JP2006248305A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 耐久性の向上と転がり抵抗の低減を高いレベルで両立させた空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】 タイヤ１は、一対のビード部３と、一対のサイドウォール部４と、トレッド部５とを具え、トロイド状に延びビードコア２に係止されるカーカス層６と、そのクラウン部外周に位置するベルト層７と、そのタイヤ径方向外側に位置するトレッドゴム層８とを有する。トレッドゴム層８は、ベルト層７を覆うベースゴム部９と、トレッド表面を構成するキャップゴム部１０と、ベルト層７の端部を覆うウイングゴム部１１と、トレッドゴム層５の両幅端部に位置するエンドゴム部１２とからなる。ウイングゴム部１１は、損失正接ｔａｎδが０．１〜０．２の範囲にあり、引張強さがベースゴム部９の引張強さよりも高い。エンドゴム部１２は、サイドウォール部４の外皮ゴム１３と実質的に同質である。
【選択図】 図１

Description

この発明は、 ビードコアを埋設した一対のビード部と、該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、両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部とを具え、これら各部にわたってトロイド状に延びビードコアに係止されるカーカス層と、該カーカス層のクラウン部外周に位置するベルト層と、該ベルト層のタイヤ径方向外側に位置するトレッドゴム層とを有する空気入りラジアルタイヤ、特にスポーツユーティリティビークル（ＳＵＶ）への使用に好適な空気入りラジアルタイヤに関するものであり、かかるタイヤの耐久性の向上と転がり抵抗の低減を高いレベルで両立させる。

現在のタイヤは、従来のタイヤに比べ、それに搭載される材料、構造、形状が複雑になってきている。これは、耐久性、運動性、低燃費性等の諸性能に対するユーザーからの要求に応えるべく、より適正な材料、構造、形状を検討している過程において、新たな技術を適用し、改良を図っているからに他ならない。

タイヤはゴムとスチールコード又は有機繊維コード等の骨格材料との複合物であるが、タイヤに加わる力及びそれによって生ずるタイヤの変形はタイヤの種類、その使用条件及び部位等によって異なることから、要求性能の全てを高いレベルで満足するために、外観上は同種のゴムを使用しているように見えても、実際にはタイヤの各部位に異なる材料を配置したり、構造を適正化したりしている。例えば、特許文献１には、トレッド主要部に比して硬度の高いショルダー補強ゴムをトレッド主要部、サイドゴム及びカーカスで囲繞されるように配置して、重量を増加させることなく、操縦性能を向上させたタイヤが記載されている。特許文献２には、タイヤの両ショルダー部の外表面からベルト層の最も上側のプライの両端方向に厚さを漸減して延びる低発熱性のゴム層を配設することにより、ベルト層端部での故障の発生を低減したタイヤが記載されている。特許文献３には、トレッドゴムの両端部に、トレッドゴムとは摩擦係数の異なるゴムを配設することにより、制動性能を改良したタイヤが記載されている。特許文献４には、トレッド部とサイドウォール部との間に、サイドウォール部と物性又は配合が同一又は類似のサイドゴムを、これらとの界面がタイヤ外周部側に現れるように配設することにより、これら部材間でのクラックの発生を抑制したタイヤが記載されている。特許文献５には、トレッド部の中央領域を構成するゴムの損失正接ｔａｎδを大きくし、ショルダー領域を構成するゴムの損失正接ｔａｎδを小さくすることにより、ＷＥＴ排水性能及び転がり抵抗性能の両立を図ったタイヤが記載されている。特許文献６には、トレッド部を、ベルト層の外端部を被覆するベースゴムと、トレッド表面をなすキャップゴムと、ベースゴムとサイドウォールゴムの間を通りかつ老化防止剤を含むクラック防止ゴム部とで構成することにより、ゴムの老化に起因したバットレス表面におけるクラックの発生を防止したタイヤが記載されている。

特に、近年市場での販売台数が大きく伸びているＳＵＶにおいては、トラック、バス等の重荷重車両向けのタイヤ並みの耐久性と、乗用車用タイヤ並みの運動性及び低燃費性を同時に満足することが要求されており、材料配置及び構造のより一層の適正化が望まれている。

特開昭５５−１６４５０９号公報 特開昭６２−１９１２０３号公報 特開２０００−１２７７１２号公報 特開２００３−２１１９１３号公報 特開２００３−２２６１１４号公報 特開２００３−３１２２１０号公報

したがって、この発明の目的は、タイヤを構成する材料の配置及びタイヤの構造の適正化を図ることにより、耐久性の向上と転がり抵抗の低減を高いレベルで両立させた空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上記の目的を達成するため、この発明は、ビードコアを埋設した一対のビード部と、該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、両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部とを具え、これら各部にわたってトロイド状に延びビードコアに係止されるカーカス層と、該カーカス層のクラウン部外周に位置するベルト層と、該ベルト層のタイヤ径方向外側に位置するトレッドゴム層とを有する空気入りラジアルタイヤにおいて、前記トレッドゴム層は、前記ベルト層を覆うベースゴム部と、該ベースゴム部の径方向外側に位置しトレッド表面を構成するキャップゴム部と、前記ベースゴム部の両側に位置しベルト層の端部を覆う一対のウイングゴム部と、トレッドゴム層の両幅端部に位置する一対のエンドゴム部とからなり、前記ウイングゴム部は、損失正接ｔａｎδが０．１〜０．２の範囲にあり、引張強さが前記ベースゴム部の引張強さよりも高く、前記エンドゴム部は、サイドウォール部の外皮ゴムと実質的に同質であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。これによれば、タイヤに加わる力やタイヤに生ずる変形を考慮してタイヤを構成する材料の配置及びタイヤの構造の適正化が図られているので、従来のタイヤでは達成が困難であった多岐にわたる要求性能を同時に満足することが可能となる。

ここで「引張強さ」とは、ＪＩＳ Ｋ６２５１に従い、ダンベル状３号形の試験片を用いて測定された値をいうものとする。また、「実質的に同質」とは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に規定するスプリング式硬さ試験機Ａ型により得られたゴム硬さ（以下、「ゴム硬さ」という）の差が５以内の範囲にあるか、または天然ゴムの配合比率の差が２５ＰＨＲ以内の範囲にあることをいうものとする。

また、ウイングゴム部の引張強さが前記ベースゴム部の引張強さの１２０〜１４０％の範囲にあることが好ましい。

さらに、トレッドゴム層は、未加硫の状態で押し出し機により一体に押し出されて形成されたものであることが好ましい。

さらにまた、サイドウォール部は、サイドウォール部表面を構成する外皮ゴムと、カーカス層とベルト層の間に配置される先端ゴムとからなることが好ましい。この場合には、サイドウォール部の先端ゴムの引張強さがトレッドゴム層のベースゴム部の引張強さの１２０〜１４０％の範囲にあること、サイドウォール部は、未加硫の状態で押し出し機により一体に押し出されて形成されたものであることがさらに好ましい。

この発明によれば、タイヤを構成する材料の配置及びタイヤの構造の適正化を図ることにより、耐久性の向上と転がり抵抗の低減を高いレベルで両立させた空気入りラジアルタイヤを提供することが可能となる。

以下、図面を参照しつつこの発明の実施の形態を説明する。図１はこの発明に従う代表的な空気入りラジアルタイヤ（以下、「タイヤ」という）のタイヤ幅方向左半断面を示しており、図２はこの発明に従う他の空気入りラジアルタイヤのタイヤ幅方向左半断面を示す。

図１に示すタイヤ１は、ビードコア２を埋設した一対のビード部３と、ビード部３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４と、両サイドウォール部４間にまたがって延びるトレッド部５とを具える。さらに、タイヤ１は、ビード部３、サイドウォール部４及びトレッド部５にわたってトロイド状に延びビードコア２に係止されるカーカス層６と、カーカス層６のクラウン部外周に位置するベルト層７と、ベルト層７のタイヤ径方向外側に位置するトレッドゴム層８とを有する。ビードコア２、ビード部３、サイドウォール部４、カーカス層６及びベルト層７は、従来のタイヤと同様の構成とすることができる。また、図示は省略するが、トレッド部５には従来のタイヤと同様のトレッドパターンを施すことができる。

そして、この発明の構成上の特徴は、トレッドゴム層８は、ベルト層７を覆うベースゴム部９と、ベースゴム部９の径方向外側に位置しトレッド表面を構成するキャップゴム部１０と、ベースゴム部９の両側に位置しベルト層７の端部を覆う一対のウイングゴム部１１と、トレッドゴム層５の両幅端部に位置する一対のエンドゴム部１２とからなること、ウイングゴム部１１は、損失正接ｔａｎδが０．１〜０．２の範囲にあり、引張強さがベースゴム部９の引張強さよりも高いこと、及びエンドゴム部１２は、サイドウォール部４の外皮ゴム１３と実質的に同質であることにある。

例えば高速性を要求されるタイヤでは、トレッド部５のゴムには耐摩耗性に優れた硬質のゴムを使用することが好ましいが、硬質のゴムはエネルギー損失が大きくため、転がり抵抗が増大するため、低燃費性の観点からは好ましくない。このような耐摩耗性と転がり抵抗という相反する性能を単一のゴムで構成したトレッド部で両立することは困難であるが、この発明に従うタイヤ１は、トレッドゴム層８をベースゴム部９とキャップゴム部１０で構成した、いわゆるキャップアンドベース構造を有しているので、ベースゴム部９とキャップゴム部１０を異なる物性のゴムとすれば、容易に相反する要求性能を両立することができる。例えば、上記のような耐摩耗性と転がり抵抗を両立することが要求される場合には、ベースゴム部９を損失正接ｔａｎδが０．１以下のゴムで構成し、キャップゴム部１０をゴム硬さが６０以上のゴムで構成することによって、要求性能を達成することができる。

また、特に小型トラック用タイヤやＳＵＶ用タイヤにおいては、高内圧・高荷重の条件下で使用されることが多く、特にベルト層７の端部の歪が大きくなる。このため、ベルト層７の端部では、発熱が多い上、ベルト層７とこれに隣接するゴム層との間での剥離が起きやすく、耐久性を低下させる要因となっていた。そこでこの発明のタイヤ１では、ベルト層７の端部を、ｔａｎδが０．１〜０．２と低発熱性であり、かつ耐カット性に優れたゴムで構成されたウイングゴム部１１で覆っているので、ベルト層７端部での発熱及び剥離が抑制されて、耐久性が向上する。

さらに、トレッド部の側面部は、車両の走行時において曲げ変形が比較的大きな高歪部となるため、この部分に物性の異なるゴム層の界面が存在すると、ゴム層間の剥離が発生しやすいが、この発明のタイヤ１では、トレッドゴム層８の両幅端部に、サイドウォール部４の外皮ゴム１３と実質的に同質のエンドゴム部１２を配置し、高歪部にゴム層界面が露出しないようにすることで、耐久性を向上させている。

このように、この発明では、タイヤに加わる力、タイヤに生ずる変形及び従来のタイヤに発生しやすい故障等を考慮してタイヤを構成する材料、その配置及びタイヤの構造の適正化を図ることによって、従来のタイヤでは達成が困難であった多岐にわたる要求性能を同時に満足することが可能としたのである。

ウイングゴム部１１の引張強さはベースゴム部９の引張強さの１２０〜１４０％の範囲にあることが好ましい。これが１２０％未満の場合には、ベースゴム部９と実質同質となり、ベルト層７の端部からの剥離を有効に抑制できないおそれがあるからである。一方、引張強さを向上させると、ゴムへのカーボンの添加量が増加し、これに伴って発熱量が増大するが、ウイングゴム部１１にはベースゴム部９としての機能も要求されるため、これを１４０％以下として、発熱量を低く抑えることが好ましいのである。

このように、トレッドゴム層８を複数の部材で構成することは、多岐にわたる要求性能を同時に満足させる上では有利であるが、構造が複雑になるほど生産性が低下するので、消費者に安価な製品を提供することが難しくなる場合がある。このような場合には、トレッドゴム層８は、未加硫の状態で押し出し機により一体に押し出し形成されたものであること、すなわち異なる未加硫ゴム材料を同じ口金で押し出し、ベースゴム部９、キャップゴム部１０、ウイングゴム部１１及びエンドゴム部１２が一体となった中間材料を形成し、これをベルト層７に貼り合わせたものであることが好ましい。このようにすれば、従来のタイヤと同様の生産性を維持できるからである。

また、サイドウォール部４は、サイドウォール部表面を構成する外皮ゴム１３と、カーカス層６とベルト層７の間に配置される先端ゴム１４とからなることが好ましい。前記のようなベルト層７の端部での発熱及び剥離は、ベルト層７のタイヤ径方向外側だけでなく内側にも発生する。そこで、ベルト層７の端部のタイヤ径方向内側、すなわちカーカス層６とベルト層７の間に配置されるゴムの物性をサイドウォール部の外皮ゴム１３と異ならせることで、発熱及び剥離の発生を抑制することができる。

このようにサイドウォール部４を構成した場合には、サイドウォール部４の先端ゴム１４の引張強さは、ウイングゴム部１１について説明したと同様の理由から、ベースゴム部９の引張強さの１２０〜１４０％の範囲とすることが好ましい。また、サイドウォール部４は、トレッドゴム層８について説明したと同様の理由から、未加硫の状態で押し出し機により一体に押し出されて形成されたものであること、すなわち外皮ゴム１３と先端ゴム１４が一体に形成されたものであることが、生産性向上及びコスト低減の観点から好ましい。

なお、上述したところは、この発明の実施態様の一部を示したにすぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を相互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。

次に、この発明に従う空気入りラジアルタイヤを試作し性能評価を行ったので、以下に説明する。

実施例のタイヤは、タイヤサイズが１９５／８０Ｒ１５の乗用車用ラジアルタイヤであり、図２に示すような構造を有しており、損失正接ｔａｎδが、ベースゴム部で０．０７、キャップゴム部で０．２５、ウイングゴム部で０．１２、エンドゴム部で０．１６、外皮ゴムで０．１６、先端ゴムで０．１５であり、引張強さは、ベースゴム部で２５ＭＰａ、キャップゴム部で２７ＭＰａ、ウイングゴム部で２８ＭＰａ、エンドゴム部で１５ＭＰａ、外皮ゴムで１５ＭＰａ、先端ゴムで２８ＭＰａであり、トレッドゴム層及びサイドウォール部がそれぞれ一体に押し出し形成されてなる。

比較のため、タイヤサイズが実施例のタイヤと同じであるものの、トレッド部及び制度ウォール部を単一のゴム材料（損失正接ｔａｎδ：０．１６、引張強さ：１５ＭＰａ）で構成したタイヤ（従来例１）、タイヤサイズが実施例のタイヤと同じであり、エンドゴム部を有していないことを除いて実施例１と同様の構造を有するタイヤ（従来例２）についても併せて試作した。

前記各供試タイヤをサイズ５．５ＪＪのホイールに組み付けてタイヤ車輪とし、このタイヤ車輪に４５０ｋＰａ（相対圧）の内圧を適用し、タイヤ負荷荷重９００ｋＮ、スリップ角度２°、走行速度６０ｋｍ／ｈの条件下でドラム試験機上を２０，０００ｋｍ走行させた。走行直後にタイヤを解体して、ベルト層の端部の温度、層間剥離の長さ、及びトレッド部の側面部におけるクラックの有無を評価した。この評価結果を表１に示す。

表１中、ベルト層端部の温度の評点は、従来例１の温度の評価結果を１００としたときの指数比で示しており、数値が小さいほど温度が低い。

表１に示す結果から、実施例のタイヤと従来例１のタイヤを比較すると、トレッド部の側面部に発生するクラックに対してはいずれも有効であるが、ベルト層端部の発熱及び剥離に対しては実施例のタイヤの方が優れていることがわかる。実施例のタイヤと従来例２のタイヤを比較すると、ベルト層端部の発熱及び剥離に対してはいずれも有効であるが、トレッド部の側面部に発生するクラックに対しては実施例のタイヤの方が優れていることが分かる。したがって、実施例のタイヤは総合的な耐久性に優れていることが分かる。

以上の通り、この発明によって、タイヤを構成する材料の配置及びタイヤの構造の適正化を図ることにより、耐久性の向上と転がり抵抗の低減を高いレベルで両立させた空気入りラジアルタイヤを提供することが可能となった。

この発明に従う代表的な空気入りラジアルタイヤの幅方向左半断面図である。 この発明に従う他の空気入りラジアルタイヤの幅方向左半断面図である。

符号の説明

１ タイヤ
２ ビードコア
３ ビード部
４ サイドウォール部
５ トレッド部
６ カーカス層
７ ベルト層
８ トレッドゴム層
９ ベースゴム部
１０ キャップゴム部
１１ ウイングゴム部
１２ エンドゴム部
１３ 外皮ゴム
１４ 先端ゴム

Claims (6)

1. ビードコアを埋設した一対のビード部と、該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、両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部とを具え、これら各部にわたってトロイド状に延びビードコアに係止されるカーカス層と、該カーカス層のクラウン部外周に位置するベルト層と、該ベルト層のタイヤ径方向外側に位置するトレッドゴム層とを有する空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記トレッドゴム層は、前記ベルト層を覆うベースゴム部と、該ベースゴム部の径方向外側に位置しトレッド表面を構成するキャップゴム部と、前記ベースゴム部の両側に位置しベルト層の端部を覆う一対のウイングゴム部と、トレッドゴム層の両幅端部に位置する一対のエンドゴム部とからなり、
   前記ウイングゴム部は、損失正接ｔａｎδが０．１〜０．２の範囲にあり、引張強さが前記ベースゴム部の引張強さよりも高く、
   前記エンドゴム部は、サイドウォール部の外皮ゴムと実質的に同質であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記ウイングゴム部の引張強さが前記ベースゴム部の引張強さの１２０〜１４０％の範囲にある、請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記トレッドゴム層は、未加硫の状態で押し出し機により一体に押し出されて形成されたものである、請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記サイドウォール部は、サイドウォール部表面を構成する外皮ゴムと、カーカス層とベルト層の間に配置される先端ゴムとからなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 前記サイドウォール部の先端ゴムの引張強さがトレッドゴム層のベースゴム部の引張強さの１２０〜１４０％の範囲にある、請求項４に記載の空気入りラジアルタイヤ。
6. 前記サイドウォール部は、未加硫の状態で押し出し機により一体に押し出されて形成されたものである、請求項４又は５のいずれか一項に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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