JP2014008910A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】従来よりもウェットブレーキ性能を向上させ、かつ、転がり抵抗を低減させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】トレッドの接地面幅w内に設けられた複数本の周方向主溝1と、周方向溝1によって区画された陸部2a、2b、2c、2dと、を有する空気入りタイヤである。トレッドを構成するトレッドゴムの0℃、周波数52Hz、初期歪2.0%、動歪率1.0%の条件におけるtanδが0.90以上であり、60℃、周波数52Hz、初期歪2.0%、動歪率1.0%の条件におけるtanδが0.12以下であり、かつ、トレッドの接地幅w内におけるネガティブ率が20〜40%である。
【選択図】図1

Description

本発明は、空気入りタイヤ(以下、単に「タイヤ」とも称する)に関し、詳しくは、従来よりもウェットブレーキ性能を向上させ、かつ、転がり抵抗を低減させた空気入りタイヤに関する。
従来より、空気入りタイヤにおいては、安全性の向上を目的として、湿潤路面での駆動性および制動性であるウェット性能の向上させることができる種々のトレッドパターンが提案されている。例えば、特許文献1には、トレッドに第1周方向溝、およびトレッドが接地して圧縮変形した際に溝壁同士が接触する第1細溝を形成してセンターリブを区画し、第1細溝のタイヤ幅方向外側に第2周方向溝および、第1細溝から第2周方向溝に延びるセンターラグ溝をそれぞれ形成してセンターブロックを区画し、センターブロック表面に一方の壁面から他方の壁面に向かいタイヤ周方向に延びブロック内で終端する第1サイプ、および他方の壁面から一方の壁面に向かいタイヤ周方向に延び途中で曲がり壁面に開口し、平面視で第1サイプと交差しない第2サイプを有するタイヤが提案されている。
また、昨今の環境問題への関心の高まりに伴う世界的な二酸化炭素排出規制の動きに関連して、自動車の低燃費化に対する要求も強まりつつある。このような要求に対応するため、転がり抵抗の低減が求められている。このような要求に応えるため、トレッドを構成するトレッドゴムの改良についても、検討が進められている。例えば、特許文献2には、トレッドゴムの0℃付近、30℃付近、および60℃付近におけるtanδを所定の範囲に制御し、タイヤのウェット性能の向上、および転がり抵抗を低減を実現したゴム組成物が提案されている。
特開2010−23549号公報 特開2006−274049号公報
しかしながら、今日の市場においては、湿潤路面におけるブレーキ性能(安全性能)のさらなる向上や、転がり抵抗のさらなる低減(燃費性能の向上)が求められており、特許文献1で提案されているトレッドパターンや、および特許文献2で提案されているゴム組成物では、必ずしも満足できるものではなくなりつつあり、さらなる改良が求められているのが現状である。
そこで本発明の目的は、従来よりもウェットブレーキ性能を向上させ、かつ、転がり抵抗を低減させた空気入りタイヤを提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、所定のトレッドゴムを用いることにより、転がり抵抗の低減およびウェットブレーキ性能の向上を実現し、かつ、適切なトレッドパターンとすることにより、排水性能、接地面積、および接地状態を確保し、これにより、従来よりも高次元でウェットブレーキ性の向上および転がり抵抗の低減を両立させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の空気入りタイヤは、トレッドの接地面幅内に設けられた複数本の周方向主溝と、該周方向溝によって区画された陸部と、を有する空気入りタイヤにおいて、
前記トレッドを構成するトレッドゴムの0℃、周波数52Hz、初期歪2.0%、動歪率1.0%の条件におけるtanδが0.90以上であり、60℃、周波数15Hz、歪5%の条件におけるtanδが0.12以下であり、かつ、
前記トレッドの接地幅内におけるネガティブ率が20〜40%であることを特徴とするものである。
ここで、接地面幅とは、タイヤをJATMA YEAR BOOK(2008年度版、日本自動車タイヤ協会規格)に規定されている標準リムに装着し、JATMA YEAR BOOKでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力(内圧−負荷能力対応表の太字荷重)に対応する空気圧(最大空気圧)の100%の内圧を充填し、最大負荷能力の80%を負荷したときのタイヤ幅方向最外の接地部分を指す。使用地又は製造地において、TRA規格、ETRTO規格が適用される場合は各々の規格に従う。また、ネガティブ率とは、接地面幅内の全面積に対する全溝面積の割合である。
本発明の空気入りタイヤにおいては、前記トレッドの接地幅内が、3本の周方向溝と、該3本の周方向溝によって区画された4列の陸部と、を有し、トレッド幅方向両外側の2列の陸部をショルダー陸部、該ショルダー陸部に挟まれた2列の陸部をセンター陸部としたとき、全陸部に対する2列の前記ショルダー陸部の割合がそれぞれ20〜35%であり、全陸部に対する2列の前記センター陸部の割合がそれぞれ15〜30%であることが好ましい。また、本発明の空気入りタイヤにおいては、前記センター陸部の少なくとも一方に、両側部を結ぶサイプであって、該サイプの両端部を結ぶ直線がトレッド幅方向に対して16〜24°傾斜していることが好ましい。
本発明によれば、従来よりもウェットブレーキ性能を向上させ、かつ、転がり抵抗を低減させた空気入りタイヤを提供することができる。
本発明の一好適な実施の形態に係る空気入りタイヤのトレッドパターンの部分展開図である。 本発明の一好適な実施の形態に係る空気入りタイヤの幅方向断面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の一好適な実施の形態に係る空気入りタイヤのトレッドパターンの部分展開図であり、本発明の空気入りタイヤは、トレッドの接地面幅w内に設けられた複数本(図示例においては3本)の周方向溝1と、周方向溝1によって区画された陸部(図示例においては4列)と、を有する。図示例においては、トレッド幅方向両外側の2列の陸部をショルダー陸部2a、2d、ショルダー陸部2a、2dに挟まれた2列の陸部をセンター陸部2b、2cとしたとき、各ショルダー陸部2a、2dには、それぞれトレッド幅方向に延びる幅方向溝3a、3bが設けられている。
図示例においては、ショルダー陸部2aに設けられた幅方向溝3aは、緩やかな湾曲を有する曲線形状であり、ショルダー陸部2dに設けられた幅方向溝3bは、トレッド幅方向に対して傾斜を有する直線状の溝と略トレッド幅方向に延びる直線とが交わった形状を有しているが、本発明のタイヤにおいては、幅方向溝の形状はこれに限られるものではない。また、図示例においては、センター陸部2bには、両側部を結ぶ曲線状のサイプ4aが、センター陸部2cには両側部を結ぶ直線状のサイプ4bが、それぞれ設けられている。
本発明の空気入りタイヤにおいては、トレッドを構成するトレッドゴムの0℃、周波数52Hz、初期歪2.0%、動歪率1.0%の条件におけるtanδは0.90以上である。0℃におけるtanδが0.9以上のトレッドゴムを用いることで、優れたウェットブレーキ性能を得ることができる。好適には1.0以上である。また、本発明の空気入りタイヤにおいては、60℃、周波数15Hz、歪5%の条件におけるtanδが0.12以下である。60℃におけるtanδが0.12以下のトレッドゴムを用いることで、優れた転がり抵抗を得ることができる。好適には0.10以下である。なお、トレッドゴムのtanδは、常法に従い適宜調整することができ、例えば、ゴム組成物中の樹脂、カーボンブラック、シリカ等の量を増減させることにより適宜調整することができる。なお、トレッドゴムの組成については、後に説明する。
また、本発明の空気入りタイヤにおいては、トレッドの接地面幅w内の全面積に対する全溝面積(図示例においては、周方向溝1、および幅方向溝3a、3bの面積の合計)の割合であるネガティブ率が20〜40%、好適には25〜30%である。ネガティブ率を20〜40%の範囲とすることで、湿潤路面におけるブレーキ性能および転がり抵抗を維持しつつ、排水性能を確保することができる。すなわち、ネガティブ率が20%未満になると、湿潤路面での排水性能を十分に得ることができず、ウェットブレーキ性能が低下してしまう。また、ネガティブ率が20%未満であると、接地面幅w内における陸部2の占める割合が多くなるため、転がり抵抗が大きくなってしまう。さらに、接地面幅w内における陸部2の割合が多くなるとタイヤ重量が増加してしまい、これもまた、転がり抵抗を悪化させる要因となる。一方、ネガティブ率が40%を超えると、接地面幅w内における陸部2の割合が小さすぎるため、ウェットブレーキ性能が低下してしまう。
本発明の空気入りタイヤにおいては、図示するように、周方向溝1を3本、陸部2を4列とし、トレッド幅方向両外側の2列の陸部2をショルダー陸部2a、2d、ショルダー陸部2a、2dに挟まれた2列の陸部2をセンター陸部2b、2cとしたとき、全陸部に対する2列のショルダー陸部2a、2dの割合がそれぞれ20〜35%であり、全陸部に対する2列のセンター陸部2b、2cの割合がそれぞれ15〜30%であることが好ましい。
2列のショルダー陸部2a、2d、および2列のセンター陸部2b、2cの割合を上記範囲とすることで、各陸部2a、2b、2c、2dの剛性を均一化して、接地圧を均一にすることができ、また、ブレーキをかけずに転がすフリーロール時の局所的な抵抗を減らすことができるため、転がり抵抗をより小さくすることができる。さらに、ブレーキ力を各陸部で均等にすることができるため、ウェットブレーキ性能をより向上させることができる。かかる効果をより良好に得るためには、全陸部に対する2列のショルダー陸部2a、2dの割合がそれぞれ26〜27%であり、全陸部に対する2列のセンター陸部2b、2cの割合がそれぞれ23〜24%であることが好ましい。
また、本発明の空気入りタイヤにおいては、センター陸部2b,2cの少なくとも一方に、両側部を結ぶサイプであって、このサイプの両端部を結ぶ直線とトレッド幅方向とがなす角をθとしたとき、θが16〜24°の範囲となるサイプ(図示例においてはサイプ4b)を有することが好ましい。かかる構成とすることにより、蹴り出し時に、接地面幅w内の水膜を掻き出すことができるため、湿潤路面走行時におけるウェットブレーキ性能を、良好に向上させることができる。なお、本発明のタイヤにおいては、ショルダー陸部2a、2dにもサイプを設けてもよく、この場合は、ショルダー陸部2a、2bの両側部に開口を有していてもよく、一方のみに開口を有していてもよい。
次に、本発明の空気入りタイヤのトレッドゴムについて説明する。
上述の通り、本発明の空気入りタイヤのトレッドゴムは、トレッドを構成するトレッドゴムの0℃、周波数52Hz、初期歪2.0%、動歪率1.0%の条件におけるtanδが0.90以上であり、60℃、周波数52Hz、初期歪2.0%、動歪率1.0%の条件におけるtanδが0.12以下である。かかる物性を満足することで、ウェットブレーキ性能の向上、および転がり抵抗の低減を実現することができる。前述のとおり、トレッドゴムのtanδは、ゴム組成物中の樹脂、カーボンブラックおよびシリカ等の量を調整することにより適宜調整することができる。例えば、tanδの値を大きくしたい場合は、ゴム組成物中のカーボンブラックおよびシリカの量を多くすればよく、tanδの値を小さくしたい場合は、カーボンブラックおよびシリカの量を少なくすればよい。
本発明の空気入りタイヤにおいては、トレッドゴムのゴム成分としては、具体的には、例えば、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、天然ゴム(NR)や、スチレン・イソプレン共重合体ゴム(SIR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、ブチルゴム(IIR)、およびエチレン・プロピレン共重合体等の合成ゴムを用いることができる。
また、本発明の空気入りタイヤにおいては、カーボンブラックとしては、特に制限されるものではないが、FEF、SRF、HAF、ISAF、SAFグレードのもの等を用いることができ、中でも特に、ヨウ素吸着量(IA)が60mg/g以上でかつ、ジブチルフタレート(DBP)吸油量が80mL/100g以上のものが好適である。カーボンブラックをトレッドゴムに配合することでゴム組成物の諸物性を改善することができるが、耐摩耗性の観点からはHAF、ISAF、SAFグレードのものがより好ましい。本発明のタイヤにおいては、カーボンブラックの配合量としては、ゴム成分100質量部に対して0〜50質量部であることが好ましい。また、シリカとしては、特に限定されず、例えば、湿式シリカ(含水ケイ酸)、乾式シリカ(無水ケイ酸)、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられ、これらの中でも、破壊特性の改良効果とウェット性能及び転がり抵抗性との両立に優れる点で、湿式シリカが好ましい。なお、シリカを用いる場合、その補強性をさらに向上させる観点から、配合時にシランカップリング剤を添加することが好ましい。かかるシランカップリング剤としては、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトメチルトリエトキシシラン、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリエトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス(3−ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシリルプロピル−N、N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド等が挙げられ、これらの中でも、補強性改善効果の観点から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドおよび3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィドが好ましい。これらシランカップリング剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、本発明のタイヤでは、シリカの配合量は、ゴム成分100質量部に対して0〜50質量部であることが好ましい。
本発明の空気入りタイヤにおいては、トレッドゴムには、一般的なゴム用架橋系を用いることができ、架橋剤と加硫促進剤とを組み合わせて用いることが好ましい。また、上記のほか、例えば、軟化剤、老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤等のゴム業界で通常用いられる添加剤を、本発明の目的を害しない範囲で適宜選択して配合することができる。例えば、架橋剤は、ゴム成分100質量部に対して硫黄分として0.1〜10質量部の範囲が好ましく、1〜5質量部の範囲がより好ましい。また、加硫促進剤は、ゴム成分100質量部に対して0.1〜5質量部の範囲が好ましく、0.2〜3質量部の範囲がより好ましい。軟化剤を添加する場合は、ゴム成分100質量部に対して0〜30質量部とすることができる。
本発明の空気入りタイヤは、トレッドの接地幅w内に設けられた複数本の周方向主溝1と、周方向溝1によって区画された陸部2と、を有し、トレッドの接地面幅w内におけるネガティブ率が20〜40%であり、かつ、トレッドを構成するトレッドゴムの0℃、周波数52Hz、初期歪2.0%、動歪率1.0%の条件におけるtanδが0.90以上であり、60℃、周波数52Hz、初期歪2.0%、動歪率1.0%の条件におけるtanδが0.12以下であることのみが重要であって、その他の部材の構造や材質については、特に制限されるものではない。
図2は、本発明の一好適な実施の形態に係る空気入りタイヤの幅方向断面図である。図示するタイヤは、ビードコア11が埋設された左右一対のビード部21および一対のサイドウォール部22と、両サイドウォール部22に連なるトレッド部23とを有し、左右一対のビードコア11間にまたがってトロイド状に延在して、これら各部を補強する1枚のカーカスプライ12を備えている。また、カーカスプライ12のクラウン部のタイヤ径方向外側には、タイヤ周方向に対し傾斜して配列された補強コードのゴム引き層よりなる2層のベルト層13a,13bと、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードのゴム引き層よりなるベルト補強層であるキャップ層14とレイヤー層15と、が配置されている。
なお、図2に示す例では、カーカスプライ12は、1枚であるが、本発明において、カーカスプライ12の枚数はこれに限られるものではなく、2枚以上であってもよい。また、その構造も特に限定されるものではない。ビード部21におけるカーカスプライ12の係止構造についても、図示するようにビードコア11の周りに巻き上げて係止した構造に限られず、カーカスプライ12の端部を2層のビードコア11で挟み込んだ構造でもよい(図示せず)。
また、ベルト層13a,13bは、タイヤ周方向に対し、例えば、±15〜40°で傾斜して延びるコードのゴム引き層、好ましくは、スチールコードのゴム引き層からなる。図示する例では、2層のベルト層13a,13bが、各ベルト層を構成するコード同士がタイヤ赤道面を挟んで互いに交差するように積層されて交錯層を構成しているが、本発明においては、少なくとも1層のベルト層が配置されているものであればよく、図示する例に限られるものではない。
さらに、本発明に係るベルト補強層は、図示する例では、ベルト層13a、13bの全幅以上にわたり配置されるキャップ層14と、ベルト層13a、13bの両端部を覆う領域に配置されるレイヤー層15とからなるが、これには限られず、キャップ層14またはレイヤー層15のみ、または、2層以上のキャップ層14および/または2層以上のレイヤー層15の組み合わせであってもよい。かかるベルト補強層は、例えば、複数本の有機繊維コードを引き揃えてゴム被覆してなる一定幅のストリップを、タイヤ周方向に螺旋巻きすることで形成することができる。
さらに、図示はしないが、本発明において、タイヤの最内層には通常インナーライナーが配置され、トレッド表面には、上記ネガティブ率の範囲を満足するトレッドパターンが適宜形成される。さらにまた、本発明の空気入りタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、または、窒素等の不活性ガスを用いることができる。
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
<実施例1〜8および比較例1〜5>
図2に示すタイプの空気入りタイヤを、タイヤサイズ195/65R15にて作製した。タイヤのトレッドのパターンは図1に示すタイプである。トレッドゴムは、表1に示す配合に従い、0℃および60℃におけるtanδの値が表2、3に示す値となるように、カーボンブラック、シリカおよびシランカップリング剤の添加量を同表の範囲で適宜増減させて調整した。また、各供試タイヤのネガティブ率が、表2および3に示す値になるように、各供試タイヤの周方向溝1の幅を調整した。全陸部に占める両ショルダー陸部2a、2dの割合は、それぞれ26.0%とし、2列のセンター陸部2b、2cの割合はそれぞれ24.0%とした。
得られた各供試タイヤを、6.0J×15のリムに組み付けて、内圧を180kPa、タイヤの最大負荷能力の0.8倍の荷重条件で、下記の手順に従い転がり抵抗およびウェットブレーキ性能について評価した。なお、センター陸部2cに設けられたサイプ4bのタイヤ幅方向に対する角度は20°とした。
Figure 2014008910
<tanδの測定>
レオメトリックス社製の粘弾性測定装置を用いて、周波数52Hz、初期歪2.0%、動歪率1.0%の条件で、0℃および60℃におけるtanδを測定した。
<転がり抵抗>
リムに組み付けた上記タイヤを、外径1.7mのドラム上に設置してドラムを回転させ、回転速度を120km/時まで上昇させた後、ドラムを惰行させて、回転速度80km/時のときの慣性モーメントを算出し、下記式に基づき評価した。結果は、比較例を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど転がり抵抗が小さく、良好である。
指数値=[(供試タイヤの慣性モーメント)/(実施例1のタイヤの慣性モーメント)]×100
得られた結果を表2および表3に併記する。
<ウェットブレーキ性能>
各供試タイヤを実車に装着して、実車走行を行い、ドライバーのフィーリングによるフィーリング試験にて湿潤路面でのブレーキ性能を評価した。得られた結果は実施例1を100として指数にて表2および表3に併記した。この値が大きいほど、ウェットブレーキ性能が優れている。
Figure 2014008910
Figure 2014008910
上記表2および3より、本発明の空気入りタイヤは、ウェットブレーキ性能が向上し、かつ、転がり抵抗が低下していることがわかる。
1 周方向溝
2a、2b、2c、2d 陸部
3a、3b 幅方向溝
4a、4b サイプ
10 空気入りタイヤ
11 ビードコア
12 カーカスプライ
13a、13b ベルト層
14 キャップ層
15 レイヤー層
21 ビード部
22 サイドウォール部
23 トレッド部

Claims (3)

  1. トレッドの接地面幅内に設けられた複数本の周方向主溝と、該周方向溝によって区画された陸部と、を有する空気入りタイヤにおいて、
    前記トレッドを構成するトレッドゴムの0℃、周波数52Hz、初期歪2.0%、動歪率1.0%の条件におけるtanδが0.90以上であり、60℃、周波数52Hz、初期歪2.0%。動歪率1.0%の条件におけるtanδが0.12以下であり、かつ、
    前記トレッドの接地幅内におけるネガティブ率が20〜40%であることを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記トレッドの接地幅内が、3本の周方向溝と、該3本の周方向溝によって区画された4列の陸部と、を有し、トレッド幅方向両外側の2列の陸部をショルダー陸部、該ショルダー陸部に挟まれた2列の陸部をセンター陸部としたとき、全陸部に対する2列の前記ショルダー陸部の割合がそれぞれ20〜35%であり、全陸部に対する2列の前記センター陸部の割合がそれぞれ15〜30%である請求項1記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記センター陸部の少なくとも一方に、両側部を結ぶサイプであって、該サイプの両端部を結ぶ直線がトレッド幅方向に対して16〜24°傾斜している請求項2記載の空気入りタイヤ。
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