JP2006168564A

JP2006168564A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2006168564A
Application number: JP2004364643A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nonaka; 寛之野中
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】本発明は、より高速域での操縦安定性を向上させつつ、転がり抵抗を低減させることを目的とする。
【解決手段】互いに異なる弾性率を有する第１ゴム層１２及び第２ゴム層２２をトレッド踏面１４Ｂの法線１４Ａに対して夫々傾斜しかつ互い違いにタイヤ幅方向に重ねて配置し、かつ第１ゴム層の弾性率を高く、第２ゴム層の弾性率を低く設定することで、操縦安定性の向上と転がり抵抗の低減を両立させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、操縦性が良好で、かつ転がり抵抗が低い空気入りタイヤに関する。

環境問題への関心の高まりに伴い、乗用車の低燃費化が要求されているが、タイヤの転がり抵抗が大きいと乗用車の低燃費化を図る上で不利となるため、乗用車用のタイヤに対しては、更なる転がり抵抗の低減が望まれている。

一方、乗用車の高性能化、ハイパワー化が著しくなってきているため、タイヤに対しては、より高速域における操縦安定性性能の向上が求められている。

このような背景の中、タイヤ踏面をなすトレッドゴムには、路面接触時のロスが少ないという性能（低転がり抵抗）と、路面に対する駆動力及び操舵力を生じさせる性能（操縦安定性）という、背反する性能の両立が求められている。

従来は発熱を低減させて転がり抵抗を低減させる役割を持つベースゴムと、弾性率が高く路面に駆動力及び操舵力を伝達させる役割を持つキャップゴムとを二層に重ね合わせてトレッドゴムを構成することで、背反する性能の両立を図っていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平２−１６２１０４号公報

しかしながら、上記した従来例のように、弾性率に大きな差がある二種類のゴムを踏面と水平に重ね合わせていると、車速が大きいほど高負荷となる高速域でのコーナリング時に、ゴム界面にタイヤ幅方向の大きなせん断力が生じ、剛性が不足して操縦安定性が損なわれる（具体的には、せん断剛性の差に起因して舵の効き方に差が出る）という問題があった。

本発明は、上記事実を考慮して、より高速域での操縦安定性を向上させつつ、転がり抵抗を低減させることを目的とする。

請求項１の発明は、第１ゴム層及び該第１ゴム層より弾性率の小さい第２ゴム層がトレッド踏面の法線に対して夫々傾斜しかつ互い違いにタイヤ幅方向に重なって配置されてなるトレッドを有することを特徴としている。

請求項１に記載の空気入りタイヤでは、第１ゴム層及び第２ゴム層が踏面と水平ではなく、夫々傾斜して重ねられているので、車輌のコーナリング時のように、車輌の幅方向におけるタイヤトレッドの負荷が高い状態であっても、操縦安定性を高いレベルで確保することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の空気入りタイヤにおいて、前記第１ゴム層のタイヤ幅方向における厚さは、前記第２ゴム層のタイヤ幅方向における厚さ以上であることを特徴としている。

請求項２に記載の空気入りタイヤでは、弾性率の高い第１ゴム層の厚さが、弾性率の低い第２ゴム層の厚さ以上であるため、車輌の駆動力及び操舵力が路面に対して適切に伝達され、操縦安定性が高い。

なお、第１ゴム層の厚さは、第２ゴム層の厚さに対して２倍以上であることが好ましい。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤにおいて、前記第１ゴム層の弾性率は、７乃至１７ｋｇｆ／ｍｍ²であり、前記第２ゴム層の弾性率は、３乃至５ｋｇｆ／ｍｍ²であること、を特徴としている。

請求項３に記載の空気入りタイヤでは、弾性率の高い第１ゴム層が路面に駆動力及び操舵力を適切に伝達する役割を果たし、弾性率が低く低発熱である第２ゴム層が転がり抵抗を低く抑える役割を果たす。

なお、第１ゴム層及び第２ゴム層の弾性率を限定したのは、上記範囲から外れた弾性率に設定すると、路面に駆動力及び操舵力を適切に伝達することができなくなったり、又は転がり抵抗を低く抑えることができなくなるからである。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の空気入りタイヤにおいて、前記第１ゴム層及び前記第２ゴム層の傾斜角度は、各々のタイヤ幅方向位置におけるトレッド踏面の法線に対して、夫々３０乃至６０°であることを特徴としている。

ここで、角度の範囲を３０乃至６０°としたのは、３０°を下回ると、第１ゴム層の特性に限定される部分と第２ゴム層の特性に限定される部分が夫々できてしまい、特に低弾性率のゴムが多い部分では、駆動力及び操舵力の伝達性能が低下するおそれがあるからであり、６０°を上回ると、従来の二層構造のトレッドを有するタイヤと同様に、ゴム界面におけるせん断力に弱くなるからである。

請求項４に記載の空気入りタイヤでは、踏面とベルト層との間の垂直方向において、適度な量の第１ゴム層及び第２ゴム層の層が生成され、駆動力及び操舵力を路面に適切に伝達でき、かつ低発熱により転がり抵抗を低く抑えることもできる。

以上説明したように、本発明の空気入りタイヤによれば、より高速域での操縦安定性を向上させつつ、転がり抵抗を低減させることができる、という優れた効果を有する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。本実施の形態に係る空気入りタイヤ１０は、図１において、第１ゴム層１２及び該第１ゴム層１２より弾性率の小さい第２ゴム層２２がトレッド踏面１４Ｂの法線１４Ａに対して夫々傾斜しかつ互い違いにタイヤ幅方向に重なって配置されてなるトレッド１４を有しており、トレッド１４のタイヤ中心側には、ベルト層１６、カーカス１８が配置されている。

第１ゴム層１２のタイヤ幅方向における厚さｔ１は、第２ゴム層２２のタイヤ幅方向における厚さｔ２以上である。このため、車輌の駆動力及び操舵力が路面に対して適切に伝達されるので、操縦安定性が高い。

なお、第１ゴム層１２の厚さｔ１は、第２ゴム層２２の厚さｔ２に対して２倍以上であることが好ましい。また、第２ゴム層２２のｔａｎδは０．１５０以下であることが望ましい。

第１ゴム層１２の弾性率は、７乃至１７ｋｇｆ／ｍｍ²であり、第２ゴム層２２の弾性率は、３乃至５ｋｇｆ／ｍｍ²である。

第１ゴム層１２及び第２ゴム層２２の傾斜角度θは、各々のタイヤ幅方向位置におけるトレッド踏面１４Ｂの法線１４Ａに対して、夫々３０乃至６０°である。

このような傾斜角度の設定により、トレッド踏面１４Ｂとベルト層１６との間の垂直方向において、適度な量の第１ゴム層１２及び第２ゴム層２２の層が生成されているので、駆動力及び操舵力を路面に適切に伝達でき、かつ低発熱により転がり抵抗を低く抑えることができる。
（作用）
具体的には、第１ゴム層１２は、路面（図示せず）との接触によりトレッド１４に発生する力を支持することができる。また、第１ゴム層１２は、タイヤ幅方向に対して傾斜しているため、コーナリング時に該タイヤ幅方向に生じるせん断力に対する剛性が高く、操縦安定性の向上に大きな役割を果たす。

第２ゴム層２２は、路面との接触によるトレッド１４の発熱を抑えて転がり抵抗を低減する役割を果たす。

第１ゴム層１２及び第２ゴム層２２の配置例としては、例えば図２に示すものがある。図２（ａ）〜（ｆ）に示す各トレッド１４においては、左側が車輌外側であり、右側が車輌内側（左車輪に使用した状態）である。従って、右車輪に使用する場合には、第２ゴム層２２の傾斜方向は夫々対称となる。

具体的には、図２（ａ）のトレッド１４を有する空気入りタイヤを、車輌の左車輪及び右車輪に取り付けたときには、第２ゴム層２２が、左車輪において右上がりで、右車輪において左上がりとなる（図２（ａ）を左車輪、図２（ｂ）を右車輪と見た場合に相当する）。

図２（ｂ）のトレッド１４を有する空気入りタイヤを、車輌の左車輪及び右車輪に取り付けたときには、第２ゴム層２２が、左車輪において左上がりで、右車輪において右上がりとなる。

図２（ｃ）のトレッド１４を有する空気入りタイヤを、車輌の左車輪及び右車輪に取りつけたときには、左右の車輪に係るトレッド１４において、左半分の第２ゴム層２２は右上がりで、右半分の第２ゴム層２２は左上がりとなる。

図２（ｄ）のトレッド１４を有する空気入りタイヤを、車輌の左車輪及び右車輪に取りつけたときには、左右の車輪に係るトレッド１４において、左半分の第２ゴム層２２は左上がりで、右半分の第２ゴム層２２は右上がりとなる。

図２（ｅ）のトレッド１４を有する空気入りタイヤを、車輌の左車輪及び右車輪に取りつけたときには、左側の車輪に係るトレッド１４において、例えば６層ある第２ゴム層２２のうち、左から４層目までの第２ゴム層２２は右上がりで、残りの２層の第２ゴム層２２は左上がりとなり、右側の車輪に係るトレッド１４において、左から２層目までの第２ゴム層２２は右上がりで、残りの４層の第２ゴム層２２は左上がりとなる。

そして、図２（ｆ）のトレッド１４を有する空気入りタイヤを、車輌の左車輪及び右車輪に取りつけたときには、左側の車輪に係るトレッド１４において、例えば６層ある第２ゴム層２２のうち、左から４層目までの第２ゴム層２２は左上がりで、残りの２層の第２ゴム層２２は右上がりとなり、右側の車輪に係るトレッド１４において、左から２層目までの第２ゴム層２２は左上がりで、残りの４層の第２ゴム層２２は右上がりとなる。

図２（ａ）〜（ｂ）は、トレッドパターンが対称形となっているタイヤに有効で、図２（ｅ）及び（ｆ）は、トレッドパターンが非対称形となっているタイヤに有効である。

なお、図２において、第２ゴム層２２は、断面長方形であり、その角部がトレッド１４の内周側界面１４Ｃ及びトレッド踏面１４Ｂに夫々位置するように示しているが、これに限られるものではなく、図１に示すように、トレッド１４の内周側界面１４Ｃ及びトレッド踏面１４Ｂに夫々面状に露出している方が望ましい。初めから露出していないと、ある程度トレッド１４が摩耗したところで第２ゴム層２２が露出して、その時点からタイヤ特性が変化するおそれがあるからである。第２ゴム層２２が初めから露出していれば、トレッド１４が摩耗しても、第２ゴム層２２の露出状態は変化せず、タイヤ特性の変化もないからである。
（試験例）
トレッドを構成する第１ゴム層及び第２ゴム層の各々の弾性率を、表１に示す値に設定した従来例、比較例１、比較例２及び本発明に係る空気入りタイヤについて、操縦性及び転がり抵抗の試験を行った。

従来例における第１ゴム層及び第２ゴム層は、タイヤ幅方向と平行に２層重ねられており、比較例１、比較例２及び本発明における第１ゴム層及び第２ゴム層は、傾斜状態で層状に重ねられている。

タイヤサイズはＰＳＲ２０５／５５Ｒ１６、内圧は２２０ｋＰａ、荷重は３．８０ｋＮ、リムは７ＪＪである。

操縦性の試験は、テストコースで実車を用いて行い、前席に１名（ドライバー）が乗車してそのフィーリングにより評価した。満点は１０点であり、数値が大きいほど良好なフィーリングが得られたことを示している。

転がり抵抗の試験は、転がり抵抗試験機を用いて、惰行法により行い、速度８０ｋｍ／ｈで３０分走行後惰行させて、その減速度から求めた転がり抵抗により評価し、従来例を１００とした指数で示している。数値が大きいほど良好な結果である。

この試験例によれば、比較例１を従来例と比較してみると、操縦性は向上しているものの、転がり抵抗は悪化している。これは、第２ゴム層の弾性率が５ｋｇｆ／ｍｍ²を超えているため、転がり抵抗が増加したものと考えられる。

次に、比較例２を従来例と比較してみると、転がり抵抗は変わらないが、操縦性が低下している。これは、第１ゴム層の弾性率が７ｋｇｆ／ｍｍ²に満たないためであると考えられる。

そして本発明を従来例と比較してみると、転がり抵抗はそのままでありながら、操縦性が向上しており、背反する性能が両立していることがわかる。これは、第１ゴム層及び第２ゴム層の弾性率が適切で、かつ傾斜状態で層状に重ねられているためである。

空気入りタイヤのトレッドの構成を示す断面図である。トレッドにおける第１ゴム層及び第２ゴム層の配置例を示す断面図である。

符号の説明

１０空気入りタイヤ
１２第１ゴム層
１４トレッド
１４Ａ法線
１４Ｂトレッド踏面
２２第２ゴム層
ｔ１第１ゴム層のタイヤ幅方向における厚さ
ｔ２第２ゴム層のタイヤ幅方向における厚さ
θ 傾斜角度

Claims

第１ゴム層及び該第１ゴム層より弾性率の小さい第２ゴム層がトレッド踏面の法線に対して夫々傾斜しかつ互い違いにタイヤ幅方向に重なって配置されてなるトレッドを有することを特徴とする空気入りタイヤ。
前記第１ゴム層のタイヤ幅方向における厚さは、前記第２ゴム層のタイヤ幅方向における厚さ以上であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記第１ゴム層の弾性率は、７乃至１７ｋｇｆ／ｍｍ²であり、
前記第２ゴム層の弾性率は、３乃至５ｋｇｆ／ｍｍ²であること、
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。
前記第１ゴム層及び前記第２ゴム層の傾斜角度は、各々のタイヤ幅方向位置におけるトレッド踏面の法線に対して、夫々３０乃至６０°であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の空気入りタイヤ。