JP7031348B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、氷雪路用として好適な空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、氷上制動性能を改善すると共に、転がり抵抗を低減することを可能にした空気入りタイヤに関する。
スタッドレスタイヤに代表される氷雪路用の空気入りタイヤにおいては、一般に、トレッド部にタイヤ周方向に延在する複数本の縦溝とタイヤ幅方向に延在する複数本の横溝とが形成され、これら縦溝及び横溝により多数のブロックが区画されている。更に、各ブロックには複数本のサイプが形成されている。
このような空気入りタイヤは、トレッド部に形成された溝やサイプに基づいて氷上及び雪上において優れた走行性能を発揮することが可能であるが、近年では氷上での制動性能を更に改善することが求められている。
また、氷雪路用の空気入りタイヤにおいて、トレッド部にキャップトレッドゴム層とアンダートレッドゴム層との積層構造が採用されているが、この場合、柔軟なキャップトレッドゴム層が路面に対する追従性を発揮する一方で、その土台となるアンダートレッドゴム層が操縦安定性の向上に寄与する（例えば、特許文献１～２参照）。
しかしながら、アンダートレッドゴム層を構成するゴム組成物は一般的にｔａｎδが高いため、アンダートレッドゴム層を厚くすると転がり抵抗が悪化する傾向がある。そのため、従来では転がり抵抗がさほど問題視されていなかった氷雪路用の空気入りタイヤにおいても、近年では転がり抵抗を低減することが求められている。
特開２００９－２６２６４６号公報 特開２０１７－１４０９３６号公報
本発明の目的は、氷上制動性能を改善すると共に、転がり抵抗を低減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外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カーカス層が装架され、前記トレッド部がキャップトレッドゴム層とアンダートレッドゴム層との積層構造を有すると共に、前記トレッド部に溝及びサイプが形成され、これら溝及びサイプに基づくスノートラクションインデックスＳＴＩが１８０以上である空気入りタイヤにおいて、
前記トレッド部の子午線断面におけるトレッドラジアスがタイヤ外径の８０％～１４０％であり、前記トレッド部の接地幅がタイヤ断面幅の６６％～８３％であり、前記ビード部のビードコアの外周上に配置されるビードフィラーの高さがタイヤ断面高さの４０％以下であり、タイヤ最大幅位置がタイヤ断面高さの５２％～５６％の範囲にあることを特徴とするものである。
本発明では、平坦なトレッドプロファイルを採用すると共に、トレッド部の接地幅を広くすることにより、トレッド部の接地面積を増やし、氷上制動性能を改善することができる。しかも、ビードフィラーの高さを低くすることにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、サイドウォール部を撓み易くするので、トレッド部でのエネルギーロスを相対的に減らして転がり抵抗を低減することができる。また、サイドウォール部の撓みを促進することは制動時の接地面積を増加させることになるので、氷上制動性能の改善にも寄与する。これにより、氷上制動性能を改善すると共に、転がり抵抗を低減することができる。
本発明において、タイヤ最大幅位置はタイヤ断面高さの５２％～５６％の範囲にあることが好ましい。タイヤ最大幅位置を上記範囲に設定することにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、サイドウォール部を撓み易くするので、トレッド部でのエネルギーロスを相対的に減らして転がり抵抗を低減することができ、更には、サイドウォール部が撓むことで接地面積を増加させることができる。
タイヤ最大幅位置におけるカーカス層より外側のゴム厚さは１ｍｍ～４ｍｍであることが好ましい。タイヤ最大幅位置におけるカーカス層より外側のゴム厚さを小さくすることにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、接地面積を増加させると共に、サイドウォール部でのエネルギーロスを減らして転がり抵抗を低減することができる。
カーカス層はビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられており、該カーカス層の巻き上げ高さがタイヤ断面高さの１０％～４０％であることが好ましい。このようにカーカス層の巻き上げ高さを低くすることにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、接地面積を増加させると共に、転がり抵抗を低減することができる。
本発明において、氷雪路用の空気入りタイヤとしての要求特性を満足するために、スノートラクションインデックスＳＴＩは１８０以上に設定される。このスノートラクションインデックスＳＴＩは、下記式（１）により算出される。
ＳＴＩ＝－６．８＋２２０２ρｇ＋６７２ρｓ＋７．６Ｄｇ・・・（１）
但し、ρｇ：溝密度（ｍｍ／ｍｍ2）＝溝のタイヤ幅方向の延長成分の総長さ（ｍｍ）
／接地領域の総面積（ｍｍ2）
ρｓ：サイプ密度（ｍｍ／ｍｍ2）＝サイプのタイヤ幅方向の延長成分の総長さ
（ｍｍ）／接地領域の総面積（ｍｍ2）
Ｄｇ：平均溝深さ（ｍｍ）
本発明において、トレッドラジアス、タイヤ外径及びタイヤ断面高さを含む各種寸法は、タイヤを正規リムにリム組みして正規内圧を充填した状態で測定されるものである。また、トレッド部の接地幅は、タイヤを正規リムにリム組みして正規内圧を充填した状態で平面上に垂直に置いて正規荷重を加えたときに測定されるタイヤ軸方向の接地幅である。「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えば、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば“Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ”、或いはＥＴＲＴＯであれば“Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ”とする。「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ ＲＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。「正規荷重」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ ＲＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＬＯＡＤ ＣＡＰＡＣＩＴＹ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には前記荷重の８８％に相当する荷重とする。
本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。 図１の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。
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及び図２は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。図１及び図２において、Ｔｃはタイヤ周方向であり、Ｔｗはタイヤ幅方向であり、ＣＬはタイヤ赤道であり、ＴＣＷは接地幅である。
図１に示すように、本実施形態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、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２，２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３，３とを備えている。
一対のビード部３，３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の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。ビードコア５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。
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のベルト層７が埋設されている。これらベルト層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。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。ベルト層７の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層８が配置されている。ベルトカバー層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。
上記空気入りタイヤにおいて、トレッド部１におけるカーカス層４、ベルト層７及びベルトカバー層８の外側には、キャップトレッドゴム層１１Ａ及びアンダートレッドゴム層１１Ｂが配置されている。キャップトレッドゴム層１１Ａはアンダートレッドゴム層１１Ｂよりもタイヤ径方向外側に位置し、タイヤ外表面に露出している。アンダートレッドゴム層１１Ｂはキャップトレッドゴム層１１Ａを構成するゴム組成物よりも硬いゴム組成物から構成されている。より具体的には、キャップトレッドゴム層１１Ａを構成するゴム組成物のＪＩＳ硬度は５０～７０の範囲にあり、アンダートレッドゴム層１１Ｂを構成するゴム組成物のＪＩＳ硬度は５６～６６の範囲にある。このＪＩＳ硬度は、ＪＩＳ Ｋ－６２５３に準拠して、Ａタイプのデュロメータを用いて温度２０℃の条件にて測定されるデュロメータ硬さである。
また、サイドウォール部２におけるカーカス層４の外側には、サイドゴム層１２が配置されている。ビード部３におけるカーカス層４の外側には、リムクッションゴム層１３が配置されている。そして、タイヤ内面にはカーカス層４に沿ってインナーライナー層１４が配置されている。
図２に示すように、トレッド部１には、タイヤ周方向Ｔｃに沿って延在する複数本の縦溝２１と、タイヤ幅方向Ｔｗに沿って延在する複数本の横溝２２とが形成されている。これら縦溝２１及び横溝２２により、トレッド部１には複数のブロック状の陸部２３が区画されている。そして、各陸部２３にはタイヤ幅方向に延在する複数本のサイプ２４が形成されている。サイプはタイヤ幅方向に沿ってジグザグ形状に延在するものであっても良く、或いは、直線状に延在するものであっても良い。サイプ２４の溝幅は約１．５ｍｍ以下である。なお、トレッドパターンは特に限定されるものではないが、氷雪路用の空気入りタイヤとしての要求特性を満足するために、スノートラクションインデックスＳＴＩが１８０以上、より好ましくは、１８０～２４０の範囲に設定される。
上記空気入りタイヤにおいて、図１に示すように、トレッド部１の子午線断面におけるトレッドラジアスＴＲはタイヤ外径ＯＤの８０％～１４０％の範囲に設定され、トレッド部１の接地幅ＴＣＷはタイヤ断面幅ＳＷの６６％～８３％の範囲に設定され、ビード部３のビードコア５の外周上に配置されるビードフィラー６の高さＢＦＨはタイヤ断面高さＳＨの４０％以下の範囲に設定されている。
上述した空気入りタイヤでは、トレッドラジアスＴＲにより規定される平坦なトレッドプロファイルを採用すると共に、トレッド部１の接地幅ＴＣＷを広くすることにより、トレッド部１の接地面積を増やし、氷上制動性能を改善することができる。しかも、ビードフィラー６の高さＢＦＨを低くすることにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、サイドウォール部２を撓み易くするので、トレッド部１でのエネルギーロスを相対的に減らして転がり抵抗を低減することができる。また、サイドウォール部２の撓みを促進することは制動時の接地面積を増加させることになるので、氷上制動性能の改善にも寄与する。これにより、氷上制動性能を改善すると共に、転がり抵抗を低減することができる。
ここで、トレッド部１の子午線断面におけるトレッドラジアスＴＲがタイヤ外径ＯＤの８０％よりも小さいと接地面積が不十分になり、逆に１４０％よりも大きいとセンター領域の接地性が悪化するため氷上制動性能の改善効果が低下する。特に、トレッドラジアスＴＲはタイヤ外径ＯＤの１１０％～１３０％の範囲にあると良い。
また、トレッド部１の接地幅ＴＣＷがタイヤ断面幅ＳＷの６６％よりも小さいと接地面積が不十分になり、逆に８３％よりも大きいとショルダー領域の接地性が上がる一方でセンター領域の接地性が悪化するため氷上制動性能の改善効果が低下する。特に、トレッド部１の接地幅ＴＣＷはタイヤ断面幅ＳＷの７０％～８０％の範囲にあると良い。
更に、ビードフィラー６の高さＢＦＨがタイヤ断面高さＳＨの４０％よりも大きいと転がり抵抗の低減効果が得られない。特に、ビードフィラー６の高さＢＦＨがタイヤ断面高さＳＨの１０％～２０％の範囲にあると良い。なお、ビードフィラー６の高さＢＦＨはタイヤ断面高さＳＨの０％（即ち、ビードフィラー６が無い構造）であっても良い。
上記空気入りタイヤにおいて、ビードヒール位置からタイヤ最大幅位置Ｐｍａｘまでのタイヤ径方向の高さＨｍａｘはタイヤ断面高さＳＨの５０％～６０％の範囲にあると良い。タイヤ最大幅位置Ｐｍａｘを上記範囲に配置することにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、サイドウォール部２を撓み易くするので、トレッド部１でのエネルギーロスを相対的に減らして転がり抵抗を低減することができる。更には、サイドウォール部２が撓むことで接地面積を増加させることができる。ここで、タイヤ最大幅位置Ｐｍａｘがタイヤ断面高さＳＨの５０％の位置よりもタイヤ径方向内側にあると縦バネ定数の低減効果が低下し、逆にタイヤ断面高さＳＨの６０％の位置よりもタイヤ径方向外側にあるとタイヤ構造に無理が生じるため耐久性が低下する。特に、ビードヒール位置からタイヤ最大幅位置Ｐｍａｘまでのタイヤ径方向の高さＨｍａｘはタイヤ断面高さＳＨの５２％～５６％の範囲にあることが望ましい。
上記空気入りタイヤにおいて、タイヤ最大幅位置Ｐｍａｘにおけるカーカス層４より外側のゴム厚さＴは１ｍｍ～４ｍｍであると良い。タイヤ最大幅位置Ｐｍａｘにおけるカーカス層４より外側のゴム厚さＴを小さくすることにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、接地面積を増加させると共に、サイドウォール部２でのエネルギーロスを減らして転がり抵抗を低減することができる。ここで、ゴム厚さＴが１ｍｍよりも小さいと耐カット性が低下し、逆に４ｍｍよりも大きいとサイドウォール部２でのエネルギーロスが大きくなる。特に、ゴム厚さＴは２ｍｍ～３ｍｍであることが望ましい。
上記空気入りタイヤにおいて、カーカス層４はビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられており、該カーカス層４の巻き上げ高さＴＵＨがタイヤ断面高さＳＨの１０％～４０％であると良い。このようにカーカス層４の巻き上げ高さＴＵＨを低くすることにより、タイヤの縦バネ定数を低減し、接地面積を増加させると共に、転がり抵抗を低減することができる。ここで、カーカス層４の巻き上げ高さＴＵＨがタイヤ断面高さＳＨの１０％よりも小さいとビード部３廻りの剛性が不十分になり、逆に４０％よりも大きいと縦バネ定数の低減効果が低下する。特に、カーカス層４の巻き上げ高さＴＵＨはタイヤ断面高さＳＨの２０％～３０％であることが望ましい。
タイヤサイズ２０５／６０Ｒ１６で、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を備え、一対のビード部間にカーカス層が装架され、トレッド部がキャップトレッドゴム層とアンダートレッドゴム層との積層構造を有すると共に、トレッド部に溝及びサイプが形成され、これら溝及びサイプに基づくスノートラクションインデックスＳＴＩが１８６以上に設定された空気入りタイヤにおいて、タイヤ外径ＯＤに対するトレッドラジアスＴＲの比率（ＴＲ／ＯＤ×１００％）、タイヤ断面幅ＳＷに対する接地幅ＴＣＷの比率（ＴＣＷ／ＳＷ×１００％）、タイヤ断面高さＳＨに対するビードフィラー高さＢＦＨの比率（ＢＦＨ／ＳＨ×１００％）、タイヤ断面高さＳＨに対するタイヤ最大幅位置Ｐｍａｘの高さＨｍａｘ（Ｈｍａｘ／ＳＨ×１００％）、タイヤ最大幅位置Ｐｍａｘにおけるゴム厚さＴ、タイヤ断面高さＳＨに対するカーカス層の巻き上げ高さＴＵＨの比率（ＴＵＨ／ＳＨ×１００％）を表１のように設定した従来例、実施例１～１０及び比較例１～４のタイヤを製作した。なお、本明細書において、実施例１～７は参考例である。
これら試験タイヤについて、下記試験方法により、氷上制動性能及び転がり抵抗を評価し、その結果を表１に併せて示した。
氷上制動性能：
試験タイヤをリムサイズ１６×６．０Ｊのホイールに組み付けて排気量１５００ｃｃの前輪駆動車に装着し、空気圧を１８０ｋＰａとし、２名乗車相当の荷重条件で、氷路面からなるテストコースにおいて速度２０ｋｍ／ｈでの走行状態からＡＢＳ制動を行い、その制動距離を測定した。評価結果は、計測値の逆数を用い、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど氷上制動性能が優れていることを意味する。
転がり抵抗：
試験タイヤをリムサイズ１６×６．０Ｊのホイールに組み付けて転がり抵抗試験機に装着し、空気圧２３０ｋＰａ、荷重４．５ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件にて３０分間の予備走行を行った後、同条件にて転がり抵抗を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど転がり抵抗が小さいことを意味する。
Figure 0007031348000001
この表１から判るように、実施例１～１０のタイヤは、従来例との対比において、氷上制動性能を改善し、転がり抵抗を低減することができた。一方、比較例１～４のタイヤは、所定の寸法要件を満たしていないため氷上制動性能の改善効果が十分に得られなかった。
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 ベルトカバー層
１１Ａ キャップトレッドゴム層
１１Ｂ アンダートレッドゴム層
１２ サイドゴム層
１３ リムクッションゴム層
１４ インナーライナー層
２１ 縦溝
２２ 横溝
２３ 陸部
２４ サイプ
ＣＬ タイヤ赤道

Claims (3)

  1. 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外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カーカス層が装架され、前記トレッド部がキャップトレッドゴム層とアンダートレッドゴム層との積層構造を有すると共に、前記トレッド部に溝及びサイプが形成され、これら溝及びサイプに基づくスノートラクションインデックスＳＴＩが１８０以上である空気入りタイヤにおいて、
    前記トレッド部の子午線断面におけるトレッドラジアスがタイヤ外径の８０％～１４０％であり、前記トレッド部の接地幅がタイヤ断面幅の６６％～８３％であり、前記ビード部のビードコアの外周上に配置されるビードフィラーの高さがタイヤ断面高さの４０％以下であり、タイヤ最大幅位置がタイヤ断面高さの５２％～５６％の範囲にあることを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. タイヤ最大幅位置における前記カーカス層より外側のゴム厚さが１ｍｍ～４ｍｍ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. 前記カーカス層が前記ビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられており、該カーカス層の巻き上げ高さがタイヤ断面高さの１０％～４０％であることを特徴とする請求項１～２のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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