JPWO2013140999A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

本発明は、偏摩耗の発生を抑制しながら、転がり抵抗性とウエットグリップ性とを両立させるようにした空気入りタイヤを提供する。本発明の空気入りタイヤは、キャップゴム10をタイヤ赤道線CLに跨るセンター部10cとその両側に位置するショルダー部10s、10sとに区分し、センター部10cにはショルダー部10sに比して0℃のtanδが高いウエットグリップ性重視のコンパウンドを配置し、両ショルダー部10s、10sにはセンター部10cに比して60℃のtanδが低い転がり抵抗性重視のコンパウンドを配置すると共に、両ショルダー部10s、10sにおける最外側主溝9a、9zのショルダー側にそれぞれ周方向細溝11、11を形成する。

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、トレッド部のセンター領域と両ショルダー領域とに互いに物性の異なるコンパウンドを配置した空気入りタイヤにおける偏摩耗の発生を抑制しながら、転がり抵抗性とウエットグリップ性とを両立させるようにした空気入りタイヤに関する。
一般に、タイヤの転がり抵抗を低減させるための手法として、トレッド部を構成するキャップゴムに60℃のtanδが低い転がり抵抗性重視のゴムを使用することによって、キャップトレッドの粘性損失を低減させることが広く行なわれてきた。ところが、この種のタイヤでは、湿潤路面におけるグリップ性能が低下するという問題を孕んでおり、近年では、ウエットグリップ性を向上させるための対策が強く求められてきた。
一方、タイヤのウエットグリップ性を向上させるための対策として、0℃のtanδが高いウエットグリップ性重視のゴムをキャップゴムとして使用するのが好ましいことが知られている。しかしながら、0℃における高いtanδと60℃における低いtanδとを同時に併せ持ったコンパウンドを得ることは技術的に限界があることから、キャップゴムとして単一のコンパウンドを使用して上述する要求に応えることは極めて難しいという問題があった。
従来、空気入りタイヤの要求性能を満たすために、キャップゴムのタイヤ幅方向に複数種類の異なる物性を有するゴムを配置するようにした提案がある(例えば、特許文献1、2参照)。しかし、特許文献1では、センター領域を軟質ゴムで構成しているため、偏摩耗が生じ易いという欠点があり、特許文献2では、センター部に転がり抵抗性重視のゴムを配置し、ショルダー部にウエットグリップ性重視のゴムを配置しているため、転がり抵抗性が悪化するという欠点があり、いずれの提案にあっても、転がり抵抗性とウエットグリップ性とを両立させるための対策としては不十分であり、さらなる改善が求められてきた。
日本国特開平6−262907号公報 日本国特開2006−240507号公報
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解消するもので、偏摩耗の発生を抑制しながら、転がり抵抗性とウエットグリップ性とを両立させるよう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、以下の(1)の構成を有するものである。
(1)トレッド部にタイヤ周方向に延びる少なくとも2本の主溝を形成すると共に、トレッド部を構成するキャップゴムをタイヤ赤道線に跨るセンター部とその両側に位置するショルダー部とに区分し、該センター部と両ショルダー部とに物性を異にするコンパウンドを配置した空気入りタイヤにおいて、前記センター部と両ショルダー部との境界面を前記主溝のうちの最もショルダー側に位置する最外側主溝のタイヤ赤道線側に位置させ、前記センター部の幅をタイヤ赤道線を中心にしてタイヤ接地幅の20〜70%の範囲に設定すると共に、前記両ショルダー部における最外側主溝のショルダー側にタイヤ周方向に延びる少なくとも1本の周方向細溝を形成し、前記センター部に0℃でのtanδが両ショルダー部のコンパウンドよりも高いコンパウンドを配置する一方で、前記両ショルダー部に60℃でのtanδがセンター部よりも低いコンパウンドを配置し、前記センター部及び両ショルダー部のコンパウンドのJISA硬さをそれぞれ60超にし、かつ前記センター部のコンパウンドのJISA硬さと両ショルダー部のコンパウンドのJISA硬さとの差を3以下にしたことを特徴とする空気入りタイヤ。
さらに、上述する構成において、以下の(2)〜(7)のいずれかの構成とすることが好ましい。
(2)前記センター部に0℃のtanδが0.4以上で、かつ60℃のtanδが0.1〜0.35であるコンパウンドを配置し、前記両ショルダー部に0℃のtanδが0.3〜0.6で、かつ60℃のtanδが0.2以下であることを特徴とするコンパウンドを配置した上記(1)に記載の空気入りタイヤ。
(3)前記周方向細溝の中心線をタイヤ赤道線を中心にしてタイヤ接地幅の105%に相当する位置よりもタイヤ赤道線側に位置させると共に、該周方向細溝の開口幅を0.5〜3.0mmにし、かつ溝深さを前記最外側主溝の溝深さより小にしたことを特徴とする上記(1)または(2)に記載の空気入りタイヤ。
(4)前記センター部と両ショルダー部との境界面を前記最外側主溝のタイヤ赤道線側の溝壁からタイヤ赤道線側に向けて前記最外側主溝の開口幅の20%以上離れた距離に位置させたことを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
(5)前記最外側主溝の中心線を、タイヤ赤道線を中心にしてタイヤ接地幅の40〜70%の範囲内に位置させたことを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
(6)前記センター部と両ショルダー部との境界面を、タイヤ子午線断面上において、タイヤ径方向と略平行となる面に形成したことを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
(7)前記センター部と両ショルダー部との境界面を、タイヤ子午線断面上において、該センター部の幅がタイヤ径方向外側から内側に向かって徐々に拡大する形状の傾斜面に形成したことを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
請求項1にかかる本発明の空気入りタイヤによれば、トレッド部を構成するキャップゴムをタイヤ赤道線に跨るセンター部とその両側に位置するショルダー部とに区分し、センター部と両ショルダー部との境界面を最外側主溝のタイヤ赤道線側に位置させ、かつセンター部の幅をタイヤ接地幅の20〜70%の範囲に設定したうえで、タイヤ走行時に路面との接触圧が大きいセンター部にはショルダー部に比して0℃のtanδが高いウエットグリップ性重視のコンパウンドを配置したので、湿潤路面におけるグリップ特性を向上させることができると同時に、タイヤ走行時に大きな変形を伴う最外側主溝の近傍を含めた両ショルダー部にはセンター部に比して60℃のtanδが低い転がり抵抗性重視のコンパウンドを配置したので、転がり抵抗性を効率よく向上させることができる。
しかも、センター部と両ショルダー部には、JISA硬さが60超のコンパウンドを配置したので、トレッド面における偏摩耗が抑制されると同時に、センター部と両ショルダー部とにおけるJISA硬さの差を3以内に抑えたので、センター部と両ショルダー部との境界における剛性の変化が抑制され、クラックの発生要因になったり、段差摩耗の発生要因になることがない。
さらに、左右のショルダー部における最外側主溝のショルダー側にそれぞれタイヤ周方向に延びる周方向細溝を形成したので、この周方向細溝がタイヤ走行時において溝幅を変化させることにより、タイヤ変形時における粘性損失が大きいバットレス部の変形を緩和して、転がり抵抗性の向上効果を促進させている。
図1は、本発明の空気入りタイヤの一実施態様例を示す子午線断面図である。 図2は、図1に示した本発明の空気入りタイヤにおけるトレッド部を取り出して示す要部子午線断面図である。 図3(a)〜(c)は、それぞれ本発明の空気入りタイヤの他の実施態様を示すものであり、図2に相当する要部子午線断面図である。
本発明の空気入りタイヤの実施形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の空気入りタイヤの一実施態様例を示す子午線断面図、図2は図1のタイヤにおけるトレッド部を取り出して示す子午線断面図である。
本発明の空気入りタイヤ1は、図1に例示するように、トレッド部2からサイドウォール部3、3を経て左右一対のビード部4、4に埋設されたビードコア5、5に至るカーカス層6と、カーカス層6の外周側に配置されたベルト層7、8とを備えており、トレッド部2にはタイヤ周方向に延びる少なくとも2本(図では3本)の主溝9a、9b、9zが形成されている。
トレッド部2を構成するキャップゴム10は、タイヤ赤道線CLを挟むセンター部10cとその両側に位置するショルダー部10s、10sとに区分され、センター部10cと両ショルダー部10s、10sとには、物性を異にするゴム組成物が配置されている。なお、図中12はベースゴムを示している。
そして、本発明では、図2に示すように、センター部10cと両ショルダー部10s、10sとの境界面Q、Qを、主溝9a、9b、9zのうちの最もショルダー側に位置する最外側主溝9a、9zのタイヤ赤道線CL側に位置させ、センター部10cの幅Wをタイヤ赤道線CLを中心にしてタイヤ接地幅TWの20〜70%,好ましくは30〜60%の範囲に設定するとともに、両ショルダー部10s、10sにおける最外側主溝9a、9zのショルダー側にそれぞれタイヤ周方向に延びる少なくとも1本(図では1本)の周方向細溝11、11を形成している。
そして、センター部10cには0℃でのtanδが両ショルダー部10s、10sのコンパウンドよりも高いコンパウンドを配置する一方で、両ショルダー部10s、10sには60℃でのtanδがセンター部10cよりも低いコンパウンドを配置し、センター部10c及び両ショルダー部10s、10sのコンパウンドのJISA硬さをそれぞれ60超、好ましくは75以下にすると共に、センター部10cのコンパウンドのJISA硬さと両ショルダー部10s、10sのコンパウンドのJISA硬さとの差を3以下にしている。
このように、キャップゴム10をタイヤ赤道線CLに跨るセンター部10cとその両側に位置するショルダー部10s、10sとに区分し、センター部10cと両ショルダー部10s、10sとの境界面Q、Qを最外側主溝9a、9zのタイヤ赤道線CL側に位置させ、かつセンター部10cの幅Wをタイヤ接地幅TWの20〜70%の範囲に設定したうえで、タイヤ走行時に路面との接触圧が大きいセンター部10cにはショルダー部10s、10sに比して0℃のtanδが高いウエットグリップ性重視のコンパウンドを配置したので、湿潤路面におけるグリップ特性を向上させることができると同時に、タイヤ走行時に大きな変形が生ずる最外側主溝9a、9zの近傍を含めて両ショルダー部10s、10sにはセンター部10cに比して60℃のtanδが低い転がり抵抗性重視のコンパウンドを配置したので、転がり抵抗性を効率よく向上させることができる。
しかも、センター部10cと両ショルダー部10s、10sには、それぞれJISA硬さが60超のコンパウンドを配置したので、トレッド面における偏摩耗が抑制されると同時に、センター部10cと両ショルダー部10s、10sとにおけるJISA硬さの差を3以内に抑えたので、センター部10cと両ショルダー部10s、10sとの境界面Q、Qにおける剛性の変化が抑制され、クラックの発生要因になったり、段差摩耗の発生要因になることがない。
さらに、左右のショルダー部10s、10sにおける最外側主溝9a、9zのショルダー側には、それぞれタイヤ周方向に延びる周方向細溝11、11を形成したので、この周方向細溝11、11がタイヤ走行時において溝幅を変化させることにより、タイヤ変形時における粘性損失が大きいバットレス部の変形を緩和して、転がり抵抗性の向上効果を促進させる役割を果たしている。
上述する構成からなる本発明の空気入りタイヤ1は、タイヤ接地幅TWに対するセンター部10cの幅Wを20〜70%の範囲内において任意に変化させることにより、転がり抵抗性とウエットグリップ性との重み付けを自由に設定することができる。ここで、センター部10cの幅Wがタイヤ接地幅TWの20%未満にするとウエットグリップ性の向上効果が不足することになり、70%超にすると転がり抵抗性の向上効果が不足することになる。
本発明において、0℃におけるtanδとは、JIS K6394に準拠して粘弾性スペクトロメーター(東洋精機製作所製)を使用し、温度0℃、周波数20Hz、静歪10%、動歪±2%の条件で測定したときの値をいい、60℃におけるtanδとは、温度を60℃として同じ条件により測定したときの値をいう。また、JISA硬さとは、JIS K6253に準拠してデュロメーター試験機を使用して測定したときのタイプAによるゴム硬さをいう。
また、タイヤ接地幅TWとは、タイヤを正規リムに嵌合すると共に、空気圧230kPaを充填して、JATMA規定の最大負荷能力の75%に相当する荷重を負荷させたときのタイヤ接地面における幅方向の最大直線距離をいう。
なお、図1及び図2に示した実施態様では、トレッド部2にタイヤ周方向に延びる3本の主溝9a、9b、9zを形成した場合を示したが、本発明は、トレッド部2に形成する主溝の数はこれに限られることなく、図3(a)及び(b)に例示するように、2本の主溝9a、9zまたは4本の主溝9a、9b、9c、9z、或いはそれ以上の主溝9a、9b、・・・、9zを形成する場合がある。
本発明において、センター部10cには0℃のtanδが好ましくは0.4以上、より好ましくは0.5〜0.95で、60℃のtanδが好ましくは0.1〜0.35、より好ましくは0.1〜0.2であるコンパウンドを配置し、両ショルダー部10s、10sには0℃のtanδが好ましくは0.3〜0.6、より好ましくは0.4〜0.6で、60℃のtanδが好ましくは0.2以下、より好ましくは0.15以下であるコンパウンドを配置することが好ましい。これにより、転がり抵抗性とウエットグリップ性とをバランスよく両立させることができる。
さらに、周方向細溝11、11の中心線を、タイヤ赤道線CLを中心にしてタイヤ接地幅TWの105%に相当する位置よりもタイヤ赤道線CL側に位置させると共に、これら周方向細溝11、11の開口幅wをそれぞれ0.5〜3.0mmにし、かつ溝深さhを最外側主溝9a、9zの溝深さより小にすることが好ましい。これにより、転がり抵抗性の向上効果を効率よく促進させながら、周方向細溝11、11の近傍からのクラックの発生を防止することができる。
ここで、周方向細溝11の開口幅wを0.5mm未満にすると転がり抵抗性の向上効果が不足することになり、3.0mm超になるとショルダー部10sにおける剛性が低下して操縦安定性が低下する要因になる。また、周方向細溝11の溝深さhを最外側主溝9a、9zの溝深さより大きくすると、ショルダー部10sにおける剛性の低下要因になると同時に、溝底からクラックが発生しやすくなり耐久性の低下要因になる。
なお、図1及び図2の実施形態では、周方向細溝11、11をタイヤ接地端のショルダー側に形成した場合を示したが、周方向細溝11、11はタイヤ接地端の近傍におけるタイヤ赤道線CL側に形成する場合がある。
本発明において、好ましくは、センター部10cと両ショルダー部10s、10sとの境界面Q、Qを、最外側主溝9a、9zのタイヤ赤道線CL側の溝壁からタイヤ赤道線CL側に向けて最外側主溝9a、9zの開口幅の20%以上離れた距離に位置させるのがよい。これにより、粘性損失が大きくなる最外側主溝9a、9zの近傍を60℃のtanδが低いコンパウンドで囲むことができるので、転がり抵抗性を確実に向上させることができる。
本発明において、さらに好ましくは、最外側主溝9a、9zの中心線をタイヤ赤道線CLを中心にしてタイヤ接地幅TWの40〜70%、好ましくは50〜65%の範囲内に位置させるとよい。これにより、転がり抵抗性とウエットグリップ性とを一層バランスよく両立させることができる。
また、本発明の空気入りタイヤ1では、センター部10cと両ショルダー部10s、10sとの境界面Q、Qを、図2に示すように、タイヤ子午線断面図上において、タイヤ径方向と略平行となる面に形成するか、あるいは、図3(c)に示すように、センター部10cの幅Wがタイヤ径方向外側から内側に向かって徐々に拡大する傾斜面に形成するとよい。境界面Q、Qを、上述したような傾斜面に形成した場合には、タイヤの摩耗が進行して排水性が低下した場合にあっても、トレッド面に露出するウエットトラクション性重視のコンパウンドからなるセンター部10cの幅Wが拡大することにより、良好なウエットトラクション性を確保することが可能になるため、ウエットトラクション性重視のタイヤに対して好ましく適用することができる。
上述するように、本発明の空気入りタイヤは、キャップゴムをタイヤ赤道線に跨るセンター部とその両側に位置するショルダー部とに区分し、センター部にはショルダー部に比して0℃のtanδが高いウエットグリップ性重視のコンパウンドを配置し、両ショルダー部にはセンター部に比して60℃のtanδが低い転がり抵抗性重視のコンパウンドを配置することにより、転がり抵抗性とウエットグリップ性とを両立させるようにしたもので、簡単な構成でありながら優れた効果を発揮することから、低燃費タイヤにおける湿潤路面での制駆動性能を改良するためのタイヤとして幅広く適用することができる。
タイヤサイズを195/65R15、タイヤ構造を図1として、キャップトレッドのコンパウンドを60℃のtanδが低い転がり抵抗重視のコンパウンドで構成した従来タイヤ(従来例)と、キャップトレッドにおけるコンパウンドの配置形態、トレッド部と両ショルダーに配置するコンパウンドの物性、周方向細溝の有無及びその仕様を表1のように異ならせた本発明タイヤ(実施例1〜4)及び比較タイヤ(比較例1〜5)とをそれぞれ作製した。なお、各タイヤでは、表1の仕様を除く全ての仕様をそれぞれ共通にした。
これら10種類のタイヤについて、それぞれ以下の方法により転がり抵抗性、ウエットグリップ性及び偏摩耗性を評価し、その結果を従来タイヤを100とする指数により表1に併記した。数値が大きいほど優れていることを示す。
なお、表1では、60℃のtanδが低い転がり抵抗重視のコンパウンドを「低発熱ゴム」と表示し、0℃のtanδが高いウエットグリップ性重視のコンパウンドを「高発熱ゴム」と表示すると共に、「低発熱ゴムと高発熱ゴムの配置」については、「低発熱ゴム」を「低」と表示し、「高発熱ゴム」を「高」と表示したうえで、これら「低発熱ゴム」と「高発熱ゴム」とのタイヤ幅方向における配置関係を横方向に並べて示した。
また、表1では、タイヤ接地幅に対する「低発熱ゴム」及び「高発熱ゴム」の幅が占める比率を単に「接地幅比率(%)」と表示した。
〔転がり抵抗性の評価〕
各タイヤをリム(サイズ:15×6J)に嵌合して空気圧210kPaを充填し、室内ドラム試験機(ドラム半径:854mm)により、荷重4.82kNを負荷させて、速度80km/hにて30分間予備走行させた後、転がり抵抗値を測定し、その結果の逆数を以って転がり抵抗性の評価とした。
〔ウエットグリップ性の評価〕
各タイヤをリム(サイズ:15×6J)に嵌合して空気圧180kPaを充填すると共に、μーS評価車両の前後輪に装着して、湿潤路面からなるテストコースを負荷荷重4.52kN、速度65km/hにて走行させ、ブレーキ負荷時に得られる摩擦係数を測定し、その最大値を以ってウエットグリップ性の評価とした。
〔偏摩耗性の評価〕
各タイヤをリム(サイズ:15×6J)に嵌合して空気圧210kPaを充填すると共に、国産車両の前後輪に装着して、乾燥路面からなるテストコースを平均速度70km/hにて1万km走行させた後のセンター部における主溝の残溝量とショルダー部における主溝の残溝量とを測定し、ショルダー部における主溝の残溝量に対するセンター部における主溝の残溝量の比を以って偏摩耗性の評価とした。
Figure 2013140999
表1より、本発明タイヤは、従来タイヤ及び比較タイヤに比して、良好な偏摩耗性を維持しながら、転がり抵抗性及びウエットグリップ性をバランスよく向上させていることがわかる。
なお、比較例1は、キャップトレッドのコンパウンドを高発熱ゴムで構成したため、転がり抵抗性が悪化し、比較例2は、センター部に低発熱ゴムを配置し両ショルダー部に高発熱ゴムを配置したため、転がり抵抗性が悪化し、比較例3は、センター部に配置した高発熱ゴムの幅が広すぎたため、転がり抵抗性が悪化し、比較例4は、センター部に配置した高発熱ゴムのJISA硬さが小さすぎたため、偏摩耗性が悪化し、比較例5は、ショルダー部に周方向細溝を形成しなかったため、センター部に高発熱ゴムを配置した影響を受けて転がり抵抗性が悪化した、ことをそれぞれ確認した。
また、上述する低発熱ゴム及び高発熱ゴムのコンパウンドの配合例として、実施例2のタイヤにおける低発熱ゴム及び高発熱ゴムの配合内容を表2に示した。
Figure 2013140999
1:空気入りタイヤ
2:トレッド部
9a、9b、9c、9z:主溝
9a、9z:最外側主溝
10:キャップゴム
10c:センター部
10s:ショルダー部
11:周方向細溝
Q:境界面
CL:タイヤ赤道線
TW:トレッド接地幅
W:センター部の幅

Claims (7)

  1. トレッド部にタイヤ周方向に延びる少なくとも2本の主溝を形成すると共に、トレッド部を構成するキャップゴムをタイヤ赤道線に跨るセンター部とその両側に位置するショルダー部とに区分し、該センター部と両ショルダー部とに物性を異にするコンパウンドを配置した空気入りタイヤにおいて、
    前記センター部と両ショルダー部との境界面を前記主溝のうちの最もショルダー側に位置する最外側主溝のタイヤ赤道線側に位置させ、前記センター部の幅をタイヤ赤道線を中心にしてタイヤ接地幅の20〜70%の範囲に設定すると共に、前記両ショルダー部における最外側主溝のショルダー側にタイヤ周方向に延びる少なくとも1本の周方向細溝を形成し、前記センター部に0℃でのtanδが両ショルダー部のコンパウンドよりも高いコンパウンドを配置する一方で、前記両ショルダー部に60℃でのtanδがセンター部よりも低いコンパウンドを配置し、前記センター部及び両ショルダー部のコンパウンドのJISA硬さをそれぞれ60超にし、かつ前記センター部のコンパウンドのJISA硬さと両ショルダー部のコンパウンドのJISA硬さとの差を3以下にしたことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記センター部に0℃のtanδが0.4以上で、かつ60℃のtanδが0.1〜0.35であるコンパウンドを配置し、前記両ショルダー部に0℃のtanδが0.3〜0.6で、かつ60℃のtanδが0.2以下であるコンパウンドを配置したことを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記周方向細溝の中心線をタイヤ赤道線を中心にしてタイヤ接地幅の105%に相当する位置よりもタイヤ赤道線側に位置させると共に、該周方向細溝の開口幅を0.5〜3.0mmにし、かつ溝深さを前記最外側主溝の溝深さより小にした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。
  4. 前記センター部と両ショルダー部との境界面を前記最外側主溝のタイヤ赤道線側の溝壁からタイヤ赤道線側に向けて前記最外側主溝の開口幅の20%以上離れた距離に位置させたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記最外側主溝の中心線を、タイヤ赤道線を中心にしてタイヤ接地幅の40〜70%の範囲内に位置させたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記センター部と両ショルダー部との境界面を、タイヤ子午線断面上において、タイヤ径方向と略平行となる面に形成したことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  7. 前記センター部と両ショルダー部との境界面を、タイヤ子午線断面上において、該センター部の幅がタイヤ径方向外側から内側に向かって徐々に拡大する形状を示す傾斜面に形成したことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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