JP3952097B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の低燃費化を促進する空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、ウェット路面での走行性能（ウェット性能）や耐摩耗性等のタイヤ性能を損なうことなく、転動抵抗の低減を可能にした空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤの転動抵抗を低減するために、主に、キャップトレッドに低燃費配合のゴムを使用することが行われている。すなわち、キャップトレッドは単一パーツとしては最も体積が大きく、一般に耐摩耗性を確保するためにヒステリシスロスの大きいゴムが使われているので、そのキャップトレッドゴムを低燃費配合に変更することにより転動抵抗を低減することができる。
【０００３】
しかしながら、転動抵抗を低減するためにキャップトレッドに低燃費配合のゴムを使用すると、必然的にウェット性能や耐摩耗性等のタイヤ性能が低下するという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ウェット性能や耐摩耗性等のタイヤ性能を損なうことなく、転動抵抗の低減を可能にした空気入りタイヤを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、左右一対のビード部間にカーカス層を装架し、トレッド部における前記カーカス層の外周側に少なくとも２層のベルト層を配置した空気入りタイヤにおいて、前記トレッド部のクラウンセンターから前記ベルト層の最大ベルト幅の１／２長さの８０〜１１５％の範囲に、最小溝下厚さを上記範囲における平均トレッド厚さの８０％以下かつ１ｍｍ以上にする溝又は窪みを設けると共に、該溝又は窪みのタイヤ幅方向両側と底部に隣接させて、センター部キャップトレッドゴムのｔａｎδの３０〜９０％の低ｔａｎδゴムを配置したことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明者等は、トレッド部の近傍で集中的に発生するエネルギーロスを効果的に抑えるという観点から鋭意研究を行った結果、トレッド部におけるエネルギーロスはショルダー部に集中して発生していることが判った。また、トレッドショルダー部にエネルギーロスが集中するのは、トレッドセンター部ではタイヤ周方向、厚さ方向にしか圧縮応力が発生しないのに対して、トレッドショルダー部ではタイヤ周方向、厚さ方向に加えてタイヤ径方向にも圧縮応力が発生するという高応力負荷状態になるためであることが判った。そこで、上記トレッドショルダー部に溝又は窪みを設けると共に、その範囲におけるキャップトレッドゴムの少なくとも一部を低ｔａｎδ化することにより、トレッドショルダー部に発生する応力を緩和し、この部分に集中するエネルギーロスを効果的に抑えて転動抵抗を低減可能であることを見出した。従って、トレッドセンター部を構成するキャップトレッドにヒステリシスロスの小さい低燃費配合のゴムを使用する必要がなくなるので、ウェット性能や耐摩耗性等のタイヤ性能を損なうことなく、転動抵抗を低減することができる。
【０００７】
本発明において、平均トレッド厚さとはクラウンセンターから最大ベルト幅の１／２長さの８０％の位置及び１１５％の位置におけるトレッド厚さの和の１／２である。
また、損失正接ｔａｎδは粘弾性スペクトロメーター（岩本製作所製）を使用して、周波数２０Ｈｚ、初期歪み１０％、動歪み±２％、温度６０℃の条件で測定したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを例示するものである。図において、左右一対のビード部１，１間には複数本の補強コードをラジアル方向に配列させたカーカス層２が装架されており、このカーカス層２のタイヤ幅方向両端部がそれぞれビードコア３の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。左右一対のビード部１，１とトレッド部４とは左右のサイドウォール部５，５を介して互いに連接されている。また、ビードコア３の外周側にはビードフィラー６が配置されており、このビードフィラー６がカーカス層２によって包み込まれている。トレッド部４におけるカーカス層２の外周側には、それぞれ複数本の補強コードをコートゴムで被覆した少なくとも２層のベルト層７，７が設けられている。これらベルト層７，７は、その補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜し、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。
【０００９】
上記空気入りタイヤにおいて、クラウンセンターを始点として、トレッド表面又はトレッド仮想延長線に沿ってビード部１の方向に向かい、ベルト層７の最大ベルト幅Ｗに対して１／２Ｗの８０〜１１５％の範囲からなるショルダー部Ｓに溝又は窪み８を設けるようにする。この溝又は窪み８をショルダー部Ｓ以外の範囲に設けても転動抵抗を効果的に低減することはできない。溝又は窪み８の深さは、ショルダー部Ｓにおける最小溝下厚さをショルダー部Ｓにおける平均トレッド厚さの８０％以下かつ１ｍｍ以上にするような寸法に設定する。ショルダー部Ｓにおける最小溝下厚さがショルダー部Ｓにおける平均トレッド厚さの８０％を超えるように溝又は窪み８を浅く形成すると転動抵抗の低減効果が不十分になり、逆に最小溝下厚さが１ｍｍ未満になるように溝又は窪み８を深く形成すると耐久性が不十分になる。
【００１０】
溝又は窪み８の断面形状は特に限定されることはなく、図２のようにタイヤ表面側に向けて広くなるようにテーパー状にしたり、図３のように矩形断面にしてもよい。これら溝又は窪み８の上縁部は図４のようにスムースな曲線で面取りしたり、図５のように直線で面取りしてもよい。また、溝又は窪み８は少なくとも１つあればよいが、図６のように必要に応じて２つ以上の複数にしてもよい。
【００１１】
溝又は窪み８はタイヤ周方向に対して実質的に平行に延長するように設けることが好ましい。しかしながら、溝又は窪み８をタイヤ周方向に対して傾斜させてもよく、その場合に溝又は窪み８の中心線のタイヤ周方向に対する角度を−４５〜４５°の範囲にすることが好ましい。
トレッドショルダー部Ｓにおけるキャップトレッドゴムの少なくとも一部には、トレッドセンター部におけるキャップトレッドゴムのｔａｎδの３０〜９０％の低ｔａｎδゴム９を配置する。低ｔａｎδゴム９がセンター部キャップトレッドゴムのｔａｎδの９０％を超えると転動抵抗の低減効果が不十分になり、逆に低ｔａｎδゴム９を実用的なゴム配合とした上でセンター部キャップトレッドゴムのｔａｎδの３０％未満にすることは技術的に困難である。また、センター部キャップトレッドゴムのｔａｎδはタイヤの要求特性に応じて適宜設定することが可能であるが、一般に０．１２〜０．５の範囲に設定することが好ましい。低ｔａｎδゴム９の配置位置はショルダー部Ｓ内であれば特に限定されることはないが、特に図７のように低ｔａｎδゴム９を溝又は窪み８の周囲に選択的に配置することにより、転動抵抗の低減を効果的に行うことができる。
【００１２】
上述のようにクラウンセンターから最大ベルト幅の１／２長さの８０〜１１５％の範囲からなるショルダー部Ｓに溝又は窪み８を設けると共に、ショルダー部Ｓにおけるキャップトレッドゴムの少なくとも一部を低ｔａｎδ化したことにより、ショルダー部Ｓに集中的に発生するエネルギーロスを抑えることが可能になるので、転動抵抗を効果的に低減することができる。また、トレッドセンター部を構成するキャップトレッドにヒステリシスロスの小さい低燃費配合のゴムを使用する必要はないので、ウェット性能や耐摩耗性等のタイヤ性能を損なうことはない。
【００１３】
【実施例】
タイヤサイズを１８５／６５Ｒ１４とし、図１に示すタイヤ構造を有すると共に、ショルダー部における溝又は窪みの位置、最小溝下厚さ、溝又は窪みの角度、溝又は窪みの形状、キャップトレッドゴムの配合及びｔａｎδを種々異ならせた従来例、比較例１〜４及び実施例１〜５の空気入りタイヤを製作した。なお、溝又は窪みの位置はクラウンセンターを始点としてトレッド表面又はトレッド仮想延長線に沿ってビード部方向に向かい、最大ベルト幅の１／２長さを１００％としたときの範囲（％）である。最小溝下厚さはクラウンセンターから最大ベルト幅の１／２長さの８０〜１１５％の範囲における平均トレッド厚さを１００％としたときの厚さ（％）である。溝又は窪みの角度は溝又は窪みの長手方向の中心線とタイヤ周方向とがなす角度（°）である。ショルダー部及びセンター部のキャップトレッドゴムの配合は表２に示すものを使用した。また、ショルダー部キャップトレッドゴムのｔａｎδはセンター部キャップトレッドのｔａｎδ（０．３３）に対する比率（％）である。
【００１４】
これら試験タイヤについて、下記試験方法により転がり抵抗を評価し、その結果を表１に示した。
【００１５】
転がり抵抗：
各試験タイヤをリムサイズ１４×５・１／２ＪＪのホイールに組付けて空気圧２００ｋＰａとしてドラム試験機に装着し、周辺温度を２３±２℃に制御すると共に、表面が平滑で直径が１７０７ｍｍの鋼製ドラムの外周面を速度８０ｋｍで走行させ、その際の転がり抵抗を測定した。評価結果は、従来例を１００とする指数で示した。この指数値が小さいほど転がり抵抗が小さいことを示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
表１から明らかなように、比較例１はショルダー部のキャップトレッドゴムを低ｔａｎδ化しただけであるので、転がり抵抗の低減効果が不十分であった。比較例２〜４は溝又は窪みの位置を変化させたものであるが、ショルダー部のキャップトレッドゴムを低ｔａｎδ化していないので、転がり抵抗の低減効果が不十分であった。
【００１９】
これに対して、実施例１〜５はショルダー部のキャップトレッドゴムを低ｔａｎδ化すると共に、ショルダー部に溝又は窪みを設けているので、いずれの場合も相乗効果によって、単にショルダー部のキャップトレッドゴムを低ｔａｎδ化した場合（比較例１）と、単にショルダー部に溝又は窪みを設けた場合（比較例２〜４）とから予想される以上に転動抵抗が低下していた。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、トレッド部のクラウンセンターからベルト層の最大ベルト幅の１／２長さの８０〜１１５％の範囲に、最小溝下厚さを上記範囲における平均トレッド厚さの８０％以下かつ１ｍｍ以上にする溝又は窪みを設けると共に、溝又は窪みのタイヤ幅方向両側と底部に隣接させて、センター部キャップトレッドゴムのｔａｎδの３０〜９０％の低ｔａｎδゴムを配置したことにより、トレッドセンター部を構成するキャップトレッドにヒステリシスロスの小さい低燃費配合のゴムを使用する必要がなくなるので、ウェット性能や耐摩耗性等のタイヤ性能を損なうことなく、転動抵抗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。
【図２】本発明タイヤにおけるショルダー部を示す断面図である。
【図３】本発明タイヤにおけるショルダー部の変形例を示す断面図である。
【図４】本発明タイヤにおけるショルダー部の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明タイヤにおけるショルダー部の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明タイヤにおけるショルダー部の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明タイヤにおけるショルダー部の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ビード部
２ カーカス層
３ ビードコア
４ トレッド部
５ サイドウォール部
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ 溝又は窪み
９ 低ｔａｎδゴム
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の低燃費化を促進する空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、ウェット路面での走行性能（ウェット性能）や耐摩耗性等のタイヤ性能を損なうことなく、転動抵抗の低減を可能にした空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤの転動抵抗を低減するために、主に、キャップトレッドに低燃費配合のゴムを使用することが行われている。すなわち、キャップトレッドは単一パーツとしては最も体積が大きく、一般に耐摩耗性を確保するためにヒステリシスロスの大きいゴムが使われているので、そのキャップトレッドゴムを低燃費配合に変更することにより転動抵抗を低減することができる。
【０００３】
しかしながら、転動抵抗を低減するためにキャップトレッドに低燃費配合のゴムを使用すると、必然的にウェット性能や耐摩耗性等のタイヤ性能が低下するという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ウェット性能や耐摩耗性等のタイヤ性能を損なうことなく、転動抵抗の低減を可能にした空気入りタイヤを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、左右一対のビード部間にカーカス層を装架し、トレッド部における前記カーカス層の外周側に少なくとも２層のベルト層を配置した空気入りタイヤにおいて、前記トレッド部のクラウンセンターから前記ベルト層の最大ベルト幅の１／２長さの８０〜１１５％の範囲に、最小溝下厚さを上記範囲における平均トレッド厚さの８０％以下かつ１ｍｍ以上にする溝又は窪みを設けると共に、該溝又は窪みのタイヤ幅方向両側と底部に隣接させて、センター部キャップトレッドゴムのｔａｎδの３０〜９０％の低ｔａｎδゴムを配置したことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明者等は、トレッド部の近傍で集中的に発生するエネルギーロスを効果的に抑えるという観点から鋭意研究を行った結果、トレッド部におけるエネルギーロスはショルダー部に集中して発生していることが判った。また、トレッドショルダー部にエネルギーロスが集中するのは、トレッドセンター部ではタイヤ周方向、厚さ方向にしか圧縮応力が発生しないのに対して、トレッドショルダー部ではタイヤ周方向、厚さ方向に加えてタイヤ径方向にも圧縮応力が発生するという高応力負荷状態になるためであることが判った。そこで、上記トレッドショルダー部に溝又は窪みを設けると共に、その範囲におけるキャップトレッドゴムの少なくとも一部を低ｔａｎδ化することにより、トレッドショルダー部に発生する応力を緩和し、この部分に集中するエネルギーロスを効果的に抑えて転動抵抗を低減可能であることを見出した。従って、トレッドセンター部を構成するキャップトレッドにヒステリシスロスの小さい低燃費配合のゴムを使用する必要がなくなるので、ウェット性能や耐摩耗性等のタイヤ性能を損なうことなく、転動抵抗を低減することができる。
【０００７】
本発明において、平均トレッド厚さとはクラウンセンターから最大ベルト幅の１／２長さの８０％の位置及び１１５％の位置におけるトレッド厚さの和の１／２である。
また、損失正接ｔａｎδは粘弾性スペクトロメーター（岩本製作所製）を使用して、周波数２０Ｈｚ、初期歪み１０％、動歪み±２％、温度６０℃の条件で測定したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを例示するものである。図において、左右一対のビード部１，１間には複数本の補強コードをラジアル方向に配列させたカーカス層２が装架されており、このカーカス層２のタイヤ幅方向両端部がそれぞれビードコア３の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。左右一対のビード部１，１とトレッド部４とは左右のサイドウォール部５，５を介して互いに連接されている。また、ビードコア３の外周側にはビードフィラー６が配置されており、このビードフィラー６がカーカス層２によって包み込まれている。トレッド部４におけるカーカス層２の外周側には、それぞれ複数本の補強コードをコートゴムで被覆した少なくとも２層のベルト層７，７が設けられている。これらベルト層７，７は、その補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜し、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。
【０００９】
上記空気入りタイヤにおいて、クラウンセンターを始点として、トレッド表面又はトレッド仮想延長線に沿ってビード部１の方向に向かい、ベルト層７の最大ベルト幅Ｗに対して１／２Ｗの８０〜１１５％の範囲からなるショルダー部Ｓに溝又は窪み８を設けるようにする。この溝又は窪み８をショルダー部Ｓ以外の範囲に設けても転動抵抗を効果的に低減することはできない。溝又は窪み８の深さは、ショルダー部Ｓにおける最小溝下厚さをショルダー部Ｓにおける平均トレッド厚さの８０％以下かつ１ｍｍ以上にするような寸法に設定する。ショルダー部Ｓにおける最小溝下厚さがショルダー部Ｓにおける平均トレッド厚さの８０％を超えるように溝又は窪み８を浅く形成すると転動抵抗の低減効果が不十分になり、逆に最小溝下厚さが１ｍｍ未満になるように溝又は窪み８を深く形成すると耐久性が不十分になる。
【００１０】
溝又は窪み８の断面形状は特に限定されることはなく、図２のようにタイヤ表面側に向けて広くなるようにテーパー状にしたり、図３のように矩形断面にしてもよい。これら溝又は窪み８の上縁部は図４のようにスムースな曲線で面取りしたり、図５のように直線で面取りしてもよい。また、溝又は窪み８は少なくとも１つあればよいが、図６のように必要に応じて２つ以上の複数にしてもよい。
【００１１】
溝又は窪み８はタイヤ周方向に対して実質的に平行に延長するように設けることが好ましい。しかしながら、溝又は窪み８をタイヤ周方向に対して傾斜させてもよく、その場合に溝又は窪み８の中心線のタイヤ周方向に対する角度を−４５〜４５°の範囲にすることが好ましい。
トレッドショルダー部Ｓにおけるキャップトレッドゴムの少なくとも一部には、トレッドセンター部におけるキャップトレッドゴムのｔａｎδの３０〜９０％の低ｔａｎδゴム９を配置する。低ｔａｎδゴム９がセンター部キャップトレッドゴムのｔａｎδの９０％を超えると転動抵抗の低減効果が不十分になり、逆に低ｔａｎδゴム９を実用的なゴム配合とした上でセンター部キャップトレッドゴムのｔａｎδの３０％未満にすることは技術的に困難である。また、センター部キャップトレッドゴムのｔａｎδはタイヤの要求特性に応じて適宜設定することが可能であるが、一般に０．１２〜０．５の範囲に設定することが好ましい。低ｔａｎδゴム９の配置位置はショルダー部Ｓ内であれば特に限定されることはないが、特に図７のように低ｔａｎδゴム９を溝又は窪み８の周囲に選択的に配置することにより、転動抵抗の低減を効果的に行うことができる。
【００１２】
上述のようにクラウンセンターから最大ベルト幅の１／２長さの８０〜１１５％の範囲からなるショルダー部Ｓに溝又は窪み８を設けると共に、ショルダー部Ｓにおけるキャップトレッドゴムの少なくとも一部を低ｔａｎδ化したことにより、ショルダー部Ｓに集中的に発生するエネルギーロスを抑えることが可能になるので、転動抵抗を効果的に低減することができる。また、トレッドセンター部を構成するキャップトレッドにヒステリシスロスの小さい低燃費配合のゴムを使用する必要はないので、ウェット性能や耐摩耗性等のタイヤ性能を損なうことはない。
【００１３】
【実施例】
タイヤサイズを１８５／６５Ｒ１４とし、図１に示すタイヤ構造を有すると共に、ショルダー部における溝又は窪みの位置、最小溝下厚さ、溝又は窪みの角度、溝又は窪みの形状、キャップトレッドゴムの配合及びｔａｎδを種々異ならせた従来例、比較例１〜４及び実施例１〜５の空気入りタイヤを製作した。なお、溝又は窪みの位置はクラウンセンターを始点としてトレッド表面又はトレッド仮想延長線に沿ってビード部方向に向かい、最大ベルト幅の１／２長さを１００％としたときの範囲（％）である。最小溝下厚さはクラウンセンターから最大ベルト幅の１／２長さの８０〜１１５％の範囲における平均トレッド厚さを１００％としたときの厚さ（％）である。溝又は窪みの角度は溝又は窪みの長手方向の中心線とタイヤ周方向とがなす角度（°）である。ショルダー部及びセンター部のキャップトレッドゴムの配合は表２に示すものを使用した。また、ショルダー部キャップトレッドゴムのｔａｎδはセンター部キャップトレッドのｔａｎδ（０．３３）に対する比率（％）である。
【００１４】
これら試験タイヤについて、下記試験方法により転がり抵抗を評価し、その結果を表１に示した。
【００１５】
転がり抵抗：
各試験タイヤをリムサイズ１４×５・１／２ＪＪのホイールに組付けて空気圧２００ｋＰａとしてドラム試験機に装着し、周辺温度を２３±２℃に制御すると共に、表面が平滑で直径が１７０７ｍｍの鋼製ドラムの外周面を速度８０ｋｍで走行させ、その際の転がり抵抗を測定した。評価結果は、従来例を１００とする指数で示した。この指数値が小さいほど転がり抵抗が小さいことを示す。
【００１６】
【表１】
【表２】
表１から明らかなように、比較例１はショルダー部のキャップトレッドゴムを低ｔａｎδ化しただけであるので、転がり抵抗の低減効果が不十分であった。比較例２〜４は溝又は窪みの位置を変化させたものであるが、ショルダー部のキャップトレッドゴムを低ｔａｎδ化していないので、転がり抵抗の低減効果が不十分であった。
【００１９】
これに対して、実施例１〜５はショルダー部のキャップトレッドゴムを低ｔａｎδ化すると共に、ショルダー部に溝又は窪みを設けているので、いずれの場合も相乗効果によって、単にショルダー部のキャップトレッドゴムを低ｔａｎδ化した場合（比較例１）と、単にショルダー部に溝又は窪みを設けた場合（比較例２〜４）とから予想される以上に転動抵抗が低下していた。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、トレッド部のクラウンセンターからベルト層の最大ベルト幅の１／２長さの８０〜１１５％の範囲に、最小溝下厚さを上記範囲における平均トレッド厚さの８０％以下かつ１ｍｍ以上にする溝又は窪みを設けると共に、溝又は窪みのタイヤ幅方向両側と底部に隣接させて、センター部キャップトレッドゴムのｔａｎδの３０〜９０％の低ｔａｎδゴムを配置したことにより、トレッドセンター部を構成するキャップトレッドにヒステリシスロスの小さい低燃費配合のゴムを使用する必要がなくなるので、ウェット性能や耐摩耗性等のタイヤ性能を損なうことなく、転動抵抗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。
【図２】本発明タイヤにおけるショルダー部を示す断面図である。
【図３】本発明タイヤにおけるショルダー部の変形例を示す断面図である。
【図４】本発明タイヤにおけるショルダー部の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明タイヤにおけるショルダー部の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明タイヤにおけるショルダー部の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明タイヤにおけるショルダー部の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ビード部
２ カーカス層
３ ビードコア
４ トレッド部
５ サイドウォール部
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ 溝又は窪み
９ 低ｔａｎδゴム
Claims (3)
- 左右一対のビード部間にカーカス層を装架し、トレッド部における前記カーカス層の外周側に少なくとも２層のベルト層を配置した空気入りタイヤにおいて、前記トレッド部のクラウンセンターから前記ベルト層の最大ベルト幅の１／２長さの８０〜１１５％の範囲に、最小溝下厚さを上記範囲における平均トレッド厚さの８０％以下かつ１ｍｍ以上にする溝又は窪みを設けると共に、該溝又は窪みのタイヤ幅方向両側と底部に隣接させて、センター部キャップトレッドゴムのｔａｎδの３０〜９０％の低ｔａｎδゴムを配置した空気入りタイヤ。
- 前記溝又は窪みの中心線のタイヤ周方向に対する角度が−４５〜４５°である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
- 前記溝又は窪みが複数からなる請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
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