JP4643372B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものであり、特に、摩耗性能や転がり抵抗性能を損なうことなくアイス制動性能を向上することができ、従ってスタッドレスタイヤとして好適な空気入りタイヤに関するものである。

従来、空気入りタイヤにおいて、氷上路面における制動性能であるアイス制動性能の向上を図るための手法としては、トレッドゴム部のキャップゴム層をゴム硬度の低いゴム配合で形成するのが一般的である。しかしながら、この手法では、アイス制動性能は向上するものの、摩耗性能や転がり抵抗性能が大幅に悪化することが予測される。

ところで、特開２００２−２４０５１０号公報（特許文献１）には、騒音低減性と操縦安定性を両立するために、トレッドゴム部のベースゴム層の硬度をキャップゴム層の硬度以上に設定した上で、５０℃以上におけるベースゴム層のｔａｎδをキャップゴム層のｔａｎδよりも大きく設定することが提案されている。

また、特開２０００−１８５５２０号公報（特許文献２）には、発熱耐久性の改良と、タイヤの摩耗末期におけるウェット性の低下を抑制するために、トレッドゴム部のキャップゴム層とベースゴム層との接合位置をトレッドの溝底より高く設定した上で、０℃におけるベースゴム層のｔａｎδをキャップゴム層のｔａｎδよりも大きくし、１００℃におけるベースゴム層のｔａｎδをキャップゴム層のｔａｎδよりも小さく設定することが提案されている。

また、特開平８−２３０４１２号公報（特許文献３）には、転がり抵抗性能を損なうことなく、騒音及び操縦安定性能を改良するために、ベースゴム層をセンターベース部とサイドベース部とに分割した上で、これらの間のｔａｎδと硬度の大きさを規定し、特に、ｔａｎδについては、キャップゴム層≧サイドベース部＞センターベース部とすることが提案されている。

これらの特許文献では、トレッドゴム部のベースゴム層又はその一部を従来のベースゴム層の一般的な損失正接（ｔａｎδ）よりも大きく設定することは開示されているが、いずれの文献にも、ベースゴム層にｔａｎδの大きいゴムを配置することが、制動性能、特に氷上路面でのアイス制動性能の向上に寄与することについては何ら開示されていない。

一方、特開２００３−１２７６１３号公報（特許文献４）には、トレッドゴム部におけるベースゴム層の厚みに関し、トレッドセンター部よりもショルダー部を厚く設定することが開示されている。しかしながら、特許文献４は、ベルト層の外端の動きによって発生する熱および厚肉のトレッドショルダー部における発熱を抑制するために、上記のようにトレッド幅方向両側でベースゴム層の厚みを増加させているにすぎない。
特開２００２−２４０５１０号公報 特開２０００−１８５５２０号公報 特開平８−２３０４１２号公報 特開２００３−１２７６１３号公報

本発明は、トレッドゴム部のベースゴム層のｔａｎδをキャップゴム層に対して所定の範囲に設定した上で、該ベースゴム層の厚みをトレッドセンター部よりもトレッドショルダー部で厚く設定することにより、摩耗性能や転がり抵抗性能などの背反性能の低下を伴うことなく、アイス制動性能を向上させることができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明者は、氷上路面で制動するために必要なエネルギー、即ちアイス制動時に消費されるエネルギーについては、ゴムのヒステリシスによる損失エネルギーの寄与が大きいのではないかと考えた。そのため、制動時の損失エネルギーと定常荷重負荷時の損失エネルギーとの差が大きいタイヤは制動時に消費されるエネルギーが大きく、制動性能が向上すると考えた。そして、かかる損失エネルギーを解析したところ、損失エネルギーの大きい部位は、ベルト層の半径方向外側に設けられるトレッドのベースゴム層であり、特にそのトレッドショルダー部でのエネルギー損失率の寄与が大きいことを突き止めた。ここで、氷上路面での制動は、一般路面での制動に比べて路面の摩擦係数が小さく、そのため歪みや応力の分布及び大きさが異なるので、ベルト層やその内側のカーカス層での寄与が大きい一般路面での制動性能に比べて、ベルト層よりも外側のトレッドのベースゴム層での寄与が大きいのである。そのため、この部位での損失エネルギーが高くなるように、当該部位をｔａｎδの高いゴムで形成すれば、摩耗性能や転がり抵抗性能などの背反性能を損なうことなく、制動性能を向上できるのではないかと考え、本発明に至った。

すなわち、本発明に係る空気入りタイヤは、キャップゴム層とベースゴム層とを備えたトレッドゴム部を有する空気入りタイヤであって、ベースゴム層の−５℃でのｔａｎδ（Ｔｂ）に対するキャップゴム層の−５℃でのｔａｎδ（Ｔｃ）の比（Ｔｃ／Ｔｂ）が１．００〜３．００の範囲内にあり、かつ、トレッドゴム部の厚みに対するベースゴム層の厚みがトレッドセンター部よりもトレッドショルダー部で大きく設定されたものである。

本発明の空気入りタイヤにおいては、トレッドゴム部の厚み（Ｄｔ）に対するトレッドセンター部でのベースゴム層の厚み（Ｄｃ）の比（Ｄｃ／Ｄｔ）が０．３以下であり、かつ、トレッドゴム部の厚み（Ｄｔ）に対するトレッドショルダー部でのベースゴム層の厚み（Ｄｓ）の比（Ｄｓ／Ｄｔ）が０．３〜０．７であることが好ましい。

本発明によれば、ベースゴム層とキャップゴム層のｔａｎδの比を上記のように設定したことにより、転がり抵抗性能の悪化を抑えながら、従来の一般的なベースゴム層に比べてｔａｎδの高いゴムでベースゴム層が構成される。そして、このｔａｎδの高いベースゴム層を、エネルギー損失率の寄与が大きいトレッドショルダー部で厚くなるように配設したので、制動時のように前後方向に大きな力がタイヤに作用したとき、ショルダー部の損失エネルギーを高めて制動するために必要なエネルギーを効果的に稼ぐことができ、制動性能を向上することができる。

また、制動性能を向上させるためにトレッドゴム部のキャップゴム層の配合を変える必要がないので、摩耗性能や転がり抵抗性能などの背反性能の低下を抑えることができる。

更に、ベースゴム層の厚みをトレッド幅方向で変えることでトレッドショルダー部での損失エネルギーを高めているので、ベースゴム層の幅方向で異なるゴム配合を用いる必要がなく、コストアップを低減することができる。

以下、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤについて図面を参照して説明する。

図１は、本発明の１実施形態に係る空気入りタイヤ１０のトレッド幅方向断面図である。このタイヤ１０は、スタッドレスタイヤであり、左右一対のビード部１２及びサイドウォール部１４と、両サイドウォール部１４間にまたがるトレッド部１６とを備えて構成されている。

ビード部１２には、ビードコア１８が埋設され、その半径方向外周にゴム製のビードフィラー２０が配設されている。また、左右のビードコア１８間にはカーカス２２が設けられており、カーカス２２は、トレッド部１６からサイドウォール部１４を通り、ビード部１２においてビードコア１８の周りを折り返すことにより係止されている。また、トレッド部１６におけるカーカス２２の半径方向外側にはベルト２６が配されており、ベルト２６は、ベルトコードをタイヤ周方向に対し浅い角度で傾斜配列してなるベルト層の少なくとも２層を重ね合わせてなり、この実施形態では内側の第１ベルト層２８（最大幅ベルト層）と外側の第２ベルト層３０との２層で構成されている。

ベルト２６の半径方向外側には、トレッドゴム部３２が設けられている。トレッドゴム部３２は、接地面側のキャップゴム層３４と、ベルト２６に隣接する側のベースゴム層３６との２層で構成されている。そして、これらキャップゴム層３４とベースゴム層３６とが次のように構成されている。

キャップゴム層３４の−５℃でのｔａｎδをＴｃとし、ベースゴム層３６の−５℃での損失正接ｔａｎδをＴｂとしたとき、両者の比Ｔｃ／Ｔｂが１．００〜３．００の範囲内に設定されている。この比が１．００よりも小さいと、ベースゴム層３６での損失エネルギーが大きくなりすぎて、転がり抵抗性能が大幅に悪化する。また、この比が３．００よりも大きいと、アイス制動性能の向上効果が小さい。より好ましくは、Ｔｃ／Ｔｂが１．００〜２．００の範囲内である。また、ベースゴム層３６は、−５℃でのｔａｎδが０．１５〜０．４０のゴムからなることが好ましく、より好ましくは、０．２５〜０．４０である。また、キャップゴム層３４は、−５℃でのｔａｎδが０．３０〜０．５０のゴムからなることが好ましい。

ここで、損失正接ｔａｎδは、粘弾性スペクトロメーター（ＵＢＭ製）を使用し、幅５ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長さ２０ｍｍの試料について、初期歪み１０％、動歪み３％、周波数１５Ｈｚ、温度−５℃の条件下で測定した値である。

なお、操縦安定性を確保するため、ベースゴム層３６はキャップゴム層３４よりもモジュラスの高いゴムで構成されている。

ベースゴム層３６の厚みに関しては、トレッドセンター部ＣＥよりもトレッドショルダー部ＳＨの方が大きくなるように設定されている。より詳細には、図２にも示されるように、トレッドゴム部３２の厚みをＤｔとし、トレッドセンター部ＣＥでのベースゴム層３６の厚みをＤｃとし、トレッドショルダー部ＳＨでのベースゴム層３６の厚みをＤｓとして、これらが次の関係を満足するように設定されている。

Ｄｃ／Ｄｔ ≦ ０．３ …（１）
０．３ ≦ Ｄｓ／Ｄｔ ≦ ０．７ …（２）
Ｄｃ ＜ Ｄｓ …（３）
上記式（３）のようにベースゴム層３６の厚みをトレッドショルダー部ＳＨで大きくすることにより、エネルギー損失率の寄与が大きいトレッドショルダー部ＳＨでの損失エネルギーを効率的に高めることができ、制動性能を向上することができる。上記式（１）において、Ｄｃ／Ｄｔが０．３よりも大きいと、転がり抵抗性能が悪化する。Ｄｃ／Ｄｔの下限は、特に限定されないが、０．１以上であることが好ましい。式（２）において、Ｄｓ／Ｄｔが０．３よりも小さいと、トレッドショルダー部ＳＨでの損失エネルギーを効果的に高めるという上記の効果代が小さくなる。逆に、Ｄｓ／Ｄｔが０．７を超えると、転がり抵抗性能が大幅に悪化してしまう。Ｄｓ／Ｄｔのより好ましい範囲は０．４〜０．６である。

ここで、トレッドショルダー部ＳＨとは、加硫成形後のタイヤ１０において、第１ベルト層（最大幅ベルト層）２８の幅Ｗをトレッド幅方向に４等分したときの外側の側部区域部分のことである。トレッドセンター部ＣＥとは、第１ベルト層２８の幅Ｗをトレッド幅方向に４等分したときの中央の２区分からなる中央区域部分のことである。

また、Ｄｔは、トレッドゴム部３２の全厚みであり、第１ベルト層（最大幅ベルト層）２８の幅Ｗ内において５ｍｍ間隔でトレッドゴム部３２の厚みを測定した平均値である。Ｄｃは、トレッドセンター部ＣＥにおいて５ｍｍ間隔でベースゴム層３６の厚みを測定した平均値である。Ｄｓは、トレッドショルダー部ＳＨにおいて５ｍｍ間隔でベースゴム層３６の厚みを測定した平均値である。

上記のようにベースゴム層３６の厚みを、トレッドセンター部ＣＥとトレッドショルダー部ＳＨで変える場合、図１に示すようにトレッドショルダー部ＣＥからトレッドショルダー部ＳＨにかけて徐々に厚くなるように形成することが好ましい。

以上よりなる本実施形態の空気入りタイヤ１０であると、従来の一般的なベースゴム層に比べてｔａｎδの高いゴムでベースゴム層３６を構成した上で、このベースゴム層３６を、エネルギー損失率の寄与が大きいトレッドショルダー部ＳＨで厚くなるように配設したので、制動性能に対する寄与が大きい部位の損失エネルギーを高めて、制動するために必要なエネルギーを効果的に稼ぐことができ、転がり抵抗性能を損なうことなく、制動性能を向上することができる。また、制動性能を向上させるためにキャップゴム層３４の配合は変えないので、摩耗性能などの背反性能の低下を抑えることができる。しかも、ベースゴム層３６の厚みをトレッド幅方向で変えることでトレッドショルダー部ＳＨでの損失エネルギーを高めるものであるため、ベースゴム層３６の幅方向で異なるゴム配合を用いなくても、上記制動性能の向上を図ることができる。

（実施例１，２及び比較例１〜６）
実施例１，２のタイヤとして、図１に示す断面構造のスタッドレスタイヤを、タイヤサイズ：２０５／６５Ｒ１５として作製した。各タイヤにおけるトレッド構成は、下記表１に示すとおりであり、トレッドゴム部３２の厚みＤｔ＝１１ｍｍ、トレッドセンター部ＣＥでのベースゴム層３６の厚みＤｃ＝２．２ｍｍ、トレッドショルダー部ＳＨでのベースゴム層３６の厚みＤｓ＝５．５ｍｍとした。

実施例１，２のタイヤに対し、トレッド構成を表１の通りに変更し、その他は同様にして比較例１〜６のタイヤを作製した。ここで、比較例１はコントロールタイヤであり、図３に示すように、ベースゴム層の厚みがトレッドセンター部ＣＥとトレッドショルダー部ＳＨで一定（即ち、Ｄｃ＝Ｄｓ）であり、いずれもトレッドゴム部３２の厚みＤｔに対する比を０．２としたものである。また、比較例２は、従来手法により制動性能の向上を図ったタイヤであって、比較例１に対してキャップゴム層を低モジュラス配合に変更したものである。また、比較例３は、比較例１において、トレッドショルダー部ＳＨでの厚み比Ｄｓ／Ｄｔを０．５として増大させたものである。比較例４は、実施例１において、トレッドセンター部ＣＥでの厚み比Ｄｃ／Ｄｔを０．５として、ｔａｎδの高いベースゴム層の肉厚を全体的に厚くした例である。比較例５，６は、ベースゴム層をトレッドセンター部ＣＥとショルダー部ＳＨとでｔａｎδの異なるゴムで形成したものである。なお、各ゴムの配合は下記表２に示す通りである。また、モジュラスは、ＪＩＳ Ｋ ６２５１の加硫ゴムの引張試験方法に準拠して測定し、比較例１のキャップゴム層のモジュラスを１００とした指数で表示した。

実施例１，２及び比較例１〜６の各タイヤについて、アイス制動性能と摩耗性能と転がり抵抗を評価測定した。評価・測定方法は以下の通りである。

・アイス制動性能：使用リム：１５×６．５ＪＪ、空気圧：２００ｋＰａとして、各タイヤを２５００ｃｃの乗用車に装着する。路面温度−５℃の氷上路面において、該乗用車を助走区間で時速４０ｋｍまで加速し、初速度調整区間で試験速度４０ｋｍ／ｈを維持した後、制動開始点を通過すると同時にブレーキペダルを迅速に強く踏み込み、停止するまでその状態を維持し、停止距離を読み取る。結果は、比較例１の停止距離を１００とした逆指数表示とし、数値が大きいほど制動性能が優れることを示す。

・摩耗性能：使用リム：１５×６．５ＪＪ、空気圧：２００ｋＰａとして、各タイヤを２５００ｃｃの乗用車に装着し、テストコース（市街地と高速道の混合）にて１００００ｋｍ走行を行う。トレッドセンター部ＣＥとトレッドショルダー部ＳＨの摩耗量を測定し、両者の平均を算出する。結果は、比較例１の摩耗量を１００として指数評価し、数値が大きいほど摩耗性能が優れることを示す。

・転がり抵抗：ＳＡＥ Ｊ１２６９に準拠して測定し、比較例１の転がり抵抗を１００として指数評価し、数値が小さいほど転がり抵抗性能に優れることを示す。

表１に示すように、従来手法による比較例２では、比較例１に対して、アイス制動性能は向上したものの、摩耗性能と転がり抵抗が悪化していた。これに対し、実施例１，２では、摩耗性能や転がり抵抗を実質的に損なうことなく、アイス制動性能が向上していた。

一方、ｔａｎδの低いベースゴム層をトレッドショルダー部ＳＨで増肉した比較例３では、転がり抵抗は低減できたが、アイス制動性能が悪化していた。また、ｔａｎδの高いベースゴム層をトレッドショルダー部ＳＨだけでなくセンター部ＣＥでも増肉した比較例４では、アイス制動性能は向上したものの、転がり抵抗性能が大幅に悪化していた。また、ベースゴム層を幅方向で分割し、トレッドセンター部ＣＥでｔａｎδの高いゴム配合した比較例５では、アイス制動性能の改善効果がほとんどみられなかった。また、トレッドショルダー部ＳＨのｔａｎδを更に高くした比較例６では、アイス制動性能は向上したものの、転がり抵抗性能が大幅に悪化していた。

上記のように本発明によれば、摩耗性能や転がり抵抗性能などの背反性能の低下を伴うことなく、アイス制動性能を向上させることができるので、スタッドレスタイヤとして好適に利用することができる。

実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド幅方向断面図である。 実施形態におけるトレッドゴム部の断面模式図である。 比較例１のタイヤにおけるトレッドゴム部の断面模式図である。

符号の説明

１０…空気入りタイヤ、３２…トレッドゴム部、３４…キャップゴム層、３６…ベースゴム層、ＣＥ…トレッドセンター部、ＳＨ…トレッドセンター部、Ｄｔ…トレッドゴム部の厚み、Ｄｃ…トレッドセンター部におけるベースゴム層の厚み、Ｄｓ…トレッドショルダー部におけるベースゴム層の厚み

Claims (2)

1. キャップゴム層とベースゴム層とを備えたトレッドゴム部を有する空気入りタイヤであって、ベースゴム層の−５℃でのｔａｎδ（Ｔｂ）に対するキャップゴム層の−５℃でのｔａｎδ（Ｔｃ）の比（Ｔｃ／Ｔｂ）が１．００〜３．００の範囲内にあり、かつ、トレッドゴム部の厚みに対するベースゴム層の厚みがトレッドセンター部よりもトレッドショルダー部で大きく設定されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. トレッドゴム部の厚み（Ｄｔ）に対するトレッドセンター部でのベースゴム層の厚み（Ｄｃ）の比（Ｄｃ／Ｄｔ）が０．３以下であり、かつ、トレッドゴム部の厚み（Ｄｔ）に対するトレッドショルダー部でのベースゴム層の厚み（Ｄｓ）の比（Ｄｓ／Ｄｔ）が０．３〜０．７であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
   

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