JP2008001168A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】転がり抵抗を充分に低下させながら、操縦安定性、耐摩耗性を向上させる。
【解決手段】転動時においてベルト層24の幅方向両端部の周囲におけるゴムの変形量は他の部位より大きいため、該部位、即ち、ベルト層24の幅方向両端をそれぞれ跨ぐ位置に、ＪＩＳ硬度が低いゴムからなる一対のベース層37を配置すれば、トレッド部15でのヒステリシスロスが効率的に小さくなって転がり抵抗が充分に低下する。しかも、ベース層37は前述の位置に一対配置されているだけであるため、トレッド部15全体の剛性低下は小さく、操縦安定性、耐摩耗性を向上させることもできる。
【選択図】図１

Description

この発明は、トレッドをキャップ層とベース層とから構成した空気入りタイヤに関する。

近年、地球環境保護の観点から自動車の燃費を向上させる努力が続けられており、空気入りタイヤにおいても転がり抵抗を低下させる提案が種々なされている。その一つとして、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。
特開平１１−１２９７１３号公報

このものは、トレッドを、接地側に位置するとともに、シリカが多量に配合され、トレッド部全域においてほぼ等厚であるキャップ層と、該キャップ層とベルト層との間に配置されるとともに、前記キャップ層より低ヒステリシスロスのゴムからなり、トレッド部全域においてほぼ等厚であるベース層とから構成したものである。

そして、このものは、ヒステリシスロスの多いカーボンブラックをヒステリシスロスの小さなシリカに置換することで転がり抵抗を低下させるとともに、湿潤路面での運動性能を維持するため、前述のシリカが配合されたゴムを路面に接するキャップ層として用い、加えて、ベース層にキャップ層より低ヒステリシスロスのＪＩＳ硬度の低いゴムを用いることで、転がり抵抗をさらに低下させるようにしている。

しかしながら、このような従来の空気入りタイヤにあっては、トレッド部全域に配置されているほぼ等厚のベース層を、キャップ層より低ヒステリシスロスの（ＪＩＳ硬度の低い）ゴムから構成しているため、トレッド部の剛性が低下し、この結果、操縦安定性や耐摩耗性が低下してしまうという課題があった。

この発明は、転がり抵抗を充分に低下させながら、操縦安定性、耐摩耗性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。

このような目的は、ビードコア間をトロイド状に延びるカーカス層と、カーカス層の半径方向外側に配置されたベルト層と、該ベルト層の半径方向外側に配置されたトレッドとを備えた空気入りタイヤにおいて、前記トレッドを、シリカが配合されたゴムからなるキャップ層と、キャップ層とベルト層との間でベルト層の幅方向両端をそれぞれ跨ぐよう配置され前記キャップ層よりＪＩＳ硬度の低いゴムからなる一対のベース層とから構成することにより、達成することができる。

転動時においてベルト層の幅方向両端部の周囲におけるゴムの変形量は他の部位より大きいが、このような部位に、即ち、ベルト層の幅方向両端をそれぞれ跨ぐ位置に、ＪＩＳ硬度が低くヒステリシスロスの小さなゴムからなる一対のベース層を配置したので、トレッド部のヒステリシスロスを効率的に小さくすることができ、空気入りタイヤの転がり抵抗が充分に低下する。しかも、前述したＪＩＳ硬度の低いゴムからなる一対のベース層はベルト層の幅方向両端を跨ぐ位置に一対配置されているだけであるため、トレッド部全体の剛性低下は小さく、この結果、操縦安定性、耐摩耗性を向上させることもできる。

また、請求項２に記載のようにベース層をリブに重なり合うように配置すれば、剛性の低いベース層の部位がリブにより補強され、この結果、トレッド部の剛性がさらに向上し、操縦安定性、耐摩耗性が向上する。さらに、請求項３に記載のように構成すれば、ウェット制動性能の低下を防止しながら、転がり抵抗を効果的に低下させることができる。

また、請求項４に記載のように構成すれば、トレッド部の剛性低下を効果的に抑制しながら、転がり抵抗を充分に低下させることができる。さらに、請求項５に記載のように構成すれば、ベルト剛性が高くなるため、操縦安定性、耐摩耗性をさらに向上させることができ、また、請求項６に記載のように構成すれば、低コストを図りながらロードノイズを低減させることができる。さらに、請求項７に記載のように構成すれば、補強コード径を小さくすることができるため、ベルト層の面外曲げ剛性の増加が抑制され、これにより、振動乗り心地性の悪化を効果的に抑制することができる。

以下、この発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１、２において、11は乗用車等に装着される空気入りラジアルタイヤであり、この空気入りタイヤ11は一対のビード部13を有し、各ビード部13にはビードコア12がそれぞれ埋設されている。また、前記空気入りタイヤ11は、これらビード部13から略半径方向外側に向かってそれぞれ延びるサイドウォール部14と、両サイドウォール部14の半径方向外端同士を連結する略円筒状のトレッド部15とをさらに備えている。

そして、この空気入りタイヤ11は前記ビードコア12間をトロイド状に延びてサイドウォール部14、トレッド部15を補強するカーカス層18を有し、このカーカス層18の両端部は前記ビードコア12の回りに折り返されている。ここで、前記カーカス層18の折返し部18ａの高さｈはタイヤ高さの12〜25％の範囲内であって従来より低く、この結果、ビード部13における剛性が低下して振動乗り心地性およびロードノイズが良好となっている。

前記カーカス層18は少なくとも１枚、ここでは１枚のカーカスプライ19から構成され、このカーカスプライ19は、タイヤ赤道Ｓに対して70〜90度のコード角で交差する、即ち、実質上ラジアル方向（子午線方向）に延びる多数本のスチール、有機繊維等からなる補強コードを、コーティングゴムで被覆することにより構成している。

24はカーカス層18の半径方向外側に配置され、一方のトレッド端部から他方のトレッド端部まで延在するベルト層であり、このベルト層24は少なくとも２枚（ここでは２枚）のベルトプライ25を半径方向に積層することで構成され、各ベルトプライ25は、例えばスチール、芳香族ポリアミドからなる非伸張性の互いに平行な多数本の補強コードを、コーティングゴムで被覆することにより構成している。そして、これらベルトプライ25を構成する補強コードはタイヤ赤道Ｓに対して10〜50度の角度で傾斜するとともに、少なくとも２枚のベルトプライ25において逆方向に傾斜している。

28は前記カーカス層18、ベルト層24の半径方向外側に配置されたトレッドとのしてのトップトレッドであり、このトップトレッド28の踏面には周方向に延びる複数本、ここでは７本の主溝29が形成されている。そして、タイヤ赤道Ｓ上に配置されている主溝29ａと、該主溝29ａの両外側に隣接して配置された一対の主溝29ｂとの間のトップトレッド28の踏面には、これら主溝29ａ、ｂによって周方向に連続して延びる一対のリブ30ａがそれぞれ画成されている。

また、前記主溝29ｂと、該主溝29ｂの両外側に隣接して配置された一対の主溝29ｃとの間の陸部は、これら主溝29ｂ、ｃに対して傾斜しながら交差する複数の横溝31によって周方向に複数に分断され、これにより、前記トップトレッド28の踏面には前述の主溝29ｂ、ｃ、横溝31ａによって複数のブロック32ａが画成される。さらに、前記主溝29ｃと、これら主溝29ｃの両外側に隣接して配置された一対の主溝29ｄとの間のトップトレッド28の踏面には、これら主溝29ｃ、ｄによって周方向に連続して延びる一対のリブ30ｂがそれぞれ画成されている。

また、前記主溝29ｄと接地端（トレッド端）Ｅとの間の陸部は、主溝29ｄに交差する複数の横溝31ｂによって周方向に複数に分断され、これにより、前記トレッド部15の踏面には前述の主溝29ｄ、横溝31ｂによって複数のブロック32ｂが画成される。なお、34はカーカス層28の軸方向両外側に配置されたサイドトレッドである。

ここで、前記トップトレッド28は、キャップ層36と、該キャップ層36とベルト層24との間に配置された一対のベース層37とから構成され、前記ベース層37はタイヤ赤道Ｓの両側でこれから離隔して配置されている。そして、前記キャップ層36はカーボンブラックの代わりにヒステリシスロスの小さなシリカが多量配合されたゴムから構成されており、この結果、ヒステリシスロスの多いカーボンブラックの配合割合が低下して空気入りタイヤ11の転がり抵抗が低下するとともに、湿潤路面での運動性能を維持することもできる。

ここで、前述のキャップ層36におけるシリカの配合割合は、該キャップ層36を構成するゴムに配合されている充填剤全量に対して40〜90質量％であることが好ましい。その理由は、シリカの配合割合が充填剤全量の40質量％未満であると、前述の転がり抵抗を効果的に低下させることができず、一方、90質量％を超えると、ウェット制動性能が低下することがあるからである。

そして、前述のキャップ層36を構成するゴムに配合されている充填剤としては、カーボンブラックやアルミニウム、マグネシウム、チタン、カルシウムの酸化物、水酸化物等を挙げることができ、さらに、該ゴムに配合されるシリカとしては、湿式シリカ（含水ケイ酸）、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等を挙げることができる。

一方、前記一対のベース層37は前記キャップ層36よりＪＩＳ硬度の低いゴムから構成されるとともに、ベルト層24の幅方向両端を跨ぐ位置にそれぞれ配置されている。ここで、空気入りタイヤ11の転動時においてベルト層24の幅方向両端部の周囲におけるゴムの変形量は他の部位より大きいため、このような部位に、即ち、前述したようなベルト層24の幅方向両端をそれぞれ跨ぐ位置に、ＪＩＳ硬度が低くヒステリシスロスの小さなゴムからなる一対のベース層37を配置すれば、トレッド部15でのヒステリシスロスを効率的に小さくすることができ、空気入りタイヤ11の転がり抵抗を充分に低下させることができる。

しかも、前述したＪＩＳ硬度の低いゴムからなる一対のベース層37はベルト層24の幅方向両端を跨ぐ位置に一対配置されているだけであるため、トレッド部15全体の剛性低下は小さく、この結果、操縦安定性、耐摩耗性を向上させることもできる。ここで、前述のＪＩＳ硬度とは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に従うタイプＡデュロメータ硬さ試験機を用いて測定したゴムの硬度である。

そして、前述したベース層37を構成するゴムのＪＩＳ硬度とキャップ層36を構成するゴムのＪＩＳ硬度との差は、 3〜12度の範囲内であることが好ましい。その理由は、前記硬度差が 3度未満であると、空気入りタイヤ11の転がり抵抗を充分に低下させることができず、一方、12度を超えると、トレッド部15の剛性が大きく低下することがあるからである。

また、各ベース層37の幅Ｖはトレッド接地幅Ｗの10〜40％の範囲内とすることが好ましい。その理由は、幅Ｖがトレッド接地幅Ｗの10％未満であると、空気入りタイヤ11の転がり抵抗を充分に低下させることができず、一方、40％を超えると、トレッド部15の剛性が大きく低下することがあるからである。このとき、前記各ベース層37の幅方向内端（タイヤ赤道Ｓ側端）は、トレッド部15の剛性低下を避けるためには、タイヤ赤道Ｓからトレッド接地幅Ｗの15％以上離隔していることが好ましい。

ここで、前述のトレッド接地幅Ｗとは、タイヤをＪＩＳ Ｄ４２０２に規定されている適用リムに装着した後、内部に前記ＪＩＳ Ｄ４２０２の空気圧ー荷重対応表に太字で示された正規内圧を充填するとともに、該空気圧ー荷重対応表に太字で示された正規荷重を作用させたときの、一方の接地端Ｅから他方の接地端Ｅまでの軸方向最大距離をいい、前記ＪＩＳに規定がないときは、本願出願時に通用している日本自動車タイヤ協会のＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫの規定を用いる。

また、前述したベース層37の厚さｔは、タイヤ赤道Ｓ上におけるトップトレッド28のゲージＧの10〜50％の範囲内であることが好ましい。その理由は、厚さｔがゲージＧの10％未満であると、空気入りタイヤ11の転がり抵抗を充分に低下させることができず、一方、50％を超えると、トレッド部15の剛性が大きく低下することがあるからである。

さらに、この実施形態においては、前述したベース層37と、前述した主溝29間のリブ30、ここではリブ30ｂとが半径方向に重なり合うよう配置しているが、このようにすると、剛性の低いベース層37の部位がリブ30ｂにより補強され、この結果、トレッド部15の剛性が向上して操縦安定性、耐摩耗性を向上させることができる。

41はベルト層24とトップトレッド28との間に該ベルト層24に重なり合うよう配置され、ベルト層24より幅広であるベルト補強層であり、このベルト補強層41は少なくとも１枚、ここでは１枚の補強プライ42から構成されている。各補強プライ42は、例えばゴム被覆された１本または少数本の補強コードからなるストリップをベルト層24の外側に周方向に螺旋状に多数回巻回することで構成している。

そして、前述の補強コードとしてナイロン繊維より弾性率の高い熱可塑性樹脂からなる有機繊維を用いており、この結果、ベルト剛性が高くなって接地形状が最適化するともに、コーナリングフォースが大きくなり、操縦安定性、耐摩耗性をさらに向上させることができる。ここで、ナイロン繊維より弾性率の高い有機繊維として、例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維またはポリエチレンナフタレート繊維を用いると、低コストを図りながらロードノイズを低減させることができるので、好ましく、他の有機繊維としては、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンイソフタレート繊維を挙げることができる。

また、ベルト補強層41を構成する補強コードとして、複数本の有機繊維フィラメントを束ねて同一方向に加撚した片撚りコードを用いているが、このようにすると、補強コード径を小さくすることができるため、ベルト層24の面外曲げ剛性の増加が抑制され、これにより、弾性率の高い有機繊維を用いた場合であっても、振動乗り心地性の悪化を効果的に抑制することができる。

次に、試験例について説明する。この試験に当たっては、トレッド部全域にほぼ等厚であるキャップ層およびベース層が設けられた従来タイヤと、トレッド部にキャップ層および該キャップ層とベルト層との間にベルト層の幅方向両端をそれぞれ跨ぐとともに、リブと重なり合う一対のベース層が設けられた実施タイヤとを準備した。ここで、各タイヤのサイズはいずれも 155/65Ｒ14であった。

また、前記各タイヤにおけるキャップ層のゴムには充填剤全量に対して45質量％のシリカが配合されている。一方、ベース層を構成するゴムのＪＩＳ硬度は56度で、キャップ層を構成するゴムより 9度だけ硬度が低く、さらに、前記ベース層はその幅方向内端がタイヤ赤道Ｓからトレッド接地幅Ｗの30％だけ離れるとともに、幅Ｖはトレッド接地幅Ｗの20％、厚さｔはゲージＧの25％であった。また、従来タイヤにおいては、ベルト層とトップトレッドとの間にナイロン繊維で補強されたベルト補強層を配置したが、実施タイヤにおいては片撚りのポリエチレンナフタレート繊維で補強されたベルト補強層を配置した。

次に、前述した各タイヤに 220ｋPaの内圧を充填するとともに2.55ｋＮの荷重を作用させながら直径 1.7ｍのドラムに押付けた。その後、時速80km/hで 2万km走行させるとともに、走行終了後トレッドの摩耗質量を測定し、耐摩耗性を求めた。その結果を従来タイヤを指数 100で表すと、実施タイヤでは 180まで耐摩耗性が向上していた。ここで、数値が大であるほど、耐摩耗性は良好である。

次に、前述の各タイヤを前述と同一条件下で、時速100km/hから20km/hに低下するまでドラムを惰性回転させ、その間の時間を測定して、転がり抵抗を求めた。その結果は、従来タイヤを指数 100で表すと、実施タイヤでは 105まで転がり抵抗が低下していた。ここで、数値が大であるほど、転がり抵抗が小さく良好である。

次に、前述の各タイヤを国産乗用車に装着した後、ドライ路面のサーキットを走行させ、熟練したテストドライバーによって操縦安定性の評価を行った。その結果、従来タイヤを指数 100で表すと、実施タイヤでは 107まで操縦安定性が向上していた。ここで、数値が大であるほど、操縦安定性は良好である。

この発明は、トレッドをキャップ層とベース層とから構成した空気入りタイヤの産業分野に適用できる。

この発明の実施形態１を示す子午線断面図である。 トレッド部の平面図である。

符号の説明

11…空気入りタイヤ 12…ビードコア
18…カーカス層 24…ベルト層
28…トレッド 30ｂ…リブ
36…キャップ層 37…ベース層
41…ベルト補強層

Claims (7)

1. ビードコア間をトロイド状に延びるカーカス層と、カーカス層の半径方向外側に配置されたベルト層と、該ベルト層の半径方向外側に配置されたトレッドとを備えた空気入りタイヤにおいて、前記トレッドを、シリカが配合されたゴムからなるキャップ層と、キャップ層とベルト層との間でベルト層の幅方向両端をそれぞれ跨ぐよう配置され前記キャップ層よりＪＩＳ硬度の低いゴムからなる一対のベース層とから構成したことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記トレッドの踏面に画成された周方向に連続して延びるリブと前記ベース層とを重なり合うよう配置した請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記キャップ層におけるシリカの配合割合は、該キャップ層を構成するゴムに配合されている充填剤全量に対して40〜90質量％である請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 各ベース層の幅Ｖはトレッド接地幅Ｗの10〜40％の範囲内である請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記ベルト層とトレッドとの間に、ナイロン繊維より弾性率の高い有機繊維からなるゴム被覆された補強コードを周方向に螺旋状に巻回することで構成したベルト補強層を配置した請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記有機繊維はポリエチレンテレフタレート繊維またはポリエチレンナフタレート繊維である請求項５記載の空気入りタイヤ。
7. 前記補強コードは、複数本の有機繊維フィラメントを束ねて同一方向に加撚した片撚りコードである請求項５または６記載の空気入りタイヤ。

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