JP6304285B2

JP6304285B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6304285B2
Application number: JP2016032085A
Authority: JP
Inventors: 康孝明石
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2036-02-23
Also published as: US20190054768A1; CN108698446A; KR20180108844A; CN108698446B; KR102123928B1; EP3421261A4; WO2017145982A1; EP3421261A1; US11498363B2; JP2017149214A

Description

本発明は、カーカス層とインナーライナー層との層間の一部に選択的に配置される部分タイゴム層を備えた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、空気透過防止性と操縦安定性とを維持しながら、更なるタイヤ重量の軽減を図り、これら性能をバランスよく両立することを可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤでは、一般的に、タイヤ製造時に未加硫タイヤをインフレートする際に、カーカスコードがインナーライナー層に喰い込むことを防止するために、カーカス層とインナーライナー層との層間にタイゴム層が配置される。このようなタイゴム層に関して、近年、タイヤ重量や転がり抵抗の低減を図るために、カーカス層とインナーライナー層との層間の全域ではなく一部に選択的に配置された部分タイゴム層を採用することが提案されている（例えば、特許文献１，２を参照）。

このような部分タイゴム層は、基本的にショルダー領域（湾曲が大きいためインフレート時にカーカスコードの喰い込みが発生し易い部位）に配置されるが、その具体的な配置については、カーカス層とインナーライナー層との層間の全域に配置される従来のタイゴム層（フルタイゴム層）と比較して充分な効果を得ることや、特定の性能の向上を目的として、様々な提案が為されている。例えば、特許文献１では、部分タイゴム層のタイヤ径方向外側の端部を２番目に幅が広いベルト層の端部からタイヤ幅方向内側へこのベルト層の幅の１０％〜４０％の範囲内に配置し、部分タイゴム層のタイヤ径方向内側の端部をタイヤ最大幅位置からタイヤ径方向内外へタイヤ断面高さの１０％の範囲内に配置することを提案している。或いは、特許文献２では、部分タイゴム層のタイヤ径方向外側の端部を、タイヤ幅方向最外側の周方向溝（ショルダー縦溝）とその内側の周方向溝（ミドル縦溝）との間の陸部（ミドル陸部）のタイヤ半径方向内方で終端させることを提案している。

しかしながら、これら提案であっても、従来のフルタイゴム層による性能（空気透過防止性やドライ路面における操縦安定性）を維持するために、タイゴム層の部分化（部分タイゴム層の採用）によるタイヤ重量の軽減効果は限定的であり、必ずしも充分に発揮されているとは言えない。そのため、部分タイゴム層の配置を最適化することで、空気透過防止性と操縦安定性とタイヤ重量の軽減とをバランスよく両立するための更なる改善が求められている。

特許第５２３９５０７号公報特許第５７２３０８６号公報

本発明の目的は、カーカス層とインナーライナー層との層間の一部に選択的に配置される部分タイゴム層を備えた空気入りタイヤであって、空気透過防止性と操縦安定性とを維持しながら、更なるタイヤ重量の軽減を図り、これら性能をバランスよく両立することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、該一対のビード部間に装架された単層のカーカス層と、前記トレッド部における該カーカス層の外周側に配置されたベルト層と、前記カーカス層に沿ってタイヤ内面に配置されたインナーライナー層と、前記カーカス層と前記インナーライナー層との層間であって、前記トレッド部のセンター領域を除くタイヤ幅方向両側の領域のそれぞれに選択的に配置された部分タイゴム層とを有する空気入りタイヤにおいて、前記ベルト層のタイヤ幅方向最外側端部から前記インナーライナー層に向けて引いた垂線Ｐに対する前記部分タイゴム層のタイヤ赤道側への入込量Ｌ１が５ｍｍ〜１０ｍｍであり、かつ、前記垂線Ｐに対する前記部分タイゴム層の前記ビード部側への突出量Ｌ２が３０ｍｍ〜７５ｍｍであり、前記部分タイゴム層のペリフェリ長さＬ３が４０ｍｍ〜８０ｍｍであり、前記部分タイゴム層を構成するゴムの硬度が５５〜６５であることを特徴とする。

本発明では、部分タイゴム層を採用して、フルタイゴム層を有する従来の空気入りタイヤに比べてタイヤ重量を軽減するにあたって、垂線Ｐ（即ち、ベルト層のタイヤ幅方向最外側端部の位置）に対する入込量Ｌ１および突出量Ｌ２を上記のように設定しているので、従来と同等の空気透過防止性や操縦安定性を得るために最低限必要な領域を部分タイゴム層で覆うことができ、従来の優れた空気透過防止性および操縦安定性を維持することができる。このとき、これら性能を得るために部分タイゴム層が覆う領域を必要最低限に抑えているので、部分タイゴム層を採用した従来の空気入りタイヤと比較しても、部分タイゴム層の使用量が極力抑えられているので、更なるタイヤ重量の軽減を図ることができる。これにより、空気透過防止性と操縦安定性とタイヤ重量の軽減とをバランスよく両立することができる。

本発明においては、部分タイゴム層のペリフェリ長さＬ３が４０ｍｍ〜８０ｍｍである。このように部分タイゴム層の長さを適切な範囲に設定し、最適化することで、空気透過防止性と操縦安定性とタイヤ重量の軽減とを更にバランスよく両立することができる。尚、本発明において「ペリフェリ長さ」とは、タイヤ子午線断面において、各タイヤ構成要素（部分タイゴム層）の延長方向に沿って測定される長さである。

本発明においては、部分タイゴム層を構成するゴムの硬度が５５〜６５である。これにより、部分タイゴム層の使用量の抑制に伴って低下する虞のあるサイドウォール部の剛性を補うことができるので、操縦安定性を維持するには有利になる。尚、本発明における「ゴムの硬度」とは、ＪＩＳＫ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定された硬さ（所謂、ＪＩＳ‐Ａ硬度）である。

本発明においては、部分タイゴム層の厚さが０．１ｍｍ〜１．０ｍｍであることが好ましい。このように部分タイゴム層の厚さを適切な範囲に設定し、最適化することで、空気透過防止性と操縦安定性とタイヤ重量の軽減とを更にバランスよく両立することができる。尚、本発明において「部分タイゴム層の厚さ」とは、部分タイゴム層の主要部分（一定の厚さを維持しながら延在する部分）の厚さであって、部分タイゴム層が例えば端部に向かって厚さが減少する先細り形状を有している場合には、この端部を除いた部分における厚さである。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの子午線断面図である。図１の空気入りタイヤの要部を拡大して示す子午線断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、このトレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。尚、図１において、ＣＬはタイヤ赤道を示す。

左右一対のビード部３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りに車両内側から外側に折り返されている。また、ビードコア５の外周上にはビードフィラー６が配置され、このビードフィラー６がカーカス層４の本体部と折り返し部とにより包み込まれている。一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層（図１〜３では２層）のベルト層７が埋設されている。各ベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。これらベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。更に、ベルト層７の外周側にはベルト補強層８が設けられている。ベルト補強層８は、タイヤ周方向に配向する有機繊維コードを含む。ベルト補強層８において、有機繊維コードはタイヤ周方向に対する角度が例えば０°〜５°に設定されている。

また、タイヤ内面にはインナーライナー層９が設けられている。このインナーライナー層９は空気透過防止性能を有するブチルゴムを主体とするゴム組成物で構成され、タイヤ内に充填された空気がタイヤ外に透過することを防いでいる。

このようなインナーライナー層９とカーカス層４との間には部分タイゴム層１０が配置されている。インナーライナー層９とカーカス層４との間に配置されるタイゴム層とは、タイヤ製造時に未加硫の空気入りタイヤをインフレートする際にカーカスコードがインナーライナー層９に喰い込むことを防止するための層であり、製造後のタイヤにおいては空気透過防止性やドライ路面における操縦安定性に寄与するものであり、従来はカーカス層４とインナーライナー層９との層間の全域を覆うように設けられるものであったが（フルタイゴム層）、本発明では、部分タイゴム層１０として、トレッド部１のセンター領域とビード部３とを除く後述の領域に選択的に設けられる。即ち、図１に示すように、タイヤ赤道ＣＬのタイヤ幅方向両側において、トレッド部１のショルダー領域とサイドウォール部２とからなる後述の領域内にそれぞれ部分タイゴム層１０が設けられている。

具体的には、本発明の部分タイゴム層１０は、ベルト層７のタイヤ幅方向最外側端部からインナーライナー層９に向けて引いた垂線Ｐに対する部分タイゴム層１０のタイヤ赤道ＣＬ側への入込量Ｌ１が０ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、かつ、ベルト層７の前述の垂線Ｐに対する部分タイゴム層１０のビード部３側への突出量Ｌ２が１５ｍｍ以上１２０ｍｍ以下であるように配置されている。言い換えると、本発明の部分タイゴム層１０は、前述の垂線Ｐと部分タイゴム層１０との交点と部分タイゴム層１０のタイヤ赤道ＣＬ側の端部１０ａとの間の部分タイゴム層１０に沿った長さが０ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、かつ、前述の垂線Ｐと部分タイゴム層１０との交点と部分タイゴム層１０のビード部３側の端部１０ｂとの間の部分タイゴム層１０に沿った長さが１５ｍｍ以上１２０ｍｍ以下であるように配置されている。

本発明者は、部分タイゴム層１０を採用する場合における部分タイゴム層１０の配置について鋭意研究した結果、従来のフルタイゴム層を有する空気入りタイヤと同等の空気透過防止性と操縦安定性とを得るには、部分タイゴム層１０が少なくともベルト層７のタイヤ幅方向最外側端部の近傍の特定の領域（垂線Ｐの位置と垂線Ｐからビード部３側に部分タイゴム層１０に沿って１５ｍｍの位置との間の領域）を覆っていることが必要であり、更に、部分タイゴム層１０が覆う領域が広くなるほど（入込量Ｌ１および突出量Ｌ２が大きくなるほど）空気透過防止性と操縦安定性は良好になるが、入込量Ｌ１や突出量Ｌ２が特定の値を超えるとこれら性能の更なる改善は見込めなくなり、寧ろ部分タイゴム層１０を採用することによるタイヤ重量の軽減効果が限定されることを知見した。

そのため、本発明では、部分タイゴム層を採用して、フルタイゴム層を有する従来の空気入りタイヤに比べてタイヤ重量を軽減するにあたって、垂線Ｐ（即ち、ベルト層のタイヤ幅方向最外側端部の位置）に対する入込量Ｌ１および突出量Ｌ２を上記のように設定している。その結果、従来と同等の空気透過防止性や操縦安定性を得るために最低限必要な領域を部分タイゴム層で覆うことができ、従来の優れた空気透過防止性および操縦安定性を維持することができる。また、これら性能を得るために部分タイゴム層が覆う領域を必要以上に大きくせずに、部分タイゴム層の使用量を極力抑えることができるので、部分タイゴム層を採用した従来の空気入りタイヤと比較しても更なるタイヤ重量の軽減を図ることができる。これにより、空気透過防止性と操縦安定性とタイヤ重量の軽減とをバランスよく両立することができる。

このとき、入込量Ｌ１が０ｍｍ未満であると、部分タイゴム層１０が前述の領域を覆うことができず、空気透過防止性および操縦安定性を良好に維持することができない。入込量Ｌ１が１５ｍｍを超えると、空気透過防止性および操縦安定性の更なる改善は見込めず、また、タイヤ重量を軽減する効果も限定的になる。突出量Ｌ２が１５ｍｍ未満であると、前述の領域を覆うことができず、空気透過防止性および操縦安定性を良好に維持することができない。突出量Ｌ２が１２０ｍｍを超えると、空気透過防止性および操縦安定性の更なる改善は見込めず、また、タイヤ重量を軽減する効果も限定的になる。

タイヤ重量の軽減と、空気透過防止性および操縦安定性の維持とをよりバランスよく高度に両立するには、入込量Ｌ１を５ｍｍ〜１０ｍｍ、突出量Ｌ２を３０ｍｍ〜１００ｍｍに設定するとよい。これにより、部分タイゴム層１０が、前述の部分タイゴム層１０が最低限覆うべき領域を含む充分な領域を覆うことになり、空気透過防止性および操縦安定性を高度に維持するには有利になる。また、部分タイゴム層１０の使用量も適度に抑制できるので、タイヤ重量の軽減にも有利になる。

本発明では、部分タイゴム層１０が上述の位置に配置されるだけでなく、そのペリフェリ長さＬ３が好ましくは３０ｍｍ〜１２０ｍｍ、より好ましくは４０ｍｍ〜８０ｍｍであるとよい。これにより、部分タイゴム層１０のペリフェリ長さＬ３を、前述の領域を覆う（前述の位置に配置される）のに必要かつ充分な適切な長さに設定することができ、部分タイゴム層１０の長さ（大きさ、使用量）を最適化することができる。その結果、空気透過防止性および操縦安定性の維持とタイヤ重量の軽減とを更にバランスよく両立することができる。このとき、部分タイゴム層１０のペリフェリ長さＬ３が３０ｍｍよりも小さいと、部分タイゴム層１０によって前述の領域を充分に覆うことが難しくなり、空気透過防止性および操縦安定性を高度に維持することが難しくなる。部分タイゴム層１０のペリフェリ長さＬ３が１２０ｍｍよりも大きいと、部分タイゴム層１０の使用量が増加するため、タイヤ重量の軽減効果が限定的になる。

部分タイゴム層１０を構成するゴム組成物としては、従来のタイゴム層（従来のフルタイゴム層や部分タイゴム層）に使用されるゴム組成物を用いることができるが、そのゴム硬度が好ましくは５０〜７０、より好ましくは５５〜６５であるゴム組成物を用いるとよい。このように部分タイゴム層１０として適度な硬度を有するゴム組成物を用いることで、部分タイゴム層１０の使用量の抑制に伴って低下する虞のあるサイドウォール部２の剛性を補うことができ、操縦安定性を維持するには有利になる。このとき、部分タイゴム層１０の硬度が５０よりも小さいと、前述のようにサイドウォール部２の剛性を補う効果が限定的になり、操縦安定性を高度に維持することが難しくなる。部分タイゴム層１０の硬度が７０よりも大きいと、サイドウォール部２の剛性が高くなり過ぎるため、空気入りタイヤの本来の性能に悪影響が出る虞がある。

部分タイゴム層１０は、タイゴム層としての機能（タイヤ製造時におけるインナーライナー層９へのカーカスコードの喰い込みを防止すること等）を充分に発揮するために充分な厚さを有することが求められるが、その一方で、タイヤ重量の軽減のために使用量を抑えることが好ましい。そのため、本発明では、部分タイゴム層１０の厚さＴを、好ましくは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ、より好ましくは０．３ｍｍ〜０．７ｍｍに設定するとよい。これにより、タイゴム層としての機能を充分に発揮して、空気透過防止性および操縦安定性を好適に維持しながら、タイヤ重量の軽減効果も充分に発揮することができる。このとき、部分タイゴム層１０の厚さＴが０．１ｍｍよりも小さいと、部分タイゴム層１０が薄過ぎるため、部分タイゴム層１０がタイゴム層として充分に機能しなくなり、タイヤ製造時におけるインナーライナー層９へのカーカスコードの喰い込みを防止する効果が限定的になる。その結果、充分な空気透過防止性および操縦安定性を維持することが難しくなる。部分タイゴム層１０の厚さＴが１．０ｍｍよりも大きいと、部分タイゴム層１０が厚くなり過ぎて使用量が増大するため、タイヤ重量の軽減効果が限定的になる。

タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５であり、図１に示す基本構造を有し、タイゴム層の構造、ベルト層のタイヤ幅方向最外側端部からインナーライナー層に向けて引いた垂線Ｐに対する部分タイゴム層のタイヤ赤道側への入込量Ｌ１、垂線Ｐに対する部分タイゴム層のビード部側への突出量Ｌ２、部分タイゴム層のペリフェリ長さＬ３、部分タイゴム層を構成するゴム組成物の硬度、部分タイゴム層のゴム厚さＴをそれぞれ表１〜５のように設定した従来例１、比較例１〜１１、参考例１〜３１、実施例１〜１３の５６種類の空気入りタイヤを作製した。

尚、表１〜５の「タイゴム層の構造」の欄について、タイゴム層がフルタイゴム層である場合は「フル」、部分タイゴム層である場合は「部分」と記載した。表１〜５の「入込量Ｌ１」において、数値が負である場合は、部分タイゴム層が垂線Ｐよりもタイヤ赤道側に入り込まずに終端した例であり、その数値（絶対値）は垂線Ｐと部分タイゴム層との交点と部分タイゴム層のタイヤ赤道側の端部との間の部分タイゴム層に沿った長さである。表１〜５の「突出量Ｌ２」において、数値が負である場合は、部分タイゴム層が垂線Ｐよりもビード部側に突出せずに終端した例であり、その数値（絶対値）は垂線Ｐと部分タイゴム層との交点と部分タイゴム層のビード部側の端部との間の部分タイゴム層に沿った長さである。

これら５６種類の空気入りタイヤについて、下記の評価方法により、タイゴム使用量、空気透過防止性、ドライ路面における操縦安定性（操縦安定性）を評価し、その結果を表１〜５に併せて示した。

タイゴム使用量
各試験タイヤにおけるタイゴムの使用量を測定した。評価結果は、従来例１の測定値を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほどタイゴム使用量が少なく、タイヤ重量を軽減できることを意味する。尚、この指数値が「８０」以下であると、タイゴム使用量が充分に少ないと言え、優れたタイヤ重量の軽減効果が得られている。逆に、この指数値が「８０」を超えると、タイゴム使用量は充分に低減できておらず、タイヤ重量の軽減効果は実質的に得られていないことになる。特に、この指数値が「５０」以下であると、タイヤ重量の軽減効果が大きく優れている。

空気透過防止性
各試験タイヤを、リムサイズ１５×６Ｊのホイールに組み付け、空気圧を２３０ｋＰａとし、常温の部屋に７２０時間放置する。放置開始時の空気圧と７２０時間後（放置終了時）の空気圧とをもとに、室温の温度補正をしたうえで、空気漏れ率を算出した。評価結果は、従来例１の算出値の逆数を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど空気漏れ率が小さく、空気透過防止性に優れることを意味する。尚、この指数値が「９０」以上であれば、従来レベルを維持して充分な空気透過防止性が得られたことを意味する。特に、この指数値が「９５」以上であると、空気透過防止性が充分に高いと言え、効果的に空気透過防止性を維持できたことを意味する。

操縦安定性能
各試験タイヤをリムサイズ１５×６Ｊのホイールに組み付けて、空気圧を２１０ｋＰａとして排気量１．５Ｌの試験車両に装着し、乾燥路面からなるテストコースにて、テストドライバーによる官能評価を行った。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど操縦安定性に優れることを意味する。尚、この指数値が「９０」以上であれば、従来レベルを維持して充分な操縦安定性が得られたことを意味する。特に、この指数値が「９５」以上であると、操縦安定性が充分に高いと言え、効果的に操縦安定性を維持できたことを意味する。

表１〜５から明らかなように、実施例１〜７はいずれも、従来例１に対して、空気透過防止性および操縦安定性能を維持しながらタイヤ重量を軽減した。特に、タイゴム使用量が充分に抑制されてタイヤ重量が充分に軽減できている一方で、タイヤ重量の軽減率と対比して空気透過防止性および操縦安定性も良好に維持できているので、これら性能をバランスよく両立したといえる。

一方、比較例１〜２は、突出量Ｌ２が小さ過ぎるため、部分タイゴム層による適切な被覆が困難になり、空気透過防止性および操縦安定性を良好に維持することができなかった。比較例３〜４は、突出量Ｌ２が大き過ぎるため、部分タイゴム層の使用量が過剰になり、タイヤ重量を十分にて軽減することができなかった。また、比較例１〜４に対して入込量Ｌ１を大きくした例に相当する比較例５〜９でも同様の結果となった。即ち、比較例５〜７は、突出量Ｌ２が小さ過ぎるため、部分タイゴム層による適切な被覆が困難になり、空気透過防止性および操縦安定性を良好に維持することができなかった。比較例８〜９は、突出量Ｌ２が大き過ぎるため、部分タイゴム層の使用量が過剰になり、タイヤ重量を充分に軽減することができなかった。

表１〜５では省略しているが、比較例１〜４および比較例５〜９に対して更に入込量Ｌ１を大きくした場合（参考例１１、実施例４〜６、参考例１２〜１３、および参考例１４〜１９に相当する例において突出量Ｌ２が小さ過ぎるか大き過ぎる場合）も、同様に突出量Ｌ２が小さ過ぎると空気透過防止性および操縦安定性を充分に維持することができず、突出量Ｌ２が大き過ぎるとタイヤ重量を充分に軽減することができない結果となった。

また、比較例１０は、突出量Ｌ２が適切であっても、入込量Ｌ１が小さ過ぎるため、部分タイゴム層による適切な被覆が困難になり、空気透過防止性および操縦安定性を良好に維持することができなかった。比較例１１は、突出量Ｌ２が適切である一方で、入込量Ｌ１が大き過ぎるため、部分タイゴム層の使用量が過剰になり、タイヤ重量を充分に軽減することができなかった。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス層
５ビードコア
６ビードフィラー
７ベルト層
８ベルト補強層
９インナーライナー層
１０部分タイゴム層
ＣＬタイヤ赤道

Claims

タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、該一対のビード部間に装架された単層のカーカス層と、前記トレッド部における該カーカス層の外周側に配置されたベルト層と、前記カーカス層に沿ってタイヤ内面に配置されたインナーライナー層と、前記カーカス層と前記インナーライナー層との層間であって、前記トレッド部のセンター領域を除くタイヤ幅方向両側の領域のそれぞれに選択的に配置された部分タイゴム層とを有する空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト層のタイヤ幅方向最外側端部から前記インナーライナー層に向けて引いた垂線Ｐに対する前記部分タイゴム層のタイヤ赤道側への入込量Ｌ１が５ｍｍ〜１０ｍｍであり、かつ、前記垂線Ｐに対する前記部分タイゴム層の前記ビード部側への突出量Ｌ２が３０ｍｍ〜７５ｍｍであり、前記部分タイゴム層のペリフェリ長さＬ３が４０ｍｍ〜８０ｍｍであり、前記部分タイゴム層を構成するゴムの硬度が５５〜６５であることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記部分タイゴム層の厚さが０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ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。