JP5084604B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤ、特に耐偏摩耗性を損なうことなく、転がり抵抗を低減させた空気入りタイヤに関するものである。

近年、地球温暖化をはじめとする環境問題を考慮した開発が活発に行われており、その一例として、自動車の低燃費化が挙げられる。これを達成するための一つの手段として、タイヤの転がり抵抗の低減があり、従来から、様々な技術開発が行われている。

タイヤの転がり抵抗は、トレッドゴム内にて多く発生することが知られており、例えば、トレッド部に使用されるトレッドゴムを損失正接が小さいものに変更することが、転がり抵抗の低減を図る上で有効であるとされている。しかしながら、この方法では、タイヤの、耐偏摩耗性をはじめとする他の性能が犠牲になることも知られている。
また、転がり抵抗を減らすために、トレッドゴムの厚さを薄くする方法も考えられるが、この場合はタイヤの十分な耐偏摩耗性を確保できないおそれがある。

そこで、本発明は、耐偏摩耗性を損なうことなく、転がり抵抗を有効に低減させた空気入りタイヤを提供する。

発明者は、タイヤの転がり抵抗に関して、センター領域はタイヤ周方向の剪断歪、ショルダー領域はタイヤ幅方向の剪断歪が大きな影響を与えていることがわかった。そして、特に、ショルダー領域のタイヤ幅方向の剪断歪を低減させることで、剪断変形に伴うエネルギーロスを減少させ、その結果転がり抵抗を低減できることを見出した。

これがため、特にショルダー領域のラグ溝のネガティブ率を小さくして、トレッドゴムの、ショルダー領域の接地部のタイヤ幅方向の剪断剛性を高めて、タイヤ幅方向の剪断歪を低減させることができる。

そこで、この発明の空気入りタイヤでは、トレッド部と、一対のサイドウォール部と、一対のビード部と、各ビード部内のビードコア間にトロイド状に延在する少なくとも一枚のカーカスプライからなるカーカスと、このカーカスのクラウン域の外周側に配置した、タイヤ赤道面に対して傾斜した向きに延在するコードからなる二層以上の傾斜ベルト層とを具えるものであって、適用リムに組付けた状態のタイヤ子午線断面内での、傾斜ベルト層の最外層の幅ＢＷに対する、その最外層傾斜ベルト層の幅方向中央部と幅方向端部との径差ＢＤの比ＢＤ／ＢＷを０．１０〜０．１３の範囲とし、溝部を設けたトレッド踏面の半幅の１／２を境として、ショルダー側領域は、センター側領域より、ラグ溝のネガティブ率が小さいことを特徴とするものである。

ここで、「適用リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格で規定されたリムをいうものとし、その産業規格は、例えば、日本ではＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会） ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｙｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ） ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（ＴＨＥ ＴＩＲＥ ａｎｄ ＲＩＭ ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ ＩＮＣ．）ＹＥＡＲ ＢＯＯＫをいうものとする。
「適用リムに組付けた状態」とは、タイヤをＪＡＴＭＡ等に規定の適用リムに組み付けて、内圧を付加せずに、または、タイヤに定型性を付与すべく３０ｋＰａ程度までの極低内圧を付加した状態をいうものとする。
ここで、「ラグ溝のネガティブ率」とは、溝等が配置されてないと仮定したトレッド表面の全面積に対する、ラグ溝の面積が占める総和の比率をいう。

このようなタイヤにおいてより好ましくは、最外層傾斜ベルト層の幅方向端部と対応する位置から、ビードコアに至るカーカスのパスラインにおいて、曲率中心がタイヤの内側に位置する、最小曲率半径を示す部分が、タイヤの断面高さＳＨの１／２点よりタイヤ半径方向内方に位置させる。
「カーカスのパスライン」とは、カーカスの本体部分の厚み中心線をいうものとし、カーカスの、ビードコアに対する折返し部分は考慮しないものとする。

そしてまた、好ましくは、タイヤの断面高さＳＨに対する、リム径ラインから、タイヤの最大幅位置までの半径方向距離ＳＷｈの比ＳＷｈ／ＳＨを０．５５以下とする。

より好ましくは、最外層傾斜ベルト層のベルト幅方向中央部に位置するトレッドゴム厚みＧＡと、ベルト幅方向端部に位置するトレッドゴム厚みＧＢとの比ＧＢ／ＧＡが、０．７５以上とする。

本発明の空気入りタイヤでは、特に、適用リムに組付けた状態のタイヤ子午線断面内での、傾斜ベルト層の最外層の幅ＢＷに対する、その最外層傾斜ベルト層の幅方向中央部と幅方向端部との径差ＢＤの比ＢＤ／ＢＷを０．１０〜０．１３として、傾斜ベルト層のタイヤ幅方向での径差を大きくし、トレッド部のクラウン域に丸みを持たせ、タイヤのショルダー領域の接地幅を狭くする。その結果、ショルダー領域で変形を受ける、トレッドゴムの幅方向範囲、ひいては、トレッドゴム体積が減少することになるので、そのショルダー領域でのエネルギーロスを有効に低減させることができる。

すなわち、ＢＤ／ＢＷが０．１０未満では、ショルダー領域の接地幅が所期したほどには狭くならず、剪断変形に伴うエネルギーロスを低減することが難しくなる一方、０．１３を超えると、ショルダー領域の接地幅が狭くなりすぎてトレッド中央域が早期に摩耗する傾向がある。

そして、溝部を設けたトレッド踏面の半幅の１／２を境として、ショルダー側領域を、センター側領域よりラグ溝のネガティブ率を小さくすることで、タイヤ幅方向の剪断剛性を高めて、タイヤ幅方向の剪断歪を低減させることができ、一方タイヤ周方向の剪断剛性は低下するが、ショルダー側領域では転がり抵抗への寄与が小さい。その結果、タイヤ全体で見ると、転がり抵抗を低減できる。

以下に、図面を参照しながら本発明の空気入りタイヤを詳細に説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤの一の実施形態を、適用リムに組付けた状態で示す、タイヤの半部についての子午線断面図、および、トレッドパターンの部分展開図である。

図中の１はトレッド部を、２は、トレッド部１のそれぞれの側部に連続して半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部を、そして３は、サイドウォール部２の半径方向内方に連続するビード部をそれぞれ示す。

ここでは、ビード部３に埋設配置した、例えば一対のビードコア４の周りに、それぞれの側部部分を巻上げて係留した、例えば一枚のカーカスプライからなるカーカス５のクラウン域の外周側に、コードをタイヤ赤道面に対して１５〜３０°で傾斜した向きに延在させた、ゴム被覆ベルト層の二層以上、図では二層の傾斜ベルト層６を配設し、このような傾斜ベルト層６の半径方向外方には、タイヤの赤道面に沿って延びるコードの多数本をゴム被覆してなる、図では二層の周方向ベルト層７と、トレッド踏面８を形成するトレッドゴム９を配設する。

また、トレッド踏面８には、例えば、トレッド周方向に延在させて設けた複数本、図では二本の周溝１０と、各周溝１０と交差してトレッド幅方向に伸びる複数本の横溝１１をトレッド周方向に所定の間隔をおいて、図では四本の横溝１１を延在させて設け、これらの溝１０，１１と、トレッド側縁との間に三列のブロック列１２を区画する。
ここで、周溝１０は、トレッド周方向に直線状に延在させて設け、例えば、それらの幅を５〜１０ｍｍ、また深さを３〜８ｍｍのとすることができ、これらの周溝１０に交差する横溝１１は、例えば、幅を１〜７ｍｍ、深さを３〜８ｍｍとすることができる。

さらに、このタイヤでは、傾斜ベルト層６の最外層の幅ＢＷに対する、その最外層傾斜ベルト層の幅方向中央部と幅方向端部との径差ＢＤの比ＢＤ／ＢＷを０．１０〜０．１３の範囲とし、トレッド踏面８の半幅の１／２を境として、ショルダー側領域１３は、センター側領域１４より、ラグ溝のネガティブ率を小さくする。
これにより、トレッド踏面８の耐偏摩耗性を損なうことなく、転がり抵抗を低減させることができる。

この場合、好ましくは、センター側領域１４のネガティブ率に対する、ショルダー側領域１３のラグ溝のネガティブ率を０．４〜０．９とする。
それが、０．４未満ではショルダー側領域１３のゴム体積が大きくなり、曲がり抵抗を低減させる効果を得ることができず、一方、０．９を超えると所望の効果を得ることができない傾向がある。

このような空気入りタイヤおいて好ましくは、最外層傾斜ベルト層の幅方向端部と対応する位置からビードコア４の半径方向内方の側部部分に至るカーカスのパスラインにおいて、曲率中心がタイヤの内側に位置する、最小曲率半径を示す部分が、タイヤの断面高さＳＨの１／２点よりタイヤ半径方向内方に位置させる。

この構成により、カーカスラインの最小曲率半径位置をビード部３側に設定することになり、ビード部３側でカーカス５をタイヤの上下剛性を小さくすることができるため、トレッド部１の幅方向の剪断変形を抑制し、歪エネルギーロスを低減することができる。

また好ましくは、タイヤの断面高さＳＨに対する、リム径ラインから、タイヤの最大幅位置までの半径方向距離ＳＷｈの比ＳＷｈ／ＳＨが０．５５以下とする。

すなわち、ＳＷｈ／ＳＨを０．５５以下にすると、カーカス５がベルト幅方向端部からビード部３側へ小さな曲率半径で垂れるようなラインとなるため、ベルト幅方向端部付近のベルト張力が低下する一方、ベルト幅方向中央部のベルト張力が増大し、接地面内の踏込部と蹴出部との間で発生する、周方向剪断歪が抑制される結果、歪のエネルギーロスを低減することができる。
また、ＳＷｈ／ＳＨは０．４以上であることが好ましい。ＳＷｈ／ＳＨが０．４未満では、ショルダー側領域１３のベルト張力が低下しすぎて、ショルダー側領域１３の耐偏摩耗性が減少するためである。

０．１０≦ＢＤ／ＨＢＷ≦０．１３かつＳＷｈ／ＳＨ≦０．５５を共に満たすことにより、ショルダー側領域１３の接地幅を狭め、かつ、その領域のベルト張力が増大することができるため、タイヤ幅方向の剪断歪を大きく低減し、歪エネルギーロスを抑制することができる。

また、最外層傾斜ベルト層のベルト幅方向中央部に位置するトレッドゴム厚み（ＧＡ）と、ベルト幅方向端部に位置するトレッドゴム厚み（ＧＢ）との比ＧＢ／ＧＡが、０．７５以上であることが好ましい。
この構成により、ショルダー側領域１３のトレッドゴム厚みを低減することになり、ショルダー側領域１３で発生する歪エネルギーロスの低減および耐偏摩耗性の向上することができる。

すなわち、ＧＢ／ＧＡが０．７５未満では、ショルダー側領域１３のトレッドゴム９のゴム厚さが薄くなり、耐偏摩耗性が悪化し、０．９５を超えると、従来タイヤに比べ発熱耐久性の向上や転がり抵抗の低減が十分に達成できない傾向がある。

次に、図１、図２に示すような構造を有し、サイズがＰＳＲ ２２５／４５Ｒ１７のタイヤを試作し、カーカスプライが２枚、傾斜ベルト層はタイヤ赤道面に対して２４°の傾斜角度で配置したスチールコードを層間で相互に交差させた二層からなり、その上にナイロンコードをゴム被覆したリボン状ストリップを螺旋状巻回構造になる成形した周方向ベルト層を設け、表１に示すように、それぞれの諸元を変化させた実施例タイヤ、比較例タイヤ１〜５とのそれぞれにつき、転がり抵抗を測定した。
なお、比較例タイヤは、トレッド部以外の構造については改変を要しないため、実施例タイヤに順ずるものとした。
図２は、トレッド踏面のショルダー領域に周溝を設けるとともに、その範囲におけるキャップゴムの少なくとも一部の損失正接を低くする空気入りタイヤの実施形態を、適用リムに組付けた状態で、タイヤの半部についての子午線断面図である。

実施例タイヤ、比較例タイヤ１〜５とのそれぞれにつき、ＩＳＯ １８１６４に準拠する、タイヤを７．５×１７のリムに組み付けて、内圧を２３０ｋＰａ、負荷荷重４．３ｋＮとし、時速８０ｋｍ／ｈで、タイヤを転動させ、直径１．７ｍの鉄板表面を持つドラム試験機を用いて、車軸の転がり抵抗を測定して評価した。その結果を表２に指数で示す。
なお、表中の指数値は、比較例タイヤ２の値をコントロールとして求めたものであり、指数が小さいほど、転がり抵抗が優れていることを示す。

表２の結果から、実施例タイヤ１，２は、比較例タイヤ１〜４に対し、転がり抵抗を低減することができた。

本発明の空気入りタイヤの一の実施形態を、適用リムに組付けた状態で、タイヤの半部についての子午線断面図、および、トレッドパターンの部分展開図である。 従来の空気入りタイヤの実施形態を、適用リムに組付けた状態で、タイヤの半部についての子午線断面図である。

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
４ ビードコア
５ カーカス
６ 傾斜ベルト層
７ 周方向ベルト層
８ トレッド踏面
９ トレッドゴム
１０ 周溝
１１ 横溝
１２ ブロック列
１３ ショルダー側領域
１４ センター側領域

Claims (4)

1. トレッド部と、一対のサイドウォール部と、一対のビード部と、各ビード部内のビードコア間にトロイド状に延在する少なくとも一枚のカーカスプライからなるカーカスと、このカーカスのクラウン域の外周側に配置した、タイヤ赤道面に対して傾斜した向きに延在するコードからなる二層以上の傾斜ベルト層とを具える空気入りタイヤにおいて、
   適用リムに組付けた状態のタイヤ子午線断面内での、傾斜ベルト層の最外層の幅ＢＷに対する、その最外層傾斜ベルト層の幅方向中央部と幅方向端部との径差ＢＤの比ＢＤ／ＢＷが０．１０〜０．１３の範囲であり、
   溝部を設けたトレッド踏面の半幅の１／２を境として、ショルダー側領域は、センター側領域より、ラグ溝のネガティブ率が小さいことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 最外層傾斜ベルト層の幅方向端部と対応する位置から、ビードコアに至るカーカスのパスラインにおいて、曲率中心がタイヤの内側に位置する、最小曲率半径を示す部分が、タイヤの断面高さＳＨの１／２点よりタイヤ半径方向内方に位置する請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. タイヤの断面高さＳＨに対する、リム径ラインから、タイヤの最大幅位置までの半径方向距離ＳＷｈの比ＳＷｈ／ＳＨが０．５５以下である請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 最外層傾斜ベルト層のベルト幅方向中央部に位置するトレッドゴム厚みＧＡと、ベルト幅方向端部に位置するトレッドゴム厚みＧＢとの比ＧＢ／ＧＡが、０．７５以上である請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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