JP2011173469A

JP2011173469A - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP2011173469A
Application number: JP2010037691A
Authority: JP
Inventors: Takashi Maekita; 高志前北
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2011-09-08

Abstract

【課題】タイヤの転がり抵抗が小さく、かつこのタイヤを装着した自動車の操縦安定性も良好な、省燃費でかつ良好な操縦安定性を有する空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】サイドウォール部を構成する外皮ゴムが、少なくとも所定の第１ゴム層および所定の第２ゴム層の積層構造で構成され、かつ第１ゴム層と第２ゴム層との積層界面が、タイヤ幅方向断面で見て、波状に形成してなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤに関し、特に、省燃費でかつ良好な操縦安定性を有する空気入りラジアルタイヤに関する。

近年、地球環境問題に関し、自動車による環境負荷を低減させることを目的として、省燃費の自動車の開発が望まれている。この自動車の省燃費化には、エンジン性能等の寄与のみならず、タイヤの転がり抵抗による寄与も無視できるものではない。

一般に、タイヤの転がり抵抗の主な要因として、タイヤ転動中に繰り返し変形が発生することに起因する、ゴムや有機繊維のエネルギー損失、タイヤが路面と接する時に発生する摩擦による損失、および、タイヤが空気中を移動することで発生する空気抵抗の３つが挙げられる。

これらのうち、繰り返し変形に伴う損失は、与えられたエネルギーの一部が、ゴム内部で失われて熱エネルギーに変換されたことにより生じたものであり、一般に、ヒステリシスロスと呼ばれている。

特許文献１には、ゴム成分に所定の誘電体および微細炭素繊維を配合することにより、タイヤのゴムのヒステリシスロスを低減させる技術が開示されている。しかしながら、ヒステリシスロスの小さいゴムは、一般に弾性率も小さくなるという特性を有し、このゴムを変形の多いタイヤのサイドウォール部に用いた場合、自動車の操縦安定性が低下するという懸念がある。

特許第４０９４３６５号公報

本発明の目的は、タイヤの転がり抵抗が小さく、省燃費でかつ良好な操縦安定性を有する空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

発明者は、省燃費と良好な操縦安定性とを両立させるため、サイドウォール部を構成する外皮ゴムの適正化について検討を行った。その結果、歪の集中するサイドウィール部に、ヒステリシスロスの小さいゴム層と弾性率の大きなゴム層とを積層して用いた場合、操縦安定性を損なうことなく、タイヤの転がり抵抗を低減できることがわかった。しかし、弾性率の大きなゴム層を用いたことにより、タイヤの径方向(縦方向)のバネ特性が上がってしまい、良好な乗心地性能を確保することができなかった。そこで、その改善を試みたところ、これら２種類のゴムを、タイヤ幅方向断面で見て、それらの積層界面が波状となるよう配置することにより、良好な操縦安定性および良好な乗心地性能を維持したまま、省燃費化を達成できることを見出した。

本発明は、上記の知見に立脚するもので、その要旨構成は以下の通りである。
（１）一対のビード部と、該ビード部からそれぞれタイヤ径方向に延びる一対のサイドウォール部と、該サイドウォール部に跨って延びるトレッド部とを具える空気入りラジアルタイヤであって、前記サイドウォール部を構成する外皮ゴムが、少なくとも第１ゴム層および第２ゴム層の積層構造で構成され、かつ前記第１ゴム層と前記第２ゴム層との積層界面が、タイヤ幅方向断面で見て、波状に形成してなり、前記第１ゴム層は、第１の損失正接(tanδ₁)を有し、前記第２ゴム層は、第２の損失正接(tanδ₂)を有し、前記第１の損失正接(tanδ₁)が、前記第２の損失正接(tanδ₂)よりも小さく、かつ前記第１ゴム層は、第１の貯蔵弾性率(Ｅ’₁)を有し、前記第２ゴム層は、第１の貯蔵弾性率(Ｅ’₁)よりも大きい第２の貯蔵弾性率(Ｅ’₂)を有することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。

（２）前記第１ゴム層と前記第２ゴム層との積層界面は、タイヤ幅方向断面で見て正弦波状に形成してなる上記（１）に記載の空気入りラジアルタイヤ。

（３）前記第１ゴム層をタイヤ外面側に配置し、前記第２ゴム層をタイヤ内面側に配置する上記（１）または（２）に記載の空気入りラジアルタイヤ。

本発明によれば、タイヤのサイドウォール部を構成する外皮ゴムを、所定の特性を有する少なくとも第１ゴム層および第２ゴム層の積層構造で構成し、かつ第１ゴム層と第２ゴム層との積層界面を、タイヤ幅方向断面で見て波状に形成することにより、良好な操縦安定性および乗心地性能を維持したままで、省燃費の空気入りラジアルタイヤを提供することができる。

図１は、本発明に従う空気入りラジアルタイヤの模式的断面図である。

本発明に従う空気入りラジアルタイヤの実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明の空気入りラジアルタイヤ１００は、図１に示すように、一対のビード部１と、これらビード部１からそれぞれタイヤ径方向に延びる一対のサイドウォール部２と、これらサイドウォール部２に跨って延びるトレッド部３とを具え、サイドウォール部２を構成する外皮ゴムが、少なくとも第１ゴム層４および第２ゴム層５の積層構造で構成される。

第１ゴム層４は、第１の損失正接(tanδ₁)を有し、第２ゴム層５は、第２の損失正接(tanδ₂)を有する。ここで、損失正接とは、貯蔵弾性率と損失弾性率の比のことをいい、材料が変形する際に、どの程度のエネルギーを吸収するか(発熱性)を示し、数値が小さいほど発熱性が小さく、低ヒステリシスロスであることを示す。この損失正接は、動的粘弾性測定装置により測定される。

本発明は、第１の損失正接が、第２の損失正接よりも小さいことを特徴とする。このように、損失正接の小さい第１ゴム層４を配設することにより、タイヤの転がり抵抗を低減させることができる。

また、第１ゴム層４は、第１の貯蔵弾性率(Ｅ'₁)を有し、第２ゴム層５は、第２の貯蔵弾性率(Ｅ'₂)を有する。ここで、貯蔵弾性率とは、歪と同位相の弾性応力の比のことをいい、材料が弾性的にエネルギーを貯蔵する能力を示し、数値が大きいほど高い弾性であることを示す。この貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置により測定される。

本発明は、第２の貯蔵弾性率が、第１の貯蔵弾性率よりも大きいことを特徴とする。このように、貯蔵弾性率の大きい第２ゴム層５を配設することにより、タイヤの剛性を確保し、操縦安定性を維持することができる。

なお、これらの損失正接および貯蔵弾性率は、例えばゴム成分に微細炭素繊維等の所定の補強性充填剤を配合することで調整することができる。

第１の損失正接は、０．０５以上０．１５未満の範囲であるのが好ましい。第１の損失正接が０．０５未満だと、応答が遅れるおそれがあり、第１の損失正接が０．１５以上だと、ロスが大きく、タイヤの転がり抵抗を十分に低減することができないためである。

第２の損失正接は、０．１５以上０．２５以下の範囲であるのが好ましい。第２の損失正接が０．１５未満では第１の損失正接と差があまりなく、第２ゴム層５を配設した効果を十分に得ることができず、一方で、第２の損失正接が０．２５を超えると、ロスが大きく、タイヤの転がり抵抗を十分に低減することができないためである。

第１の貯蔵弾性率は、１．５以上４．０未満の範囲であるのが好ましい。第１の貯蔵弾性率が１．５未満だと、サイドゴムとしては柔らかすぎるおそれがあり、第１の貯蔵弾性率が４．０以上だと、第２の貯蔵弾性率と差があまりなく、第１ゴム層４を配設した効果を十分に得ることができないためである。

第２の貯蔵弾性率は、４．０以上９．０以下の範囲であるのが好ましい。第２の貯蔵弾性率が４．０未満だと、第１の貯蔵弾性率と差があまりなく、剛性不足となるおそれがあり、第２の貯蔵弾性率が９．０を超えると、サイドゴムとしては硬すぎるおそれがあるためである。

第１ゴム層４をタイヤ外面側に配置し、第２ゴム層５をタイヤ内面側に配置するのが好ましい。サイドウォール部２のタイヤ外面側は、特に変形が大きく、ヒステリシスロスも大きくなるため、上述したような、損失正接の小さい第１ゴム層４を配設するのが好ましい。

また、本発明は、第１ゴム層４と前記第２ゴム層５との積層界面を、タイヤ幅方向断面で見て、波状に形成してなることを特徴とする。ここで、「波状」とは、図１に示すような正弦波や、図面には示されない三角波等、タイヤ幅方向断面で見て周期的に界面が変化するような形状のことをいう。

第１ゴム層４と前記第２ゴム層５との積層界面は、タイヤ幅方向断面で見て、波状に形成することにより、界面を波状に形成しなかったものと比較して、サイドウォール部２がタイヤ径方向に曲がりやすくなるため、高剛性の第２ゴム層５を配設したことによる乗心地性能の低下を最小限に抑えることができる。

また、界面を波状に形成しなかったものと比較して、第１ゴム層４と第２ゴム層５との接触面積が増加するため、ゴム同士の密着性を高め、２種のゴム間の剥離を効果的に防止することができる。

加えて、本発明は、界面を波状に形成しなかったものと比較して、前後またはねじれ方向の剛性を向上させることができ、これにより、コーナー時の応答性を向上させることができる。

第１ゴム層４と第２ゴム層５との積層界面は、タイヤ幅方向断面で見て正弦波状に形成してなるのが好ましい。正弦波は、応力が集中しやすい頂点部等がないため、サイドウォール部２の変形時に、亀裂が発生するのを効果的に防止できるためである。

第１ゴム層４および第２ゴム層５の厚さの、サイドウォール部２の総厚に対するそれぞれの割合は、用途に応じて適宜設定することが可能である。例えば、操縦安定性を重視する場合には、第２ゴム層を厚くすることが好ましく、具体的には、総厚の６０〜９０％の厚さにすることが好適である。また、乗心地性を重視する場合には、第１ゴム層を厚くすることが好ましく、具体的には、総厚の６０〜９０％の厚さにすることが好適である。

また、タイヤ幅方向断面で見たときの積層界面が呈する波形の振幅および波長についても、用途に応じて適宜設定することが可能である。

本発明は、サイドウォール部２を構成する外皮ゴムが、少なくとも第１ゴム層４および第２ゴム層５の積層構造で構成されていればよく、必要に応じて、さらに１以上のゴム層を具えることもできる。

上述したところは、本発明の実施形態の一例を示したものであって、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

図１に示す基本構造を有する、サイズ２２５／５０Ｒ１７の空気入りラジアルタイヤを表１の諸元に基づいて試作し、各共試タイヤについて操縦安定性、乗心地性能、ブレーキ性能、転がり抵抗性能について評価するテストを行った。表１に示す諸元以外のタイヤ構造については、全ての実施例および比較例において同様に製造した。

(操縦安定性・乗心地性能)
操縦安定性は、上記タイヤを、適用リム(７．５Ｊ)に装着し、タイヤの内圧を２００ｋＰａとしたタイヤリム組立体を、車両の全輪に装着し、乾燥舗装路の一周３ｋｍのテストコースを走行するのに要したタイムを評価した。また、乗心地性能は、評価ドライバーの官能評価により評価した。表２にそれらの評価結果を示す。なお、表２中の操縦安定性と乗心地性能の数値は、いずれも比較例１を１００としたときの指数比で示したものであり、指数比の値は、いずれも大きいほど各性能が良好であることを意味する。

(ブレーキ性能)
ブレーキ性能は、初速１００ｋｍ/ｈからブレーキ踏み込み時から停止するまでの制動距離を計測し、この測定値から評価した。表２にこの評価結果を示す。なお、表２中のブレーキ性能の数値は、比較例１を１００としたときの指数比で示したものであり、指数比の値は、いずれも大きいほどブレーキ性能が良好であることを意味する。

(転がり抵抗性能)
転がり抵抗性能は、転がり抵抗試験機を用いて測定した数値から評価した。表２にこの評価結果を示す。なお、表２中の転がり抵抗性能の数値は、比較例１を１００としたときの指数比で示したものであり、指数比の値は、いずれも大きいほど転がり抵抗性能が良好であることを意味する。

表２に示すとおり、本発明に従う実施例１〜３の空気入りラジアルタイヤは、比較例１〜３と比較して、良好な操縦安定性能および乗心地性能を維持したままで、転がり抵抗性能を低減することができ、省燃費化を達成できていることがわかる。

本発明によれば、タイヤのサイドウォール部を構成する外皮ゴムを、所定の特性を有する少なくとも第１ゴム層および第２ゴム層の積層構造で構成し、かつ第１ゴム層と第２ゴム層との積層界面を、タイヤ幅方向断面で見て波状に形成することにより、良好な操縦安定性および乗心地性能を維持したままで、省燃費の空気入りラジアルタイヤを得ることができる。

１００空気入りラジアルタイヤ
１ビード部
２サイドウォール部
３トレッド部
４第１ゴム層
５第２ゴム層

Claims

一対のビード部と、該ビード部からそれぞれタイヤ径方向に延びる一対のサイドウォール部と、該サイドウォール部に跨って延びるトレッド部とを具える空気入りラジアルタイヤであって、
前記サイドウォール部を構成する外皮ゴムが、少なくとも第１ゴム層および第２ゴム層の積層構造で構成され、かつ前記第１ゴム層と前記第２ゴム層との積層界面が、タイヤ幅方向断面で見て、波状に形成してなり、
前記第１ゴム層は、第１の損失正接(tanδ₁)を有し、
前記第２ゴム層は、第２の損失正接(tanδ₂)を有し、
前記第１の損失正接(tanδ₁)が、前記第２の損失正接(tanδ₂)よりも小さく、かつ
前記第１ゴム層は、第１の貯蔵弾性率(Ｅ’₁)を有し、
前記第２ゴム層は、第１の貯蔵弾性率(Ｅ’₁)よりも大きい第２の貯蔵弾性率(Ｅ’₂)を有する
ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記第１ゴム層と前記第２ゴム層との積層界面は、タイヤ幅方向断面で見て正弦波状に形成してなる請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記第１ゴム層をタイヤ外面側に配置し、前記第２ゴム層をタイヤ内面側に配置する請求項１または２に記載の空気入りラジアルタイヤ。