JP4910782B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、操縦安定性を向上させながら、乗心地性を向上させるようにした空気入りタイヤに関する。

一般に、空気入りタイヤの操縦安定性を向上させるための手法として、トレッド部に高硬度ゴムを配置することが行われてきた（例えば、特許文献１参照）。しかし、トレッド部を高硬度ゴムで構成すると、操縦安定性を向上させることはできるものの、乗心地性を低下させるという問題があった。

この対策として、従来、トレッド部を２層構造にすると共に、キャップゴムに制駆動性に優れたゴムを配置し、ベースゴムにキャップゴムとは異なる剛性や硬さの大きいゴム組成物を配置することにより、操縦安定性と乗心地性とを両立させる試みが提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、このようにベースゴムを単一のゴム層のみで構成する限り、操縦安定性を所定レベルに向上させようとすると、乗心地性の改善効果が犠牲になるという問題があった。
特開２００４−５０８６９号公報 特開２００６−３３５９８３号公報

本発明の目的は、かかる従来の問題点を解消するもので、操縦安定性を向上させながら、乗心地性を向上させるよう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、トレッド部をキャップトレッド層とアンダートレッド層との２層構造にすると共に、前記キャップトレッド層の表面に少なくとも３本のタイヤ周方向に延びる主溝を形成した空気入りタイヤにおいて、車両への装着方向を指定すると共に、前記アンダートレッド層を、車両外側の端部からタイヤ幅方向内側に最外側の主溝を超えた領域まで延びる外側ゴム層と車両内側の端部からタイヤ幅方向外側に最内側の主溝を超えた領域まで延びる内側ゴム層との少なくとも２列のタイヤ周方向に配列するゴム層で構成し、前記外側ゴム層のＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）Ｈｏを６５〜８０、１００％モジュラスＭｏを４ＭＰａ以上にし、前記内側ゴム層のＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）Ｈｉを５０〜７０、１００％モジュラスＭｉを２〜４ＭＰａにし、かつ両ゴム層の硬度差（Ｈｏ−Ｈｉ）を５以上、１００％モジュラス差（Ｍｏ−Ｍｉ）を２ＭＰａ以上にしたことを特徴とする。

さらに、上述する構成において、以下の（１）〜（５）に記載するように構成することが好ましい。
（１）前記最外側の主溝及び最内側の主溝を、それぞれトレッド中心からタイヤ幅方向にトレッド展開幅の２５％以内の領域に配置する。
（２）前記アンダートレッド層の厚さを０．５〜５．０ｍｍにする。この場合において、前記内側ゴム層の厚さを、前記外側ゴムの厚さと同等又はそれ以上にするとよい。
（３）前記キャップトレッド層を構成するゴム組成物のＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）を６０〜７５にする。
（４）前記外側ゴム層に対する前記主溝の溝下ゲージを０．７〜２．０ｍｍにする。
（５）前記内側ゴム層に対する前記主溝の溝下ゲージを０．５〜２．０ｍｍにする。

本発明によれば、トレッド部をキャップトレッド層とアンダートレッド層との２層構造にした空気入りタイヤにおいて、車両への装着方向を指定した上で、アンダートレッド層を車両に対して最外側と最内側との特定領域に配置された少なくとも２列の互いに物性の異なる外側ゴム層と内側ゴム層とで構成し、これら外側ゴム層と内側ゴム層とのＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）及び１００％モジュラスをそれぞれ特定すると共に、両ゴム層間の硬度差及びモジュラス差を特定したので、高速旋回走行時には荷重負担の多い車両外側における高硬度高モジュラスの外側ゴム層が支えることによって操縦安定性が向上すると共に、直進走行時には低硬度低モジュラスの内側ゴム層がクッション作用を発揮して乗心地性を向上することができる。

特に近年は、ネガティブキャンバーに設定されている高性能タイプの車両が殆どであり、直進走行時には車両内側のトレッド部に対する荷重負担が多くなっていることから、車両内側に配置された低硬度低モジュラスの内側ゴム層により乗心地性を向上することができる。

本発明の実施形態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の概要を示す子午線断面図、図２は図１のタイヤにおけるトレッド部の詳細を拡大して示す子午線断面図である。

本発明の空気入りタイヤ１は、図１に例示するように、トレッド部２からサイドウォール部３、３を経て左右のビード部４、４のビードコア５、５に至るカーカス層６と、トレッド部２におけるカーカス層６の外周側に配置されたベルト層７とを備えている。

トレッド部２はキャップトレッド層２Ａとアンダートレッド層２Ｂとの２層からなり、キャップトレッド層２Ａの表面には少なくとも３本（図では４本）のタイヤ周方向に延びる主溝８が形成されている。本発明の空気入りタイヤ１は、車両への装着方向が指定されており、図１に示すように、図の右側が車両の内側に、図の左側が車両の外側になるようにそれぞれ装着される。

アンダートレッド層２Ｂは、図２に示すように、車両外側の端部２Ｘからタイヤ幅方向内側に最外側の主溝８（８ｏ）を超えた２ｘに至る領域まで延びる外側ゴム層２Ｓ（２Ｓｏ）と車両内側の端部２Ｙからタイヤ幅方向外側に最内側の主溝８（８ｉ）を超えた２ｙに至る領域まで延びる内側ゴム層２Ｓ（２Ｓｉ）との少なくとも２列のタイヤ周方向に配列するゴム層２Ｓｏ、２Ｓｉで構成されている。

そして、外側ゴム層２ＳｏのＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）Ｈｏを６５〜８０、好ましくは７０〜７５、１００％モジュラスＭｏを４ＭＰａ以上、好ましくは７ＭＰａ以下にし、内側ゴム層２ＳｉのＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）Ｈｉを５０〜７０、好ましくは５５〜６５、１００％モジュラスＭｉを２〜４ＭＰａ、好ましくは２．５〜３．５ＭＰａにすると共に、両ゴム層２Ｓｏ、２Ｓｉの硬度差（Ｈｏ−Ｈｉ）を５以上、好ましくは１５以下、１００％モジュラス差（Ｍｏ−Ｍｉ）を２ＭＰａ以上、好ましくは３．５ＭＰａ以下にしている。なお、本発明におけるＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）の値は、それぞれ２０℃における値を示す。

これにより、高速旋回走行時には荷重負担の多い車両外側における高硬度高モジュラスの外側ゴム層２Ｓｏが支えることによって操縦安定性が向上すると共に、直進走行時には低硬度低モジュラスの内側ゴム層２Ｓｉがクッション作用を発揮して乗心地性を向上することができる。

特に近年の高性能タイプの車両には、車両外側からの横力が入力した際に、タイヤが最適な接地形状を保持するように、通例、タイヤ軸にはネガティブキャンバーが付与されている。そのため、直進走行時にはタイヤの車両内側が接地領域を支配することになり、車両内側におけるトレッド部２のゴム硬さ及び弾性率が乗心地性に大きく影響を及ぼす。このような背景から、本発明では、この部分（車両内側）におけるアンダートレッド層２Ｂに低硬度低モジュラスのゴムを配置することによって、乗心地性を向上させるようにしている。

なお、キャップトレッド層２Ａは外周面が露出した状態で直接路面と接触するため、キャップトレッド層２Ａの車両外側に高硬度高モジュラスのゴムを配置し、車両内側に低硬度低モジュラスのゴムを配置する試みは、これらゴムのトレッド中心Ｏ側の端末（図２における２ｘ、２ｙに相当する部分）においてクラックが発生し易くなるため、耐久性の面から実用上採用することができない。

本発明において、主溝８とは、溝幅を８．０〜１４．５ｍｍ、溝深さを７．５ｍｍ以上とするタイヤ周方向に延びる溝をいい、その平面形態は特に限られるものではなく、通例は、ストレート状又はジグザグ状に形成される。本発明の空気入りタイヤ１におけるトレッド部２には、これら主溝８とは別に溝幅や溝深さを異にする多種の副溝が形成され、これら主溝８と副溝との組み合わせにより、タイヤに対する要求性能に応じた各種のトレッドパターンが形成されている。

なお、上述する実施形態では、アンダートレッド層２Ｂをタイヤ周方向に配列した３列のゴム層２Ｓで構成した場合を示したが、アンダートレッド層２Ｂを構成するゴム層２Ｓはこれに限られることなく、２列又は４列以上で構成することができる。ゴム層２Ｓを３列以上で構成する場合には、外側ゴム層２Ｓｏと内側ゴム層２Ｓｉとの中間に配置されるゴム層２ＳのＪＩＳ−硬度及び１００％モジュラスの値は、最外帯状ゴム２Ｓｏと最内帯状ゴム２Ｓｉとの中間の値になるように設定するとよい。これにより、良好な操縦安定性を維持しながら、乗心地性を確実に向上させることができる。

この場合において、相互に隣接するゴム層２Ｓ、２Ｓの間では、ＪＩＳ−硬度及び１００％モジュラスの値が車両外側から車両内側に向かって徐々に漸減するように配置するとよい。さらに好ましくは、隣接するゴム層２Ｓ、２Ｓ間において、ＪＩＳ−Ａ硬度の差が３以上、１００％モジュラスの差が１ＭＰａ以上となるように設定するとよい。これにより、乗心地性を一層確実に向上させることができる。

また、隣接するゴム層２Ｓ、２Ｓの境界面は、この境界面からクラックが発生することのないように、図２に示すように傾斜面に形成することが好ましい。しかしながら、隣接するゴム層２Ｓ、２Ｓの物性値によっては、これら境界面を垂直面に形成することができる。

本発明において、最外側の主溝８ｏ及び最内側の主溝８ｉを、それぞれトレッド中心Ｏからタイヤ幅方向にトレッド展開幅ＴＤＷの２５％以内、好ましくは２０％以上の領域に配置するとよい。これにより、ネガティブキャンバーに設定された車両に装着した場合であっても、直進走行時において、主溝８ｏを含めた車両内側におけるトレッド面の接地状態が確保できるので、排水性などのＷＥＴ性能をはじめとするタイヤ諸性能の低下を抑制することができる。

なお、上述するトレッド展開幅ＴＤＷとは、図２に示すように、タイヤを適用リムに装着し、規定の空気圧とした場合のタイヤ子午線断面において、トレッド部２の輪郭の延長線と両サイドウォール部３、３の輪郭の延長線との交点をそれぞれＰとしたとき、トレッド部２の輪郭に沿って測定される点Ｐ、Ｐ間の距離をいう。

本発明において、アンダートレッド層２Ｂの厚さは０．５〜５．０ｍｍ、好ましくは１．０〜３．０ｍｍに設定するとよい。この厚さが０．５ｍｍ未満では、乗心地性を向上させることが難しくなり、５．０ｍｍ超では、タイヤ重量が増加する原因になる。

この場合において、内側ゴム層２Ｓｉの厚さを、外側ゴム層２Ｓｏの厚さと同等又はそれ以上に設定するとよい。また、アンダートレッド層２Ｂを構成するゴム層２Ｓを３列以上で構成する場合には、それぞれのゴム層２Ｓの厚さを、相互に隣接する帯状ゴム２Ｓ、２Ｓ間で、同等又は車両外側から車両内側に向かって徐々に漸増するように設定するとよい。これにより、乗心地性を確実に向上させることができる。

本発明の空気入りタイヤ１では、高レベルでの操縦安定性を確保する観点から、キャップトレッド層２Ａを構成するゴム組成物のＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）を６０〜７５、好ましくは７０〜７５に設定するとよい。

また、外側ゴム層２Ｓｏに対する主溝８の溝下ゲージｈ１（図２参照）を０．７〜２．０ｍｍ、好ましくは１．０〜１．５ｍｍに設定するとよい。溝下ゲージｈ１が０．７ｍｍ未満にすると、主溝８の溝下からクラックが発生し易くなり、２．０ｍｍ超にすると、操縦安定性の向上効果が低下すると共にタイヤ重量増加の原因になる。

さらに、内側ゴム層２Ｓｉに対する主溝８の溝下ゲージｈ２（図２参照）を０．５〜２．０ｍｍ、好ましくは０．７〜１．２ｍｍに設定するとよい。溝下ゲージｈ２が０．５ｍｍ未満にすると、主溝８の溝下からクラックが発生し易くなり、２．０ｍｍ超にすると、乗心地性の向上効果が低下すると共にタイヤ重量増加の原因になる。

上述するように、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部をキャップトレッド層とアンダートレッド層との２層構造にして、車両への装着方向を指定した上で、アンダートレッド層を車両に対して最外側と最内側との特定領域に配置した少なくとも２列の外側ゴム層と内側ゴム層とで構成し、これら両ゴム層のＪＩＳ−硬度と１００％モジュラス、及び両ゴム層の硬度差とモジュラス差、をそれぞれ特定することにより、操縦安定性を向上させながら、乗心地性を向上させるようにしたもので、特に高性能タイプの車両に装着する乗用車タイヤとして好ましく適用される。

タイヤサイズを２５５／３５ＺＲ２０、タイヤ構造を図１として、アンダートレッド層を単一のゴム層で構成した従来タイヤ（従来例）と、アンダートレッド層を２列の外側ゴム層２Ｓｏ及び内側ゴム層２Ｓｉで構成すると共に、これら２列のゴム層２Ｓｏ、２Ｓｉの物性値（ＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）、１００％モジュラス）及びこれらゴム層２Ｓｏ、２Ｓｉの配置（境界２ｘ、２ｙの位置）を表１のように異ならせた本発明タイヤ（実施例１〜４）及び比較タイヤ（比較例１〜６）とをそれぞれ作製した。なお、各タイヤにおいて、アンダートレッド層の厚さを１ｍｍ、キャップトレッド層の２０℃におけるＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）を７２とした。

これら１１種類のタイヤについて、以下の方法により操縦安定性及び乗心地性を評価し、その結果を従来タイヤを３点とする５点評価により、表１に併記した。数値が大きいほど優れていることを示す。なお、評価点の右側に「＋」を付したタイヤは「評価点よりやや優れていた」ことを示し、「−」を付したタイヤは「評価点よりやや劣っていた」ことを示している。

〔操縦安定性及び乗心地性の評価〕
各タイヤに空気圧２２０ｋＰａを充填すると共に、車両（排気量２．５Ｌ、ネガティブキャンバー角−：−２．７°）の前後車輪に装着して、平坦路面と凹凸路面とからなる１周３ｋｍのテストコースを平均速度１５０ｋｍ／ｈにて１０周走行させ、熟練したテストドライバーにより、操縦安定性及び乗心地性の官能評価を行った。

表１より、本発明タイヤは、従来タイヤに比して、操縦安定性を向上させながら、乗心地性を向上させていることがわかる。なお、比較例１は内側ゴム層２Ｓｉの１００％モジュラスが低過ぎたため、操縦安定性が低下し、比較例２は両ゴム層２Ｓｏ、２Ｓｉの１００％モジュラスが共に低過ぎたため、操縦安定性及び乗心地性が共に低下し、比較例３は外側ゴム層２Ｓｏと内側ゴム層２Ｓｉとの硬度差が小さ過ぎると共に内側ゴム層２Ｓｉの１００％モジュラスが高すぎたので乗心地性が低下し、比較例４は外側ゴム層２Ｓｏと内側ゴム層２ＳｉとのＪＩＳ−硬度が共に低過ぎたため、操縦安定性が低下したことがわかる。

また、比較例５は外側ゴム層２Ｓｏと内側ゴム層２Ｓｉとの１００％モジュラスが逆転すると共に外側ゴム層２Ｓｏと内側ゴム層２Ｓｉとの境界２ｘ、２ｙが車両外側に寄り過ぎて内側ゴム層２Ｓｉ占める割合が大きくなり過ぎたので、操縦安定性が低下し、比較例６は内側ゴム層２Ｓｉの１００％モジュラスが高すぎると共に外側ゴム層２Ｓｏと内側ゴム層２Ｓｉとの境界２ｘ、２ｙが車両内側に寄り過ぎて外側ゴム層２Ｓｏの占める割合が大きくなり過ぎたので、乗心地性が低下したことがわかる。

本発明の実施形態による空気入りタイヤの概要を示す子午線断面図である。 図１のタイヤにおけるトレッド部の詳細を拡大して示す子午線断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、それぞれ実施例において採用したアンダートレッド層の配置形態を示す図２に相当する子午線断面図である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
２Ａ キャップトレッド層
２Ｂ アンダートレッド層
２Ｓ ゴム層
２Ｓｏ 外側ゴム層
２Ｓｉ 内側ゴム層
２Ｘ アンダートレッド層の車両外側の端部
２Ｙ アンダートレッド層の車両内側の端部
８ 主溝
８ｏ 最外側の主溝
８ｉ 最内側の主溝
Ｏ トレッド中心
Ｗ トレッド展開幅

Claims (7)

1. トレッド部をキャップトレッド層とアンダートレッド層との２層構造にすると共に、前記キャップトレッド層の表面に少なくとも３本のタイヤ周方向に延びる主溝を形成した空気入りタイヤにおいて、
   車両への装着方向を指定すると共に、前記アンダートレッド層を、車両外側の端部からタイヤ幅方向内側に最外側の主溝を超えた領域まで延びる外側ゴム層と車両内側の端部からタイヤ幅方向外側に最内側の主溝を超えた領域まで延びる内側ゴム層との少なくとも２列のタイヤ周方向に配列するゴム層で構成し、前記外側ゴム層のＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）Ｈｏを６５〜８０、１００％モジュラスＭｏを４ＭＰａ以上にし、前記内側ゴム層のＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）Ｈｉを５０〜７０、１００％モジュラスＭｉを２〜４ＭＰａにし、かつ両ゴム層の硬度差（Ｈｏ−Ｈｉ）を５以上、１００％モジュラス差（Ｍｏ−Ｍｉ）を２ＭＰａ以上にした空気入りタイヤ。
2. 前記最外側の主溝及び最内側の主溝を、それぞれトレッド中心からタイヤ幅方向にトレッド展開幅の２５％以内の領域に配置した請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記アンダートレッド層の厚さを０．５〜５．０ｍｍにした請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記内側ゴム層の厚さを、前記外側ゴムの厚さと同等又はそれ以上にした請求項３に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記キャップトレッド層を構成するゴム組成物のＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）を６０〜７５にした請求項１、２、３又は４に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記外側ゴム層に対する前記主溝の溝下ゲージを０．７〜２．０ｍｍにした請求項１、２、３、４又は５に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記内側ゴム層に対する前記主溝の溝下ゲージを０．５〜２．０ｍｍにした請求項１、２、３、４、５又は６に記載の空気入りタイヤ。

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