JP2017149214A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】カーカス層とインナーライナー層との層間の一部に選択的に配置される部分タイゴム層を備えた空気入りタイヤであって、空気透過防止性と操縦安定性とを維持しながら、更なるタイヤ重量の軽減を図り、これら性能をバランスよく両立することを可能にした空気入りタイヤを提供する。【解決手段】カーカス層4とインナーライナー層9との層間であって、トレッド部1のセンター領域を除くタイヤ幅方向両側の領域にそれぞれ部分タイゴム層10を選択的に配置し、ベルト層7のタイヤ幅方向最外側端部からインナーライナー層9に向けて引いた垂線Pに対する部分タイゴム層10のタイヤ赤道CL側への入込量L1を0mm以上15mm以下にし、かつ、垂線Pに対する部分タイゴム層10のビード部3側への突出量L2を15mm以上120mm以下にする。【選択図】図1

Description

本発明は、カーカス層とインナーライナー層との層間の一部に選択的に配置される部分タイゴム層を備えた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、空気透過防止性と操縦安定性とを維持しながら、更なるタイヤ重量の軽減を図り、これら性能をバランスよく両立することを可能にした空気入りタイヤに関する。
空気入りタイヤでは、一般的に、タイヤ製造時に未加硫タイヤをインフレートする際に、カーカスコードがインナーライナー層に喰い込むことを防止するために、カーカス層とインナーライナー層との層間にタイゴム層が配置される。このようなタイゴム層に関して、近年、タイヤ重量や転がり抵抗の低減を図るために、カーカス層とインナーライナー層との層間の全域ではなく一部に選択的に配置された部分タイゴム層を採用することが提案されている(例えば、特許文献1,2を参照)。
このような部分タイゴム層は、基本的にショルダー領域(湾曲が大きいためインフレート時にカーカスコードの喰い込みが発生し易い部位)に配置されるが、その具体的な配置については、カーカス層とインナーライナー層との層間の全域に配置される従来のタイゴム層(フルタイゴム層)と比較して充分な効果を得ることや、特定の性能の向上を目的として、様々な提案が為されている。例えば、特許文献1では、部分タイゴム層のタイヤ径方向外側の端部を2番目に幅が広いベルト層の端部からタイヤ幅方向内側へこのベルト層の幅の10%〜40%の範囲内に配置し、部分タイゴム層のタイヤ径方向内側の端部をタイヤ最大幅位置からタイヤ径方向内外へタイヤ断面高さの10%の範囲内に配置することを提案している。或いは、特許文献2では、部分タイゴム層のタイヤ径方向外側の端部を、タイヤ幅方向最外側の周方向溝(ショルダー縦溝)とその内側の周方向溝(ミドル縦溝)との間の陸部(ミドル陸部)のタイヤ半径方向内方で終端させることを提案している。
しかしながら、これら提案であっても、従来のフルタイゴム層による性能(空気透過防止性やドライ路面における操縦安定性)を維持するために、タイゴム層の部分化(部分タイゴム層の採用)によるタイヤ重量の軽減効果は限定的であり、必ずしも充分に発揮されているとは言えない。そのため、部分タイゴム層の配置を最適化することで、空気透過防止性と操縦安定性とタイヤ重量の軽減とをバランスよく両立するための更なる改善が求められている。
特許第5239507号公報 特許第5723086号公報
本発明の目的は、カーカス層とインナーライナー層との層間の一部に選択的に配置される部分タイゴム層を備えた空気入りタイヤであって、空気透過防止性と操縦安定性とを維持しながら、更なるタイヤ重量の軽減を図り、これら性能をバランスよく両立することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、該一対のビード部間に装架されたカーカス層と、前記トレッド部における該カーカス層の外周側に配置されたベルト層と、前記カーカス層に沿ってタイヤ内面に配置されたインナーライナー層と、前記カーカス層と前記インナーライナー層との層間であって、前記トレッド部のセンター領域を除くタイヤ幅方向両側の領域のそれぞれに選択的に配置された部分タイゴム層とを有する空気入りタイヤにおいて、前記ベルト層のタイヤ幅方向最外側端部から前記インナーライナー層に向けて引いた垂線Pに対する前記部分タイゴム層のタイヤ赤道側への入込量L1が0mm以上15mm以下であり、かつ、前記ベルト層の前記垂線Pに対する前記部分タイゴム層の前記ビード部側への突出量L2が15mm以上120mm以下であることを特徴とする。
本発明では、部分タイゴム層を採用して、フルタイゴム層を有する従来の空気入りタイヤに比べてタイヤ重量を軽減するにあたって、垂線P(即ち、ベルト層のタイヤ幅方向最外側端部の位置)に対する入込量L1および突出量L2を上記のように設定しているので、従来と同等の空気透過防止性や操縦安定性を得るために最低限必要な領域を部分タイゴム層で覆うことができ、従来の優れた空気透過防止性および操縦安定性を維持することができる。このとき、これら性能を得るために部分タイゴム層が覆う領域を必要最低限に抑えているので、部分タイゴム層を採用した従来の空気入りタイヤと比較しても、部分タイゴム層の使用量が極力抑えられているので、更なるタイヤ重量の軽減を図ることができる。これにより、空気透過防止性と操縦安定性とタイヤ重量の軽減とをバランスよく両立することができる。
本発明においては、部分タイゴム層のペリフェリ長さが30mm〜120mmであることが好ましい。このように部分タイゴム層の長さを適切な範囲に設定し、最適化することで、空気透過防止性と操縦安定性とタイヤ重量の軽減とを更にバランスよく両立することができる。尚、本発明において「ペリフェリ長さ」とは、タイヤ子午線断面において、各タイヤ構成要素(部分タイゴム層)の延長方向に沿って測定される長さである。
本発明においては、部分タイゴム層を構成するゴムの硬度が50〜70であることが好ましい。これにより、部分タイゴム層の使用量の抑制に伴って低下する虞のあるサイドウォール部の剛性を補うことができるので、操縦安定性を維持するには有利になる。尚、本発明における「ゴムの硬度」とは、JIS K6253に準拠しデュロメータのタイプAにより温度20℃で測定された硬さ(所謂、JIS‐A硬度)である。
本発明においては、部分タイゴム層の厚さが0.1mm〜1.0mmであることが好ましい。このように部分タイゴム層の厚さを適切な範囲に設定し、最適化することで、空気透過防止性と操縦安定性とタイヤ重量の軽減とを更にバランスよく両立することができる。尚、本発明において「部分タイゴム層の厚さ」とは、部分タイゴム層の主要部分(一定の厚さを維持しながら延在する部分)の厚さであって、部分タイゴム層が例えば端部に向かって厚さが減少する先細り形状を有している場合には、この端部を除いた部分における厚さである。
本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの子午線断面図である。 図1の空気入りタイヤの要部を拡大して示す子午線断面図である。
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部1と、このトレッド部1の両側に配置された一対のサイドウォール部2と、サイドウォール部2のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部3とを備えている。尚、図1において、CLはタイヤ赤道を示す。
左右一対のビード部3間にはカーカス層4が装架されている。このカーカス層4は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部3に配置されたビードコア5の廻りに車両内側から外側に折り返されている。また、ビードコア5の外周上にはビードフィラー6が配置され、このビードフィラー6がカーカス層4の本体部と折り返し部とにより包み込まれている。一方、トレッド部1におけるカーカス層4の外周側には複数層(図1〜3では2層)のベルト層7が埋設されている。各ベルト層7は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。これらベルト層7において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば10°〜40°の範囲に設定されている。更に、ベルト層7の外周側にはベルト補強層8が設けられている。ベルト補強層8は、タイヤ周方向に配向する有機繊維コードを含む。ベルト補強層8において、有機繊維コードはタイヤ周方向に対する角度が例えば0°〜5°に設定されている。
また、タイヤ内面にはインナーライナー層9が設けられている。このインナーライナー層9は空気透過防止性能を有するブチルゴムを主体とするゴム組成物で構成され、タイヤ内に充填された空気がタイヤ外に透過することを防いでいる。
このようなインナーライナー層9とカーカス層4との間には部分タイゴム層10が配置されている。インナーライナー層9とカーカス層4との間に配置されるタイゴム層とは、タイヤ製造時に未加硫の空気入りタイヤをインフレートする際にカーカスコードがインナーライナー層9に喰い込むことを防止するための層であり、製造後のタイヤにおいては空気透過防止性やドライ路面における操縦安定性に寄与するものであり、従来はカーカス層4とインナーライナー層9との層間の全域を覆うように設けられるものであったが(フルタイゴム層)、本発明では、部分タイゴム層10として、トレッド部1のセンター領域とビード部3とを除く後述の領域に選択的に設けられる。即ち、図1に示すように、タイヤ赤道CLのタイヤ幅方向両側において、トレッド部1のショルダー領域とサイドウォール部2とからなる後述の領域内にそれぞれ部分タイゴム層10が設けられている。
具体的には、本発明の部分タイゴム層10は、ベルト層7のタイヤ幅方向最外側端部からインナーライナー層9に向けて引いた垂線Pに対する部分タイゴム層10のタイヤ赤道CL側への入込量L1が0mm以上15mm以下であり、かつ、ベルト層7の前述の垂線Pに対する部分タイゴム層10のビード部3側への突出量L2が15mm以上120mm以下であるように配置されている。言い換えると、本発明の部分タイゴム層10は、前述の垂線Pと部分タイゴム層10との交点と部分タイゴム層10のタイヤ赤道CL側の端部10aとの間の部分タイゴム層10に沿った長さが0mm以上15mm以下であり、かつ、前述の垂線Pと部分タイゴム層10との交点と部分タイゴム層10のビード部3側の端部10bとの間の部分タイゴム層10に沿った長さが15mm以上120mm以下であるように配置されている。
本発明者は、部分タイゴム層10を採用する場合における部分タイゴム層10の配置について鋭意研究した結果、従来のフルタイゴム層を有する空気入りタイヤと同等の空気透過防止性と操縦安定性とを得るには、部分タイゴム層10が少なくともベルト層7のタイヤ幅方向最外側端部の近傍の特定の領域(垂線Pの位置と垂線Pからビード部3側に部分タイゴム層10に沿って15mmの位置との間の領域)を覆っていることが必要であり、更に、部分タイゴム層10が覆う領域が広くなるほど(入込量L1および突出量L2が大きくなるほど)空気透過防止性と操縦安定性は良好になるが、入込量L1や突出量L2が特定の値を超えるとこれら性能の更なる改善は見込めなくなり、寧ろ部分タイゴム層10を採用することによるタイヤ重量の軽減効果が限定されることを知見した。
そのため、本発明では、部分タイゴム層を採用して、フルタイゴム層を有する従来の空気入りタイヤに比べてタイヤ重量を軽減するにあたって、垂線P(即ち、ベルト層のタイヤ幅方向最外側端部の位置)に対する入込量L1および突出量L2を上記のように設定している。その結果、従来と同等の空気透過防止性や操縦安定性を得るために最低限必要な領域を部分タイゴム層で覆うことができ、従来の優れた空気透過防止性および操縦安定性を維持することができる。また、これら性能を得るために部分タイゴム層が覆う領域を必要以上に大きくせずに、部分タイゴム層の使用量を極力抑えることができるので、部分タイゴム層を採用した従来の空気入りタイヤと比較しても更なるタイヤ重量の軽減を図ることができる。これにより、空気透過防止性と操縦安定性とタイヤ重量の軽減とをバランスよく両立することができる。
このとき、入込量L1が0mm未満であると、部分タイゴム層10が前述の領域を覆うことができず、空気透過防止性および操縦安定性を良好に維持することができない。入込量L1が15mmを超えると、空気透過防止性および操縦安定性の更なる改善は見込めず、また、タイヤ重量を軽減する効果も限定的になる。突出量L2が15mm未満であると、前述の領域を覆うことができず、空気透過防止性および操縦安定性を良好に維持することができない。突出量L2が120mmを超えると、空気透過防止性および操縦安定性の更なる改善は見込めず、また、タイヤ重量を軽減する効果も限定的になる。
タイヤ重量の軽減と、空気透過防止性および操縦安定性の維持とをよりバランスよく高度に両立するには、入込量L1を5mm〜10mm、突出量L2を30mm〜100mmに設定するとよい。これにより、部分タイゴム層10が、前述の部分タイゴム層10が最低限覆うべき領域を含む充分な領域を覆うことになり、空気透過防止性および操縦安定性を高度に維持するには有利になる。また、部分タイゴム層10の使用量も適度に抑制できるので、タイヤ重量の軽減にも有利になる。
本発明では、部分タイゴム層10が上述の位置に配置されるだけでなく、そのペリフェリ長さL3が好ましくは30mm〜120mm、より好ましくは40mm〜80mmであるとよい。これにより、部分タイゴム層10のペリフェリ長さL3を、前述の領域を覆う(前述の位置に配置される)のに必要かつ充分な適切な長さに設定することができ、部分タイゴム層10の長さ(大きさ、使用量)を最適化することができる。その結果、空気透過防止性および操縦安定性の維持とタイヤ重量の軽減とを更にバランスよく両立することができる。このとき、部分タイゴム層10のペリフェリ長さL3が30mmよりも小さいと、部分タイゴム層10によって前述の領域を充分に覆うことが難しくなり、空気透過防止性および操縦安定性を高度に維持することが難しくなる。部分タイゴム層10のペリフェリ長さL3が120mmよりも大きいと、部分タイゴム層10の使用量が増加するため、タイヤ重量の軽減効果が限定的になる。
部分タイゴム層10を構成するゴム組成物としては、従来のタイゴム層(従来のフルタイゴム層や部分タイゴム層)に使用されるゴム組成物を用いることができるが、そのゴム硬度が好ましくは50〜70、より好ましくは55〜65であるゴム組成物を用いるとよい。このように部分タイゴム層10として適度な硬度を有するゴム組成物を用いることで、部分タイゴム層10の使用量の抑制に伴って低下する虞のあるサイドウォール部2の剛性を補うことができ、操縦安定性を維持するには有利になる。このとき、部分タイゴム層10の硬度が50よりも小さいと、前述のようにサイドウォール部2の剛性を補う効果が限定的になり、操縦安定性を高度に維持することが難しくなる。部分タイゴム層10の硬度が70よりも大きいと、サイドウォール部2の剛性が高くなり過ぎるため、空気入りタイヤの本来の性能に悪影響が出る虞がある。
部分タイゴム層10は、タイゴム層としての機能(タイヤ製造時におけるインナーライナー層9へのカーカスコードの喰い込みを防止すること等)を充分に発揮するために充分な厚さを有することが求められるが、その一方で、タイヤ重量の軽減のために使用量を抑えることが好ましい。そのため、本発明では、部分タイゴム層10の厚さTを、好ましくは0.1mm〜1.0mm、より好ましくは0.3mm〜0.7mmに設定するとよい。これにより、タイゴム層としての機能を充分に発揮して、空気透過防止性および操縦安定性を好適に維持しながら、タイヤ重量の軽減効果も充分に発揮することができる。このとき、部分タイゴム層10の厚さTが0.1mmよりも小さいと、部分タイゴム層10が薄過ぎるため、部分タイゴム層10がタイゴム層として充分に機能しなくなり、タイヤ製造時におけるインナーライナー層9へのカーカスコードの喰い込みを防止する効果が限定的になる。その結果、充分な空気透過防止性および操縦安定性を維持することが難しくなる。部分タイゴム層10の厚さTが1.0mmよりも大きいと、部分タイゴム層10が厚くなり過ぎて使用量が増大するため、タイヤ重量の軽減効果が限定的になる。
タイヤサイズが195/65R15であり、図1に示す基本構造を有し、タイゴム層の構造、ベルト層のタイヤ幅方向最外側端部からインナーライナー層に向けて引いた垂線Pに対する部分タイゴム層のタイヤ赤道側への入込量L1、垂線Pに対する部分タイゴム層のビード部側への突出量L2、部分タイゴム層のペリフェリ長さL3、部分タイゴム層を構成するゴム組成物の硬度、部分タイゴム層のゴム厚さTをそれぞれ表1〜5のように設定した従来例1、比較例1〜11、実施例1〜44の56種類の空気入りタイヤを作製した。
尚、表1〜5の「タイゴム層の構造」の欄について、タイゴム層がフルタイゴム層である場合は「フル」、部分タイゴム層である場合は「部分」と記載した。表1〜5の「入込量L1」において、数値が負である場合は、部分タイゴム層が垂線Pよりもタイヤ赤道側に入り込まずに終端した例であり、その数値(絶対値)は垂線Pと部分タイゴム層との交点と部分タイゴム層のタイヤ赤道側の端部との間の部分タイゴム層に沿った長さである。表1〜5の「突出量L2」において、数値が負である場合は、部分タイゴム層が垂線Pよりもビード部側に突出せずに終端した例であり、その数値(絶対値)は垂線Pと部分タイゴム層との交点と部分タイゴム層のビード部側の端部との間の部分タイゴム層に沿った長さである。
これら56種類の空気入りタイヤについて、下記の評価方法により、タイゴム使用量、空気透過防止性、ドライ路面における操縦安定性(操縦安定性)を評価し、その結果を表1〜5に併せて示した。
タイゴム使用量
各試験タイヤにおけるタイゴムの使用量を測定した。評価結果は、従来例1の測定値を100とする指数にて示した。この指数値が小さいほどタイゴム使用量が少なく、タイヤ重量を軽減できることを意味する。尚、この指数値が「80」以下であると、タイゴム使用量が充分に少ないと言え、優れたタイヤ重量の軽減効果が得られている。逆に、この指数値が「80」を超えると、タイゴム使用量は充分に低減できておらず、タイヤ重量の軽減効果は実質的に得られていないことになる。特に、この指数値が「50」以下であると、タイヤ重量の軽減効果が大きく優れている。
空気透過防止性
各試験タイヤを、リムサイズ15×6Jのホイールに組み付け、空気圧を230kPaとし、常温の部屋に720時間放置する。放置開始時の空気圧と720時間後(放置終了時)の空気圧とをもとに、室温の温度補正をしたうえで、空気漏れ率を算出した。評価結果は、従来例1の算出値の逆数を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど空気漏れ率が小さく、空気透過防止性に優れることを意味する。尚、この指数値が「90」以上であれば、従来レベルを維持して充分な空気透過防止性が得られたことを意味する。特に、この指数値が「95」以上であると、空気透過防止性が充分に高いと言え、効果的に空気透過防止性を維持できたことを意味する。
操縦安定性能
各試験タイヤをリムサイズ15×6Jのホイールに組み付けて、空気圧を210kPaとして排気量1.5Lの試験車両に装着し、乾燥路面からなるテストコースにて、テストドライバーによる官能評価を行った。評価結果は、従来例1を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど操縦安定性に優れることを意味する。尚、この指数値が「90」以上であれば、従来レベルを維持して充分な操縦安定性が得られたことを意味する。特に、この指数値が「95」以上であると、操縦安定性が充分に高いと言え、効果的に操縦安定性を維持できたことを意味する。
Figure 2017149214
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Figure 2017149214
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表1〜5から明らかなように、実施例1〜44はいずれも、従来例1に対して、空気透過防止性および操縦安定性能を維持しながらタイヤ重量を軽減した。特に、実施例3〜5、9〜11、15〜17、21〜23、26〜27、30〜31、37〜38、42〜43は、タイゴム使用量が充分に抑制されてタイヤ重量が充分に軽減できている一方で、タイヤ重量の軽減率と対比して空気透過防止性および操縦安定性も良好に維持できているので、これら性能をバランスよく両立したといえる。
一方、比較例1〜2は、突出量L2が小さ過ぎるため、部分タイゴム層による適切な被覆が困難になり、空気透過防止性および操縦安定性を良好に維持することができなかった。比較例3〜4は、突出量L2が大き過ぎるため、部分タイゴム層の使用量が過剰になり、タイヤ重量を十分にて軽減することができなかった。また、比較例1〜4に対して入込量L1を大きくした例に相当する比較例5〜9でも同様の結果となった。即ち、比較例5〜7は、突出量L2が小さ過ぎるため、部分タイゴム層による適切な被覆が困難になり、空気透過防止性および操縦安定性を良好に維持することができなかった。比較例8〜9は、突出量L2が大き過ぎるため、部分タイゴム層の使用量が過剰になり、タイヤ重量を充分に軽減することができなかった。
表1〜5では省略しているが、比較例1〜4および比較例5〜9に対して更に入込量L1を大きくした場合(実施例14〜19、実施例20〜25に相当する例において突出量L2が小さ過ぎるか大き過ぎる場合)も、同様に突出量L2が小さ過ぎると空気透過防止性および操縦安定性を充分に維持することができず、突出量L2が大き過ぎるとタイヤ重量を充分に軽減することができない結果となった。
また、比較例10は、突出量L2が適切であっても、入込量L1が小さ過ぎるため、部分タイゴム層による適切な被覆が困難になり、空気透過防止性および操縦安定性を良好に維持することができなかった。比較例11は、突出量L2が適切である一方で、入込量L1が大き過ぎるため、部分タイゴム層の使用量が過剰になり、タイヤ重量を充分に軽減することができなかった。
1 トレッド部
2 サイドウォール部
3 ビード部
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
8 ベルト補強層
9 インナーライナー層
10 部分タイゴム層
CL タイヤ赤道

Claims (4)

  1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、該一対のビード部間に装架されたカーカス層と、前記トレッド部における該カーカス層の外周側に配置されたベルト層と、前記カーカス層に沿ってタイヤ内面に配置されたインナーライナー層と、前記カーカス層と前記インナーライナー層との層間であって、前記トレッド部のセンター領域を除くタイヤ幅方向両側の領域のそれぞれに選択的に配置された部分タイゴム層とを有する空気入りタイヤにおいて、
    前記ベルト層のタイヤ幅方向最外側端部から前記インナーライナー層に向けて引いた垂線Pに対する前記部分タイゴム層のタイヤ赤道側への入込量L1が0mm以上15mm以下であり、かつ、前記垂線Pに対する前記部分タイゴム層の前記ビード部側への突出量L2が15mm以上120mm以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記部分タイゴム層のペリフェリ長さが30mm〜120mmであ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. 前記部分タイゴム層を構成するゴムの硬度が50〜70で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. 前記部分タイゴム層の厚さが0.1mm〜1.0mmであ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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