JP4231265B2

JP4231265B2 - キャップベース構造の空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4231265B2
Application number: JP2002282296A
Authority: JP
Inventors: 和行伊藤; 博也戸田
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP2004114878A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、優れた乗心地性能と操縦安定性能を備えた空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤには、耐摩耗性能、路面グリップ性能、操縦安定性能、乗心地性能、低発熱性能、低転がり抵抗などの性能の向上が要求されている。これらの性能はトレッドを構成するゴム組成物の物性との関係が深く、耐摩耗性能、路面グリップ性能にはトレッド表面層の物性が影響し、操縦安定性能、乗心地性能、低発熱性能、低転がり抵抗性能などはトレッド全体の物性が影響し、これらの中のある種の性能、例えば操縦安定性能の向上を図れば、他の性能、例えば乗り心地性能が低下するというように二律背反の関係があることは公知である。
【０００３】
自動車の性能の向上、高速道路網の整備が一段と進み、高速で長時間走行されるようになり、これら性能の中でも耐磨耗性能を維持して路面グリップ性能、操縦安定性能及び乗心地性能の向上が安全面から強く求められている。
【０００４】
従来から、トレッドゴムをキャップとベースの２層構造にして、キャップに路面グリップ性能、耐摩耗性能などに優れたゴム組成物を用い、ベースをキャップより硬いゴム組成物で構成し操縦安定性能を向上させるための手法（特許文献１参照）、或いはベースをキャップより動的弾性率が高いゴム組成物で構成し操縦安定性能を向上させるための手法（例えば、特許文献２〜４参照）が提案され、実施されてきた。
【０００５】
一方、乗心地性能を重視する場合は、ベースをキャップより動的弾性率又は硬さが低いゴム組成物で構成する手法（例えば、特許文献５〜７参照）が提案された。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５９−９２２０２号公報（第５頁右下欄〜第６頁左上欄参照）
【特許文献２】
特開平５−１７８０１１号公報（第２頁段落０００６参照）
【特許文献３】
特開平９−２２６３１２号公報（第３頁〜第４頁段落００１４参照）
【特許文献４】
特開２００１−８８５１３号公報（第２頁段落０００７参照）
【特許文献５】
特開昭６１−２２９６０２号公報（第２頁左上欄参照）
【特許文献６】
特開平７−２６６８０５号公報（第２頁段落０００７参照）
【特許文献７】
特開平９−１５０６０５号公報（第２頁段落０００４参照）
【０００７】
【発明が解決しょうとする課題】
一般に、操縦安定性能を向上させるためにベースを硬くすれば、乗り心地性能が低下し、乗心地を向上させるためにベースを柔らかくすれば操縦安定性能が低下すると言われている。これらの手法で二律背反の関係にある操縦安定性能と乗心地性能を同時に向上させることは困難であり、性能要求の強さの度合いに応じて両者をバランスさせて対処しているのが現状である。
【０００８】
本発明は、操縦安定性能と乗り心地性能とが二律背反の関係ある問題を解消し、これらの両性能が同時に向上した空気入りタイヤを提供することを目的にしたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、操縦安定性能及び乗心地性能に対してゴム組成物の硬さが一義的に関係するのではなく、乗り心地性能に対しては常温に於ける動的弾性率が大きく影響し、操縦安定性能に対しては８０℃付近に於ける動的弾性率が影響することを知見した。
【００１０】
例えば、デュロメーター硬度が同じであっても常温に於ける動的弾性率を低くすれば、操縦安定性能の低下を伴わずに乗り心地性能がよくなり、逆に動的弾性率を同じにして硬度を下げれば、乗り心地性能は僅かによくなるが操縦安定性能は低下する。一方、８０℃付近での動的弾性率を高くすれば、操縦安定性能が良くなる。
【００１１】
従って、トレッドをキャップ／ベース構造にして、キャップより室温に於ける動的弾性率が低く、８０℃における動的弾性率が高くなるゴム組成物でベースを構成すれば、トレッドをキャップに用いるゴム組成物の単層構造に構成したタイヤより、操縦安定性能及び乗り心地性の両者がよくなる。
【００１２】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、トレッドゴムがベースとキャップの２層より構成された空気入りタイヤにおいて、前記ベースを構成するゴム組成物の動的弾性率が、キャップを構成するゴム組成物の動的弾性率より常温においては低く、温度８０℃においては高くなっていることを特徴とする空気入りタイヤである。
【００１３】
上記のような物性は、ベースのゴム組成物のうちカーボンブラックの配合量を変えたり、あるいはベースを構成するゴム組成物として、天然ゴムと、高結晶性シンジオタクティック−１，２結合ポリブタジエン樹脂とシス−１，４結合ポリブタジエンゴムよりなるポリマーアロイを含ませることにより、達成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態の空気入りタイヤの右半部断面図である。図２は、本発明の空気入りタイヤのキャップ及びベースに用いたゴム組成物の温度と動的弾性率の関係を表すグラフである。
【００１５】
図１において、符号１はカーカス、２はカーカスプライ、３はベルト、４はトレッドゴム、５はサイドウォールゴム、６はビードコアである。本実施形態の空気入りタイヤは、左右一対のビードコア６間にトロイド状に延在したカーカスプライ２からなるカーカス１と、該カーカス１のクラウン部外面に配置するベルト３と、該ベルトを覆って配置するトレッドゴム４と、該トレッドゴム４のそれぞれの側端に連設したサイドウォールゴム５とを備えている。
【００１６】
カーカス１は、タイヤ周方向に対し直角に延在した多数のコードがトロイド状に配列したカーカスプライ２の少なくとも１層が、端部を外周面にビードフィラ７を備えたビードコア６の周りに沿って半径方向内側から外方に折り返して形成される。
【００１７】
ベルト３は、タイヤ周方向に対し角度１０〜３０°傾斜したコード角度で延在するスチールコードの多数を配列したベルトプライの２枚８ａ、８ｂがコード傾斜方向を相互反対向きに積層されてなる。
【００１８】
ベルト３を覆って配置するトレッド４ゴムは、ベルト３に隣接して配置するベース９と、ベース９を覆うようにその半径方向外側に配置するキャップ１０とから構成される。
【００１９】
ベース９は、図２の温度と動的弾性率の関係を表すグラフの実線で示すように、常温（温度２５℃）で測定した動的弾性率（以下、動的弾性率をＥ'と言う）が破線で示したキャップゴムの動的弾性率より低く、８０℃で測定したＥ'がキャップゴムよりも高いゴム組成物で構成される。
【００２０】
ベースに用いられるゴム組成物は、天然ゴム又はガラス転移点が−７０℃以下のジエン系ゴムを主成分にして、高結晶性シンジオタクティック−１，２結合ポリブタジエン樹脂の４〜２５重量部とシス−１，４結合ポリブタジエンゴムの９６〜７５重量部よりなるポリマーアロイ（以下，該ポリマアロイをＶＣＲと略称する）がブレンドされたゴム成分に、比較的粒径が大きいカーボンブラック、例えばＦＥＦ級カーボンブラックが配合され、室温で測定したＥ'の値と８０℃で測定したＥ'の値の差異が小さいことが特徴とされる。
【００２１】
キャップ１０は、耐摩耗性能及び路面グリップ性能に優れたゴム組成物で構成される。キャップに用いられるゴム組成物は、ガラス転移点が−４０℃以上のジエン系合成ゴムを主成分にしたゴム成分に、ＨＡＦ級、ＩＳＡＦ級、ＳＡＦ級などの耐磨耗性の大きいカーボンブラックを配合し、湿潤路面のグリップ性能を重視する場合は、さらにシリカを追加した耐磨耗性能及び路面グリップ性能が優れたものである。
【００２２】
サイドウォールゴム５は、トレッドゴム４のそれぞれの側端からカーカス１を覆うようにしてビード部まで延在している。また、カーカス１とベルト３の端部との間に高弾性率のゴム組成物の三角パッド１１が配置されてベルト端部を補強している。
【００２３】
一般に、三角パッドは、ベルト端のセパション防止或いはトレッドで発生した衝撃による振動を減衰させるために低弾性率ゴム組成物で構成されるが、本実施形態の三角パッド１１においては、スチールコードの切断端が位置して剛性が肩落ちしたベルト端部を補強して操縦安定性能を向上させるために高弾性率ゴム組成物が用いられる。例えば、合成ゴムの混合中にフィブリル化するビニロン短繊維が配合され、高弾性率であって列理方向のＥ'が列理直角方向の１．３倍以上になるゴム組成物が乗り心地性を低下させずに操縦安定性能を向上させるので好ましい。
【００２４】
トレッドゴム４をキャップ１０とベース９の２層構造として、図２に示すように、ベース９は、キャップ１０より室温に於ける動的弾性率Ｅ´が低く、８０℃における動的弾性率Ｅ´が高くなるゴム組成物で構成しているので、トレッドゴム４をキャップに用いるゴム組成物の単層構造で構成したタイヤに比べて、操縦安定性能及び乗り心地性の二律背反する性能の両方を良好にすることができる。
【００２５】
【実施例】
本実施例のおいて、キャップ用混合ゴムは、スチレン含有量２３．５重量％のＳＢＲ３０重量部（以下、重量部を部と略称する）とスチレン含有量３５重量％のＳＢＲ７０重量部よりなるゴム成分１００部に対し、ＩＳＡＦカーボンブラック４５部、シリカ４５部、オイル４０部、亜鉛華３部、ステアリン酸１部、老化防止剤６ＰＰＤ１部、ワックス１部、硫黄２部、加硫促進剤ＣＢＳ２部配合し、これらを混合して得られた。
【００２６】
次に、ベース用混合ゴムは、天然ゴムと、１７重量％の高結晶性シンジオタクティック−１，２結合ポリブタジエン樹脂と８３重量％のシス−１，４結合ポリブタジエンゴムよりなるポリマーアロイ(宇部興産社製、商品名ＶＣＲ６１７)とを表１に示す重量割合でブレンドしたゴム成分１００部に対し、表１に示す配合剤を表１に示す割合で配合して通常の方法で混合して得られた。
【００２７】
それぞれの混合ゴムについて、下記条件で温度を変えながらＥ'を測定した。常温（２５℃）及び８０℃におけるＥ'を表１に示した。次いで、キャップ用混合ゴムをキャップに用い、ベース用混合ゴムをベースに用いて図１に示した構造のタイヤサイズ２０５／４５Ｒ１７タイヤを試作した。なお、試作番号７は、比較のために、トレッドをキャップ用混合ゴムの単層構造にした。試作タイヤについて下記条件で操縦安定性能と乗り心地性能を評価した。結果を表１示した。
【００２８】
Ｅ'の測定条件：
ユービーエム社製の動的粘弾性測定装置を使用し、初期伸張率１０％、振幅５％、周波数１５Hz、昇温速度３℃／分の条件で測定した。
操縦安定性能及び乗り心地性能：
１台の乗用車に同種のタイヤを装着し、３人の官能テスト担当ドライバーが交代で操舵応答性、走行安定性、振動、騒音などに注意しながらテストコースを高速で走行して操縦安定性能及び乗り心地性能を評価した。結果は、３人の評価を総合して、コントロールの試作番号５と比較して、かなり優れているものを＋３、優れているものを＋２、やや優れているものを＋１、同等のものを±０、やや劣っているものを−１、劣るものを−２にして、表１に示した。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１に示すように、試作番号１，４，５は、ベースゴムが、天然ゴム８０部とＶＣＲ２０部よりなるゴム成分に、カーボンブラック以外の配合剤は配合量を同じにして、カーボンブラックの配合量のみを１０部刻みで変えたものであるが、試作番号１のみが本発明のＥ'の要件を満たしている。これは、配合剤の種類が同じであっても、配合量が少し変わればＥ'の温度特性が大きく変わることを意味している。
【００３１】
試作番号１のベースは、２５℃におけるＥ'がキャップより低いので、コントロールの試作番号７よりも乗り心地性がよく、一方、８０℃におけるＥ'がキャップのそれよりも高いので、試作番号７より操縦安定性能についても優れている。
【００３２】
これに対して、試作番号４のベースは、２５℃におけるＥ'がキャップより低いので、コントロールの試作番号７より乗り心地性はよいが、８０℃におけるＥ'もキャップより低いので操縦安定性能が劣る。試作番号５のベースは、コントロールの試作番号７と比較して２５℃におけるＥ'がキャップのそれよりも高いので、乗り心地性が劣る。試作番号６のベースは、カーボンブラックＦＥＦの配合量を試作番号１と同じにしてあるが、ＶＣＲが配合されていないために、８０℃におけるＥ'がキャップのそれよりも低いので、操縦安定性能が劣っている。
【００３３】
試作番号２は、ベースゴムが、天然ゴム８０部とＶＣＲ２０部よりなるゴム成分に、カーボンブラックとしてＨＡＦを使用し、プロセスオイルを使用しないで試作したもので、本発明のＥ'の要件を満たしている。これは、配合剤（カーボンブラック）の種類をＦＥＦからＨＡＦに変えた場合にもＥ´の温度特性が変わることを意味している。
【００３４】
また、試作番号３は、天然ゴム６０部とＶＣＲ４０部よりなるゴム成分とし、カーボンブラックＦＥＦの配合量（４５部）を試作番号４と同じにしたものであるが、本発明のＥ'の要件を満たしている。これはベースゴム成分の配合量が変わればＥ'の温度特性も大きく変わることを意味している。
【００３５】
試作番号２および３のベースは、２５℃におけるＥ'がキャップより低いので、コントロールの試作番号７よりも乗り心地性がよく、一方、８０℃におけるＥ'がキャップのそれよりも高いので、試作番号７より操縦安定性能についても優れている。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなとおり、本発明によると、トレッドゴムをキャップとベースの２層構造として、ベースは、キャップより室温に於けるＥ´が低く、８０℃におけるＥ´が高くなるゴム組成物で構成しているので、従来に比べて操縦安定性能及び乗り心地性の両特性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気入りタイヤの右半部断面図である。
【図２】本発明の空気入りタイヤのキャップ及びベースに用いたゴム組成物の温度と動的弾性率の関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１カーカス
２カーカスプライ
３ベルト
４トレッドゴム
５サイドウォールゴム
６ビードコア
７ビードフィラ
９ベース
１０キャップ
１１三角パッド

Claims

トレッドゴムがベースとキャップの２層より構成された空気入りタイヤにおいて、
前記ベースを構成するゴム組成物は、天然ゴム又はガラス転移点が−７０℃以下のジエン系ゴム８０重量部に、高結晶性シンジオタクティック−１，２結合ポリブタジエン樹脂とシス−１，４結合ポリブタジエンゴムよりなるポリマーアロイ２０重量部がブレンドされたゴム成分に、ＨＡＦ級のカーボンブラック４７重量部或いはＦＥＦ級のカーボンブラック５５重量部が配合されたもの、若しくは天然ゴム又はガラス転移点が−７０℃以下のジエン系ゴム６０重量部に、高結晶性シンジオタクティック−１，２結合ポリブタジエン樹脂とシス−１，４結合ポリブタジエンゴムよりなるポリマーアロイ４０重量部がブレンドされたゴム成分に、ＦＥＦ級のカーボンブラック４５重量部が配合されたものから選択され、前記キャップを構成するゴム組成物は、ガラス転移点が−４０℃以上のジエン系合成ゴムを主成分にしたゴム成分１００重量部にＩＳＡＦ級のカーボンブラック４５重量部が配合され、前記ベースを構成するゴム組成物の動的弾性率（測定条件：初期伸張率１０％、振幅５％、周波数１５Ｈｚ及び昇温速度３℃／分）が、キャップを構成するゴム組成物の動的弾性率より常温においては低く、温度８０℃においては高くなっていることを特徴とする空気入りタイヤ。