JP6445916B2 - タイヤ - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、湿潤路面でのグリップ性能を向上させることを目的として、0℃tanδを上げたトレッドゴムを用いたタイヤが開示されている。
そして、前記トレッドについて、タイヤ周方向に連続的に延びる周方向主溝のタイヤ幅方向断面積を特定範囲に設定し、さらに、周方向主溝の中でも、少なくとも車両装着時に最外側に位置する周方向溝について、溝底の溝深さを100%としたときの溝深さ95%位置における溝幅Lbを小さく設定することによって、従来の周方向溝を形成した場合に比べて、トレッドの陸部剛性を向上できるため、乾燥路面及び湿潤路面での良好な制動性を有しつつも、優れた操縦安定性を実現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
上記構成により、乾燥路面及び湿潤路面での良好な制動性を有しつつ、優れた操縦安定性を実現できる。
良好な排水性を確保しつつ、より優れた操縦安定性を実現できるためである。
優れた操縦安定性を有しつつ、より優れた排水性を実現できるためである。
より確実に、乾燥路面及び湿潤路面での制動性を向上できるためである。
より確実に、乾燥路面及び湿潤路面での制動性を向上できるためである。
より確実に、乾燥路面及び湿潤路面での制動性を向上できるためである。
より優れた操縦安定性を実現できるためである。
より優れた操縦安定性を実現できるためである。
より確実に、乾燥路面及び湿潤路面での制動性を向上できるためである。
本発明のタイヤは、ゴム成分と、熱可塑性樹脂とを含むゴム組成物を用いてなるトレッドを備えたタイヤである。
なお、本発明のタイヤは、図示はしないが、通例通り、一対のビード部と、ビード部のタイヤ径方向外側に連なる一対のサイドウォール部と、サイドウォール部間に跨るトレッド部とからなり、ビード部に埋設されたビードコア間で、これら各部に亘ってトロイド状に延在するカーカスと、カーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に配設された複数のベルト層からなるベルトと、ベルトのタイヤ径方向外側に設けられたトレッドとを有する構成とすることができる。
本発明のタイヤを構成するトレッド10は、図1に示すように、タイヤ周方向Cに連続して延びる(図1の例では、タイヤ周方向に沿って直線状に延びる)複数の周方向溝20(図1の例では、周方向溝21a、21b、22)を有し、該周方向溝21a、21b、22は、タイヤ幅方向Wの断面積が10mm2以上である周方向主溝を含み(図1の例では、周方向溝21a、21b、22が全て周方向主溝である。)、該周方向主溝21a、21b、22のうち、少なくとも車両装着時に最外側(車幅方向の最外側)に位置する周方向主溝21aは、溝底の溝深さを100%としたときの溝深さ95%位置における溝幅(展開図上での溝の延在方向に垂直な断面における溝幅)Lbがトレッド表面における溝幅Ltに対して25〜60%の大きさとなることを特徴とする。
後述する特定のゴム組成物をトレッドに用いたタイヤにおいては、前記周方向主溝20の溝幅方向断面積を10mm2以上とある程度大きくすることで、排水性等の性能を確保しつつ、少なくとも車両装着時に最外側に位置する周方向主溝21bについて、溝深さ95%位置における溝幅を上記範囲(トレッド表面における溝幅Ltに対して25〜60%)に設定することによって、トレッドの陸部剛性を大きくできる結果、熱可塑性樹脂を含むゴム組成物をトレッドに適用した従来のタイヤに比べて、操縦安定性を向上できる。
なお、前記トレッドは、上述した周方向主溝21a、21b、22の他にも、溝幅方向断面積が10mm2未満の周方向溝や、周方向溝以外の溝(サイプ等も含む)を有していても良い。
なお、「適用リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではJATMA(日本自動車タイヤ協会) のJATMA YEAR BOOK、欧州ではETRTO(The European Tyre and Rim Technical Organisation)のSTANDARDS MANUAL、米国ではTRA(The Tire and Rim Association, Inc.)のYEAR BOOK等に記載されている、適用サイズにおける標準リム(ETRTOのSTANDARDS MANUALではMeasuring Rim、TRAのYEAR BOOKではDesign Rim)を指す。また、「規定内圧」とは、上記のJATMA YEAR BOOK等に記載されている、適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力に対応する空気圧をいい、「最大負荷能力」とは、上記規格でタイヤに負荷されることが許容される最大の質量をいう。
上述したように、本発明のタイヤでは、前記周方向主溝のうち、少なくとも車両装着時に最外側に位置するもの(図1の例では、周方向主溝21a)については、溝底の溝深さを100%としたときの溝深さ95%位置における溝幅Lbがトレッド表面における溝幅Ltに対して25〜60%の大きさとする。前記溝幅Lbが溝幅Ltに対して60%を超える場合、十分なトレッドの陸部剛性及びトレッドゴムの変形体積を得ることができないため、所望の操縦安定性を得ることができない。一方、前記溝幅Lbが溝幅Ltに対して25%未満の場合、前記周方向主溝のサイズが小さくなり過ぎるため、必要な排水性及びグリップ性等を確保できない。
ここで、前記タイヤ幅方向外側部分(A)の溝幅方向断面積を、前記タイヤ幅方向内側部分(B)の溝幅方向断面積よりも大きくする手法については特に限定はされないが、トレッド表面に対するタイヤ幅方向外側部分(A)の溝壁の延在角度を、トレッド表面に対するタイヤ幅方向外側部分(B)の溝壁の延在角度よりも大きくする手段等が挙げられる。
なお、前記中央領域11と前記側方領域12a、12bとの境界は、前記2本の周方向主溝21a、21bの幅方向中央とする。
さらに、前記中央領域11は、前記周方向主溝20(図1の例では、周方向主溝21a、22、21b)によって区画形成された中央陸部40(図1の例では、中央陸部40a、40b)を有し、前記側方領域12a、12bは、側方陸部41a、41bを有する。
また、同様の効果が得られる点から、図1に示すように、該中央領域11の独立した1つの陸部幅Xが、タイヤ幅方向外側で隣接する前記周方向主溝21aの溝深さの1.5倍以上であることが好ましく、3倍以上であることがより好ましい。ここで、前記中央領域11の独立した1つの陸部幅とは、図1に示すように、前記中央領域11が周方向主溝22によりタイヤ幅方向に分断された2つの中央陸部40a、40bを有する場合には、一方の中央陸部(図1の例では、中央陸部40b)の幅Xのことを示す。
なお、前記幅方向細溝31、31’が開口する周方向主溝については、特に限定はされない。例えば、図1に示すように、タイヤ幅方向外側に位置する周方向主溝21a、21bに開口することもできるし、図2に示すように、タイヤ幅方向中央側に位置する周方向主溝22に開口しても良い。
ここで、図1のラグ溝32は、隣接する前記周方向主溝21a、21bと連通しないか、又は、溝底の一部が底上げされた状態で前記周方向主溝21a、21bと連通することが好ましい。前記ラグ溝32を上述の構成とすることで、良好な制動性能を有しつつ、トレッドの陸部剛性を確保し、所望の操縦安定性を実現できるからである。
なお、図3は、前記ラグ溝32の構成を説明するため、図1のラグ溝32の溝延在方向に沿った断面を模式的に示したものである。前記ラグ溝32の溝底の一部が底上げされた状態で前記周方向主溝21a、21bと連通するとは、図3に示すように、前記周方向主溝21(21a、21b)との連結部分においてラグ溝32の溝底が上がった部分40が形成された状態で、ラグ溝32が周方向主溝21(21a、21b)と連通していることを示す。
<ゴム組成物>
本発明のタイヤは、0℃におけるtanδが0.25〜0.55であり、30℃におけるtanδと60℃におけるtanδとの差が−0.02〜0.07であり、動歪1%、0℃における動的貯蔵弾性率が4〜20MPaであるゴム組成物によってトレッドが構成される。
また、ゴム組成物がこれらの物性を有することで、得られたトレッドゴムは優れた乾燥路面及び湿潤路面における制動性能を実現できる。
上述したゴム成分(A)に対して、特定量の添加成分(B)を配合することで、トレッドゴムの接地性を向上させ、タイヤの湿潤路面での性能を高めることができる。また、添加成分(B)は特に天然ゴム又はブタジエンゴム等のジエン系ゴムとの相溶性が高いため、ゴム成分として、ジエン系ゴムを50質量%以上含むゴム組成物において、特にその配合効果が得られやすい。また、ゴム成分自体も、ジエン系ゴムを50質量%以上含有することで高い柔軟性を有し、乾燥路面や、マンホール等の滑りやすい路面においても高い制動性能を実現できる。
さらにまた、前記ゴム組成物は、前記SBRとして、ポリマー全単位中における結合スチレン量の割合[%]+ポリマー全単位中におけるビニル結合量の割合[%]×1/2が、25%質量以下であるSBRを用い、該SBRの含有量が50質量%以上であることが好ましい。ポリマー全単位中における結合スチレン量の割合とビニル結合量の割合が上記関係を満たすことで、ゴム組成物のウェット性能をより向上させることができ、タイヤの乾燥路面及び湿潤路面での制動性をより向上できる。
前記ゴム組成物における充填材の配合量は、特に限定はされないが、前記ゴム成分100質量部に対して好ましくは30〜100質量部、より好ましくは40〜80質量部程度である。
充填材の配合量を30〜100質量部とすることで、一方でゴム成分の柔軟性等の特性を損ねることなく、その補強効果を奏することができ、充填材の配合量を40〜80質量部とすることで、特に、転がり抵抗の低減、湿潤路面での制動性能の向上といった効果を奏しつつ、かつ、ゴム成分の柔軟性を損ねにくい、という利点がある。
さらに、前記シリカの配合量は、前記ゴム成分100質量部に対して40〜70質量部の範囲であることが好ましく、45〜60質量部の範囲であることがよりに好ましい。シリカの配合量がゴム成分100質量部に対して40質量部以上であれば、ゴム組成物の60℃におけるtanδが低下し、該ゴム組成物を適用したタイヤの通常走行時の燃費性能が向上し、また、70
質量部以下であれば、ゴム組成物の柔軟性が高く、該ゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに適用することで、トレッドゴムの変形体積が大きくなって、タイヤのウェット性能を向上させることができる。また、前記充填剤(C)の中で、前記シリカが50質量%以上、好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上であれば、湿潤路面での制動性能がさらに向上する。
シランカップリング剤としては、例えばビス(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、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシラン、3−トリメトキシシリルプロピル−N、N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピル−N、N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリエトキシシリルエチル−N、N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアジルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルベンゾリルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス(3−ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィドなどが挙げられるが、これらの中で補強性改善効果などの点から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィドおよび3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアジルテトラスルフィドが好適である。
これらのシランカップリング剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上組み合わせて用いてもよい。
カップリング剤としての効果およびゲル化防止などの点から、このシランカップリング剤のより好ましい含有量は2〜20質量%の範囲であり、さらに好ましい含有量は5〜18質量%の範囲であり、特に好ましい含有量は5〜15質量%の範囲である。
(サンプル1〜31)
表1に示す配合処方に従って、ゴム組成物を調製し、該ゴム組成物をトレッドゴムに用いて、常法に従ってサイズ:195/65R15の乗用車用ラジアルタイヤを作製した。ここで、作製したタイヤのトレッドパターンは、図1に示すものを用いた。
なお、各ゴム組成物を用いたトレッドゴムの、損失正接(tanδ)及び貯蔵弾性率(E’)を、次の条件に従って測定した。タイヤのトレッド部分から50mm×5mm×2mmの試験片を採取し、上島製作所(株)製スペクトロメーターを用いて、初期歪2%、動歪1%、周波数52Hzの条件下で、0℃、30℃及び60℃における損失正接(tanδ)、並びに、0℃における貯蔵弾性率(E’)を測定した。測定結果は表1に示す。
(1)鉄板湿潤路面での制動性能
排気量2000ccの乗用車に供試タイヤ4本を装着し、該乗用車をテストコースの鉄板湿潤路面評価路で走行させ、時速40km/hrの時点でブレーキを踏んでタイヤをロックさせ、停止するまでの距離を測定した。結果は、距離の逆数について、対照タイヤ(比較例)の数値を100として指数表示した。指数値が大きい程、鉄板湿潤路面での性能に優れることを示す。
排気量2000ccの乗用車に供試タイヤ4本を装着し、該乗用車をテストコースのアスファルト評価路で走行させ、時速80km/hrの時点でブレーキを踏んでタイヤをロックさせ、停止するまでの距離を測定した。結果は、距離の逆数について、対照タイヤ(サンプル1:比較例)の数値を100として指数表示した。指数値が大きい程、乾燥路面での性能に優れることを示す。
サイズ195/65R15のタイヤにつき、回転ドラムにより80km/hrの速度で回転させ、荷重を4.41kNとして、転がり抵抗を測定した。対照タイヤ(サンプル1:比較例)の転がり抵抗の逆数を100として指数表示した。指数値が大きいほど、転がり抵抗が低く、転がり抵抗性能が優れることを示す。
各供試タイヤにつき、乾燥路面での実車試験にて、テストドライバーによるフィーリングに基づき、ハンドリング特性を評価した。対照タイヤ(サンプル1:比較例)のドライ性能を100として指数表示し、指数値が大きいほど、ハンドリング特性が良好で、操縦安定性が優れることを示す。
乾燥し、窒素置換された800mLの耐圧ガラス容器に、ブタジエンのシクロヘキサン溶液(16%)、スチレンのシクロヘキサン溶液(21%)を、ブタジエン単量体40g、スチレン単量体10gとなるように注入し、2,2−ジテトラヒドロフリルプロパン0.66ミリモルを注入し、これに、n−ブチルリチウム(BuLi)1.32ミリモルを加えた後、50℃の温水浴中で1.5時間重合した。重合転化率はほぼ100%である。この後、重合系に、更に、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)のイソプロパノール5重量%溶液0.5mLを添加し、反応を停止させた。その後、常法に従い乾燥することにより、液状のSBR1を得た。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー[GPC:東ソー製HLC−8020、カラム:東ソー製GMH−XL(2本直列)、検出器:示差屈折率計(RI)]を用い、単分散ポリスチレンを基準として重量平均分子量(Mw)を測定したところ、得られた液状SBR1は、ポリスチレン換算重量平均分子量が80,000であった。また、赤外法(モレロ法)でミクロ構造を、1H-NMRスペクトルの積分比から結合スチレン量を求めたところ、得られた液状SBR1は、結合スチレン量が25質量%で、ブタジエン部分のビニル結合量が65質量%であった。
*2・・・JSR(株)製、製品名「SL584」 スチレン5質量%、ビニル28質量%
*3・・・旭カーボン(株)製、商品名「#80」、N2SA 115m2/g、N220(ISAF)
*4・・・旭カーボン(株)製、商品名「#77」、N2SA 115m2/g、N330(ISAF)
*5・・・東ソー・シリカ(株)社製、商品名「ニプシルAQ」
*6・・・JX日鉱日石エネルギー(株)製、製品名「A/O MIX」
*7・・・JX日鉱日石エネルギー(株)製、「TDAE」
*8・・・日清オイリオ製、パーム油
*9・・・エクソンモービルケミカル社製、商品名「ECR1102」
*10・・エクソンモービルケミカル社製、商品名「ECR213」
*11・・JX日鉱日石エネルギー(株)製、商品名「日石ネオポリマー(登録商標)140」
*12・・ヤスハラケミカル社製、商品名「YSポリスターT100」
*13・・住友ベークライト(株)製、スミライトレジン「PR50235」
(サンプル1〜6)
次に、表2に示した条件のトレッドを備えるタイヤのサンプル(サイズ:195/65R15)を試作し、性能評価を行った。
各サンプルの、トレッド表面における溝幅Ltに対する溝深さ95%位置における溝幅Lbの大きさ(%)、周方向主溝の溝幅調整を適用した溝の種類、周方向主溝のタイヤ幅方向外側部分(A)の溝幅方向断面積と溝幅方向内側部分(B)のタイヤ幅方向断面積との割合(%)、トレッド表面における溝幅Ltに対する溝深さ30%位置における溝幅L3の大きさ(%)については、表2に示す。
なお、サンプル1〜6に用いられたトレッドの概要については、図1及び4に示す。サンプル1については、図4に示されたトレッドパターンを備えたタイヤである。サンプル2〜6については、図1に示されたトレッドパターンを備えたタイヤである。
なお、各サンプルのトレッドに用いられたゴム組成物については、いずれも表3の配合組成に従って調製した。
各サンプルについて、以下の評価を行った。
(1)コーナリングパワー指数
各サンプルについて、スリップ角1°のときのコーナリングフォースを、空気圧230kPaで標準リムに装着し、荷重4.22kNを負荷した状態で測定した。
結果については、表2ではサンプル1、表3ではサンプル11のコーナリングフォースを100として際の指数として表示した。結果を表1に示す。なお、指数値は、大きいほどコーナリングパワーが大きく、操縦安定性に優れるといえる。
各サンプルについて、車両に装着し、速度60km・水深2mmの条件で定常円のコースで、旋回半径を変えながら走行した。その際、コースから離脱しない最大半径で走行時の車両Gを車両重心位置に設置した加速度計により計測した。
結果については、表2ではサンプル1、表3ではサンプル11の車両Gを100としたときの指数として表示した。結果を表1に示す。なお、指数値は、大きいほど限界グリップが高くウェット路面での操縦安定性に優れるといえる。
※3・・・スチレン−ブタジエン共重合体ゴム #1500
※4・・・カーボンブラック ISAF
※5・・・東ソー・シリカ(株)社製、商品名「ニプシルAQ」
※6・・・エクソンモービルケミカル社製、商品名「ECR1102」
※10・・・DPG
11 中央領域;12a、12b 側方領域
20 周方向主溝(周方向溝)
21、21a、21b 周方向主溝(周方向溝)
31、31’ 幅方向細溝
32 ラグ溝
33 幅方向細溝
34、34’ ラグ溝
E タイヤ赤道;C タイヤ周方向
W タイヤ幅方向
P 幅方向細溝の配設間隔
X 中央領域の独立した1つの陸部幅
α 幅方向細溝のタイヤ周方向に対する延在角度
S ラグ溝の延在方向の断面積
S1 ラグ溝の底上げ領域のラグ溝延在方向の断面積
Lt トレッド表面における溝幅
L3 溝深さ30%位置における溝幅
Lb 溝深さ95%位置における溝幅
Y 溝中心線
A タイヤ幅方向外側部分
B タイヤ幅方向内側部分
Claims (9)
- 0℃におけるtanδが0.25〜0.55であり、30℃におけるtanδと60℃におけるtanδとの差が−0.02〜0.07であり、動歪1%、0℃における動的貯蔵弾性率が4〜20MPaであるゴム組成物を用いてなるトレッドを備えたタイヤであって、
前記トレッドは、タイヤ周方向に連続して延びる複数の周方向溝を有し、該周方向溝は、溝幅方向断面積が10mm2以上である周方向主溝を含み、該周方向主溝のうち、少なくとも車両装着時に最外側に位置する周方向溝は、溝底の溝深さを100%としたときの溝深さ95%位置における溝幅Lbが、トレッド表面における溝幅Ltに対して25〜60%の大きさであることを特徴とする、タイヤ。 - 前記周方向主溝のうち、少なくとも車両装着時に最外側に位置する周方向主溝を、溝幅方向断面で見て、トレッド表面における溝幅中心線を基準にタイヤ幅方向外側部分とタイヤ幅方向内側部分とに分けたとき、前記タイヤ幅方向外側部分のタイヤ幅方向断面積が前記タイヤ幅方向内側部分のタイヤ幅方向断面積以上であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記周方向主溝のうち、少なくとも車両装着時に最外側に位置する周方向主溝は、溝深さ30%位置における溝幅L3が、トレッド表面における溝幅Ltに対して85〜110%の大きさであることを特徴とする、請求項1又は2に記載のタイヤ。
- 前記トレッドは、ジエン系ゴムを50質量%以上含有するゴム成分(A)と、該ゴム成分100質量部に対し、熱可塑性樹脂、オイル、及び、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算重量平均分子量が5,000〜200,000の低分子量芳香族ビニル化合物−共役ジエン化合物共重合体のうちから選ばれる少なくとも一種の添加成分(B)5〜50質量部と、を含むゴム組成物からなることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記ジエン系ゴムが、天然ゴム又はブタジエンゴムであることを特徴とする、請求項4に記載のタイヤ。
- 前記熱可塑性樹脂が、C5系樹脂、C9系樹脂、C5〜C9系樹脂、ジシクロペンタジエン系樹脂、ロジン系樹脂、アルキルフェノール系樹脂、又は、テルペンフェノール系樹脂であることを特徴とする、請求項4又は5に記載のタイヤ。
- 前記添加成分(B)が、ノボラック型フェノール樹脂を含むことを特徴とする、請求項4〜6のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、窒素吸着比表面積が110m2/g以上のカーボンブラック及び窒素吸着比表面積が80m2/g以下のカーボンブラックを、さらに含むことを特徴とする、請求項4〜7のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物は、ポリマー全単位中における結合スチレン量の割合[%]+ポリマー全単位中におけるビニル結合量の割合[%]×1/2が、25%以下であるスチレン−ブタジエンゴムを50質量%以上含むことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載のタイヤ。
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