JP2005053451A

JP2005053451A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2005053451A
Application number: JP2003289435A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tsuruta; 淳鶴田
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2003-08-07
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2023-08-07
Also published as: JP4373156B2

Abstract

【課題】操縦安定性や乗り心地性を犠牲にすることなくロードノイズを低減させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】左右一対の環状のビードコア１８と、該ビードコアで端部が折り返されたカーカス層２２と、ビードコアの半径方向外周に配設されたビードフィラー２０とを備える空気入りタイヤにおいて、ビードフィラー２０のタイヤ軸方向内側における該ビードフィラーとカーカス層２２との間にアラミド短繊維を配合したゴムからなるゴム層３０を配し、該ゴム層を、カーカス層２２に沿ってビードフィラー２０の半径方向外方端２０ｏよりも外方に延在させ、かつアラミド短繊維の配向方向がタイヤ周方向となるように設置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロードノイズを低減させた空気入りタイヤに関するものである。

従来、騒音を低減させた空気入りタイヤとしては、例えば特開平１０−１０９５０５号公報や特開平６−２４２１４号公報に開示されたものが挙げられる。これらのものは、タイヤ構造やサイドウォール部のゴム形態を特異な構成・形状として、騒音低減効果を発揮させるものである。しかしながら、これらの手法では、新規にタイヤを設計する場合、騒音低減性能追求のため、タイヤ構造及び外観に制約を生じてしまう。また、既存のタイヤにこれらの手法を適用するのも困難である。

これに対し、特許文献１に挙げられるような、サイドウォール部の一部に損失正接（ｔａｎδ）が規定されたゴム組成物を配置して、タイヤ走行時においてサイドウォール部に作用する加振力を吸収させ、これにより振動を抑制するものがある。この手法によれば、タイヤ構造及び外観に制約を生じることなく、ｔａｎδ値を高くすることにより加振力の吸収効果を上げることができるが、発熱によるサイドウォール部の耐久性が低下することを考慮すると、ｔａｎδ値をあまり大きくすることができないという問題がある。

ところで、特許文献２には、タイヤの操縦安定性の向上と、振動乗り心地性の向上とを両立させ、しかも転がり抵抗の低減を図るために、ジエン系エラストマーとポリオレフィンとナイロン短繊維とを配合してなるゴム組成物よりなるゴムシートを、ビードフィラーの上端と少なくとも接するように、かつ短繊維を配向方向をタイヤ周方向に向けて、サイドウォール部領域に挿入することが開示されている。しかしながら、このように短繊維としてナイロン短繊維を用いた場合、異方化率、即ちタイヤ周方向とその直角方向とのモジュラス比を十分に高くすることができず、そのため、必ずしも十分なロードノイズ低減効果を得にくいという問題がある。

また、特許文献３には、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、ビードフィラーの内側面に沿ってカーカス層との間に、短繊維を配合したゴム層を、該短繊維の配向方向をタイヤ周方向に向けて配することが開示されている。しかしながら、この文献では、該ゴム層を、ビードフィラーの半径方向外方端よりも内方の高さ位置で終端するように配しており、そのため、必ずしも十分なロードノイズ低減効果が得られないという問題がある。
特開平７−１９２４号公報特開２０００−１４２０３７号公報特開２００３−１４６０２９号公報

本発明は、短繊維を配合した異方性ゴムからなるゴム層を短繊維配向方向がタイヤ周方向となるようにビードフィラーとカーカス層との間に設置することによって、操縦安定性や乗り心地性を犠牲にすることなくロードノイズを低減させた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、アラミド短繊維を配合した異方性を持つ未加硫ゴム部材を、短繊維配向方向がタイヤ周方向となるようにビードフィラーのタイヤ断面内腔側下部からタイヤ最大幅位置付近にかけて貼付することによって、操縦安定性や乗り心地性を犠牲にすることなく、サイドウォール部に作用する振動を規制してロードノイズを低減できることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係る空気入りタイヤは、左右一対の環状のビードコアと、該ビードコアで端部が折り返されたカーカス層と、前記ビードコアの半径方向外周に配設されたビードフィラーとを備える空気入りタイヤにおいて、前記ビードフィラーのタイヤ軸方向内側における該ビードフィラーと前記カーカス層との間にアラミド短繊維を配合したゴムからなるゴム層を配し、該ゴム層は、前記カーカス層に沿って前記ビードフィラーの半径方向外方端よりも外方に延在し、かつアラミド短繊維の配向方向がタイヤ周方向となるように設置されているものである。

本発明によれば、アラミド短繊維を配合した異方性ゴムからなるゴム層を、アラミド短繊維をタイヤ周方向に配向させた状態で、上記のようにビードフィラーとカーカス層との間であってかつビードフィラーの半径方向外方端を越えて延在するように設けたので、操縦安定性や乗り心地性を犠牲にせず、ロードノイズを低減することができる。

本発明における上記ゴム層は、アラミド短繊維を配合した異方性ゴムからなるものである。アラミド短繊維を用いる理由は、異方化率を高くすることができるので、タイヤ半径方向のモジュラスを低く抑えながらタイヤ周方向のモジュラスを高めてサイドウォール部の振動拘束力を上げることができ、そのため、ロードノイズの低減効果に優れるからである。

アラミド短繊維は、繊維径が０．０５〜１５μｍ、繊維長が０．００１〜５ｍｍで、繊維長（Ｌ）と繊維径（Ｄ）の比であるＬ／Ｄが５０〜４００であることが好ましい。より好ましくは、繊維径が０．１〜１０μｍ、繊維長が０．００２〜４ｍｍで、Ｌ／Ｄが７０〜２５０である。このような範囲内のものを用いることにより、異方化率を効果的に高めることができる。

上記異方性ゴムに用いられるゴム成分としては、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴムなどの各種ジエン系ゴムを単独又は２種以上ブレンドして用いることができる。

上記異方性ゴムは、かかるジエン系ゴム１００重量部に対してアラミド短繊維を２〜１５重量部配合したものであることが好ましく、より好ましくは３〜１０重量部配合することである。短繊維の配合量が２重量部未満であると、十分な異方化率が得られず、逆に、１５重量部を越えると、乗り心地性や操縦安定性が悪化する傾向になる。

上記異方性ゴムには、アラミド短繊維とともに６−ナイロン短繊維及び／又は６６−ナイロン短繊維を配合することが好ましい。これらのナイロン短繊維を併用することにより、アラミド短繊維単独使用の場合に比べて、高伸長時における異方化率の低下を抑えることができる。このようにナイロン短繊維を併用する場合、アラミド短繊維との合計で、ジエン系ゴム１００重量部に対して２〜１５重量部配合することが好ましい。また、アラミド短繊維とナイロン短繊維との配合比は、重量比で、アラミド短繊維／ナイロン短繊維＝９／１〜１／１であることが好ましい。

上記異方性ゴムは、ジエン系ゴムに比較的多量の上記短繊維を配合し混合して得られるマスターバッチを用いて、これを他の添加剤とともに残りのジエン系ゴムに加えて混合することにより調製してもよい。このようなマスターバッチを用いることにより、良好な未加硫加工性と加硫ゴム物性を得ることができる。該マスターバッチにおける短繊維の含有量は２０〜７０重量％であることが好ましく、より好ましくは３０〜６０重量％である。

上記マスターバッチは、特にナイロン短繊維を併用する場合に、該ナイロン短繊維に対して使用することが好ましく、その場合、該マスターバッチには更にオレフィン樹脂などの結晶性樹脂を配合することが好ましい。結晶性樹脂としては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等が挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いても２種以上併用することもできる。

上記異方性ゴムは、上記した短繊維及び／又はマスターバッチを各種添加剤とともにジエン系ゴムに配合し混合して調製される。このような添加剤としては、硫黄、加硫促進剤、亜鉛華、ステアリン酸、カーボンブラック、軟化剤、老化防止剤、アルキルフェール樹脂及びメラミン樹脂誘導体などの有機補強剤、シランカップリング剤などのタイヤ用ゴム組成物に用いられる一般の添加剤が挙げられる。

次に、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤについて図面を参照して説明する。

図１は、実施形態に係る空気入りタイヤ１０の半断面図であり、タイヤ１０は、左右一対のビード部１２及びサイドウォール部１４と、両サイドウォール部１４間にまたがるトレッド部１６とを備えて構成されている。

ビード部１２には、環状のビードコア１８が設けられ、該ビードコア１８の半径方向外周にゴム製のビードフィラー２０が配設されている。ビードフィラー２０は、ビードコア１８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延びる断面略三角形状をなしている。左右一対のビードコア１８間には、タイヤ周方向に対し直角に配列した多数のコードが延在してなるカーカスプライの少なくとも１層で形成されたカーカス層２２が設けられている。そして、カーカス２２層の両端部は、ビードコア１８及びビードフィラー２０をタイヤ軸方向内側から外側に包み込むように折り返されて係止されている。トレッド部１６におけるカーカス層２２の半径方向外側にはベルト２４が配されている。ベルト２４は、カーカス層２２のクラウン部の径方向外面に位置し、非伸長性コードをタイヤ周方向に対し浅い角度で傾斜配列したベルトプライの少なくとも２枚を上記コードが交差するように重ね合わせてなる。

このような構成からなるものにおいて、ビードフィラー２０のタイヤ軸方向内側におけるカーカス層２２（折り返し側ではない）との間には、ビードフィラー２０とカーカス層２２とで挟み込むようにゴム層３０が配設されており、このゴム層３０が、上記した異方性ゴムで構成されている。

このゴム層３０は、アラミド短繊維（ナイロン短繊維を併用する場合には、アラミド短繊維とナイロン短繊維の双方）の配向方向がタイヤ周方向となるように設置されている。詳細には、押し出し機を用いて上記異方性ゴムを成形すると、ゴム組成物中に配合された短繊維が移送方向、即ち列理方向に配列するので、この押し出し物をその長手方向（列理方向）がタイヤ周方向になるようにして上記位置に配設すれば、短繊維をタイヤ周方向に配向させることができる。この場合、短繊維の配向方向がタイヤ周方向に対し０°±２０°の範囲内であることが好ましい。短繊維の配向方向が上記範囲を超えると、乗り心地性が悪化してしまう。

このようにして短繊維をタイヤ周方向に配向させたゴム層３０は、そのタイヤ周方向における１００％モジュラスが、その直角方向（タイヤ半径方向やタイヤ幅方向）の１００％モジュラスの２倍以上であることが好ましい。このモジュラス比（タイヤ周方向／直角方向）が２倍未満では、サイドウォール部の振動抑制効果を発揮することができない。

ゴム層３０は、ビードフィラー２０の下端部からカーカス層２２の外側面に沿ってタイヤ半径方向外方に延び、ビードフィラー２０の上端、即ち半径方向外方端２０ｏを越えて更に外方に延在し、タイヤ最大幅位置３２の近傍で終端するように配設されている。

より詳細には、ゴム層３０の半径方向内方端３０ｉが、ビードフィラー２０の下端、即ち半径方向内方端２０ｉの高さと、該内方端２０ｉからビードフィラー２０の高さ（タイヤ半径方向寸法）ｈ２の０．６倍の高さとの間にあること、即ち、ビードフィラー内方端２０ｉからのゴム層内方端３０ｉの高さＨｉが０×ｈ２〜０．６×ｈ２の範囲内に設定されることが好ましい。また、ゴム層３０の半径方向外方端３０ｏが、ベースラインＢＬとトレッド表面のセンター位置とでなすタイヤ断面高さｈ１の０．４倍の位置と０．８倍の位置との間にあること、即ち、ベースラインＢＬからのゴム層外方端３０ｏの高さＨｏが０．４×ｈ１〜０．８×ｈ１の範囲内に設定されていることが好ましい。

より好ましくは、ゴム層内方端３０ｉが、ビードフィラー内方端２０ｉよりビードフィラー高さｈ２の０．１倍上部の位置と、ビードフィラー内方端２０ｉよりビードフィラー高さｈ２の０．４倍上部の位置との間にあること、即ち、ビードフィラー内方端２０ｉからのゴム層内方端３０ｉの高さＨｉが０．１×ｈ２〜０．４×ｈ２の範囲内に設定されることであり、また、ゴム層外方端３０ｏが、タイヤ断面高さｈ１の０．５倍と０．７倍の間の位置にあること、即ち、ベースラインＢＬからのゴム層外方端３０ｏの高さＨｏが０．５×ｈ１〜０．７×ｈ１の範囲内に設定されていることである。

ゴム層３０を上記のような位置に配置することにより、この部分のタイヤ周方向におけるモジュラスを上げてロードノイズを低減することができ、かつ、このゴムの異方性によってサイドウォール部１４の縦方向（タイヤ半径方向）においては従来と変わらないモジュラスを保持することにより、操縦安定性と乗り心地性能は損なわないというメリットが得られる。

ゴム層３０の厚みは０．５〜２．０ｍｍであることが好ましい。０．５ｍｍ未満では、ロードノイズを低減させるという本発明の効果を得にくく、一方、２．０ｍｍを越えると、ロードノイズ性能には優れるものの乗り心地性が悪化する傾向となる。

（ゴム物性の測定）
下記表１に示す配合に従って、配合例１，２及び比較配合例１〜４の各ゴム組成物を調製した。

なお、表１中のＳＢＲはＪＳＲ社製「ＳＢＲ１５０２」、天然ゴムはＲＳＳ１号、カーボンブラックは東海カーボン社製「シースト６（Ｎ２２０，ＩＳＡＦ）」、オイルは株式会社ジャパンエナジー製「プロセスＸ−１４０」、老化防止剤は大内新興化学社製「ノクラック６Ｃ」、ワックスは大内新興化学社製「サンノックＮ」、加硫促進剤は大内新興化学社製「ノクセラーＣＺ−Ｇ」である。また、アラミド短繊維は、帝人社製「タウロン１０９１」であり、繊維長／繊維径（Ｌ／Ｄ）＝１．３ｍｍ／１０μｍ＝１３０である。ナイロン短繊維は、宇部興産社製のナイロン短繊維マスターバッチ「ＨＡ１０６０」（天然ゴム／高密度ポリエチレン／６−ナイロン＝３８／２９／３３（重量％））であり、表中の（）内の数値が６−ナイロン短繊維の量を示す。なお、６−ナイロン短繊維の繊維長／繊維径（Ｌ／Ｄ）は０．０２０ｍｍ／０．２μｍ＝１００である。

各ゴム組成物について、１２インチロールを用いて、幅１５０ｍｍ×厚み１．３ｍｍの形状の未加硫ゴムを作製し、加硫条件１４０℃×５０分にて、厚み１ｍｍの金型を使用してプレス加硫してサンプルを作製した。そして、該サンプルについて、列理方向（押し出し方向）と、列理方向に対して直角の方向の２方向について、それぞれ１００％モジュラスと破断強度をＪＩＳＫ６２５１準拠の方法により測定するとともに、それぞれ列理方向／直角方向の配向比（異方化率）を求めた。結果は、１００％モジュラスおよび破断強度の双方について、比較配合例１の列理方向の値を１００とした指数表示とした。結果を表１に示す。

表１に示すように、アラミド短繊維を適量配合した配合例１では、比較配合例１〜３に比べて異方化率が高く、また、特に同量のナイロン短繊維を配合した比較配合例４に比べても異方化率が大幅に高いものであった。また、アラミド短繊維とナイロン短繊維を併用した配合例２では、１００％モジュラスについては配合例１と同程度の高い異方化率を有するものでありながら、しかも高伸長時の破断強度の異方化率が配合例１に比べて有意に高い値を持つものであり、高伸長時における異方化率の低下が抑えられていた。

（タイヤ性能の評価）
上記各ゴム組成物を使用して、押し出し機により、下記表２に示す厚みのゴムシートを押し出し、これを上記ゴム層３０として、表２に示す位置及び角度（タイヤ周方向に対する短繊維配向方向の角度）にて設置して、タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤを作製した。なお、比較例１はゴムシートを配設していない例である。

作製したタイヤを２０００ｃｃの乗用車に装着、これを評価担当ドライバーが操縦してサーキットを高速で走行し、ロードノイズ性、乗り心地性および操縦安定性の官能評価を行った。評価は、１０点法で行い、数値が高いほど性能に優れることを示す。なお、各点数の後の「＋」はその点数よりも若干良いことを、「−」はその点数よりも若干劣ることをそれぞれ示す。

表２に示すように、実施例１，２のタイヤでは、ゴム層のない比較例１に比べて、乗り心地性及び操縦安定性を損なうことなく、ロードノイズが大きく低減されていた。

これに対し、比較例２ではゴム層に短繊維を配合していないため、いずれの性能についても改善効果は認められなかった。また、比較例３ではビードフィラーとカーカス層との間にゴム層を設けていないため、ロードノイズが逆に悪化した。更に、比較例４ではゴム層の半径方向外方端の位置が高すぎたことから、乗り心地性が悪化してしまった。また、比較例５ではゴム層の半径方向外方端がビードフィラーの上端を越えないものであったため、ロードノイズ低減効果が不十分であった。

また、比較例６ではゴム層の厚みが薄すぎたことから、ゴム層による効果が得られず、比較例７ではゴム層の厚みが厚すぎたため、乗り心地性に劣るものであった。更に、比較例８および９では、タイヤ周方向に対する短繊維の配向方向の角度が大きすぎて、乗り心地性を損なうものであった。

また、比較例１０はアラミド短繊維の配合量が少なすぎたため、ほとんど効果が認められず、一方、比較例１１は配合量が多すぎて乗り心地性及び操縦安定性が悪化した。また、アラミド短繊維の代わりにナイロン短繊維を単独で使用した比較例１２は他の特性に影響を与えずにロードノイズの低減効果は認められるが、アラミド短繊維を用いたものよりも効果が小さく、不十分なものであった。

本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図である。

符号の説明

１０……空気入りタイヤ
１８……ビードコア
２０……ビードフィラー
２０ｉ……ビードフィラーの半径方向内方端
２０ｏ……ビードフィラーの半径方向外方端
２２……カーカス層
３０……ゴム層
３０ｉ……ゴム層の半径方向内方端
３０ｏ……ゴム層の半径方向外方端
ｈ１……タイヤ断面高さ
ｈ２……ビードフィラー高さ

Claims

左右一対の環状のビードコアと、該ビードコアで端部が折り返されたカーカス層と、前記ビードコアの半径方向外周に配設されたビードフィラーとを備える空気入りタイヤにおいて、
前記ビードフィラーのタイヤ軸方向内側における該ビードフィラーと前記カーカス層との間にアラミド短繊維を配合したゴムからなるゴム層を配し、該ゴム層は、前記カーカス層に沿って前記ビードフィラーの半径方向外方端よりも外方に延在し、かつアラミド短繊維の配向方向がタイヤ周方向となるように設置されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記ゴム層の半径方向内方端が、前記ビードフィラーの半径方向内方端位置と該内方端からビードフィラー高さ（ｈ２）の０．６倍の位置との間にあり、
前記ゴム層の半径方向外方端が、タイヤ断面高さ（ｈ１）の０．４倍の位置と０．８倍の位置との間にあることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記ゴム層のタイヤ周方向における１００％モジュラスが、その直角方向の１００％モジュラスの２倍以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
前記ゴム層の厚みが０．５〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記ゴム層は、ジエン系ゴム１００重量部に対してアラミド短繊維を２〜１５重量部配合したゴムからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記ゴム層がアラミド短繊維とともに６−ナイロン短繊維及び／又は６６−ナイロン短繊維を配合したゴムからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。