JP2007045273A - 夏用空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、低温環境下で使用される自動車の燃料消費をさらに低減することができる夏用空気入りタイヤを提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明のタイヤＴ１は、トレッド部１に、６０℃における損失正接であるｔａｎδ（６０℃）が０．１８以下であり、かつ前記ｔａｎδ（６０℃）に対する、５℃における損失正接であるｔａｎδ（５℃）の比［ｔａｎδ（５℃）／ｔａｎδ（６０℃）］が２．０以下であるトレッドゴム１０を用いたことを特徴とする。このタイヤＴ１では、タイヤＴ１の内部の温度が飽和温度を下回っているときに、トレッド部１のトレッドゴム１０のｔａｎδ（５℃）／ｔａｎδ（６０℃）が２．０以下になっているので、転がり抵抗が低減される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、氷雪路以外のいわゆる通常路での走行を主目的とした標準的なタイヤである夏用空気入りタイヤに関する。

近年、省エネルギや省資源の社会的要請により、自動車の燃料消費を節約するために、タイヤの転がり抵抗の低減化が図られている。特に、冬場に路面が凍結する場合が少ない地方では、自動車にスタッドレスタイヤ等の冬用空気入りタイヤを装着する必要が殆どないために、夏用空気入りタイヤの転がり抵抗の低減は重要となる。従来、ｔａｎδの小さいタイヤゴム（ｔａｎδが０．１２程度のタイヤゴム）をトレッド部に使用した夏用空気入りタイヤが知られている（例えば、特許文献１参照）。この夏用空気入りタイヤでは、トレッド部におけるタイヤゴムのヒステリシスロスが抑えられることによって転がり抵抗が低減されている。なお、ｔａｎδ（損失正接）は、周知のとおり、粘弾性体であるタイヤゴムの貯蔵弾性率Ｅ′に対する損失弾性率Ｅ″の比（Ｅ″／Ｅ′）で表わされる値であり、δは、タイヤゴムの動的ひずみに対する応力の位相遅れを表している。また、このｔａｎδとしては、ｔａｎδがタイヤゴムの温度に依存する値であることから、一般には自動車が通常走行する際の、タイヤの内部の飽和温度（５０℃〜７０℃程度）における測定値が採用されている。
特開平７−１６４８２１号公報（段落００１３〜００１４参照）

しかしながら、一般に、タイヤが回転し始めてからタイヤの内部が飽和温度に達するまでに時間を要する。例えば、外気の温度が１１℃のときに自動車が時速４０ｋｍで走行する場合を想定すると、タイヤの内部の温度が飽和温度に達するまでの時間は、走行開始から約１５分程度を要することとなる。
一方、ｔａｎδは、タイヤゴムの温度が低いほど大きいことが知られている。そのために、従来の夏用空気入りタイヤ（例えば、特許文献１参照）では、自動車が所定時間を走行してタイヤの内部の温度が飽和温度に達した後でなければ期待した程度に転がり抵抗の低減を図ることができない。そして、この傾向は、気温および路面温度が低い冬場において顕著となる。つまり、冬場のような低温環境下において、従来の夏用空気入りタイヤを装着した自動車は、走行開始からタイヤの内部の温度が飽和温度に達するまでは、燃料消費を充分に低減することができないという問題があった。

そこで、本発明は、低温環境下で使用される自動車の燃料消費をさらに低減することができる夏用空気入りタイヤを提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明の夏用空気入りタイヤは、トレッド部に、６０℃における損失正接であるｔａｎδ（６０℃）が０．１８以下であり、かつ前記ｔａｎδ（６０℃）に対する、５℃における損失正接であるｔａｎδ（５℃）の比［ｔａｎδ（５℃）／ｔａｎδ（６０℃）］が２．０以下であるタイヤゴムを用いたことを特徴とする。
本発明者らは、低温環境下で夏用空気入りタイヤを使用する場合において、トレッド部のタイヤゴムが、飽和温度でのｔａｎδに対する、低温でのタイヤゴムのｔａｎδの比が所定値以下のものであると、当該低温時から飽和温度に至る時までの夏用空気入りタイヤの転がり抵抗が低減されることを見出した。なお、ここでは、路面が凍結しない寒冷地を想定して、低温環境の温度の基準として５℃を設定するとともに、飽和温度の基準として６０℃を設定している。
このような夏用空気入りタイヤでは、タイヤの内部の温度が飽和温度を下回っているときに、トレッド部のタイヤゴムのｔａｎδ（５℃）／ｔａｎδ（６０℃）が２．０以下になっているので、転がり抵抗が低減される。
また、このような夏用空気入りタイヤでは、トレッド部のタイヤゴムのｔａｎδ（６０℃）が０．１８以下になっているので、タイヤの内部の温度が飽和温度以上になったときに、転がり抵抗が低減される。そして、トレッド部のタイヤゴムのｔａｎδ（６０℃）が０．１８以下になっているので、常温の環境下で夏用空気入りタイヤが使用される場合においても、転がり抵抗が低減される。

また、このような夏用空気入りタイヤにおいては、前記タイヤゴムのゴム硬度が、６０以上であるものが望ましく、さらに望ましくは、６５以上である。なお、ここでのゴム硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠して測定されたものである。
この夏用空気入りタイヤでは、例えば、夏場にタイヤの内部の飽和温度が高温になるような場合であっても、制動時におけるタイヤのパターンブロックの座屈が防止される。その結果、この夏用空気入りタイヤは、良好な制動性能を発揮する。

本発明の夏用空気入りタイヤは、従来の夏用空気入りタイヤと比較して、低温環境下で使用される自動車の燃料消費をさらに低減することができる。

次に、本発明の夏用空気入りタイヤの実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は、本実施形態に係る夏用空気入りタイヤの回転軸に沿った断面を部分的に示す図である。

図１に示すように、夏用空気入りタイヤＴ１（以下、単に「タイヤＴ１」という）は、ビード部２と、サイドウォール部５と、トレッド部１と、ショルダ部４とで主に構成されている。

ビード部２は、空気室１１の気密性を保つようにタイヤＴ１をリム９に組み付けるためのものであり、周知のとおり、リム９の周方向に沿うように環状に延びている。そして、ビード部２の内部には、ビードワイヤ２ａが配置されている。ビードワイヤ２ａは、その緊縮力でビード部２をリム９に固定するものであり、高炭素鋼等からなる線材が環状に束ねられて形成されている。また、このビードワイヤ２ａは、後記するカーカス６をビード部２で支持している。

サイドウォール部５は、ビード部２から延びてタイヤＴ１の両側壁を形成しており、次に説明するトレッド部１およびショルダ部４、ならびに前記したビード部２とともに、リム９周りに環状の空気室１１を画成している。

トレッド部１は、路面と接する部分であり、複数のパターンブロック１３が形成されている。そして、トレッド部１には、後記するトレッドゴム１０が配置されている。

ショルダ部４は、サイドウォール部５とトレッド部１とを繋ぐように配置されており、トレッド部１が路面と接した際に、路面と離隔するようになっている。このショルダ部４は、タイヤＴ１の回転時にトレッド部１で発生した熱を放散させる役目をも担っている。

このようなビード部２、サイドウォール部５、ショルダ部４、およびトレッド部１は、一体となって、リム９周りでトロイド状に延びることとなる。そして、ビード部２、サイドウォール部５、ショルダ部４、およびトレッド部１の内部には、カーカス６が配置されている。このカーカス６は、タイヤＴ１の骨格となるものであり、リム９周りで延びるトロイド状の形状を呈している。そして、カーカス６の端部は、ビードワイヤ２ａを巻き込むように折り返されることによって、前記したようにビードワイヤ２ａで支持されることとなる。ちなみに、本実施形態でのカーカス６は、ラジアルカーカスの形態が採用されており、その材質は、ポリエステル、レーヨン、ポリアミド、ポリアラミド等の合成繊維をゴム引きしたものである。

このようなカーカス６と後記するトレッドゴム１０との間には、ベルト７が配置されている。このベルト７は、トレッド部１の周方向に沿うように配置されており、カーカス６をタイヤＴ１の内側に向かって締め付けることによって、トレッド部１の外周面がタイヤＴ１の幅方向に平坦になるようにしている。本実施形態でのベルト７は、複数のスチールコード（図示せず）がタイヤＴ１の赤道面１４に対して２０°程度で傾斜するように互いに平行に配置されて、これらスチールコードがゴム引きされて形成されたものである。そして、本実施形態では、ベルト７が２層配置されている。ちなみに、一方のベルト７を構成するスチールコードの傾きは、他方のベルト７を構成するスチールコードの傾きと逆になっている。

そして、タイヤＴ１の内壁面には、ビード部２、サイドウォール部５、ショルダ部４、およびトレッド部１の全体に亘ってインナライナ８が形成されている。このインナライナ８は、チューブに相当するゴム層であり、空気室１１からのいわゆるエア漏れを防止するものである。

次に、トレッドゴム１０について説明する。トレッドゴム１０は、特許請求の範囲にいう「タイヤゴム」に相当する。トレッドゴム１０は、トレッド部１からショルダ部４の一部に掛けて配置されている。そして、このトレッドゴム１０は、トレッド部１では、ベルト７の外周側に配置されて路面と接触するようになっており、ショルダ部４では、サイドウォール部５を構成するゴム材料５ａが、その表面を覆っている。ちなみに、パターンブロック１３は、トレッドゴム１０で形成されている。

このようなトレッドゴム１０は、ｔａｎδ（６０℃）が０．１８以下であり、かつｔａｎδ（６０℃）に対するｔａｎδ（５℃）の比［ｔａｎδ（５℃）／ｔａｎδ（６０℃）］が２．０以下である。ここで、ｔａｎδ（６０℃）は、自動車の走行時におけるタイヤＴ１の内部の飽和温度が６０℃であるとした場合におけるトレッドゴム１０の損失正接である。そして、ｔａｎδ（５℃）は、低温環境下で自動車が走行を開始する際のタイヤＴ１の内部の温度（トレッドゴムの温度）を５℃とした場合におけるトレッドゴム１０の損失正接である。このような５℃または６０℃におけるゴム材のｔａｎδは、周知の試験機で測定することができ、５℃または６０℃におけるｔａｎδが前記範囲となるようなトレッドゴム１０を所定の位置に配置することによってタイヤＴ１は形成される。

そして、トレッドゴム１０のゴム硬度は、６０以上であり、６５以上がさらに好ましい。なお、ここでの「ゴム硬度」は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠して測定されたものである。

次に、本実施形態に係るタイヤＴ１の作用効果について説明する。
このタイヤＴ１が装着された自動車は、低温環境下で走行を開始する場合に、タイヤＴ１の内部の温度は、気温および路面温度とほぼ同じ低温になっている。そして、自動車が走行し続けると、主に、トレッド部１を形成するトレッドゴム１０のヒステリシスロスによってタイヤＴ１の内部の温度は次第に高くなっていくが、ヒステリシスロスによる発熱と、タイヤＴ１の放熱とが釣り合うことによってタイヤＴ１の内部は、飽和温度となる。
そして、このタイヤＴ１では、タイヤＴ１の内部の温度が飽和温度を下回っているときに、トレッド部１のトレッドゴム１０のｔａｎδ（５℃）／ｔａｎδ（６０℃）が２．０以下になっているので、転がり抵抗が低減される。つまり、このタイヤＴ１は、従来の夏用空気入りタイヤ（例えば、特許文献１参照）と異なって、タイヤＴ１の内部の温度が飽和温度に達していなくとも、言い換えれば、自動車の走行開始から所定時間を経過しなくとも、転がり抵抗の低減を図ることができる。

また、タイヤＴ１の内部の温度が飽和温度以上になったときに、トレッド部１のトレッドゴム１０のｔａｎδ（６０℃）が０．１８以下であるので、転がり抵抗が低減される。そして、トレッドゴム１０のｔａｎδ（６０℃）が０．１８以下になっているので、常温の環境下でタイヤＴ１が使用される場合においても、転がり抵抗が低減される。

また、このタイヤＴ１は、トレッドゴム１０のゴム硬度が、６０以上であるので、例えば、夏場にタイヤＴ１の内部の飽和温度が高温になるような場合であっても、制動時におけるタイヤＴ１のパターンブロック１３の座屈が防止される。

以上のようなタイヤＴ１によれば、低温環境下で自動車が使用される場合において、自動車の走行開始から転がり抵抗を低減することができるので、従来の夏用空気入りタイヤと比較して、自動車の燃料消費をさらに低減することができる。
また、タイヤＴ１によれば、高温環境下で自動車が使用される場合において、制動時にパターンブロック１３の座屈が防止されるので、良好な制動性能を発揮することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
前記実施形態では、トレッドゴム１０が１種類のタイヤゴムで形成されることを想定しているが、本発明は２種類以上のタイヤゴムで形成されたトレッド部１を有するものであってもよい。図２は、他の実施形態に係る夏用空気入りタイヤの回転軸に沿った断面を部分的に示す図である。なお、他の実施形態に係る夏用空気入りタイヤにおいて、前記実施形態に係るタイヤＴ１と同様の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図２に示すように、夏用空気入りタイヤＴ２（以下、単に「タイヤＴ２」という）では、トレッド部１が、第１のタイヤゴムであるトレッドゴム１０ａと、第１のタイヤゴムとは異なる第２のタイヤゴムであるトレッドゴム１０ｂとで形成されている以外は前記実施形態に係るタイヤＴ１と同様に構成されている。なお、トレッドゴム１０ａは、特許請求の範囲にいう「タイヤゴム」に相当する。

トレッドゴム１０ａは、トレッド部１の中央部をその周方向に延びるように配置されており、トレッドゴム１０ｂは、トレッドゴム１０ａに沿うようにその両側にそれぞれ配置されている。

トレッドゴム１０ａは、前記実施形態に係るタイヤＴ１のトレッドゴム１０と同様に、ｔａｎδ（６０℃）が０．１８以下であり、かつｔａｎδ（６０℃）に対するｔａｎδ（５℃）の比［ｔａｎδ（５℃）／ｔａｎδ（６０℃）］が２．０以下であるものが使用されている。

トレッドゴム１０ｂは、０℃における損失正接であるｔａｎδ（０℃）が０．５以上であるものが使用されている。

このタイヤＴ２では、自動車の走行時にエネルギ消費が大きいとされるトレッド部１の中央部にトレッドゴム１０ａが配置されている。そのため、このタイヤＴ２は、低温環境下で自動車が使用される場合において、自動車の走行開始から転がり抵抗を低減することができる。

また、このタイヤＴ２では、トレッドゴム１０ｂは、０℃における損失正接であるｔａｎδ（０℃）が０．５以上であるので、ウエット制動性能に優れている。

また、トレッドゴム１０ａの容積Ｖ１と、両トレッドゴム１０ｂ，１０ｂの容積（２×Ｖ２）との比率は、タイヤＴ２に要求される性能に応じて適宜に設定することができる。なお、ここでの両トレッドゴム１０ｂ，１０ｂの容積（２×Ｖ２）は、トレッド部１の容積のみであって、ショルダ部４の両トレッドゴム１０ｂ，１０ｂの容積は含まない。
具体的には、例えば、低温環境下での転がり抵抗の低減を、ウエット制動性能の向上に優先させる場合には、Ｖ１／（２×Ｖ２）が７／３程度に設定されればよい。そして、ウエット制動性能の向上を、低温環境下での転がり抵抗の低減に優先させる場合には、Ｖ１／（２×Ｖ２）が１程度に設定されればよい。

また、本発明は、図１に示すトレッドゴム１０とベルト７との間に、あるいは、図２に示すトレッドゴム１０ａ，１０ｂとベルト７との間に、トレッドゴム１０（トレッドゴム１０ａ，１０ｂ）と異なるゴム材で形成されたトレッドベース層（図示せず）を有するものであってもよい。

次に、実施例を示しながら本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
実施例１では、図１に示すタイヤＴ１と同様の構造を有する、１８５／６５Ｒ１５規格のものを常法によって作製した。

次に、作製されたタイヤＴ１について、トレッドゴム１０の粘弾性測定試験、トレッドゴム１０のゴム硬度測定試験、タイヤＴ１を装着した実車の燃料消費量測定試験（以下、「燃料消費試験」という）、およびタイヤＴ１のウエット制動距離測定試験（以下、「ウエット制動試験」という）を後記する要領で行った。その結果を表１に示す。なお、本実施例における燃料消費試験、およびウエット制動試験の測定結果は、後記する他の実施例および比較例との対比の便宜上、１００として表１に記す。

＜粘弾性測定試験＞
短冊状のトレッドゴム１０（幅５ｍｍ、厚み２ｍｍ）を試験片とした。そして、スペクトロメータ試験機（岩本製作所製）を使用して、この試験片のｔａｎδ（５℃）およびｔａｎδ（６０℃）を測定した。なお、測定は、初期伸長率１０％、加振歪率±２％、振動数１０Ｈｚの条件下で行った。

＜ゴム硬度測定試験＞
ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠してゴム硬度（Ａ）を測定した。

＜燃料消費試験＞
作製したタイヤＴ１をホイール（サイズ：１５×５・１／２ＪＪ）のリム９に組み付けた後に実車に装着した。なお、タイヤＴ１の空気圧は、２１０ｋＰａであった。そして、シャーシダイナモ上で実車走行させた際の燃料消費量を測定した。なお、この試験は、気温が２５℃および５℃の環境下に同一のモード（加減速を含む）で行った。ちなみに、この値が小さい程、燃料消費量が少ないことを示している。

＜ウエット制動試験＞
前記と同様にしてタイヤＴ１を装着した実車を、帯水路面（平均水深：１ｍｍ）上で走行させた。そして、１００ｋｍ／時間で走行中に急ブレーキを掛けた際の制動距離を測定した。ちなみに、この制動距離が小さい程、ウエット制動性能が優れていることを示している。

（実施例２）
実施例２では、図２に示すタイヤＴ２と同様の構造を有する、１８５／６５Ｒ１５規格のものを常法によって作製した。そして、トレッドゴム１０ａの容積Ｖ１と、両トレッドゴム１０ｂ，１０ｂの容積（２×Ｖ２）との比率[Ｖ１／（２×Ｖ２）]は、７０／３０に設定した。なお、表１中、比率[Ｖ１／（２×Ｖ２）]は、単に「ボリューム比」と記す。

次に、作製したタイヤＴ２について、実施例１と同様にして、粘弾性測定試験、ゴム硬度測定試験、燃料消費試験、およびウエット制動試験を行った。その結果を表１に示す。また、本実施例では、トレッドゴム１０ｂのｔａｎδ（０℃）、およびｔａｎδ（６０℃）を測定した。なお、ｔａｎδ（０℃）は、試験片の温度を０℃に設定した以外は、前記した粘弾性測定と同様に測定した。ちなみに、本実施例における燃料消費試験、およびウエット制動試験の測定結果は、実施例１の各試験の測定結果を１００とした場合における相対値で表１に記す。

（実施例３）
実施例３では、トレッドゴム１０ａの容積Ｖ１と、両トレッドゴム１０ｂ，１０ｂの容積（２×Ｖ２）との比率[Ｖ１／（２×Ｖ２）]を、５０／５０に設定した以外は、実施例２と同様にして、図２に示すタイヤＴ２と同様の構造を有する、１８５／６５Ｒ１５規格のものを常法によって作製した。

次に、作製したタイヤＴ２について、実施例１と同様にして、粘弾性測定試験、ゴム硬度測定試験、燃料消費試験、およびウエット制動試験を行った。その結果を表１に示す。また、実施例２と同様にして、トレッドゴム１０ｂのｔａｎδ（０℃）、およびｔａｎδ（６０℃）を測定した。なお、本実施例における燃料消費試験、およびウエット制動試験の測定結果は、実施例１の各試験の測定値を１００とした場合における相対値で表１に記す。

（比較例１乃至比較例３）
比較例１乃至比較例３では、トレッドゴム１０のｔａｎδ（５℃）、およびｔａｎδ（６０℃）が表１に示す値となっている以外は、実施例１のタイヤＴ１と同様の構造を有する、１８５／６５Ｒ１５規格のタイヤを常法によって作製した。

次に、作製したタイヤについて、実施例１と同様にして、粘弾性測定試験、ゴム硬度測定試験、燃料消費試験、およびウエット制動試験を行った。その結果を表１に示す。なお、比較例１乃至比較例３における燃料消費試験、およびウエット制動試験の測定結果は、実施例１の各試験の測定値を１００とした場合における相対値で表１に記す。

（実施例および比較例で作製されたタイヤの評価）
表１に示すように、比較例３でのトレッドゴム１０のｔａｎδ（６０℃）は、０．１８を超えているので（ｔａｎδ（６０℃）：０．２）、燃料消費試験（２５℃）で求められた相対値が、１０３となっている。これに対して、実施例１乃至実施例３でのトレッドゴム１０（トレッドゴム１０ａ）のｔａｎδ（６０℃）は、０．１８を下回っているので（ｔａｎδ（６０℃）：０．１４）、燃料消費試験（２５℃）で求められた相対値が、比較例３の１０３を下回っている。つまり、実施例１乃至実施例３で作製されたタイヤＴ１またはタイヤＴ２は、比較例３のタイヤと比較して実車が常温で走行する際の燃料消費量を低減させている。

また、比較例１でのトレッドゴム１０の［ｔａｎδ（５℃）／ｔａｎδ（６０℃）］は、３．８であり、比較例２でのトレッドゴム１０の［ｔａｎδ（５℃）／ｔａｎδ（６０℃）］は、２．５であって、いずれも２．０を超えている。そのため、燃料消費試験（５℃）で求められた相対値は、比較例１で１０９となって、比較例２で１０８となっている。これに対して、実施例１乃至実施例３でのトレッドゴム１０（トレッドゴム１０ａ）の
［ｔａｎδ（５℃）／ｔａｎδ（６０℃）］は、２．０を下回る、１．９となっている。そのため、燃料消費試験（５℃）で求められた相対値は、比較例１および比較例２の相対値を下回っている。つまり、実施例１乃至実施例３で作製されたタイヤＴ１またはタイヤＴ２は、比較例１および比較例２のタイヤと比較して実車が低温（５℃）で走行する際の燃料消費量を低減させている。

また、ウエット制動試験における実施例１と実施例２との対比、および実施例１と実施例３との対比から明らかなように、図２に示すタイヤＴ２は、ウエット制動性能に優れている。そして、実施例２のタイヤＴ２は、実施例３のタイヤＴ２と比較して低温（５℃）での燃料消費量が低減されており、実施例３のタイヤＴ２は、実施例２のタイヤＴ２と比較してウエット制動性能に優れている。

実施形態に係る夏用空気入りタイヤの回転軸に沿った断面を部分的に示す図である。 他の実施形態に係る夏用空気入りタイヤの回転軸に沿った断面を部分的に示す図である。

符号の説明

１ トレッド部
１０ トレッドゴム（タイヤゴム）
１０ａ トレッドゴム（タイヤゴム）
Ｔ１ タイヤ（夏用空気入りタイヤ）
Ｔ２ タイヤ（夏用空気入りタイヤ）

Claims (2)

1. トレッド部に、６０℃における損失正接であるｔａｎδ（６０℃）が０．１８以下であり、かつ前記ｔａｎδ（６０℃）に対する、５℃における損失正接であるｔａｎδ（５℃）の比［ｔａｎδ（５℃）／ｔａｎδ（６０℃）］が２．０以下であるタイヤゴムを用いたことを特徴とする夏用空気入りタイヤ。
2. 前記タイヤゴムのゴム硬度が、６０以上であることを特徴とする請求項１に記載の夏用空気入りタイヤ。

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