JP6030946B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド部のカーカス層の外周側に、複数のベルトプライを積層してなるベルト層が配設された空気入りタイヤに関する。

従来から空気入りタイヤにおいて、操縦安定性能の向上と転がり抵抗の低減が求められている。コーナリングパワーを高めて操縦安定性能を向上させる目的で、特にショルダー部に対し、ベルトによる補強をしたり、ゴム硬度を高くして補強したりしていたが、このような補強構造は、重量増による転がり抵抗の増大が懸念される。そのため、操縦安定性能の向上と転がり抵抗の低減の両立が課題となっていた。

下記特許文献１には、ベルトを構成するトッピングゴムの弾性率をタイヤ幅方向において変化させることで、操縦安定性能が低下することなく、ベルトの耐久性を向上させることができる空気入りタイヤが開示されている。

また、下記特許文献２には、ベルト層のトッピングゴムが、ショルダー部がセンター部よりも損失正接の高いゴムからなる空気入りタイヤが開示されている。この空気入りタイヤによれば、ベルト層を構成するゴムについて、エネルギー損失率の寄与が大きいショルダー部にセンター部よりも損失正接の高いゴムを用いたことにより、制動時のような前後方向に大きな力がタイヤに作用したとき、ショルダー部の損失エネルギーを高めて制動するために必要なエネルギーを効果的に稼ぐことができるため、他の性能を損なうことなく、制動性能を向上することできる。

しかしながら、特許文献１の空気入りタイヤは、操縦安定性能の低下を防止できるものの、転がり抵抗の低減に関し何ら考慮されておらず、転がり抵抗の増大が懸念される。また、特許文献２の空気入りタイヤは、ショルダー部に損失正接の高いゴムが配置されるため、転がり抵抗が増大する傾向がある。

特開２００６−１２３８６７号公報 特開２００６−３１５５０１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、操縦安定性能を維持しつつ、転がり抵抗を低減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することができる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド部のカーカス層の外周側に、複数のベルトプライを積層してなるベルト層が配設された空気入りタイヤにおいて、前記ベルトプライは、ベルトコードをベルトトッピングゴムで被覆してなり、前記ベルトトッピングゴムは、損失正接が０．１０〜０．３０の範囲内にあり、かつ車両装着時の車両内側となるイン側領域の硬度が車両装着時の車両外側となるアウト側領域の硬度よりも低く設定されているものである。

一般に、ゴムの損失正接を低くすることは、エネルギー損失を小さくできるため、転がり抵抗の低減には有利である。しかしながら、損失正接を低くすると、それに伴い硬度が低くなってコーナリングパワーが低下し、操縦安定性能が悪化する傾向にある。本発明のベルトトッピングゴムは、損失正接が０．１０〜０．３０の範囲内にあり、かつイン側領域の硬度がアウト側領域の硬度よりも低く設定されているため、コーナリングパワーに大きく影響するアウト側領域の硬度を高く維持したまま、全域での損失正接を低くできるため、操縦安定性能を維持しつつ、転がり抵抗を低減できる。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記イン側領域と前記アウト側領域のベルトトッピングゴムの硬度差を２以上とすることが好ましい。

ゴムの物性に関し、損失正接と硬度にはある程度の相関関係があることが知られている。そのため、イン側領域の硬度をアウト側領域の硬度よりも２以上低くすることで、イン側領域の損失正接を十分に低くできるので、操縦安定性能を維持したまま、転がり抵抗を効果的に低減できる。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記イン側領域と前記アウト側領域のベルトトッピングゴムの硬度差を５以下とすることが好ましい。

イン側領域とアウト側領域の硬度差を小さくすることで、損失正接の差も小さくすることができ、全域での損失正接を低くできるため、操縦安定性能を維持しつつ、転がり抵抗を低減できる。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記ベルト層の外周側に、少なくとも前記ベルト層の両端部を覆う補強プライからなるベルト補強層が配設され、前記補強プライは、補強コードを補強トッピングゴムで被覆してなり、前記補強トッピングゴムは、損失正接が０．１５〜０．４０の範囲内にあり、かつ前記アウト側領域の硬度が前記イン側領域の硬度よりも５以上高く設定されていることを特徴とすることが好ましい。

補強トッピングゴムは、ベルトトッピングゴムに比べて転がり抵抗に対する影響が小さく、かつコーナリングパワーに対する影響が大きいため、補強トッピングゴムをアウト側領域の硬度がイン側領域の硬度よりも高くなるように設定することで、転がり抵抗の増大を抑制しつつ、コーナリングパワーを高めて操縦安定性能を向上できる。

本発明の空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図 本発明の空気入りタイヤの要部を示す拡大図 本発明の別実施形態における空気入りタイヤの要部を示す断面図

以下、本発明の実施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概略的に示すタイヤ子午線断面図であり、ＣＬはタイヤ赤道を表している。図２は、そのタイヤが備えるベルト層及びベルト補強層を模式的に示す断面図であるが、図中のコードは概念的に記載されており、実際の配列ピッチはもっと密なものとなる。

空気入りタイヤＴは、一対のビード部１と、そのビード部１から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、一対のビード部１の間に設けられたトロイド状のカーカス層４と、そのカーカス層４の外周側に配設されたベルト層５とを備える乗用車用空気入りラジアルタイヤである。

一対のビード部１には、それぞれ環状のビードコア１ａと、そのビードコア１ａのタイヤ径方向外側に配された硬質ゴムからなるビードフィラー１ｂとが設けられている。カーカス層４は、タイヤ周方向に対して略直交する方向に延びるカーカスコードを配列してなるカーカスプライにより構成され、その両端部がビードコア１ａとビードフィラー１ｂを挟み込むようにして折り返されている。カーカスコードには、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミド等の有機繊維やスチール繊維が好ましく用いられる。

ベルト層５は、タイヤ周方向に対して傾斜して延びるベルトコード５Ｃを配列してなる複層の（本実施形態では２層の）ベルトプライ５ａ，５ｂにより構成され、各ベルトプライ５ａ，５ｂは、ベルトコード５Ｃが互いに逆向きに交差するように積層されている。ベルトプライ５ａ，５ｂは、平行に配列した複数のベルトコード５Ｃを両側からベルトトッピングゴムで被覆して成形される。ベルトコード５Ｃには、上述した有機繊維を採用しうるが、周方向剛性を高めるうえでスチール繊維が好ましい。

本発明では、ベルトプライ５ａ，５ｂのベルトトッピングゴムが次のように構成されている。ベルトプライ５ａ，５ｂは、ベルトトッピングゴム５０に複数のベルトコード５Ｃが埋設された形態をしているが、ベルトトッピングゴム５０は、車両装着時の車両内側となるイン側領域ＩＮのベルトトッピングゴム５１の物性と、車両装着時の車両外側となるアウト側領域ＯＵＴのベルトトッピングゴム５２の物性とが異なるように構成されている。本実施形態では、イン側領域ＩＮとアウト側領域ＯＵＴが、タイヤ赤道ＣＬで区分けされている例を示す。

本発明では、ベルトトッピングゴム５１，５２は、損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．３０の範囲内となるようにしている。さらに、イン側領域ＩＮのベルトトッピングゴム５１の硬度が、アウト側領域ＯＵＴのベルトトッピングゴム５２の硬度よりも低く設定されている。これにより、コーナリングパワーに大きく影響するアウト側領域ＯＵＴの硬度を高く維持したまま、イン側領域ＩＮとアウト側領域ＯＵＴを含む全域での損失正接を低くできるため、操縦安定性能を維持しつつ、転がり抵抗を低減できる。

イン側領域ＩＮのベルトトッピングゴム５１の損失正接ｔａｎδは、０．１０〜０．２５が好ましく、０．１０〜０．２０がより好ましい。一方、アウト側領域ＯＵＴのベルトトッピングゴム５２の損失正接ｔａｎδは、０．１５〜０．３０が好ましく、０．１５〜０．２５がより好ましい。また、ベルトトッピングゴム５１とベルトトッピングゴム５２の損失正接ｔａｎδの差を０．１５以下とするのが好ましい。これにより、アウト側領域ＯＵＴのベルトトッピングゴム５２の損失正接ｔａｎδをイン側領域ＩＮのベルトトッピングゴム５１の損失正接ｔａｎδに近づけることができる。

イン側領域ＩＮのベルトトッピングゴム５１の硬度は、５０〜７０が好ましく、６０〜７０がより好ましい。一方、アウト側領域ＯＵＴのベルトトッピングゴム５２の硬度は、５５〜７５が好ましく、６５〜７５がより好ましい。また、ベルトトッピングゴム５１とベルトトッピングゴム５２の硬度差を２以上とするのが好ましい。イン側領域ＩＮの硬度をアウト側領域ＯＵＴの硬度よりも２以上低くすることで、イン側領域ＩＮの損失正接ｔａｎδを十分に低くできるので、操縦安定性能を維持したまま、転がり抵抗を効果的に低減できる。さらに、ベルトトッピングゴム５１とベルトトッピングゴム５２の硬度差を５以下とするのが好ましい。イン側領域ＩＮとアウト側領域ＯＵＴの硬度差を５以下とすることで、損失正接ｔａｎδの差も小さくすることができ、イン側領域ＩＮとアウト側領域ＯＵＴを含む全域での損失正接ｔａｎδを低くできるため、操縦安定性能を維持しつつ、転がり抵抗を低減できる。なお、本発明におけるゴム硬度は、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）に準じて２５℃で測定した値である。

ベルト層５の外周側には、必要に応じて、実質的にタイヤ周方向と平行に延びる補強コードを配列してなる補強プライからなるベルト補強層６を設けてもよい。ベルト補強層６は、少なくともベルト層５の両端部を覆うように配設され、高速走行時の遠心力によるベルト層５の浮き上がりを抑えて、高速耐久性を高めることができる。

本実施形態では、補強プライとして、キャッププライ７及びエッジプライ８を設けた例を示す。キャッププライ７は、ベルト層５の全幅を覆い、エッジプライ８は、ベルト層５のタイヤ幅方向両端部を覆っている。

補強プライ（キャッププライ７及びエッジプライ８）は、補強コードを引き揃えて補強トッピングゴムで被覆された帯状部材を、成形ドラムにスパイラル状に巻き付けて成形される。補強コードとしては、ポリエステルやレーヨン、ナイロン、アラミド等の有機繊維が好ましく用いられる。

キャッププライ７及びエッジプライ８は、補強トッピングゴム６０に複数の補強コード６Ｃが埋設された形態をしているが、補強トッピングゴム６０は、車両装着時の車両内側となるイン側領域ＩＮの補強トッピングゴム６１の物性と、車両装着時の車両外側となるアウト側領域ＯＵＴの補強トッピングゴム６２の物性とが異なるように構成されている。

本発明において、補強トッピングゴム６１及び補強トッピングゴム６２として、上記のベルトトッピングゴム５１及びベルトトッピングゴム５２とそれぞれ同じ物性のものを用いても構わない。ただし、補強トッピングゴム６１，６２は、損失正接ｔａｎδが０．１５〜０．４０の範囲内にあり、かつアウト側領域ＯＵＴの硬度がイン側領域ＩＮの硬度よりも５以上高く設定されていることが好ましい。アウト側領域ＯＵＴの補強トッピングゴム６２の硬度をイン側領域ＩＮの補強トッピングゴム６１の硬度よりも５以上高く設定することで、転がり抵抗の増大を抑制しつつ、コーナリングパワーを高めて操縦安定性能を向上できる。

イン側領域ＩＮの補強トッピングゴム６１の損失正接ｔａｎδは、０．１５〜０．３５が好ましく、０．１５〜０．２５がより好ましい。一方、アウト側領域ＯＵＴの補強トッピングゴム６２の損失正接ｔａｎδは、０．２０〜０．４０が好ましく、０．２０〜０．３０がより好ましい。また、補強トッピングゴム６１と補強トッピングゴム６２の損失正接ｔａｎδの差を０．２０以下とするのが好ましく、０．１０以下とするのがより好ましい。これにより、アウト側領域ＯＵＴの補強トッピングゴム６２の損失正接ｔａｎδをイン側領域ＩＮの補強トッピングゴム６１の損失正接ｔａｎδに近づけることができる。

イン側領域ＩＮの補強トッピングゴム６１の硬度は、６０〜８０が好ましく、７０〜８０がより好ましい。一方、アウト側領域ＯＵＴの補強トッピングゴム６２の硬度は、６５〜８５が好ましく、７５〜８５がより好ましい。また、補強トッピングゴム６１と補強トッピングゴム６２の硬度差を５以上とするのが好ましく、１０以上とするのがより好ましい。これにより、コーナリングパワーを十分に高めて操縦安定性能を向上できる。

［別実施形態］
（１）前述の実施形態では、イン側領域ＩＮとアウト側領域ＯＵＴが、タイヤ赤道ＣＬで区分けされており、タイヤ幅方向において、イン側領域ＩＮ：アウト側領域ＯＵＴを５０：５０とした例を示した。しかし、イン側領域ＩＮ：アウト側領域ＯＵＴはこれに限定されず、４０：６０〜６０：４０の範囲で適宜設定可能である。

（２）前述の実施形態では、ベルト層５の外周側に、ベルト補強層６を設けているが、ベルト補強層６は必ずしも設ける必要はない。

（３）また、前述の実施形態では、ベルト補強層６として、キャッププライ７とエッジプライ８を１枚ずつ設けた例を示したが、ベルト補強層６の構成はこれに限定されない。例えば、ベルト補強層６は、図３に示すように、（ａ）キャッププライ７を１枚のみ、（ｂ）キャッププライ７を２枚のみ、又は（ｃ）キャッププライ７を２枚とエッジプライ８を１枚で構成してもよい。

（４）前述の実施形態では、アウト側領域ＯＵＴの補強トッピングゴム６２の硬度をイン側領域ＩＮの補強トッピングゴム６１の硬度よりも５以上高く設定することで、コーナリングパワーを高めるようにしている。コーナリングパワーを高める方法としては、アウト側領域ＯＵＴのキャッププライ７の補強コード６Ｃのエンド数をイン側領域ＩＮのキャッププライ７の補強コード６Ｃのエンド数よりも多くすることが考えられる。このとき、イン側領域ＩＮのエンド数を１５〜３０、アウト側領域ＯＵＴのエンド数を２０〜３５とし、かつ両者のエンド数の差を５以上とするのが好ましい。

（５）本発明において、複数の主溝を有する非対称パターンのトレッドとすることで、更なる操縦安定性能の向上を図ることができる。

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。評価に供したタイヤのサイズは１９５／６５Ｒ１５であり、以下に説明するベルト層及びベル補強層の構造を除いて、各例におけるタイヤ構造やゴム配合は共通である。評価項目は、次の通りである。

（１）コーナリングパワー
直径が２５００ｍｍのドラム試験機を使用し、試験タイヤに発生するコーナリングフォースを測定し、スリップ角２°におけるコーナリングパワーを求めた。従来例１又は従来例２の結果を１００として指数評価し、数値が大きいほどコーナリングパワーが大きく操縦安定性能が優れることを示す。

（２）転がり抵抗係数
転がり抵抗試験機によって転がり抵抗を測定し、転がり抵抗係数を求めた。従来例１又は従来例２の結果を１００として指数評価し、数値が小さいほど転がり抵抗が小さいことを示す。

従来例１
トレッド部のカーカス層の外周側に、複数のベルトプライを積層してなるベルト層が配設された空気入りタイヤであって、ベルトプライのベルトトッピングゴムを全域で高硬度としたものを従来例１とした。かかる空気入りタイヤを用いて、上記評価を行った結果を表１に示す。

実施例１
トレッド部のカーカス層の外周側に、複数のベルトプライを積層してなるベルト層が配設された空気入りタイヤであって、ベルトプライのベルトトッピングゴムは、損失正接が０．１０〜０．３０の範囲内にあり、かつイン側領域の硬度がアウト側領域の硬度よりも低く設定されているものを実施例１とした。かかる空気入りタイヤを用いて、上記評価を行った結果を表１に示す。

比較例１
実施例１に対し、イン側領域とアウト側領域のベルトトッピングゴムの構成を逆としたものを比較例１とした。かかる空気入りタイヤを用いて、上記評価を行った結果を表１に示す。

従来例２
従来例１のベルト層の外周側にキャッププライを設け、キャッププライの補強トッピングゴムを全域で高硬度としたものを従来例２とした。かかる空気入りタイヤを用いて、上記評価を行った結果を表２に示す。

実施例２
実施例１のベルト層の外周側にキャッププライを設け、キャッププライの補強トッピングゴムは、損失正接が０．１５〜０．４０の範囲内にあり、かつアウト側領域の硬度がイン側領域の硬度よりも５以上高く設定されているものを実施例２とした。かかる空気入りタイヤを用いて、上記評価を行った結果を表２に示す。

比較例２
実施例２に対し、イン側領域とアウト側領域のベルトトッピングゴム及び補強トッピングゴムの構成を逆としたものを比較例２とした。かかる空気入りタイヤを用いて、上記評価を行った結果を表２に示す。

実施例３
実施例２に比べ、補強トッピングゴムを全域で高硬度とし、かつイン側領域とアウト側領域の硬度差を大きくし、さらに正接損失を全域で大きくし、かつイン側領域とアウト側領域の正接損失の差を大きくしたものを実施例３とした。かかる空気入りタイヤを用いて、上記評価を行った結果を表２に示す。

実施例４
実施例３に対し、イン側領域のキャッププライの補強コードのエンド数をアウト側領域のキャッププライの補強コードのエンド数よりも少なくしたものを実施例４とした。かかる空気入りタイヤを用いて、上記評価を行った結果を表２に示す。

実施例５
実施例３に対し、イン側領域：アウト側領域を６０：４０としたものを実施例５とした。かかる空気入りタイヤを用いて、上記評価を行った結果を表２に示す。

表１に示すように、実施例１は、比較例１に比べ、コーナリングパワーを維持しつつ、転がり抵抗を低減できた。同様に、表２に示すように、実施例２〜５は、比較例２に比べ、コーナリングパワーを維持しつつ、転がり抵抗を低減できた。また、実施例３は、実施例２に比べ、転がり抵抗が僅かに増大したが、コーナリングパワーを高めることができた。実施例４は、実施例３に比べ、コーナリングパワーが僅かに低くなったが、軽量化により転がり抵抗を低減できた。実施例５は、実施例３に比べ、イン側領域が広いため、コーナリングパワーは低くなったが、転がり抵抗を低減できた。

３ トレッド部
４ カーカス層
５ ベルト層
５ａ ベルトプライ
５ｂ ベルトプライ
５Ｃ ベルトコード
６ ベルト補強層
６Ｃ 補強コード
７ キャッププライ
８ エッジプライ
５０ ベルトトッピングゴム
５１ イン側領域のベルトトッピングゴム
５２ アウト側領域のベルトトッピングゴム
６０ 補強トッピングゴム
６１ イン側領域の補強トッピングゴム
６２ アウト側領域の補強トッピングゴム
ＩＮ イン側領域
ＯＵＴ アウト側領域
Ｔ 空気入りタイヤ

Claims (3)

1. トレッド部のカーカス層の外周側に、複数のベルトプライを積層してなるベルト層が配設された空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルトプライは、ベルトコードをベルトトッピングゴムで被覆してなり、
   前記ベルトトッピングゴムは、損失正接が０．１０〜０．３０の範囲内にあり、かつ車両装着時の車両内側となるイン側領域の硬度が車両装着時の車両外側となるアウト側領域の硬度よりも低く設定されており、
   前記ベルト層の外周側に、少なくとも前記ベルト層の両端部を覆う補強プライからなるベルト補強層が配設され、
   前記補強プライは、補強コードを補強トッピングゴムで被覆してなり、
   前記補強トッピングゴムは、損失正接が０．１５〜０．４０の範囲内にあり、かつ前記アウト側領域の硬度が前記イン側領域の硬度よりも５以上高く設定されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記イン側領域と前記アウト側領域のベルトトッピングゴムの硬度差を２以上とすることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記イン側領域と前記アウト側領域のベルトトッピングゴムの硬度差を５以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

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