JP3559520B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グリップ性能と燃費性能とを両立しうる空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年の高速道路網の発達、自動車の高出力化に伴い、空気入りタイヤにあってもさらなる高速耐久性能、とりわけ高速走行時のグリップ性能の向上が望まれている一方で、地球環境問題を改善するために省資源化が進められており、転がり抵抗を低減し、車両の燃費を向上させることも同時に要求されている。
【０００３】
発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、トレッド部に配されるトレッドゴムを、内側のベースゴム部と、その外側に配されかつトレッド面をなすキャップゴム部とを含んで構成するとともに、ベースゴム部を、タイヤ軸方向の両外側に配された側部ベースゴム部と、この側部ベースゴム部の間に配された中間ベースゴム部とから構成しかつそれらのゴム硬さを適切に規制することにより、高いグリップ性能と低い転がり抵抗とを両立しうることを見出した。
【０００４】
以上のように本発明は、転がり抵抗を低減しつつ乗り心地と操縦安定性とを両立しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されたベルト層を含むトレッド補強コード層とを具えた空気入りタイヤであって、前記トレッド補強コード層の外側に配されたトレッドゴムが、内側のベースゴム部と、外側に配されかつトレッド面をなすキャップゴム部とを含み、かつ前記ベースゴム部は、タイヤ軸方向の両外側に配された側部ベースゴム部と、この側部ベースゴム部の間に配された中間ベースゴム部とからなるとともに、前記キャップゴム部のＪＩＳデュロメータＡ硬さを６０〜８０度、かつ前記中間ベースゴム部のＪＩＳデュロメータＡ硬さを６５〜７５度、しかも前記側部ベースゴム部のＪＩＳデュロメータＡ硬さを４５〜６０度としたことを特徴としている。
【０００６】
また請求項１に係る本発明において、前記中間ベースゴム部Ｇ１ｂのＪＩＳデュロメータＡ硬さが、前記キャップゴム部Ｇ２のＪＩＳデュロメータＡ硬さよりも０よりも大かつ５度以下の範囲で小、
しかもキャップゴム部Ｇ２は、トレッド溝１４の部分を除き一定厚さとするとともに、タイヤ赤道Ｃの位置において、このキャップゴム部Ｇ２の厚さｔ１と全トレッドゴム厚さｔとの比（ｔ１／ｔ）が、０．９５〜０．５０としている。
【０００７】
なお本明細書において、ＪＩＳデュロメータＡ硬さは、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づくデュロメータータイプＡによる硬さとして定義する。

【０００８】
また前記側部ベースゴム部は、そのタイヤ軸方向の長さがトレッド接地巾の８〜３０％であることが好ましい。さらに前記トレッド補強コード層は、前記ベルト層と、このベルト層のタイヤ半径方向外側に配されかつ１本又は平行に配列された複数本の有機繊維コードをトッピングゴムで被覆した帯状プライをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で螺旋状に巻回することにより形成したバンド層とを含むことにより、さらに操縦安定性を向上しうる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１には本実施形態の空気入りタイヤの右半分断面図（左半分も内部構造については対称に現れる。）を示している。図において、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のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス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を含むトレッド補強コード層９とを具え、本例では扁平率が５０％以下の乗用車用のものが例示されている。
【００１０】
前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して７５゜〜９０゜の角度で配列したラジアル構造の１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから構成されている。前記カーカスコードは、本例ではポリエステルコードが採用されているが、これ以外にもナイロン、レーヨンなどの有機繊維コード、さらにはスチールコードなども採用しうる。また前記カーカスプライ６Ａ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に至る本体部６ａと、この本体部６ａからのびて前記ビードコア５の廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを有する。なおカーカスプライ６Ａの本体部６ａの内側には空気を透過しにくいゴムからなるインナーライナーｉが配されている。
【００１１】
前記カーカスプライ６Ａの折返し部６ｂは、その端部を、模様、突起を除くタイヤ軸方向最外側の総巾位置Ｍよりもタイヤ半径方向外側に位置させたいわゆるハイターンアップ構造としたものを例示する。本例の折返し部６ｂの外端６ｂｅは、前記ベルト層７と前記本体部６ａとの間に挟まれて終端している。このような構造を採用することにより、サイドウォール部３にプライを２層に重ねて配することができ、タイヤの横剛性を高め、操縦安定性を向上しうる他、転がり抵抗の低減にも役立つ。また前記本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側にのびかつ例えば硬質のゴム材からなるビードエーペックス１２が配されることによりビード部４が補強される。
【００１２】
さらに本実施形態では、前記ビードエーペックス１２と前記折返し部６ｂとの間に、補強層１３を配したものが例示される。この補強層１３は、例えば金属コード又は有機繊維コードをタイヤ半径方向に対して１５〜３０゜で配列したコードプライからなり、ビード部４の曲げ剛性とともに周方向剛性を高め、転がり抵抗の低減に寄与しうる。なお補強層１３の内端はビードコア５の近傍に位置するとともに、外端は、タイヤ断面高さの４０〜６０％の高さに設定することが望ましい。
【００１３】
前記トレッド補強コード層９は、本例では前記ベルト層７と、その外側に配されたバンド層８とを含むものが例示される。
【００１４】
前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ赤道に対して１０〜４５°の小角度で傾けて配列した少なくとも２枚、本例ではタイヤ半径方向の内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂを前記コードが互いに交差する向きに重ね合わせて構成している。なお、半径方向内のベルトプライ７Ａは、外のベルトプライ７Ｂに比べ巾広に形成され、端部における著しい剛性段差の発生を防止している。前記ベルトコードは、本例ではスチールコードからなるが、アラミド、レーヨン等の高弾性の有機繊維コードも必要に応じて用いうる。
【００１５】
前記バンド層８は、例えば図２（Ａ）に示すように複数本の有機繊維コード１０を平行に引き揃えかつこれをトッピングゴム２０により被覆した例えば５〜１５ｍｍ程度の小巾の帯状プライ１１を、前記有機繊維コード１０がタイヤ周方向に対して５度以下の角度となるようにベルト層７の上に螺旋状に巻回することにより形成される。前記帯状プライ１１は、使用する有機繊維コード１０の太さ、ベルト層の巾等により埋設するコード本数を適宜変更することができる他、図２（Ｂ）に示すように１本のバンドコード１０をゴム被覆したものでも良い。
【００１６】
本例のバンド層８は、前記ベルト層７の略全巾を覆う第１のバンドプライ８Ａと、この第１のバンドプライ８Ａの内側に配されかつ前記ベルト層７の端部分だけを覆う第２のバンドプライ８Ｂとを含んで構成されたものを示す。このようなバンド層８は、ベルト層７の半径方向の動き、とりわけ高速走行時のベルト層７の端部が遠心力により浮き上がるリフティングを抑制し、トレッド部２の変形を防止する。このようなトレッド部２の変形防止は、接地時におけるトレッド部２の路面に対する抵抗を減じ、グリップ性能の向上に役立つ他、内部発熱を抑制できるため転がり抵抗の低減にも寄与しうる。またバンド層８は、有機繊維コード１０よりなるため、トレッド部２の剛性を過度に高めることがないため、乗り心地を損なわずに操縦安定性の向上に寄与しうる。なおトレッド補強コード層９は、バンド層８を省き前記ベルト層７のみから構成しうるのは言うまでもない。
【００１７】
前記トレッド補強コード層９の外側に配されたトレッドゴムＴＧは、内側のベースゴム部Ｇ１と、その外側に配されかつトレッド面２ａをなすキャップゴム部Ｇ２とを含み、本例ではトレッドゴムＴＧが前記ベースゴム部Ｇ１と前記キャップゴム部Ｇ２とからなる２層構造をなすとともに、その端縁に断面略三角形状のウイングゴム部Ｇ３を配したものを例示している。なおサイドウォール部３には、前記カーカス６の外面にサイドウォールゴムＧ４が、またビード部５にはビードゴムＧ５がそれぞれ配されている。
【００１８】
前記キャップゴム部Ｇ２は、ＪＩＳデュロメータＡ硬さが６８〜８０度のゴム材により形成されている。前記キャップゴム部Ｇ２のＪＩＳデュロメータＡ硬さが６０度未満の場合、特に高速走行時においてトレッド面２ａの剛性が不足するため、キャップゴム部Ｇ２がせり出すなどその変形が大きくなり高いグリップ性能が得られない他、内部発熱が大きくなって転がり抵抗が悪化する。逆にキャップゴム部Ｇ２のＪＩＳデュロメータＡ硬さが８０度を超える場合には、著しい乗り心地の悪化を招くため好ましくない。このような観点より、キャップゴム部Ｇ２のＪＩＳデュロメータＡ硬さは、より好ましくは６８〜８０度、さらに好ましくは６８〜７５度とすることが望ましい。
【００１９】
前記ベースゴム部Ｇ１は、本例では前記キャップゴム部Ｇ２のタイヤ半径方向内側に配され、タイヤ軸方向の両端部が前記トレッド補強コード層９をタイヤ軸方向外側に越えかつ先細状をなし前記ウイングゴム部Ｇ３に接続されている。また前記ベースゴム部Ｇ１は、タイヤ軸方向の両外側に配された側部ベースゴム部Ｇ１ａと、この側部ベースゴム部Ｇ１ａ、Ｇ１ａ（図１では一方のみ図示）の間に配された中間ベースゴム部Ｇ１ｂとから構成される。
【００２０】
そして前記中間ベースゴム部Ｇ１ｂのＪＩＳデュロメータＡ硬さを６５〜７５度とし、しかも前記側部ベースゴム部Ｇ１ａのＪＩＳデュロメータＡ硬さを４５〜６０度としている。このように、前記キャップゴム部Ｇ２、中間ベースゴム部Ｇ１ｂ、側部ベースゴム部Ｇ１ａのそれぞれのＪＩＳデュロメータＡ硬さゴム硬さを限定することにより、高いグリップ性能を発揮しつつ必要な乗り心地を確保しうる他、ベースゴム部Ｇ１の局部的なゴム変形によるエネルギーロスを防止でき転がり抵抗を減じうる。即ち、高速走行時には、トレッド中央部のせり出し変形が生じ易いが、中間ベースゴム部Ｇ１ｂのゴム硬さを限定することにより、このような変形を防止し、高いグリップ性能が発揮できかつ転がり抵抗を低減しうる。
【００２１】
ここで、前記中間ベースゴム部Ｇ１ｂのＪＩＳデュロメータＡ硬さが６５度未満の場合、該中間ベースゴム部Ｇ１ｂの変形が大きくなり発熱等のエネルギーロスが生じ易い他、キャップゴム部Ｇ２との界面強度が低下し、高速耐久性が悪化する。逆に中間ベースゴム部Ｇ１ｂのＪＩＳデュロメータＡ硬さが７５度を超える場合には、該中間ベースゴム部Ｇ１ｂの変形が小さくなり過ぎてキャップゴム部Ｇ２の負荷が大きなため、該キャップゴム部Ｇ２の耐摩耗性能が低下するという不具合がある。このような観点より、前記中間ベースゴム部Ｇ１ｂのＪＩＳデュロメータＡ硬さは、より好ましくは６８〜７３度とすることが望ましい。
【００２２】
また前記側部ベースゴム部Ｇ１ａのＪＩＳデュロメータＡ硬さが４５度未満の場合、該側部ベースゴム部Ｇ１ａの動きが大きくなり、該側部ベースゴム部Ｇ１ａとキャップゴム部Ｇ２との界面強度が低下するという不具合があり、逆にＪＩＳデュロメータＡ硬さが６０度を超える場合、乗り心地が大巾に悪化するという不具合がある。このような観点より、前記側部ベースゴム部Ｇ１ａのＪＩＳデュロメータＡ硬さは、より好ましくは５０〜５５度とすることが望ましいものである。
【００２３】
なお前記中間ベースゴム部Ｇ１ｂのＪＩＳデュロメータＡ硬さは、該中間ベースゴム部Ｇ１ｂのＪＩＳデュロメータＡ硬さが、前記キャップゴム部Ｇ２のＪＩＳデュロメータＡ硬さよりも０よりも大かつ５度以下の範囲で小とする。
【００２４】
また前記キャップゴム部Ｇ２は、本例ではトレッド面２ａから該トレッド面２ａを凹設したトレッド溝１４の溝底よりもタイヤ半径方向内側までを占めるものを例示している。またキャップゴム部Ｇ２は、トレッド面２ａではトレッド接地端Ｅをタイヤ軸方向外側に超え前記ウイングゴム部Ｇ３に接続されている。さらにキャップゴム部Ｇ２は、トレッド溝１４の部分を除き一定厚さとしている。なお一定厚さとは図１に示す程度の略一定厚さを含む。またタイヤ赤道Ｃの位置において、このキャップゴム部Ｇ２の厚さｔ１と全トレッドゴム厚さｔとの比（ｔ１／ｔ）が、例えば０．９５〜０．５０、より好ましくは０．９０〜０．７０程度に設定される。前記比（ｔ１／ｔ）が０．５０未満であると、タイヤの摩耗が進行すると、キャップゴム部Ｇ２が比較的早期に消失してしまいタイヤ走行性能が変化するという不具合があり、逆に前記比（ｔ１／ｔ）が０．９５を超えると、高速走行時のグリップ性能が悪化し易いという問題がある。
【００２５】
また前記側部ベースゴム部Ｇ１ａのタイヤ軸方向の長さＧＷが過度に小さすぎると、乗り心地が悪化したり、上述の転がり抵抗の向上効果が十分に得られない傾向があり、逆に前記長さＧＷが過度に大きい場合には、中間ベースゴム部Ｇ１ｂの占める領域が減じられるため、グリップ性能が低下する傾向がある。このような観点より、前記側部ベースゴム部Ｇ１ａのタイヤ軸方向の長さＧＷは、トレッド接地巾ＴＷの例えば８〜４０％、より好ましくは１０〜３０％。さらに好ましくは１５〜２５％とし、前記トレッド補強コード層９の端部９ｅを覆うことが望ましい。
【００２６】
なお前記トレッド接地巾ＴＷとは、タイヤを正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填するとともに正規荷重を作用させた状態の接地端Ｅ、Ｅ間のタイヤ軸方向の距離とする。また「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” 、或いはＥＴＲＴＯであれば ”Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ”とし、「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 ＩＮＦＬＡＴＩＯＮＰＲＥＳＳＵＲＥＳ” に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば ”ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ” であるが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ＫＰａとする。さらに「正規荷重」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荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、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 ”ＬＯＡＤ ＣＡＰＡＣＩＴＹ”とする。
【００２７】
また上述のようなトレッドゴムＴＧは、多層式ヘッドを具えた押出機により、例えば図３に示す如く、前記キャップゴム部Ｇ２と、そのタイヤ半径方向内側に配された側部ベースゴム部Ｇ１ａ、中間ベースゴム部Ｇ１ｂと、ウイングゴム部Ｇ４と、前記ベースゴム部Ｇ１の内側に小厚さで配されたトレッド補強コード層９との接着性向上用のアンダーゴムＧｕとを連続してかつ一体に押し出した一体押出し品Ｕを成形し、かつこの一体押出し品ＵをトレッドゴムＴＧとして用いてタイヤの生カバーを成形することにより、生産性の低下を損なわずに能率良く生産しうる。
【００２８】
【実施例】
タイヤサイズが２２５／５０Ｒ１６でありかつ図１、表１に示す乗用車用空気入りラジアルタイヤを試作し（比較例、実施例）、転がり抵抗、乗り心地、操縦安定性について次のような条件でテストを行った。なお比較例１のタイヤは、トレッドゴムを１層構造とした単一のゴムから構成されたものである。
【００２９】
＜転がり抵抗＞
ドラム（外径：１７０６．６ｍｍ、軸方向の巾：５００ｍｍ）を有する転がり抵抗試験機を用い、各供試タイヤを５．５Ｊ×１４の正規リムに装着し、内圧２００ｋＰａで速度８０ｋｍ／ｈ、荷重４００ｋＮで転がり抵抗を測定し、比較例１のタイヤを１００とする指数で表示した。指数は小さい方が良好である。
【００３０】
＜乗り心地、グリップ性能＞
供試タイヤをリム（７Ｊ×１６）にリム組みして内圧２５０ｋＰａを充填し国産乗用車（２５００ｃｃのＦＲ車）の４輪に装着し、ドライアスファルト路面のテストコースを高速直進、高速旋回走行を行い、ドライバーのフィーリングにてトレッド面の路面に対するグリップ感と乗り心地とを、それぞれ比較例１を「６」とする１０点法により評価を行った。数値が大きいほど良好である。
【００３１】
＜Ｈ／Ｓレベル＞
リム（５．５ＪＪ×１４）にリム組みしかつ内圧２００ｋＰａを充填するとともに、ドラム試験機を用いてＥＣＥ３０により規定された荷重／速度性能テストに準拠して、ステップスピード方式により実施した。テストは、逐次走行速度を上昇させるとともに、タイヤが破壊したときの速度を測定した。評価は比較例１を１００とする指数で表示しており、数値が大きい程、良好である。
テストの結果などを表１に示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
テストの結果、実施例のものは転がり抵抗とグリップ性能とを両立していることが確認できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気入りタイヤは、高速走行時のグリップ性能を向上できかつ転がり抵抗をも低減しうる。
【００３５】
また請求項２記載の発明のように、前記側部ベースゴム部のタイヤ軸方向の長さをトレッド接地巾に対して規制したときには、グリップ性能と低転がり抵抗とをさらにバランス良く向上しうる。また請求項３記載の発明の如く、前記トレッド補強コード層を、ベルト層と、このベルト層のタイヤ半径方向外側に配されかつ１本又は平行に配列された複数本の有機繊維コードをトッピングゴムで被覆した帯状プライをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で螺旋状に巻回することにより形成したバンド層とを含むことにより、乗り心地を損なわずかつ高速走行時のトレッド部の変形を最小限に抑えることによりグリップ性能を増し、内部摩擦と接地抵抗を減じてさらに転がり抵抗を低減しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の空気入りタイヤを例示する右半分断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は帯状プライを例示する斜視図である。
【図３】生トレッドゴムを例示する右半分断面図である。
【符号の説明】
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６Ａ カーカスプライ
６ａ カーカスプライの本体部
６ｂ カーカスプライの折返し部
７ ベルト層
８ バンド層
９ トレッド補強コード層
ＴＧ トレッドゴム
Ｇ１ ベースゴム部
Ｇ１ａ 側部ベースゴム部
Ｇ１ｂ 中間ベースゴム部
Ｇ２ キャップゴム部

Claims (3)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されたベルト層を含むトレッド補強コード層とを具えた空気入りタイヤであって、
   前記トレッド補強コード層の外側に配されたトレッドゴムが、内側のベースゴム部と、外側に配されかつトレッド面をなすキャップゴム部とを含み、
   かつ前記ベースゴム部は、タイヤ軸方向の両外側に配された側部ベースゴム部と、この側部ベースゴム部の間に配された中間ベースゴム部とからなるとともに、
   前記キャップゴム部のＪＩＳデュロメータＡ硬さを６８〜８０度、かつ前記中間ベースゴム部のＪＩＳデュロメータＡ硬さを６５〜７５度、しかも前記側部ベースゴム部のＪＩＳデュロメータＡ硬さを４５〜６０度とし、
   かつ前記中間ベースゴム部Ｇ１ｂのＪＩＳデュロメータＡ硬さが、前記キャップゴム部Ｇ２のＪＩＳデュロメータＡ硬さよりも０よりも大かつ５度以下の範囲で小、
   しかもキャップゴム部Ｇ２は、トレッド溝１４の部分を除き一定厚さとするとともに、タイヤ赤道Ｃの位置において、このキャップゴム部Ｇ２の厚さｔ１と全トレッドゴム厚さｔとの比（ｔ１／ｔ）が、０．９５〜０．５０としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記側部ベースゴム部は、そのタイヤ軸方向の長さがトレッド接地巾の８〜３０％であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記トレッド補強コード層は、前記ベルト層と、このベルト層のタイヤ半径方向外側に配されかつ１本又は平行に配列された複数本の有機繊維コードをトッピングゴムで被覆した帯状プライをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で螺旋状に巻回することにより形成したバンド層とを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。

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