JP2006315501A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗性能等を損なうことなく、制動性能を向上させることができる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ベルトコード３６をトッピングゴム３４で被覆してなるベルト層２８，３０において、トレッドショルダー部ＳＨでのトッピングゴムをトレッドセンター部ＣＥでのトッピングゴムよりも損失正接ｔａｎδの高いゴムで形成する。また、カーカスコードをトッピングゴム３８で被覆してなるカーカス層２４において、トレッドショルダー部ＳＨからバットレス部ＢＡＴでのトッピングゴムをトレッドセンター部ＣＥでのトッピングゴムよりも損失正接の高いゴムで形成する。更に、ベルト補強層５２を備える場合、そのトレッドショルダー部ＳＨでのトッピングゴムをトレッドセンター部ＣＥでのトッピングゴムよりも損失正接の高いゴムで形成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものであり、特に、摩耗性能や転がり抵抗性能を損なうことなく制動性能を向上することができる空気入りタイヤに関する。

従来、空気入りタイヤにおいて、制動性能の向上を図るための手法としては、トレッドキャップを摩擦抵抗の高いゴム配合で形成するのが一般的である。しかしながら、この手法では、制動性能は向上するものの、摩耗性能や転がり抵抗性能が悪化することが予測される。

ところで、特開平１１−２８６２０３号公報（特許文献１）には、ウェット性能や耐摩耗性等を損なうことなく、転がり抵抗を低減するために、ベルト層のトッピングゴムとして貯蔵弾性率Ｅ’が１５．０〜４０．０ＭＰａ、損失正接ｔａｎδが０．１〜０．２５のゴムを用いるとともに、ベルト層の幅方向両端部に破断伸び率４００〜７００％の層間ゴムを設けることが開示されている。

また、特開２００４−３０６６５７号公報（特許文献２）には、走行時のタイヤの発熱によるカーカスコードの弾性率の低下を抑制して、操縦安定性および高速耐久性の低下を抑制するために、カーカスコードにポリケトンの繊維を用い、かつそのトッピングゴムとして動的弾性率が５〜１５ＭＰａ、損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．２０のゴムを用いることが開示されている。

これらの特許文献１，２には、ベルト層やカーカス層のトッピングゴムの損失正接について開示されているものの、発熱を抑えるために損失正接の小さいゴムを用いることを特徴としたものであり、また、かかるトッピングゴムとしてベルト層やカーカス層の幅方向の所定領域で損失正接の異なるゴムを用いることについても開示されていない。

特表２００３−５２２０６３号公報（特許文献３）には、ベルト層のトレッドショルダー部における最大剪断応力の大きさを制限してベルト層間での亀裂を防止するために、ベルト層のトレッドショルダー部にトレッドセンター部よりも弾性率の小さいトッピングゴム層を設けることが開示されている。しかしながら、これらのトッピングゴムの損失正接については何らか開示されていない。
特開平１１−２８６２０３号公報 特開２００４−３０６６５７号公報 特表２００３−５２２０６３号公報

本発明は、ベルト層やカーカス層のトッピングゴムについて、タイヤ幅方向の所定領域に損失正接の高いゴムを配設することにより、背反性能の低下を伴うことなく制動性能を向上させることができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明者は、制動するために必要なエネルギー、即ち制動時に消費されるエネルギーの内、ゴムのヒステリシスによる損失エネルギーの寄与も大きいと考えた。そのため、制動時の損失エネルギーと定常荷重負荷時の損失エネルギーとの差が大きいタイヤは制動時に消費されるエネルギーが大きく、制動性能が向上すると考えた。そして、かかる損失エネルギーを解析したところ、損失エネルギーの大きい部位は、最大幅のベルト層とこれに重ねられたベルト層との間のトッピングゴム、及び、カーカス層のトッピングゴムであり、特に、ベルト層ではトレッドショルダー部、カーカス層ではトレッドショルダー部からバットレス部のエネルギー損失率の寄与が大きいことを突き止めた。そのため、これらの部位の損失エネルギーが高くなるように、これらの部位に損失正接の高いトッピングゴムを配設すれば、摩耗性能や転がり抵抗性能などの背反性能を損なうことなく、制動性能を向上できるのではないかと考え、本発明に至った。

すなわち、本発明に係る第１の空気入りタイヤは、トレッド部からサイドウォール部を通りビード部のビードコアにて係止された少なくとも一層のカーカス層からなるカーカスと、前記トレッド部における前記カーカスの半径方向外側に配された複数のベルト層からなるベルトを備える空気入りタイヤであって、前記ベルト層は、ベルトコードをトッピングゴムで被覆してなり、このベルト層のトッピングゴムは、トレッドショルダー部がトレッドセンター部よりも損失正接の高いゴムからなるものである。

この場合、前記カーカス層がカーカスコードをトッピングゴムで被覆してなり、このカーカス層のトッピングゴムについて、トレッドショルダー部およびバットレス部よりなる群から選択される少なくとも一部分がトレッドセンター部よりも損失正接の高いゴムからなることが、制動性能をより高める上で好ましい。

また、前記ベルトの半径方向外側に配されたベルト補強層を備える場合、該ベルト補強層がコードをトッピングゴムで被覆してなり、このベルト補強層のトッピングゴムについて、トレッドショルダー部がトレッドセンター部よりも損失正接の高いゴムからなることが、制動性能をより高める上で好ましい。

本発明に係る第２の空気入りタイヤは、トレッド部からサイドウォール部を通りビード部のビードコアにて係止された少なくとも一層のカーカス層からなるカーカスと、前記トレッド部における前記カーカスの半径方向外側に配された複数のベルト層からなるベルトを備える空気入りタイヤであって、前記カーカス層は、カーカスコードをトッピングゴムで被覆してなり、このカーカス層のトッピングゴムは、トレッドショルダー部およびバットレス部よりなる群から選択される少なくとも一部分がトレッドセンター部よりも損失正接の高いゴムからなるものである。

本発明に係る第３の空気入りタイヤは、トレッド部からサイドウォール部を通りビード部のビードコアにて係止された少なくとも一層のカーカス層からなるカーカスと、前記トレッド部における前記カーカスの半径方向外側に配された複数のベルト層からなるベルトと、該ベルトの半径方向外側に配されたベルト補強層を備える空気入りタイヤであって、前記ベルト補強層は、コードをトッピングゴムで被覆してなり、このベルト補強層のトッピングゴムは、トレッドショルダー部がトレッドセンター部よりも損失正接の高いゴムからなるものである。

本発明によれば、ベルト層を構成するゴムについて、エネルギー損失率の寄与が大きいショルダー部にセンター部よりも損失正接の高いゴムを用いたことにより、制動時のように前後方向に大きな力がタイヤに作用したとき、ショルダー部の損失エネルギーを高めて制動するために必要なエネルギーを効果的に稼ぐことができ、よって、他の性能を損なうことなく、制動性能を向上することができる。

また、カーカス層を構成するゴムについて、エネルギー損失率の寄与が大きいショルダー部やバットレス部にセンター部よりも損失正接の高いゴムを用いたことにより、同様に、制動するために必要なエネルギーを効果的に稼ぐことができ、他の性能を損なうことなく、制動性能を向上することができる。

また、ベルト補強層を構成するゴムについて、エネルギー損失率の寄与が大きいショルダー部にセンター部よりも損失正接の高いゴムを用いたことにより、同様に、制動するために必要なエネルギーを効果的に稼ぐことができ、他の性能を損なうことなく、制動性能を向上することができる。

また、これらの構成では、制動性能を向上させるためにトレッドキャップゴムの配合を変える必要がないため、摩耗性能や転がり抵抗性能などの背反性能の低下を抑えることができる。

以下、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤについて図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る空気入りタイヤ１０のトレッド幅方向断面図である。このタイヤ１０は、左右一対のビード部１２及びサイドウォール部１４と、両サイドウォール部１４間にまたがるトレッド部１６とを備えて構成されている。

ビード部１２には、ビードワイヤをタイヤ周方向に巻回してなる環状のビードコア１８が設けられ、該ビードコア１８の半径方向外周にゴム製のビードフィラー２０が配設されている。

左右一対のビードコア１８間にはカーカス２２が設けられている。カーカス２２は、トレッド部１６からサイドウォール部１４を通り、ビード部１２においてビードコア１８で内側から外側に折り返すことにより係止されている。カーカス２２は、有機繊維コード等からなるカーカスコード（不図示）をタイヤ周方向に対し直角に配列してなるカーカス層の少なくとも一層からなり、この実施形態では一層のカーカス層２４で構成されている。カーカス層２４は、上記のように平行に引き揃えた複数本のカーカスコードからなるコード配列体の表裏をトッピングゴムで被覆することにより構成されている。

トレッド部１６におけるカーカス２２の半径方向外側にはベルト２６が配されている。ベルト２６は、カーカス２２のクラウン部の径方向外周面に重ねて設けられており、スチールコード等の非伸長性のベルトコードをタイヤ周方向に対し浅い角度で傾斜配列してなるベルト層の少なくとも２層を上記ベルトコードが交差するように重ね合わせてなり、この実施形態では内側の第１ベルト層２８と外側の第２ベルト層３０との２層で構成されている。そのうち、カーカス２２に隣接する内側の第１ベルト層２８の方が幅が広く、即ち、第１ベルト層２８が最大幅ベルト層である。これらのベルト層２８，３０は、上記のように平行に引き揃えた複数本のベルトコードからなるコード配列体の表裏をトッピングゴムで被覆することにより構成されている。

このような構成からなるものにおいて、本実施形態では、各ベルト層２８，３０のトッピングゴムが次のように構成されている。すなわち、図２に示すように、ベルト層２８，３０は、トッピングゴム３４中にベルトコード３６が埋設されてなり、トレッドショルダー部ＳＨでのトッピングゴム３４ａが、トレッドセンター部ＣＥでのトッピングゴム３４ｂよりも損失正接ｔａｎδの高いゴムからなる。

より詳細には、トレッドセンター部ＣＥのトッピングゴム３４ｂとしてｔａｎδが０．１〜０．３のゴムが使用されるのに対し、トレッドショルダー部ＳＨのトッピングゴム３４ａはｔａｎδが０．１５〜０．５０のゴムが使用されている。また、トレッドショルダー部ＳＨのトッピングゴム３４ａのｔａｎδと、トレッドセンター部ＣＥのトッピングゴム３４ｂのｔａｎδとの差は０．０５以上であることが好ましい。

ここで、損失正接ｔａｎδは、粘弾性スペクトロメーター（ＵＢＭ製）を使用し、幅５ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長さ２０ｍｍの試料について、初期歪み１０％、動歪み３％、周波数１５Ｈｚ、温度２５℃の条件下で測定した値である。また、トレッドショルダー部ＳＨとは、加硫成形後のタイヤ１０において、第１ベルト層（最大幅ベルト層）２８の各幅方向端２８Ａからその幅Ｗの１５〜３５％の範囲内の側部区域部分のことであり、より好ましくは上記幅Ｗの２０〜３０％の範囲内の側部区域部分のことであり、この実施形態では上記幅Ｗの２５％、即ち上記幅Ｗをトレッド幅方向に４等分したときの外側の側部区域部分のことである。トレッドセンター部ＣＥとは、第１ベルト層２８の幅Ｗにおけるトレッドショルダー部ＳＨの残余の中央区域部分のことであり、この実施形態では上記幅Ｗをトレッド幅方向に４等分したときの中央の２区分からなる中央区域部分のことである。

本実施形態では、また、カーカス層２４のトッピングゴムが次のように構成されている。すなわち、図３に示すように、トレッドショルダー部ＳＨからバットレス部ＢＡＴでのトッピングゴム３８ａが、トレッドセンター部ＣＥでのトッピングゴム３８ｂよりもｔａｎδの高いゴムからなる。

より詳細には、カーカス層２４において、トレッドセンター部ＣＥのトッピングゴム３８ｂとしてｔａｎδが０．１〜０．３のゴムが使用されるのに対し、トレッドショルダー部ＳＨからバットレス部ＢＡＴでのトッピングゴム３８ａはｔａｎδが０．１５〜０．４０のゴムが使用されている。また、このトッピングゴム３８ａのｔａｎδと、トレッドセンター部ＣＥのトッピングゴム３８ｂのｔａｎδとの差は０．０５以上であることが好ましい。

ここで、バットレス部ＢＡＴとは、上記第１ベルト層２８の各幅方向端２８Ａよりも幅方向外側の区域のことであり、上記幅方向端２８Ａからタイヤ外周に沿って最大タイヤ断面幅位置３２（タイヤをトレッド幅方向に切断した断面において幅が最大となる位置）までの区域のことである。

本実施形態では、バットレス部ＢＡＴよりも外側のサイド下側部ＳＬ（図１参照）については、トレッドセンター部ＣＥと同じトッピングゴム３８ｂが使用されており、そのため、トレッドショルダー部ＳＨ等に比べてｔａｎδの小さいゴムが使用されてる。サイド下側部ＳＬは制動性能への寄与が小さいため、この部分のトッピングゴムをトレッドセンター部ＣＥと同様のｔａｎδの小さいゴムで構成することにより、制動性はそのままで発熱性の悪化を抑制することができる。なお、図示しないが、トレッドショルダー部ＳＨのみ、またはバットレス部ＢＡＴのみをｔａｎδの高いトッピングゴムで形成してもよい。

このようにベルト層２８，３０とカーカス層２４のトッピングゴムを幅方向の所定領域で異なる構成にするためには、例えば、幅方向の所定領域にｔａｎδの高いゴムが配設されたゴムシートを用いて、引き揃えたコード配列体の表裏を該ゴムシートで挟み込むようにすればよい。あるいはまた、コードを一本ずつトッピングゴムで被覆しておき、これを並べてベルト層２８，３０やカーカス層３４を形成する場合に、幅方向の所定領域にｔａｎδの高いトッピングゴムで被覆されたコードを並べるようにしてもよい。

以上よりなる本実施形態の空気入りタイヤ１０であると、両ベルト層２８，３０のトッピングゴムについてトレッドショルダー部ＳＨにｔａｎδの高いゴム３４ａを用い、また、カーカス層２４のトッピングゴムについてトレッドショルダー部ＳＨからバットレス部ＢＡＴにｔａｎδの高いゴム３８ａを用いたので、制動性能に対する寄与が大きいこれらの部位の損失エネルギーを高めて、制動するために必要なエネルギーを効果的に稼ぐことができ、よって、他の性能を損なうことなく、制動性能を向上することができる。特に、このようにベルトやカーカスのコードに直接接触するトッピングゴム３４，３８自体にｔａｎδの高いゴムを使用するようにしているので、ベルト層間にｔａｎδの高いゴムシートを挟み込むものに比べて、上記の効果代を大きくすることができる。

また、かかる空気入りタイヤ１０においては、カーカス層２４と第１ベルト２８におけるトレッドショルダー部ＳＨでの寄与が大きいため、これらの部分のトッピングゴムにｔａｎδの高いゴムを使用することにより、制動性能をより効果的に高めることができる。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る空気入りタイヤ５０のトレッド幅方向断面図である。この実施形態では、ベルト２６の半径方向外側に、タイヤ周方向に延びるコードからなるベルト補強層５２を設けた点が上記第１の実施形態と相違する。

ベルト補強層５２は、第１ベルト層２８の幅Ｗとほぼ等しい幅を有し、ベルト２６を全幅にわたって覆うようにベルト２６の外周面に重ねられており、タイヤ周方向にほぼ平行（通常タイヤ周方向に対して０〜５°）に配列されたナイロン等の有機繊維コードからなるコード配列体の表裏をトッピングゴムで被覆することにより構成されている。

そして、この場合、上記したベルト層２８，３０およびカーカス層２４でのトッピングゴム構成に加えて、ベルト補強層５２のトッピングゴムが次のように構成されている。すなわち、図５に示すように、ベルト補強層５２は、トッピングゴム５４中にコード５６が埋設されてなり、トレッドショルダー部ＳＨでのトッピングゴム５４ａが、トレッドセンター部ＣＥでのトッピングゴム５４ｂよりもｔａｎδの高いゴムからなる。

より詳細には、ベルト補強層５２において、トレッドセンター部ＣＥのトッピングゴム５４ｂとしてｔａｎδが０．１〜０．３のゴムが使用されるのに対し、トレッドショルダー部ＳＨのトッピングゴム５４ａはｔａｎδが０．１〜０．５のゴムが使用されている。また、トレッドショルダー部ＳＨのトッピングゴム５４ａのｔａｎδと、トレッドセンター部ＣＥのトッピングゴム５４ｂのｔａｎδとの差は０．０５以上であることが好ましい。

このようにベルト補強層５２を設ける場合には、同補強層５２についてもトレッドショルダー部ＳＨにｔａｎδの高いトッピングゴム５４ａを用いることにより、この部位での損失エネルギーを効果的に高めて、制動性能を向上することができる。

第２の実施形態について、その他の構成は上記した第１の実施形態と同様であり、同様の作用効果が奏される。

（実施例１〜３及び比較例１〜３）
実施例１〜３及び比較例１〜３のタイヤとして、図１に示す断面構造の空気入りラジアルタイヤを、タイヤサイズ：２２５／４５ＺＲ１７として作製した。各タイヤにおけるベルト層２８，３０及びカーカス層２４の構成は、下記表１に示すとおりである。ここで、比較例１はコントロールタイヤであり、比較例２は、従来手法により制動性能の向上を図ったタイヤであり、比較例１に対してトレッドキャップのゴム配合を制動性能が向上する高摩擦抵抗の配合に変更し、その他は比較例１と同じ構成のタイヤである。また、実施例１〜３および比較例３は、比較例１に対してベルト層及びカーカス層のトッピングゴム構成を表１に示す通り変更したものであり、その他は比較例１と同じ構成のタイヤである。また、各ゴムの配合は下記表２に示す通りである。

実施例１〜３及び比較例１〜３の各タイヤについて、制動性能と摩耗性能と転がり抵抗を評価測定した。評価・測定方法は以下の通りである。

・制動性能：使用リム：１７×７．５ＪＪ、空気圧：２２０ｋＰａとして、各タイヤを２５００ｃｃの乗用車に装着する。該乗用車を助走区間で時速１００ｋｍまで加速し、初速度調整区間で試験速度１００ｋｍ／ｈを維持した後、制動開始点を通過すると同時にブレーキペダルを迅速に強く踏み込み、停止するまでその状態を維持し、停止距離を読み取る。結果は、比較例１の停止距離を１００とした逆指数表示とし、数値が大きいほど制動性能が優れることを示す。

・摩耗性能：使用リム：１７×７．５ＪＪ、空気圧：２２０ｋＰａとして、各タイヤを２５００ｃｃの乗用車に装着し、テストコース（市街地と高速道の混合）にて１００００ｋｍ走行を行う。トレッドセンター部ＣＥとトレッドショルダー部ＳＨの摩耗量を測定し、両者の平均を算出する。結果は、比較例１の摩耗量を１００として指数評価し、数値が大きいほど摩耗性能が優れることを示す。

・転がり抵抗：ＩＳＯ８７６７に記載されている試験法で測定し、比較例１の転がり抵抗を１００として指数評価し、数値が大きいほど転がり抵抗性能に優れることを示す。

表１に示すように、従来手法による比較例２では、比較例１に対して、制動性能は向上したものの、摩耗性能と転がり抵抗が悪化していた。また、ベルト層およびカーカス層についていずれもその幅方向全体でｔａｎδの高いゴムを使用した比較例３では、転がり抵抗が大幅に悪化した。これに対し、実施例１〜３では、摩耗性能や転がり抵抗を実質的に損なうことなく、制動性能が向上していた。

（実施例４，５及び比較例４，５）
実施例４，５及び比較例４，５のタイヤとして、図４に示す断面構造の空気入りラジアルタイヤを、タイヤサイズ：２２５／４５ＺＲ１７として作製した。各タイヤにおけるベルト層２８，３０、カーカス層２４及びベルト補強層５２の構成は、下記表３に示すとおりである。ここで、比較例４はコントロールタイヤであり、比較例５は、従来手法により制動性能の向上を図ったタイヤであり、比較例４に対してトレッドキャップのゴム配合を制動性能が向上する高摩擦抵抗の配合に変更し、その他は比較例４と同じ構成のタイヤである。また、実施例４，５は、比較例４に対してベルト層、カーカス層及びベルト補強層のトッピングゴム構成を表３に示す通り変更したものであり、その他は比較例４と同じ構成のタイヤである。なお、各ゴムの配合は上記表２に示す通りである。

実施例４，５及び比較例４，５の各タイヤについて、制動性能と摩耗性能と転がり抵抗を評価測定した。評価・測定方法は上記した通りである。

結果は表３に示すとおりであり、従来手法による比較例４では、比較例３に対して、制動性能は向上したものの、摩耗性能、転がり抵抗が悪化していた。これに対し、実施例４，５では、摩耗性能と転がり抵抗を実質的に損なうことなく、制動性能が向上していた。

第１の実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド幅方向断面図である。 第１の実施形態におけるベルトの断面模式図である。 第１の実施形態におけるカーカスの断面模式図である。 第２の実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド幅方向断面図である。 第２の実施形態におけるベルト補強層の断面模式図である。

符号の説明

１０，５０…空気入りタイヤ、１２…ビード部、１４…サイドウォール部、１６…トレッド部、１８…ビードコア、２２…カーカス、２４…カーカス層、２６…ベルト、２８…第１ベルト層（最大幅ベルト層）、３０…第２ベルト層、３４…ベルト層のトッピングゴム、３６…ベルトコード、３８…カーカス層のトッピングゴム、５２…ベルト補強層、５４…ベルト補強層のトッピングゴム、５６…ベルト補強層のコード、ＣＥ…トレッドセンター部、ＳＨ…トレッドセンター部、ＢＡＴ…バットレス部

Claims (5)

1. トレッド部からサイドウォール部を通りビード部のビードコアにて係止された少なくとも一層のカーカス層からなるカーカスと、前記トレッド部における前記カーカスの半径方向外側に配された複数のベルト層からなるベルトを備える空気入りタイヤであって、
   前記ベルト層は、ベルトコードをトッピングゴムで被覆してなり、このベルト層のトッピングゴムは、トレッドショルダー部がトレッドセンター部よりも損失正接の高いゴムからなることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記カーカス層は、カーカスコードをトッピングゴムで被覆してなり、このカーカス層のトッピングゴムは、トレッドショルダー部およびバットレス部よりなる群から選択される少なくとも一部分がトレッドセンター部よりも損失正接の高いゴムからなることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ベルトの半径方向外側に配されたベルト補強層を備え、該ベルト補強層は、コードをトッピングゴムで被覆してなり、このベルト補強層のトッピングゴムは、トレッドショルダー部がトレッドセンター部よりも損失正接の高いゴムからなることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. トレッド部からサイドウォール部を通りビード部のビードコアにて係止された少なくとも一層のカーカス層からなるカーカスと、前記トレッド部における前記カーカスの半径方向外側に配された複数のベルト層からなるベルトを備える空気入りタイヤであって、
   前記カーカス層は、カーカスコードをトッピングゴムで被覆してなり、このカーカス層のトッピングゴムは、トレッドショルダー部およびバットレス部よりなる群から選択される少なくとも一部分がトレッドセンター部よりも損失正接の高いゴムからなることを特徴とする空気入りタイヤ。
5. トレッド部からサイドウォール部を通りビード部のビードコアにて係止された少なくとも一層のカーカス層からなるカーカスと、前記トレッド部における前記カーカスの半径方向外側に配された複数のベルト層からなるベルトと、該ベルトの半径方向外側に配されたベルト補強層を備える空気入りタイヤであって、
   前記ベルト補強層は、コードをトッピングゴムで被覆してなり、このベルト補強層のトッピングゴムは、トレッドショルダー部がトレッドセンター部よりも損失正接の高いゴムからなることを特徴とする空気入りタイヤ。

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