JP2017124647A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】低転がり特性に優れる空気入りタイヤの提供。【解決手段】このタイヤ２は、トレッド４と、一対のサイドウォール６と、サイドウォール６の端から半径方向略内向きに延びる一対のクリンチ８とを備えている。このクリンチ８が、クリンチ用ゴムからなるクリンチゴム層２６と、このクリンチ用ゴムより低い発熱性を有する低発熱性ゴムからなる低発熱性ゴム層２８とを有している。この低発熱性ゴム層２８が、組み付けられるリムのフランジ５０の湾曲部５２の開始位置５４から先端位置５６までの範囲内に対向するように配置されている。タイヤの周方向に垂直な断面において、低発熱性ゴム層２８とクリンチゴム層２６との境界線ＤＬｏ、ＤＬｉが、クリンチ８の外周との交点における接線に対して８０°以上１００°以下の範囲内の方向を向いている。【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。詳細には、本発明は、空気入りタイヤのクリンチ部分の改良に関する。

近年、燃費性能に優れたタイヤに対するニーズが高まっている。走行中のタイヤは、回転に伴って繰り返し撓みを生じている。この繰り返し変形により、タイヤにはエネルギーロスが生じ、タイヤの燃費性能を悪化させている。低燃費化のためには、タイヤの転がり抵抗を低減する必要がある。

転がり抵抗を低減する技術の一例が、特開２００３−１３６９２０号公報に開示されている。この技術は、サイドウォールゴムに、トレッドゴムより損失係数（損失正接）ｔａｎδの小さい低発熱性ゴムを用いるものである。これにより、トレッド部の歪みをサイドウォール部に振り替えて転がり抵抗を減少させようというものである。

特開２０１３−１６９８８２号公報には、キャップ層とベース層とからなるトレッドを備えたタイヤが提案されている。このキャップ層のゴムに、損失係数（損失正接）ｔａｎδの小さい低発熱性ゴムを用いて、低燃費化を図ろうというものである。

特開２００３−１３６９２０号公報 特開２０１３−１６９８８２号公報

しかし、さらなる低転がり抵抗化、低燃費化の要請には、上記先行文献の技術は応え切れていない。本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、転がり抵抗が低減した空気入りタイヤの提供にある。

本発明に係る空気入りタイヤは、
トレッドと、一対のサイドウォールと、サイドウォールの端から半径方向略内向きに延びる一対のクリンチとを備えており、
このクリンチが、クリンチ用ゴムからなるクリンチゴム層と、このクリンチ用ゴムより低い発熱性を有する低発熱性ゴムからなる低発熱性ゴム層とを有しており、
この低発熱性ゴム層が、組み付けられるリムのフランジの湾曲部の開始位置から先端までの範囲内に対向するように配置されており、
タイヤの周方向に垂直な断面において、低発熱性ゴム層とクリンチゴム層との境界線が、クリンチの外周との交点における接線に対して８０°以上１００°以下の範囲内の方向を向いている。

好ましくは、温度が７０℃である条件下で測定された、上記低発熱性ゴムの損失正接ｔａｎδが、上記クリンチ用ゴムの損失正接ｔａｎδの、３０％以上６０％以下である。

好ましくは、温度が７０℃である条件下で測定された、上記低発熱性ゴムの複素弾性率Ｅ＊が、上記クリンチ用ゴムの複素弾性率Ｅ＊の、８０％以上１００％以下である。

好ましくは、上記低発熱性ゴム層の、タイヤ半径方向外側及び内側のそれぞれに、上記クリンチゴム層が配置されている。

本発明に係る空気入りタイヤでは、走行に伴い、主にクリンチがリムフランジから繰り返し圧縮変形を受けることによって発生するエネルギーロスが低減される。その結果、転がり抵抗の低減が可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの一部を示す断面図である。 図２は、図１のタイヤのクリンチの部分を、リムフランジとともに拡大して示す断面図である。 図３は、リム組みする前のタイヤの、図２のＩＩＩ部に相当する部分のクリンチを、リムフランジと共に拡大して示す断面図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１には、空気入りタイヤ２が示されている。図１には、このタイヤ２の、周方向に対して垂直な断面の一部が示されている。図１において、上下方向がタイヤ２の半径方向であり、左右方向がタイヤ２の軸方向であり、紙面に垂直な方向がタイヤ２の周方向である。図１において、一点鎖線で示される中心線ＣＬは、タイヤ２の赤道面ＥＱをも表わす。このタイヤ２の形状は、トレッドパターンを除き、赤道面ＥＱに対して対称である。

このタイヤ２は、トレッド４、サイドウォール６、クリンチ８、ビード１０、カーカス１２、ベルト１４、インナーライナー１６、チェーファー１８及びクッション層２０を備えている。このタイヤ２は、チューブレスタイプである。このタイヤ２は、四輪自動車、より詳細には、乗用車に装着される。

トレッド４は、半径方向外向きに凸な形状を呈している。トレッド４は、路面と接触するトレッド面２２を形成する。トレッド面２２には溝２４が刻まれている。この溝２４により、トレッドパターンが形成されている。トレッド４は、耐摩耗性、耐熱性及びグリップ性に優れた架橋ゴムからなる。

サイドウォール６は、トレッド４の端から半径方向略内向きに延びている。サイドウォール６の半径方向外側端は、トレッド４と接合されている。サイドウォール６の半径方向内側端は、クリンチ８と接合されている。サイドウォール６は、耐カット性及び耐候性に優れた架橋ゴムからなる。サイドウォール６は、軸方向においてカーカス１２よりも外側に位置している。サイドウォール６は、カーカス１２の損傷を防止する。

クリンチ８は、サイドウォール６の端から半径方向略内向きに延びている。クリンチ８は、サイドウォール６の半径方向略内側に位置している。クリンチ８は、ビード１０及びカーカス１２よりも軸方向外側に位置している。クリンチ８は、リムのフランジ５０と当接し、リムからの荷重を支持する。クリンチ８は、後述するように、互いに特性の異なるゴムからなる二種類の層を含んでいる。この二種類の層は、互いに接合されている。この二種類の層は、クリンチゴム層２６及び低発熱性ゴム層２８である。このように、クリンチ８は、その部位によってその発熱性が異なるように構成されている。いずれの層を構成するゴムも、耐摩耗性に優れた架橋ゴムである。

ビード１０は、クリンチ８の軸方向内側に位置している。ビード１０は、コア３０と、このコア３０から半径方向外向きに延びるエイペックス３２とを備えている。コア３０はリング状であり、巻回された非伸縮性ワイヤーを含む。ワイヤーの典型的な材質は、スチールである。エイペックス３２は、半径方向外向きに先細りである。エイペックス３２は、高硬度な架橋ゴムからなる。

カーカス１２は、カーカスプライ３４からなる。カーカスプライ３４は、両側のビード１０の間に架け渡されており、トレッド４及びサイドウォール６に沿っている。カーカスプライ３４は、コア３０の周りを、軸方向内側から外側に向かって折り返されている。この折り返しにより、カーカスプライ３４には、主部３４ａと折り返し部３４ｂとが形成されている。

ベルト１４は、トレッド４の半径方向内側に位置している。ベルト１４は、カーカス１２と積層されている。ベルト１４は、カーカス１２を補強する。このタイヤ２のベルト１４は、内側層３６及び外側層３８からなる。図１から明らかなように、外側層３８は内側層３６の半径方向外側に位置している。

インナーライナー１６は、カーカス１２の内側に位置している。インナーライナー１６は、カーカス１２の内面に接合されている。インナーライナー１６は、架橋ゴムからなる。インナーライナー１６には、空気遮蔽性に優れたゴムが用いられている。インナーライナー１６は、タイヤ２の内圧を保持する。

チェーファー１８は、ビード１０の近傍に位置している。タイヤ２がリムに組み込まれると、このチェーファー１８がこのリムと当接する。この当接により、ビード１０の近傍が保護される。この実施形態では、チェーファー１８は、クリンチ８と一体に形成されている。従って、チェーファー１８の材質はクリンチ８の材質と同じである。この場合、チェーファー１８の材質は、後述するクリンチ用ゴムと同一となる。チェーファー１８は、クリンチ８と一体に形成されなくてもよい。

クッション層２０は、ベルト１４の端部近傍において、カーカス１２と積層されている。クッション層２０は、ベルト１４の端部の応力を吸収する。このクッション層２０により、ベルト１４のリフティングが抑制される。

前述したように、クリンチ８は、互いに接合されたクリンチゴム層２６と低発熱性ゴム層２８とを有している。図２にも示されるように、クリンチ８のうち、この低発熱性ゴム層２８のタイヤ半径方向外側及び内側のそれぞれに、クリンチゴム層２６ｏ、２６ｉが配置されている。これら両クリンチゴム層は、まとめて符号２６でも示される。クリンチゴム層２６は、従来のタイヤのクリンチエイペックスとして一般的に用いられているゴム（クリンチ用ゴムという）からなる。低発熱性ゴム層２８は、クリンチ用ゴムより発熱性の低い低発熱性ゴムからなる。

図２に示されるタイヤ２の周方向に垂直な断面において、低発熱性ゴム層２８は、組み付けられた正規リムのフランジ５０の湾曲部５２の開始位置５４から先端位置５６までの範囲内に対向するように配置されている。図示のとおり、通常のリムフランジ５０は、タイヤ２のビード１０の部分を受け入れる略円筒状の部分５８と、この略円筒状部分５８から半径方向外方の先端位置５６に向けて軸方向外方へ拡がる湾曲部５２とを有している。湾曲部５２は、上記断面において円弧状を呈している。この湾曲部５２の開始位置５４とは、略円筒状部分５８の半径方向外端であり、略円筒状部分５８と湾曲部５２との境界位置でもある。

図２における直線ＤＬｏは、低発熱性ゴム層２８と、タイヤ半径方向外側のクリンチゴム層２６ｏとの境界線を示す。直線ＤＬｉは、低発熱性ゴム層２８と、タイヤ半径方向内側のクリンチゴム層２６ｉとの境界線を示す。低発熱性ゴム層２８の配置を上記のごとくした理由は、リムフランジ５０の湾曲部５２の開始位置５４から先端位置５６までの範囲は、タイヤ走行時にクリンチ８との接触圧が特に高くなる範囲だからである。タイヤ走行に伴い、クリンチ８の上記範囲には高い圧縮力が繰り返し負荷される。

このタイヤ２では、リムフランジ５０との接触圧が高くなる範囲に低発熱性ゴム層２８が設けられている。これにより、変形に伴う発熱が抑制されるので、転がり抵抗が低減される。

低発熱性ゴムは、一般的に摩耗しやすい傾向にある。従って、クリンチ８の全体を低発熱性ゴムから構成してしまうと、クリンチ８が損傷するおそれがある。

図３は、周方向に垂直な断面におけるクリンチ８を示している。この断面において、低発熱性ゴム層２８の占める範囲が、クリンチ８の外周面を示す曲線４０に沿った展開長さＬＣで示されている。一方、リムフランジ５０の湾曲部５２の占める範囲が、リムフランジの内周面を示す曲線に沿った展開長さＬＦで示されている。前述した作用効果を奏するために、低発熱性ゴム層２８が占める展開長さＬＣは、４ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲であるのが好ましい。また、リムフランジ５０の湾曲部５２の展開長さＬＦに対しては、１０％以上８０％以下の範囲が好ましい。

上記低発熱性ゴム層２８のタイヤ半径方向内側端の位置（ＤＬｉの位置）は、リムフランジ５０の湾曲部５２の開始位置５４から、クリンチ８の外周曲線４０に沿って、タイヤ半径方向外方に向かって、０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲にあるのが好ましい。

ゴムの発熱性を評価するための損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ＊は、「ＪＩＳ Ｋ ６３９４」の規定に準拠し、測定温度７０℃において測定される。

前述したように、低発熱性ゴム層２８は、クリンチ用ゴムより発熱性の低い低発熱性ゴムからなる。低発熱性ゴムの、上記条件下での損失正接ｔａｎδは、クリンチ用ゴムの同条件下での損失正接ｔａｎδの３０％以上６０％以下である。低発熱性ゴムの、上記条件下での複素弾性率Ｅ＊は、クリンチ用ゴムの同条件下での複素弾性率Ｅ＊の８０％以上１００％以下である。

低発熱性ゴムの損失正接ｔａｎδを、クリンチ用ゴムの損失正接ｔａｎδの３０％以上とすることにより、低発熱性ゴムの耐久性がクリンチ用ゴムのそれに較べて低下しすぎることなく、損傷の発生を抑制しうる。一方、低発熱性ゴムの損失正接ｔａｎδを、クリンチ用ゴムの損失正接ｔａｎδの６０％以下とすることにより、リムフランジ５０からの圧縮力が大きい部位においても、エネルギーロス低減の効果を発揮しうる。

低発熱性ゴムの複素弾性率Ｅ＊を、クリンチ用ゴムの複素弾性率Ｅ＊の１００％以下とすることにより、低発熱性ゴムが高剛性になりすぎることなく、損傷の発生を抑制しうる。低発熱性ゴムの複素弾性率Ｅ＊を、クリンチ用ゴムの複素弾性率Ｅ＊の８０％以上とすることにより、低発熱性ゴムが低剛性になりすぎることなく、クリンチの過度な屈曲変形を抑制しうる。

クリンチ用ゴムの発熱性を定量的に示す性質は、以下のとおりである。クリンチ用ゴムの、７０°Ｃ、振動数１０Ｈｚ、振動歪み２％の条件下における損失正接ｔａｎδは、一般的に０．０５以上０．３０以下の範囲である。この数値が小さいほど発熱性が低く、転がり抵抗が低くなる。

図３に示される、周方向に垂直な断面において、低発熱性ゴム層２８とクリンチゴム層２６ｏ、２６ｉとの２本の境界線ＤＬｏ、ＤＬｉ、は、クリンチ８の外周面を示す曲線４０に対してほぼ垂直な方向に延びている。この境界線ＤＬｏ、ＤＬｉは、クリンチ８の外周面を示す曲線４０との交点における接線ＴＬに対してなす角度αが８０°以上１００°以下の範囲内の方向に延びている。換言すれば、境界線ＤＬｏ、ＤＬｉは、クリンチ８の外周面を示す曲線４０との交点における法線に対して±１０°以内の方向に延びている。上記境界線ＤＬｏ、ＤＬｉの方向の規定は、タイヤがリムに組み込まれていない製造時点の状態でのものである。従って、図３ではリムフランジ５０が二点鎖線で示されている。境界線ＤＬの上記接線ＴＬに対してなす角度αは、低発熱性ゴム層２８の半径方向外側の境界線ＤＬｏと半径方向内側の境界線ＤＬｉとで、異なっていてもよい。

この構成によれば、境界線ＤＬｏ、ＤＬｉの方向が、リムフランジ５０からクリンチ８の外周面への圧縮力の方向に略一致する。低発熱性ゴム層２８とクリンチゴム層２６ｏ、２６ｉとの境界を上記のごとく形成することにより、リムフランジ５０とクリンチ８とが圧接した際、リムフランジ５０からクリンチ８の外周面への垂直方向の圧縮力に対してクリンチ８が効率良く作用することができる。境界線ＤＬｏ、ＤＬｉの方向が上記法線方向から大きく傾斜すると、クリンチ８の耐久性が低下する傾向が現れる。

本発明では、特に言及された場合を除き、タイヤ２の各部材の寸法及び角度は、タイヤ２が正規リムに組み込まれ、正規内圧となるようにタイヤ２に空気が充填された状態で測定される。測定時には、タイヤ２には荷重がかけられない。前述したように、本明細書において正規リムとは、タイヤ２が依拠する規格において定められたリムを意味する。本明細書において正規内圧とは、タイヤ２が依拠する規格において定められた内圧を意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「最高空気圧」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「INFLATION PRESSURE」は、正規内圧である。本明細書において正規荷重とは、タイヤ２が依拠する規格において定められた荷重を意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「最高負荷能力」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「LOAD CAPACITY」は、正規荷重である。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
図１から図３に示された基本構成を備え、表１に示された仕様のクリンチを備えた実施例１の空気入りタイヤを得た。このタイヤのサイズは「２０５／５５Ｒ１６」である。このタイヤでは、低発熱性ゴム層２８が占める展開長さＬＣ（図３）は、６ｍｍとされている。低発熱性ゴム層２８のタイヤ半径方向内側端の位置（ＤＬｉの位置）は、リムフランジ５０の湾曲部５２の開始位置５４から、クリンチ８の外周曲線４０に沿って、タイヤ半径方向外方に向かって、３ｍｍの位置とされている。この実施例１では、そのクリンチ用ゴムの損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ＊を、後述の比較例１の値を指数で１００したときの指数値で示されている。境界線ＤＬの上記接線ＴＬに対する交差角度αが、度単位で示されている。表１から明らかなように、実施例１のクリンチ用ゴムには、比較例１と同じクリンチ用ゴムが用いられている。また、その低発熱性ゴムの損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ＊も、比較例１のクリンチ用ゴムの損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ＊の値を指数で１００したときの指数値で示されている。

［実施例２−５］
図１から図３に示された基本構成を備え、表１に示された仕様のクリンチを備えた実施例２から５の空気入りタイヤを得た。クリンチ用ゴムの損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ＊を、比較例１の値を指数で１００したときの指数値で示されている。低発熱性ゴムの損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ＊も、比較例１のクリンチ用ゴムの損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ＊の値を指数で１００したときの指数値で示されている。実施例２から５のその他の構成は、実施例１と同一とされた。

［比較例１］
比較例１は、従来のタイヤである。この比較例１のタイヤには、低発熱性ゴム層は設けられていない。クリンチの全てがクリンチ用ゴムから構成されている。その他は、実施例１と同じ構成とした。

［実施例６−９］
図１から図３に示された基本構成を備え、表２に示された仕様のクリンチを備えた実施例６から９の空気入りタイヤを得た。クリンチ用ゴムの損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ＊を、比較例１の値を指数で１００したときの指数値で示されている。低発熱性ゴムの損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ＊も、比較例１のクリンチ用ゴムの損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ＊の値を指数で１００したときの指数値で示されている。実施例６から９のその他の構成は、実施例１と同一とされた。

［実施例１０、１１、比較例２及び３］
図１から図３に示された基本構成を備え、表３に示された仕様のクリンチを備えた実施例１０及び１１、並びに、比較例２及び３の空気入りタイヤを得た。クリンチ用ゴムの損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ＊を、比較例１の値を指数で１００したときの指数値で示されている。低発熱性ゴムの損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ＊も、比較例１のクリンチ用ゴムの損失正接ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ＊の値を指数で１００したときの指数値で示されている。実施例１０及び１１、並びに、比較例２及び３のその他の構成は、実施例１と同一とされた。

［比較例４］
比較例４のタイヤでは、そのクリンチの全てが低発熱性ゴムから構成されている。この比較例４のタイヤのクリンチには、クリンチゴム層は設けられていない。その他は、実施例１と同じ構成とした。

［耐久性］
タイヤを正規リムに組み込み、このタイヤに空気を充填して内圧を２５０ｋＰａとした。このタイヤをドラム式走行試験機に装着し、７．３ｋＮの縦荷重をタイヤに負荷した。このタイヤを、１００ｋｍ／ｈの速度で、駆動ドラムの上を走行させた。２００００ｋｍ走行後、タイヤの外観を観察し、クリンチ及びその周辺部における損傷の有無、及び、損傷の程度が確認された。その結果が表１から３に示されている。損傷が確認されなかったタイヤはＡ、微細な損傷が確認されたタイヤはＢ、明確な損傷が確認されたタイヤはＣで示されている。

［転がり抵抗］
タイヤを正規リムに組み込み、転がり抵抗試験機を用いて下記の測定条件で転がり抵抗を測定した。
タイヤ内圧：２１０ｋＰａ
負荷荷重 ：４．８ｋＮ
走行速度 ：８０ｋｍ／ｈ
各タイヤの転がり抵抗の測定値に基づき、比較例１の値を１００とする指数が表１から３に示されている。この指数が、各タイヤの低転がり抵抗性を示している。指数は、大きいほど低転がり抵抗性に優れることを示している。

表１から３に示されるように、実施例のタイヤでは、比較例のタイヤに比べて評価が高い。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

以上説明されたタイヤは、種々の車両に適用されうる。

２・・・タイヤ
４・・・トレッド
６・・・サイドウォール
８・・・クリンチ
１０・・・ビード
１２・・・カーカス
１４・・・ベルト
１６・・・インナーライナー
１８・・・チェーファー
２０・・・クッション層
２２・・・トレッド面
２４・・・溝
２６・・・クリンチゴム層
２８・・・低発熱性ゴム層
３０・・・コア
３２・・・エイペックス
３４・・・カーカスプライ
３６・・・（ベルトの）内側層
３８・・・（ベルトの）外側層
４０・・・（クリンチの外周面を示す）曲線
５０・・・リムフランジ
５２・・・（リムフランジの）湾曲部
５４・・・（リムフランジの湾曲部の）開始位置
５６・・・（リムフランジの）先端位置
５８・・・（リムフランジの）略円筒状部分
ＣＬ・・・中心線
ＤＬｏ・・・（半径方向外側の）境界線
ＤＬｉ・・・（半径方向内側の）境界線
ＥＱ・・・赤道面
ＴＬ・・・接線

Claims (4)

1. トレッドと、一対のサイドウォールと、サイドウォールの端から半径方向略内向きに延びる一対のクリンチとを備えており、
   このクリンチが、クリンチ用ゴムからなるクリンチゴム層と、このクリンチ用ゴムより低い発熱性を有する低発熱性ゴムからなる低発熱性ゴム層とを有しており、
   この低発熱性ゴム層が、組み付けられるリムのフランジの湾曲部の開始位置から先端までの範囲内に対向するように配置されており、
   タイヤの周方向に垂直な断面において、低発熱性ゴム層とクリンチゴム層との境界線が、クリンチの外周との交点における接線に対して８０°以上１００°以下の範囲内の方向を向いている、空気入りタイヤ。
2. 温度が７０℃である条件下で測定された、上記低発熱性ゴムの損失正接ｔａｎδが、上記クリンチ用ゴムの損失正接ｔａｎδの、３０％以上６０％以下である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 温度が７０℃である条件下で測定された、上記低発熱性ゴムの複素弾性率Ｅ＊が、上記クリンチ用ゴムの複素弾性率Ｅ＊の、８０％以上１００％以下である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 上記低発熱性ゴム層の、タイヤ半径方向外側及び内側のそれぞれに、上記クリンチゴム層が配置されている、請求項１から３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

Images