達成されうる。なお、フィラーの一例は、後述される短繊維である。

［短繊維］
補強層１４は、多数の短繊維を含んでいてもよい。この場合、補強層１４は、多数の短繊維とマトリクスとで構成される。換言すればこの場合、補強層１４は繊維補強ゴム（ＦＲＲ）からなる。これら短繊維は、マトリクスに分散する。これら短繊維の長手方向は、略周方向に沿っているのが好ましい。短繊維は、補強層１４の強度の向上に寄与する。短繊維を含む補強層１４は、主溝３０の近傍の耐久性を向上させうる。

補強層１４に含まれうる短繊維としては、マトリクス（架橋ゴム）との接着性に優れるという観点から、非金属性のものが好ましい。この非金属性の短繊維としては、有機繊維及び無機繊維が例示される。有機繊維としては、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、レーヨン繊維、ビニロン繊維、コットン繊維及びセルロース繊維が例示される。無機繊維の材質としては、ボロン、グラスファイバー及びカーボンファイバーが例示される。

補強層１４に含まれうる短繊維の配合量は、基材ゴム１００質量部に対して３質量部以上２０質量部以下であるのが好ましい。この配合量が３質量部以上に設定されることにより、この補強層１４が主溝３０の近傍を効果的に補強しうる。この観点から、この配合量は７質量部以上がより好ましく、１０質量部以上が特に好ましい。補強層１４の剛性が過大となるのを抑制する観点から、この配合量は２０質量部以下が好ましく、１８質量部以下がより好ましく、１５質量部以下が特に好ましい。

補強層１４に含まれうる短繊維の繊維長は０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であるのが好ましい。繊維長が０．１ｍｍ以上に設定されることにより、この短繊維が補強層１４を効果的に補強しうる。この観点から、この繊維長は２ｍｍ以上がより好ましい。この繊維長が５ｍｍ以下に設定されることにより、短繊維のマトリクスとの接着性が維持される。この観点から、この繊維長は３ｍｍ以下がより好ましい。

補強層１４に含まれる短繊維の繊維径は１μｍ以上１００μｍ以下であるのが好ましい。この繊維長が１μｍ以上に設定されることにより、この短繊維が補強層１４を効果的に補強しうる。この観点から、この繊維径は１０μｍ以上がより好ましい。短繊維とマトリクスとの接着性の観点から、この繊維径は１００μｍ以下が好ましく、７０μｍ以下がより好ましい。

［主溝下のトレッド最小厚みＴ１、補強層の厚みＴ２］
図３において、両矢印Ｔ１は、主溝３０の近傍におけるトレッド４の厚みの最小値を示す。両矢印Ｔ２は、トレッド４の厚みが最小となる位置の半径方向内側における補強層の厚みを示す。厚みＴ１及び厚みＴ２は、半径方向ｒｄに沿って測定される。主溝３０の近傍の補強性の観点から、比［Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）］は、０．３以上が好ましい。主溝３０の近傍におけるトレッド４の強度の観点から、比［Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）］は０．７以下が好ましい。

［寸法等の測定条件］
本願において、タイヤ２及び後述するタイヤの各部材の寸法及び角度は、タイヤ２が正規リムに組み込まれ、正規内圧となるようにタイヤ２に空気が充填された状態で測定される。測定時には、タイヤ２には荷重がかけられない。本願において正規リムとは、タイヤ２が依拠する規格において定められたリムを意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「標準リム」、ＴＲＡ規格における「Design Rim」、及びＥＴＲＴＯ規格における「Measuring Rim」は、正規リムである。本願において正規内圧とは、タイヤ２が依拠する規格において定められた内圧を意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「最高空気圧」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「INFLATION PRESSURE」は、正規内圧である。乗用車用タイヤ２の場合は、内圧が１８０ｋＰａの状態で、寸法及び角度が測定される。なお、レーシングカート用タイヤの場合は、内圧が負荷されない状態で寸法及び角度が測定される。

［タイヤの製法］
タイヤ２の製造では、予備成形工程において、フォーマーの上にカーカスプライが巻かれる。このカーカスプライに、ベルト用シートが巻かれる。このベルト用シートに、補強層用のゴム部材が巻かれる。さらに、トレッド用のゴム部材が巻かれる。これらがアッセンブリーされて、ローカバーが得られる。加硫工程において、このローカバーがモールドに投入される。ローカバーは、モールド内で加圧及び加熱される。加圧及び加熱により、ゴム組成物が流動する。加熱により、ゴム組成物において架橋反応が起こる。こうして、補強層１４を備えたタイヤ２が得られる。

［ストリップワインディング］
種々の溝パターンに対応しやすいとの観点から、トレッド４は、ストリップワインディングによって形成されるのが好ましい。ストリップワインディングの場合、溝の位置及びトレッド厚みのバラツキが少ない。よって、仕上がりの寸法が安定しやすい。

上記ストリップワインディングが採用されたタイヤ２の製造工程では、未架橋ゴムからなる第一ストリップと、未架橋ゴムからなる第二ストリップとが用意される。第一ストリップは加熱成形によりベース２６となる。第二ストリップは加熱成形によりキャップ２４となる。この製法では、補強層用のゴム部材が巻かれた後、未架橋ゴムからなる第一ストリップが螺旋状に巻かれる。第一ストリップは、実質的に周方向に延在する。この第一ストリップは、順次積層される。第一ストリップが巻き終わると、この第一ストリップの上に、第二ストリップが螺旋状に巻かれる。第二ストリップは、実質的に周方向に延在する。この第二ストリップは、順次積層される。こうして、グリーンタイヤが得られる。このグリーンタイヤがモールドに投入され、加圧及び加熱される。加熱によりゴムに架橋反応が起こり、タイヤ２が得られる。

［第二実施形態］
図４は、本発明の第二実施形態に係る空気入りタイヤ４８の一部が示された概念図である。このタイヤ４８は、図４において、上下方向が半径方向であり、左右方向が軸方向であり、紙面との垂直方向が周方向である。このタイヤ４８は、図４中の一点鎖線ＣＬを中心としたほぼ左右対称の形状を呈する。この一点鎖線ＣＬは、タイヤ４８の赤道面を表す。このタイヤ４８は、トレッド４、サイドウォール６、ビード８、カーカス１０、ベルト１２、補強層１４（１４ａ及び１４ｂ）、ビード補強層１６、インナーサイドウォール１８、インナーライナー２０及びチェーファー２２を備えている。このタイヤ４８は、チューブレスタイプである。このタイヤ４８は、トラック、バス等に装着される。

トレッド４には、内側主溝５０と外側主溝５２とが設けられている。内側主溝５０の半径方向内側には補強層１４ａが設けられている。外側主溝５２の半径方向内側には補強層１４ｂが設けられている。タイヤ４８では、主溝が４本である。タイヤ４８では、補強層１４が４箇所に配置されている。主溝が２本から４本に変更され、補強層が２箇所から４箇所に変更された他は、タイヤ４８は、タイヤ２と同じである。本発明では、タイヤ４８のような構成も可能である。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
図４に示されたタイヤ４８と同じ構造を備えた重荷重用タイヤを製作した。トレッドは、ストリップワインディングを用いて成形した。このタイヤのサイズは、「１１Ｒ２２．５」である。このタイヤの基本仕様は、下記の通りである。
トレッド
主溝の本数 ：４本
主溝の幅Ｗｇ：１２ｍｍ
主溝の深さ ：１３ｍｍ
トレッド幅 ：２１０ｍｍ
カーカス
コードの材質：スチール
ベルト
コードの材質：スチール
コードの構成：２＋２

補強層には、短繊維が配合された。この短繊維の種類は、ナイロンとされた。短繊維の繊維長は１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲とされた。短繊維の配合量は、基材ゴム１００質量部に対して３０質量部とされた。短繊維の繊維径は１μｍ以上１００μｍ以下の範囲とされた。

損失正接δｃ、損失正接δｂ及び損失正接δｒは、下記の表１の通りとされた。複素弾性率Ｅｃ、複素弾性率Ｅｂ及び複素弾性率Ｅｒは、下記の表１の通りとされた。これらの損失正接及び複素弾性率は、ポリブタジエンゴムと天然ゴムとの間の配合比率、及びカーボンブラックとシリカとの間の配合比率を調整することにより得られた。実施例１の仕様及び評価結果が下記の表１に示される。

［実施例２−１１］
下記の表１に示される仕様の他は実施例１と同様にして、実施例２から１１のタイヤを得た。実施例２から１１の仕様及び評価結果が下記の表１に示される。

［実施例１２、１３］
下記の表２に示される仕様の他は実施例１と同様にして、実施例１２及び１３のタイヤを得た。これらの仕様及び評価結果が下記の表２に示される。

［比較例１、２］
下記の表２に示される仕様の他は実施例１と同様にして、比較例１、２のタイヤを得た。比較例１、２では、補強層が設けられなかった。比較例１、２の仕様及び評価結果が下記の表２に示される。

［比較例３−６］
下記の表２に示される仕様の他は実施例１と同様にして、比較例３から６のタイヤを得た。比較例３から６の仕様及び評価結果が下記の表２に示される。

なお、上記の実施例及び比較例において、損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ^＊は、カーボンブラックの配合割合を変化させることによって調整された。

［評価］
試作タイヤが、ドラム耐久試験機のリムに装着された。ドラムに、高さが２０ｍｍであり直径が５０ｍｍである円柱状の凸部を設けた。この試作タイヤの内圧は、ＪＡＴＭＡ規格に規定される最大空気圧に相当する圧力とした。この試作タイヤとドラムとの接触面にＪＡＴＭＡ規格に規定される最大負荷荷重の２００％に相当する荷重をかけて、２０ｋｍ／ｈの速度でドラムを回転させた。回転中、上記凸部が主溝に当たるように、凸部の位置が調整された。走行距離が５０００ｋｍに達した時点で、試作タイヤをこの試験機から取り外して、下記の「溝底でのクラック」及び「ベルト間での接着」について評価した。以下の「溝底でのクラック」の評価は、上記凸部が当たっている主溝が対象とされた。以下の「ベルト層間での接着」の評価は、上記凸部が当たっている主溝の下に位置するベルトが対象とされた。

［溝底でのクラック］
溝底におけるクラックの発生を目視で確認し、クラックの発生の程度を指数化した。比較例１を１００として指数化がなされた。この指数の決定では、クラックの数及びクラックの長さが考慮された。この指数が下記の表１及び表２に示されている。値が小さいほど好ましい。

［ベルト層間での接着］
ベルト（４層）を所定の大きさで切り出し、測定サンプルを得た。この測定サンプルを治具に取り付けた。最も内側の層に第一の治具を取り付け、最も外側の層に第二の治具を取り付けた。上記第一の治具を固定した上で、上記第二の治具に、両治具を引き離す方向の力を加えた。いずれかの箇所で層間剥離が発生した時点における力が計測された。この力が、比較例１を１００として指数化がなされた。この指数が下記の表１及び表２に示される。値が大きいほど好ましい。

表１及び２に示されるように、実施例のタイヤは諸性能に優れている。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明に係るタイヤは、種々の車両に装着されうる。

２、４８・・・空気入りタイヤ
４・・・トレッド
６・・・サイドウォール
８・・・ビード
１０・・・カーカス
１２・・・ベルト
１４・・・補強層
１４ａ・・・内側補強層
１４ｂ・・・外側補強層
１６・・・ビード補強層
２０・・・インナーライナー
２２・・・チェーファー
２４・・・キャップ
２６・・・ベース
２８・・・トレッド面
３０・・・主溝
５０・・・主溝（内側主溝）
５２・・・主溝（外側主溝）
ＣＬ・・・中心線（タイヤ赤道面）

Claims (5)

1. 周方向に延在する主溝が設けられたトレッドと、それぞれがこのトレッドの端から半径方向略内向きに延びる一対のサイドウォールと、それぞれがサイドウォールよりも半径方向略内側に位置する一対のビードと、上記トレッド及び上記サイドウォールの内側に沿って一方のビードと他方のビードとの間に架け渡されたカーカスと、半径方向において上記トレッドと上記カーカスとの間に位置するベルトと、軸方向において局所的に存在しかつ半径方向において上記主溝の内側に位置する補強層とを備えており、
   上記トレッドが、キャップと、このキャップの半径方向内側に位置するベースとを有しており、
   上記補強層が、上記ベースの半径方向内側に位置しており、
   上記キャップの損失正接ｔａｎδがδｃとされ、上記ベースの損失正接ｔａｎδがδｂとされ、上記補強層の損失正接ｔａｎδがδｒとされ、上記キャップの複素弾性率Ｅ^＊がＥｃとされ、上記補強層の複素弾性率Ｅ^＊がＥｒとされ、上記補強層の軸方向幅がＷｒ（ｍｍ）とされ、上記主溝の軸方向幅がＷｇ（ｍｍ）とされるとき、以下の関係式（１）、（２）、（３）及び（４）を満たす空気入りタイヤ。
   ３×δｃ≦δｒ ・・・（１）
   δｃ≧δｂ ・・・（２）
   Ｅｃ≦Ｅｒ ・・・（３）
   Ｗｒ≧（４／３）×Ｗｇ ・・・（４）
2. 上記主溝の半径方向内側における上記トレッドの厚みの最小値がＴ１（ｍｍ）とされ、上記トレッドの厚みがＴ１である位置の半径方向内側における補強層の厚みがＴ２（ｍｍ）とされるとき、比［Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）］が０．３以上０．７以下である請求項１に記載のタイヤ。
3. 上記トレッドが、ストリップワインディングを用いて成形されている請求項１又は２に記載のタイヤ。
4. 上記補強層に、短繊維が配合されている請求項１から３のいずれかに記載のタイヤ。
5. 上記ベルトが並列された多数のコードとトッピングゴムとを含んでおり、このベルト用コードの材質がスチールであり、
   上記ベルトの層数が２以上であり、
   上記カーカスが並列された多数のコードとトッピングゴムとを含んでおり、このカーカス用コードの材質がスチールである請求項１から４のいずれかに記載のタイヤ。

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