JP2010254087A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】転がり抵抗を悪化させること無く、耐偏摩耗性を向上させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とを有し、該トレッド部３のタイヤ幅方向中央部に位置するトレッドセンター部３Ａの摩擦係数に対する該トレッドセンター部３Ａのタイヤ幅方向両外側に位置するトレッドショルダー部３Ｂの摩擦係数の比（トレッドショルダー部３Ｂの摩擦係数／トレッドセンター部３Ａの摩擦係数）が2以上であることを特徴とする空気入りタイヤである。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤ、特には、転がり抵抗を悪化させること無く、耐偏摩耗性を向上させた空気入りタイヤに関するものである。

タイヤの路面に直接接するトレッド部において、トレッド部のタイヤ幅方向中央部に位置するトレッドセンター部と、該トレッドセンター部のタイヤ幅方向両外側に位置するトレッドショルダー部とでは、踏面内での接地圧が異なるため、トレッドショルダー部の方がトレッドセンター部よりも滑り易い。また、トレッドセンター部とトレッドショルダー部とでは、踏面内での径差に起因して、同じ距離走行しても接地距離が異なる。そして、トレッドショルダー部の方がトレッドセンター部よりも接地距離が短いため、トレッドショルダー部は滑ることで距離を稼いでいる。そして、このトレッドショルダー部の滑り量がトレッドセンター部の滑り量よりも多いことが原因で、タイヤのトレッド部においては、偏摩耗が生じてしまう。

これに対して、従来、上記タイヤのトレッド部における偏摩耗を防止するために、摩擦係数（μ）を上昇させることが可能な配合のゴム組成物をトレッド全体に用いる手法が採られてきた。

特開昭６２−５９１０４号公報

しかしながら、摩擦係数（μ）を上昇させることが可能な配合のゴム組成物は、同時にトレッドの損失正接（tanδ）も上昇させてしまう。そのため、摩擦係数（μ）を上昇させることが可能な配合のゴム組成物をトレッド全体に用いた場合、トレッド部における偏摩耗を抑制できるものの、タイヤの転がり抵抗が増大してしまい、低燃費性が悪化する問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、転がり抵抗を悪化させること無く、耐偏摩耗性を向上させた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、トレッド全体の摩擦係数を上昇させなくても、トレッドショルダー部の摩擦係数をトレッドセンター部の摩擦係数に比べて大きく、具体的には、二倍以上にすることで、タイヤの耐偏摩耗性が向上し、この手法によれば、タイヤの転がり抵抗の悪化も抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部及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、該トレッド部のタイヤ幅方向中央部に位置するトレッドセンター部の摩擦係数に対する該トレッドセンター部のタイヤ幅方向両外側に位置するトレッドショルダー部の摩擦係数の比（トレッドショルダー部の摩擦係数／トレッドセンター部の摩擦係数）が2以上であることを特徴とする。ここで、トレッドセンター部及びトレッドショルダー部の摩擦係数は、タイヤを正規内圧とし、正規荷重を掛けた際の摩擦係数であり、正規内圧及び正規荷重は、例えば、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫを参照することができる。

本発明の空気入りタイヤの好適例においては、前記トレッド部の路面に接する部分に位置するトレッドゴムが、タイヤ幅方向中央部に位置するセンター部トレッドゴムセグメントと、該センター部トレッドゴムセグメントのタイヤ幅方向両外側に位置するショルダー部トレッドゴムセグメントとに分割されている。この場合、各セグメントに使用するゴム組成物の種類を変えることで、トレッドショルダー部の摩擦係数のトレッドセンター部の摩擦係数に対する比を容易に調整することができる。

また、前記センター部トレッドゴムセグメントは、タイヤ幅方向の幅がタイヤ半径方向内側に向かって漸増していることが好ましい。この場合、タイヤの使用に伴う転がり抵抗の悪化を抑制できる。

本発明の空気入りタイヤの他の好適例においては、前記トレッド部の路面に接する部分に位置するトレッドゴムに、ゴム成分100質量部に対して20〜100質量部のシリカと、該シリカの配合量の12質量％以上のシランカップリングとを配合してなるゴム組成物を用いる。この場合、トレッドショルダー部及びトレッドセンター部に同一のゴム組成物を用いても、トレッドショルダー部の摩擦係数をトレッドセンター部の摩擦係数の二倍以上とすることができる上、タイヤの湿潤路面での制動性が高く、また、使用するゴム組成物の加工性も良好である。

本発明によれば、トレッドショルダー部の摩擦係数がトレッドセンター部の摩擦係数の二倍以上であり、転がり抵抗を悪化させること無く、耐偏摩耗性を向上させた空気入りタイヤを提供することができる。

本発明のタイヤの一実施態様の断面図である。 本発明のタイヤの好適実施態様の断面図である。 本発明のタイヤの他の好適実施態様の断面図である。

以下に、図を参照しながら、本発明のタイヤを詳細に説明する。図１は、本発明のタイヤの一実施態様の断面図である。図１に示すタイヤは、左右一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とを有し、前記一対のビード部１間にトロイド状に延在して、これら各部１，２，３を補強するカーカス４と、該カーカス４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５とを具える。

図１に示すタイヤのカーカス４は、一枚のカーカスプライから構成されており、また、上記ビード部１内に夫々埋設した一対のビードコア６間にトロイド状に延在する本体部と、各ビードコア６の周りでタイヤ幅方向の内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部とからなるが、本発明のタイヤにおいて、カーカス４のプライ数及び構造は、これに限られるものではない。

また、図１に示すタイヤのベルト５は、二枚のベルト層から構成されており、各ベルト層は、通常、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びるコードのゴム引き層、好ましくは、スチールコードのゴム引き層からなり、更に、二枚のベルト層が、該ベルト層を構成するコードが互いにタイヤ赤道面を挟んで交差するように積層されてベルト５を構成している。なお、図中のベルト５は、二枚のベルト層からなるが、本発明のタイヤにおいて、ベルト５を構成するベルト層の枚数は、これに限られるものではない。

ここで、本発明のタイヤは、上記トレッド部３のタイヤ幅方向中央部に位置するトレッドセンター部３Ａの摩擦係数に対する該トレッドセンター部３Ａのタイヤ幅方向両外側に位置するトレッドショルダー部３Ｂの摩擦係数の比（トレッドショルダー部３Ｂの摩擦係数／トレッドセンター部３Ａの摩擦係数）が2以上であることを特徴とする。なお、本発明において、トレッドセンター部３Ａとは、トレッド部３のタイヤ幅方向中央部に位置し、タイヤ幅の１／３の部分を指し、また、トレッドショルダー部３Ｂとは、トレッド部３の端部からタイヤ幅の１／３の部分を指す。なお、トレッド部３の端部とは、タイヤを正規内圧とし正規荷重を掛けた際に、タイヤの路面に接する部分のタイヤ幅方向の端部を指す。

トレッドショルダー部３Ｂの摩擦係数をトレッドセンター部３Ａの摩擦係数の二倍以上とすることで、トレッドショルダー部３Ｂが滑り難くなり、トレッド部３における偏摩耗を抑制することができる。また、この場合、トレッド部３全体の摩擦係数を上昇させる従来技術に比べて、タイヤの転がり抵抗の悪化を抑制することも可能となる。

トレッドショルダー部３Ｂの摩擦係数をトレッドセンター部３Ａの摩擦係数の二倍以上にする方法としては、（Ｉ）トレッド部３においてベルト５のタイヤ半径方向外側に配設されるトレッドゴム７を、図２に示すように、タイヤ幅方向中央部に位置するセンター部トレッドゴムセグメント７Ａと、該センター部トレッドゴムセグメント７Ａのタイヤ幅方向両外側に位置するショルダー部トレッドゴムセグメント７Ｂとに分割し、即ち、トレッド部３を分割トレッドとし、センター部トレッドゴムセグメント７Ａに用いるゴム組成物よりも摩擦係数（μ）を上昇させる効果が高いゴム組成物をショルダー部トレッドゴムセグメント７Ｂに適用する手法が挙げられる。この場合、センター部トレッドゴムセグメント７Ａとショルダー部トレッドゴムセグメント７Ｂとに使用するゴム組成物がそもそも異なるため、トレッドセンター部３Ａの摩擦係数に対するトレッドショルダー部３Ｂの摩擦係数の比を所望の値とすることが容易である。また、各セグメントに使用するゴム組成物の配合は、使用するゴム成分の種類及びブレンド比、使用する充填剤の種類及び量、他の配合剤の種類及び量等を適宜変更して調整すればよい。

但し、トレッドゴム７をタイヤ幅方向に直角に分割した場合、トレッド部３全体の摩耗に従って、ショルダー部トレッドゴムセグメント７Ｂの露出する面積が相対的に大きくなる。そして、ショルダー部トレッドゴムセグメント７Ｂには、センター部トレッドゴムセグメント７Ａに用いるゴム組成物よりも摩擦係数（μ）を上昇させる効果が高いゴム組成物が用いられるため、ショルダー部トレッドゴムセグメント７Ｂは、センター部トレッドゴムセグメント７Ａよりも損失正接（tanδ）が大きい。そのため、トレッド部３全体の摩耗に従って、tanδがより大きいショルダー部トレッドゴムセグメント７Ｂの露出する面積が相対的に大きくなり、タイヤの転がり抵抗が徐々に大きくなる。

これを防止するために、上記分割トレッドにおいては、図３に示すように、センター部トレッドゴムセグメント７Ａのタイヤ幅方向の幅を、タイヤ半径方向内側に向かって漸増させることが好ましく、より具体的には、断面形状を略台形とすることが好ましい。センター部トレッドゴムセグメント７Ａのタイヤ幅方向の幅をタイヤ半径方向内側に向かって漸増させることで、トレッド部３全体の摩耗に従って、ショルダー部トレッドゴムセグメント７Ｂの露出する面積が相対的に大きくなることを防止して、タイヤの使用に伴う、転がり抵抗の増大を防止し、タイヤの低燃費性を使用末期まで維持することが可能となる。

また、トレッドショルダー部３Ｂの摩擦係数をトレッドセンター部３Ａの摩擦係数よりも大きくする方法としては、（ＩＩ）トレッド部３の路面に接する部分に位置するトレッドゴム７に、ゴム成分100質量部に対して20〜100質量部のシリカと、該シリカの配合量の12質量％以上のシランカップリングとを配合してなるゴム組成物を用いる手法も好ましい。

上述のように、トレッドセンター部３Ａとトレッドショルダー部３Ｂとでは、踏面内での接地圧が異なり、トレッドセンター部３Ａの方がトレッドショルダー部３Ｂよりも接地圧が高い。そして、原理的に、低接地圧での摩擦係数（μ）の方が高接地圧での摩擦係数（μ）よりも大きくなるため、トレッドセンター部３Ａとトレッドショルダー部３Ｂとに同一のゴム組成物を用いても、トレッドショルダー部３Ｂの摩擦係数をトレッドセンター部３Ａの摩擦係数よりも大きくすることは可能である。

この知見を基に、本発明者が更に検討を進めたところ、ゴム成分100質量部に対して20〜100質量部のシリカと、該シリカの配合量の12質量％以上のシランカップリングとを配合してなるゴム組成物をトレッド部３全体に用いることで、トレッドショルダー部３Ｂの摩擦係数がトレッドセンター部３Ａの摩擦係数の二倍以上となることを見出した。

上記トレッドゴム７用ゴム組成物のゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）の他、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、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）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニリトル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）等の合成ゴムが挙げられ、これらゴム成分は、一種単独で用いてもよいし、二種以上をブレンドして用いてもよい。

また、上記シリカとしては、特に制限はなく、例えば、湿式シリカ（含水ケイ酸）、乾式シリカ（無水ケイ酸）、コロイダルシリカ等を用いることができる。これらシリカは、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

上記シリカの配合量は、上記ゴム成分100質量部に対して20〜100質量部である。シリカの配合量が20質量部未満では、タイヤの湿潤路面での制動性が低下し、一方、100質量部超えると、ゴム組成物の混練りにおける作業性が悪化する。

また、上記シランカップリングとしては、ビス(３-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(３-トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(３-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(２-トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(３-トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(２-トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド等が挙げられる。これらシランカップリングは、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

上記シランカップリングの添加量は、上記シリカの配合量の12質量％以上である。シランカップリングの添加量がシリカの配合量の12質量％未満では、トレッドショルダー部３Ｂの摩擦係数をトレッドセンター部３Ａの摩擦係数の二倍以上とすることができない。なお、特に限定されるものではないが、シランカップリングの添加量は、上記シリカの配合量の20質量％以下が好ましい。

上記トレッドゴム７用ゴム組成物は、ゴム成分に、シリカ及びシランカップリングと共に、ゴム工業界で通常使用される配合剤、例えば、軟化剤、老化防止剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫剤等を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合し、混練り、熱入れ、押出等することにより製造することができる。また、これらゴム成分及び配合剤としては、市販品を利用することができる。

以上に説明した本発明の空気入りタイヤは、好ましくは、上記（Ｉ）又は（ＩＩ）の方法でトレッド部３に適当なゴム組成物を適用して生タイヤを成形し、常法に従って生タイヤを加硫することで製造できる。なお、本発明の空気入りタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

＜トレッド用ゴム組成物の調製及び混練時の作業性の評価＞
ゴム成分に、シリカ及びシランカップリングと共に、ゴム工業界で通常使用される配合剤を配合して、トレッド用ゴム組成物を常法に従って調製した。なお、シリカ及びシランカップリング剤のゴム成分100質量部に対する配合量は、表１に示す通りである。また、配合の際、ゴム組成物の混練時の作業性（粘度等）も評価した。結果を表１に示す。表１中、◎は混練時の作業性が非常に良好であったことを示し、○は混練時の作業性が良好であったことを示し、△は混練時の作業性がやや不良であったことを示す。

（比較例１〜２及び実施例２〜４）
上記ゴム組成物をトレッドゴム７に用いて、図１に示す構造を有する空気入りラジアルタイヤを製造した。

（実施例１）
上記ゴム組成物をセンター部トレッドゴムセグメント７Ａ及びショルダー部トレッドゴムセグメント７Ｂに用いて、図３に示す構造を有する空気入りラジアルタイヤを製造した。

＜評価＞
上記のようにして作製したタイヤに対して、下記の方法で、摩擦係数、転がり抵抗、耐偏摩耗性、湿潤路面での制動性を評価した。結果を表２〜３に示す。

（１）摩擦係数
トレッドセンター部及びトレッドショルダー部を切り出して、2.5 cm×2.5 cm×2 mmのゴムシートを準備し、トレッドセンター部に対応する荷重又はトレッドショルダー部に対応する荷重を掛け、アクリル板又はセイフティーウォーク（＃８０）上で剪断力を掛けた際の摩擦力から、摩擦係数を求めた。更に、トレッドセンター部の摩擦係数の値と、トレッドショルダー部の摩擦係数の値から、摩擦係数の比（トレッドショルダー部／トレッドセンター部）を算出した。

（２）転がり抵抗
正規荷重及び内圧の下で供試タイヤをドラム走行させた際の転がり抵抗を測定し、表２については、比較例１のタイヤの転がり抵抗の逆数を100とし、表３については、比較例２のタイヤの転がり抵抗の逆数を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、低燃費性が良好であることを示す。

（３）耐偏摩耗性
タイヤを実車の前輪に装着して100,000 km走行させた後の偏摩耗面積を測定し、表２については、比較例１のタイヤの偏摩耗面積の逆数を100とし、表３については、比較例２のタイヤの偏摩耗面積の逆数を100として指数表示した。指数値が大きい程、偏摩耗面積が小さく、耐偏摩耗性が良好であることを示す。

（４）湿潤路面での制動性
供試タイヤを実車に装着し、湿潤路面（テストコース）上での制動距離を測定し、表２については、比較例１のタイヤの制動距離の逆数を100とし、表３については、比較例２のタイヤの制動距離の逆数を100として指数で表した。指数値が大きい程、制動距離が短く、湿潤路面での制動性が良好であることを示す。

表２の比較例１と実施例１の比較からから、トレッド部を分割構造とし、トレッドショルダー部の摩擦係数をトレッドセンター部の摩擦係数の二倍以上とすることで、転がり抵抗を悪化させること無く、耐偏摩耗性を改善できることが分かる。

また、表３の比較例２と実施例２〜４の比較から、シランカップリングの添加量がシリカの配合量の12質量％以上のゴム組成物をトレッド部に使用することで、トレッドショルダー部の摩擦係数がトレッドセンター部の摩擦係数の二倍以上となり、転がり抵抗を悪化させること無く、耐偏摩耗性を改善できることが分かる。

更に、実施例３の結果から、シリカの配合量がゴム成分100質量部に対して20質量部未満のゴム組成物をトレッド部に使用すると、湿潤路面での制動性が低下することが分かり、また、表１中のゴム組成物Ｇの評価結果から、シリカの配合量がゴム成分100質量部に対して100質量部を超えるゴム組成物は、混練時の作業性があまり良くないことが分かる。従って、これらの結果から、シリカの配合量は、ゴム成分100質量部に対して20〜100質量部の範囲が好ましいことが分かる。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
３Ａ トレッドセンター部
３Ｂ トレッドショルダー部
４ カーカス
５ ベルト
６ ビードコア
７ トレッドゴム
７Ａ センター部トレッドゴムセグメント
７Ｂ ショルダー部トレッドゴムセグメント

Claims (4)

1. 一対のビード部及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、該トレッド部のタイヤ幅方向中央部に位置するトレッドセンター部の摩擦係数に対する該トレッドセンター部のタイヤ幅方向両外側に位置するトレッドショルダー部の摩擦係数の比（トレッドショルダー部の摩擦係数／トレッドセンター部の摩擦係数）が2以上であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記トレッド部の路面に接する部分に位置するトレッドゴムが、タイヤ幅方向中央部に位置するセンター部トレッドゴムセグメントと、該センター部トレッドゴムセグメントのタイヤ幅方向両外側に位置するショルダー部トレッドゴムセグメントとに分割されていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記センター部トレッドゴムセグメントは、タイヤ幅方向の幅がタイヤ半径方向内側に向かって漸増していることを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記トレッド部の路面に接する部分に位置するトレッドゴムに、ゴム成分100質量部に対して20〜100質量部のシリカと、該シリカの配合量の12質量％以上のシランカップリングとを配合してなるゴム組成物を用いたことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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