JP7448797B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、キャップトレッドゴムとアンダートレッドゴムとを積層したトレッド部を備える空気入りタイヤに関する。

近年、車両の燃費向上を目的として空気入りタイヤの転がり抵抗係数(Rolling Resistance Coefficient；RRC)の低減化が図られている。この種の空気入りタイヤでは、トレッド部がキャップトレッドゴムとアンダートレッドゴムとを積層して構成され、このアンダートレッドゴムのゲージ（厚さ）を相対的に厚くすることで転がり抵抗係数の低減化を実現する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第６１５８４６７号公報

しかしながら、従来の構成では、アンダートレッドゴムの硬度はキャップトレッドゴムよりも低く（柔らかく）、単純にアンダートレッドゴムのゲージを厚くするだけでは、操縦安定性の低下が懸念される。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、操縦安定性を維持しつつ、転がり抵抗係数の低減化を図る空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部を有し、トレッド部にタイヤ周方向に延在する複数本の主溝が形成され、トレッド部は、少なくともタイヤ径方向外側に配置されたキャップトレッドゴムと、キャップトレッドゴムよりもタイヤ径方向内側に配置されたアンダートレッドゴムとを備え、トレッド部におけるタイヤ幅方向の両最外側に位置する一対の主溝で区画された接地領域では、キャップトレッドゴム及びアンダートレッドゴムのトータルゲージＴＯＧａと、アンダートレッドゴムのゲージＵＴＧａとが０．２０≦ＵＴＧａ／ＴＯＧａ≦０．４０の関係を満たし、アンダートレッドゴムの硬度ＵＴＨｓが６２以上６７以下の範囲にあり、該アンダートレッドゴムの硬度ＵＴＨｓとキャップトレッドゴムの硬度ＣａｐＨｓとが０．９０≦ＣａｐＨｓ／ＵＴＨｓ≦１．２０の関係を満たし、アンダートレッドゴムのｔａｎδ（６０℃）が０．０６以下であることを特徴とする。

上記した空気入りタイヤにおいて、アンダートレッドゴムは、アミン系老化防止剤を２．０ｐｈｒ以上含むことが好ましい。

また、上記した空気入りタイヤにおいて、キャップトレッドゴムは、アミン系老化防止剤を２．０ｐｈｒ以上含むことが好ましい。

また、上記した空気入りタイヤにおいて、キャップトレッドゴムのアミン系老化防止剤の含有量ＣＰＭと、アンダートレッドゴムのアミン系老化防止剤の含有量ＵＴＭとが０．５≦（ＵＴＭ／ＣＰＭ）≦１．５の関係を満たすことが好ましい。

また、上記した空気入りタイヤにおいて、キャップトレッドゴム及びアンダートレッドゴムのトータルゲージＴＯＧａと、アンダートレッドゴムのゲージＵＴＧａと、トレッド部のトレッド幅ＴＷとが０．００１２≦（ＵＴＧａ／ＴＯＧａ）／ＴＷ≦０．００４０の関係を満たすことが好ましい。

また、上記した空気入りタイヤにおいて、キャップトレッドゴムのｔａｎδ（６０℃）が０．１０以上０．３０以下であることが好ましい。

また、上記した空気入りタイヤにおいて、主溝の平均溝深さＧＤと、キャップトレッドゴムのゲージＣＰＧａとが１．０≦（ＧＤ／ＣＰＧａ）≦１．３の関係を満たすことが好ましい。

また、上記した空気入りタイヤにおいて、アンダートレッドゴムは、天然ゴム５０質量％以上と末端変性ブタジエンゴム３５質量％以上５０質量％以下とを含むゴム成分１００質量部に対して、窒素吸着比表面積Ｎ_２ＳＡが７０ｍ^２／ｇ以下であるカーボンブラックが５０質量部以上配合され、４０℃における反発弾性率が８０％以上であることが好ましい。

また、上記した空気入りタイヤは、サマータイヤもしくはオールシーズンタイヤであることが好ましい。

本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド部におけるタイヤ幅方向の両最外側に位置する一対の主溝で区画された接地領域では、キャップトレッドゴム及びアンダートレッドゴムのトータルゲージＴＯＧａと、アンダートレッドゴムのゲージＵＴＧａとが０．２０≦ＵＴＧａ／ＴＯＧａ≦０．４０の関係を満たし、アンダートレッドゴムの硬度ＵＴＨｓが６２以上６７以下の範囲にあり、該アンダートレッドゴムの硬度ＵＴＨｓとキャップトレッドゴムの硬度ＣａｐＨｓとが０．９０≦ＣａｐＨｓ／ＵＴＨｓ≦１．２０の関係を満たし、アンダートレッドゴムのｔａｎδ（６０℃）が０．０６以下としたため、操縦安定性を維持しつつ、転がり抵抗係数の低減化を図ることができる。

図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤを示す子午線断面図である。 図２は、図１の空気入りタイヤの要部を拡大して示す断面図である。 図３は、本実施形態に係る空気入りタイヤの性能試験の結果を示す表である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の各実施形態の説明において、他の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。各実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各実施形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤを示す子午線断面図である。図２は、図１の空気入りタイヤの要部を拡大して示す断面図である。図１において、子午線断面とは、タイヤ回転軸（図示省略）を含む平面でタイヤを切断したときの断面をいう。また、符号ＣＬはタイヤ赤道面であり、タイヤ回転軸方向に係るタイヤの中心点を通りタイヤ回転軸に垂直な平面をいう。また、タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸に平行な方向をいい、タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面ＣＬに向かう側、タイヤ幅方向外側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面ＣＬから離れる側をいう。タイヤ径方向とは、タイヤ回転軸に垂直な方向をいい、さらに、タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向において回転軸に向かう側、タイヤ径方向外側とはタイヤ径方向において回転軸から離れる側をいう。

本実施形態に係る空気入りタイヤは、いわゆるサマータイヤやオールシーズンタイヤと呼ばれるタイヤを対象としており、スタッドレスタイヤ（スノータイヤ）を含むものではない。また、本実施形態に係る空気入りタイヤは、一般に普通乗用車や小型乗用車と呼ばれる車両に取り付けられ、特に、いわゆる軽自動車やコンパクトカー（Ａセグメント車両）といった車両に好適である。

図１に示すように、空気入りタイヤ５０は、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２，２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３，３とを備えている。

一対のビード部３，３間には少なくとも１層のカーカス層４が装架されている。このカーカス層４はタイヤ径方向に延在する複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。ビードコア５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層７が埋設されている。これらベルト層７はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°以上４０°以下の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層８が配置されている。ベルトカバー層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

なお、上述したタイヤ内部構造は空気入りタイヤにおける代表的な例を示すものであるが、これに限定されるものではない。

上記空気入りタイヤにおいて、トレッド部１には、タイヤ周方向に延在する複数本（図１では４本）の主溝１０が形成されている。主溝１０はタイヤ周方向の所定間隔ごとにウェアインジケーター（不図示）を備えた溝である。これらの主溝１０は、タイヤ赤道面ＣＬを挟んでタイヤ幅方向内側に位置する２本のセンター主溝１０Ａと、センター主溝１０Ａよりもタイヤ幅方向外側に位置する２本のショルダー主溝１０Ｂとを備える。ショルダー主溝１０Ｂは、タイヤ幅方向最外側に位置する主溝に相当する。センター主溝１０Ａとショルダー主溝１０Ｂとを区別する必要しない場合には単に主溝１０と称する。また、トレッド部１には、主溝１０以外の溝としては、タイヤ幅方向に延在するラグ溝などが形成されている。

トレッド部１は、２本のセンター主溝１０Ａ及び２本のショルダー主溝１０Ｂが形成されることで、複数（図１では５つ）の陸部２０に区画される。具体的には、陸部２０は、一対のセンター主溝１０Ａ，１０Ａの間にタイヤ周方向に延在するセンター陸部２０Ａと、センター主溝１０Ａとショルダー主溝１０Ｂとの間にタイヤ周方向に延在するセカンド陸部２０Ｂと、ショルダー主溝１０Ｂのタイヤ径方向外側に位置しタイヤ周方向に延在するショルダー陸部２０Ｃとを備える。これらセンター陸部２０Ａ、セカンド陸部２０Ｂ及びショルダー陸部２０Ｃを区別しない場合には単に陸部２０と称する。

上記空気入りタイヤ５０において、トレッド部１におけるカーカス層４、ベルト層７及びベルトカバー層８の外側には、トレッドゴム層１１が配置されている。サイドウォール部２におけるカーカス層４の外側には、サイドゴム層１２が配置されている。ビード部３におけるカーカス層４の外側には、リムクッションゴム層１３が配置されている。そして、タイヤ内面にはカーカス層４に沿ってインナーライナー層１４が配置されている。

トレッドゴム層１１は、図２に示すように、少なくとも２層の積層構造を有し、タイヤ径方向最外側に位置するキャップトレッドゴム１１Ａと、該キャップトレッドゴム１１Ａのタイヤ径方向内側に隣接するアンダートレッドゴム１１Ｂとを含んでいる。キャップトレッドゴム１１Ａは、接地特性および耐候性に優れるゴム材料から成り、トレッド部１の表面（トレッド面、踏面ともいう）１Ａに露出して走行時に路面と接触する。また、キャップトレッドゴム１１Ａには、トレッド部１の主溝１０やラグ溝などの各種の溝が主として形成されている。アンダートレッドゴム１１Ｂは、キャップトレッドゴム１１Ａとベルト層７との間に配置されてトレッドゴム層１１のベース部分を構成する。

ところで、サマータイヤやオールシーズンタイヤとして使用されている空気入りタイヤでは、車両の燃費向上を目的とした転がり抵抗係数の低減化と操縦安定性との両立を実現できる構成が模索されている。本構成では、トレッドゴム層１１におけるアンダートレッドゴム１１Ｂのゲージ（厚さ）、硬度、及びｔａｎδ（損失正接）の値をそれぞれ改良することにより、良好な操縦安定性を確保しつつ、転がり抵抗係数の低減を図っている。

具体的には、上記空気入りタイヤ５０において、キャップトレッドゴム１１Ａ及びアンダートレッドゴム１１ＢのトータルゲージＴＯＧａと、アンダートレッドゴム１１ＢのゲージＵＴＧａとが０.２０≦ＵＴＧａ／ＴＯＧａ≦０.４０の関係を満たしている。トータルゲージＴＯＧａは、キャップトレッドゴム１１ＡのゲージＣＰＧａとアンダートレッドゴム１１ＢのゲージＵＴＧａとの和（ＣＰＧａ＋ＵＴＧａ＝ＴＯＧａ）である。このため、本構成では、トータルゲージＴＯＧａとキャップトレッドゴム１１ＡのゲージＣＰＧａとが０．６０≦ＣａＧａ／ＴＯＧａ≦０．８０を満たしている。

このように、トレッドゴム層１１は、トータルゲージＴＯＧａに対するアンダートレッドゴム１１ＢのゲージＵＴＧａを相対的に厚くすることにより、転がり抵抗係数の低減化を図ることができる。なお、各ゴムのゲージは、トレッド部１の２本のショルダー主溝１０Ｂ、１０Ｂの間の接地領域、より具体的には、各陸部２０におけるタイヤ幅方向中央部（幅方向中心から両外側に２５％の範囲）にて測定された平均厚さである。

接地領域は、タイヤ幅方向の両最外端に位置する接地端Ｔで区画される領域であり、空気入りタイヤ５０を規定リムにリム組みし、かつ、規定内圧を充填すると共に規定荷重の７０％をかけたとき、この空気入りタイヤ５０のトレッド部１のトレッド面が乾燥した平坦な路面と接地する領域である。規定リムとは、ＪＡＴＭＡで規定する「標準リム」、ＴＲＡで規定する「Design Rim」、或いは、ＥＴＲＴＯで規定する「Measuring Rim」である。また、規定内圧とは、ＪＡＴＭＡで規定する「最高空気圧」、ＴＲＡで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、或いはＥＴＲＴＯで規定する「INFLATION PRESSURES」である。また、規定荷重とは、ＪＡＴＭＡで規定する「最大負荷能力」、ＴＲＡで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、或いはＥＴＲＴＯで規定する「LOAD CAPACITY」である。

また、上記空気入りタイヤ５０において、アンダートレッドゴム１１Ｂの硬度ＵＴＨｓは６２以上６７以下の範囲に設定されている。さらに、このアンダートレッドゴム１１Ｂの硬度ＵＴＨｓとキャップトレッドゴム１１Ａの硬度ＣａｐＨｓとが０．９０≦ＣａｐＨｓ／ＵＴＨｓ≦１．２０の関係を満たしている。ここで、硬度とは、ＪＩＳ－Ｋ６２５３に準拠して、Ａタイプのデュロメータを用いて温度２３℃の条件にて測定されるデュロメータ硬さであり、ＪＩＳ－Ａ硬度とも呼ばれるものである。この構成では、アンダートレッドゴム１１Ｂが比較的に高い硬度（中硬度）を有し、アンダートレッドゴム１１Ｂとキャップトレッドゴム１１Ａとが同等の硬度となるように設定されているため、トレッド部１の剛性を確保して良好な操縦安定性を確保することができる。

また、上記空気入りタイヤ５０において、アンダートレッドゴム１１Ｂのｔａｎδ（６０℃）は、キャップトレッドゴム１１Ａのｔａｎδ（６０℃）よりも小さい値に設定されている。具体的には、アンダートレッドゴム１１Ｂのｔａｎδ（６０℃）は０よりも大きく０．０６以下に設定されており、キャップトレッドゴム１１Ａのｔａｎδ（６０℃）は０．１０以上０．３０以下に設定されている。ここで、ｔａｎδ（６０℃）とは、６０℃における損失正接（損失弾性率／貯蔵弾性率）をいい、ゴム材料が有する弾性及び粘性の性質を評価する指標である。通常、ｔａｎδ（６０℃）の値が０に近いほど弾性度が高く、大きくなるほど粘性度が高くなる傾向にある。また、ｔａｎδ（６０℃）の値が０に近いほど、発熱性が低くなり、転がり抵抗係数が小さい傾向にある。

本構成では、キャップトレッドゴム１１Ａ及びアンダートレッドゴム１１ＢのトータルゲージＴＯＧａとアンダートレッドゴム１１ＢのゲージＵＴＧａとが０．２０≦ＵＴＧａ／ＴＯＧａ≦０．４０の関係を満たし、アンダートレッドゴム１１Ｂの硬度ＵＴＨｓが６２以上６７以下の範囲にあり、該アンダートレッドゴム１１Ｂの硬度ＵＴＨｓとキャップトレッドゴム１１Ａの硬度ＣａｐＨｓとが０．９０≦ＣａｐＨｓ／ＵＴＨｓ≦１．２０の関係を満たし、アンダートレッドゴム１１Ｂのｔａｎδ（６０℃）が０．０６以下であるため、トータルゲージＴＯＧａに対するアンダートレッドゴム１１ＢのゲージＵＴＧａを相対的に厚くし、アンダートレッドゴム１１Ｂの硬度ＵＴＨｓを中硬度とし、かつ、アンダートレッドゴム１１Ｂを低発熱性とすることができる。このため、トレッド部１の剛性を確保して良好な操縦安定性を確保できるとともに、転がり抵抗係数の低減を実現することができる。

ここで、ＵＴＧａ／ＴＯＧａが０．２０未満であると、アンダートレッドゴム量が少ないため、転がり抵抗係数の低減効果が十分でない。また、ＵＴＧａ／ＴＯＧａが０．４０よりも大きいと、アンダートレッドゴム量が多すぎて操縦安定性が低下する。また、アンダートレッドゴム１１Ｂの硬度ＵＴＨｓが６２未満の場合には、トレッド部１の剛性が不十分となり操縦安定性が低下する。また、硬度ＵＴＨｓが６７よりも大きい場合には、アンダートレッドゴムの低発熱性を維持できずに転がり抵抗係数が悪化する問題がある。さらに、ＣａｐＨｓ／ＵＴＨｓが０．９０未満であると、アンダートレッドゴム１１Ｂに対してキャップトレッドゴム１１Ａが柔らかすぎるため操縦安定性を維持できない問題がある。また、ＣａｐＨｓ／ＵＴＨｓが１．２０よりも大きいと、キャップトレッドゴム１１Ａに対してアンダートレッドゴム１１Ｂが柔らかすぎるため、トレッド部１の剛性が不十分となり操縦安定性が低下する。さらに、アンダートレッドゴム１１Ｂのｔａｎδ（６０℃）が０．０６よりも大きいと、アンダートレッドゴム１１Ｂの発熱性が高いため、転がり抵抗係数が悪化する問題がある。

さらに、本構成では、キャップトレッドゴム１１Ａのｔａｎδ（６０℃）を０．１０以上０．３０以下に設定したため、キャップトレッドゴム１１Ａとして比較的粘性の高いゴムを使用することができ、ゴムの摩擦力が向上する結果、トレッド部１のグリップ力が向上して操縦安定性の向上を図ることができる。

また、上記した空気入りタイヤ５０で使用されるトレッド部１は使用中に酸素、オゾン、光、動的疲労などの様々な要因により劣化する。本構成では、キャップトレッドゴム１１Ａはアミン系老化防止剤を２．０ｐｈｒ以上含み、アンダートレッドゴム１１Ｂはアミン系老化防止剤を２．０ｐｈｒ以上含んでいる。すなわち、アンダートレッドゴム１１Ｂは、キャップトレッドゴム１１Ａと同等以上にアミン系老化防止剤を含んでいる。アミン系老化防止剤はゴムの老化（劣化）を防止して、トレッド部１の主溝１０などの溝底に生じるグルーブクラックを抑制するものであり、例えば、Ｎ-フェニル-Ｎ'-（１,３-ジメチルブチル）-ｐ-フェニレンジアミン（商品名：ノクラック（登録商標）６Ｃ）を用いることができる。なお、ｐｈｒはゴム成分重量１００に対するアミン系老化防止剤の重量部を示している。

ここで、アンダートレッドゴム１１Ｂは外部に露出しておらず、主溝１０はキャップトレッドゴム１１Ａに形成されているため、主溝１０の溝底へのグルーブクラックを抑制するにはアミン系老化防止剤をキャップトレッドゴム１１Ａのみに含有させればよいと考えることもできる。しかし、アミン系老化防止剤をキャップトレッドゴム１１Ａのみに含有させた場合には、キャップトレッドゴム１１Ａからアンダートレッドゴム１１Ｂへアミン系老化防止剤が流出（マイグレーションともいう）することで、キャップトレッドゴム１１Ａのアミン系老化防止剤の含有量が低下してグルーブクラックが生じることが判明した。このため、本構成では、アンダートレッドゴム１１Ｂにアミン系老化防止剤を２．０ｐｈｒ以上含ませることにより、キャップトレッドゴム１１Ａからアンダートレッドゴム１１Ｂへのアミン系老化防止剤のマイグレーションを抑制し、主溝１０の溝底に生じるグルーブクラックを抑制することができる。

ここで、アンダートレッドゴム１１Ｂのアミン系老化防止剤の含有量が２．０ｐｈｒ未満であると老化防止剤の不足により、主溝１０等の溝底にグルーブクラックが発生し易い問題が生じるため、アンダートレッドゴム１１Ｂのアミン系老化防止剤の含有量は２．０ｐｈｒ以上であることが好ましい。また、キャップトレッドゴム１１Ａのアミン系老化防止剤の含有量ＣＰＭとアンダートレッドゴム１１Ｂのアミン系老化防止剤の含有量ＵＴＭとは０．５≦（ＵＴＭ／ＣＰＭ）≦１．５の関係を満たすことが好ましい。

また、上記空気入りタイヤ５０において、キャップトレッドゴム１１Ａとアンダートレッドゴム１１ＢのトータルゲージＴＯＧａと、アンダートレッドゴム１１ＢのゲージＵＴＧａと、トレッド部１のトレッド幅ＴＷとが０.００１２≦（ＵＴＧａ／ＴＯＧａ）／ＴＷ≦０.００４０の関係を満たすことが好ましい。トレッド幅ＴＷは、図１に示すように、タイヤ幅方向におけるトレッド部１の接地端Ｔ、Ｔ間の距離であり、空気入りタイヤ５０を規定リムにリム組みし、かつ、規定内圧を充填すると共に規定荷重の７０％をかけた状態で測定される。

上記したように本実施形態に係る空気入りタイヤ５０は、軽自動車やコンパクトカー（Ａセグメント車両）に装着されることに適している。軽自動車などの空気入りタイヤは、普通乗用車の空気入りタイヤよりもトレッド幅ＴＷが狭く、操縦安定性が低くなりがちな傾向にある。また、軽自動車などの空気入りタイヤは、普通乗用車の空気入りタイヤよりも転がり抵抗係数の低減化が要求されている。ここで、（ＵＴＧａ／ＴＯＧａ）／ＴＷが０．００１２未満の場合には、トレッド幅ＴＷ（言い換えればタイヤサイズ）に対するアンダートレッドゴム量が少ないため、転がり抵抗係数の低減効果が十分に得られない虞がある。一方、（ＵＴＧａ／ＴＯＧａ）／ＴＷが０．００４０よりも大きい場合には、トレッド幅ＴＷに対するアンダートレッドゴム量が多く、操縦安定性の低下を招く虞がある。

本構成では、キャップトレッドゴム１１Ａとアンダートレッドゴム１１ＢのトータルゲージＴＯＧａと、アンダートレッドゴム１１ＢのゲージＵＴＧａと、トレッド部１のトレッド幅ＴＷとが０．００１２≦（ＵＴＧａ／ＴＯＧａ）／ＴＷ≦０．００４０を満たす範囲に調整することにより、トレッド幅ＴＷに対する（ＵＴＧａ／ＴＯＧａ）の値を相対的に大きくすることができる。従って、軽自動車やコンパクトカーに装着された空気入りタイヤ５０であっても、良好な操縦安定性の確保と、転がり抵抗係数の低減とを両立することができる。

また、上記した空気入りタイヤ５０において、キャップトレッドゴム１１ＡのゲージＣＰＧａと主溝１０の平均溝深さＧＤとは１．０≦（ＧＤ／ＣＰＧａ）≦１．３を満たし、主溝１０の平均溝深さＧＤが５．０ｍｍ以上９．０ｍｍ以下の範囲にあることが好ましい。これにより、主溝１０の平均溝深さＧＤに対してキャップトレッドゴム１１ＡのゲージＣＰＧａを最適化することができ、操縦安定性の向上を図ることができる。

また、上記した空気入りタイヤ５０において、アンダートレッドゴム１１Ｂに使用されるタイヤ用ゴム組成物のゴム成分は、天然ゴムと末端変性ブタジエンゴムとを必ず含むジエン系ゴムである。天然ゴムとしては、タイヤ用ゴム組成物に通常用いられるゴムを使用することができる。天然ゴムを配合することで、タイヤ用ゴム組成物として充分なゴム強度を得ることができる。ジエン系ゴム全体を１００質量％としたとき、天然ゴムの配合量は５０質量％以上、好ましくは５０質量％以上７０質量％以下、より好ましくは６０質量％以上６５質量％以下である。天然ゴムの配合量が５０質量％未満であるとゴム強度が低下する。

末端変性ブタジエンゴムは、分子鎖の片末端または両末端が官能基を有する有機化合物で変性されたブタジエンゴムである。このような末端変性ブタジエンゴムを配合することにより、後述するカーボンブラックとの親和性を高くし分散性を改善するため、発熱性を低く維持しながら、カーボンブラックの作用効果を一層向上して、ゴム硬度を高めることができる。分子鎖の末端を変性する官能基としては、例えばヒドロキシル基（水酸基）、アミノ基、アミド基、アルコキシル基、エポキシ基、シロキサン結合基から選ばれる少なくとも一つであるとよい。ここで、シロキサン結合基は、－Ｏ－Ｓｉ－Ｏ－構造を有する官能基とする。

ジエン系ゴム全体を１００質量％としたとき、末端変性ブタジエンゴムの配合量は、３５質量％以上５０質量％以下、好ましくは４０質量％以上５０質量％以下である。末端変性ブタジエンゴムの配合量が３５質量％未満であると低燃費性が悪化する。末端変性ブタジエンゴムの配合量が５０質量％を超えるとゴム強度が低下する。

末端変性ブタジエンゴムの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、好ましくは２．０以下、より好ましくは１．１以上１．６以下である。このように、末端変性ブタジエンゴムとして分子量分布が狭いものを用いることで、ゴム物性がより良好になり、転がり抵抗を低減しながら、タイヤにした時の操縦安定性や耐久性を効果的に向上することができる。末端変性ブタジエンゴムの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．０を超えるとヒステリシスロスが大きくなってゴムの発熱性が大きくなると共に、耐コンプレッションセット性が低下する。

本構成で使用する末端変性ブタジエンゴムのガラス転移温度Ｔｇは好ましくは－８５℃以下、より好ましくは－１００℃以上－９０℃以下であるとよい。このようにガラス転移温度Ｔｇを設定することで、発熱性を効果的に低減することができる。ガラス転移温度Ｔｇが－８０℃を超えると発熱性を低減する効果が充分に得られなくなる。なお、天然ゴムのガラス転移温度Ｔｇは特に限定されないが、例えば－８０℃以上－７０℃以下に設定することができる。

また、本構成で使用する末端変性ブタジエンゴムは、ビニル含有量が好ましくは０．１質量％以上２０質量％以下、より好ましくは０．１質量％以上１５質量％以下である。末端変性ブタジエンゴムのビニル含有量が０．１質量％未満であると、カーボンブラックとの親和性が不足し発熱を充分に低減することが難しくなる。末端変性ブタジエンゴムのビニル含有量が２０質量％を超えると、ゴム組成物のガラス転移温度Ｔｇが上昇し、転がり抵抗および耐摩耗性を十分に改良することができない。なお、末端変性ブタジエンゴムのビニル単位含有量は赤外分光分析（ハンプトン法）により測定するものとする。末端変性ブタジエンゴムにおけるビニル単位含有量の増減は、触媒等、通常の方法で適宜調製することができる。

また、上記空気入りタイヤ５０において、アンダートレッドゴム１１Ｂに使用されるタイヤ用ゴム組成物は、充填剤としてカーボンブラックが必ず配合される。カーボンブラックを配合することでゴム組成物の強度を高めることができる。特に、本構成に係るタイヤ用ゴム組成物に配合されるカーボンブラックは、窒素吸着比表面積Ｎ_２ＳＡが７０ｍ^２／ｇ以下であり、好ましくは３５ｍ^２／ｇ以上６０ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは３５ｍ^２／ｇ以上～５０ｍ^２／ｇ以下である。このように粒径が大きいカーボンブラックを上述の変性ブタジエンゴムと組み合わせて配合することで、発熱性を低く維持しながら、ゴム硬度を効果的に高めることができる。カーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ_２ＳＡが７０ｍ^２／ｇを超えると発熱性が悪化する。なお、カーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ_２ＳＡは、ＪＩＳ６２１７－２に準拠して測定するものとする。

カーボンブラックの配合量は、上述のゴム成分１００質量部に対して、５０質量部以上であり、好ましくは５５質量部以上６５質量部以下、より好ましくは５７質量部以上６０質量部以下である。カーボンブラックの配合量が５０質量部未満であるとアンダートレッドゴム１１Ｂの硬度が低下する。

また、上記空気入りタイヤ５０において、アンダートレッドゴム１１Ｂに使用されるタイヤ用ゴム組成物は、硬度ＵＴＨｓが上述のように６２以上６７以下の範囲に設定され、好ましくは６５以上６７以下である。また、上記空気入りタイヤ５０において、アンダートレッドゴム１１Ｂに使用されるタイヤ用ゴム組成物は、４０℃における反発弾性率が８０％以上、好ましくは８０％以上８５％以下、より好ましくは８２％以上８５％以下である。本構成のアンダートレッドゴム１１Ｂは、上記した物性を有するため、転がり抵抗係数を低減しつつ、操縦安定性を向上することができる。反発弾性率が８０％未満の場合には、発熱が悪化し転がり抵抗係数を低減することができない。なお、これら硬度や反発弾性率は上述の配合のみで決定されるものではなく、例えば混練条件や混練方法によっても調整可能な物性である。

以上、本実施形態に係る空気入りタイヤ５０は、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１を有し、トレッド部１にタイヤ周方向に延在する複数本の主溝１０が形成され、トレッド部１は、少なくともタイヤ径方向外側に配置されたキャップトレッドゴム１１Ａと、キャップトレッドゴム１１Ａよりもタイヤ径方向内側に配置されたアンダートレッドゴム１１Ｂとを備え、トレッド部１におけるタイヤ幅方向の両最外側に位置する一対のショルダー主溝１０Ｂで区画された接地領域では、キャップトレッドゴム１１Ａ及びアンダートレッドゴム１１ＢのトータルゲージＴＯＧａと、アンダートレッドゴム１１ＢのゲージＵＴＧａとが０．２０≦ＵＴＧａ／ＴＯＧａ≦０．４０の関係を満たし、アンダートレッドゴム１１Ｂの硬度ＵＴＨｓが６２以上６７以下の範囲にあり、該アンダートレッドゴム１１Ｂの硬度ＵＴＨｓとキャップトレッドゴム１１Ａの硬度ＣａｐＨｓとが０．９０≦ＣａｐＨｓ／ＵＴＨｓ≦１．２０の関係を満たし、アンダートレッドゴム１１Ｂのｔａｎδ（６０℃）が０．０６以下であるため、トータルゲージＴＯＧａに対するアンダートレッドゴム１１ＢのゲージＵＴＧａを相対的に厚くし、アンダートレッドゴム１１Ｂの硬度ＵＴＨｓを中硬度とし、かつ、アンダートレッドゴム１１Ｂを低発熱性とすることができる。これにより、トレッド部１の剛性を確保して良好な操縦安定性を確保できるとともに、転がり抵抗係数の低減を実現することができる。

また、本実施形態によれば、アンダートレッドゴム１１Ｂは、アミン系老化防止剤を２.０ｐｈｒ以上含み、キャップトレッドゴム１１Ａは、アミン系老化防止剤を２．０ｐｈｒ以上含むため、キャップトレッドゴム１１Ａからアンダートレッドゴム１１Ｂへのアミン系老化防止剤のマイグレーションを抑制し、主溝１０の溝底に生じるグルーブクラックを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、キャップトレッドゴム１１Ａのアミン系老化防止剤の含有量ＣＰＭと、アンダートレッドゴム１１Ｂのアミン系老化防止剤の含有量ＵＴＭとが０．５≦（ＵＴＭ／ＣＰＭ）≦１．５の関係を満たすため、キャップトレッドゴム１１Ａからアンダートレッドゴム１１Ｂへのアミン系老化防止剤のマイグレーションを抑制し、主溝１０の溝底に生じるグルーブクラックを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、キャップトレッドゴム１１Ａ及びアンダートレッドゴム１１ＢのトータルゲージＴＯＧａと、アンダートレッドゴム１１ＢのゲージＵＴＧａと、トレッド部１のトレッド幅ＴＷとが０．００１２≦（ＵＴＧａ／ＴＯＧａ）／ＴＷ≦０．００４０の関係を満たすため、例えば、軽自動車やコンパクトカーに装着された場合であっても、良好な操縦安定性の確保と、転がり抵抗係数の低減とを両立することができる。

また、本実施形態によれば、キャップトレッドゴム１１Ａのｔａｎδ（６０℃）が０．１０以上０．３０以下であるため、キャップトレッドゴム１１Ａとして比較的粘性の高いゴムを使用することができ、ゴムの摩擦力が向上する結果、トレッド部１のグリップ力が向上して操縦安定性の向上を図ることができる。

また、本実施形態によれば、主溝１０の平均溝深さＧＤと、キャップトレッドゴム１１ＡのゲージＣＰＧａとが１．０≦（ＧＤ／ＣＰＧａ）≦１．３の関係を満たすため、主溝１０の平均溝深さＧＤに対してキャップトレッドゴム１１ＡのゲージＣＰＧａを最適化することができ、操縦安定性の向上を図ることができる。

また、本実施形態によれば、アンダートレッドゴム１１Ｂは、天然ゴム５０質量％以上と末端変性ブタジエンゴム３５質量％以上５０質量％以下とを含むゴム成分１００質量部に対して、窒素吸着比表面積Ｎ２ＳＡが７０ｍ２／ｇ以下であるカーボンブラックが５０質量部以上配合され、４０℃における反発弾性率が８０％以上であるため、トレッド部１の剛性を確保して良好な操縦安定性を確保できるとともに、転がり抵抗係数の低減を実現することができる。

図３は、本実施形態に係る空気入りタイヤの性能試験の結果を示す表である。この性能試験では、複数種類の試験タイヤについて、操縦安定性と転がり抵抗係数とグルーブクラックに関する評価を行った。試験タイヤは、トレッド部１に配置されたトレッドゴム層１１がタイヤ径方向最外側に位置するキャップトレッドゴム１１Ａとキャップトレッドゴム１１Ａのタイヤ径方向内側に隣接するアンダートレッドゴム１１Ｂをと備え、キャップトレッドゴム１１Ａ及びアンダートレッドゴム１１ＢのトータルゲージＴＯＧａとアンダートレッドゴム１１ＢのゲージＵＴＧａとの関係ＵＴＧａ／ＴＯＧａ、キャップトレッドゴム１１Ａの硬度ＣａｐＨｓとアンダートレッドゴム１１Ｂの硬度ＵＴＨｓとの関係ＣａｐＨｓ／ＵＴＨｓ、アンダートレッドゴム１１Ｂの硬度ＵＴＨｓ、アンダートレッドゴム１１Ｂのアミン系老化防止剤の含有量、上記ＵＴＧａ／ＴＯＧａとトレッド幅ＴＷとの関係、主溝の平均溝深さＧＤとキャップトレッドゴム１１ＡのゲージＣＰＧａとの関係ＧＤ／ＣＰＧａを図３に示す実施例１～６及び比較例１～６のタイヤを製作した。比較のため、硬度の低いアンダートレッドゴムを備えた従来例１，２を用意した。

試験タイヤは、タイヤサイズを１５５／６５Ｒ１４ ７５Ｓとし、これら試験タイヤについて、下記試験方法により、転がり抵抗係数、操縦安定性、及びグルーブクラックを評価し、その結果を図３に併せて示した。転がり抵抗係数の評価は、各試験タイヤをリムサイズ１４×４．５Ｊのホイールに組み付けてドラム試験機に装着し、空気圧２４０ｋＰａの条件下にて、ＩＳＯ２５２８０に準拠して転がり抵抗係数を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例１を１００とする指数にて示した。指数値が大きいほど転がり抵抗係数が小さく優れていることを意味する。

操縦安定性の評価は、各試験タイヤをリムサイズ１４×４．５Ｊのホイールに組み付けて空気圧２４０ｋＰａとし、乗用車に装着して乾燥路面のテストコースを走向し、テストドライバーによって官能性評価を行った。そして、従来例１を１００とする指数にて示した。指数値が大きいほど操縦安定性が優れていることを意味する。

グルーブクラックの評価では、各試験タイヤをリムサイズ１４×４．５Ｊのホイールに組み付けて空気圧２４０ｋＰａとした状態でオゾンが供給された試験室内に２４時間放置し、主溝に形成されたグルーブクラックを計測した。評価結果は、計測値の逆数を用い、従来例１を１００とする指数にて示した。指数値が大きいほどグルーブクラックの発生数が少なく優れていることを意味する。

図３から判るように、実施例１～８のタイヤは、従来例１との対比において、良好な操縦安定性を確保しつつ、転がり抵抗係数及びグルーブクラックの発生数の低減化を実現することができた。一方、比較例１～６のタイヤは、所定の条件を満たしていないため操縦安定性、転がり抵抗係数及びグルーブクラックを両立させる効果が十分に得られなかった。また、従来例２のタイヤは、従来例１に比べて硬度の低いアンダートレッドゴムの相対的は厚みを厚くした、いわゆるスタッドレスタイヤであるが、この場合、操縦安定性が悪化する結果となった。

１ トレッド部
１０ 主溝
１０Ａ センター主溝
１０Ｂ ショルダー主溝
１１ トレッドゴム層
１１Ａ キャップトレッドゴム
１１Ｂ アンダートレッドゴム
２０ 陸部
５０ 空気入りタイヤ
ＣＰＧａ キャップトレッドゴムのゲージ
ＣａｐＨｓ キャップトレッドゴムの硬度
ＴＯＧａ トータルゲージ
ＴＷ トレッド幅
ＵＴＧａ アンダートレッドゴムのゲージ
ＵＴＨｓ アンダートレッドゴムの硬度

Claims (9)

1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部を有し、前記トレッド部にタイヤ周方向に延在する複数本の主溝が形成された空気入りタイヤであって、
   前記トレッド部は、少なくともタイヤ径方向外側に配置されたキャップトレッドゴムと、前記キャップトレッドゴムよりもタイヤ径方向内側に配置されたアンダートレッドゴムとを備え、
   前記トレッド部におけるタイヤ幅方向の両最外側に位置する一対の前記主溝で区画された接地領域では、前記キャップトレッドゴム及び前記アンダートレッドゴムのトータルゲージＴＯＧａと、前記アンダートレッドゴムのゲージＵＴＧａとが０．２０≦ＵＴＧａ／ＴＯＧａ≦０．４０の関係を満たし、
   前記アンダートレッドゴムの硬度ＵＴＨｓが６２以上６７以下の範囲にあり、該アンダートレッドゴムの硬度ＵＴＨｓと前記キャップトレッドゴムの硬度ＣａｐＨｓとが０．９０≦ＣａｐＨｓ／ＵＴＨｓ≦１．２０の関係を満たし、
   前記アンダートレッドゴムのｔａｎδ（６０℃）が０．０６以下であり、
   前記キャップトレッドゴム及び前記アンダートレッドゴムのトータルゲージＴＯＧａと、前記アンダートレッドゴムのゲージＵＴＧａと、前記トレッド部のトレッド幅ＴＷとが０．００２５≦（ＵＴＧａ／ＴＯＧａ）／ＴＷ≦０．００４０の関係を満たすことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記アンダートレッドゴムは、アミン系老化防止剤を２．０ｐｈｒ以上含む請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記キャップトレッドゴムは、アミン系老化防止剤を２．０ｐｈｒ以上含む請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記キャップトレッドゴムのアミン系老化防止剤の含有量ＣＰＭと、前記アンダートレッドゴムのアミン系老化防止剤の含有量ＵＴＭとが０．５≦（ＵＴＭ／ＣＰＭ）≦１．５の関係を満たす請求項１～３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記キャップトレッドゴム及び前記アンダートレッドゴムのトータルゲージＴＯＧａと、前記アンダートレッドゴムのゲージＵＴＧａと、前記トレッド部のトレッド幅ＴＷとが０．００３０≦（ＵＴＧａ／ＴＯＧａ）／ＴＷ≦０．００４０の関係を満たすことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記キャップトレッドゴムのｔａｎδ（６０℃）が０．１０以上０．３０以下である請求項１～５のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記主溝の平均溝深さＧＤと、前記キャップトレッドゴムのゲージＣＰＧａとが１．０≦（ＧＤ／ＣＰＧａ）≦１．３の関係を満たす請求項１～６のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
8. 前記アンダートレッドゴムは、天然ゴム５０質量％以上と末端変性ブタジエンゴム３５質量％以上５０質量％以下とを含むゴム成分１００質量部に対して、窒素吸着比表面積Ｎ_２ＳＡが７０ｍ^２／ｇ以下であるカーボンブラックが５０質量部以上配合され、４０℃における反発弾性率が８０％以上である請求項１～７のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
9. 前記空気入りタイヤは、サマータイヤもしくはオールシーズンタイヤである請求項１～８のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。

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