JP2006315502A - 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】トレッド部ＴＲからバットレス部ＢＡＴを通りビード部ＢＤのビードコア１８にて係止された少なくとも一層のカーカス層２４からなるカーカス２２を備える空気入りタイヤにおいて、カーカスコードをトッピングゴムで被覆してなるカーカス層２４に関し、ビード部ＢＤのトッピングゴム、特にビードコア１８を包むビードコア部ＢＣ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（例えば、温度２５℃における損失正接が０．１５〜０．５０であるゴム）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２００５−３５４０５号公報（特許文献１）には、ロードノイズを低減すると共に転がり抵抗も低減するために、ビードコア及びビードフィラーに巻き付けられるカーカスとリムフランジとの間に、隣接するリムクッションよりもｔａｎδの大きい減衰ゴムの層を配設することが開示されている。

この特許文献１には、ビード部におけるカーカスとリムクッションゴムとの間に損失正接の高いゴムシートを介在させることは開示されているものの、カーカス層のトッピングゴムについては言及されていない。また、特許文献１はロードノイズと転がり抵抗の両立を図るための技術であり、本発明の対象とする制動性能については開示されていない。
特開２００５−３５４０５号公報

本発明は、カーカス層のトッピングゴムについて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、カーカス層のビードコア部におけるトッピングゴムであることを突き止めた。そのため、この部位の損失エネルギーが高くなるように、当該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、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド部からバットレス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、前記ビードコアを包むビードコア部でのトッピングゴムがトレッドセンター部でのトッピングゴムよりも損失正接の高いゴムからなるものである。

ここで、前記カーカス層のトッピングゴムは、前記ビードコア部だけでなく、該ビードコア部を含むビード部でのトッピングゴムがトレッドセンター部でのトッピングゴムよりも損失正接の高いゴムからなるものであってもよい。また、このビードコア部ないしビード部のトッピングゴムは、温度２５℃における損失正接が０．１５〜０．５０であることが好ましい。

本発明によれば、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ビードコア部にトレッド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、ビードコア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。このようにビードコア部の寄与が大きいのは、ビード部はホイールと接触していることから、制動時にビード部、特にビードコア周りの歪みが大きくなることによるものであると考えられる。

また、本発明によれば、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悪化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ＢＤ及びバットレス部ＢＡＴと、両バットレス部ＢＡＴ間にまたがるトレッド部ＴＲとを備えて構成されている。

ビード部ＢＤ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ＴＲからバッドレス部ＢＡＴを通り、ビード部ＢＤ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ＴＲ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、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２に示すように、ビード部ＢＤ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、ビード部ＢＤのトッピングゴム３８ａが、それ以外の領域、即ちトレッドセンター部ＣＥ、トレッドショルダー部ＳＨ及びバッドレス部ＢＡＴのトッピングゴム３８ｂよりもｔａｎδの高いゴムからなる。また、トレッドセンター部ＣＥを含むビード部ＢＤ以外の領域のトッピングゴム３８ｂとしてｔａｎδが０．１〜０．３のゴムが使用されるのに対し、ビード部ＢＤのトッピングゴム３８ａはｔａｎδが０．１５〜０．５０のゴムが使用されている。また、ビード部ＢＤ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、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、ビード部ＢＤとは、加硫成形後のタイヤ１０において、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）よりも半径方向内側の区域のことである。

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。

更に、トレッド部ＴＲとは、上記トレッドセンター部ＣＥとトレッドショルダー部ＳＨを合わせた区域である。

また、バッドレス部ＢＡＴとは、上記第１ベルト層２８の各幅方向端２８Ａからタイヤ外周に沿って最大タイヤ断面幅位置３２までの区域のことである。

このようにカーカス層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、これを並べてカーカス層２４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、カーカス層２４のトッピングゴムについてビード部ＢＤにその他の部分よりも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、このようにカーカス２２のコードに直接接触するトッピングゴム３８自体にｔａｎδの高いゴムを使用するようにしているので、カーカス２２の外側にｔａｎδの高いゴムシートを配設する場合に比べて、損失エネルギーをより効果的に高めることができ、制動性能に優れたものとすることができる。

図３は、第２の実施形態に係るカーカス２２の断面模式図を示したものである。この実施形態では、カーカス層２４のトッピングゴムについて、ビードコア部ＢＣのみを他の部分よりもｔａｎδの高いゴム３８ａで形成している。

すなわち、カーカス層２４のトッピングゴムは、ビードコア部ＢＣのトッピングゴム３８ａが、トレッドセンター部ＣＥ、トレッドショルダー部ＳＨ、バッドレス部ＢＡＴ及びビード部ＢＤにおけるビードコア部ＢＣ以外の領域でのトッピングゴム３８ｂよりもｔａｎδの高いゴムからなる。

ここで、ビードコア部ＢＣとは、ビードコア１８を包む部分であり、より詳細は、ビードコア１８を下側から包むようにしてビードコア１８に当接しているカーカス部分である。また、上記各トッピングゴムのｔａｎδは、第１の実施形態と同様、ビードコア部ＢＣが０．１５〜０．５０の範囲内で、その他の部分が０．１〜０．３の範囲内であり、また両者の差は０．０５以上であることが好ましい。その他の構成は第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

上記したように制動性能に対するエネルギー損失率の寄与が大きい部位は、ビード部ＢＤの中でも特にビードコア部ＢＣであるため、この部位だけでｔａｎδの高いトッピングゴム３８ａを用いることにより、転がり抵抗の悪化をより確実に抑制しながら、制動性能を向上することができる。

なお、第１の実施形態のようにビード部ＢＤのトッピングゴムをｔａｎδの高いゴムで構成する場合、必ずしもビード部全域でｔａｎδの高いゴムを使用しなくてもよく、ビードコア部ＢＣを含むその近傍部分でｔａｎδの高いゴムを使用することにより、転がり抵抗の悪化を極力抑えることができる。

また、本発明では、ビードコア部ＢＣないしビード部ＢＤのトッピングゴムにトレッドセンター部ＣＥのトッピングゴムよりもｔａｎδの高いゴムを使用するものであれば、例えば、第２の実施形態において、トレッドショルダー部ＳＨやバッドレス部ＢＡＴに、ビードコア部ＢＣと同様のｔａｎδの高いゴムを使用することもできる。

（実施例１，２及び比較例１，２）
実施例１，２及び比較例１，２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：２１５／６５Ｒ１６として、下記表１に示す通りの構成で作製した。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１，２は、比較例１に対して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（実施例１が図２に示す例、実施例２が図３に示す例である。）、その他は比較例１と同じ構成のタイヤである。また、各トッピングゴムの配合は下記表２に示す通りである。また、表１に、各タイヤのトレッドキャップの摩擦係数を比較例１を１００とした指数で表示している。

実施例１，２及び比較例１，２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：ＩＳＯ／ＷＤ １８１６４の試験法に準拠して測定し、比較例１の転がり抵抗を１００として指数評価し、数値が小さいほど転がり抵抗性能が優れることを示す。

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。これに対し、実施例１では、転がり抵抗は若干悪化したものの比較例２よりもその悪化を抑えながら、また摩耗性能は全く損なうことなく、制動性能が大幅に向上していた。また、実施例２では、摩耗性能と転がり抵抗を全く損なうことなく、制動性能が向上していた。

本発明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カーカスの断面模式図である。 第２の実施形態におけるカーカスの断面模式図である。

符号の説明

１０…空気入りタイヤ、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、３８ａ…カーカス層のｔａｎδの高いトッピングゴム、３８ｂ…カーカス層のｔａｎδの低いトッピングゴム、ＴＲ…トレッド部、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、ＢＤ…ビード部、ＢＣ…ビードコア部

Claims (3)

1. トレッド部からバットレス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、前記ビードコアを包むビードコア部でのトッピングゴムがトレッドセンター部でのトッピングゴム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. 前記カーカス層のトッピングゴムは、前記ビードコア部を含むビード部でのトッピングゴムがトレッドセンター部でのトッピングゴム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. 前記ビードコア部のトッピングゴムは、温度２５℃における損失正接が０．１５〜０．５０であ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。

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