JP2009166526A - 低燃費ラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、従来の低燃費ラジアルタイヤに比較して、転がり抵抗を充分に低減することができ、これを装着した自動車の走行抵抗を確実に低減することができる低燃費ラジアルタイヤを提供することにある。
【解決手段】本発明の低燃費ラジアルタイヤＴは、サイドウォール部５のゴム層３が、内層３ａとこの内層３ａの外側に配置される外層３ｂとの２層を含み、前記内層３ａが高伝熱性のゴムで形成されており、前記外層３ｂが高断熱性のゴムで形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りの低燃費ラジアルタイヤに関する。

従来、空気入りの低燃費ラジアルタイヤとしては、転動時の発熱を抑えてエネルギロスを低減したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このタイヤは、サイドウォール部のゴム層を内層および外層の２層構造とし、内層のゴムの硬度を外層のゴムの硬度よりも低く設定している。このタイヤは、サイドウォール部のゴム層の硬度が低いと転動時の発熱量が小さくなる反面、剛性が低下するとの知見に基づいてなされたものであって、内層でタイヤの発熱量を低減するとともに、外層でタイヤの剛性を確保している。
特開平６−１６０１７号公報

しかしながら、本発明者らは、後記するようにタイヤが所定の温度を超えると、タイヤの温度が高くなればなるほどタイヤの転がり抵抗が小さくなることを確認している。したがって、従来の低燃費ラジアルタイヤ（例えば、特許文献１参照）は、発熱量を低減しているために、これを装着した自動車の運転環境、走行路面の状態等によっては、転がり抵抗が充分に低減されるようにタイヤの温度を高く維持することができない場合がある。

そこで、本発明の課題は、従来の低燃費ラジアルタイヤに比較して、転がり抵抗を充分に低減することができ、これを装着した自動車の走行抵抗を確実に低減することができる低燃費ラジアルタイヤを提供することにある。

前記課題を解決する本発明の低燃費ラジアルタイヤは、サイドウォール部のゴム層が、内層とこの内層の外側に配置される外層との２層を含み、前記内層が高伝熱性のゴムで形成されており、前記外層が高断熱性のゴムで形成されていることを特徴とする。
一般に、転動時にトレッド部で発生した熱は、表面積が大きいサイドウォール部に伝わって主にこのサイドウォール部から自動車の走行風とタイヤ回転による気流により冷やされて大気中に放散される。
これに対して、本発明の低燃費ラジアルタイヤは、サイドウォール部のゴム層に高断熱性のゴムからなる外層を有しているので、サイドウォール部からの熱の放散が抑制される。その結果、本発明の低燃費ラジアルタイヤは、従来の低燃費ラジアルタイヤ（例えば、特許文献１参照）と比較して、トレッド部の温度をより高く維持することができる。したがって、本発明の低燃費ラジアルタイヤでは、従来の低燃費ラジアルタイヤ（例えば、特許文献１参照）と比較して、転がり抵抗を充分に低減することができ、これを装着した自動車の走行抵抗を確実に低減することができる。
また、このような低燃費ラジアルタイヤにおいては、前記内層の厚さは、前記ゴム層の厚さの３０％以上、９０％以下であることが望ましい。

本発明によれば、従来の低燃費ラジアルタイヤに比較して、転がり抵抗を充分に低減することができ、これを装着した自動車の走行抵抗を確実に低減することができる低燃費ラジアルタイヤを提供することができる。

以下に、本発明に係る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。ここで参照する図面において、図１は、実施形態に係る低燃費ラジアルタイヤの回転軸に沿った断面を部分的に示す図である。
本発明の低燃費ラジアルタイヤは、高伝熱性のゴムで形成された内層と、高断熱性のゴムで形成された外層とからなるゴム層をサイドウォール部に有することを主な特徴とする。ここでは、サイドウォール部のゴム層を構成する内層および外層を説明するに先立って、この低燃費ラジアルタイヤの全体的な構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る低燃費ラジアルタイヤＴ（以下、単に「タイヤＴ」ということがある）は、ビード部２と、トレッド部１と、ショルダ部４（バットレス部とも言われる）と、サイドウォール部５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Ｔをリム９に組み付けるためのものであり、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、ビードコア２ａが配置されている。ビードコア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、このビードコア２ａは、後記するカーカスプライ層６をビード部２で支持している。

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。このトレッド部１には、トレッドゴム１０が配置されている。

ショルダ部４は、後記するサイドウォール部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。

カーカスプライ層６は、タイヤＴの骨格となるものであり、リム９の周方向で延びるトロイド状の形状を呈している。そして、カーカスプライ層６の端部は、ビードコア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コア２ａで支持されることとなる。ちなみに、折り返されたカーカスプライ層６の内側には、ビードフィラー２ｂが充填されている。

そして、トレッド部１のカーカスプライ層６の外側には、ベルト層７が配置されている。このベルト層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、カーカスプライ層６をタイヤＴ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Ｔの幅方向に平坦になるようにしている。ベルト層７は一般的乗用車用ラジアルタイヤでは２層配置されている。

このようなビード部２、ショルダ部４、トレッド部１、および次に説明するサイドウォール部５は一体となって、リム９の周方向にトロイド状に延びて環状の空気室１１を画成している。ちなみに、タイヤＴ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の全体にわたってインナライナ８が形成されている。

次に、サイドウォール部５について説明する。サイドウォール部５は、ビード部２から延びてタイヤＴの両側壁を形成しており、カーカスプライ層６の外側に配置されるゴム層３を備えている。

このゴム層３は、内層３ａと、この内層３ａの外側に配置される外層３ｂとの２層で構成されている。そして、前記したように、内層３ａは、高伝熱性のゴムで形成されており、外層３ｂは、高断熱性のゴムで形成されている。
内層３ａの高伝熱性のゴムとしては、例えば、マトリックスであるゴムベースに良伝熱性の充填材を混合したものが挙げられる。良伝熱性の充填材としては、例えば、カーボン等が挙げられる。
外層３ｂの高断熱性のゴムとしては、例えば、マトリックスであるゴムベースに良断熱性の充填材を混合したものが挙げられる。良断熱性の充填材としては、例えば、シリカ、ガラスビーズ等が挙げられる。ちなみに、ガラスビーズは、５００μｍ以下のものが望ましく、中でも真空ガラスビーズが望ましい。そして、このような高断熱性のゴムで形成した外層３ｂは、高伝熱性のゴムで形成した内層３ａよりも、伝熱性が低いもの（貧伝熱性のもの）となる。
このようなゴム層３での内層３ａの比率は、厚さの比率で３０％以上、９０％以下が望ましい。

次に、本実施形態に係るタイヤＴ（図１参照）の作用効果について説明する。
このタイヤＴを装着した自動車が走行を開始すると、転動するタイヤＴは、主に、トレッド部１を形成するトレッドゴム１０等のヒステリシスロスによって発熱する。
ここで図２を参照しながらトレッド部１のゴムの温度と損失正接（ｔａｎδ）との関係を説明する。図２は、トレッドゴムの温度（℃）と損失正接（ｔａｎδ）との関係を示すグラフである。測定は、１９５／６５Ｒ１５サイズのタイヤの５０ｋｍ/ｈでのトレッドゴム入力周波数にほぼ相当する５０Ｈｚの加振で、雰囲気温度２０℃で実施した。ちなみに、損失正接（ｔａｎδ）とは、粘弾性体であるゴムの貯蔵弾性率Ｅに対する損失弾性率Ｅ´の比（Ｅ´／Ｅ）で表される値であり、δは、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。
図２に示すように、トレッドゴムの温度（℃）が上昇すると、損失正接（ｔａｎδ）は−２０℃付近で最大となった後に、３０℃付近に至るまで急激に減少する。つまり、タイヤＴの転がり抵抗は急激に減少する。そして、３０℃を超える斜線で示す領域Ａでは損失正接（ｔａｎδ）はなだらかに減少していく。
したがって、図１に示すトレッド部１の温度が望ましくは３０℃を超えて高く維持されることによって、タイヤＴの転がり抵抗は効率的に低減されることとなる。

一方、本実施形態に係るタイヤＴ（図１参照）では、転動時にトレッド部１で発生した熱が、高伝熱性のゴムからなる内層３ａを伝わって、表面積が大きいサイドウォール部５から大気中に放散されようとするところ、内層３ａの外側に高断熱性のゴムからなる外層３ｂが配置されているので、サイドウォール部５からの熱の放散が抑制される。その結果、本実施形態に係るタイヤＴは、従来の低燃費ラジアルタイヤ（例えば、特許文献１参照）と比較して、トレッド部１の温度をより高く維持することができる。したがって、本実施形態に係るタイヤＴでは、従来の低燃費ラジアルタイヤ（例えば、特許文献１参照）と比較して、転がり抵抗を充分に低減することができ、これを装着した自動車の走行抵抗を確実に低減することができる。

また、本実施形態に係るタイヤＴでは、サイドウォール部５のゴム層３に高断熱性のゴムからなる外層３ｂを配置することによってトレッド部１の表面温度を高く維持するので、その表面温度を高く維持するためにトレッドゴム１０の組成やトレッド部１の構造に変更を加える必要がない。その結果、本実施形態に係るタイヤＴでは、優れた制動性能や、乗り心地、操縦安定性等を充分に発揮するように、トレッド部１を自由に構成することができる。

また、本実施形態に係るタイヤＴは、サイドウォール部５に高伝熱性のゴムからなる内層３ａを備えているので、転動時にトレッド部１で発生した熱をサイドウォール部５に効率良く伝える。その結果、本実施形態に係るタイヤＴは、高伝熱性のゴムからなる内層３ａを有しないものよりも、タイヤＴが飽和温度に達する時間が短縮される。つまり、本実施形態に係るタイヤＴは、自動車が走行を開始してから転がり抵抗が最も低減されるまでに要する時間を短縮することができる。
そして、本実施形態に係るタイヤＴは、ゴム層３での内層３ａの比率を、前記した３０％以上、９０％以下の範囲に設定することで、内層３ａの伝熱性がより向上する。その結果、このタイヤＴは、前記した転がり抵抗が最も低減されるまでに要する時間をより効率的に短縮することができる。

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、マトリックスであるゴムベースに良伝熱性の充填材を混合した高伝熱性のゴムで内層３ａを形成することを想定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、良伝熱性の充填材を含まない高伝熱性のゴム組成物からなる内層３ａを有するものであってもよい。また、前記実施形態では、マトリックスであるゴムベースに良断熱性の充填材を混合した高断熱性のゴムで外層３ｂを形成することを想定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、良断熱性の充填材を含まない高断熱性のゴム組成物からなる外層３ｂ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）
実施例では、図１に示すタイヤＴと同様の構造を有する１９５／６５Ｒ１５規格のものを常法によって作製した。
サイドウォール部５におけるゴム層３の内層３ａのゴム、および外層３ｂのゴムは、次の表１に示す組成（配合）のものを使用した。なお、ゴム層３の厚さが最大となる部分で、内層３ａの厚さは、３ｍｍとなるように設定し、外層３ｂの厚さは、２ｍｍとなるように設定した。つまり、内層３ａの厚さは、ゴム層３の厚さの６０％を占めるように設定した。なお、以下の説明においては、タイヤＴにおけるサイドウォール部５、ゴム層３、内層３ａ、および外層３ｂの各符号は省略する。

なお、表１中、ＮＲは天然ゴム（ＳＴＲ）を表し、ＢＲはブタジエンゴムを表している。また、カーボンは、東海カーボン社製のシーストＦを使用し、シリカは、日本シリカ社製のニップシール（登録商標）ＶＮ３ ＡＱを使用し、カップリング剤は、デグッサ社製のＳＩ６９を使用し、老化防止剤は、大内新興化学社製のノクラック（登録商標）６Ｃを使用し、加硫促進剤は、大内新興化学社製のノクセラー（登録商標）ＮＳ−Ｆを使用した。ちなみに、ワックスには日本精鑞社製のＯＺＯＡＣＥ００１５を使用した。

そして、作製されたタイヤＴについて、コーストダウンタイム（Coast down time）の測定を行った。このコーストダウンタイムは、タイヤＴを自動車に装着し、５５ｋｍ／ｈの一定速度でアスファルトの路面を走行する自動車が、その後の惰性走行で４５ｋｍ／ｈの速度に低下するまでに要する時間（秒）である。ちなみに、この測定では、自動車は、排気量１．８Ｌのセダン車を使用するとともに、外気温１８〜２３℃のもとにＴＲＩＡＳ（新型自動車の試験方法）に準拠して走行させた。そして、コーストダウンタイムは、表２に示すように、環境温度（気温、路面温度）の違いにより発生するトレッド部の表面温度（℃）違い毎に合計６回測定した。その結果を表２および図３に示す。なお、図３は、実施形態に係るタイヤ、および後記する比較例に係るタイヤにおけるコーストダウンタイムの測定結果を示すグラフであり、横軸がトレッド部の表面温度（℃）を示し、縦軸がコーストダウンタイム（秒）を示している。すなわち、コーストダウンタイムが大きいほど、タイヤによる走行抵抗が小さいことを意味している。ちなみに、従来のタイヤ転がり抵抗試験によるタイヤ抵抗値の比較では無く、コーストダウンテストによる走行抵抗測定を行った理由は、タイヤ転がり抵抗試験においては、タイヤ回転による気流の発生はあるが、自動車の走行により発生した車速によるタイヤ冷却気流の発生は無く、実際のタイヤの使われ勝手と状況が異なることを鑑みて、実施したものである。

（比較例）
比較例では、サイドウォール部におけるゴム層を、実施例１で内層に使用したゴムからなる一層で構成した以外は実施例１と同様にタイヤを作製した。そして、このタイヤについて、実施例１と同様にコーストダウンタイムを測定した。その結果を表３および図３に示す。なお、自動車が走行を開始してから１回目のコーストダウンタイムを測定するまでのタイヤ及び車両の慣らし走行の時間は、実施例と比較例とで一致させている。また、走行抵抗に影響を及ぼす駆動系やエンジン、ミッションの油脂類の温度などは両者の比較で差が無いことを確認しながら試験を行っている。

（実施例および比較例で作製されたタイヤの評価）
表２、表３、および図３に示すように、ほぼ同一の環境条件（気温１８℃、路面温度２０℃）であるにもかかわらず、比較例の１回目のコーストダウンタイムを測定した際のトレッド部の表面温度が２７．６℃であるのに対して、実施例の１回目のコーストダウンタイムを測定した際のトレッド部の表面温度は２９．５℃であった。このことから実施例のタイヤＴでは、ゴム層の外層が保温効果を示すことが確認された。
そして、実施例のタイヤＴ、および比較例のタイヤは、ともにトレッド部の表面温度が高くなればなるほどコーストダウンタイムが長くなっている。つまり、トレッド部の表面温度が高くなればなるほどタイヤの転がり抵抗が低減されて、自動車の走行抵抗が低減されている。このことは、前記した図２に示す損失正接（ｔａｎδ）の推移を示す結果と一致している。

そして、実施例のタイヤＴは、比較例のタイヤよりもコーストダウンタイムが長いことが明らかになった。さらに詳しく説明すると、表２、および図３に示すように、実施例のタイヤＴは、トレッド部の表面温度が２９．５℃以上で、比較例のタイヤよりもコーストダウンタイムが長くなっている。したがって、前記した図２に示す結果をも併せて考慮すると、外気温２０℃の標準的環境温度の下ではトレッド部の表面温度が３０℃以上となるように、外層を形成したタイヤＴが望ましいことが判明した。

実施形態に係る低燃費ラジアルタイヤの回転軸に沿った断面を部分的に示す図である。 トレッドゴムの温度（℃）と損失正接（ｔａｎδ）との関係を示すグラフである。 実施形態に係るタイヤ、および比較例に係るタイヤにおけるコーストダウンタイムの測定結果を示すグラフであり、横軸がトレッド部の表面温度（℃）を示し、縦軸がコーストダウンタイム（秒）を示している。

符号の説明

１ トレッド部
３ ゴム層
３ａ 内層
３ｂ 外層
５ サイドウォール部
１０ トレッドゴム
Ｔ 低燃費ラジアルタイヤ

Claims (2)

1. サイドウォール部のゴム層が、内層とこの内層の外側に配置される外層との２層を含み、前記内層が高伝熱性のゴムで形成されており、前記外層が高断熱性のゴムで形成されていることを特徴とする低燃費ラジアルタイヤ。
2. 前記内層の厚さは、前記ゴム層の厚さの３０％以上、９０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の低燃費ラジアルタイヤ。

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