JP2012183953A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト端における歪エネルギー損失を抑制し、タイヤの諸性能を維持しながら、転がり抵抗をさらに低減した空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】１対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に、複数のベルト層からなるベルトおよび、タイヤ赤道面に沿って延びる複数の周方向溝が形成されたトレッドを具える空気入りタイヤにおいて、前記トレッドは、少なくとも１層のトレッドゴム層からなり、前記複数のベルト層の端部うち、タイヤ幅方向最外側に位置する端部を覆うように、前記ベルトと前記トレッドゴム層との間に、ゴムシートが配置され、６０℃における前記ゴムシートの損失正接は、前記トレッドゴム層の損失正接より低い。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり抵抗を低減させた空気入りタイヤに関するものである。

近年、地球温暖化をはじめとする環境問題を考慮した開発が活発に行われており、その一例として、自動車の低燃費化が挙げられる。これを達成するための一つの手段として、タイヤの転がり抵抗の低減があり、従来から、様々な技術開発が行われている。

タイヤは負荷転動時に、トレッド部、サイドウォール部その他に曲げ変形、剪断変形等が発生し、変形エネルギーが熱エネルギーとして消費されることによって、エネルギー損失が発生する。このエネルギー損失は、トレッド部を構成するトレッドゴム内にて特に多く発生するので、これを低減させることが、タイヤの転がり抵抗の効果的な低減につながることになる。直接的な改良方法として、トレッドゴムを、損失正接（ｔａｎδ）が小さいものに変更することが挙げられる。しかし、この方法では、耐摩耗性能をはじめとするタイヤの諸性能が犠牲になることも知られている。一方、転がり抵抗を増加させる発生源であるゴムを減らすために、トレッド部の厚さを薄くする方法も容易に考えられるが、この場合はタイヤの摩耗までの寿命を十分に確保できないことが問題になる。
例えば、特許文献１では、タイヤの断面形状を工夫して転がり抵抗を低減することが提案されている。この提案によって、操縦安定性、耐摩耗性、耐久性等を確保しつつ転がり抵抗の低減を図ることができる。

特開２００６−１３６０号公報

トレッドゴムで発生する歪エネルギー損失を詳細に解析すると、せん断変形（タイヤ周方向およびタイヤ幅方向）による歪エネルギー損失が支配的であり、特にショルダー部のベルト端において歪エネルギー損失が大きいことが分かった。
そこで、本発明は、ベルト端における歪エネルギー損失を抑制し、タイヤの諸性能を維持しながら、転がり抵抗をさらに低減した空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）１対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に、複数のベルト層からなるベルトおよび、タイヤ赤道面に沿って延びる複数の周方向溝が形成されたトレッドを具える空気入りタイヤにおいて、
前記トレッドは、少なくとも１層のトレッドゴム層からなり、
前記複数のベルト層の端部うち、タイヤ幅方向最外側に位置する端部を覆うように、前記ベルトと前記トレッドゴム層との間に、ゴムシートが配置され、
６０℃における前記ゴムシートの損失正接は、前記トレッドゴム層の損失正接より低い、
ことを特徴とする空気入りタイヤ。

（２）前記カーカスは、前記１対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカス本体部から、前記ビードコアの周りにタイヤ幅方向内側から外側に向かって折り返されて、前記ベルトと前記カーカス本体部との間まで延びるカーカス折返し部を有することを特徴とする上記（１）に記載の空気入りタイヤ。

（３）前記ゴムシートのタイヤ幅方向内側端部は、前記複数の周方向溝のうちタイヤ幅方向最外側の周方向溝のタイヤ幅方向外側端部より１０ｍｍ以上タイヤ幅方向外側にあり、
前記ゴムシートのタイヤ幅方向外側端部は、前記複数のベルト層の端部うち、タイヤ幅方向最外側に位置する端部より１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下タイヤ幅方向外側にある、
ことを特徴とする上記（１）または（２）に記載の空気入りタイヤ。

（４）前記トレッドは、ベースゴム層と、該ベースゴム層の径方向外側のキャップゴム層と、からなり、
６０℃における前記ゴムシートの損失正接ｔａｎδｇと、前記ベースゴム層の損失正接ｔａｎδｂと、前記キャップゴム層の損失正接ｔａｎδｃとは、
ｔａｎδｇ＜ｔａｎδｂ＜ｔａｎδｃ
の関係を満足することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

本発明の第１実施例に係る空気入りタイヤのトレッド半部の幅方向断面図である。 本発明の第２実施例に係る空気入りタイヤのトレッド半部の幅方向断面図である。 本発明の第３実施例に係る空気入りタイヤのトレッド半部の幅方向断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の空気入りタイヤを詳細に説明する。
図１に本発明の第１実施例に係る空気入りタイヤのトレッド半部の幅方向断面図を示す。本発明の空気入りタイヤは、１対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカス２を骨格とし、このカーカス２の径方向外側に、２層の傾斜ベルト層３ａ、３ｂからなるベルトおよびトレッド６を具える。カーカス２は、カーカスプライの端部がビード部で終端するローターンアップ構造である。２層の傾斜ベルト層３ａ、３ｂは、タイヤ赤道面ＣＬに対して斜めに、かつ層間で互いに交差する向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆したものである。トレッド６には、タイヤ赤道面ＣＬに沿って延びる複数の周方向溝９が形成されている。
トレッド６は１層のトレッドゴム層であるキャップゴム層６Ｃからなるシングル構造である。
また、２層の傾斜ベルト層３ａ、３ｂの端部うち、タイヤ幅方向最外側に位置する端部３ａＥを覆うように、２層の傾斜ベルト層３ａ、３ｂのうち径方向最外側の傾斜ベルト層３ｂとキャップゴム層６Ｃとの間に、ゴムシート７が配置されている。６０℃におけるゴムシート７の損失正接は、キャップゴム層６Ｃの損失正接より低い。

図２に本発明の第２実施例に係る空気入りタイヤのトレッド半部の幅方向断面図を示す。第２実施例に係る空気入りタイヤでは、第１実施例に係る空気入りタイヤの構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
カーカス２は、カーカスプライの端部がサイドウォール中央部まで延びるハイターンアップ構造である。
トレッド６はベースゴム層６Ｂと、このベースゴム層６Ｂの径方向外側のキャップゴム層６Ｃと、からなるキャップ／ベース構造である。
また、２層の傾斜ベルト層３ａ、３ｂの端部うち、タイヤ幅方向最外側に位置する端部３ａＥを覆うように、２層の傾斜ベルト層３ａ、３ｂのうち径方向最外側の傾斜ベルト層３ｂとベースゴム層６Ｂとの間に、ゴムシート７が配置されている。６０℃におけるゴムシート７の損失正接は、ベースゴム層６Ｂの損失正接およびキャップゴム層６Ｃの損失正接より低い。

図３に本発明の第３実施例に係る空気入りタイヤのトレッド半部の幅方向断面図を示す。第３実施例に係る空気入りタイヤでは、第１実施例および第２実施例に係る空気入りタイヤの構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
カーカス２は、１対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカス本体部２ｈから、ビードコアの周りにタイヤ幅方向内側から外側に向かって折り返されて、ベルトとカーカス本体部２ｈとの間まで延びるカーカス折返し部２ｏを有する、エンベロープ構造である。
ベルトは、２層の傾斜ベルト層３ａ、３ｂおよび２層の周方向ベルト層４ａ、４ｂからなる。２層の周方向ベルト層４ａ、４ｂは、タイヤ赤道面ＣＬに沿って延びるコードの多数本をゴムで被覆したものである。周方向ベルト層４ａは、２層の傾斜ベルト層３ａ、３ｂの端部を覆うように、タイヤ赤道面ＣＬをまたがって配置されている。周方向ベルト層４ｂは、ショルダー部のみに配置され、タイヤ赤道面ＣＬを含むトレッドセンター部では途切れている。
２層の傾斜ベルト層３ａ、３ｂおよび２層の周方向ベルト層４ａ、４ｂの端部うち、タイヤ幅方向最外側に位置する端部４ａＥ、４ｂＥを覆うように、２層の傾斜ベルト層３ａ、３ｂおよび２層の周方向ベルト層４ａ、４ｂのうち径方向最外側の周方向ベルト層４ｂとベースゴム層６Ｂとの間に、ゴムシート７が配置されている。
また、ショルダー部において、傾斜ベルト層３ａとカーカス折返し部２ｏとの間にクッションゴム８が配置されている。

以下、本発明の作用を説明する。
上述したとおり、路面に接するキャップゴム層６Ｃの損失正接を小さいものに変更することは、耐摩耗性等が犠牲になるため有効な手段ではない。そこで、第１実施例では、ショルダー部のベルト端の位置に、キャップゴム層６Ｃの損失正接より低い損失正接を有するゴムシート７を配置することにより、この位置における歪エネルギー損失を抑制し、転がり抵抗の低減を実現している。
第２実施例のように、トレッド６にキャップ／ベース構造を採用した場合、一般的には、ベースゴム層６Ｂの損失正接（ｔａｎδ）を、キャップゴム層６Ｃの損失正接より小さいものとして発熱を抑えている。そこで、ショルダー部のベルト端における歪エネルギー損失を抑制するために、この位置におけるゴム、すなわち、ベースゴム層６Ｂを厚くすることが考えられる。そこで、ベースゴム層６Ｂをタイヤ幅方向全域にわたって全体的に厚くすると、その分キャップゴム層６Ｃが薄くなることになるので、キャップゴム層６Ｃにより所期した性能、例えば、耐摩耗性能および耐久性能を悪化させるおそれがある。一方、ショルダー部のベースゴム層６Ｂのみを厚くすると、トレッド６のコンター形状の複雑化やそれに伴う製品寸度のバラツキが多くなり、諸性能の悪化および製品不良が増加するおそれがある。
それゆえ、本発明では、ベースゴム層６Ｂとは別体で、ベースゴム層６Ｂの損失正接より小さい損失正接を有するゴムシート７を、ショルダー部のベルト端を覆うように配置することにより、上述した問題を解消することができる。また、ゴムシート７を貼る工程は、容易であるため、生産性の低下は最小限に抑えられる。
特に、第３実施例に係る空気入りタイヤの場合、エンベロープ構造を採用しているため、歪が集中するベルト端の下にカーカス折返し部２ｏが存在する。このため、エンベロープ構造の空気入りタイヤでは、ハイターンアップ構造やローターンアップ構造の空気入りタイヤに比較して転がり抵抗が増加しやすい。そこで歪エネルギーが最も発生しやすいベルト端を損失正接の低いゴムシート７で覆うことにより、歪により発生する熱を効率的に抑制することができるので、本発明の効果が顕著に発揮される。

図３に示すように、ゴムシート７のタイヤ幅方向内側端部７ＩＥは、タイヤ幅方向最外側の周方向溝９のタイヤ幅方向外側端部より１０ｍｍ以上タイヤ幅方向外側にあることが好ましい。ショルダー部に位置する周方向溝９付近の陸部は、タイヤ転動時に圧縮等の変形が繰り返し起こる。それゆえ、ゴムシート７をこの周方向溝９の付近に、すなわち、ゴムシート７のタイヤ幅方向内側端部７ＩＥをタイヤ幅方向最外側の周方向溝９のタイヤ幅方向外側端部より１０ｍｍ未満の位置に配置すると、耐久性が劣るおそれがある。
一方、ゴムシート７のタイヤ幅方向外側端部７ＯＥは、２層の傾斜ベルト層３ａ、３ｂおよび２層の周方向ベルト層４ａ、４ｂの端部うち、タイヤ幅方向最外側に位置する端部４ａＥ、４ｂＥより１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下タイヤ幅方向外側にあることが好ましい。周方向ベルト層４ａ、４ｂの端部４ａＥ、４ｂＥは、成型時に径方向外側に跳ね上がる傾向にあるため、端部７ＯＥが端部４ａＥ、４ｂＥより１０ｍｍ未満の位置に配置されると、この跳ね上がり現象により、作業性が低下、及び製品不良が増加するおそれがある。また、本発明ではゴムシート７を追加している分、サイドゴム１０を薄くして、製品時の空気入りタイヤのゲージを維持している。それゆえ、端部７ＯＥを端部４ａＥ、４ｂＥより２０ｍｍ超の位置に配置すると、サイドゴム１０を薄くする領域が拡大し、成型時に不良が生じやすく、作業性が低下するおそれがある。
それゆえ、各種性能を維持しながら転がり抵抗を低減するために、ゴムシート７の長さおよび配置位置を上記のように規定している。

６０℃におけるゴムシート７の損失正接ｔａｎδｇと、ベースゴム層６Ｂの損失正接ｔａｎδｂと、キャップゴム層６Ｃの損失正接ｔａｎδｃとは、
ｔａｎδｇ＜ｔａｎδｂ＜ｔａｎδｃ
の関係を満足することが好ましい。
ゴムの損失正接を低下させると、発熱性が低下するため、転がり抵抗が低減して、転がり抵抗性能が向上する。しかし、ゴムの損失正接を低下させると、ウェット性能も低下することが分かっている。それゆえ、キャップゴム層６Ｃの損失正接ｔａｎδｃを変更せず、ウェット性能を維持したまま、歪が大きく、エネルギー損失が大きい位置に、最も損失正接が低いゴムシート７を配置することにより、効率よく転がり抵抗性能を向上することができる。

本発明の空気入りタイヤは、上述した第１実施例〜第３実施例に限定されるものではない。例えば、ベルトは、３層の傾斜ベルト層を有することもできる。また、図３では、周方向ベルト層４ａ、４ｂの端部４ａＥ、４ｂＥはタイヤ幅方向に同一の位置にあるが、ずれていてもよい。また、カーカス２を２層のカーカスプライから構成し、１層のカーカスプライをハイターンアップ構造とし、もう１層のカーカスプライをローターンアップ構造とすることもできる。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれだけに限定されるものではない。
発明例タイヤおよび比較例タイヤ（いずれも、タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）を試作し、以下に説明する各種性能を評価した。

発明例タイヤ１−１〜１−３および比較例タイヤ１−１〜１−３について、ゴムシート７の有無による転がり抵抗を測定した。
発明例タイヤ１−１は、図３に示す構造および表１に示す仕様を有する。
比較例タイヤ１−１は、ゴムシート７を有さない点以外、発明例タイヤ１−１と同様である。
発明例タイヤ１−２は、カーカス２がハイターンアップ（ＨＴＵ）構造である点以外、発明例タイヤ１−１と同様である。
比較例タイヤ１−２は、ゴムシート７を有さない点以外、発明例タイヤ１−２と同様である。
発明例タイヤ１−３は、カーカス２がローターンアップ（ＬＴＵ）構造である点以外、発明例タイヤ１−１と同様である。
比較例タイヤ１−３は、ゴムシート７を有さない点以外、発明例タイヤ１−３と同様である。

（転がり抵抗試験）
転がり抵抗試験は、各供試タイヤを標準リムに組み付け、内圧を２１０ｋＰａに調整した後、直径１．７ｍの鉄板表面を持つドラム試験機（速度：８０ｋｍ／ｈ）を用いて、車軸の転がり抵抗力を求めることにより行った。この転がり抵抗の測定はＩＳＯ１８１６４に準拠し、スムースドラム、フォース式にて実施したものである。転がり抵抗が小さい程、性能が良好であることを示している。

表１より、カーカス構造によらず、ゴムシート７を有する発明例タイヤでは、転がり抵抗が低減していることが分かる。
また、エンベロープ構造の場合、ゴムシート７を有する発明例タイヤ１−１は、ゴムシート７を有さない比較例タイヤ１−１より、転がり抵抗が２．３％改善していることが分かる。ハイターンアップ構造の場合、ゴムシート７を有する発明例タイヤ１−２は、ゴムシート７を有さない比較例タイヤ１−２より、転がり抵抗が１．２％改善していることが分かる。ローターンアップ構造の場合、ゴムシート７を有する発明例タイヤ１−３は、ゴムシート７を有さない比較例タイヤ１−３より、転がり抵抗が１．２％改善していることが分かる。

発明例タイヤ２−１〜２−４について、ゴムシート７の長さおよび／または配置位置を変更して溝底クラックの発生率とベルト下エアの発生率を測定した。
発明例タイヤ２−１〜２−４は、図３に示す構造および表２に示す仕様を有する。
（溝底クラックの発生率およびベルト下エアの発生率の確認）
各発明例タイヤにつき、１００本のタイヤを製造し、得られた各供試タイヤを標準リムに組み付け、内圧を２１０ｋＰａに調整した後、車両に装着して５万ｋｍの走行試験を行い、タイヤ幅方向最外側の周方向溝９の溝底のクラックの発生状況を確認した。
また、溝底クラックの発生状況を確認後、各供試タイヤにつき、タイヤ赤道面ＣＬに沿って切断し、傾斜ベルト層３ａの下のエアの発生状況を確認した。
表２中、溝からの距離とは、ゴムシート７のタイヤ幅方向内側端部７ＩＥの、周方向溝９のタイヤ幅方向外側端部からの距離であり、ベルト端からの距離とは、ゴムシート７のタイヤ幅方向外側端部７ＯＥの、周方向ベルト層４ａ、４ｂの端部４ａＥ、４ｂＥからの距離である。

表２より、ゴムシート７のタイヤ幅方向内側端部７ＩＥがタイヤ周方向溝９のタイヤ幅方向外側端部より１０ｍｍ以上タイヤ幅方向外側にあり、かつ、ゴムシート７のタイヤ幅方向外側端部７ＯＥが、周方向ベルト層４ａ、４ｂの端部４ａＥ、４ｂＥより１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下タイヤ幅方向外側にある発明例タイヤ２−１では、溝底クラック発生率およびベルト下エア発生率がともに０％であることが分かる。

発明例タイヤ３−１、３−２および比較例タイヤ３−１〜３−４について、ゴムシート７の有無および、ゴムシート７とベースゴム層（ＢＡＳＥ）６Ｂとキャップゴム層（ＣＡＰ）６Ｃとの損失正接を変更して、転がり抵抗およびウェットブレーキ性能を測定した。
発明例タイヤ３−１、３−２および比較例タイヤ３−１〜３−４は、図３に示す構造および表３に示す仕様を有する。
（ウェットブレーキ性能）
各供試タイヤを標準リムに組み付け、内圧を車両指定圧に調整した後、車両に装着して、平均水深さ２ｍｍの滞水路面を速度８０ｋｍ／ｈで走行した後に急ブレーキをかけて、制動距離を測定した。結果は、発明例タイヤ３−１の性能を１００として指数表示した。なお、数値（減速度指数）が大きいほど性能に優れていることを示す。

表３より、ゴムシート７を有し、かつ、ゴムシート７とベースゴム層６Ｂとキャップゴム層６Ｃとの損失正接が、ゴムシート＜ベースゴム層＜キャップゴム層の関係を満足する発明例タイヤ３−１が、転がり抵抗を低く維持するとともに、ウェットブレーキ性能にも優れていることが分かる。

２ カーカス
３ａ 傾斜ベルト層
３ｂ 傾斜ベルト層
４ａ 周方向ベルト層
４ｂ 周方向ベルト層
６ トレッド
６Ｃ キャップゴム層
６Ｂ ベースゴム層
７ ゴムシート
８ クッションゴム
９ 周方向溝
１０ サイドゴム

Claims (4)

1. １対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に、複数のベルト層からなるベルトおよび、タイヤ赤道面に沿って延びる複数の周方向溝が形成されたトレッドを具える空気入りタイヤにおいて、
   前記トレッドは、少なくとも１層のトレッドゴム層からなり、
   前記複数のベルト層の端部うち、タイヤ幅方向最外側に位置する端部を覆うように、前記ベルトと前記トレッドゴム層との間に、ゴムシートが配置され、
   ６０℃における前記ゴムシートの損失正接は、前記トレッドゴム層の損失正接より低い、
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記カーカスは、前記１対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカス本体部から、前記ビードコアの周りにタイヤ幅方向内側から外側に向かって折り返されて、前記ベルトと前記カーカス本体部との間まで延びるカーカス折返し部を有することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ゴムシートのタイヤ幅方向内側端部は、前記複数の周方向溝のうちタイヤ幅方向最外側の周方向溝のタイヤ幅方向外側端部より１０ｍｍ以上タイヤ幅方向外側にあり、
   前記ゴムシートのタイヤ幅方向外側端部は、前記複数のベルト層の端部うち、タイヤ幅方向最外側に位置する端部より１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下タイヤ幅方向外側にある、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記トレッドは、ベースゴム層と、該ベースゴム層の径方向外側のキャップゴム層と、からなり、
   ６０℃における前記ゴムシートの損失正接ｔａｎδｇと、前記ベースゴム層の損失正接ｔａｎδｂと、前記キャップゴム層の損失正接ｔａｎδｃとは、
   ｔａｎδｇ＜ｔａｎδｂ＜ｔａｎδｃ
   の関係を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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