JP5057522B2 - タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤに関し、詳しくは、高速耐久性、制動性能および操縦安定性能等の諸性能を損なうことなく低燃費性能と耐偏摩耗性との両立を可能にしたタイヤに関する。

近年の地球環境保護運動の高まりとともに、今日、低燃費性能のタイヤに対するニーズがさらに高まってきている。低燃費タイヤを設計する際には、トレッドゴムの発熱性を抑制することが効果的であることが知られている。

かかる観点から、特許文献１では、トレッドゴムを分割し、センター部分とショルダー部分での弾性関係、損失正接（ｔａｎδ）を規定することで転がり抵抗を低減し、低燃費を実現している。

また、特許文献２では、トレッド部を、タイヤ径方向内側に位置するベースゴムと、そのタイヤ径方向外側に位置するキャップゴムの２層構造（いわゆるキャップ／ベース構造）とし、前記ベースゴムに損失正接（ｔａｎδ）の小さなゴム組成物を適用することで、タイヤの低燃費性の向上を図ることが報告されている（特許文献１参照）。

さらに、特許文献３では、キャップ／ベース構造を有するトレッドにおいて、シリカ等の無機充填剤と共に特定の化合物を配合したゴム組成物をベースゴムに適用することで、タイヤの耐久性及び低燃費性を確保しつつ、操縦安定性を向上させることが報告されている。
特開平７−１６４８２１号公報 特許第３２１３１２７号公報 特開平２００５−１５６９１号公報

低燃費を実現するための既知のトレッドは、一般に、トレッドショルダー部分が滑りやすくなるため、耐偏摩耗性が悪化するという懸念があった。即ち、これまでは、低燃費性能の向上と耐偏摩耗性とは二律背反的関係にあった。

そこで、本発明の目的は、これまで二律背反的関係にあった低燃費性能と耐偏摩耗性とを、高速耐久性、制動性能および操縦安定性能等の諸性能を損なうことなく高度に両立させることのできるタイヤを提供することにある。

本発明者は、前記課題を達成するために鋭意検討した結果、以下の知見を得るに至った。先ず、低燃費タイヤを設計する際、トレッドゴムの発熱性を抑制することが最も効果の高い手法の一つであることに着目して、一般にゴムの発熱性と相関関係がある損失正接（ｔａｎδ）を通常よりも低い値に設定して低燃費用トレッドを作製したところ、そのトレッド踏面のうち特にショルダー部の滑りが助長され、同時に耐偏摩耗性の悪化を招いたため、更に、タイヤトレッドをキャップ／ベースの２層構造とし、低燃費用トレッドを活用しつつ、耐偏摩耗性を悪化させない手法としてベースゴムの物性にも着目した。即ち、キャップゴムを低燃費用ゴムとした上で、ベースゴムを中央部とその両側のショルダー部の３分割にし、ショルダー部分のベースゴムを低弾性化したところ、タイヤの諸性能を損なうことなくキャップゴムの転がり抵抗向上、即ち低燃費性能の向上と、ベースゴムによる耐偏摩耗性の改善とを図ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明のタイヤは、１対のビード部と、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、両サイドウォール部に跨がるトレッド部とを備え、該トレッド部がタイヤ径方向内側に位置するベースゴムと、そのタイヤ径方向外側に位置するキャップゴムの２層構造を有するタイヤにおいて、
前記ベースゴムが、タイヤ幅方向中央部に位置する中央部ベースゴムセグメントと、該中央部ベースゴムセグメントのタイヤ幅方向両外側に位置するショルダー部ベースゴムセグメントとに分割されてなり、前記中央部ベースゴムセグメントの３０℃における動的弾性率（Ｅ’）が８．０〜１８．０、前記ショルダー部ベースゴムセグメントの３０℃における動的弾性率（Ｅ’）が３．０〜７．０であり、かつ前記キャップゴムの５０℃における損失正接（ｔａｎδ）が０．０４０〜０．１２０であることを特徴とするものである。

本発明のタイヤにおいては、前記中央部ベースゴムセグメントと、前記ショルダー部ベースゴムセグメントとの充填剤の配合量差が、好ましくはゴム成分１００質量部に対して５〜８０質量部である。

本発明によれば、タイヤにおいてこれまで二律背反的関係にあった低燃費性能と耐偏摩耗性とを、高速耐久性、制動性能および操縦安定性能等の諸性能を損なうことなく高度に両立させることができる。

次に、本発明のタイヤの実施態様を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤの一実施態様を示す断面図である。図示する空気入りタイヤは、一対のビード部１と、一対のサイドウォール部２と、トレッド部３と、該ビード部１に各々埋設されたビードコア４間にトロイド状に延在させたカーカス５と、該カーカス５のクラウン部でタイヤ径方向外側に配した少なくとも二枚のベルト層からなるベルト６とを具える。なお、本発明は、トレッド部３の改良に係るものであり、トレッド部３以外の構造は図示する構造に限られるものではなく、既知の構造を適宜採用することができる。

トレッド部３は、ベルト６のタイヤ径方向外側に位置するベースゴム７と、該ベースゴム７のタイヤ径方向外側に位置するキャップゴム８とからなる、いわゆるキャップ／ベース構造を有する。また、トレッド部３の幅方向両端部にはゴム組成物からなる一対のウィングチップ９が帯状に貼り付けられている。

本発明のタイヤにおいて、ベースゴム７の厚さは、トレッド部３の厚さの１０〜４０％であるのが好ましい。ベースゴム７の厚さがトレッド部３の厚さの１０％未満では、ベースゴム７に本発明に係るキャップゴム８を適用した効果が十分発揮されず、一方、４０％を超えると、トレッド部の摩耗末期にベースゴム７が露出して、トレッド表面の外観が悪化する。

ベースゴム７は、タイヤ幅方向で３つのセグメントに分割され、タイヤ幅方向中央部に位置する中央部ベースゴムセグメント７Ａと、該中央部ベースゴムセグメント７Ａのタイヤ幅方向両外側に位置するショルダー部ベースゴムセグメント７Ｂとからなる。ここで、中央部ベースゴムセグメント７Ａの幅は、タイヤ径方向内側に位置するベルト６の幅の３０〜８０％である。なお、ベルト６の幅は、最大幅のベルト層の幅である。

図示例のタイヤでは、ベースゴム７の厚さが、中央部ベースゴムセグメント７Ａとショルダー部ベースゴムセグメント７Ｂとで急激に異なるが、中央部ベースゴムセグメント７Ａとショルダー部ベースゴムセグメント７Ｂとで厚さをなだらかに変化させてもよいし、同じ厚さにしてもよい。

本発明においては、ベースゴム７が、タイヤ幅方向中央部に位置する中央部ベースゴムセグメント７Ａと、この中央部ベースゴムセグメント７Ａのタイヤ幅方向両外側に位置するショルダー部ベースゴムセグメント７Ｂとに分割されてなり、中央部ベースゴムセグメント７Ａの３０℃における動的弾性率（Ｅ’）は８．０〜１８．０、好ましくは１２．０〜１５．０である。この値が８．０未満であると操縦安定性が損なわれ、一方、１８．０を超えると高速耐久性が損なわれる。

また、ショルダー部ベースゴムセグメント７Ｂの３０℃における動的弾性率（Ｅ’）は３．０〜７．０、好ましくは４．０〜５．０である。この値が３．０未満であると操縦安定性が損なわれ、一方、７．０を超えると耐偏摩耗性に劣る。

さらに、キャップゴムの５０℃における損失正接（ｔａｎδ）は０．０４０〜０．１２０、好ましくは０．０７０〜０．１００である。この値が０．０４０未満であると乾燥路面での制動性能に劣り、一方、０．１２０を超えると転がり抵抗が上昇して低燃費性能に劣ることになる。

本発明のタイヤのトレッド部３のキャップゴム８およびベースゴム７用のゴム組成物のゴム成分は、天然ゴム及び／又はジエン系合成ゴムからなり、ジエン系合成ゴムとしては、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）及びスチレン・ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）等が挙げられる。これらゴム成分は一種単独でも、ブレンドでもよい。かかるゴム成分は、タイヤの耐久性の観点から、天然ゴムを５０質量％以上含有するのが好ましい。

本発明において、ベースゴム７用のゴム組成物は、上記ゴム成分１００質量部に対して、充填材が、好ましくは２０〜６０質量部、より好ましくは２５〜４０質量部配合されてなることが、ベースゴムの強度を確保する上で望ましい。また、中央部ベースゴムセグメント７Ａと、ショルダー部ベースゴムセグメント７Ｂとの充填剤の配合量差は、ゴム成分１００質量部に対して５〜８０質量部であることが好ましい。これにより、中央部ベースゴムセグメント７Ａとショルダー部ベースゴムセグメント７Ｂの３０℃における動的弾性率（Ｅ’）を夫々良好に所望の範囲内とすることができる。

また、キャップゴム８用のゴム組成物は、上記ゴム成分１００質量部に対して充填剤が、好ましくは１０〜５０質量部、より好ましくは１５〜２０質量部配合されてなることが、キャップゴムの強度を確保するとともに、５０℃における損失正接（ｔａｎδ）の値を所望の範囲内とする上で望ましい。

また、本発明のゴム組成物において、補強性充填剤は特に制限されるものではなく、カーボンブラック、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウムまたは酸化チタンなどのうち、一種または二種以上使用することができ、カーボンブラックおよびシリカを好適に用いることができる。

本発明に用いるカーボンブラック としては、特に制限はなく、具体的には、例えば、Ｓ３１５、Ｎ３２６（ＩＳＡＦ−ＬＳ）、Ｎ３３０（ＨＡＦ）、Ｎ３３５、Ｎ３３９、Ｎ３４３、Ｎ３４７（ＨＡＦ−ＨＳ）、Ｎ３５１、Ｎ３５６、Ｎ３５８、Ｎ３７５、Ｎ５３９、Ｎ５５０（ＦＥＦ）、Ｎ５８２等のカーボンブラックを挙げることができる。上記のカーボンブラック は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。

上記ゴム組成物には、上記ゴム成分、上記充填剤の他に、ゴム業界で通常使用される配合剤、例えば、シランカップリング剤、軟化剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤等の配合剤を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択し配合することができる。これら配合剤は、市販品を好適に使用することができる。なお、上記ゴム組成物は、ゴム成分に、必要に応じて適宜選択した各種配合剤を配合して、混練り、熱入れ、押出等することにより製造することができる。

中央部ベースゴムセグメントとショルダー部ベースゴムセグメントとで異なるゴム組成物を適用した本発明のタイヤは、例えば、成形ドラムの外周上にインナーライナー、カーカス、ベルト層を巻き付けた後、該ベルト層の外周側に所定の幅及び厚さの未加硫ゴム組成物からなる帯状体を周回毎に少なくとも一部を重複させながらタイヤ周方向に螺旋状に巻き付けてトレッド部を形成し、この際タイヤ幅方向で前記帯状体を構成する未加硫ゴム組成物の種類を変化させることで製造することができる。

なお、ドラム上でベルト層とトレッド部との積層体を成形した後、インナーライナーとカーカスが貼り付けられた別の成形ドラム上に該ベルト層とトレッド部との積層体を貼り付けて生タイヤを成形してもよい。帯状体を周回毎に少なくとも一部を重複させながらタイヤ周方向に巻き付け、タイヤ幅方向で帯状体を構成する未加硫ゴム組成物の種類を変えることにより、均質性に優れたトレッド部を有するタイヤを効率的に製造することができる。

トレッド部を形成するにあたって、帯状体のオーバーラップ量を任意に制御することにより、各ゴム層を所望の断面形状に成形することができ、しかもタイヤ幅方向で帯状体を構成する未加硫ゴム組成物の種類を変えることにより、トレッド部を任意の複数層から成形することができる。帯状体は予め押出しや圧延によって成形して帯状にしておいたものでもよく、巻き付けと同時に押出成形機又は射出成形機から供給したものであってもよい。

以下に、本発明を実施例に基づき説明する。
（実施例１〜９、比較例１〜６）
下記の表１にキャップゴム用ゴム組成物の基本配合を、また、下記表３にベースゴム用ゴム組成物の基本配合を夫々示す。また、表２、表４に、夫々の基本配合のゴム組成物に変動させて配合した充填剤の配合量を示す（表２：キャップ用ゴム組成物、表４：ベース用ゴム組成物）。各種配合処方のゴム組成物をそれぞれ調製し、動的歪１％、周波数５２Ｈｚ、測定温度３０℃で動的弾性率（Ｅ’）を測定し、また、動的歪１％、周波数５２Ｈｚ、測定温度５０℃で損失正接（ｔａｎδ）を測定した。なお、充填剤としては以下のものを用いた。カーボンブラックとしては、Ｎ２３４（昭和キャボット（株）製）を、シリカとしては、ニプシールＡＱ（日本シリカ工業（株）製）を用い、また、シリカの配合と共に用いたシランカップリング剤はビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドとし、その配合量はシリカの１０質量％とした。

次に、各ゴム組成物を、下記の表５および表６に示す組み合わせで、キャップゴム８、中央部ベースゴムセグメント７Ａ、ショルダー部ベースゴムセグメント７Ｂに夫々適用し、図１に示す構造で、サイズ１８５／７０Ｒ１４の乗用車用タイヤ（中央部ベースゴム７Ａの厚さ：トレッド部３の厚さの４０％、ショルダー部ベースゴム７Ｂの厚さ：トレッド部３の厚さの４０％、中央部ベースゴム７Ａの幅：最大ベルト幅の５０％）を作製した。作製されたタイヤに対して、下記に示す方法で、低燃費性能、耐偏摩耗性、高速耐久性、乾燥路面での制動性および操縦安定性を評価した。得られた結果を下記の表５および表６に併記する。

（１）低燃費性
ドラム試験にて転がり抵抗を測定し、下記の式に従って指数表示し、低燃費性を評価した。指数値が大きい程、転がり抵抗が小さく、低燃費性に優れることを示す。
低燃費性指数＝（実施例１の転がり抵抗／各例の転がり抵抗）×１００

（２）耐偏摩耗性
供試タイヤを国産車両に装着し、１００００ｋｍ走行後にトレッド中央部分とショルダー部分の残溝を測定し、その差にて評価した。
差が１．０ｍｍを超えるものを×
差が０．５ｍｍを超え１．０ｍｍ以下のものを○
差が０．５ｍｍ以下のものを◎
として、評価した。

（３）高速耐久性
内圧２００ｋＰａ、荷重６００ｋｇ、速度１２０ｋｍ／ｈの条件でドラム試験機によるタイヤ耐久性テストをおこなった。走行距離１００００ｋｍを完走したものを○、未完走のものを×とした。

（４）乾燥路面での制動性（ドライブレーキ性）
供試タイヤを国産車両に装着し、乾燥路面のテストコースにおいて８０ｋｍ／ｈの初速度にて制動距離を測定し、実施例２のタイヤを装着した車の制動距離の逆数を１００として指数表示した。指数値が大きい程、制動距離が短く、乾燥路面での制動性に優れていることを示す。

（５）操縦安定性
供試タイヤを国産車両に装着し、テストコースにてフィーリングテストを実施した。なお、操縦安定性の評価は、１０段階で評価し、数値が大きい程、操縦安定性が良好であることを示す。

上記表５および表６から分かるように、いずれの実施例のタイヤも比較例のタイヤに比べ、タイヤの諸性能を損なうことなく低燃費性と耐偏摩耗性とを両立させることができた。

本発明のタイヤの一実施態様を示す断面図である。

符号の説明

１ ビード部
２ サイド部
３ トレッド部
４ ビードコア
５ カーカス
６ ベルト
７ ベースゴム
７Ａ 中央部ベースゴムセグメント
７Ｂ ショルダー部ベースゴムセグメント
８ キャップゴム
９ ウィングチップ

Claims (2)

1. １対のビード部と、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、両サイドウォール部に跨がるトレッド部とを備え、該トレッド部がタイヤ径方向内側に位置するベースゴムと、そのタイヤ径方向外側に位置するキャップゴムの２層構造を有するタイヤにおいて、
   前記ベースゴムが、タイヤ幅方向中央部に位置する中央部ベースゴムセグメントと、該中央部ベースゴムセグメントのタイヤ幅方向両外側に位置するショルダー部ベースゴムセグメントとに分割されてなり、前記中央部ベースゴムセグメントの３０℃における動的弾性率（Ｅ’）が８．０〜１８．０、前記ショルダー部ベースゴムセグメントの３０℃における動的弾性率（Ｅ’）が３．０〜７．０であり、かつ、前記キャップゴムの５０℃における損失正接（ｔａｎδ）が０．０４０〜０．１２０であることを特徴とするタイヤ。
2. 前記中央部ベースゴムセグメントと、前記ショルダー部ベースゴムセグメントとの充填剤の配合量差がゴム成分１００質量部に対して５〜８０質量部である請求項１記載のタイヤ。

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