JP5199033B2

JP5199033B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5199033B2
Application number: JP2008288862A
Authority: JP
Inventors: 貴朗森井
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2028-11-11
Also published as: JP2010115958A

Description

本発明は、サイドウォール部およびガムチェーファーに各々特定のゴム組成物を適用した空気入りタイヤに関し、より詳しくは優れた操縦安定性を発揮しつつ、低燃費化を実現し得る空気入りタイヤに関する。

近年における地球温暖化に対処すべく、自動車の低燃費化が特に重要視されている。これには空気入りタイヤの低燃費化の実現が大きく寄与することとなり、かかる空気入りタイヤの燃費性は転がり抵抗によって評価することができる。すなわち、転がり抵抗を低減することが低燃費化の実現に繋がり、またタイヤにおける種々の部材を構成するゴム組成物の損失正接ｔａｎδの大小がこれらの指標となることが知られている。

耐摩耗性や耐衝撃性、耐候性等の性能を低下を回避しつつ、タイヤにおけるトレッド部、サイドウォール部、カーカス部等の種々の部材を構成するゴム組成物のｔａｎδを低減するのは容易ではない。

たとえば、特許文献１には、サイドウォール部を構成するゴム組成物のｔａｎδの低減化を図り、タイヤの転がり抵抗の低減を実現し得る空気入りタイヤが開示されている。
特開２００６−６３２８４号公報

しかしながら、このようなタイヤであると、転がり抵抗の低減によって多少の低燃費化の改善は見られるものの、サイドウォール部のｔａｎδの低下に伴う動的貯蔵弾性率（Ｅ’）の低下が避けられないおそれがあり、タイヤの操縦安定性が損なわれる可能性がある。

そこで、本発明は、転がり抵抗の低減を実現しつつ、動的貯蔵弾性率（Ｅ’）の低下を有効に回避し得る空気入りタイヤを提供することを目的としている。

本発明者は、上記課題を解決すべく、サイドウォール部を構成するゴム組成物の動的貯蔵弾性率と、ガムチェーファーの動的貯蔵弾性率に特定の関係を有する空気入りタイヤを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の空気入りタイヤは、
一対のビード部および一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記ビード部の少なくともリムとの接触部分にガムチェーファーを備える空気入りタイヤであって、
サイドウォール部を構成するゴム組成物の２５℃における動的貯蔵弾性率（Ｅ’_A）（ＭＰａ）と、ガムチェーファーの２５℃における動的貯蔵弾性率（Ｅ’_B）（ＭＰａ）との比（Ｅ’_B／Ｅ’_A）が、下記式（Ｉ）を満たすことを特徴とする。
１５．０≦Ｅ’_B／Ｅ’_A≦３５．０・・・（Ｉ）

また、前記サイドウォール部を構成するゴム組成物の２５℃における動的貯蔵弾性率（Ｅ’_A）は１．５〜２．５ＭＰａであり、かつ前記ガムチェーファーの２５℃における動的貯蔵弾性率（Ｅ’_B）は２５．０〜５０．０ＭＰａであるのが望ましい。

さらに、前記サイドウォール部を構成するゴム組成物の２５℃における損失正接ｔａｎδ_Aは０．０７０〜０．２４０であってもよい。

本発明によれば、より低いｔａｎδを保持しつつ、必要以上に動的貯蔵弾性率（Ｅ’）が低下することを回避することができる。したがって、転がり抵抗を低減しつつ得られるタイヤの操縦安定性をも良好なものとすることができる。

すなわち、タイヤのヒステリシスロスを充分に低減（低ロス化）することが容易となり、自動車の低燃費化に大いに貢献し得る高性能な空気入りタイヤを実現することができる。

以下、本発明について、必要に応じて図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本明細書において、特記しないかぎり、動的貯蔵弾性率（Ｅ’_B）（ＭＰａ）とは、加硫後のゴム組成物に関し、粘弾性スペクトロメータを用いて、初期歪み：１％、振動数５０Ｈｚの条件下での２５℃における値を意味し、損失正接ｔａｎδとは、同様の条件下での２５℃における値を意味する。

本発明に係る空気入りタイヤは、その基本的な構造として、一対のビード部１、一対のサイドウォール部４、両サイドウォール部４に連なるトレッド部５、およびガムチェーファー１０を備える。ガムチェーファー１０はビード部１の少なくともリムとの接触部分に配置される。より具体的には、図１のタイヤ幅方向左断面図に示すように、一般に、トレッド部５と、トレッド部の側部に連続して半径方向内方に伸びる一対のサイドウォール部４と、各サイドウォール部４の半径方向の内端に連続する一対のビード部１とを備えるとともに、通常、一方のビード部から他方のビード部までトロイダル状に延びて上記各部を補強する一枚以上のカーカスプライ３を備える。ビード部１にはビードコア２が埋設されている。そしてさらに、上記ビード部１の補強部材として、サイドウォール部４の内側面にガムチェーファー１０を備える。ガムチェーファー１０はビード部１のリムとの接触部分を補強し得るよう、ビードコア２のタイヤ幅方向内側からタイヤサイド部へ向けて延びるよう配置されるのが望ましい。

なお、上記態様に限定されず、空気入りタイヤの用途に応じて所望の部材等を加え、適宜変更してもよい。例えば図１に示すように、さらにカーカスプライ３のタイヤ内方全面に気密性膜を形成するインナーライナー７を配置してもよい。

このように本発明の空気入りタイヤは、少なくともビード部、トレッド部、サイドウォール部およびガムチェーファーを備える空気入りタイヤであって、サイドウォール部を構成するゴム組成物（以下、「サイドウォール部用ゴム組成物」ともいう）の２５℃における動的貯蔵弾性率（Ｅ’_A）（ＭＰａ）と、ガムチェーファーの２５℃における動的貯蔵弾性率（Ｅ’_B）（ＭＰａ）との比（Ｅ’_B／Ｅ’_A）が、下記式（Ｉ）を満たすことを特徴とする。
１５．０≦Ｅ’_B／Ｅ’_A≦３５．０・・・（Ｉ）

上記Ｅ’_B／Ｅ’_Aの下限値が１５．０未満であると、操縦安定性が悪化するおそれがあり、一方上記上限値が３５．０を超えると製造上困難を伴うおそれがある。

従来の空気入りタイヤのように、もっぱらサイドウォール部用ゴム組成物の損失正接ｔａｎδを低減することで転がり抵抗の低減実現化を図る場合、一般に損失正接ｔａｎδの低下は動的貯蔵弾性率（Ｅ’）の低下を伴う傾向にあり、たとえある程度転がり抵抗を低減できたとしても、操縦安定性が損なわれる傾向にある。

しかしながら、本発明の空気入りタイヤの場合、ガムチェーファーの動的貯蔵弾性率（Ｅ’_B）にも着目し、サイドウォール部用ゴム組成物の動的貯蔵弾性率（Ｅ’_A）とのバランスを調整することで、優れた転がり抵抗の低減効果を発揮しつつ、良好な操縦安定性をも保持することができる。

また、サイドウォール部を構成するゴム組成物の動的貯蔵弾性率（Ｅ’_A）は、好ましくは１．５〜２．５ＭＰａ、より好ましくは１．５〜２．０ＭＰａである。Ｅ’_Aが上記範囲内であると、サイドウォール部を構成するゴム組成物の損失正接ｔａｎδ_Aの値を後述するような好適な範囲内に保持することができ、サイドウォール部のヒステリシスロスの低減化を寄与することができる。

さらに、上記Ｅ’_Aと同時に満たすのが望ましいガムチェーファーの動的貯蔵弾性率（Ｅ’_B）は、好ましくは２５．０〜５０．０ＭＰａ、より好ましくは３５．０〜５０．０ＭＰａである。Ｅ’_Bを上記範囲内とすることにより、優れた操縦安定性をも発揮することが可能となる。

このようにＥ’_AとＥ’_Bとのバランスを調整することで、サイドウォール部用ゴム組成物の損失正接ｔａｎδ_Aの値を最適なものとし、効果的に低減された転がり抵抗と良好な操縦安定性とを兼ね備えた空気入りタイヤを実現することができる。上記損失正接ｔａｎδ_Aの値としては、具体的には、０．０７０〜０．２４０であるのが好ましい。

上記サイドウォール部およびガムチェーファーにおける各成分としては、タイヤ用に用いられるものであれば特に制限されず、ゴム成分、補強用充填剤、加硫促進剤、硫黄、その他の配合剤を適宜配合すればよい。

ゴム成分としては、具体的には例えば、天然ゴム（ＮＲ）や、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、スチレン・イソプレン共重合体ゴム（ＳＩＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）およびエチレン・プロピレン共重合体等の合成ゴムが挙げられる。１種単独であっても、２種以上混合して用いてもよいが、各組成物において所望の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）を発現させる観点から、天然ゴム（ＮＲ）と合成ゴムとを混合して用いるのが好ましい。合成ゴムのなかでも、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）が好適であり、特にハイシスポリブタジエンゴム（ハイシスＢＲ）であるのが望ましい。

この場合、天然ゴムは、サイドウォール部用ゴム組成物およびガムチェーファーのいずれであっても、ゴム成分１００質量部中、２０〜８０質量％の量で配合される。天然ゴム（ＮＲ）の配合量が上記範囲であると、後述する補強用充填剤の配合量とも相まって、各ゴム組成物における所望の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）を実現しやすい傾向にある。

補強用充填剤としては、カーボンブラックが挙げられ、１種単独であっても、２種以上混合して用いてもよい。これら補強用充填材の配合量（総量）は、例えばサイドウォール部用ゴム組成物の場合、上記ゴム成分１００質量部に対して、通常２０〜６０質量部、好ましくは２５〜３０質量部である。一方、ガムチェーファーの場合、通常５０〜１００質量部、好ましくは６０〜９０質量部である。このような補強用充填材の配合量であると、上記各ゴム組成物における好適な値の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）を発現しやすい傾向にある。

上記カーボンブラックとしては特に制限はなく、従来ゴムの補強用充填材として慣用されているものの中から任意のものを選択して用いることができる。このカーボンブラックとしては、具体的にはＧＰＦ、ＦＥＦ、ＳＲＦ、ＨＡＦ、ＩＩＳＡＦ等が挙げられる。特に、耐疲労性や耐カット性などの他の物性を良好に保持しつつ、上記各ゴム組成物における所望の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）を発現させやすいという観点から、ＦＥＦ、ＨＡＦを用いるのが好ましい。

上記各ゴム組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により、通常ゴム工業界で用いられる各種薬品、例えば加硫剤、加硫促進剤、プロセス油、老化防止剤、スコーチ防止剤、亜鉛華、ステアリン酸等を含有させることができる。

さらに上記ゴム組成物は、前記配合処方により、バンバリーミキサー、ロール、インターナルミキサー等の混練り機を用いて混練りすることによって得られ、成形加工後、加硫を行い、サイドウォール部用ゴム組成物またはガムチェーファーとして好適に使用される。

なお、上記サイドウォール部およびガムチェーファー以外の部位の材質は特に限定されず、従来のものを採用することができる。

本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物をサイドウォール部およびガムチェーファーに用いて通常の方法によって製造される。すなわち、上記のように各種薬品を含有させたゴム組成物が未加硫の段階で各部材に加工され、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り付け成形され、生タイヤが成形される。この生タイヤを加硫機中で加熱加圧して、空気入りタイヤが得られる。

以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

[サイドウォール部用ゴム組成物の調製]
２２００ｍｌのバンバリーミキサーを使用して、ゴム成分、カーボンブラック、加硫促進剤、硫黄、その他の配合剤を表１に示す配合処方で混練り混合し、サイドウォール部用ゴム組成物を調製した。次いで、下記方法に従って、得られたサイドウォール部用ゴム組成物の動的貯蔵弾性率（Ｅ’_A）および損失正接（ｔａｎδ）を測定した。結果を表１に示す。

《動的貯蔵弾性率（Ｅ’）および損失正接（ｔａｎδ）の測定》
動的貯蔵弾性率（Ｅ’）は、東洋精機社製スペクトロメータを用いて、厚さ：２ｍｍ、幅：５ｍｍ、長さ：２０ｍｍの試験片に初期荷重：１６０ｇを与え、初期歪み：１％、振動数Ｈｚの条件にて、試験温度：２５℃における動的貯蔵弾性率（Ｅ’）および損失正接（ｔａｎδ）を測定した。

※１：ＢＲ−０１、ＪＳＲ社製、シス−１，４−ポリブタジエンゴム
※２：ＦＥＦ（Ｎ５５０）、旭カーボン社製「旭＃６０」
※３：ＩＰＰＤ、Ｎ−イソプロピル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン
※４：２，２−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、大内新興化学（株）製、ノクラックＮＳ−６

[ガムチェーファー用ゴム組成物の調製]
表２に示す配合処方に従った以外、サイドウォール部用ゴム組成物の調製と同様にしてガムチェーファー用ゴム組成物を調製した。次いで、上記方法に従って、得られたガムチェーファーの動的貯蔵弾性率（Ｅ’_B）を測定した。結果を表２に示す。

なお、※１〜※３は表１と同様である。

[実施例１〜９、比較例１〜３]
得られたサイドウォール部用ゴム組成物およびガムチェーファー用ゴム組成物について、表３に示す組み合わせで採用して各々サイドウォール部およびガムチェーファーを作製し、図１に示す構成を有するサイズ１９５／６５Ｒ１５の乗用車用空気入りタイヤを試作した。次いで、得られた空気入りタイヤを実車に装着して、下記方法に従って各試験を行い、性能評価した。結果を表３に示す。

《転がり抵抗の測定》
８０ｋｍ／時の走行時のタイヤ接地面に発生する進行方向に対する抵抗（転がり抵抗）を測定し、比較例１の転がり抵抗を１００として指数表示した。指数値が大きい程、転がり抵抗が小さく、結果が良好であることを示す。

《操縦安定性の評価》
サーキットにおけるドライバーのフィーリング走行により、５０点を基準とした相対評価により操縦安定性の評価を行った。１．０点以上の差で優位差であると認められ、２．０点以上の差で一般ドライバーでも容易にその差を認識できる。数値が大きい程、操縦安定性に優れることを示す。

表３の結果によれば、Ｅ’_B／Ｅ’_Aが、上記式（Ｉ）を満たす実施例１〜９は、比較例１〜３に比して、優れた転がり抵抗と良好な操縦安定性を発揮することがわかる。

本発明の空気入りタイヤの一実施態様に係るタイヤ幅方向左半断面を示す模式図である。

符号の説明

１ビード部
２ビードコア
３カーカスプライ
４サイドウォール部
５トレッド部
６ベルト層
７インナーライナー
８ビードフィラー
９サイド補強層
１０ガムチェーファー

Claims

一対のビード部および一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記ビード部の少なくともリムとの接触部分にガムチェーファーを備える空気入りタイヤであって、
サイドウォール部を構成するゴム組成物の２５℃における動的貯蔵弾性率（Ｅ’_A）（ＭＰａ）と、ガムチェーファーの２５℃における動的貯蔵弾性率（Ｅ’_B）（ＭＰａ）との比（Ｅ’_B／Ｅ’_A）が、下記式（Ｉ）を満たすことを特徴とする空気入りタイヤ。
１５．０≦Ｅ’_B／Ｅ’_A≦３５．０・・・（Ｉ）
前記サイドウォール部を構成するゴム組成物の２５℃における動的貯蔵弾性率（Ｅ’_A）が１．５〜２．５ＭＰａであり、かつ前記ガムチェーファーの２５℃における動的貯蔵弾性率（Ｅ’_B）が２５．０〜５０．０ＭＰａである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部を構成するゴム組成物の２５℃における損失正接ｔａｎδ_Aが０．０７０〜０．２４０であ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。