WO2010137143A1

WO2010137143A1 - タイヤ

Info

Publication number: WO2010137143A1
Application number: PCT/JP2009/059723
Authority: WO
Inventors: 大二郎永野
Original assignee: 株式会社ブリヂストン
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2010-12-02

Abstract

　本発明は、耐摩耗性、操縦安定性を保持しつつ、転がり抵抗を低減したタイヤに関し、より詳しくは、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、トレッド部と、１プライ以上のカーカスと、ベルトと、主溝を形成したトレッドゴムとを備え、該主溝の溝底及び溝壁が、前記トレッドゴムより高弾性率を有するゴムからなることを特徴とするタイヤに関するものである。

Description

タイヤ

　本発明は、タイヤ、より詳細には耐摩耗性、操縦安定性を保持しつつ、転がり抵抗を低減したタイヤに関する。

　車両に装着した空気入りタイヤを走行させると、タイヤは、接地面領域にて、ゴムの潰れ変形や倒れ込み変形など各種の変形を生じ、これらの変形がもたらすゴムのヒステリシスロスはタイヤの転がり抵抗として現れる。タイヤの転がり抵抗が低いと燃費が良くなることから、タイヤの転がり抵抗は車両の燃費性能に直接影響を与える。よって地球規模での環境問題も含め、タイヤの転がり抵抗を一層改善することが強く求められている。

　この種のヒステリシスロスは、タイヤのトレッド部から生じる割合が高いことは周知である。そこで、従来この種のヒステリシスロス低減のために、トレッドゴムにｔａｎδが小さいゴムを適用するといった手段が講じられている。しかしながら、ｔａｎδを小さくすると耐摩耗性と操縦安定性の低下が避けられないために、トレッドの変形そのものを抑制するといった手段も講じられている（特許文献１）。

特開２００１－２００６０１２号公報

　しかし、一般に転がり抵抗を小さくすると湿潤路面における操縦安定性が悪くなる傾向にある。そこで、本発明の課題は、耐摩耗性、操縦安定性を保持しつつ、転がり抵抗を効果的に低減したタイヤを提供することである。

　上記目的を達成するため、本発明は、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、トレッド部と、１プライ以上のカーカスと、ベルトと、主溝を形成したトレッドゴムとを備えるタイヤにおいて、該主溝の溝底及び溝壁は、該トレッドゴムより高弾性率を有するゴムからなることを特徴とするタイヤを提供する。ここで、本発明において弾性率とは、ＪＩＳＫ　６３０１（１９９５）の加硫ゴム物理試験方法に記載した引張試験に従い、特定の伸び時における荷重Ｆｎ（Ｎ）を試験片の断面積（ｃｍ^２）に除した引張応力Ｍｎ（ＭＰａ）を指す。なお、Ｍｎのｎは、特定の伸び（％）の数値を示す。

　更に本発明のタイヤは、前記主溝の溝底及び溝壁を構成するゴムの弾性率が前記トレッドゴムの弾性率と比べて１．３倍以上高い値を有することが好ましい。

　更に本発明のタイヤは、前記主溝の溝底及び溝壁を構成するゴムのうち、少なくとも溝底部におけるゴムのｔａｎδが、前記トレッドゴムのｔａｎδより小さいことが好ましい。ここで、本発明においてｔａｎδは、東洋精機株式会社製のスペクトロメーターを用いて、測定温度２５℃、周波数５２Ｈｚ、歪み２．０％で測定した値である。

　更に本発明のタイヤは、前記主溝の溝底及び溝壁を構成するゴムがゴムシートからなり、該ゴムシートの厚さが、主溝で区画されるブロックの幅の１０％以内の厚さであることが好ましい。

　更に本発明のタイヤは、前記ゴムシートにおけるカーボンブラックの配合量が３５質量％以下であることが好ましい。

　更に本発明のタイヤは、前記ゴムシートを構成するゴム組成物及び前記トレッドゴムを構成するゴム組成物の組成が異なっていることが好ましい。

　本発明によれば、タイヤの主溝の溝底及び溝壁をトレッドゴムより高弾性率のゴムで構成することにより、耐摩耗性、操縦安定性を保持しつつ、転がり抵抗を低減することができる。

本発明のタイヤの部分縦断面図である。タイヤ転動時におけるトレッド最外層の変形挙動を示す模式図である。

　以下、この発明の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１はこの発明のタイヤの左半の部分断面図であり、図２はタイヤ転動時におけるトレッド最外層の変形挙動を示す模式図である。番号１０がトレッドゴムであり、このトレッドゴム１０はベースゴムＢとキャップゴム１４とからなる。また、番号１６はトレッドゴム（キャップゴム１４）に設けた溝であり、この溝１６の底面及び側面はゴムシート１２からなる。

　図１において、このゴムシート１２は、キャップゴム１４に比べて高弾性率の物性を有するものである。なおこの構成は以下に述べるところを含めてタイヤ赤道面Eの右半分も同じである。

　本発明の作用効果を、図２を用いて以下に説明する。タイヤに荷重がかかった際、タイヤの中で最も歪む部分は、タイヤのブロックの中ではその最外層である。従って、この最外層部分を高弾力化すればブロック全体の変形を抑えることができるために、転がり抵抗の低下に効果があり、且つトレッド全体の弾性率を損失することが無くグリップとの両立が可能となる。

　すなわち、図２（ａ）に示すように、通常のトレッドのゴムブロックＳに圧縮荷重Ｆを作用させると、ゴムの非圧縮性の特性により、図２（ａ）の右側に示すように、ゴムブロックＳは、無負荷時の表面Ｓ_０位置から撓み量ａ（ｍｍ）を伴い、圧縮荷重Ｆの作用方向と直交する方向に膨らむ。しかし、図２（ｂ）に示すように、キャップゴム１４に設けた溝１６の溝底、溝壁を、トレッドゴムよりも高弾性を有するゴム（図示例ではゴムシート１２）により構成した図２（ａ）と同一形状のゴムブロックＳ’に同一の圧縮荷重Ｆを作用させた場合、前記溝底及び溝壁を構成するゴムがゴムブロックＳ’のキャップゴム１４の膨らみを抑制するように働くので、そのときの撓み量ｂ（ｍｍ）は撓み量ａ（ｍｍ）よりも小さくなる。すなわち、ａ＞ｂの関係が成立する。これは、前記溝底及び溝壁を構成するゴムが、キャップゴム１４より高弾性率の物性を有しており、圧縮荷重に対する変形抵抗力がキャップゴム１４よりも大きいため、前記ゴムはキャップゴム１４の圧縮変形を抑制するように働くからである。その結果、トレッドゴム１０のヒステリシロシスが低減し、転がり抵抗を低下させることが可能となる。
　よって、本発明で用いる前記溝底及び溝壁を構成するゴムの弾性率は、トレッドのキャップゴム１４のそれよりも高弾性率のものとする。

　なお、図示例では、前記溝底及び溝壁はゴムシート１２により構成されているが、本発明においては、該溝底及び溝壁を構成するゴムの弾性率が、前記トレッドゴムの弾性率よりも大きければ足りる。即ち、前記溝底及び溝壁をゴムシート１２により構成した上記図示例は、本発明を制限しない。

　また、特に前記溝底及び溝壁を構成するゴムの弾性率は、キャップゴム１４の弾性率と比べて１．３倍以上高い値であることが好ましい。というのは、溝底及び溝壁を構成するゴムの弾性率がトレッドのキャップ部と比べて１．３倍以上高いと、転がり抵抗を低減するという本発明の目的を達成する上で一層有利であるからである。

　また、溝底及び溝壁を構成するゴムの弾性率が大きい場合、ブロックが歪むと溝底部に歪みが集中するため、その部分のｔａｎδが大きいと、転がり抵抗が大きくなってしまう。よってこのような弊害を避けるために、少なくとも溝底部については、トレッドゴムと比較して小さなｔａｎδを有するゴムを使用することが好ましく、これにより転がり抵抗を低減させることができる。なお、溝底部のみならず、溝壁部にもｔａｎδが小さなゴムを使用することは更に好ましく、それによって転がり抵抗の一層の低減が可能となる。この場合、前記ゴムのｔａｎδがトレッドゴムのｔａｎδの５０％程度以下であること、すなわちｔａｎδの値が０．０５程度以下であることが好ましい。

　本発明において、前記ゴムはゴムシート１２からなり、該ゴムシート１２の厚さは、図１に示したように、主溝１６で区画されるブロックの幅１８の１０％以内とすることが好ましい。それにより、路面とトレッドゴムとの接地面積を十分に確保することができ、優れた耐摩耗性と湿潤路面における操縦安定性を発揮することができる。ゴムシートの具体的な好適な厚みは、１ｍｍから２ｍｍ程度である。なお、主溝は、図示の周方向主溝の他に、ラグやブロックを形成するための横方向溝であっても良い。

　ここで、例えば、前記ゴムシート１２のゴムに配合するカーボンブラックなどの補強剤の量を減らすことにより、ｔａｎδの値を小さくすることができる。なお、溝底及び溝壁を構成するゴムにおけるカーボンブラックの配合量は、弾性率確保の面から３５質量％から２０質量％であることが好ましい。

　また、本発明においては、前記ゴムシート１２を構成するゴム組成物とトレッドゴム１０を構成するゴム組成物の組成が異なっていても構わない。トレッドゴム１０と同一のゴム組成物を用いてブロック表面の弾性率を大きくする場合には、ゴムシート１２とトレッドゴム１０では要求される物性が異なるため、加硫温度を細かく設定する必要がある。しかし、異なった組成物を用いている場合には、そのような必要がない点で有利である。

　本発明で使用する、溝底及び溝壁を構成するゴムの組成は、その弾性がトレッドゴム１０の弾性率より大きいのであれば特に限定されることはなく、本技術分野で通常に用いられる成分を配合してゴム組成物とすることができる。具体的には、天然ゴム（ＮＲ）、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）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などのゴム成分、カーボンブラックやシリカなどの充填剤、亜鉛華、ステアリン酸、硫黄、加硫促進剤、老化防止剤、及びその他の添加剤を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合することができる。

　使用するゴム成分及び配合剤の種類、並びにその配合比を適宜選択することにより、溝底及び溝壁を構成するゴムの物性を調整することができる。具体的には溝底及び溝壁を構成するゴムの組成において硫黄の配合量を多くすることにより、耐摩耗性は保持したままで弾性を高めることができる。なお弾性率を確保するために、硫黄の配合量はゴム成分１００質量部に対して２．５質量部以上であることが好ましい。また溝底及び溝壁を構成するゴムの加硫促進剤の配合量を多くすることにより、架橋により網目密度を増やすことによって弾性を高めることもできる。

　次に、本発明を実施例に基づいて更に具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

　トラック、バス用のラジアルタイヤ（サイズ：１１Ｒ２２．５）の製造に際し、生タイヤの成型工程において未加硫トレッドゴムの表面に高弾性ゴムシート用の未加硫ゴムシートを貼り合わせ、加硫成型後において、トレッドゴムに形成された主溝の溝底及び溝壁が、厚み：１．５ｍｍの高弾性ゴムシートで覆われたタイヤを製造して、実施例タイヤとした。一方、主溝の溝底及び溝壁が高弾性ゴムシートで覆われていない通常のタイヤも製造し、比較例タイヤとした。ゴムシート及びトレッドゴムのゴム組成及び物性を表１中に、配合１，２として示す。これらタイヤの転がり抵抗、耐摩耗性及び湿潤路面での操縦安定性について調べた結果を表１に併記する。

（１）転がり抵抗
　供試タイヤを標準リム７．５×２２．５に組付け、これに最高空気圧７５０ｋＰａの内圧を充填し、２４．５ｋＮの負荷荷重の下、速度８０ｋｍ／ｈにおける転がり抵抗を測定した。比較例における転がり抵抗値を１００として、実施例における評価を指数で相対評価をした。

（２）耐摩耗性
　実施例のタイヤと比較例のタイヤを車輌に装着し、１０万ｋｍ走行後の残溝測定から摩耗量を算出した。結果は、走行距離／（走行前溝深さ－走行後溝深さ）を計算し、比較例における評価の値を１００として、実施例における評価を指数で相対評価をした。数値が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。

（３）操縦安定性
　操縦安定性は湿潤路面のテストコースにおいて、テストドライバーにより、駆動性、制動性、ハンドル応答性、操舵時の路面グリップ性、スリップ限界を超えてからのコントロール性のフィーリング評価、及び８０ｋｍ／ｈからの停止距離にて総合的に判断した。比較例における操縦安定性の値を１００として、実施例における評価を指数で相対評価をした。指数の差が±１～５の場合はテストドライバーが判断できるレベルであり、差が±５を超える場合は一般ユーザーでも判断できるレベルである。なお、各タイヤ性能指数は値が大きいほど性能が良いことを示す。

　表１に示したとおり、実施例のタイヤでは転がり抵抗が大幅に改善されていた。また耐摩耗性、操縦安定性については十分に保持されており、本発明で目的とする効果が達成されていることが確認された。

　空気入りタイヤにおいて、トレッドの主溝の溝底及び溝壁を、トレッドゴムより高弾性率のゴムによって構成することにより、耐摩耗性、操縦安定性を保持しつつ、転がり抵抗を低減することができる。本発明の空気入りタイヤは、転がり抵抗が低いため、車両の燃費を低く抑えるのに有効であり、ひいては環境へ配慮した車両の開発に大きく貢献する。

　Ｂ　　ベースゴム
　１０　トレッドゴム
　１２　ゴムシート
　１４　キャップゴム
　１６　溝
　１８　ブロック幅

Claims

　一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、トレッド部と、１プライ以上のカーカスと、ベルトと、主溝を形成したトレッドゴムとを備えるタイヤにおいて、該主溝の溝底及び溝壁は、該トレッドゴムより高弾性率を有するゴムからなることを特徴とするタイヤ。
　前記主溝の溝底及び溝壁を構成するゴムの弾性率が前記トレッドゴムの弾性率と比べて１．３倍以上高い値を有することを特徴とする請求項１記載のタイヤ。
　前記主溝の溝底及び溝壁を構成するゴムのうち、少なくとも溝底部におけるゴムのｔａｎδが、前記トレッドゴムのｔａｎδより小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のタイヤ。
　前記主溝の溝底及び溝壁を構成するゴムがゴムシートからなり、該ゴムシートの厚さが、主溝で区画されるブロックの幅の１０％以内の厚さであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載のタイヤ。
　前記ゴムシートにおけるカーボンブラックの配合量が３５質量％以下であることを特徴とする請求項４記載のタイヤ。
　前記ゴムシートを構成するゴム組成物及び前記トレッドゴムを構成するゴム組成物の組成が異なっていることを特徴とする請求項４又は請求項５記載のタイヤ。