JP2015113043A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ウエット性能や耐摩耗性能を犠牲にすることなく、転がり抵抗性能を向上させた空気入りタイヤを提供する。【解決手段】空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４に至るカーカス６と、カーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されたベルト層７とを有する。サイドウォール部３は、カーカス６のタイヤ軸方向外側に配されるゴムからなる第１層３１と、第１層３１のタイヤ軸方向外側に配され、第１層３１よりも熱伝導率の小さい材料からなる第２層３２とを有する。第２層３２は、タイヤ最大幅位置Ｍよりもタイヤ半径方向の内側に形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、転がり抵抗性能を向上させた空気入りタイヤに関する。

従来から、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する手法として、例えば、トレッドゴムに損失正接ｔａｎδの小さいゴムを用いる手法や、トレッドゴムのゴムボリュームを減少させる手法が提案されている。

しかしながら、一般に、損失正接ｔａｎδの小さいゴムを用いると、ウエット性能が低下するおそれがある。また、トレッドゴムのゴムボリュームを減少させると、耐摩耗性能が低下する。

一方、多孔構造体をなす材料を、空気入りタイヤに適用する技術も種々提案されている。例えば、下記特許文献１では、ロードノイズ等の車内騒音を低減させるために、多孔構造体からなる吸音部材をサイドウォール部及びビード部のタイヤ内腔面に貼り付けた空気入りタイヤが開示されている。

特開２００９−２９０９８号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示のタイヤ内腔面に設けられた吸音部材によっても、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する効果は得られず、さらなる改良が期待されている。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、ウエット性能や耐摩耗性能を犠牲にすることなく、転がり抵抗性能を向上させた空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に至るカーカスと、前記カーカスのタイヤ半径方向外側かつ前記トレッド部の内部に配されたベルト層とを有する空気入りタイヤであって、前記サイドウォール部は、前記カーカスのタイヤ軸方向外側に配されるゴムからなる第１層と、前記第１層のタイヤ軸方向外側に配され、前記第１層よりも熱伝導率の小さい材料からなる第２層とを有し、前記第２層は、タイヤ最大幅位置よりもタイヤ半径方向の内側に形成されていることを特徴とする。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記第２層は、多孔構造体をなすことが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記トレッド部には、前記ベルト層のタイヤ半径方向外側にトレッドゴムが配されており、前記トレッドゴムは、３０゜Ｃでの損失正接ｔａｎδが０．１〜０．１５の低エネルギーロスゴムを含むことが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記第２層の厚さＤは、１〜４mmであることが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記第２層のタイヤ半径方向の内端から外端までのタイヤ外表面に沿う長さＬは、タイヤ断面高さＳＨの１０％〜２５％であることが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、ビードベースラインから前記第２層のタイヤ半径方向の内端までの高さｈは、２５〜３５mmであることが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記第２層のタイヤ半径方向の内端又は外端は、端に向かって厚さが減少するテーパー状であることが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記第２層のタイヤ半径方向の内端又は外端のテーパー角θは、１０゜〜６０゜であることが望ましい。

本発明の空気入りタイヤは、サイドウォール部が、カーカスのタイヤ軸方向外側に配されるゴムからなる第１層と、第１層のタイヤ軸方向外側に配される第２層とを有する。第２層は、第１層よりも熱伝導率の小さい材料からなる。タイヤの転動に伴って第１層で生じた熱は、第２層によって断熱され、大気への放熱が抑制される。一般に、タイヤの転がり抵抗に影響を及ぼす振動の周波数帯域では、ゴムの損失正接ｔａｎδは、ゴムの温度が高くなるほど低下する傾向を有する。本発明では、熱伝導率の小さい第２層によって、第１層が高温の状態に維持されるので、第１層の損失正接ｔａｎδは小さくなる。これにより、第１層でのエネルギーロスが低減され、ウエット性能や耐摩耗性能を犠牲にすることなく、転がり抵抗性能を向上させることが可能となる。

さらに、第２層は、負荷時の変形が大きくなるタイヤ最大幅位置よりもタイヤ半径方向の内側に形成されているので、第２層自体の変形によるエネルギーロスが低減され、転がり抵抗性能が向上する。

本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示す断面図である。 図１の空気入りタイヤ及び従来の空気入りタイヤでの、ビード部からトレッド部の表面温度の分布を示すグラフである。 図１のサイドウォール部及びビード部の拡大断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の空気入りタイヤ１の正規状態におけるタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面図である。ここで、正規状態とは、タイヤを正規リム（図示省略）にリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態である。以下、特に言及されない場合、タイヤの各部の寸法等はこの正規状態で測定された値である。

「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば "標準リム" 、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim" である。

「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば "最高空気圧" 、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば"INFLATION PRESSURE" である。

図１に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」ということがある）１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、カーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内方に配されるベルト層７とを具え、本実施形態では乗用車用のものが示されている。ベルト層７のタイヤ半径方向の外側に、バンド層が適宜配されていてもよい。

カーカス６は、例えば、１枚のカーカスプライ６Ａにより構成されている。このカーカスプライ６Ａは、ビードコア５、５間を跨る本体部６ａの両端に、ビードコア５の廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されることによりビードコア５に係止される折返し部６ｂを一連に具えている。カーカスプライ６Ａには、例えば、芳香族ポリアミド、レーヨンなどの有機繊維コードがカーカスコードとして採用されている。カーカスコードは、タイヤ赤道Ｃに対して、例えば、７０〜９０°の角度で配列されている。本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびるビードエーペックスゴム８が配されている。

カーカス６の外側には、接地面を形成するトレッドゴムＴｇ、サイドウォール部３を形成するサイドウォール外皮部Ｓｇ、ビード部４の外面を形成するビードゴムＡｇ、リムシート面に接するクリンチゴムｒｇ、トレッドゴムＴｇとサイドウォールゴムＳｇとの間に配されたクッションゴムＣｇなどが配されている。一方、カーカス６の内側には、タイヤ内圧を保持するためのインナーライナーゴムＬｇなどが配されている。

トレッドゴムＴｇは、例えば、３０゜Ｃでの損失正接ｔａｎδが０．１〜０．１５の低エネルギーロスゴムを含むことが望ましい。上記損失正接ｔａｎδが０．１未満である場合、ウエット性能が低下するおそれがある。上記損失正接ｔａｎδが０．１５を超える場合、転がり抵抗性能が低下するおそれがある。

ベルト層７は、本実施形態では、ベルトコードがタイヤ赤道Ｃに対して、例えば、１５〜４５゜の角度で傾斜して配列された２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂを、ベルトコードが互いに交差する向きにタイヤ半径方向で重ね合わされてなる。このベルトコードには、例えば、スチール、アラミド又はレーヨン等が好適に採用されている。

サイドウォール外皮部Ｓｇは、カーカス６のタイヤ軸方向外側に配される第１層３１と、第１層３１のタイヤ軸方向外側に配される第２層３２とを有する。

第１層３１は、ゴムからなる。第１層３１を構成するゴムは、例えば、従来の空気入りタイヤのサイドウォール部を構成するゴムと同等である。第１層３１は、クッションゴムＣｇのタイヤ半径方向内側からタイヤ最大幅位置Ｍを経てビードゴムＡｇのタイヤ軸方向外側にわたって配されている。

第２層３２は、第１層３１を構成するゴムよりも熱伝導率の小さい材料からなる。より具体的には、第２層３２は、海綿状の多孔構造体をなすスポンジ材等からなり、例えば、ゴムや合成樹脂を発泡させた連続気泡又は独立気泡を有するスポンジ材の他、動物繊維、植物繊維又は合成繊維等を絡み合わせて一体に連結したものであってもよい。本実施形態では、ポリウレタンからなる連続気泡のスポンジ材が用いられている。

図２には、空気入りタイヤ１のサイドウォール部３の表面温度の分布が示されている。横軸は、図１に示されるビードベースラインからの高さＨとタイヤ断面高さＳＨとの比（Ｈ／ＳＨ）である。図中実線Ｌ１は、第２層３２を有する本実施形態の空気入りタイヤ１のサイドウォール部３の表面温度の分布であり、破線Ｌ２は、第２層３２を有さない従来の空気入りタイヤのサイドウォール部の表面温度の分布である。図２中、領域Ａが第２層３２の配されている領域を示している。

本実施形態の空気入りタイヤ１は、第１層３１のタイヤ軸方向外側に配されている第２層３２が、断熱効果を発揮するので、従来の空気入りタイヤと比較すると、第２層３２が配されている領域Ａの表面温度が低くなる。従って、領域Ａから大気に放出される熱量は、従来の空気入りタイヤよりも小さく、そのタイヤ軸方向内側にある第１層３１の温度は、高く維持される。

既に述べたように、タイヤの転がり抵抗に影響を及ぼす振動の周波数帯域では、ゴムの損失正接ｔａｎδは、ゴムの温度が高くなるほど低下する。本実施形態では、熱伝導率の小さい第２層３２によって、第１層３１が高温の状態に維持されるので、第１層３１の損失正接ｔａｎδは小さくなる。これにより、第１層３１でのエネルギーロスが低減され、ウエット性能や耐摩耗性能を犠牲にすることなく、転がり抵抗性能を向上させることが可能となる。

通常、ビードエーペックスゴム８を構成するゴムは、大きな損失正接ｔａｎδを有する。さらに、ビードエーペックスゴム８が配されている領域のゴムボリュームが大きいことから、かかる領域にて生ずるエネルギーロスを低減できれば、タイヤ全体の転がり抵抗を効率よく低減できる。本実施形態では、ビードエーペックスゴム８が配されている領域が第２層３２によって覆われていることにより、転がり抵抗をより一層低減することが可能となる。

図１に示されるように、第２層３２は、タイヤ最大幅位置Ｍよりもタイヤ半径方向内側に形成されている。一般に、負荷時の空気入りタイヤでは、タイヤ最大幅位置Ｍからタイヤ半径方向外側のバットレス部にかけての変形が大きく、タイヤ最大幅位置Ｍからタイヤ半径方向内側のビード部にかけての変形は比較的小さい。本実施形態では、第２層３２が変形の小さい領域であるタイヤ最大幅位置Ｍよりもタイヤ半径方向内側の領域に形成されているので、第２層３２自体の変形によるエネルギーロスが低減され、転がり抵抗性能が向上する。さらに、第２層３２自体の変形により、第２層３２が損傷するおそれが抑制される。

第２層３２の厚さＤは、例えば、１〜４mmであるのが望ましい。上記厚さＤが１mm未満の場合、第２層３２による断熱効果が十分に得られなくなり、転がり抵抗性能が低下するおそれがある。一方、上記厚さＤが４mmを超える場合、第２層３２自体の発熱が大きくなり、転がり抵抗性能を十分に向上させることができないおそれがある。

第２層３２のタイヤ半径方向の内端３２ｉから外端３２ｏまでのタイヤ外表面に沿う長さＬは、例えば、タイヤ断面高さＳＨの１０％〜２５％であるのが望ましい。上記長さＬがタイヤ断面高さＳＨの１０％未満の場合、第２層３２によって第１層３１が覆われる領域が狭くなる。従って、第２層３２による断熱効果が十分に得られなくなり、転がり抵抗性能が低下するおそれがある。一方、長さＬがタイヤ断面高さＳＨの２５％を超える場合、第２層３２の外端３２ｏが負荷時の変形の大きい領域に配される。従って、第２層３２自体の変形により転がり抵抗性能が低下するおそれがある。さらに、第２層３２自体の変形により、第２層３２が損傷するおそれがある。

ビードベースラインＢＬから第２層３２のタイヤ半径方向の内端３２ｉまでの高さｈは、例えば、２５〜３５mmであるのが望ましい。上記高さｈが２５mm未満の場合、第２層３２がリムフランジと接触して損傷するおそれがある。一方、上記高さｈが３５mmを超える場合、第２層３２が発熱の大きい領域であるビード部４を十分に覆うことができない。従って、第２層３２による断熱効果が十分に得られなくなり、転がり抵抗性能を十分に向上させることができないおそれがある。

図３には、第２層３２及びその周辺部が示されている。第２層３２のタイヤ半径方向の内端３２ｉ又は外端３２ｏは、端に向かって厚さが減少するテーパー状に形成されている。このような内端３２ｉ又は外端３２ｏは、第２層３２の損傷を抑制する。

内端３２ｉのテーパー角θ１は、例えば、１０゜〜６０゜が望ましい。上記テーパー角θ１が１０゜未満の場合、負荷時の変形により第２層３２が損傷するおそれがある。一方、上記テーパー角θ１が６０゜を超える場合、内端３２ｉの近傍での第２層３２の厚さが不足し、第２層３２による断熱効果が十分に得られなくなり、転がり抵抗性能を十分に向上させることができないおそれがある。外端３２ｏのテーパー角θ２についても、上記と同様である。

以上、本発明の空気入りタイヤが詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。

図１の基本構造をなすサイズ１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤが、表１の仕様に基づき試作され、転がり抵抗性能及び耐久性能がテストされた。テスト方法は、以下の通りである。

＜転がり抵抗性能＞
各試供タイヤが、リム１５×６．００に装着され、転がり抵抗試験機を用い、内圧２３０kPa、荷重４．２４kNの条件下で転がり抵抗が測定された。結果は、測定値の逆数を用い、比較例の値を１００とする指数で表示されている。評価は、数値が大きいほど転がり抵抗が小さく良好である。

＜耐久性能＞
各試供タイヤが、リム１５×６．００に装着され、ドラム試験機を用いて、内圧２３０kPa、荷重４．２４kN、速度８０km／ｈの条件下で、第２層及びその近傍が損傷するまでの距離が測定された。結果は、比較例の値を１００とする指数で表示されている。評価は、数値が大きいほど耐久性能が高く良好である。

表１から明らかなように、実施例の空気入りタイヤは、比較例に比べて転がり抵抗性能及び耐久性能が有意に向上していることが確認できた。

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
６ カーカス
７ ベルト層
３１ 第１層
３２ 第２層
３２ｉ 内端
３２ｏ 外端

Claims (8)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に至るカーカスと、前記カーカスのタイヤ半径方向外側かつ前記トレッド部の内部に配されたベルト層とを有する空気入りタイヤであって、
   前記サイドウォール部は、前記カーカスのタイヤ軸方向外側に配されるゴムからなる第１層と、前記第１層のタイヤ軸方向外側に配され、前記第１層よりも熱伝導率の小さい材料からなる第２層とを有し、
   前記第２層は、タイヤ最大幅位置よりもタイヤ半径方向の内側に形成されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記第２層は、多孔構造体をなす請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記トレッド部には、前記ベルト層のタイヤ半径方向外側にトレッドゴムが配されており、前記トレッドゴムは、３０゜Ｃでの損失正接ｔａｎδが０．１〜０．１５の低エネルギーロスゴムを含む請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記第２層の厚さＤは、１〜４mmである請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記第２層のタイヤ半径方向の内端から外端までのタイヤ外表面に沿う長さＬは、タイヤ断面高さＳＨの１０％〜２５％である請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. ビードベースラインから前記第２層のタイヤ半径方向の内端までの高さｈは、２５〜３５mmである請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記第２層のタイヤ半径方向の内端又は外端は、端に向かって厚さが減少するテーパー状である請求項１乃至６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
8. 前記第２層のタイヤ半径方向の内端又は外端のテーパー角θは、１０゜〜６０゜である請求項７記載の空気入りタイヤ。

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