JP5164445B2

JP5164445B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5164445B2
Application number: JP2007162752A
Authority: JP
Inventors: 和紀川上
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2027-06-20
Also published as: JP2009001103A

Description

本発明は、転がり抵抗性能とＷＥＴ性能とを両立することができる空気入りタイヤに関する。

従来、車両の低燃費化と関係が深い転がり抵抗の低減を目的として、キャップ／ベース構造としたトレッドゴムに対し、そのキャップゴムの損失正接ｔａｎδ（以下、単にｔａｎδと称する。）を低下させることが行われているが、これに伴って、濡れた路面での走行性能（以下、ＷＥＴ性能と称する。）が悪化するという問題がある。その一方で、キャップゴムのｔａｎδを高めると、ＷＥＴ性能が向上するものの転がり抵抗性能が悪化する傾向にあり、転がり抵抗性能とＷＥＴ性能とは二律背反する関係にあった。

特に、偏平率（タイヤ断面高さ／タイヤ断面幅）が５５％以下のいわゆる低偏平タイヤでは、偏平率６０〜６５％のタイヤに比べてトレッド部の転がり抵抗への寄与が大きいため、ＷＥＴ性能を確保するべくキャップゴムのｔａｎδを高めた場合には、転がり抵抗性能の悪化が顕著であり、両性能の両立が非常に困難であった。このことから、偏平率５５％以下のタイヤにおいて、転がり抵抗性能とＷＥＴ性能とを両立しうる手法の提案が強く望まれる。

下記特許文献１には、トレッドゴムの接地端よりも外側の領域にｔａｎδの小さいゴムを配することで転がり抵抗性能を改善すると共に、トレッドゴムの中央部にｔａｎδの大きいゴムを配してＷＥＴ性能を改善する空気入りタイヤが記載されている。このタイヤでは、接地端よりも外側の領域を転がり抵抗性能への寄与が大きい箇所として位置付け、その箇所にｔａｎδの小さいゴムを配しているが、あくまでベーシックなタイヤを想定しており、上記のような低偏平タイヤに関して、その解決手段を示唆するものではない。

下記特許文献２には、ｔａｎδが０．０５〜０．１２の範囲にある低発熱性のベースゴムを、タイヤ幅方向最外側の周方向溝よりも外側に配置し、ベルト端付近の発熱に対する耐久性を向上するようにした空気入りタイヤが記載されている。しかし、このベースゴムは、その作用効果からベルト端付近に設けられることが明らかであり、低偏平タイヤにおける転がり抵抗性能とＷＥＴ性能との両立に関して、その解決手段を示唆するものではない。

下記特許文献３には、ベルト端を覆うウイングゴムをベースゴムの両側に備え、該ウイングゴムのｔａｎδを０．１〜０．２の範囲にした空気入りタイヤが記載されている。しかし、このウイングゴムは、下記特許文献２記載のタイヤが備えるベースゴムと同様に、ベルト端付近の発熱に対する耐久性を向上するためのものであり、低偏平タイヤにおける転がり抵抗性能とＷＥＴ性能との両立に関して、その解決手段を示唆するものではない。
特開２００３−２２６１１４号公報特開２００６−１９９０６７号公報特開２００６−２４８３０５号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、偏平率５５％以下の低偏平タイヤにおいて、転がり抵抗性能とＷＥＴ性能とを両立することができる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッドゴムが、トレッド部外周に配されるキャップゴムと、そのキャップゴムに内接するベースゴムとの積層構造を有し、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝が前記キャップゴムに設けられている偏平率５５％以下の空気入りタイヤにおいて、タイヤ幅方向最外側に位置する前記主溝の外側壁のタイヤ幅方向外側であって、前記外側壁とタイヤ径方向に重複する位置に、前記キャップゴムにより覆われ、前記キャップゴムよりも損失正接ｔａｎδが小さい低ｔａｎδゴムを配したものである。

本発明者が鋭意研究を重ねたところ、偏平率５５％以下の低偏平タイヤでは、転がり抵抗への寄与がトレッド部の中でも特にショルダー域で高く、更にその中でも、タイヤ幅方向最外側に位置する主溝の外側壁のベースゴム付近で局所的に高いことが判明した。これは、トレッド部の変形時におけるエネルギー損失が当該箇所で局所的に高くなるためと考えられる。そこで、本発明の空気入りタイヤでは、タイヤ幅方向最外側に位置する主溝の外側壁近傍に、キャップゴムにより覆われた低ｔａｎδゴムを配することで、転がり抵抗への寄与が高い箇所のｔａｎδをピンポイント的に小さくしており、それによって転がり抵抗性能を効果的に向上することができる。そして、ｔａｎδの小さいゴムをキャップゴムで覆ってピンポイント的に配することにより、ＷＥＴ性能を良好に確保して、転がり抵抗性能とＷＥＴ性能とを好適に両立することができる。

上記において、前記低ｔａｎδゴムの断面高さが主溝深さの２０〜１００％であり、前記低ｔａｎδゴムの断面幅が接地幅の０．５〜３０％であるものが好ましい。

低ｔａｎδゴムのサイズが小さ過ぎると、転がり抵抗性能を向上する効果が小さくなる傾向にあり、逆にサイズが大き過ぎると、キャップゴムのボリューム減少による他性能への影響が懸念される。そこで、低ｔａｎδゴムの断面高さと断面幅を上記の範囲に設定することで、低ｔａｎδゴムを適度なサイズとし、転がり抵抗性能とＷＥＴ性能とを良好に両立することができる。

ここで、断面高さは、タイヤ子午線断面におけるタイヤ径方向高さであり、断面幅は、タイヤ子午線断面におけるタイヤ幅方向長さである。いずれも、タイヤのカットサンプルを用いて計測できる。また、接地幅は、接地端間のタイヤ幅方向距離であり、接地端は、空気入りタイヤを標準リムに装着して標準内圧を充填し、標準荷重を加えたときのタイヤ幅方向の最外接地位置である。なお、標準リム、標準内圧及び標準荷重は、それぞれタイヤが基づく規格によってタイヤ毎に定められており、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、最高空気圧及び最大負荷能力である。

上記において、前記キャップゴムの損失正接ｔａｎδが０．２０以上であるとともに、前記低ｔａｎδゴムの損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．１８であって、前記キャップゴムの損失正接ｔａｎδよりも０．０５以上小さいものが好ましい。

かかる構成によれば、キャップゴムのｔａｎδが上記範囲であることにより、ＷＥＴ性能を適切に確保するとともに、低ｔａｎδゴムのｔａｎδが上記範囲であることにより、転がり抵抗性能を適切に向上して、転がり抵抗性能とＷＥＴ性能とを効果的に両立することができる。なお、本発明におけるｔａｎδの値は、具体的には実施例の測定方法により測定される値である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図である。図２は、図１の要部拡大図である。

この空気入りタイヤは、一対のビード部１と、ビード部１から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部３と、を備えた偏平率５５％以下の低偏平タイヤである。カーカス層４は、少なくとも１枚（本実施形態では２枚）のカーカスプライからなり、その内周側には、空気圧保持のためのインナーライナー層５が配されている。

カーカス層４のトレッド部３外周側には、内外に積層された２枚のベルトプライからなり、たが効果による補強を行うベルト層６が配され、その外周側に、たが効果を補強するためのベルト補強層７が配されている。また、カーカス層４のビード部１外側にはリムストリップゴム８が配され、同じくサイドウォール部２外側にはサイドウォールゴム９が配されている。

ベルト補強層７の外周にはトレッドゴム１０が配されている。トレッドゴム１０は、トレッド部３外周に配されるキャップゴム１１と、キャップゴム１１に内接するベースゴム１２との積層構造を有する。キャップゴム１１には、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝が設けられており、本実施形態では、タイヤ赤道Ｃに関して対称的に４本の主溝２１、２２が設けられている。これらの主溝２１、２２により、トレッドゴム１０の陸部が、センター陸部１５Ｃとメディエイト陸部１５Ｍとショルダー陸部１５Ｓとに区分されている。

タイヤ幅方向最外側に位置する主溝２２の外側壁２２ａ近傍には、キャップゴム１１により覆われ、キャップゴム１１よりもｔａｎδが小さい低ｔａｎδゴム１３が配されている。この低ｔａｎδゴム１３の配設箇所は、偏平率５５％以下の低偏平タイヤにおいて転がり抵抗への寄与が局所的に高い部分であり、この部分のｔａｎδをピンポイント的に小さくすることで、転がり抵抗性能を効果的に向上することができる。それと共に、低ｔａｎδゴム１３をキャップゴム１１で覆ってピンポイント的に配することにより、ＷＥＴ性能を良好に確保して、転がり抵抗性能とＷＥＴ性能とを好適に両立することができる。

本発明の空気入りタイヤは、既述のように偏平率５５％以下の低偏平タイヤであるが、偏平率が５０％以下であると、タイヤの負荷能力が大きくなり、またトレッド部３の転がり抵抗への寄与も大きくなるため、上記の如き作用効果を奏する本発明がより有用となる。

また、本実施形態では、ベルト層６がベルト補強層７により補強されていることから、ベルト層６に作用する張力が比較的小さく、それにより転がり抵抗への寄与が大きいトレッド部３の変形が大きくなる傾向にあるため、上記の如き作用効果を奏する本発明がより有用となる。

低ｔａｎδゴム１３の断面高さＨは、主溝深さＤの２０〜１００％であることが好ましく、３０〜８０％であることがより好ましい。また、低ｔａｎδゴム１３の断面幅Ｗは接地幅ＴＷの０．５〜３０％であることが好ましく、５〜１０％であることがより好ましい。これにより、低ｔａｎδゴム１３を適度なサイズとし、転がり抵抗性能とＷＥＴ性能とを良好に両立することができる。

低ｔａｎδゴム１３の断面幅Ｗが接地幅ＴＷの０．５〜３０％である場合において、主溝２２の溝幅中心位置Ｐ１と低ｔａｎδゴム１３の幅中心位置Ｐ２とのタイヤ幅方向距離Ｌは、接地幅ＴＷの１５％以内であることが好ましい。これにより、低ｔａｎδゴム１３を主溝２２の外側壁２２ａ近傍に適切に配し、転がり抵抗への寄与が高い部分のｔａｎδをピンポイント的に小さくすることができる。

本発明では、ＷＥＴ性能を適切に確保する観点から、キャップゴム１１のｔａｎδは、０．２０以上が好ましく、０．２０〜０．３０がより好ましい。また、転がり抵抗性能を適切に向上する観点から、低ｔａｎδゴム１３のｔａｎδは、０．１０〜０．１８が好ましく、０．１０〜０．１５がより好ましい。更には、転がり抵抗性能をより確実に向上する観点から、低ｔａｎδゴム１３のｔａｎδがキャップゴム１１のｔａｎδよりも０．０５以上小さいことが好ましく、０．０８以上小さいことがより好ましい。

転がり抵抗性能を更に向上する観点から、ベースゴム１２のｔａｎδは、０．１５以下が好ましく、０．１０以下がより好ましい。また、トレッドゴム１０の摩耗が進行したときに低ｔａｎδゴム１３が表面に露出することを考慮すると、低ｔａｎδゴム１３のｔａｎδはベースゴム１２のｔａｎδと同等以上であることが好ましい。

ベースゴム１２は、ベルト層６及びベルト補強層７を覆うように配され、トレッド部３の全域にわたってキャップゴム１１と積層されている。トレッドゴム１０は、低ｔａｎδゴム１３が配されていること以外は、従来公知のキャップ／ベース構造と同様に構成でき、キャップゴム１１とベースゴム１２とを異なる物性にすることで、例えば耐摩耗性能と転がり抵抗性能のような互いに相反する要求性能を両立することもできる。

低ｔａｎδゴム１３は、ショルダー陸部１５Ｓの主溝２２側根元部分に埋設されており、ベースゴム１２に外接して配されている。これにより、摩耗初期状態では確実に低ｔａｎδゴム１３が表面に露出することがなく、ＷＥＴ性能を適切に確保することができる。なお、転がり抵抗性能をより向上する観点から、低ｔａｎδゴム１３はタイヤ幅方向の両側に配されていることが好ましい。

低ｔａｎδゴム１３は、主溝２２の外側壁２２ａとタイヤ径方向に重複する程度の近さでありながら、その外側壁２２ａから僅かに外側に配されており、主溝２２の外側壁２２ａや底壁２２ｂに露出していない。これにより、主溝２２内に異種ゴムの界面を形成することなく、クラック等の発生を防止できる。また、低ｔａｎδゴム１３は、本実施形態のように底壁２２ｂのタイヤ径方向内側に配されないことが好ましく、これによって主溝２２での溝底クラックを防止できる。

本実施形態のように、タイヤ周方向に延びる４本の主溝を含むトレッドパターンにおいては、タイヤ幅方向最外側に位置する主溝２２の溝幅中心位置Ｐ１が、接地端Ｅを基準にして、接地幅ＴＷの３〜１５％となる範囲に配置されるものが例示される。

この空気入りタイヤは、上記の如き低ｔａｎδゴム１３が設けられたトレッドゴム１０を使用する程度の改変で、その他は従来のタイヤ製造工程と同様にして製造することができる。低ｔａｎδゴム１３は、例えば、キャップゴム１１と共に押出成形したり、単独で成形したものをキャップゴム１１に貼り合わせたりして、トレッドゴム１０に設けることができる。また、トレッドゴム１０をリボン巻き工法により成形する場合には、キャップゴム１１を成形するゴムリボンよりもｔａｎδが小さいゴムリボンを使用して、低ｔａｎδゴム１３を成形すればよい。

本発明の空気入りタイヤは、トレッドゴムに関する点を除けば、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造などが何れも本発明に採用することができる。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であり、トレッドパターンなどは使用する用途や条件に応じて適宜に変更することができる。また、前述の実施形態では、低ｔａｎδゴム１３が断面台形状をなす例を示したが、本発明はこれに限られず、例えば正方形状や長方形状、半円形状などでも構わない。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。

（１）転がり抵抗性能
テストタイヤを１７×７ＪＪのリムに装着し、転がり抵抗試験機を用いて転がり抵抗係数（ＲＲＣ）を算出した。なお、内圧を２３０ｋＰａ、荷重を３８０ｋｇ、キャンバー角を０°、速度を８０ｋｍ／ｈとした。比較例１を１００として指数評価し、指数が小さいほどＲＲＣが小さく、転がり抵抗性能に優れていることを示す。

（２）ＷＥＴ性能（ＷＥＴ制動性能）
テストタイヤを実車（２０００ｃｃセダン車）に装着し、濡れた路面において走行速度９０ｋｍ／ｈから車両停止に至るまでの制動距離を測定した。なお、リムサイズを１７×７ＪＪ、内圧を２３０ｋＰａとした。比較例１を１００として指数評価し、指数が小さいほど制動距離が短く、ＷＥＴ制動性能に優れていることを示す。

テストタイヤについては、前述の実施形態において、低ｔａｎδゴムを備えないタイヤを比較例１、上記の如き低ｔａｎδゴムを配したタイヤを実施例１〜４、タイヤ赤道に近い方の主溝の外側壁近傍に上記の如き低ｔａｎδゴムを配したタイヤを比較例２とした。

各例では、タイヤサイズを２１５／４５Ｒ１７、キャップゴムのｔａｎδを０．２５、ベースゴムのｔａｎδを０．１０とした。また、実施例１〜４及び比較例２では、低ｔａｎδゴムのｔａｎδを０．１５とした。ｔａｎδは、岩本製作所製スペクトロメーター試験機を用いて、初期伸長率１０％、動歪２％、振動数１０Ｈｚの条件下で測定し、温度はキャップゴムで４０℃、ベースゴム及び低ｔａｎδゴムで４０℃とした。試験片には５ｍｍ幅×１ｍｍ厚の短冊状のものを用意し、つかみ長さを２０ｍｍとした。

表１の結果によれば、実施例１〜４では、転がり抵抗への寄与が高い箇所のｔａｎδを小さくしていることから、比較例１，２に比べて転がり抵抗性能が改善されている。特に、実施例２，３では、低ｔａｎδゴムのボリュームが比較的大きいことから、転がり抵抗性能が大きく改善されている。また、実施例１〜４のいずれにおいてもＷＥＴ性能を確保できており、転がり抵抗性能とＷＥＴ性能とを良好に両立できている。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図図１の要部拡大図

符号の説明

３トレッド部
１０トレッドゴム
１１キャップゴム
１２ベースゴム
１３低ｔａｎδゴム
２１主溝
２２主溝
２２ａ外側壁

Claims

トレッドゴムが、トレッド部外周に配されるキャップゴムと、そのキャップゴムに内接するベースゴムとの積層構造を有し、タイヤ周方向に沿って延びる複数の主溝が前記キャップゴムに設けられている偏平率５５％以下の空気入りタイヤにおいて、
タイヤ幅方向最外側に位置する前記主溝の外側壁のタイヤ幅方向外側であって、前記外側壁とタイヤ径方向及びタイヤ幅方向に重複する位置に、前記キャップゴムにより覆われ、前記キャップゴムよりも損失正接ｔａｎδが小さい低ｔａｎδゴムを配したことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記低ｔａｎδゴムの断面高さが主溝深さの２０〜１００％であり、前記低ｔａｎδゴムの断面幅が接地幅の０．５〜３０％である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記キャップゴムの損失正接ｔａｎδが０．２０以上であるとともに、前記低ｔａｎδゴムの損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．１８であって、前記キャップゴムの損失正接ｔａｎδよりも０．０５以上小さい請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。