JP6186147B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

近年、空気入りタイヤにおいても低燃費性が求められるようになっており、タイヤの低燃費性を向上するために、低発熱性のゴム組成物でトレッド部を構成し、転がり抵抗を低減させることが提案されている。

しかしながら、低発熱性のゴム組成物は、ゴム硬度及び損失正接（ｔａｎδ）が低いことから、このような低発熱性のゴム組成物でトレッド部を構成すると、コーナリングパワーが低下して操縦安定性能が悪化するという問題がある。そのため、転がり抵抗を低減させて低燃費性能を向上しつつ、高い操縦安定性能を維持することが求められる。

ところで、下記特許文献１には、低ｔａｎδの第１のキャップコンパウンド層をトレッド部のセンター側に配置し、高ｔａｎδの第２のキャップコンパウンド層をトレッド部のショルダー側に配置すると共に、トレッド部のセンター側をタイヤ径方向外方へ膨出させて、通常走行時などの低荷重時には第１のキャップコンパウンド層だけが接地し、制動時やコーナリング時などの高荷重時には第１のキャップコンパウンド層に加えて第２のキャップコンパウンド層も接地するようなタイヤプロファイルを採用した空気入りタイヤが開示されている。

下記特許文献２には、タイヤ周方向に延びる複数の周方向主溝と、該周方向主溝により区画されたリブとをトレッド部に有する空気入りタイヤにおいて、ショルダーリブの表面の、タイヤ内側を中心とする半径Ｒの外輪郭線Ｌより径方向外側に周方向主溝間に形成されるリブを膨出させた空気入りタイヤが開示されている。

また、下記特許文献３には、トレッド部にタイヤ赤道の両側でタイヤ周方向に連続して延びる一対の主溝を設け、一対の主溝の相互間にタイヤ周方向に連なるセンターリブを区画した空気入りタイヤにおいて、センターリブを除いて両側接地端を含むトレッド表面を滑らかに結ぶ仮想トレッドプロファイルラインよりタイヤ径方向外方にセンターリブを膨出させた空気入りタイヤが開示されている。

また、下記特許文献４には、周方向に延びる複数本の主溝によってトレッド部を、一対の外側領域と、中央領域と、外側領域と中央領域との間に位置する一対の中間領域とに幅方向に５分割し、中間領域に径方向外方に突出する突出部を設ける空気入りラジアルタイヤが開示されている。

特開２００７−６９６６５号公報 特開２００５−２６３１８０号公報 特開２００５−３１９８９０号公報 特開昭６２−２４１７０９号公報

しかしながら、特許文献１〜３のようにトレッド部のタイヤ幅方向中央部をタイヤ径方向外方へ膨出させると、接地面積の拡大により操縦安定性が向上するが、タイヤ幅方向中央部の接地長が他の部分に比べて大きくなり、転がり抵抗が増加する問題がある。

また、特許文献４のようにトレッド部の外側領域と中央領域との間に位置する中間領域のみをタイヤ径方向外方へ膨出させると、低荷重時に中間領域しか接地せず、その結果、接地面積が小さくなり操縦安定性が低下する問題がある。

本発明はこのような問題を考慮してなされたものであり、低燃費性能と高い操縦安定性能とを両立した空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明に係る空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延びる複数のセンター主溝と、前記複数のセンター主溝のタイヤ幅方向外側に設けられたタイヤ周方向に延びる一対のショルダー主溝と、前記一対のショルダー主溝のタイヤ幅方向内側に形成された陸部と、前記一対のショルダー主溝のタイヤ幅方向外側に形成された一対のショルダー陸部とをトレッド部に備える空気入りタイヤにおいて、前記陸部は、前記ショルダー主溝と前記センター主溝との間に区画された一対の第１陸部と、前記センター主溝の間に区画された第２陸部とを備え、前記第１陸部及び第２陸部は、前記一対のショルダー陸部の接地面を滑らかに結ぶ基本トレッドプロファイルラインよりタイヤ径方向外方へ膨出し、前記第１陸部は、基本トレッドプロファイルラインから膨出する膨出量が、第２陸部より大きく、前記ショルダー陸部は、タイヤ幅方向内側に位置し前記第１陸部及び前記第２陸部を構成する第１ゴム組成物から構成された内側領域と、前記内側領域と接地端との間に位置し前記第１ゴム組成物よりゴム硬度及び６０℃における損失正接（ｔａｎδ）が高い第２ゴム組成物から構成された外側領域とを備えることを特徴とする。

本発明の好ましい態様として、前記第１ゴム組成物は、６０℃で測定した損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以上０．２０以下、ゴム硬度が５０以上６０以下であり、前記第２ゴム組成物は、６０℃で測定した損失正接（ｔａｎδ）が０．１５以上０．３０以下、硬度が６０以上７５以下であってもよい。他の態様として、前記ショルダー陸部は、タイヤ幅方向内側に位置する内側領域と、前記内側領域と接地端との間に位置する外側領域とを備え、タイヤ幅方向Ｂに沿った前記外側領域の接地面の長さＸｂが、接地端から前記ショルダー主溝までのタイヤ幅方向に沿った長さＸの２／３以下であってもよい。更に他の態様として、前記第１陸部の膨出量が、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定され、前記第２陸部の膨出量が、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に設定されてもよい。

本発明によれば、ショルダー主溝に隣接する第１陸部のタイヤ径方向外方へ膨出する膨出量が、タイヤ幅方向の中央部に位置する第２陸部のタイヤ径方向外方へ膨出する膨出量より大きいことにより、第１陸部及び第２陸部における接地面積が大きくなり操縦安定性を向上するとともに、第１陸部と第２陸部の接地長が同程度となり転がり抵抗を低下することができ、低燃費性能と高い操縦安定性能とを両立することができる。

第１実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図である。 第１実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドパターンを示す展開図である。 図１の一部を拡大したトレッド部の要部拡大断面図である。 第２実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部の要部拡大断面図である。 第２実施形態に係る空気入りタイヤの低荷重時におけるタイヤ接地形状図である。 第２実施形態に係る空気入りタイヤの高荷重時におけるタイヤ接地形状図である。

（第１実施形態）
図１に示す本実施形態の空気入りタイヤは、左右一対のビード部１と、左右のビード部１の各々からタイヤ径方向外側Ｃ１へ延びる左右一対のサイドウォール部２と、左右のサイドウォール部２の各々の外周端に連なるトレッド部１０と、一対のビード部１の間に架け渡されるように配設されたカーカス３とを備えたラジアルタイヤである。

ビード部１には、鋼線等の収束体をゴム被覆してなる環状のビードコア１ａと、ビードコア１ａのタイヤ径方向外側Ｃ１に位置する断面三角形状のビードフィラー１ｂとが埋設されている。

カーカス３は、ビードコア１ａ及びビードフィラー１ｂを挟み込むように巻き上げられて、その端部が係止されている。カーカス３の内側には、空気圧を保持するためのインナーライナー４が配設されている。

トレッド部１０におけるカーカス３の外周側には、２層以上のゴム被覆スチールコード層からなるベルト５が設けられている。このベルト５はカーカス３の外周でトレッド部１０を補強する。

トレッド部１０の表面には、図２に示すように、タイヤ周方向Ａに沿って延びる複数のセンター主溝１２ａと、複数のセンター主溝１２ａのタイヤ幅方向外側Ｂ１に設けられたタイヤ周方向Ａに延びる一対のショルダー主溝１２ｂが設けられている。この例では、タイヤ赤道Ｄを挟んで両側に配された２本のセンター主溝１２ａと、センター主溝１２ａのタイヤ幅方向外側Ｂ１にそれぞれ配された２本のショルダー主溝１２ｂとがトレッド部１０の表面に設けられており、合計４本の主溝１２が設けられている。

上記の４本の主溝１２により、トレッド部１０には、２本のショルダー主溝１２ｂのタイヤ幅方向内側Ｂ２に陸部１４が形成され、２本のショルダー主溝１２ｂのタイヤ幅方向外側Ｂ１に２本のショルダー陸部１６が形成されている。

２本のショルダー主溝１２ｂに挟まれた陸部１４は、ショルダー主溝１２ｂとセンター主溝１２ａとの間に区画された一対の第１陸部１４ａと、２本のセンター主溝１２ａの間に区画され一対の第１陸部１４ａの間に位置する第２陸部１４ｂとから構成されている。

ショルダー陸部１６には、タイヤ周方向Ａに対して交差する方向に延びる複数の横溝１８がタイヤ周方向Ａに所定間隔をおいて設けられている。横溝１８は、トレッド接地端Ｅよりもタイヤ幅方向内側Ｂ２から当該接地端Ｅを越えて、タイヤ幅方向外側Ｂ１に延びる溝である。この横溝１８は、トレッド側縁に開口し、ショルダー主溝１２ｂに開口しないように、ショルダー陸部１６内で終端している。

図２に示すように、第１陸部１４ａ及び第２陸部１４ｂは、タイヤ周方向Ａに分断されておらずタイヤ周方向Ａに連続しており、ショルダー陸部１６は、タイヤ周方向Ａに対して交差する方向に延びる複数の横溝１８がタイヤ周方向Ａに所定間隔をおいて設けられている。なお、第１陸部１４ａ及び第２陸部１４ｂは、横溝によって区画されたブロックがタイヤ周方向Ａに複数並んだブロック列であってもよく、また、ショルダー陸部１６は、タイヤ周方向Ａに分断されておらずタイヤ周方向Ａに連続していてもよい。

陸部１４を構成する第１陸部１４ａ及び第２陸部１４ｂは、図１及び図３に示すように、基本トレッドプロファイルラインＬよりタイヤ径方向外方Ｃ１へ膨出している。

より詳細には、基本トレッドプロファイルラインＬは、複数の円弧が共通の接線を持つ接点において接続され、一対のショルダー陸部１６の接地面１７を滑らかに結ぶ曲線である。第１陸部１４ａ及び第２陸部１４ｂは、幅方向Ｂの中央部が最も突出するように基本トレッドプロファイルラインＬよりタイヤ径方向外方Ｃ１へ膨出している。これにより、第１陸部１４ａ及び第２陸部１４ｂの接地面１５ａ，１５ｂは、幅方向Ｂの中央部に頂点１４ａ−１、１４ｂ−１が位置する円弧状をなしている。

第１陸部１４ａが基本トレッドプロファイルラインＬから膨出する膨出量Ｈ１、つまり、第１陸部１４ａの頂点１４ａ−１から基本トレッドプロファイルラインＬまでの距離は、第２陸部１４ｂが基本トレッドプロファイルラインから膨出する膨出量Ｈ２（第２陸部１４ｂの頂点１４ｂ−１から基本トレッドプロファイルラインＬまでの距離）より大きくなっている。

なお、第１陸部１４ａの膨出量Ｈ１及び第２陸部１４ｂの膨出量Ｈ２は、膨出量Ｈ１が膨出量Ｈ２より大きければ特に限定されないが、第１陸部１４ａの膨出量Ｈ１及び第２陸部１４ｂの膨出量Ｈ２が小さすぎると接地面積が減少して操縦安定性が低下し、第１陸部１４ａの膨出量Ｈ１及び第２陸部１４ｂの膨出量Ｈ２が大きすぎると、ショルダー陸部１６が制動時やコーナリング時などの高荷重時に接地しにくくなり、高荷重時の操縦安定性が低下することから、第１陸部１４ａの膨出量Ｈ１を０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に、第２陸部１４ｂの膨出量Ｈ２を０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に設定することが好ましい。

また、本実施形態では、第１陸部１４ａ及び第２陸部１４ｂの接地圧分布が不均一となり転がり抵抗が悪化するのを防ぐため、第１陸部１４ａ及び第２陸部１４ｂにおいて最も径方向外方Ｃ１へ突出する頂点１４ａ−１、１４ｂ−１を、接地面１５ａ，１５ｂのタイヤ幅方向Ｂの中央を中心として接地面１５ａ，１５ｂの全幅の３０％の範囲内に設けることが好ましい。

以上のような実施形態の空気入りタイヤでは、ショルダー主溝１２ｂに隣接する第１陸部１４ａの膨出量Ｈ１が、第１陸部１４ａよりタイヤ幅方向内側Ｂ２に位置する第２陸部１４ｂの膨出量Ｈ２より大きいため、第１陸部１４ａと第２陸部１４ｂの接地長を均一に保ちつつ、第１陸部１４ａ及び第２陸部１４ｂにおける接地面積を大きくすることができ、低燃費性能と高い操縦安定性能とを両立することができる。

（第２実施形態）
次の第２実施形態について、図４〜図６に基づいて説明する。

本実施形態に係る空気入りタイヤでは、ショルダー陸部１６が、第１陸部１４ａ及び第２陸部１４ｂを構成するゴム組成物と同一ではなく、異なるゴム組成物を含んでいる点で上記した第１実施形態と異なる。

詳細には、図４に示すように、ショルダー陸部１６は、タイヤ幅方向内側Ｂ２に位置する内側領域１６ａと、この内側領域１６ａの幅方向外側Ｂ１に隣接する外側領域１６ｂとで構成されている。なお、図４において符号Ｆは、内側領域１６ａと外側領域１６ｂとの境界線を示す。

内側領域１６ａは、ショルダー主溝１２ｂと境界線Ｆとの間に挟まれた領域であって、第１陸部１４ａ及び第２陸部１４ｂと同一の第１ゴム組成物から構成されている。外側領域１６ｂは、境界線Ｆと接地端Ｅとの間に挟まれた領域であって、上記の第１ゴム組成物よりゴム硬度及び６０℃における損失正接（ｔａｎδ）が高い第２ゴム組成物から構成されている。

なお、本実施形態において、ゴム硬度とは、ＪＩＳ Ｋ６２５３のデュロメータ硬さ試験機（タイプＡ）により２５℃で測定した硬度をいい、損失正接（ｔａｎδ）とは、ユービーエム社製の粘弾性スペクトロメータを用いて、初期歪み１５％、動的歪み±２．５％、周波数１０Ｈｚ、温度６０℃の条件下で測定したｔａｎδをいう。

このような本実施形態では、第１陸部１４ａが、基本トレッドプロファイルラインＬからタイヤ径方向外方Ｃ１へ膨出することに加えて、ショルダー陸部１６が、第１陸部１４ａ及び第２陸部１４ｂを構成する第１ゴム組成物よりゴム硬度及び６０℃における損失正接（ｔａｎδ）が高い第２ゴム組成物から構成された外側領域１６ｂを備える。

そのため、通常走行時などの低荷重時では、図５に示すように、第２ゴム組成物から構成された外側領域１６ｂが接地しにくく高硬度のゴム組成物に起因する転がり抵抗の悪化を抑え、コーナリング時などの高荷重時では、図６に示すように、外側領域１６ｂが接地して高いコーナリングパワーを発揮して操縦安定性を向上させることができる。

なお、第１陸部１４ａや第２陸部１４ｂや内側領域１６ａを構成する第１ゴム組成物、及び外側領域１６ｂを構成する第２ゴム組成物としては、第１ゴム組成物より第２ゴム組成物のゴム硬度及び６０℃で測定した損失正接（ｔａｎδ）が高ければ、各種のトレッド用ゴム組成物を用いることができ、第１ゴム組成物及び第２ゴム組成物のゴム硬度や６０℃で測定した損失正接（ｔａｎδ）の値は特に限定されない。例えば、第１ゴム組成物としては、６０℃で測定した損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以上０．２０以下で、ゴム硬度が５０以上６５以下の範囲内にあることが好ましく、外側領域１６ｂを構成する第２ゴム組成物としては、６０℃で測定した損失正接（ｔａｎδ）が０．１５以上０．３０以下で、硬度が６０以上７５以下の範囲内であることが好ましい。

また、第２ゴム組成物から構成された外側領域１６ｂは、タイヤ幅方向Ｂに沿った接地面１７ｂの長さ（接地端Ｅから境界線Ｆまでのタイヤ幅方向Ｂに沿った長さ）Ｘｂと、ショルダー陸部１６の接地面１７のタイヤ幅方向Ｂに沿った長さ（接地端Ｅからショルダー主溝１２ｂまでのタイヤ幅方向Ｂに沿った長さ）Ｘとの比（Ｘｂ／Ｘ）を２／３以下に設定することが好ましい。タイヤ幅方向Ｂに沿った外側領域１６ｂの接地面１７ｂの長さＸｂが、ショルダー陸部１６のタイヤ幅方向Ｂに沿った長さＸの２／３より大きくなると、通常走行時などの低荷重時に第２ゴム組成物から構成された外側領域１６ｂが接地しやすくなり、転がり抵抗が高くなって低燃費性能が悪化するからである。

その他の構成は第１実施形態と同様であり、同様の作用効果が奏される。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１〜３、及び比較例１〜３の乗用車用空気入りラジアルタイヤ（１９５／６５Ｒ１５）を試作した。これらの各試作タイヤは、基本的なトレッドパターンとタイヤ内部構造は同一とし、表１に示す諸元を変更して作製したものである。

具体的には、実施例１は、上記第１実施形態に対応するものであり、第１陸部１４ａの膨出量Ｈ１が第２陸部１４ｂの膨出量Ｈ２より大きい空気入りタイヤの例である。実施例２、３は、上記第２実施形態に対応するものであり、第１陸部１４ａの膨出量Ｈ１が第２陸部１４ｂの膨出量Ｈ２より大きく、かつ、第１陸部１４ａ及び第２陸部１４ｂよりゴム硬度及び６０℃における損失正接（ｔａｎδ）が高い第２ゴム組成物から構成された外側領域１６ｂをショルダー陸部１６に設けた空気入りタイヤの例であり、実施例２は、接地面１７ｂの長さＸｂと接地面１７の長さＸとの比（Ｘｂ／Ｘ）が０．６の場合、実施例３は、当該比（Ｘｂ／Ｘ）が０．８の場合の例である。

比較例１、２は、第１陸部１４ａ及び第２陸部１４ｂを基本トレッドプロファイルラインＬから膨出させていない空気入りタイヤの例である。比較例３は、第１陸部１４ａ及び第２陸部１４ｂを基本トレッドプロファイルラインＬから膨出させているが、第２陸部１４ｂの膨出量Ｈ２が第１陸部１４ａの膨出量Ｈ１より大きい空気入りタイヤの例である。

実施例１、２及び比較例１〜３の各空気入りタイヤについてコーナリングパワー（操縦安定性）と転がり抵抗性能（低燃費性能）を評価した。評価方法は以下のとおりである。

・コーナリングパワー：直径が２５００ｍｍのドラム試験機を使用し、低荷重時（ＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の４５％）及び高荷重時（ＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の９０％）における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１°におけるコーナリングパワーを求めた。比較例１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。

・転がり抵抗：転がり抵抗試験機を用いて、タイヤ内圧２００ｋＰａ、リムサイズ１５×６ＪＪ、荷重４．２ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件下で、低荷重時（ＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の４５％）及び高荷重時（ＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の９０％）におけるタイヤの転がり抵抗を測定した。比較例１を１００とした指数で表示し、指数が小さいほど、転がり抵抗が小さく、低燃費性に優れることを意味する。

結果は、表１に示すとおりであり、比較例１に対して第２陸部１４ｂの膨出量Ｈ２が第１陸部１４ａの膨出量Ｈ１より大きい比較例３では、コーナリングパワーが向上し操縦安定性が向上したが、低荷重時及び高荷重時において転がり抵抗が大きくなり低燃費性能が悪化した。

また、比較例１に対してショルダー陸部１６の外側領域１６ｂをゴム硬度及び６０℃における損失正接（ｔａｎδ）が高いゴム組成物から構成した比較例２では、コーナリングパワー（操縦安定性）が向上したが、高荷重時において転がり抵抗が大きくなり低燃費性能が悪化した。

これに対して、比較例１に対して第１陸部１４ａの膨出量Ｈ１が第２陸部１４ｂの膨出量Ｈ２より大きい実施例１では、低荷重時及び高荷重時において操縦安定性と低燃費性能とが向上していた。

また、実施例１に対してショルダー陸部１６の外側領域１６ｂをゴム硬度及び６０℃における損失正接（ｔａｎδ）が高いゴム組成物から構成した実施例２及び３では、高荷重時における操縦安定性が更に向上した。特に、接地面１７ｂの長さＸｂと接地面１７の長さＸとの比（Ｘｂ／Ｘ）を０．６に設定した実施例２では、高荷重時においても低燃費性能を損なうことなく操縦安定性を向上させることができた。

１…ビード部、１ａ…ビードコア、１ｂ…ビードフィラー、２…サイドウォール部、３…カーカス、４…インナーライナー、５…ベルト、１０…トレッド部、１２…主溝、１２ａ…センター主溝、１２ｂ…ショルダー主溝、１４…陸部、１４ａ…第１陸部、１４ｂ…第２陸部、１５ａ…接地面、１５ｂ…接地面、１６…ショルダー陸部、１６ａ…内側領域、１６ｂ…外側領域

Claims (4)

1. タイヤ周方向に延びる複数のセンター主溝と、前記複数のセンター主溝のタイヤ幅方向外側に設けられたタイヤ周方向に延びる一対のショルダー主溝と、前記一対のショルダー主溝のタイヤ幅方向内側に形成された陸部と、前記一対のショルダー主溝のタイヤ幅方向外側に形成された一対のショルダー陸部とをトレッド部に備える空気入りタイヤにおいて、
   前記陸部は、前記ショルダー主溝と前記センター主溝との間に区画された一対の第１陸部と、前記センター主溝の間に区画された第２陸部とを備え、
   前記第１陸部及び第２陸部は、前記一対のショルダー陸部の接地面を滑らかに結ぶ基本トレッドプロファイルラインよりタイヤ径方向外方へ膨出し、
   前記第１陸部は、基本トレッドプロファイルラインから膨出する膨出量が、第２陸部より大きく、
   前記ショルダー陸部は、タイヤ幅方向内側に位置し前記第１陸部及び前記第２陸部を構成する第１ゴム組成物から構成された内側領域と、前記内側領域と接地端との間に位置し前記第１ゴム組成物よりゴム硬度及び６０℃における損失正接（ｔａｎδ）が高い第２ゴム組成物から構成された外側領域とを備えることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記第１ゴム組成物は、６０℃で測定した損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以上０．２０以下、ゴム硬度が５０以上６０以下であり、
   前記第２ゴム組成物は、６０℃で測定した損失正接（ｔａｎδ）が０．１５以上０．３０以下、硬度が６０以上７５以下であ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. タイヤ幅方向Ｂに沿った前記外側領域の接地面の長さＸｂが、接地端から前記ショルダー主溝までのタイヤ幅方向に沿った長さＸの２／３以下であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記第１陸部の膨出量が、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定され、前記第２陸部の膨出量が、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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