JP7421067B2

JP7421067B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP7421067B2
Application number: JP2019194151A
Authority: JP
Inventors: 寛和柴田; 裕記杉浦; 克典清水
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2024-01-24
Anticipated expiration: 2039-10-25
Also published as: JP2021066370A

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、ロードノイズの低減および操縦安定性の向上を両立し得る空気入りタイヤに関するものである。

空気入りタイヤは左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるとともにキャップトレッドとアンダートレッドとからなるトレッド部から主に構成されている。タイヤの内側にはカーカスが設けられ、カーカスの両端部はビードコアをタイヤ内側から外側へ包みこむように折り返されている。

ところで、モータを動力源として走行する電気自動車は、内燃機関を動力源として走行する自動車と比較して、車両由来の騒音が大きく低減されている。そのため車両走行におけるノイズ源としてタイヤ由来の騒音（ロードノイズ）がクローズアップされており、さらなるロードノイズの低減が求められている。

ロードノイズを低減するには、例えばキャップトレッドゴム等のタイヤを構成する部材を柔らかくすることによって、タイヤのバネ特性を低下させる手法が知られている。しかし、例えばキャップトレッドゴムを柔らかくするとタイヤの剛性が低下することで操縦安定性が低下する問題点があり、ロードノイズの低減と操縦安定性の向上は、二律背反の関係にある。

なお、ロードノイズの低減と操縦安定性の向上を図る技術としては、例えば特許文献１～３に開示がある。

特開２００７－２５３７０８号公報特開２０１４－８００７４号公報国際公開ＷＯ２０１４／００２６３１号パンフレット

したがって本発明の目的は、ロードノイズの低減および操縦安定性の向上を両立し得る空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意研究を重ねた結果、サイドウォールゴムのタイヤ幅方向における最大厚み、サイドウォールゴムの組成、およびキャップトレッドゴムの硬度とサイドウォールゴムの硬度の比を特定化することにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下の通りである。

１．タイヤ幅方向における両側に位置するサイドウォールゴムと、タイヤ接地面を構成するキャップトレッドゴムと、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記サイドウォールゴムのタイヤ幅方向における最大厚みが１０ｍｍ～６０ｍｍであり、
前記サイドウォールゴムを構成するゴム１００質量部中、ブタジエンゴムの割合が４０質量部以上であり、
前記サイドウォールゴムを構成するゴム１００質量部に対し、充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５～１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０質量部以上含み、かつ
前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）と、前記サイドウォールゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ side）とが、下記式を満たす
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
０．７≦（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ side）≦１．７
２．前記サイドウォールゴムを構成するゴム１００質量部に対し、前記窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５～１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０～７０質量部含むことを特徴とする前記１に記載の空気入りタイヤ。
３．前記サイドウォールゴムを構成するゴム１００質量部中、前記ブタジエンゴムの割合が５０～８０質量部であることを特徴とする前記１または２に記載の空気入りタイヤ。
４．前記サイドウォールゴムを構成するゴム１００質量部に対し、オイルを０～２０質量部含むことを特徴とする前記１～３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
５．前記サイドウォールゴム下端位置が、ビードコア上端部より10ｍｍ以上高く、断面高さが、３０ｍｍ～３００ｍｍであることを特徴とすることを特徴とする前記１～４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

本発明の空気入りタイヤは、タイヤ幅方向における両側に位置するサイドウォールゴムと、タイヤ接地面を構成するキャップトレッドゴムと、を備え、前記サイドウォールゴムのタイヤ幅方向における最大厚みが１０ｍｍ～６０ｍｍであり、前記サイドウォールゴムを構成するゴム１００質量部中、ブタジエンゴムの割合が４０質量部以上であり、前記サイドウォールゴムを構成するゴム１００質量部に対し、充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５～１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０質量部以上含み、かつ前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）と、前記サイドウォールゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ side）とが、０．７≦（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ side）≦１．７を満たすことを特徴としているので、ロードノイズの低減および操縦安定性の向上を両立し得る空気入りタイヤを提供することができる。

上述のように、ロードノイズを低減するには、キャップトレッドゴムを柔らかくすることが有効であるが、その反面、操縦安定性が低下してしまう。本発明では、サイドウォールゴムのタイヤ幅方向における最大厚み、サイドウォールゴムの組成、およびキャップトレッドゴムの硬度とサイドウォールゴムの硬度の比を特定化することにより、キャップトレッドゴムがロードノイズの改善を担い操縦安定性を減じた場合でも、サイドウォールゴムが操縦安定性を補完する役割を果たし、結果として二律背反の関係にあるロードノイズの低減と操縦安定性の向上を同時に達成することが可能となった。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

（サイドウォールゴム）
本発明の空気入りタイヤに用いられるサイドウォールゴムは、タイヤ幅方向の両側に位置する部材である。タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸と平行な方向を指す。本発明において、サイドウォールゴムのタイヤ幅方向における最大厚みは１０ｍｍ～６０ｍｍであることが必要である。サイドウォールゴムのタイヤ幅方向における最大厚みがこの範囲外であると、ロードノイズの低減と操縦安定性の向上を同時に達成することができない。

本発明では、サイドウォールゴムの組成が特定される。すなわち、前記サイドウォールゴムを構成するゴム１００質量部中、ブタジエンゴムの割合が４０質量部以上であり、前記サイドウォールゴムを構成するゴム１００質量部に対し、充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５～１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０質量部以上含む。

前記ブタジエンゴムの割合が４０質量部未満である場合、前記カーボンブラックの配合量が３０質量部未満である場合、および／または、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５～１００ｍ^２／ｇの範囲外である場合は、ロードノイズの低減と操縦安定性の向上を同時に達成することができない。

ここで、本発明の効果向上の観点から、下記の形態が好ましい。
（１）前記サイドウォールゴムのタイヤ幅方向における最大厚みは、２０ｍｍ～６０ｍｍが好ましい。
（２）前記サイドウォールゴムを構成するゴム１００質量部中、前記ブタジエンゴムの割合は５０～８０質量部が好ましく、５０～７０質量部がさらに好ましい。
（３）前記サイドウォールゴムを構成するゴム１００質量部に対し、前記カーボンブラックの配合割合は３０～７０質量部が好ましく、３０～６０質量部がさらに好ましい。
（４）前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は２０～１００ｍ^２／ｇが好ましく、２５～９０ｍ^２／ｇがさらに好ましい。
なお窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、ＪＩＳＫ６２１７－２：２００１「第２部：比表面積の求め方－窒素吸着法－単点法」にしたがって測定した値である。

本発明で使用されるサイドウォールゴムを構成するゴムは、ブタジエンゴム（ＢＲ）以外にも、天然ゴム（ＮＲ）、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン－ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル－ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）等を併用することもできる。が挙げられる。本発明で使用されるサイドウォールゴムは、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。

また、前記サイドウォールゴムには、前記した成分に加えて、各種充填剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤、酸化亜鉛などのサイドウォールゴムに一般的に配合されている各種添加剤を配合することができる。また加硫の際は、公知の加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤を制限なく使用できる。これらの添加剤の配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

なお、オイルは、前記サイドウォールゴムを構成するゴム１００質量部に対し、０～２０質量部、好ましくは０～１０質量部の範囲で添加するのが好ましい。

本発明の空気入りタイヤにおけるキャップトレッドゴムは、空気入りタイヤの接地面を構成するゴムである。

本発明において、キャップトレッドゴムの組成は、下記で説明する（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ side）の関係を満たすことができれば、とくに制限されず、適宜選択することができる。
例えば、ジエン系ゴム、シリカやカーボンブラック等の各種充填剤、カップリング剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤、酸化亜鉛などのキャップトレッドゴムに一般的に配合されている各種成分を配合することができる。また加硫の際は、公知の加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤を制限なく使用できる。これらの添加剤の配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

加硫後のキャップトレッドゴムの最大厚み（アンダートレッドとの接触面からタイヤ径方向におけるタイヤ表面までの最大長さ）はとくに制限されないが、例えば２ｍｍ～２０ｍｍであり、２ｍｍ～１５ｍｍが好ましい。

また、本発明の空気入りタイヤにおけるその他の部材を構成する部材についても、各成分の配合割合はとくに制限されず、適宜選択することができる。
例えばその他の部材のゴム組成物として、ジエン系ゴム、各種充填剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤、酸化亜鉛等の一般的に配合されている各種成分を配合することができる。また加硫の際は、公知の加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤を制限なく使用できる。これらの添加剤の配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

本発明の空気入りタイヤは、前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）と、前記サイドウォールゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ side）とが、下記式を満たすことが必要である。

０．７≦（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ side）≦１．７

すなわち、（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ side）が０．７～１．７の範囲であることにより、上述のように、キャップトレッドゴムがロードノイズの改善を担い操縦安定性を減じた場合でも、サイドウォールゴムが操縦安定性を補完する役割を果たし、結果として二律背反の関係にあるロードノイズの低減と操縦安定性の向上を同時に達成することが可能となる。

本発明で言う前記キャップトレッドゴムおよびサイドウォールゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）、（Ｈｓ side）は、ＪＩＳＫ６２５３に準拠し、デュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定されたゴム硬度である。

前記キャップトレッドゴムおよびサイドウォールゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）、（Ｈｓ side）の調整は、例えば可塑剤、充填剤、加硫剤または架橋剤の増減により可能である。

なお本発明の効果が一層向上するという観点から、前記（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ side）は、０．７～１．７であることが好ましく、０．８～１．５であることがさらに好ましい。

また本発明の効果が一層向上するという観点から、前記サイドウォールゴム下端位置が、ビードコア上端部より10ｍｍ以上高く、および／または、前記サイドウォールゴムの断面高さが、３０ｍｍ～３００ｍｍであることが好ましく、１００ｍｍ～２００ｍｍであることがさらに好ましい。サイドウォールゴムの断面高さとは、タイヤ子午線断面のタイヤ径方向におけるサイドウォールゴムの長さである。

また本発明の空気入りタイヤは、従来の空気入りタイヤの製造方法に従って製造が可能であり、例えば乗用車用途が好ましい。

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

実施例１～５および比較例１～２
表１に示す配合（質量部）において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．６リットルの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練し、ゴムをミキサー外に放出して室温冷却した。次いで、該ゴムを同ミキサーに再度入れ、加硫促進剤および硫黄を加えてさらに混練し、各種サイドウォールゴムを得た。

一方、キャップトレッドゴムを常法にしたがい調製し、可塑剤もしくは充填剤の量を増減することにより、表１に示す各種硬度を有するキャップトレッドゴムを得た。

キャップトレッドゴムおよびサイドウォールゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）、（Ｈｓ side）は、ＪＩＳＫ６２５３に準拠し、デュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定した。
結果を表１に示す。

前記サイドウォールゴムと、前記キャップトレッドゴムとを組み込み、タイヤサイズ２４５／４０Ｒ１８の各種空気入りタイヤを製造した。なお、サイドウォールゴムおよびキャップトレッドゴム以外の各部材の条件は、各種空気入りタイヤ間で同一とした。

得られた各種空気入りタイヤについて、下記の評価を行った。結果を表１に示す。

操縦安定性：各試験タイヤをリムサイズ１８×８．５Ｊのホイールに組み付けて試験車両に装着し、空気圧２４０ｋＰａの条件にて、舗装路からなるテストコースにおいてテストドライバーによる官能評価を実施した。評価は５段階評価とし、「３」点を基準とし、相対評価した。
５：「３」点に対し、操縦安定性に顕著な向上が見られる。
４：「３」点に対し、操縦安定性に向上が見られる。
３：基準
２：「３」点に対し、操縦安定性に劣っていた。
１：「３」点に対し、操縦安定性に顕著に劣っていた。

ロードノイズ：各試験タイヤをリムサイズ１８×８．５Ｊのホイールに組み付けて試験車両に装着し、空気圧２４０ｋＰａの条件にて、走行時のロードノイズについてテストドライバーによる官能評価を行った。評価は５段階評価とし、「３」点を基準とし、相対評価した。
５：「３」点に対し、ロードノイズに顕著な改善が見られる。
４：「３」点に対し、ロードノイズに改善が見られる。
３：基準
２：「３」点に対し、ロードノイズが感じられる。
１：「３」点に対し、ロードノイズが顕著に感じられる。

＊１：ＢＲ（日本ゼオン（株）製ＮＩＰＯＬＢＲ１２２０）ＴＳＲ２０）
＊２：ＮＲ（ＴＳＲ２０）
＊３：カーボンブラック（日鉄カーボン社製商品名ニテロン#55S、Ｎ_２ＳＡ＝２６ｍ^２／ｇ）
＊４：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊５：アロマオイル（昭和シェル石油（株）製エキストラクト４号Ｓ）
＊６：老化防止剤（FLEXSYS社製SANTOFLEX 6PPD）
＊７：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＤＺ－Ｇ）
＊８：硫黄（四国化成工業（株）製ミュークロンＯＴ－２０）

上記の表１から明らかなように、各実施例では、サイドウォールゴムのタイヤ幅方向における最大厚み、サイドウォールゴムの組成、およびキャップトレッドゴムの硬度とサイドウォールゴムの硬度の比を特定化しているので、比較例１に比べて、ロードノイズの低減および操縦安定性の向上が両立している。
比較例２では、（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ side）が本発明で規定する上限を超えているので、操縦安定性が悪化した。

Claims

タイヤ幅方向における両側に位置するサイドウォールゴムと、タイヤ接地面を構成するキャップトレッドゴムと、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記サイドウォールゴムのタイヤ幅方向における最大厚みが２０ｍｍ～６０ｍｍであり、
前記サイドウォールゴムを構成するゴム１００質量部中、ブタジエンゴムの割合が５０～８０質量部であり、
前記サイドウォールゴムを構成するゴム１００質量部に対し、充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５～１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０～７０質量部含み、
キャップトレッドゴムの最大厚みが２ｍｍ～２０ｍｍであり、
かつ
前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）と、前記サイドウォールゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ side）とが、下記式を満たす
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
１．１８≦（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ side）≦１．４４
前記サイドウォールゴムを構成するゴム１００質量部に対し、オイルを０～２０質量部含むことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記サイドウォールゴム下端位置が、ビードコア上端部より10ｍｍ以上高く、サイドウォールゴムの断面高さが、３０ｍｍ～３００ｍｍであることを特徴とすることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。