JP4812015B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、センターゴムの下方で連通しつつトレッド表面ではセンターゴムのタイヤ幅方向の両側に配されたショルダーゴムを備える空気入りタイヤに関する。

従来より、空気入りタイヤにおいて、転がり抵抗性能とＷＥＴ性能とを両立させるために、トレッドゴムをタイヤ幅方向に複数領域に分割し、それらの領域に配されるゴムの損失正接ｔａｎδ（損失正接＝損失弾性率／貯蔵弾性率、以下ｔａｎδと省略する。）を適宜設定したものが提案されている。

例えば、下記特許文献１では、トレッドゴムのタイヤ赤道線付近に高弾性ゴムを、ショルダー部付近に低弾性ゴムを配し、それぞれのｔａｎδを略同一とした空気入りタイヤが提案されている。上記タイヤは、高弾性ゴムによりタイヤ赤道線付近の歪みを小さくするとともに、低弾性ゴムによりショルダー部付近の応力を低減することで、トレッドゴムの消費エネルギーを低減し、転がり抵抗の低減を図るものである。更に、ｔａｎδを略同一に設定することで、弾性率の違いによるＷＥＴ性能等の低下を回避するものである。

また、下記特許文献２では、タイヤ赤道線付近のトレッドゴムの０℃におけるｔａｎδを０．６以上、ショルダー部のトレッドゴムの６０℃でのｔａｎδを０．２以下とした空気入りタイヤが提案されている。上記タイヤは、トレッドゴムの０℃でのｔａｎδが大きいほど、ＷＥＴ排水性が良好になり、６０℃でのｔａｎδが小さいほど、転がり抵抗性能が良好となるという知見に基づいたもので、上記構成によりＷＥＴ排水性と転がり抵抗性能の両立を図るものである。

しかしながら、上記特許文献１に係る空気入りタイヤは、ショルダー部のトレッドゴムのｔａｎδが低く、ＷＥＴ制動性能が十分でないことが判明した。また、センター部のトレッドゴムのｔａｎδが低く、ドライ制動性能が十分でないことが判明した。

また、上記特許文献２に係る空気入りタイヤは、６０℃でのｔａｎδが小さいトレッドゴムをショルダー部に配置するため、制動時に荷重が増大するショルダー部において、変形エネルギーを制動力として消費できないので、ＷＥＴ制動性能が悪化することが判明した。

つまり、実車のタイヤ挙動においては、特にＡＢＳが作動した制動時に前輪に大きな荷重移動と制動力が加わると、タイヤのパターンブロックが座屈を起こり易く、路面とブロックとの実接触面積が小さくなるため、ゴムの粘弾性特性を活かせないことがある。よって、ゴムのｔａｎδの設定だけでは、ＷＥＴ制動性能の向上を図るのに不十分であることが判明した。そして、タイヤのパターンブロックの座屈現象は、瞬時の荷重移動が生じる結果、タイヤ接地面積内の幅方向端部の接地圧力が定常転動状態に比べて急激高まるため、引き起こされることが判明している。

一方、特許文献１〜２のように、トレッドゴムをタイヤ幅方向に（トレッド厚み方向でなく）分割した構造では、上下方向でｔａｎδのバランスを変化させることができないため、上部のゴムの性能依存性が大きいため、転がり抵抗性能とドライ制動性能とを両立させるのに限界があった。

なお、特許文献３には、スタッドレスタイヤのトレッドゴムを厚み方向に分割して、両側のショルダーゴムをセンターゴムの下方で連通させた構造が開示されているが、両ショルダー部の片減り防止することを目的としており、転がり抵抗性能とドライ制動性能とを両立させることを目的とするものではない。

特開平７−１６４８２１号公報 特開２００３−２２６１１４号公報 特開昭６０−１３５３０９号公報

そこで、本発明の目的は、分割トレッドを備えることで、転がり抵抗性能、ＷＥＴ制動性能、およびドライ制動性能を全て満足することができる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明の空気入りタイヤは、１対のビード部と、前記ビード部から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部間に設けたトレッド部とを有する空気入りタイヤにおいて、前記トレッド部に配されるトレッドゴムは、トレッド表面でタイヤ幅方向に少なくとも３分割されるとともに、トレッド表面でタイヤ幅方向の中央部に配されたセンターゴムと、そのセンターゴムの下方で連通しつつトレッド表面では前記センターゴムのタイヤ幅方向の両側に配されたショルダーゴムとを備え、前記センターゴムの６０℃での損失正接ｔａｎδは０．１６以上であり、前記ショルダーゴムの６０℃での損失正接ｔａｎδは０．１５以下であり、前記ショルダーゴムの０℃での損失正接ｔａｎδは０．７以上であり、前記センターゴムの２５℃での絶対弾性率｜Ｅ＊｜が前記ショルダーゴムの値より大きく、前記ショルダーゴムの２５℃での絶対弾性率｜Ｅ＊｜は９ＭＰａ以下であることを特徴とする。なお、本発明におけるｔａｎδ等の物性値は、具体的には実施例の測定方法により測定される値である。

本発明の空気入りタイヤによれば、制動時の面圧が高いトレッド部の接地端側に６０℃でのｔａｎδが大きいショルダーゴムを配置することにより、ゴムの粘弾性特性を活かしてＷＥＴ制動性能を高めることができる。その際に、センターゴムよりショルダーゴムの絶対弾性率を小さくすることで、パターンブロックの座屈を抑制して、ＷＥＴ制動性能をより確実に高めることができる。また、センターゴムの６０℃での損失正接ｔａｎδをショルダーゴムの値より大きくすることで、転がり抵抗に影響し易いショルダー部の損失を抑えることができ、ドライ制動性能に影響し易いセンター部の損失を高めることによって、転がり抵抗性能とドライ制動性能とを両立させることができる。更に、両側のショルダーゴムをセンターゴムの下方で連通させた構造を採用することによって、センター部下方のｔａｎδが低減するため、転がり抵抗性能とドライ制動性能とを両立させることができる。その結果、転がり抵抗性能、ＷＥＴ制動性能、およびドライ制動性能を全て満足することができる。

上記において、前記センターゴムの０℃での損失正接ｔａｎδが前記ショルダーゴムの値より小さいことが好ましい。ＷＥＴ制動性能に影響し易いショルダーゴムの０℃での損失正接ｔａｎδが大きくなることによって、ＷＥＴ制動性能をより向上させることができる。

以上の観点から、前記センターゴムの６０℃での損失正接ｔａｎδは０．１６以上であり、前記ショルダーゴムの６０℃での損失正接ｔａｎδは０．１５以下であり、前記ショルダーゴムの０℃での損失正接ｔａｎδは０．７以上であり、前記ショルダーゴムの２５℃での絶対弾性率｜Ｅ＊｜は９ＭＰａ以下であることが好ましい。

また、前記センターゴムの下方で連通する前記ショルダーゴムの厚みが、平均値で１．０〜３．０ｍｍであることが好ましい。この厚みの範囲内であると、トレッドをタイヤ幅方向に分割して物性を変えることによる効果が十分得られると共に、転がり抵抗性能とドライ制動性能とをより確実に両立させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の空気入りタイヤの一例を示す半断面図である。本発明の空気入りタイヤは、図１に示すように、一対のビード部３と、ビード部３から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２間に設けたトレッド部１とを備える。この構造は一般的なタイヤと同じ構造であり、本発明は当該構造を有する何れのタイヤにも適用することができる。

一対のビード部３の間にはカーカス層６が架け渡されるように配される。カーカス層６はポリエステル等のコードをゴム引きした１層から形成されたラジアルカーカスであり、カーカス層６のタイヤ幅方向外側にはゴム層が形成される。また、チューブレスタイヤでは最内層にインナーライナー層４が形成される。カーカス層６のタイヤ径方向外側には、たが効果による補強を行うベルト層５が配置され、そのベルト層５のタイヤ径方向外側にトレッド部１が形成される。ベルト層５はタイヤ赤道線Ｃに対して約２０°の傾斜角度で平行配列したスチールコードをゴム引きした２層を、スチールコードがタイヤ赤道線Ｃを挟んで交差するように積層して形成される。

トレッド部１を形成するトレッドゴム９の原料としては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられる。これらのゴムはカーボンブラックやシリカ等の充填材で補強されると共に、加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等が適宜配合される。

トレッド部１に配されるトレッドゴム９は、トレッド表面９ａでタイヤ幅方向に少なくとも３分割される。トレッドゴム９は、トレッド表面９ａでタイヤ幅方向の中央部に配されたセンターゴム７と、そのセンターゴム７の下方で連通しつつトレッド表面９ａではセンターゴム７のタイヤ幅方向の両側に配されたショルダーゴム８とを備える。本実施形態では、トレッドゴム９の底部にベースゴム９ｂを備えるキャップベース構造を採用する例を示す。

センターゴム７とショルダーゴム８との境界１０は、タイヤ赤道線Ｃからタイヤ幅方向外側に向かって、タイヤ赤道線Ｃからトレッド部１の接地端Ｋまでの距離Ｗの０．５〜０．８倍の距離にあることが好ましい。更に、境界１０は、トレッド部１に形成された周方向溝１１の底面又は側面に配置されていることが好ましい。境界１０がトレッド部１の陸部表面に存在していると、その部分でゴム質の違いや剛性差等による偏摩耗を生じことがある。

センターゴム７の下方に配されるショルダーゴム８の連通部８ａの厚みは、平均値で１．０〜３．０ｍｍであることが好ましく、平均値で２．０〜２．５ｍｍであることがより好ましい。ショルダーゴム８の連通部８ａの厚みが１．０ｍｍ未満であると、転がり抵抗性能とドライ制動性能とを両立させるのが困難になる傾向があり、連通部８ａの厚みが３．０ｍｍを超えると、トレッドをタイヤ幅方向に分割して物性を変えることによる効果が十分得られない傾向がある。

本発明では、センターゴム７の６０℃での損失正接ｔａｎδがショルダーゴム８の値より大きく、センターゴム７の６０℃での損失正接ｔａｎδがショルダーゴム８の値の１．１〜１．５倍が好ましい。

具体的には、センターゴム７の６０℃での損失正接ｔａｎδは０．１６以上が好ましく、０．１７以上がより好ましい。センターゴム７の６０℃での損失正接ｔａｎδが０．１６より小さいと、ドライ制動性能が低下する傾向がある。また、ショルダーゴム８の６０℃での損失正接ｔａｎδは０．１５以下が好ましく、０．１４以下がより好ましい。ショルダーゴム８の６０℃での損失正接ｔａｎδが０．１５より大きいと、転がり抵抗性能が低下する傾向がある。

また、センターゴム７の２５℃での絶対弾性率｜Ｅ＊｜がショルダーゴム８の値より大きく、センターゴム７の２５℃での絶対弾性率｜Ｅ＊｜がショルダーゴム８の値の１．１〜１．５倍が好ましい。

具体的には、センターゴム７の２５℃での絶対弾性率｜Ｅ＊｜は、９．５ＭＰａ以上が好ましく、１０．３ＭＰａ以上がより好ましい。また、ショルダーゴム８の２５℃での絶対弾性率｜Ｅ＊｜は、９ＭＰａ以下が好ましく、８ＭＰａ以下がより好ましい。ショルダーゴム８の２５℃での絶対弾性率｜Ｅ＊｜が９ＭＰａより大きいと、ＷＥＴ制動性能が低下する傾向がある。

更に、センターゴム７の０℃での損失正接ｔａｎδがショルダーゴム８の値より小さく、センターゴム７の０℃での損失正接ｔａｎδがショルダーゴム８の値の０．７〜０．９倍が好ましい。

具体的には、センターゴム７の０℃での損失正接ｔａｎδは、０．６以下が好ましく、０．５５以下がより好ましい。ショルダーゴム８の０℃での損失正接ｔａｎδは、０．７以上が好ましく、０．７５以上がより好ましい。ショルダーゴム８の０℃での損失正接ｔａｎδが０．７より小さいと、ＷＥＴ制動性能が低下する傾向がある。

上記物性を有するためのゴム組成は公知であり、実施例に示す配合が例示できる。一般的には、６０℃でのｔａｎδは、シリカの配合量等によって容易に調整することができる。また、０℃でのｔａｎδは、天然ゴム比率等によって容易に調整することができる。

特に、６０℃でのｔａｎδを大きくしつつ、０℃でのｔａｎδを小さくする方法としては、シリカの配合量を増加させるのが有効である。また、２５℃での絶対弾性率は、シリカの配合量等によって容易に調整することができる。

［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、トレッドゴムがキャップ／ベース構造を有する例を示したが、本発明のトレッドゴム９は、図２に示すように、ベースゴム９ｂを有しない構造でもよい。その場合、センターゴム７と、その下方に配されるショルダーゴム８の連通部８ａとの２層構造となり、これがベルト層５の上面に配設される。

（２）前述の実施形態では、トレッド表面でトレッドゴムをタイヤ幅方向に３分割した例を示したが、本発明のトレッドゴムは３分割するものに限られず、例えば、図３に示すようにトレッド表面で５分割するものであっても構わない。

図３に示す空気入りタイヤの場合、センターゴム７とショルダーゴム８との間に中間ゴム１２が配されている。中間ゴム１２の物性は、転がり抵抗性能、ＷＥＴ制動性能、およびドライ制動性能を良好にする上で、センターゴム７とショルダーゴム８との中間の物性であることが好ましい。これにより、トレッドゴム９の偏摩耗等の不具合を回避することができる。

（３）本発明に係る空気入りタイヤは、特定のトレッドパターンを備えるものに限られず、従来公知のいずれのパターンを採用することも可能である。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

（１）ｔａｎδ、絶対弾性率｜Ｅ＊｜
０℃および６０℃でのｔａｎδと２５℃での絶対弾性率｜Ｅ＊｜については、岩本製作所製スペクトロメーター試験機を用いて、初期伸長率１０％、加振歪率±２％、温度０〜６０℃、振動数１０Ｈｚの条件下で測定した。試験片には５ｍｍ幅×１ｍｍ厚の短冊状のものを用意し、つかみ長さを２０ｍｍとした。

（２）転がり抵抗性能
後述する試作タイヤをサイズ１６×６．５ＪＪのリムに組み付けた後、内圧２１０ｋＰａを充填し、米国の自動車技術者協会試験法ＳＡＥ Ｊ１２６９に準じて転がり抵抗を測定した。転がり抵抗性能は、比較例１における転がり抵抗を１００として指数で評価した。当該指数が小さいほど転がり抵抗が小さくて好ましい。

（３）ＷＥＴ制動性能
後述する試作タイヤをサイズ１６×６．５ＪＪのリムに組み付けた後、内圧２１０ｋＰａを充填して実車装着し、平均水深１ｍｍの耐水路面を速度１００ｋｍ／ｈで走行した後にブレーキをかけて制動距離を測定した。ＷＥＴ制動性能は、比較例１における制動距離を１００として指数で評価した。当該指数が小さいほどＷＥＴ制動性能が良好であることを意味する。

（４）ドライ制動性能
後述する試作タイヤをサイズ１６×６．５ＪＪのリムに組み付けた後、内圧２１０ｋＰａを充填して実車装着し、ドライ路面を速度１００ｋｍ／ｈで走行した後にブレーキをかけて制動距離を測定した。ドライ制動性能は、比較例１における制動距離を１００として指数で評価した。当該指数が小さいほどＷＥＴ制動性能が良好であることを意味する。

実施例１
図１に示した構造に従って、サイズ２１５／６５Ｒ１６ ９８Ｓの試作タイヤを製作し、雪上操縦安定性及びＷＥＴ制動性能を評価した。試作タイヤが備えるトレッドゴムは、タイヤ幅方向に３分割されており、センターゴムとショルダーゴムとの境界を、タイヤ赤道線からタイヤ幅方向外側に向かって、前記距離Ｗの０．６倍の位置に設けた。トレッドゴムは、表１に示した配合で製造したセンターゴム実施１と、同じくショルダーゴム実施１とを組み合わせたものを使用した。ショルダーゴムの連通部は厚み２．５ｍｍとし、ベースゴムの厚みを２．０ｍｍ、ベースゴムのＪＩＳＡ硬度を５６°とした。

実施例２
実施例１において、センターゴムとショルダーゴムの０℃でのｔａｎδが略等しくなるように、センターゴムとしてセンターゴム実施２を使用したこと以外は、実施例１と同様にして試作タイヤを作製した。

比較例１
試作タイヤのサイズ及び構造は実施例１と同様とし（但し、ショルダーゴムの連通部を設けずにセンターゴムとベースゴムの２層構造とした）、トレッドゴムは、表１に示した配合で製造したセンターゴム実施１を、センターゴムおよびショルダーゴムとして使用した。

比較例２
試作タイヤのサイズ及び構造は実施例１と同様とし（但し、ショルダーゴムの連通部を設けずにセンターゴムとベースゴムの２層構造とした）、トレッドゴムは、表１に示した配合で製造したショルダーゴム実施１を、センターゴムおよびショルダーゴムとして使用した。

比較例３
実施例１において、ショルダーゴムの連通部を設けずにセンターゴムとベースゴムの２層構造としたこと以外は、実施例１と同様にして試作タイヤを作製した。

比較例４
実施例１において、センターゴム実施１をセンターゴムおよびショルダーゴムとして使用したこと以外は、実施例１と同様にして試作タイヤを作製した。

比較例５
実施例１において、ショルダーゴム実施１をセンターゴムおよびショルダーゴムとして使用したこと以外は、実施例１と同様にして試作タイヤを作製した。

センターゴム及びショルダーゴムの配合と上記項目（１）の測定結果を表１に、上記項目（２）〜（４）の測定結果を表２に示す。

表２の実施例１〜２の結果が示すように、本発明に係る空気入りタイヤによれば、転がり抵抗性能、ＷＥＴ制動性能、およびドライ制動性能を全て満足することができる。

一方、比較例１および４は、ショルダーゴムの６０℃でのｔａｎδが大きいために、転がり抵抗性能が悪化し、ショルダーゴムの０℃でのｔａｎδが小さいために、ＷＥＴ制動性能が悪化し、ショルダーゴムの｜Ｅ＊｜が大きいために、ＷＥＴ制動性能が悪化した。
比較例２および５は、センターゴムの｜Ｅ＊｜が小さいために、ドライ制動性能が悪化した。比較例３は、ショルダーゴムの連通部を設けていなため、転がり抵抗性能が悪化した。

本発明の空気入りタイヤの一例を示す半断面図 別実施形態に係る本発明の空気入りタイヤの一例を示す半断面図 別実施形態に係る本発明の空気入りタイヤの一例を示す半断面図

符号の説明

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
７ センターゴム
８ ショルダーゴム
８ａ ショルダーゴムの連通部
９ トレッドゴム
９ａ トレッドゴムの表面
９ｂ ベースゴム
Ｃ タイヤ赤道線
Ｋ 接地端
Ｗ タイヤ赤道線Ｃから接地端Ｋまでの距離

Claims (3)

1. １対のビード部と、前記ビード部から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部間に設けたトレッド部とを有する空気入りタイヤにおいて、
   前記トレッド部に配されるトレッドゴムは、トレッド表面でタイヤ幅方向に少なくとも３分割されるとともに、トレッド表面でタイヤ幅方向の中央部に配されたセンターゴムと、そのセンターゴムの下方で連通しつつトレッド表面では前記センターゴムのタイヤ幅方向の両側に配されたショルダーゴムとを備え、
   前記センターゴムの６０℃での損失正接ｔａｎδは０．１６以上であり、前記ショルダーゴムの６０℃での損失正接ｔａｎδは０．１５以下であり、
   前記ショルダーゴムの０℃での損失正接ｔａｎδは０．７以上であり、
   前記センターゴムの２５℃での絶対弾性率｜Ｅ＊｜が前記ショルダーゴムの値より大きく、前記ショルダーゴムの２５℃での絶対弾性率｜Ｅ＊｜は９ＭＰａ以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記センターゴムの０℃での損失正接ｔａｎδが前記ショルダーゴムの値より小さい請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記センターゴムの下方で連通する前記ショルダーゴムの厚みが、平均値で１．０〜３．０ｍｍである請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
   

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