JP2005247136A - 空気入りタイヤ及び空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 軽量化、高速耐久性、踏面エンベロープ性、乗り心地性及び、泥濘地走行時のフローティング性の同時並立が可能な空気入りタイヤを得る。
【解決手段】 クラウン部におけるテキスタイルラジアルカーカスとトレッド層との間の部分に、補強繊維１８Ａが多数の束ねられて形成された繊維補強ゴム層１８が配置される。繊維補強ゴム層１８を構成する補強繊維１８Ａは、撚りコード若しくはフィラメントよりなっていて、延びる方向が実質的にタイヤ周方向に沿っている。繊維補強ゴム層１８を構成する各補強繊維１８Ａに、タイヤ周方向に沿って複数の分断部分である分断部２０が形成される。但し、補強繊維１８Ａの非分断部分が、タイヤ周上の如何なる部位においても、その部位における繊維補強ゴム層１８内に配列される補強繊維１８Ａの総数の３０％以上存在する形となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、軽量化、高速耐久性、踏面エンベロープ性、乗り心地性及び、泥濘地走行時のフローティング性の同時並立が可能な空気入りタイヤ及びこのような空気入りタイヤを製造する為の空気入りタイヤの製造方法に関し、特に全地形用車両（ＡＴＶ）用の空気入りラジアルタイヤに好適なものである。

従来の全地形用車両（ＡＴＶ）用の空気入りタイヤとしては、コードの向きを交差させた形で配置された２層のカーカスを有する構造のバイアスタイヤしか存在しなかった。しかし、このようなバイアスタイヤは、コードの向きを交差させた２層のカーカスにより構成される為、同サイズのラジアルタイヤに比べ、一般的に重たいという欠点を有していた。さらに、近年人気が出始めてきている大排気量の全地形用車両（ＡＴＶ）にバイアスタイヤを用いた場合、２層のカーカスのみによって骨格部分が形成される為に強度が低く、耐熱耐久性等がバイアスタイヤでは不十分であった。
特開昭６３−１０６１０４号公報 特開昭６３−２６３１０３号公報 特開平２−１５８４０４号公報

従って、ラジアルタイヤであれば、カーカスを１層のみとすると共にこのカーカスの外周側にタイヤ周方向に延びる補強ベルト層を１層のみ配置する構造でも、タイヤの設計が可能となる為、バイアスタイヤに比して軽量化を図ることが可能となる。さらに、このラジアルタイヤによれば、カーカスの外周側に補強ベルト層を採用するのに伴いトレッドの強度が高まって、大排気量車の強力なトラクションにも耐えられ、高速耐久性に優れていることになる。

但し、単にラジアルタイヤを採用しただけでは、全地形用車両として重視される踏面エンベロープ性、乗り心地性及び、泥濘地走行時のフローティング性等の諸特性を十分に満足させることが困難であった。
本発明は上記事実を考慮し、軽量化、高速耐久性、踏面エンベロープ性、乗り心地性及び、泥濘地走行時のフローティング性の同時並立が可能な空気入りタイヤ及び、このような空気入りタイヤを得る為の空気入りタイヤの製造方法を提供することが目的である。

請求項１に係る空気入りタイヤは、ラジアルカーカスとトレッド層との間に１層の繊維補強ゴム層が配置され、
この繊維補強ゴム層を構成する補強繊維が、撚りコード若しくはフィラメントよりなり且つ、タイヤ周方向に沿って分断部分を複数有した構造とされ、
この補強繊維の非分断部分の数が、タイヤ周上の如何なる部位においても、その部位における該繊維補強ゴム層内に配列される補強繊維の総数の３０％以上存在することを特徴とする。

請求項１に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。
本請求項によれば、ラジアルカーカスとトレッド層との間に、１層の繊維補強ゴム層が配置されており、この繊維補強ゴム層を構成する補強繊維は、タイヤ周方向に沿って延びる撚りコード若しくはフィラメントにより形成されている。さらに、この補強繊維の非分断部分の数が、タイヤ周上の如何なる部位においても、その部位における該繊維補強ゴム層内に配列される補強繊維の総数の３０％以上となるように、タイヤ周方向に沿って複数の分断部分をこの補強繊維が有している。

従って、本請求項では、例えば１枚のラジアルカーカス及び補強の為の１層の繊維補強ゴム層を有した構造とされることから、バイアスタイヤに比較して軽量化及び高速耐久性が図れた空気入りラジアルタイヤとなる。

また、繊維補強ゴム層を構成する補強繊維は、撚りコード若しくはフィラメントよりなるものの、分断部分をタイヤ周方向に沿って複数有する構造になっている。この為、これら複数の分断部分の間隔を、繊維補強ゴム層の強度が低下しない程度に長くし且つ、製造過程の加硫時におけるシェーピングを可能としつつタイヤ踏面部の強度の高低差が大きくならない程度に短くすることで、踏面エンベロープ性、乗り心地性及び、泥濘地走行時のフローティング性が向上した。

尚この際、補強繊維の非分断部分の数をその部位における該繊維補強ゴム層内に配列される補強繊維の総数の３０％以上としたのは、３０％未満では強度が低下して繊維補強ゴム層の役目を果たさないと考えられる為である。

以上より、本請求項の空気入りタイヤによれば、軽量化、高速耐久性、踏面エンベロープ性、乗り心地性及び、泥濘地走行時のフローティング性の同時並立が可能な全地形用車両用の空気入りラジアルタイヤが得られるようになる。

請求項２に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、前記繊維補強ゴム層の幅方向に沿った前記補強繊維の非分断部分の数と分断部分の数とが相互に同一とされるという構成を有している。つまり、補強繊維の非分断部分の数と分断部分の数とを相互に同一とすることにより、繊維補強ゴム層の強度が必要以上に低下しないだけでなく、タイヤ踏面部の強度の高低差が必要以上に大きくならず、請求項１の作用効果をより確実に奏することができるようになった。

請求項３に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１及び請求項２と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、前記補強繊維の分断部分を有した箇所において、前記繊維補強ゴム層の幅方向に沿って前記補強繊維の一本おきに分断部分が配置されるという構成を有している。つまり、補強繊維の非分断部分と分断部分とが一本おきに配列されたことにより、請求項２と同様に、繊維補強ゴム層の強度が必要以上に低下しないだけでなく、タイヤ踏面部の強度の高低差が必要以上に大きくならず、請求項１の作用効果をより確実に奏することができるようになった。

請求項４に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１から請求項３と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、前記繊維補強ゴム層の幅方向に沿って隣接する前記補強繊維の分断部分同士が、タイヤ周方向に位相差を有して位置するという構成を有している。つまり、タイヤ幅方向で隣接する補強繊維の分断部分同士が、タイヤ周方向に沿って所定の大きさの位相差を有していることから、繊維補強ゴム層としての強度を全体にわたって均一に維持可能となり、これに伴い、請求項１の作用効果をより確実に奏することができるようになった。

請求項５に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１から請求項４と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、トレッドパターンが、ネガティブ率３０〜９５％のブロックパターンとされるという構成を有している。つまり、上記のネガティブ率を有するような全地形用車両用のタイヤでは、踏面のブロック間の間隔が広くなるのに伴い、この空気入りタイヤの内圧インフレート時に補強繊維の分断部分が広がり易くなる。この為、耐久性の観点から一箇所に極端に分断部分を集中させる事は好ましくないので、上記請求項１〜４のように分断部分を配置した。

請求項６に係る空気入りタイヤの製造方法は、成型前の段階において、分断部分が隙間のない実質的にタイヤ周方向に沿って疑似連続状に補強繊維を形成し、
この後、この補強繊維を含む繊維補強ゴム層、ラジアルカーカス及びトレッド層を一体的に加硫用の金型内に入れて、加硫成型することを特徴とする。

請求項６に係る空気入りタイヤの製造方法の作用を以下に説明する。
本請求項によれば、分断部分が隙間のない実質的にタイヤ周方向に沿って疑似連続状に、成型前の段階において補強繊維を形成した後、加硫用の金型内にこの補強繊維を含む繊維補強ゴム層、ラジアルカーカス及びトレッド層を一体的に入れて、加硫成型した。

つまり、成型時におけるカーカスケースの卜ロイダル変形の際の拡径や、加硫時のシェーピング拡径等による周方向ペリフエリー変化に補強繊維の分断部分を追随可能とさせる為に、成型前の段階において、隙間のない実質的にタイヤ周方向に沿って疑似連続状に、この補強繊維を形成しておくことにした。

以上説明したように本発明の上記構成によれば、軽量化、高速耐久性、踏面エンベロープ性、乗り心地性及び、泥濘地走行時のフローティング性の同時並立が可能な空気入りタイヤ及び、このような空気入りタイヤを得る為の空気入りタイヤの製造方法を提供できるという優れた効果を有し、特に全地形用車両用の空気入りラジアルタイヤに関して優れた効果を発揮する。

本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤとして、全地形用車両用の空気入りラジアルタイヤを図１から図４に示し、これらの図に基づき本実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤ（以下、空気入りタイヤと略す）１０を示しており、この空気入りタイヤ１０の外周側を円弧状であるクラウン形状に形成されたクラウン部１２が構成している。

本実施の形態では、図１に示すように空気入りタイヤ１０の骨格を構成する１層のテキスタイルラジアルカーカス１４の両側部分がこのクラウン部１２を貫通しつつ、クラウン部１２内にこのテキスタイルラジアルカーカス１４が埋設されている。つまり、このテキスタイルラジアルカーカス１４は、空気入りタイヤ１０の赤道面ＣＬに対して直交方向にナイロンコードを配列した形に形成されている。

そして、このクラウン部１２には、ゴム材により形成されて路面と接する外皮であるトレッド層１６が配置されており、クラウン部１２におけるテキスタイルラジアルカーカス１４とトレッド層１６との間の部分には、ナイロン製のベルトプライコードとされる補強繊維１８Ａが多数の束ねられて形成された補強ベルト層である繊維補強ゴム層１８が、補強の為に配置されている。

この繊維補強ゴム層１８を構成する補強繊維１８Ａは、撚りコード若しくはフィラメントよりなっており、また、この補強繊維１８Ａは図示しないゴム材で覆われて補強繊維１８Ａの強化が図られている。さらに、この補強繊維１８Ａは螺旋状に巻かれる構造とされて、補強繊維１８Ａの延びる方向が、実質的にタイヤ周方向（図２における赤道面ＣＬに沿った方向）に沿っている。

他方、図２に示すようにこの繊維補強ゴム層１８を構成する各補強繊維１８Ａには、タイヤ周方向に沿って複数の分断部分である分断部２０が形成されている。但し、補強繊維１８Ａの非分断部分が、タイヤ周上の如何なる部位においても、その部位における繊維補強ゴム層１８内に配列される補強繊維１８Ａの総数の３０％以上存在する形となっている。

つまり、図２に示す補強繊維１８Ａの分断部２０を有した箇所である線分Ｐの部分において、繊維補強ゴム層１８の幅方向（図２における赤道面ＣＬと直交する方向）に沿って二本の補強繊維１８Ａおきに分断部２０が配置されていて、この線分Ｐの部分における繊維補強ゴム層１８の幅方向に沿った補強繊維１８Ａの非分断部分の数と分断部２０の数とが相互に同一とされている。また、図２に示すように、繊維補強ゴム層１８の幅方向に沿って隣接する補強繊維１８Ａの分断部２０同士が、タイヤ周方向（図２における赤道面ＣＬに沿った方向）に位相差であるオフセット量Ｆを有して位置した構造ともなっている。

具体的には、補強繊維１８Ａの分断部２０間の間隔Ｅは１５〜１５０ｍｍが望ましく、分断幅Ｄは、補強繊維１８Ａの１本又は１ｍｍ以上であって、補強繊維１８Ａの１０本又は１５ｍｍ以下が望ましく、位相差となるオフセット量Ｆは例えば２５ｍｍとすることが考えられる。

一方、図１に示すこの空気入りタイヤ１０の両端の下部には、それぞれリング状にスチールワイヤーが巻かれて束ねられた一対のビードコア２２が配置されている。これら一対のビードコア２２にそれぞれテキスタイルラジアルカーカス１４の両端寄り部分が巻き付けられるように折り返されており、このビードコア２２の上部のテキスタイルラジアルカーカス１４間の隙間には、硬質ゴム製で先細り形状に形成されたビードフィラー２４がそれぞれ埋設されている。

さらに、トレッド層１６の表面における陸部と溝部との間の比率であるネガティブ率を３０〜９５％の範囲としたブロックパターンのトレッドパターンとすることが考えられるが、本実施の形態に係る空気入りタイヤ１０では、車両の前輪用のものを例えば図３に示すようなブロックとされる陸部１６Ａ及び溝部１６Ｂを有した構造とし、同じく後輪用のものを例えば図４に示すようなブロックとされる陸部１６Ａ及び溝部１６Ｂを有した構造とした。そして、この際の前後輪用の空気入りタイヤ１０の内圧をそれぞれ１５〜４５ｋＰａの範囲とすることが考えられる。

他方、本実施の形態に係る空気入りタイヤ１０の製造方法を以下に説明する。まず繊維補強ゴム層１８、テキスタイルラジアルカーカス１４及びトレッド層１６等をそれぞれ形成するが、この際、繊維補強ゴム層１８を構成する補強繊維１８Ａをナイフ等で部分的にカットして、分断部２０をこの補強繊維１８Ａに複数形成する。但し、これら分断部２０に隙間のない実質的に疑似連続状に、この補強繊維１８Ａを形成しておくことにする。

この後、この繊維補強ゴム層１８の他、テキスタイルラジアルカーカス１４及びトレッド層１６等を一体として、所定の形状の生タイヤを作製し、加硫用の金型内にこれらを一体的に入れて加硫成型し、空気入りタイヤ１０を完成する。

つまり、この加硫成型時におけるカーカスケースの卜ロイダル変形の際の拡径や、加硫時のシェーピング拡径等による周方向ペリフエリー変化に補強繊維１８Ａの分断部２０を追随可能とさせる為に、成型前の段階において、補強繊維１８Ａの分断部２０に隙間のない実質的にタイヤ周方向に沿って疑似連続状に、この補強繊維１８Ａを形成しておくことにした。

次に、本実施の形態に係る空気入りタイヤ１０の作用を以下に説明する。
本実施の形態に係る空気入りタイヤ１０によれば、テキスタイルラジアルカーカス１４とトレッド層１６との間に、１層の繊維補強ゴム層１８が配置されている。この繊維補強ゴム層１８を構成する補強繊維１８Ａは、タイヤ周方向に沿って延びる撚りコード若しくはフィラメントにより形成されている。

さらに、この補強繊維１８Ａの非分断部分の数が、タイヤ周上の如何なる部位においても、その部位における繊維補強ゴム層１８内に配列される補強繊維１８Ａの総数の３０％以上となるように、タイヤ周方向に沿って複数の分断部２０をこの補強繊維１８Ａが有した構造となっている。

従って、本実施の形態によれば、例えば１枚のテキスタイルラジアルカーカス１４及び補強の為の１層の繊維補強ゴム層１８を有した構造とされることから、バイアスタイヤに比較して軽量化及び高速耐久性が図れるようなラジアル構造の空気入りタイヤ１０となる。

また、繊維補強ゴム層１８を構成する補強繊維１８Ａは、タイヤ周方向に沿って分断部２０を複数有する構造になっているが、これら複数の分断部２０間の間隔Ｅを、繊維補強ゴム層１８の強度が低下しない程度に長くし且つ、製造過程の加硫時におけるシェーピングを可能としつつタイヤ踏面部の強度の高低差が大きくならない程度に短くすることで、踏面エンベロープ性、乗り心地性及び、泥濘地走行時のフローティング性が向上した。

以上より、本実施の形態によれば、軽量化、高速耐久性、踏面エンベロープ性、乗り心地性及び、泥濘地走行時のフローティング性の同時並立が可能な全地形用車両用の空気入りタイヤ１０が得られるようになった。

一方、本実施の形態では、補強繊維１８Ａの分断部２０を有した箇所である図２における線分Ｐの部分において、繊維補強ゴム層１８の幅方向に沿って二本の補強繊維１８Ａおきに分断部２０が配置されていて、繊維補強ゴム層１８の幅方向に沿った補強繊維１８Ａの非分断部分の数と分断部２０の数とが相互に同一とされている。

つまり、補強繊維１８Ａの非分断部分と分断部２０とが二本の補強繊維１８Ａおきに配置されたことに伴い、補強繊維１８Ａの非分断部分の数と分断部２０の数とが相互に同一となることで、繊維補強ゴム層１８の強度が必要以上に低下しないだけでなく、タイヤ踏面部となるトレッド層１６の表面の強度の高低差が必要以上に大きくならないようになった。

また、本実施の形態では、同一箇所に分断部２０が存在しない補強繊維１８Ａ同士であって、繊維補強ゴム層１８の幅方向に沿って隣接する補強繊維１８Ａ間では、タイヤ周方向に位相差であるオフセット量Ｆを有した形で分断部２０同士が位置している。つまり、繊維補強ゴム層１８の幅方向で隣接する補強繊維１８Ａ間の分断部２０同士が、タイヤ周方向に沿って所定の大きさのオフセット量Ｆを有していることから、繊維補強ゴム層１８としての強度を全体にわたって均一に維持可能となった。

さらに、本実施の形態では、トレッドパターンがネガティブ率３０〜９５％のブロックパターンとされている。つまり、上記のネガティブ率を有するような全地形用車両用の空気入りタイヤでは、図３及び図４に示す陸部１６Ａ間の間隔が広くなるのに伴い、本実施の形態の空気入りタイヤ１０の内圧インフレート時に補強繊維１８Ａの分断部２０が広がり易くなる。この為、耐久性の観点から一箇所に極端に分断部２０を集中させる事は好ましくないので、上記実施の形態のような形で分断部２０を配置した。

他方、本実施の形態の空気入りタイヤ１０において、テキスタイルラジアルカーカス１４を構成するカーカスプライコード及び、補強繊維１８Ａを構成するベルトプライコードの太さは、それぞれ９４０ｄｔｅｘ／２以上とした。また、これらプライコードの打込み本数を、空気入りタイヤ１０の成型前の材料状態で２８〜７０本／５０ｍｍの範囲とすることにより、ケース強度と軽量化のバランスの取れた効率的なカーカス構造の設計が可能となった。

そして、本実施の形態において、分断部２０の分断幅Ｄは、補強繊維１８Ａの１本又は１ｍｍ以上であって、補強繊維１８Ａの１０本又は１５ｍｍ以下が望ましとしただけでなく、繊維補強ゴム層１８を構成する補強繊維１８Ａの分断部２０間の間隔Ｅは１５〜１５０ｍｍが望ましいとしたのは、分断部２０間の間隔Ｅがあまりに短すぎると繊維補強ゴム層１８の強度が落ち、あまりに長すぎると製造過程の加硫時のシェーピングが困難になり且つタイヤ踏面部の強度の高低差が大きく不均一なものとなってしまうからである。

次に、本発明の有効性を検証する為、それぞれ空気入りタイヤである実施例及び従来例について試験した結果を表１及び表２に基づき、以下に説明する。
先ず試験に用いた試料について説明する。上記の図１から図４に示す実施の形態に係る空気入りタイヤ１０の内の表１に表す構造のものを実施例として用い、これに伴い図３に示す構造のタイヤを車両の前輪用とし、図４に示す構造のタイヤを後輪用とした。これに対して、ナイロンのカーカスを２枚有したバイアスタイヤである空気入りタイヤを従来例とし、表１に表す構造のものを前輪用及び後輪用とした。

尚、表１に表す実施例において、テキスタイルラジアルカーカス１４であるカーカス及び、繊維補強ゴム層１８である補強ベルト層における補強繊維１８Ａの向きは、図２における赤道面ＣＬに対する角度で表示した。さらに、実施例における補強繊維の分断方法としては、２本おきで間隔Ｅを５０ｍｍとし、前輪のオフセット量Ｆを２５ｍｍとすると共に後輪の互い違い量を２５ｍｍとした。

そして、４５０ｃｃの全地形用車両にこれら実施例及び従来例の空気入りタイヤを装着して試験を実施したが、この際のこれら実施例及び従来例のタイヤサイズは前輪をそれぞれ２５×８Ｒ１２とし、後輪をそれぞれ２５×ｌ０Ｒ１２とした。また、これらのタイヤのリムサイズは前輪をそれぞれＡＴ６．００×１２とし、後輪をそれぞれＡＴ７．５０×１２とした。尚、これら実施例及び従来例の空気入りタイヤの内圧は全て２５ｋＰａとした。

一方、試験の際の評価項目としては、以下の表２に表すトラクション性、高速安定性及びサイドスライド性が挙げられる。尚、これら評価項目において、相対評価した結果を１０点満点の評価点で示していて、この評価点が高い程、各評価項目が優れていることを表している。

この表２の結果より、トラクション性、高速安定性及びサイドスライド性の何れの評価項目においても実施例の点数が従来例よりも高く、実施例が従来例より何れの評価項目においても優れていることが、理解できる。

尚、分断部２０と非分断部分は一本おきの補強繊維１８Ａに配置されるのが理想であるが、一本おきとする作業が困難な場合には、連なった補強繊維１８Ａであるコード１０本までであれば使用上において差し支えない。また、上記の本実施の形態に係る空気入りタイヤは、主として全地形用車両に使用されるものであるが、他の乗用車等の車両のタイヤに適用することにしても良い。

本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤを示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤに適用される繊維補強ゴム層を展開して表す拡大平面図である。 本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤの内の前輪用とされるタイヤのトレッドパターンを示す図である。 本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤの内の後輪用とされるタイヤのトレッドパターンを示す図である。

符号の説明

１０ 空気入りタイヤ
１４ テキスタイルラジアルカーカス
１６ トレッド層
１８ 繊維補強ゴム層（補強ベルト層）
１８Ａ 補強繊維
２０ 分断部（分断部分）
ＣＬ 赤道面

Claims (6)

1. ラジアルカーカスとトレッド層との間に１層の繊維補強ゴム層が配置され、
   この繊維補強ゴム層を構成する補強繊維が、撚りコード若しくはフィラメントよりなり且つ、タイヤ周方向に沿って分断部分を複数有した構造とされ、
   この補強繊維の非分断部分の数が、タイヤ周上の如何なる部位においても、その部位における該繊維補強ゴム層内に配列される補強繊維の総数の３０％以上存在することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記繊維補強ゴム層の幅方向に沿った前記補強繊維の非分断部分の数と分断部分の数とが相互に同一とされることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記補強繊維の分断部分を有した箇所において、前記繊維補強ゴム層の幅方向に沿って前記補強繊維の一本おきに分断部分が配置されることを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記繊維補強ゴム層の幅方向に沿って隣接する前記補強繊維の分断部分同士が、タイヤ周方向に位相差を有して位置することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の空気入りタイヤ。
5. トレッドパターンが、ネガティブ率３０〜９５％のブロックパターンとされることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の空気入りタイヤ。
6. 成型前の段階において、分断部分が隙間のない実質的にタイヤ周方向に沿って疑似連続状に補強繊維を形成し、
   この後、この補強繊維を含む繊維補強ゴム層、ラジアルカーカス及びトレッド層を一体的に加硫用の金型内に入れて、加硫成型することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
   

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