JP4687342B2

JP4687342B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4687342B2
Application number: JP2005256517A
Authority: JP
Inventors: 正和丹羽
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2025-09-05
Also published as: JP2007069665A

Description

本発明は、タイヤプロファイルとキャップコンパウンドに基づいて二律背反する特性を同時に満足するようにした空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、直進走行時の転がり抵抗を低減すると共に、コーナリング時の操縦安定性と制動性能を向上することを可能にした空気入りタイヤに関する。

近年、環境への影響を減らすため、転がり抵抗を低減した低燃費タイヤの要求が益々大きくなっている。従来、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する方法として、トレッド部に損失正接ｔａｎδが低い低発熱性のキャップコンパウンドを用いることが提案されている。ところが、低発熱性のキャップコンパウンドを用いた場合、制動時の制動距離が延びるという問題があり、また道路のカーブを曲がるときに横滑りを生じ易く、コーナリング時の操縦安定性が低下するという問題がある。

これに対して、転がり抵抗の低減と操縦安定性や制動性能の向上を両立するために、トレッド部のセンター側の部位に低ｔａｎδのキャップコンパウンドを使用し、ショルダー側の部位に高ｔａｎδのキャップコンパウンドを使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、上記のように複数種類のキャップコンパウンドを用いた場合であっても、通常走行時において両方のキャップコンパウンドが接地するため、転がり抵抗の低減効果は必ずしも十分ではなく、しかも相対的に摩耗が早い高ｔａｎδのキャップコンパウンドが先に摩耗するため偏摩耗が発生し易いという問題がある。
特開２００５−２２６２２号公報

本発明の目的は、通常走行時の転がり抵抗を低減すると共に、コーナリング時の操縦安定性と制動性能を向上し、しかも偏摩耗の発生を回避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、規格で規定された標準リムに嵌合して内圧２３０ｋＰａとした状態のタイヤプロファイルにおいて、規格で規定された内圧２３０ｋＰａ時の負荷能力の１３０％の荷重を掛けた時のトレッド接地幅ＴＷ内にトレッド表面が凹となるプロファイル変化点Ｐ１を設け、該プロファイル変化点Ｐ１からトレッド中央位置Ｐ２までのタイヤ軸方向の距離ＤａをＴＷ／２×３５％〜６５％とし、前記トレッド中央位置Ｐ２を通ってタイヤ軸方向に延びる直線Ｌ１と前記プロファイル変化点Ｐ１及び前記トレッド中央位置Ｐ２を通る直線Ｌ２とがなす角度αを８°〜１２°とし、前記プロファイル変化点Ｐ１及び前記１３０％荷重負荷時の接地端位置Ｐ３を通る直線Ｌ３と前記直線Ｌ２とがなす角度βを０°〜５°とし、かつ、トレッド部にセンター側の第１のキャップコンパウンド層とショルダー側の第２のキャップコンパウンド層とを配置し、これら第１及び第２のキャップコンパウンド層のトレッド表面での境界位置Ｐ４から前記トレッド中央位置Ｐ２までのタイヤ軸方向の距離ＤｂをＴＷ／２×６５％〜９０％とし、第１のキャップコンパウンド層のｔａｎδに対する第２のキャップコンパウンド層のｔａｎδの比を１．５〜３．０としたことを特徴とするものである。

本発明では、低ｔａｎδの第１のキャップコンパウンド層をトレッド部のセンター側に配置し、高ｔａｎδの第２のキャップコンパウンド層をトレッド部のショルダー側に配置すると共に、通常走行時には第１のキャップコンパウンド層だけが接地し、制動時やコーナリング時を想定する１３０％荷重負荷時には第１のキャップコンパウンド層に加えて第２のキャップコンパウンド層も接地するようなタイヤプロファイルを設定している。そのため、第１のキャップコンパウンド層の物性に基づいて通常走行時の転がり抵抗を低減すると共に、第２のキャップコンパウンド層の物性に基づいてコーナリング時の操縦安定性と制動性能を向上することができる。しかも、第２のキャップコンパウンド層は制動時やコーナリング時等の高負荷時にのみ接地するため、第１及び第２のキャップコンパウンド層の物性差に起因する偏摩耗の発生を回避することができる。

本発明において、第１及び第２のキャップコンパウンド層はその境界がタイヤ径方向内側ほどタイヤ軸方向外側となるように配置することが好ましい。これにより、偏摩耗防止効果を更に高めることができる。

また、第２のキャップコンパウンド層の配置領域にベルト層を覆うように積層構造を持つベルトカバー層を埋設し、ベルト層の端部に向かうほどベルトカバー層の積層枚数を増加させることが好ましい。第２のキャップコンパウンド層の配置領域におけるベルト層の拘束力を高め、走行時の外径成長と旋回時や制動時の接地形状変化を抑えることで、偏摩耗防止効果を更に高めることができる。

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は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。図１に示すように、一方にビード部３と図示されない他方のビード部と間にはカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。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のベルト層６が埋設されている。これらベルト層６はタイヤ周方向に対して傾斜する補強コードを含み、かつ補強コードが層間で互いに交差するように配置されている。更に、ベルト層６の外周側には該ベルト層６のタイヤ幅方向の端部を覆うようにベルトカバー層７が配置されている。このベルトカバー層７はタイヤ周方向に配向する補強コードを含むものである。

上記空気入りタイヤを規格で規定された標準リムＲに嵌合して内圧２３０ｋＰａとした状態のタイヤプロファイルは、以下のように設定されている。但し、規格とは、例えば、ＪＡＴＭＡ規格である。タイヤプロファイルとは、タイヤ子午線断面におけるタイヤ外表面の輪郭を意味する。

上記タイヤプロファイルにおいて、上記規格で規定された内圧２３０ｋＰａ時の負荷能力の１３０％の荷重を掛けた時のトレッド接地幅ＴＷ内にはトレッド表面が凹となるプロファイル変化点Ｐ１が設けられている。より具体的には、タイヤプロファイルは、トレッド表面よりもタイヤ径方向内側に中心を持ちセンター側のプロファイルを規定する曲率半径ＴＲａの第１円弧と、トレッド表面よりタイヤ径方向内側に中心を持ちショルダー側のプロファイルを規定する曲率半径ＴＲａの第２円弧とを含み、これら第１円弧と第２円弧との接合点がプロファイル変化点Ｐ１になっている。第１円弧と第２円弧とは直接接合されていても良いが、トレッド表面よりタイヤ径方向外側に中心を持つ曲率半径ＴＲｃの第３円弧を介して滑らかに接合されていても良い。なお、第１円弧と第２円弧とを第３円弧を介して滑らかに接合する場合、プロファイル変化点Ｐ１は第１円弧の仮想延長線と第２円弧の仮想延長線との交点を意味するものである。いずれの場合も、ＴＲｂ＞ＴＲａ又はＴＲｂ＞ＴＲａ≧ＴＲｃの関係を満足することが好ましい。特に、曲率半径ＴＲｂは曲率半径ＴＲａの４．０倍〜６．０倍、曲率半径ＴＲｃは曲率半径ＴＲａの０．５倍〜１．０倍であると良い。これら円弧の寸法を規定することにより、制動時やコーナリング時のショルダー付近の接地形状が安定し、良好な偏摩耗防止効果を得ることができる。

ここで、プロファイル変化点Ｐ１からトレッド中央位置Ｐ２までのタイヤ軸方向の距離ＤａはＴＷ／２×３５％〜６５％、より好ましくは、ＴＷ／２×４５％〜６０％に設定されている。トレッド中央位置Ｐ２を通ってタイヤ軸方向に延びる直線Ｌ１とプロファイル変化点Ｐ１及びトレッド中央位置Ｐ２を通る直線Ｌ２とがなす角度αは８°〜１２°に設定されている。プロファイル変化点Ｐ１及び１３０％荷重負荷時の接地端位置Ｐ３を通る直線Ｌ３と直線Ｌ２とがなす角度βは０°〜５°に設定されている。距離ＤａをＴＷ／２×３５％〜６５％とし、角度αを８°〜１２°にすることにより、低負荷時の接地幅の拡大を抑制することができる。また、角度βを５°以下にすることにより、コーナリング時のショルダー付近の接地圧上昇を抑えることができる。なお、直線Ｌ３が直線Ｌ２よりもタイヤ径方向内側になると、制動時のショルダー付近の接地面積が減少するため制動性能が低下する。

一方、トレッド部１のセンター側にはキャップコンパウンド層１Ａ（第１のキャップコンパウンド層）が配置され、トレッド部１のショルダー側にはキャップコンパウンド層１Ｂ（第２のキャップコンパウンド層）が配置されている。これらキャップコンパウンド層１Ａ，１Ｂのトレッド表面での境界位置Ｐ４からトレッド中央位置Ｐ２までのタイヤ軸方向の距離ＤｂはＴＷ／２×６５％〜９０％、より好ましくは、ＴＷ／２×７０％〜８５％に設定されている。そして、キャップコンパウンド層１Ａのｔａｎδ(A) に対するキャップコンパウンド層１Ｂのｔａｎδ(B) の比〔ｔａｎδ(B) ／ｔａｎδ(A) 〕は１．５〜３．０に設定されている。通常走行時の転がり抵抗を低減するために、センター側のキャップコンパウンド層１Ａの６０℃におけるｔａｎδ(A) は０．１０〜０．１５にすることが望ましい。ここで言うｔａｎδは、厚さ２ｍｍの加硫ゴムシートを用い、レオメトリック社製の粘弾性試験機（ＲＤＳ−２型）にて、測定温度６０℃、周波数２０Ｈｚ、ひずみ率０．０５％の条件で測定した損失正接である。

キャップコンパウンド層１Ａ，１Ｂはその境界がタイヤ径方向内側ほどタイヤ軸方向外側となるように配置することが好ましい。つまり、摩耗の進行に伴って低ｔａｎδのキャップコンパウンド層１Ａの露出面積が拡大するような構成にすると良い。この場合、偏摩耗防止効果を更に高めることができる。

また、キャップコンパウンド層１Ｂの配置領域にはベルト層６を覆うように積層構造を持つベルトカバー層７を埋設し、ベルト層６の端部に向かうほどベルトカバー層７の積層枚数を増加させると良い（図２参照）。このような積層構造とした場合、キャップコンパウンド層１Ｂの配置領域におけるベルト層６の拘束力を高め、走行時の外径成長と旋回時や制動時の接地形状変化を抑えることで、偏摩耗防止効果を更に高めることができる。

上述した空気入りタイヤでは、低ｔａｎδのキャップコンパウンド層１Ａをトレッド部１のセンター側に配置し、高ｔａｎδのキャップコンパウンド層１Ｂをトレッド部１のショルダー側に配置すると共に、低負荷条件での直進走行時にはキャップコンパウンド層１Ａだけが接地し、制動時やコーナリング時にはキャップコンパウンド層１Ａに加えてキャップコンパウンド層１Ｂも接地するようなタイヤプロファイルを設定している。そのため、キャップコンパウンド層１Ａの物性に基づいて通常走行時の転がり抵抗を低減すると共に、キャップコンパウンド層１Ｂの物性に基づいてコーナリング時の操縦安定性と制動性能を向上することができる。しかも、キャップコンパウンド層１Ｂは制動時やコーナリング時にのみ接地するため、キャップコンパウンド層１Ａ，１Ｂの物性差に起因する偏摩耗の発生を回避することができる。

図３は上記空気入りタイヤの接地形状を示すものである。図３において、Ｃ１はタイヤ使用時の規定荷重を負荷した時（低負荷条件）の接地形状を示し、Ｃ２は規格負荷能力の１３０％の荷重を掛けた時（高負荷条件）の接地形状を示す。図３に示すように、上記タイヤプロファイルを備えた空気入りタイヤでは、低負荷条件での接地幅と高負荷条件での接地幅との差が大きい。つまり、低負荷条件では低ｔａｎδのキャップコンパウンド層１Ａだけが接地するが、高負荷条件では高ｔａｎδのキャップコンパウンド層１Ｂも十分に接地するようになる。

一方、図４は従来の空気入りタイヤを示し、図５は従来の空気入りタイヤの接地形状を示すものである。図５において、Ｃ１はタイヤ使用時の規定荷重を負荷した時（低負荷条件）の接地形状を示し、Ｃ２は規格負荷能力の１３０％の荷重を掛けた時（高負荷条件）の接地形状を示す。図５に示すように、従来のタイヤプロファイルを備えた空気入りタイヤでは、低負荷条件での接地幅と高負荷条件での接地幅との差が小さい。つまり、図３に示すように、トレッド部１に低ｔａｎδのキャップコンパウンド層１Ａと高ｔａｎδのキャップコンパウンド層１Ｂを設けた場合、負荷条件に拘らず、両方のキャップコンパウンド層１Ａ，１Ｂが常に接地した状態になる。従って、キャップコンパウンド層１Ａ，１Ｂの特性を状況に応じて活用することはできない。

タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５９１Ｈの空気入りタイヤにおいて、タイヤプロファイルとキャップコンパウンドを種々異ならせた従来例、実施例１〜３及び比較例１〜２のタイヤをそれぞれ製作した。全ての試験タイヤにおいて、低ｔａｎδのキャップコンパウンド層をトレッド部のセンター側に配置し、高ｔａｎδのキャップコンパウンド層をトレッド部のショルダー側に配置し、両者のｔａｎδの比を２．０とした。

従来例のタイヤは、トレッド接地幅ＴＷ内のタイヤプロファイルを曲率半径ＴＲの単一円弧で構成したものである。トレッド接地幅ＴＷは１５０ｍｍとし、曲率半径ＴＲは４００ｍｍとした。また、両キャップコンパウンド層のトレッド表面での境界位置からトレッド中央位置までのタイヤ軸方向の距離ＤｂはＴＷ／２×６５％とした。

実施例１〜３及び比較例１〜２のタイヤは、トレッド接地幅ＴＷ内のタイヤプロファイルを曲率半径ＴＲａ，ＴＲｂ，ＴＲｃの３種類の円弧で構成し、トレッド接地幅ＴＷ内にトレッド表面が凹となるプロファイル変化点を設けたものである。トレッド接地幅ＴＷは１５６ｍｍとし、曲率半径ＴＲａは１５０ｍｍとし、曲率半径ＴＲｂは６００ｍｍとし、曲率半径ＴＲｃは１００ｍｍとした。プロファイルを規定する角度αは１０°とし、角度βは２．５°とした。そして、プロファイル変化点からトレッド中央位置までのタイヤ軸方向の距離Ｄａと、両キャップコンパウンド層のトレッド表面での境界位置からトレッド中央位置までのタイヤ軸方向の距離Ｄｂを表１のように設定した。

これら試験タイヤについて、リムサイズ１５×６ＪＪ、内圧２３０ｋＰａの条件で、下記試験方法により、転がり抵抗、制動性能、偏摩耗特性、コーナリングフォース、操縦安定性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

転がり抵抗：
転がり抵抗試験機を用いて試験タイヤの転がり抵抗を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど転がり抵抗が小さいことを意味する。

制動性能：
試験タイヤを排気量２０００ｃｃクラスのミニバンに装着し、テストコースにおける制動テストを５回実施し、その制動距離の平均値を求めた。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど制動性能が優れていることを意味する。

偏摩耗特性：
試験タイヤを排気量２０００ｃｃクラスのミニバンに装着し、テストコースにおける摩耗テストを実施し、１００００ｋｍ走行時の偏摩耗発生度合いを５段階の評点により評価した。この評点が大きいほど偏摩耗が少ないことを意味する。

コーナリングフォース：
コーナリングフォース試験機を用いて、スリップアングル３°及び負荷荷重８ｋＮの条件で、試験タイヤのコーナリングフォースを測定した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどコーナリングフォースが大きいことを意味する。

操縦安定性：
試験タイヤを排気量２０００ｃｃクラスのミニバンに装着し、テストドライバーによる操縦安定性の官能評価を実施した。評価結果は、従来例を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が優れていることを意味する。

この表１に示すように、実施例１〜３のタイヤでは、転がり抵抗、制動性能、偏摩耗特性、コーナリングフォース、操縦安定性に関する全ての評価項目について従来例よりも良好な結果が得られた。一方、距離Ｄａ，Ｄｂが規定の範囲から外れる比較例１〜２では、一部の評価項目で良好な結果が得られなかった。

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。本発明の他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１の空気入りタイヤの接地形状を示す平面図である。従来の空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。図４の空気入りタイヤの接地形状を示す平面図である。

符号の説明

１トレッド部
１Ａセンター側のキャップコンパウンド層
１Ｂショルダー側のキャップコンパウンド層
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ベルト層
７ベルトカバー層
Ｐ１プロファイル変化点
Ｐ２トレッド中央位置
Ｐ３接地端位置
Ｒ標準リム
ＴＷトレッド接地幅

Claims

規格で規定された標準リムに嵌合して内圧２３０ｋＰａとした状態のタイヤプロファイルにおいて、規格で規定された内圧２３０ｋＰａ時の負荷能力の１３０％の荷重を掛けた時のトレッド接地幅ＴＷ内にトレッド表面が凹となるプロファイル変化点Ｐ１を設け、該プロファイル変化点Ｐ１からトレッド中央位置Ｐ２までのタイヤ軸方向の距離ＤａをＴＷ／２×３５％〜６５％とし、前記トレッド中央位置Ｐ２を通ってタイヤ軸方向に延びる直線Ｌ１と前記プロファイル変化点Ｐ１及び前記トレッド中央位置Ｐ２を通る直線Ｌ２とがなす角度αを８°〜１２°とし、前記プロファイル変化点Ｐ１及び前記１３０％荷重負荷時の接地端位置Ｐ３を通る直線Ｌ３と前記直線Ｌ２とがなす角度βを０°〜５°とし、かつ、トレッド部にセンター側の第１のキャップコンパウンド層とショルダー側の第２のキャップコンパウンド層とを配置し、これら第１及び第２のキャップコンパウンド層のトレッド表面での境界位置Ｐ４から前記トレッド中央位置Ｐ２までのタイヤ軸方向の距離ＤｂをＴＷ／２×６５％〜９０％とし、第１のキャップコンパウンド層のｔａｎδに対する第２のキャップコンパウンド層のｔａｎδの比を１．５〜３．０とした空気入りタイヤ。
第１及び第２のキャップコンパウンド層をその境界がタイヤ径方向内側ほどタイヤ軸方向外側となるように配置した請求項１に記載の空気入りタイヤ。
第２のキャップコンパウンド層の配置領域にベルト層を覆うように積層構造を持つベルトカバー層を埋設し、前記ベルト層の端部に向かうほど前記ベルトカバー層の積層枚数を増加させた請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。