JP6211750B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、高速耐久性に優れ、乾燥路面における摩擦係数を良好に維持しつつ、転がり抵抗（ＲＲＣ）を低減することが可能な空気入りタイヤに関するものである。

近年、高速耐久性に優れた高性能の空気入りタイヤとして、特許文献１に示すように、ベルト層外周上にタイヤ周方向に配列した補強コードで補強された補強ゴム層を配設することが行われている。また、一方、車両に装着された空気入りタイヤは、走行中にタイヤが変形することによって転がり抵抗（ＲＲＣ）が生じ、エネルギーロスを発生する。いいかえれば、空気入りタイヤの転がり抵抗が大きいと車両走行時の燃料消費量が多くなる。したがって、空気入りタイヤの転がり抵抗は小さいことが望ましい。

タイヤの転がり抵抗を小さくするには、トレッドゴムを損失正接（ｔａｎδ）が小さいものに変更する、すなわち、トレッドゴムを剛性が低いものに変更することが有効であることが知られている。しかし、ｔａｎδが小さいトレッドゴムを用いた場合には、トレッドゴムと乾燥路面との間の摩擦係数（ドライμ）が小さくなって操縦安定性が低下するといった問題が生じていた。

上記課題を解決するものとして、特許文献２及び３に示すように、トレッドゴムをベースゴム層とキャップゴム層の２層構造とし、キャップゴム層のｔａｎδをベースゴム層のｔａｎδよりも大きくする構成が知られている。すなわち、路面に接するキャップゴム層よりもタイヤ半径方向内側に位置するベースゴム層の剛性を低くすることで、ドライμを良好に維持しつつ、トレッドゴム全体としての剛性を低く抑え、これにより転がり抵抗を小さくしようとするものである。

特開２００７−３０７１９号公報 特開平４−２７８８０７号公報 特開平６−２９７９１１号公報

しかしながら、上記構成においては、トレッドゴム全体の体積に占める割合の大きいキャップゴム層の転がり抵抗への寄与が小さくなる。さらに、ベルト補強層を備えた空気入りタイヤにおいては、ベルト補強層の存在により剛性が高くなるため、転がり抵抗の低減効果が限定的になるという問題があった。

そこで、本発明においては、上記問題に鑑み、ベルト補強層を有することで優れた高速耐久性を備え、ドライμを良好に維持しつつ、転がり抵抗をより低減することが可能な空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明者が鋭意検討した結果、ベルト層とトレッドゴムとの間にベルト補強層が配置された空気入りタイヤにおいて、トレッドゴムのキャップゴム層及びベースゴム層の間だけでゴム剛性を調整するのではなく、トレッドゴムにベルト補強層を加え、キャップゴム層、ベースゴム層、ベルト補強層の順にゴム剛性が低くなるように調整することで、ドライμを良好に維持しつつ、転がり抵抗をより低減することが可能になることを見いだして本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明に係る空気入りタイヤは、カーカスのクラウン部のタイヤ半径方向外側に配置されたベルト層と、前記ベルト層のさらにタイヤ半径方向外側に配置されたトレッドゴムと、前記ベルト層と前記トレッドゴムとの間に配置されたベルト補強層とを備え、前記ベルト補強層が、補強コードをトッピングゴムで被覆した補強ゴムから構成された空気入りタイヤにおいて、前記トレッドゴムは、キャップゴム層とベースゴム層とを有し、前記キャップゴム層のタイプＡデュロメータ硬さをα（°）、前記ベースゴム層のタイプＡデュロメータ硬さをβ（°）とするとき、前記Ａ及びβが、６０≦α≦８０及び５０≦β≦７０の範囲内で、かつ、０．６０α≦β≦０．９５αを満たし、さらに、前記ベルト補強層のＪＩＳ Ｋ６２５１に規定する所定伸び引張応力Ｓ₃₀₀値が７ＭＰａ〜１９ＭＰａであることを特徴とする。

前述のごとく、ベルト補強層は、トッピングゴムを剛性の高い補強コードで補強した構成とされる。したがって、従来、ベルト補強層は、ベルト層の剛性を高め、高速耐久性を向上させるためのものとしか認識されていなかったところ、本発明では、トレッドゴムと関連させてベルト補強層のトッピングゴムの剛性を調整することで、優れた高速耐久性を備え、ドライμを良好に維持しつつ、転がり抵抗をより低減することができる空気入りタイヤの提供を可能としたものである。

ゴム剛性の測定方法としては、ＪＩＳ Ｋ６２５３に規定するタイプＡデュロメータ硬さ（以下、「タイプＡデュロメータ硬さ」と略する）が適しているが、ベルト補強層では補強コードが使用されているため、ゴム単体の硬さを正確に測定することができない。そこで、本発明では、キャップゴム層及びベースゴム層のゴム剛性は、タイプＡデュロメータ硬さによって求め、ベルト補強層のゴム剛性については、ＪＩＳ Ｋ６２５１に規定する所定伸び引張応力によって求め、これらの測定値をそれぞれ特定の範囲になるように調整することで、転がり抵抗を低減可能としている。

所定伸び引張応力試験に供するテストピースについては、タイヤからベルト補強層を剥がしとり、テストピースの長さ方向がタイヤの幅方向となるようにしてテストピースを切り出して作製する。この方向にテストピースを切り出すことによって、テストピースの長さ方向がタイヤ周方向に延びる補強コードに対して直交する方向となるため、補強コードの影響を最小限にすることが可能となり、トッピングゴムのゴム剛性を求めることができる。すなわち、本発明におけるベルト補強層の所定伸び引張応力は、タイヤ幅方向における所定伸び引張応力を意味する。なお、本発明では、ＪＩＳ Ｋ６２５１に規定する所定伸び引張応力を示すＳ値として、３００％の伸びを与えたときの引張応力であるＳ₃₀₀値（以下、「Ｓ₃₀₀」と略する）を用いている。

トレッドゴムは、キャップゴム層とベースゴム層との間に１層以上の中間ゴム層が積層された積層構造とすることができる。この場合、中間ゴム層において、タイヤ半径方向最外層を１層目としてｎ層目のタイプＡデュロメータ硬さをγn（°）とするとき、β＜γn＜αを満たし、かつｎの値が大きくなるほど、γnの値が低くなるようにすればよい。すなわち、トレッドゴムを多層化し、タイヤ半径方向外側の層から順にタイプＡデュロメータ硬さ（ゴム剛性）を徐々に低くすることによっても、転がり抵抗を低減することができる。

ベルト補強層のトッピングゴムは単層としてもよいし、多層構造とすることもできる。なお、トッピングゴムを多層構造とする場合は、ベルト補強層全体としてのＳ₃₀₀値が、７ＭＰａ〜１９ＭＰａの範囲内になるようにすればよい。

本発明では、ベルト層とトレッドゴムとの間に、補強コードをトッピングゴムで被覆した補強ゴムから構成されたベルト補強層が配置された空気入りタイヤにおいて、トレッドゴムは、キャップゴム層とベースゴム層とを有し、キャップゴム層のタイプＡデュロメータ硬さをα（°）、ベースゴム層のタイプＡデュロメータ硬さをβ（°）とするとき、α及びβが、６０≦α≦８０及び５０≦β≦７０の範囲内で、かつ、０．６０α≦β≦０．９５αを満たし、さらに、ベルト補強層のＳ₃₀₀値が７ＭＰａ〜１９ＭＰａになるようにしたため、優れた高速耐久性を備え、ドライμを良好に維持しつつ、転がり抵抗をより低減することが可能な空気入りタイヤを提供することが可能となる。

本発明の空気入りタイヤの実施形態を示す概略半断面図

以下、本発明の実施形態について図面を基に説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤの実施形態を示す概略半断面図である。本発明のタイヤ１は、左右一対のビード部２間にトロイダル状に延在する２層のカーカスプライからなるラジアル構造のカーカス３と、該カーカス３のクラウン部外周（タイヤ半径方向外周）に配置されたベルト層４と、該ベルト層４の外周上に配されたベルト補強層５と、ベルト補強層５の外周上に配されたトレッドゴム６とを備えている。

ベルト層４は、タイヤ赤道Ｃに対して逆方向に傾斜したベルトコードが内部に埋設されている少なくとも２枚のベルトプライ４ａ，４ａから構成される。トレッドゴム６は、キャップゴム層７とその内方に位置するベースゴム層８の２層からなるキャップ／ベース構造を備えている。

ベルト補強層１は、有機繊維コード等の補強コードをタイヤ周方向に対して実質的にほぼ０°の角度で配列し、これをトッピングゴムで被覆した１層の補強ゴム（キャッププライ）からなっている。ベルト補強層を形成するには、例えば補強コードを引き揃えてゴムで被覆されたリボン状の帯状部材を、タイヤ成型の際に成型ドラム１周毎に側端部同士を突き合わせながらスパイラル状に巻き付けることにより行うことができる。

本実施形態では、トレッドゴム６のキャップゴム層７のタイプＡデュロメータ硬さＡ及びベースゴム層８のタイプＡデュロメータ硬さβを、６０≦α≦８０及び５０≦β≦７０の範囲内で、かつ、０．６０α≦β≦０．９５αを満たすように設定している。さらに、ベルト補強層のＳ₃₀₀値が７ＭＰａ〜１９ＭＰａを満たすように設定している。

上記構成により、タイヤにかかる荷重によって接地面に生じるタイヤの歪みをトレッドゴムからベルト補強層へとスムーズに移行させることができる。その結果、キャップゴム層での歪みが小さくなり、転がり抵抗を低減することが可能となる。また、キャップゴム層での歪みが小さくなることで接地圧分散も小さくなり、さらに、キャップゴム層のゴム剛性を高く維持することで、ドライμを良好に維持することが可能となる。

キャップゴム層７、ベースゴム層８、ベルト補強層５（トッピングゴム）の剛性を調整するには、たとえば、各ゴム組成物中のゴム成分として、硬さの異なる複数種のゴムを使用し、各種ゴムの配合割合を変化させる方法や、各ゴム組成物中に配合されるカーボンブラックやシリカなどの補強用フィラーの配合割合を変化させる方法を単独あるいは併用することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、たとえば、トレッドゴム６としてキャップゴム層７とベースゴム層８との間に１層以上の中間ゴム層が形成されたものを用いることも可能である。この場合、中間ゴム層において、タイヤ半径方向最外層を１層目としてｎ層目のタイプＡデュロメータ硬さをγn（°）とするとき、β＜γn＜αを満たし、かつ、ｎの値が大きくなるほど、γnの値が低くなるように設定すればよい。

また、本実施形態では、ベルト補強層は１層の補強ゴムから形成しているが、複数層の補強ゴムから形成することもできる。さらに、ベルト補強層のトッピングゴムとして多層構造のものを使用することも可能である。

［タイヤの作製］
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。キャップゴム層及びベースゴム層のタイプＡデュロメータ硬さ及びベルト補強層のＳ₃₀₀値を、それぞれ表１に示す値に設定し、タイヤサイズ２２５／４５Ｒ１７ ９１Ｗのラジアルタイヤを作製し、転がり抵抗、ドライμ及び高速耐久性について評価を行った。

なお、表１において、トレッドゴムとして、キャップゴムとベースゴムの間に中間層を介在させた３層構造のものを試料８とした。結果を表１に示す。表中、キャップゴム層のタイプＡデュロメータ硬さを「ＣＡＰ硬度」、ベースゴム層のタイプＡデュロメータ硬さを「ＢＡＳＥ硬度」として表示している。

［評価試験］
表１に記す１５種類のタイヤにおける各評価試験の試験条件は以下の通りである。

（１）転がり抵抗
ＪＳＤ４２３４に準拠して実施した。ここで、ドラム直径は１７０８ｍｍであり、雰囲気温度は２５℃で、試験方法はフォース法とした。試料１０の転がり抵抗を１００とした指数で表示した。数値が大きいほど、転がり抵抗が小さいことを示す。

（２）ドライμ
専用試験車の試験輪１輪にテストタイヤを装着し、乾燥したアスファルト路面上を走行し、６４ｋｍ／ｈにて摩擦係数を測定した。結果は、試料１０の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほどドライμが高いことを示す。

（３）高速耐久性
幅７．５インチのリムにタイヤを組みつけて、空気圧を３６０ｋＰａとし、直径１．４ｍのドラムに荷重４．４７ｋＮで回転自在に圧接した状態で、速度を１０ｋｍ／ｈずつ上げていき、タイヤが故障した際の速度と時間を測定した（室温３５℃）。結果は、試料９の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど高速耐久性が高いことを示す。

［評価結果］
表１より、ベルト補強層（キャッププライ）を備えた試料１〜８及び試料１０〜１５は、ベルト補強層を備えていない試料９に比べて高速耐久性が向上している。特に、ベルト補強層を備え、キャップゴム層のタイプＡデュロメータ硬さα及びベースゴム層のタイプＡデュロメータ硬さβが、６０≦α≦８０及び５０≦β≦７０の範囲内で、かつ、０．６０α≦β≦０．９５αを満たし、さらに、ベルト補強層のＳ₃₀₀値が７ＭＰａ〜１９ＭＰａであるとする本発明の要件をすべて満たす試料１〜８は、高速耐久性、転がり抵抗及びドライμのすべてにおいて、良好な評価結果が得られた。

一方、ベルト補強層を備えていても、本発明の要件のうちの一部要件を満たさない試料１０〜１５については、転がり抵抗及びドライμについてほとんど改善効果は認められなかった。

１ 空気入りタイヤ
２ ビード部
３ カーカス
４ ベルト層
５ ベルト補強層
６ トレッドゴム
７ キャップゴム層
８ ベースゴム層

Claims (2)

1. カーカスのクラウン部のタイヤ半径方向外側に配置されたベルト層と、前記ベルト層のさらにタイヤ半径方向外側に配置されたトレッドゴムと、前記ベルト層と前記トレッドゴムとの間に配置されたベルト補強層とを備え、前記ベルト補強層が、補強コードをトッピングゴムで被覆した補強ゴムから構成された空気入りタイヤにおいて、前記トレッドゴムは、キャップゴム層とベースゴム層とを有し、前記キャップゴム層のタイプＡデュロメータ硬さをα（°）、前記ベースゴム層のタイプＡデュロメータ硬さをβ（°）とするとき、前記α及びβが、６０≦α≦８０及び５０≦β≦７０の範囲内で、かつ、０．６０α≦β≦０．９５αを満たし、さらに、前記ベルト補強層のＪＩＳ Ｋ６２５１に規定する所定伸び引張応力Ｓ₃₀₀値が７ＭＰａ〜１９ＭＰａであることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記トレッドゴムは、前記キャップゴム層と前記ベースゴム層との間に１層以上の中間ゴム層が積層された積層構造を有し、前記中間ゴム層において、タイヤ半径方向最外層を１層目としてｎ層目のタイプＡデュロメータ硬さをγn（°）とするとき、β＜γn＜αを満たし、かつ、ｎの値が大きくなるほど、γnの値が低くなるようにした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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