JP2006168511A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 タイヤの軽量化を図りつつビード耐久性をより向上できる。
【解決手段】 ビードコア５の回りでタイヤ軸方向内側から外側に巻き上げられるプライ巻上げ部１０ｂを有する内カーカスプライ１０と、前記プライ巻上げ部１０ｂを覆って巻下ろされる外カーカスプライ１１とからなるカーカス６、及び前記ビードコア５から立ち上がるビードエーペックスゴム８を具える。ビード部４に、ビードエーペックスゴム８の外側面に接してのびる短繊維補強ゴム層１３を配する。短繊維補強ゴム層１３は、その半径方向長さＬを、ビードエーペックスゴム８のビードコア５からの半径方向高さＨの３０〜１３０％とし、かつ短繊維をタイヤ周方向に配向させた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、特に小型トラック用として好適であり、軽量化を図りつつビード耐久性を向上しうる空気入りラジアルタイヤに関する。

例えば、ライトトラックおよびバン等に用いる小型トラック用の空気入りタイヤでは、タイヤサイズに比べて大きな積載荷重が作用するため、ビード部に歪みが集中しやすくなるなどビード耐久性に劣る傾向にある。

そこで、この種のタイヤでは、図５の如く、カーカスａを、両端部をビードコアｂの回りでタイヤ軸方向内側から外側に巻き上げた内カーカスプライａ１と、その外側に配されかつ前記内カーカスプライａ１の巻き上げ部を覆って半径方向内方に巻下ろされる外カーカスプライａ２とで形成した所謂１−１構造、或いは２−１構造のカーカスを採用するとともに、ビード部に、前記外カーカスプライａ２のタイヤ軸方向外側面に沿ってのびかつナイロンコード等を用いたコード補強層ｃを設けたものが、一般に採用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−３００９１３号公報

そして、近年のタイヤ性能へのより高い要望に伴い、ビード耐久性のさらなる向上が望まれるが、コード補強層ｃを外カーカスプライａ２の外側に用いる前述の構造では、ビード耐久性を充分に高めることが難しく、又タイヤの軽量化にも不利がある。

そこで本発明は、内カーカスプライａ１の巻き上げ部とビードエーペックスゴムとの間に、短繊維をタイヤ周方向に配向させた所定長さの短繊維補強ゴム層を配することを基本として、タイヤの軽量化を図りつつビード耐久性をより向上しうる空気入りラジアルタイヤを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、前記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プライ本体部に、前記ビードコアの回りでタイヤ軸方向内側から外側に巻き上げられるプライ巻上げ部を一連に設けた内カーカスプライと、この内カーカスプライの前記プライ本体部の外側を通りかつ前記プライ巻上げ部を覆って半径方向内方に巻下ろされる外カーカスプライと、前記プライ本体部とプライ巻上げ部との間を通って前記ビードコアから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、
前記ビード部に、前記ビードエーペックスゴムのタイヤ軸方向外側面に接して半径方向内外に伸びる短繊維補強ゴム層を配するとともに、
前記短繊維補強ゴム層は、その半径方向長さＬを、前記ビードエーペックスゴムのビードコアから外端までの半径方向高さＨの３０〜１３０％とし、かつ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。

又請求項２の発明では、前記短繊維補強ゴム層は、その外端が前記プライ巻上げ部の外端よりも半径方向内方で終端することを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記プライ巻き上げ部の外端の、ビードベースラインからの半径方向高さｈｃは、タイヤ断面高さｈｔの４０〜８０％、前記ビードエーペックスゴムの外端の、ビードベースラインからの半径方向高さｈａは、タイヤ断面高さｈｔの２０〜５０％、前記短繊維補強ゴム層の外端のビードベースラインからの半径方向高さｈｒ１は、タイヤ断面高さｈｔの１５〜５０％、かつ前記短繊維補強ゴム層の内端のビードベースラインからの半径方向高さｈｒ２は、タイヤ断面高さｈｔの２〜１０％、であることを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記短繊維補強ゴム層の厚さは、２．０〜０．３ｍｍであることを特徴としている。

又請求項５の発明では、前記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している。

又請求項６の発明では、前記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している。

なお本明細書では、特に断りがない限り、タイヤの各部の寸法等は、非リム組状態において、タイヤサイズで規定されるリム巾に合わせてビード部を保持したときに特定される値とする。

本発明は叙上の如く構成しているため、タイヤの軽量化を図りつつビード耐久性をより向上できる。

以下、本発明の実施の一形態を、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１が小型トラック用タイヤである場合の子午断面を示す。
図１において、空気入りラジアルタイヤ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の半径方向外側に配されるベルト層７とを含んで形成される。

前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５゜程度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなり、各ベルトコードがプライ間相互で交差することにより、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、本例ではスチールコードを採用しているが、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、芳香族ポリアミド等の高モジュラスの有機繊維コードも必要に応じて用いうる。

又前記カーカス６は、前記ビードコア５、５間を跨るトロイド状のプライ本体部１０ａに、前記ビードコア５の周りでタイヤ軸方向内側から外側に巻き上げられるプライ巻上げ部１０ｂを一連に設けた１枚以上、本例では１枚の巻上げプライである内カーカスプライ１０と、前記プライ本体部１０ａの外側を通りかつ前記プライ巻上げ部１０ｂを覆って半径方向内方に巻下ろされる１枚の巻下ろしプライである外カーカスプライ１１とから形成される。即ち本例では、前記カーカス６に１−１構造を採用した場合を例示している。しかし内カーカスプライ１０を複数枚（ｎ枚）としたｎ−１構造を採用しても良い。

各前記カーカスプライ１０、１１は、タイヤ周方向に対して７０〜９０度の角度で配列するカーカスコードを有し、このカーカスコードとして、ナイロン、ポリエステル、レーヨンなどの有機繊維コードが好適に採用される。

又内カーカスプライ１０における前記プライ本体部１０ａとプライ巻上げ部１０ｂとの間には、前記ビードコアから半径方向外方に向けて先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が配される。

このビードエーペックスゴム８として、ゴム硬度（デュロメータＡ硬さ）が７０〜９０度、かつ複素弾性率Ｅ＊が３５〜６０Ｍｐａの高硬度、高弾性のゴムが使用される。なお本例では、ビード部４からサイドウォール部３にかけて補強しタイヤ剛性を充分に確保するために、前記ビードエーペックスゴム８の外端の、ビードベースラインＢＬからの半径方向高さｈａを、タイヤ断面高さｈｔの２０〜５０％の範囲、好ましくは２５〜３５％の範囲に設定している。なお「ビードベースラインＢＬ」とは、タイヤが基づく規格で定められるビード径位置を通るタイヤ軸方向線を意味する。

又前記内カーカスプライ１０のプライ巻上げ部１０ｂは、前記ビードエーペックスゴム８を半径方向外方に越えて終端しており、その外端の、ビードベースラインＢＬからの半径方向高さｈｃを、前記高さｈａより大、かつ前記タイヤ断面高さｈｔの４０〜８０％の範囲、好ましくは４５〜７５％の範囲としている。なお内カーカスプライ１０が複数枚の場合には、ビードエーペックスゴム８に最も近い側のプライ巻上げ部１０ｂの半径方向高さをｈｃとする。

そして本発明では、図２に示すように、ビード部４を補強しビード耐久性を高めるために、ビード部４に、前記ビードエーペックスゴム８のタイヤ軸方向外側面に接して半径方向内外に伸びる短繊維補強ゴム層１３を形成している。

この短繊維補強ゴム層１３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していることを意味する。この短繊維補強ゴム層１３では、前記短繊維の配向により、図３に示すように、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。

そして前述の１−１構造により、内外のカーカスプライ１０、１１が、ビードエーペックスゴム８をビードコア５とともにタイヤ軸方向内外から包み込み、その動きを拘束する効果、前記短繊維補強ゴム層１３におけるタイヤ周方向の複素弾性率Ｅａ＊の増加により周方向剛性を高める効果、カーカスコードと短繊維の配向方向とが略直角に交差することにより曲げ剛性を高める効果、及び前記短繊維補強ゴム層１３がビードエーペックスゴム８に隣接しこのビードエーペックスゴム８を直接補強する効果が有機的に結合し、その相乗作用によってビード部４からサイドウォール部３にかけての領域での変形を大巾に抑えることができ、ビード耐久性を効果的に向上させることができる。

特に、前記１−１構造において、前記短繊維補強ゴム層１３をビードエーペックスゴム８とプライ巻上げ部１０ｂとの間に介在させることにより、前記１−１構造による包み込みによる拘束効果をより有効に発揮させることができ、例えば短繊維補強ゴム層１３を、ビードエーペックスゴム８とプライ本体部１０ａとの間に介在させた場合（図４（Ａ））、プライ巻上げ部１０ｂと外カーカスプライ１１との間に介在させた場合（図４（Ｂ））、或いは外カーカスプライ１１のタイヤ軸方向外側に配した場合（図４（Ｃ））に比して、ビード耐久性をより向上させることができる。

ここで、前記短繊維補強ゴム層１３のタイヤ周方向長さＬは、前記ビードエーペックスゴム８の外端のビードコアからの半径方向高さＨの３０〜１３０°であることが必要であり、３０％未満では、前記ビード耐久性の向上効果を充分に発揮することができなくなる。又１３０％を越えると、ビード耐久性の向上効果が減少傾向となり、しかも不必要な重量を招くなど軽量化にも不利となる。従って、前記長さＬは、前記高さＨの４０〜８０％とするのが好ましい。

なお、前記短繊維補強ゴム層１３は、前記プライ巻上げ部１０ｂの外端よりも半径方向内方で終端することが好ましく、特に前記短繊維補強ゴム層１３の外端のビードベースラインＢＬからの半径方向高さｈｒ１を、前記タイヤ断面高さｈｔの１５〜５０％（好ましくは２５〜４５％）、かつ前記短繊維補強ゴム層１３の内端のビードベースラインＢＬからの半径方向高さｈｒ２を、前記タイヤ断面高さｈｔの２〜１０％とするのがより好ましい。

他方、前記短繊維補強ゴム層１３では、前記図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ため、タイヤ縦剛性を低く維持でき、乗り心地性の低下を抑えることも可能となる。従って、短繊維補強ゴム層１３では、ビード耐久性の向上効果を得るために、前記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８の複素弾性率Ｅ＊よりも大（Ｅａ＊＞Ｅ＊）とし、かつ乗り心地性の低下を抑えるために前記半径方向の複素弾性率Ｅｂ＊をビードエーペックスゴム８の複素弾性率Ｅ＊よりも小（Ｅｂ＊＜Ｅ＊）とすることが好ましい。

このとき、前記複素弾性率の比Ｅａ＊／Ｅｂ＊を１０〜３０の範囲とするのが良く、比Ｅａ＊／Ｅｂ＊が１０未満のときビード耐久性の向上効果が不十分となる。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がより好ましい。なお乗り心地性のために、前記タイヤ半径方向の複素弾性率Ｅｂ＊を１０ＭＰａ以下、さらには５ＭＰａ以下とするのが好ましい。

前記複素弾性率は、岩本製作所（株）製の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。

ここで、短繊維は、押出機やカレンダロー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、短繊維補強ゴム層１３の短繊維を前記周方向に配向させることができる。しかし短繊維補強ゴム層１３の厚さが２．０ｍｍを越えると、短繊維の配向性が悪化するなど補強効果が低下する傾向となり、かつタイヤの軽量化に不利となる。又厚さｔが０．３ｍｍより小でも、材料が薄すぎて充分な補強効果をうることができなくなる。

前記短繊維としては、例えば、ナイロン、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。

また前記短繊維の平均繊維長さＬは、２０μｍ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Ｅａ＊、Ｅｂ＊の間に十分な差が確保できなくなる。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する。

また短繊維の配合量は、１０〜３０重量部であることが好ましく、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。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。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、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。

図１の構造をなすタイヤサイズが２２５／７０Ｒ１６ １１７／１１５Ｌの小型トラック用タイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤのビード耐久性、およびタイヤ重量を測定し比較した。

なお比較例１は、補強層として、９４０dtex／２のナイロンコードを、コード角度５１°（対周方向角度）、打ち込み数４３本／５ｃｍにて配列したコード層を用いた。又比較例２〜５、及び実施例１〜３は、補強層として、芳香族ポリアミドの短繊維（繊維径１０μｍ、アスペクト比５０）を３０重量部配合した周方向配向の短繊維配合ゴムからなるの短繊維ゴム層とした。なお表１以外の仕様は、各タイヤとも実質的に同仕様である。

（１）ビード耐久性；
試供タイヤをリム（６×１６）、内圧（６００ｋＰａ）、荷重（２５ｋＮ）、速度（５０ｋｍ／ｈ）の条件にて、ドラム上を走行させ、ビード部に損傷が発生するまでの走行距離を、比較例１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。

（２）タイヤ重量；
タイヤ１当たりの重量を測定し、比較例１を１００とする指数で表示している。指数が小さい方が軽量である。

実施例のタイヤが示す如く、本発明は重量増加を伴うことなくビード耐久性を向上しうる。

本発明の空気入りラジアルタイヤの一実施例を示す断面図である。 ビード部を拡大して示す断面図である。 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線図である。 （Ａ）〜（Ｃ）表１の比較例タイヤのビード構造を示す線図である。 従来技術を説明するビード部の断面図である。

符号の説明

２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
８ ビードエーペックスゴム
１０ 内カーカスプライ
１０ａ プライ本体部
１０ｂ プライ巻上げ部
１１ 外カーカスプライ
１３ 短繊維補強ゴム層

Claims (6)

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プライ本体部に、前記ビードコアの回りでタイヤ軸方向内側から外側に巻き上げられるプライ巻上げ部を一連に設けた内カーカスプライと、この内カーカスプライの前記プライ本体部の外側を通りかつ前記プライ巻上げ部を覆って半径方向内方に巻下ろされる外カーカスプライと、前記プライ本体部とプライ巻上げ部との間を通って前記ビードコアから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、
   前記ビード部に、前記ビードエーペックスゴムのタイヤ軸方向外側面に接して半径方向内外に伸びる短繊維補強ゴム層を配するとともに、
   前記短繊維補強ゴム層は、その半径方向長さＬを、前記ビードエーペックスゴムのビードコアから外端までの半径方向高さＨの３０〜１３０％とし、かつ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。
2. 前記短繊維補強ゴム層は、その外端が前記プライ巻上げ部の外端よりも半径方向内方で終端す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。
3. 前記プライ巻き上げ部の外端の、ビードベースラインからの半径方向高さｈｃは、タイヤ断面高さｈｔの４０〜８０％、前記ビードエーペックスゴムの外端の、ビードベースラインからの半径方向高さｈａは、タイヤ断面高さｈｔの２０〜５０％、前記短繊維補強ゴム層の外端のビードベースラインからの半径方向高さｈｒ１は、タイヤ断面高さｈｔの１５〜５０％、かつ前記短繊維補強ゴム層の内端のビードベースラインからの半径方向高さｈｒ２は、タイヤ断面高さｈｔの２〜１０％、であることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記短繊維補強ゴム層の厚さは、２．０〜０．３ｍｍである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。
5. 前記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１〜４の何れかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
6. 前記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１〜５の何れかに記載の空気入りラジアルタイヤ。

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