JP2003146029A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents
空気入りラジアルタイヤInfo
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- B60C2015/0639—Flipper strips, fillers, or chafing strips and reinforcing layers for the construction of the bead comprising a bead reinforcing layer between carcass main portion and bead filler not wrapped around the bead core
Abstract
く、操縦安定性を向上させる。 【解決手段】 ビードエーペックスゴム8の内側面に沿
って、ゴム100重量部に対して短繊維を10〜30重
量部配合してなり、かつこの短繊維をタイヤ周方向に配
向させた内の短繊維補強ゴム層10を配する。内の短繊
維補強ゴム層10は、ビードコア5からビードエーペッ
クスゴム8の外方端8eよりも内方の高さ位置まで延在
する。
Description
スゴムの少なくとも内側面を含む側面に、短繊維補強ゴ
ム層を隣設することにより、耐久性及び乗り心地性を悪
化させることなく、操縦安定性を向上させた空気入りラ
ジアルタイヤに関する。
年、自動車の高出力化や高性能化に伴い、タイヤについ
ても、高い乗り心地性とともに操縦安定性の向上が強く
望まれている。
は、タイヤ横剛性を増すことにより操縦安定性能を高め
うることは知られており、そのために、従来、スチール
コードや有機繊維コードを用いたコード補強層を、ビー
ド部からサイドウォール部にかけて設け、サイドウォー
ルの曲げ剛性を高めることがおこなわれている。
は、タイヤ縦剛性の増加を伴うため、乗り心地性の悪化
を招くこととなる。又コード補強層は、その端部に応力
が集中しやすく、特にタイヤ偏平率を55%以下に減じ
接地巾や接地面積の増大を図った高性能タイヤに採用し
た場合には、サイドウォール部のフレキシブル領域が狭
く応力集中が顕著となるため、耐久性を損ねる傾向とな
る。
横剛性だけでなく、回転方向の捩じれ剛性すなわち周方
向剛性も大きく関与していることに着目し、短繊維をタ
イヤ周方向に配向させることにより、タイヤ半径方向の
複素弾性率を低く維持しながら周方向の複素弾性率を大
幅に高めた短繊維補強ゴム層を、ビードエーペックスゴ
ムから突出させることなくかつその側面に沿って配する
ことを提案した。そして、これによってタイヤの捩じれ
剛性が効果的に高まり、操縦安定性を向上させる一方、
タイヤ縦剛性を低く維持させうることを究明し得た。
向させた短繊維補強ゴム層を、ビードエーペックスゴム
の少なくとも内側面を含む側面に沿って配することを基
本として、耐久性及び乗り心地性を悪化させることな
く、操縦安定性を向上させた空気入りラジアルタイヤの
提供を目的としている。
に、本願請求項1の発明は、トレッド部からサイドウォ
ール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、
前記ビードコアの半径方向外面からタイヤ半径方向外方
に向けて先細状にのびるビードエーペックスゴムとを具
える空気入りラジアルタイヤであって、前記ビードエー
ペックスゴムのタイヤ軸方向内側面に沿い、かつ前記ビ
ードコアからビードエーペックスゴムの半径方向外方端
よりも内方の高さ位置まで半径方向に延在する内の短繊
維補強ゴム層を配するとともに、前記内の短繊維補強ゴ
ム層は、ゴム100重量部に対して短繊維を10〜30
重量部配合させた短繊配合ゴムからなり、かつその短繊
維をタイヤ周方向に配向させたことを特徴としている。
強ゴム層は、その厚さが0.3〜2.0mmであること
を特徴としている。
強ゴム層は、タイヤ周方向の複素弾性率Ea*を、ビー
ドエーペックスゴムの複素弾性率E*より大、かつ半径
方向の複素弾性率Eb*をビードエーペックスゴムの複
素弾性率E*より小とするとともに、前記複素弾性率E
a*とEb*との比Ea*/Eb*を10〜30とした
ことを特徴としている。
強ゴム層は、前記半径方向の複素弾性率Eb*を10M
pa以下としたことを特徴としている。
強ゴム層は、その半径方向外端とビードエーペックスゴ
ムの前記外方端との間の半径方向距離を3mm以上とし
たことを特徴としている。
前記短繊維配合ゴムからなりかつ前記ビードエーペック
スのタイヤ軸方向外側面に沿って前記ビードコアからビ
ードエーペックスゴムの半径方向外方端よりも内方の高
さ位置まで延在する外の短繊維補強ゴム層を具えるとと
もに、前記内の短繊維補強ゴム層の半径方向外端は、外
の短繊維補強ゴム層の半径方向外端よりも半径方向内方
に位置させたことを特徴としている。
維補強ゴム層の外端間の半径方向の距離は5mm以上と
したことを特徴としている。
図示例とともに説明する。図1は本発明の空気入りラジ
アルタイヤが、タイヤ偏平率を55%以下とした高性能
の乗用車用タイヤである場合を例示した子午断面図を示
す。図2はビード部を拡大して示す断面図である。
ヤ1は、トレッド部2からサイドウォール部3をへてビ
ード部4のビードコア5に至るカーカス6と、トレッド
部2の内方かつ前記カーカス6の外側に配されるベルト
層7とを具えるとともに、ビード部4には、前記ビード
コア5の半径方向外面からタイヤ半径方向外方に立上が
るビードエーペックスゴム8を設けている。
ードをタイヤ周方向に対して例えば10〜35°の角度
で配列した2枚以上、本例では2枚のベルトプライ7
A、7Bから構成される。各ベルトプライ7A、7B
は、ベルトコードがプライ間相互で交差するように傾斜
の向きを違えて重置され、これによってベルト剛性を高
め、トレッド部2の略全巾をタガ効果を有して強固に補
強している。ベルトコードとしては、スチールコード或
いは、これに匹敵する例えば芳香族ポリアミド繊維等の
ハイモジュラスの有機繊維コードが好適に使用される。
力を高めて高速耐久性能等を向上させる目的で、ベルト
層7の外側にバンド層9を配した場合を例示している。
このバンド層9は、タイヤ周方向に対して例えば5°以
下の角度で螺旋巻きしたバンドコードを有し、少なくと
も前記ベルト層7のタイヤ軸方向外端部を覆って延在す
る。
イヤ周方向に対して75〜90°の角度で配列した1枚
以上、本例では1枚のカーカスプライ6Aから形成され
る。このカーカスプライ6Aは、前記ビードコア5、5
間を跨る本体部6aの両端に、前記ビードコア5の廻り
で内から外に折り返す折返し部6bを一体に具えてい
る。カーカスコードとして、ナイロン、レーヨン、ポリ
エステル、芳香族ポリアミドなどの有機繊維コードの
他、スチールコードも適宜用いることができるが、軽量
化の観点から有機繊維コードが好ましい。
カーカスプライ6Aの前記本体部6aと折返し部6bと
の間を通ってタイヤ半径方向外方に向けて先細状にのび
る断面三角形状をなす。本例では、高性能タイヤとして
必要なタイヤ剛性を確保するため、その半径方向外方端
8eのビードベースラインBLからの高さh1を、タイ
ヤ断面高さHTの0.25〜0.5倍の範囲としてい
る。なおビードエーペックスゴム8には、複素弾性率E
*が35〜60Mpaと、サイドウォールゴム(通常、
複素弾性率は2.5〜6Mpa)に比して高弾性のゴム
が使用される。
1において、耐久性及び乗り心地性を悪化させることな
く、操縦安定性を向上させるために、ビード部4に内の
短繊維補強ゴム層10を設けている。
示すように、実質的に一定のゴム厚さtを有する薄いゴ
ム層であって、前記ビードエーペックスゴム8のタイヤ
軸方向内側面に沿い、かつ前記ビードコア5からビード
エーペックスゴム8の前記外方端8eよりも内方の高さ
位置まで半径方向に延在する。
0重量部に対して短繊維を10〜30重量部配合させた
短繊配合ゴムGからなり、かつその短繊維をタイヤ周方
向に配向させている。なお「短繊維がタイヤ周方向に配
向する」とは、短繊維の90%以上が、タイヤ周方向を
中心とした±20度以下の角度範囲に配向することを意
味する。
に、前記内の短繊維補強ゴム層10は、その半径方向の
複素弾性率Eb*の上昇を抑えながら、タイヤ周方向の
複素弾性率Ea*を大幅に増加させることが可能とな
り、その比Ea*/Eb*を、例えば10以上にまで高
めることができる。なお図3は、短繊維の配合量に基づ
く、周方向及び半径方向の複素弾性率Ea*、Eb*の
変化の一例を示す。
は、タイヤ周方向の複素弾性率Ea*を大幅に増加させ
ているため、タイヤの周方向剛性、即ちタイヤ回転時の
捩じれ剛性を効果的に高めることができる。又図4に誇
張して示すように、大きな横力Fが作用してビード部4
がタイヤ軸方向内方に湾曲する際、ビードエーペックス
ゴム8の内側面側が引張り、外側面側が圧縮となる。従
って、引張り側となる内側面側に短繊維補強ゴム層10
を設ける方が、外側面側に設けるよりも効果的に抗力を
うることができるなどコーナリングフォースが高まり、
前記捩じれ剛性と相俟って優れた操縦安定性を発揮でき
る。そのためには、内の短繊維補強ゴム層10は、その
半径方向内端e2を、ビードコア5からの半径方向の距
離Kを3mm以下としてできるだけビードコア5に近接
させることが好ましい。
記図3の如く、半径方向の複素弾性率Eb*への影響を
ほとんど回避しうるなどタイヤ縦剛性を低く維持でき、
乗り心地性の低下を抑制できる。なお、このためには、
前記タイヤ周方向の複素弾性率Ea*が、ビードエーペ
ックスゴムの複素弾性率E*より大(Ea*>E*)、
かつ前記半径方向の複素弾性率Eb*がビードエーペッ
クスゴムの複素弾性率E*より小(Eb*<E*)であ
ることが必要である。
下抑制との効果をより顕著に発揮させるためには、前記
比Ea*/Eb*を10〜30とすることが好ましく、
比Ea*/Eb*が10未満のとき、操縦安定性の向上
効果が不十分となり、特にハンドル応答性が低下傾向と
なる。又比Ea*/Eb*が30を越えることは、技術
的に難しく、生産性や生産コストに不利を招くほか、ゴ
ム強度が低下傾向となる。従って、前記比Ea*/Eb
*は、15〜25がさらに好ましい。
率Eb*が、10MPa以下、さらには5MPa以下で
あることが、乗り心地性のために好ましい。
粘弾性スペクトロメーターを用い、温度70℃、周波数
10Hz、初期歪10%、動歪±1%として測定した値
としている。
ルにより短繊配合ゴムをシート状に押し出す際、押し出
し方向に配向する傾向があり、これを利用して、内の短
繊維補強ゴム層10の短繊維を前記周方向に配向させる
ことができる。しかし、内の短繊維補強ゴム層10の前
記厚さtが2.0mmを越えると、短繊維の配向性が悪
化するなど、前記比Ea*/Eb*を10以上に確保す
ることが難しくなる。その結果、操縦安定性の向上効果
が小さくなり、又タイヤ重量も増加して転がり抵抗を増
大させる。又厚さtが0.3mmより小では、材料が薄
すぎて補強効果を発揮することができなくなり、又その
取り扱いが難しく生産性に不利となる。このように前記
厚さtは、0.3〜2.0mmが好ましく、さらには
0.3〜1.5mmがより好ましい。
て、例えば、天然ゴム(NR)、スチレン・ブタジエン
ゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレイ
ンゴム(IR)等のジエン系ゴムの一種若しくは複数種
を組み合わせたものが好適に使用できる。
ン、ポリエステル、アラミド、レーヨン、ビニロン、コ
ットン、セルロース樹脂、結晶性ポリブタジエンなどの
有機繊維の他、例えば金属繊維、ウイスカ、ボロン、ガ
ラス繊維等の無機繊維が挙げられ、これらは単独でも、
又2種以上を組合わせて使用することもできる。さらに
好ましくは、短繊維はゴム基材との接着性を向上させる
ために適宜の表面処理を施してもよい。
μm以上、特に50〜5000μmが好ましい。又平均
繊維長さLと繊維径Dとのアスペクト比L/Dは10以
上、特に20〜500が好ましい。この平均繊維長さL
が20μm未満、及びアスペクト比L/Dが10未満で
は、短繊維が高精度で配向した場合にも、複素弾性率E
a*、Eb*の間に十分な差が確保できなくなるなど操
縦安定性の向上と乗り心地性の低下抑制との両立が難し
くなる。逆に平均繊維長さLが5000μmより大、及
びアスペクト比L/Dが500より大では、短繊維の配
向性自体が低下し、同様に前記両立を難しいものとす
る。
であることが必要であり、10重量部未満では補強効果
に劣り、必要なタイヤ周方向の複素弾性率Ea*が確保
できなくなるなど、操縦安定性の向上効果が発揮されな
い。逆に30重量部を越えると、短繊維が高精度で配向
した場合にも、タイヤ半径方向の複素弾性率Ea*が上
昇傾向となって乗り心地性を低下させることとなる。又
未加硫ゴムの粘度が増し加工性も低下する。
に、さらにカーボンブラックを配合することができ、こ
のカーボンブラックとして、ヨウ素吸着量が30〜90
mg/gのものが好適に使用しうる。ヨウ素吸着量が3
0mg/g未満のカーボンブラックでは、ゴム補強性が
低く、強度、耐カット性が共に劣り、逆に90mg/g
を越えると、発熱性が高くなって転がり抵抗の悪化を招
く。
ム基材100重量部に対して40重量部以下、好ましく
は20〜30重量部であり、40重量部を越えると、ゴ
ムの発熱性が高くなり転がり抵抗も悪化する。なお短繊
配合ゴムには、前記短繊維やカーボンブラック以外に、
さらに添加剤としてオイル、老化防止剤、ワックス、加
硫促進剤等の従来のタイヤゴム用の添加剤が適宜配合で
きる。
0では、その半径方向外端e1が、ビードエーペックス
ゴム8の前記外方端8eよりも半径方向内方に控えてい
るため、応力の集中が緩和され、耐久性の悪化を防止で
きる。特に外端e1と外方端8eとの間の半径方向距離
L1を3mm以上とすることが、耐久性の点で好まし
い。
ム層が、本例の如く、内の短繊維補強ゴム層10のみの
場合、即ちビードエーペックスゴム8の外側面に短繊維
補強ゴム層を配さない場合には、前記外端e1のビード
コア5からの高さHiを、タイヤ断面高さHTの0.1
〜0.25倍とするのが好ましい。0.1倍未満では、
操縦安定性の向上効果が十分発揮されず、逆に0.25
倍を越えると乗心地性悪化という不利がある。
ビードエーペックスゴム8とカーカスプライ6Aとの間
に挟まれて配されるため、加硫成型時のゴム流れが抑制
されるなどゴム厚tを均一に確保できる。即ち、他の部
位に設けた場合など、ゴム厚tが部分的に変化し、これ
が強度の弱所となって損傷を起こすなどの不具合がな
く、耐久性を維持できる。
例の如く、その内端e2から外端e1まで略直線状にの
びることが好ましく、これによって、捩じれ剛性をより
効果的に高めることができる。なお「略直線状」とは、
短繊維補強ゴム層10の内端e2、外端e1、及びその
中点を通る3点円弧の直径が100mm以上のものを意
味する。
記内の短繊維補強ゴム層10に加え、外の短繊維補強ゴ
ム層20を設けることができる。
ードエーペックスのタイヤ軸方向外側面に沿ってビード
コア5からビードエーペックスゴム8の外方端8eより
も内方の高さ位置まで延在する。又外の短繊維補強ゴム
層20は、短繊維を周方向に配向した前記短繊維配合ゴ
ムGからなり、従って、複素弾性率Ea*、Eb*等の
ゴム物性を、前記内の短繊維補強ゴム層10のゴム物性
と実質的に同じとしている。なおゴム厚さも、0.3〜
2.0mmの範囲としている。
様、タイヤ縦剛性を低く維持しながら、周方向の捩じれ
剛性を高めることができ、内の短繊維補強ゴム層10と
相俟って、操縦安定性のさらなる向上を達成しうる。な
お、ビードエーペックスゴム8の外側面は、曲げ変形時
の中立線に近いことから、外の短繊維補強ゴム層20
は、曲げ剛性の増加を極力抑えながら周方向の捩じれ剛
性を高めることができるため、より好ましい態様とな
る。
10、20の各外端e1、f1の高さ位置が近すぎる
と、応力集中によって耐久性が低下する。従って、本例
では、前記外端e1を、前記外端f1よりも半径方向内
方に控えて終端せしめ、応力の分散を図っている。これ
はビードエーペックスゴム8の内側面の方が、曲げ変形
時の中立線から遠いことから、内の短繊維補強ゴム層1
0の方が、曲げ剛性への影響が大きいためであり、従っ
て、外端e1を低くすることが、乗り心地性に有利とな
る。
1、f1間の半径方向の距離L2を5mm以上とするの
が好ましく、又同目的で、前記外端f1とビードエーペ
ックスゴム8の前記外方端8eとの間の半径方向の距離
L3を3.0mm以上とするのが好ましい。
端f1のビードコア5からの高さHoは、タイヤ断面高
さHTの0.1〜0.25倍とするのが好ましく、この
ときには、内の短繊維補強ゴム層10の前記高さHi
を、0.08×HTまで減じてもよい。
よる前記作用効果は、本例の如く、タイヤ偏平率が30
〜55%の高性能タイヤにより有効に機能しうるが、本
発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態
様に変形して実施しうる。
タイヤを表1の仕様に基づき試作するとともに、各試供
タイヤの操縦安定性、および乗り心地をテストした。な
お比較例1では、図6に略示するように、スチールコー
ドのコード補強層を、ビードエーペックスゴムの外方端
から突出するように設けている。テストの方法は次の通
りである。
Pa)の条件で、乗用車両(国産FR乗用車、排気量2
500cc)の全輪に装着し、速度120km/Hで乾燥
アスファルト路面を高速走行走行し、直進安定性及びレ
ーンチェンジの安定性をドライバーの官能評価により従
来例を100とする指数で表示している。指数の大きい
方が良好である。 ・ 同テスト車両を用い、ウエットなアスファルト路に
おいて速度80km/Hで走行し、その時の直進安定性
及びレーンチェンジの安定性を含む操縦安定性能の全体
を、ドライバーの官能評価により従来例を100とする
指数で表示している。指数の大きい方が良好である。
走行したときの乗り心地性を、ドライバーの官能評価に
より従来例を100とする指数で表示している。指数の
大きい方が良好である。 ・ 同テスト車両を用い、ベルジャン路面(悪路)を走
行したときの乗り心地性を、ドライバーの官能評価によ
り従来例を100とする指数で表示している。指数の大
きい方が良好である。
繊維を配向させた短繊維補強ゴム層を、ビードエーペッ
クスゴムの少なくとも内側面を含む側面に沿って配して
いるため、耐久性及び乗り心地性を悪化させることな
く、操縦安定性を向上させることができる。
示す断面図である。
の複素弾性率Ea*、Eb*の変化の一例を示す線図で
ある。
示す斜視図である。
面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】トレッド部からサイドウォール部をへてビ
ード部のビードコアに至るカーカスと、前記ビードコア
の半径方向外面からタイヤ半径方向外方に向けて先細状
にのびるビードエーペックスゴムとを具える空気入りラ
ジアルタイヤであって、 前記ビードエーペックスゴムのタイヤ軸方向内側面に沿
い、かつ前記ビードコアからビードエーペックスゴムの
半径方向外方端よりも内方の高さ位置まで半径方向に延
在する内の短繊維補強ゴム層を配するとともに、 前記内の短繊維補強ゴム層は、ゴム100重量部に対し
て短繊維を10〜30重量部配合させた短繊配合ゴムか
らなり、かつその短繊維をタイヤ周方向に配向させたこ
とを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。 - 【請求項2】前記内の短繊維補強ゴム層は、その厚さが
0.3〜2.0mmであることを特徴とする請求項1記
載の空気入りラジアルタイヤ。 - 【請求項3】前記内の短繊維補強ゴム層は、タイヤ周方
向の複素弾性率Ea*を、ビードエーペックスゴムの複
素弾性率E*より大、かつ半径方向の複素弾性率Eb*
をビードエーペックスゴムの複素弾性率E*より小とす
るとともに、前記複素弾性率Ea*とEb*との比Ea
*/Eb*を10〜30としたことを特徴とする請求項
1又は2記載の空気入りラジアルタイヤ。 - 【請求項4】前記内の短繊維補強ゴム層は、前記半径方
向の複素弾性率Eb*を10Mpa以下としたことを特
徴とする請求項1〜3の何れかに記載の空気入りラジア
ルタイヤ。 - 【請求項5】前記内の短繊維補強ゴム層は、その半径方
向外端とビードエーペックスゴムの前記外方端との間の
半径方向距離を3mm以上としたことを特徴とする請求
項1〜4の何れかに記載の空気入りラジアルタイヤ。 - 【請求項6】前記ビード部は、前記短繊維配合ゴムから
なりかつ前記ビードエーペックスのタイヤ軸方向外側面
に沿って前記ビードコアからビードエーペックスゴムの
半径方向外方端よりも内方の高さ位置まで延在する外の
短繊維補強ゴム層を具えるとともに、前記内の短繊維補
強ゴム層の半径方向外端は、外の短繊維補強ゴム層の半
径方向外端よりも半径方向内方に位置させたことを特徴
とする請求項1〜5の何れかに記載の空気入りラジアル
タイヤ。 - 【請求項7】前記内、外の短繊維補強ゴム層の外端間の
半径方向の距離は5mm以上としたことを特徴とする請
求項6に記載の空気入りラジアルタイヤ。
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