JP3894563B2 - 乗用車用空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、分割トレッドを備えることで転がり抵抗性能とＷＥＴ制動性能を両立させた乗用車用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、転がり抵抗性能とＷＥＴ性能とを両立させるために、トレッドゴムをタイヤ幅方向に複数領域に分割し、それらの領域に配されるゴムの損失正接ｔａｎδ（損失正接＝損失弾性率／貯蔵弾性率、以下ｔａｎδと省略する。）を適宜設定したものが提案されている。

例えば、下記特許文献１では、トレッドゴムのタイヤ赤道線付近に高弾性ゴムを、ショルダー部付近に低弾性ゴムを配し、それぞれのｔａｎδを略同一とした空気入りタイヤが提案されている。上記タイヤは、高弾性ゴムによりタイヤ赤道線付近の歪みを小さくするとともに、低弾性ゴムによりショルダー部付近の応力を低減することで、トレッドゴムの消費エネルギーを低減し、転がり抵抗の低減を図るものである。更に、ｔａｎδを略同一に設定することで、弾性率の違いによるＷＥＴ性能等の低下を回避するものである。

また、下記特許文献２では、タイヤ赤道線付近のトレッドゴムの０℃におけるｔａｎδを０．６以上、ショルダー部のトレッドゴムの６０℃でのｔａｎδを０．２以下とした空気入りタイヤが提案されている。上記タイヤは、トレッドゴムの０℃でのｔａｎδが大きいほど、ＷＥＴ排水性が良好になり、６０℃でのｔａｎδが小さいほど、転がり抵抗性能が良好となるという知見に基いたもので、上記構成によりＷＥＴ排水性と転がり抵抗性能の両立を図るものである。

しかしながら、上記特許文献１に係る空気入りタイヤは、ショルダー部のトレッドゴムのｔａｎδが低く、ＷＥＴ制動性能が十分でないことが判明した。しかも、タイヤ赤道線付近とショルダー部のｔａｎδを略同一に設定する必要があるため、ショルダー部のｔａｎδを高く設定すると、タイヤ赤道線付近のｔａｎδをも高く設定する必要があり、転がり抵抗性能とＷＥＴ制動性能の両立が困難となる。また、上記特許文献２に係る空気入りタイヤは、ｔａｎδが大きいトレッドゴムをタイヤ赤道線付近に配置するものであるため、転がり抵抗性能が十分でなく、ｔａｎδが小さいトレッドゴムをショルダー部に配置するものであるため、ＷＥＴ制動性能が悪化することが判明した。

更に、実車のタイヤ挙動においては、制動時に前輪に大きな荷重移動と制動力が加わると、タイヤのパターンブロックが座屈を起こして路面とブロックとの実接触面積が小さくなるため、ゴムの粘弾性特性を活かせないことがある。よって、ゴムのｔａｎδの設定だけでは、ＷＥＴ制動性能の向上を図るのに不十分であることが判明した。
特開平７−１６４８２１号公報（第２頁、図１） 特開２００３−２２６１１４号公報（第２頁、図１）

そこで、本発明の目的は、分割トレッドを備えることで転がり抵抗性能とＷＥＴ制動性能を両立させることができる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明の空気入りタイヤは、１対のビード部と、前記ビード部から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部間に設けたトレッド部とを有する乗用車用空気入りタイヤにおいて、前記トレッド部の少なくともタイヤ表面に配され、スチレンブタジエンゴムをゴムの主成分とするゴム組成物により形成されたトレッドゴムが、タイヤ幅方向に３分割されるとともに、タイヤ幅方向の中央部に配されたセンターゴムと、そのセンターゴムのタイヤ幅方向の両側に配されてパターンブロックを形成するショルダーゴムとを備え、 前記センターゴムと前記ショルダーゴムとの境界が、タイヤ赤道線からタイヤ幅方向外側に向かって、タイヤ赤道線から前記トレッド部の接地端までの距離の０．５〜０．８倍の距離にあり、前記センターゴムの６０℃での損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．２０であり、前記ショルダーゴムの０℃での損失正接ｔａｎδが０．４０〜０．５５であるとともに、前記ショルダーゴムの２５℃での複素弾性率Ｅ＊が１０〜２０ＭＰａである。なお、本発明におけるｔａｎδ等の物性値は、具体的には実施例の測定方法により測定される値である。

本発明の空気入りタイヤによれば、定常走行時にエネルギー消費量が大きいトレッド部の中央部（タイヤ赤道線付近）に、ｔａｎδが小さいセンターゴムを配置することにより、転がり抵抗を低減することができる。また、制動時の面圧が高いトレッド部の接地端側に高剛性でｔａｎδが大きいショルダーゴムを配置することにより、パターンブロックの座屈を抑制しつつゴムの粘弾性特性を活かしてＷＥＴ制動性能を高めることができる。よって、転がり抵抗性能とＷＥＴ制動性能の両立を図ることができる。

センターゴムとショルダーゴムとの境界が、タイヤ赤道線からタイヤ幅方向外側に向かって、タイヤ赤道線からトレッド部の接地端までの距離の０．５〜０．８倍の距離にあることで、高剛性でｔａｎδが大きいショルダーゴムを、制動時の面圧が高いトレッド部の接地端側に好適に配置することができる。また、トレッドゴムにおいてショルダーゴムが配される領域以外は、ｔａｎδが小さいセンターゴムが配されることになるため、タイヤの転がり抵抗を効果的に低減することができる。ここで、接地端とは、タイヤを適用リムに装着した後、内圧を１８０ｋＰａとし、表示されたタイヤの最大負荷能力の８８％に相当する質量を荷重負荷した際に、平面路面に接地する両側の最外部の位置を指す。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の空気入りタイヤの一例を示す半断面図である。本発明の空気入りタイヤは、図１に示すように、一対のビード部３と、ビード部３から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２間に設けたトレッド部１とを備える。この構造は一般的なタイヤと同じ構造であり、本発明は当該構造を有する何れのタイヤにも適用することができる。

一対のビード部３の間にはカーカス層６が架け渡されるように配される。カーカス層６はポリエステル等のコードをゴム引きした１層から形成されたラジアルカーカスであり、カーカス層６のタイヤ幅方向外側にはゴム層が形成される。また、チューブレスタイヤでは最内層にインナーライナー層４が形成される。カーカス層６のタイヤ径方向外側には、たが効果による補強を行うベルト層５が配置され、そのベルト層５のタイヤ径方向外側にトレッド部１が形成される。ベルト層５はタイヤ赤道線Ｃに対して約２０°の傾斜角度で平行配列したスチールコードをゴム引きした２層を、スチールコードがタイヤ赤道線Ｃを挟んで交差するように積層して形成される。

トレッド部１を形成するトレッドゴム９の原料としては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられる。これらのゴムはカーボンブラックやシリカ等の充填材で補強されると共に、加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等が適宜配合される。

トレッドゴム９は、中央部に配置されたセンターゴム７と、センターゴム７のタイヤ幅方向両側に配置されたショルダーゴム８とに３分割されている。センターゴム７とショルダーゴム８との境界１０は、タイヤ赤道線Ｃからタイヤ幅方向外側に向かって、タイヤ赤道線Ｃからトレッド部１の接地端Ｋまでの距離Ｗの０．５〜０．８倍の距離にあることが好ましい。更に、境界１０は、トレッド部１に形成された周方向溝１１の底面又は側面に配置されていることが好ましい。境界１０がトレッド部１の陸部表面に存在していると、その部分でゴム質の違いや剛性差等による偏摩耗を生じことがあるためである。

センターゴム７の６０℃でのｔａｎδは０．１０〜０．２０に設定されており、より好ましい範囲は０．１０〜０．１５である。センターゴム７の６０℃でのｔａｎδが０．１０未満であるとＷＥＴ制動性能が悪化し、０．２０を超えると転がり抵抗が大きくなるため好ましくない。ショルダーゴム８の０℃でのｔａｎδは０．４０〜０．５５に設定されており、より好ましい範囲は０．４５〜０．５０である。ショルダーゴム８の０℃でのｔａｎδが０．４０未満であるとＷＥＴ制動性能が悪化し、０．５５を超えると転がり抵抗が大きくなる。更に、ショルダーゴム８の２５℃での複素弾性率Ｅ＊は１０〜２０ＭＰａに設定されており、より好ましい範囲は１５〜２０ＭＰａである。ショルダーゴム８の２５℃での複素弾性率Ｅ＊が１０ＭＰａ未満であると、制動時にパターンブロックが座屈を起こし易くなるためＷＥＴ制動性能が悪化する。また、２０ＭＰａを超えるとパターンブロックが目的とする接地形状を得ることができず、ＷＥＴ制動性能も転がり抵抗性能も悪化する。

上記物性を有するためのゴム組成は公知であり、実施例に示す配合が例示できる。

［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、トレッドゴム９がタイヤ径方向に分割されていない例を示したが、本発明のトレッドゴム９は、トレッドゴム９とベルト層５との間にベース層を配したキャップ／ベース構造としてもよい。

（２）本発明に係る空気入りタイヤは、特定のトレッドパターンを備えるものに限られない。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

（１）ｔａｎδ、複素弾性率Ｅ＊
岩本製作所製スペクトロメーター試験機を用いて、初期伸長率１０％、動歪２％、温度０〜６０℃、振動数１０Ｈｚの条件下で測定した。試験片には５ｍｍ幅×１ｍｍ厚の短冊状のものを用意し、つかみ長さを２０ｍｍとした。

（２）転がり抵抗性能
後述する試作タイヤをサイズ１５×５・１／２ＪＪのリムに組み付けた後、内圧２１０ｋＰａを充填し、米国の自動車技術者協会試験法ＳＡＥ Ｊ１２６９に準じて転がり抵抗を測定した。転がり抵抗性能は、実施例１における転がり抵抗を１００として指数で評価した。当該指数が小さいほど転がり抵抗が小さくて好ましい。

（３）ＷＥＴ制動性能
後述する試作タイヤをサイズ１５×５・１／２ＪＪのリムに組み付けた後、内圧２１０ｋＰａを充填して実車装着し、平均水深１ｍｍの耐水路面を速度１００ｋｍ／ｈで走行した後にブレーキをかけて制動距離を測定した。ＷＥＴ制動性能は、実施例１における制動距離を１００として指数で評価した。当該指数が小さいほどＷＥＴ制動性能が良好であることを意味する。

実施例１及び２
図１に示した構造に従って、サイズ１９５／６５Ｒ１５の試作タイヤを製作し、転がり抵抗性能及びＷＥＴ制動性能を評価した。試作タイヤが備えるトレッドゴムは、タイヤ幅方向に３分割されており、センターゴムとショルダーゴムとの境界を、タイヤ赤道線からタイヤ幅方向外側に向かって、前記距離Ｗの０．５７倍の位置に設けた。トレッドゴムは、表１に示した配合で製造したセンターゴムＣｅ実施１と、同じくショルダーゴムＳｈ実施１、２とを組み合わせたものを使用した。

比較例１〜４
試作タイヤのサイズ及び構造は実施例と同様とし、トレッドゴムは、表１に示した配合で製造したセンターゴムＣｅ実施１と、同じくショルダーゴムＳｈ比較１〜４とを組み合わせたものを使用した。

比較例５及び６
試作タイヤのサイズ及び構造は実施例と同様とし、トレッドゴムは、表１に示した配合で製造したセンターゴムＣｅ比較１、２と、同じくショルダーゴムＳｈ実施１とを組み合わせたものを使用した。

センターゴム及びショルダーゴムの配合を表１に、上記項目（１）〜（３）の測定結果を表２に示す。

表２の実施例１及び２の結果が示すように、本発明に係る空気入りタイヤによれば、転がり抵抗性能とＷＥＴ制動性能とを好適に両立させることができる。一方、比較例１はショルダーゴムのｔａｎδが低いためにＷＥＴ制動性能が十分でなく、逆に比較例２はショルダーゴムのｔａｎδが高いために転がり抵抗が悪化している。また、比較例３はショルダーゴムの剛性が低いため、制動時にパターンブロックの座屈が抑制できず、ＷＥＴ制動性能が十分でない。逆に比較例４はショルダーゴムの剛性が高過ぎるために、パターンブロックが歪んで好ましい接地形状を得ることができず、ＷＥＴ制動性能だけでなく、転がり抵抗性能も悪化している。比較例５はセンターゴムのｔａｎδが高いために転がり抵抗性能が悪化しており、逆に比較例６はセンターゴムのｔａｎδが低過ぎるためにＷＥＴ制動性能が悪化している。

本発明の空気入りタイヤの一例を示す半断面図

符号の説明

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
７ センターゴム
８ ショルダーゴム
９ トレッドゴム
Ｃ タイヤ赤道線
Ｋ 接地端
Ｗ タイヤ赤道線Ｃから接地端Ｋまでの距離

Claims (1)

1. １対のビード部と、前記ビード部から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部間に設けたトレッド部とを有する乗用車用空気入りタイヤにおいて、
   前記トレッド部の少なくともタイヤ表面に配され、スチレンブタジエンゴムをゴムの主成分とするゴム組成物により形成されたトレッドゴムが、タイヤ幅方向に３分割されるとともに、タイヤ幅方向の中央部に配されたセンターゴムと、そのセンターゴムのタイヤ幅方向の両側に配されてパターンブロックを形成するショルダーゴムとを備え、
   前記センターゴムと前記ショルダーゴムとの境界が、タイヤ赤道線からタイヤ幅方向外側に向かって、タイヤ赤道線から前記トレッド部の接地端までの距離の０．５〜０．８倍の距離にあり、
   前記センターゴムの６０℃での損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．２０であり、前記ショルダーゴムの０℃での損失正接ｔａｎδが０．４０〜０．５５であるとともに、前記ショルダーゴムの２５℃での複素弾性率Ｅ＊が１０〜２０ＭＰａであることを特徴とする乗用車用空気入りタイヤ。

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