JP2011111050A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】安価にかつ容易に製造することができるとともに、従来は廃棄していた端材を活用することが可能な補強部材を用いることで、タイヤの重量増を伴わずに、タイヤ周方向および径方向の二方向における耐カット性を向上した空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ビード部１１と、サイドウォール部１２と、両サイドウォール部１２間に跨るトレッド部１３とからなり、これら各部をビードコア１相互間にわたって補強するカーカス２と、そのクラウン部タイヤ半径方向外側に配置されたベルト層３と、ビードコアのタイヤ半径方向外方に配置されたビードフィラー４とを備える空気入りタイヤである。カーカス２の外側であって、ベルト層３端部からビードフィラー４のタイヤ半径方向外方端に至るまでの領域のうちの少なくとも一部に、スチールフィラメントをゴム層内の少なくとも二方向に分散して埋設してなるゴム−スチールフィラメント複合体層５が配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、サイドウォール部の補強構造を改良した乗用車用空気入りタイヤに関する。

従来より、空気入りタイヤの耐カット性の向上を図る目的で、サイドウォール部に有機繊維コードやスチールコードからなる補強部材を配置することが行われている。例えば、特許文献１には、サイドウォールの、カーカス層とベルト層との間に、有機繊維コードにゴム成分が含浸されてなるサイド補強層を配置することが開示されている。

また、サイドウォール部の補強に係る改良技術として、例えば、特許文献２には、モノフィラメント繊維から成る不織布をゴムで被覆した繊維補強部材を、カーカス層の近傍に設置した空気入りラジアルタイヤが開示されており、特許文献３には、ラジアルカーカスのタイヤ幅方向内外に、不織布をゴム被覆して形成してなる補強層をそれぞれ設けて、これら補強層によりラジアルカーカスを挟み込んでなる空気入りラジアルタイヤが開示されている。さらに、特許文献４，５には、ランフラット走行性能を向上するために、サイドウォール部にゴム−フィラメント繊維複合体を配設した空気入り安全タイヤが開示されている。

特開２００６−１４２８７７号公報（特許請求の範囲等） 特開平８−４００２３号公報（特許請求の範囲等） 特開２００２−３３１８０８号公報（特許請求の範囲等） 特開平１１−１２９７１２号公報（特許請求の範囲等） 特開平１１−２４０３０７号公報（特許請求の範囲等）

上記のように、サイドウォール部の補強部材に関しては、これまでに種々提案されてきている。しかしながら、従来一般的な補強コード層からなる補強部材では、コード方向に沿う一方向の補強となるため、耐サイドカット性の向上のために、タイヤ周方向および径方向（プライコード方向）を同時に補強することは困難であった。２層の補強コード層を交錯させれば、二方向の補強は可能となるが、この場合、タイヤの重量増や、層間せん断み歪の増大による転がり抵抗の大幅な悪化が不可避であった。

また、補強コード層は、通常、有機繊維やスチールからなる撚りコードを一方向に引き揃えてゴムに埋設してなるゴム−コード複合体からなるため、その製造には撚線工程や引き揃え圧延工程などを要し、多大な工数がかかるとともに、コスト的にも高価なものとなっていた。さらに、補強コード層の端部には、無めっきのコード断面が一定間隔で並ぶ状態となるため、悪路走行や重荷重走行によって、コード層端部を起点とするセパレーションが発生するおそれが避けられず、そのため耐カット性向上などの目的で、ベルト端からタイヤ最大幅部までのサイドウォール部を補強することができなかった。さらにまた、補強コード層においては補強コードの規則的な配置が必須であるため、半端な長さの端材は使用できず、廃棄処分せざるを得なかった。

そこで、本発明の目的は、安価にかつ容易に製造することができるとともに、従来は廃棄していた端材を活用することが可能な補強部材を用いることで、タイヤの重量増を伴わずに、タイヤ周方向および径方向の双方における耐カット性を向上した空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、サイドウォール部の補強部材として、スチールフィラメントがゴム層内に分散され埋設されてなるゴム−スチールフィラメント複合体層を用いることで、安価にかつタイヤの重量増を伴わずに、タイヤ周方向および径方向の双方における耐カット性を向上することができ、また、端材の活用にも寄与できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部と、該ビード部に連なる一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部間に跨るトレッド部とからなり、これら各部を該ビード部内にそれぞれ埋設された一対のビードコア相互間にわたって補強する１層以上のカーカスと、該カーカスのクラウン部タイヤ半径方向外側に配置された１層以上のベルト層と、前記ビードコアのタイヤ半径方向外方に配置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、
前記カーカスの外側であって、前記ベルト層端部から前記ビードフィラーのタイヤ半径方向外方端に至るまでの領域のうちの少なくとも一部に、スチールフィラメントをゴム層内の少なくとも二方向に分散して埋設してなるゴム−スチールフィラメント複合体層が配設されていることを特徴とするものである。

本発明において、前記ゴム−スチールフィラメント複合体層は、前記ベルト層端部からタイヤ最大幅までの領域のうちの４０〜６０％の範囲に配設されていることが好ましく、さらには、前記ベルト層幅にわたるクラウン領域にも配設されていることが好ましい。また、前記ゴム−スチールフィラメント複合体層の配設幅は、好適には１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。

さらに、本発明において、前記スチールフィラメントの長さは１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内であることが好ましく、前記スチールフィラメントの径は０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内であることが好ましい。さらにまた、前記ゴム−スチールフィラメント複合体層の目付け密度は、好適には１００ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下である。

本発明によれば、従来に比し安価にかつ容易に製造することができ、端材を活用することが可能な補強部材を用いることで、タイヤの重量増を伴わずにタイヤ周方向および径方向の双方における耐カット性を向上した空気入りタイヤを実現することが可能となった。

なお、特許文献２，３では、不織布をゴムで被覆した補強部材をサイドウォール部近傍に設けることが提案されているが、これらはいずれも、主として有機繊維の不織布を用いることを意図した技術である。また、特許文献４，５には、フィラメント繊維の具体例としてスチール繊維が挙げられてはいるが、これらはいずれもサイド補強ゴムを備えたいわゆるランフラットタイヤにおける改良技術であり、補強部材の配設目的の点で本発明とは異なっている。

本発明の空気入りタイヤの一例を示す幅方向断面図である。 ゴム−スチールフィラメント複合体層の配設範囲を示す概略説明図である。 （ａ），（ｂ）は、ゴム−スチールフィラメント複合体層の一例を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りタイヤの一例の幅方向断面図を示す。図示するように、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部１１と、それに連なる一対のサイドウォール部１２と、両サイドウォール部１２間に跨るトレッド部１３とからなり、これら各部をビード部１１内にそれぞれ埋設された一対のビードコア１相互間にわたって補強する１層以上のカーカス２と、そのクラウン部タイヤ半径方向外側に配置された１層以上のベルト層３と、ビードコア１のタイヤ半径方向外方に配置されたビードフィラー４と、を備えている。

図示するように、本発明のタイヤにおいては、カーカス２の外側であって、ベルト層３の端部からビードフィラー４のタイヤ半径方向外方端に至るまでの領域に、スチールフィラメントをゴム層内の少なくとも二方向に分散して埋設してなるゴム−スチールフィラメント複合体層５が配設されている。かかるゴム−スチールフィラメント複合体層５は、ゴム−コード複合体におけるようなコード層間のゴムを必要としないので、ゴム−コード複合体からなる従来の補強コード層より薄く、軽量で作製することが可能であるとともに、補強の方向性を有しない。そのため、かかるゴム−スチールフィラメント複合体層５を、サイドウォール部に対応するベルト層３〜ビードフィラー４の領域に配設するものとしたことで、タイヤの重量増を伴わずに、タイヤ周方向および径方向の双方における耐カット性を向上することが可能となった。

本発明において、ゴム−スチールフィラメント複合体層５は、サイドウォール部を補強して堅牢化し、タイヤ周方向および径方向の双方における耐カット性を向上する目的で配設されるものであるため、その配設領域については、所望の耐カット性を得ることができるものであれば特に制限はなく、ベルト層３の端部からビードフィラー４のタイヤ半径方向外方端に至るまでの領域のうちの少なくとも一部に配設すればよい。好適には、図２に示すように、ベルト層３の端部からタイヤ最大幅位置Ｘまでの領域のうちの４０〜６０％の範囲（図中の配設幅ｗの部分）に、ゴム−スチールフィラメント複合体層５を配設する。さらに、図示はしないが、ゴム−スチールフィラメント複合体層５を、ベルト層３〜ビードフィラー４間のみならずベルト層幅にわたるクラウン領域にも配設して、ビードフィラー４のタイヤ半径方向外方端間にわたり延在させることも好ましい。なお、ゴム−スチールフィラメント複合体層５は、上記領域内の少なくとも一箇所に配設することが必要であるが、多くても二箇所に配設すればよい。具体的に、ゴム−スチールフィラメント複合体層５の配設幅ｗとしては、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。この配設幅が狭すぎると耐カット性向上効果が十分得られないおそれがあり、広すぎると、重量が増大するだけでなく、タイヤのバネが増大して乗り心地が悪化するため、いずれも好ましくない。

図３（ａ），（ｂ）に、本発明に係るゴム−スチールフィラメント複合体層におけるスチールフィラメントの分散状態の一例を示す模式図を示す。図示するように、本発明に係るゴム−スチールフィラメント複合体層５においては、スチールフィラメント２１が、ゴム層２２内の少なくとも二方向に分散され、より具体的には、ゴム層２２内の一方向に配向されずにランダムに分散されて、ゴム層２２中に埋設されている。かかるゴム−スチールフィラメント複合体層５の目付け密度は、好適には１００ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下、より好適には２００ｇ／ｍ^２以上４００ｇ／ｍ^２以下である。目付け密度が１００ｇ／ｍ^２未満では、ゴム−スチールフィラメント複合体層５による補強効果が小さくなり、十分な耐カット性向上効果を安定的に得ることができない。一方、目付け密度が５００ｇ／ｍ^２を超えると、スチールフィラメント同士の接触部が多くなって耐久性を悪化させるおそれが生ずることに加え、ゴム−スチールフィラメント複合体層５の重量が増大して、タイヤ重量が増加してしまう。ここで、ゴム−スチールフィラメント複合体層の目付け密度とは、１層のゴム−スチールフィラメント複合体層内におけるスチールフィラメント単体の単位面積あたりの重量を意味する。すなわち、図３（ａ）中に矢印で示す点線中の単位面積Ｓ内に含まれる、ゴム−スチールフィラメント複合体層の１層あたりのスチールフィラメント２１の重量が、本発明における目付け密度である。

ゴム−スチールフィラメント複合体層５に用いるスチールフィラメントとしては、長さが、好適には１０ｍｍ〜１００ｍｍ、より好適には３０ｍｍ〜６０ｍｍの範囲内のものを用いる。また、その径は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内であることが好ましい。本発明においては、全てのスチールフィラメントが単一長さおよび径である必要はなく、複数種の長さおよび径を有するスチールフィラメントを混合して使用してもよいが、上記範囲内の長さおよび径のものを用いることが好適である。また、スチールフィラメントの断面形状は、基本的に円形であるが、楕円または三角形などの多角形状のものを用いてもよい。

上記スチールフィラメントは、タイヤ補強用の通常のスチールコード製造過程においてめっき後伸線工程や撚線工程で発生する端材（残糸からなる廃棄物）や、タイヤ製造工場においてコード圧延工程で発生する端材などから製造することができる。本発明においては、このような従来は廃棄されていた端材を使用することができるため、従来に比して大幅なコストダウンを図ることができるとともに、廃棄物の削減にも寄与できるものである。

また、上記スチールフィラメントは、ゴム層中に埋設されてゴム−スチールフィラメント複合体層５を形成するものであるため、表面にめっき層を設けてゴムとの接着性を向上することが必要となる。この場合、スチールフィラメント表面に設けるめっき層としては、特に制限はなく、ブラスやブロンズ、Ｃｕ，Ｚｎめっきなどでもよい。ここで、スチールフィラメントとして上記廃棄端材を用いる場合には、これらはすでにめっき処理されているため、さらにめっき処理を行うことなく、ゴムとの良好な接着性が得られるというメリットもある。さらに、前述したように、従来の補強コード層の場合、その端部に無めっきのコード断面が一定間隔で並ぶ状態となるため、端部からセパレーションが発生するおそれが避けられなかったが、本発明に係るゴム−スチールフィラメント複合体層５では、スチールフィラメント端部がランダムに点在していることに加え、各端部の直径が０．１〜０．５ｍｍ程度とコード断面に比べて非常に小さな面積となるため、このようなセパレーションの発生のおそれはほとんどなくなる。

なお、ゴム−スチールフィラメント複合体層５に用いるゴムは、従来よりタイヤの補強部材用途等に使用されているゴム種のうちから適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではない。また、ゴム−スチールフィラメント複合体層５自体の厚みについては特に制限はないが、所望の耐カット性を得るために、例えば、０．２〜０．６ｍｍとすることができる。

上記ゴム−スチールフィラメント複合体層５は、例えば、以下のようにして製造することができる。すなわち、まず、所定厚みの未加硫ゴムのシートを作製し、所定の長さに切断したスチールフィラメントの束を、所定量、所定の高さからこのゴムシート上に、全体が均一の密度になるよう落下させる。次に、落下させたスチールフィラメントの上から未加硫ゴムシートを被せることにより、ゴム中にスチールフィラメントが埋設されたゴム−スチールフィラメント複合体層５を製造することができる。この際、下方のゴムシートを一方向に所定の速度で移動させることで、上記スチールフィラメントの落下量とこのゴムシートの移動速度との比によって、ゴム−スチールフィラメント複合体層５におけるスチールフィラメントの密度を決定することができる。

上記所定量のスチールフィラメントをランダムに落下させるための方法は、具体的には例えば、一定スピードで回転する一対のローラと、その後方に配置した、１〜１０ｍｍ程度の凹凸を有する回転するローラとを組み合わせることで実施することができる。すなわち、スチールフィラメントをベルトコンベア等により搬送して、前方の一対のローラでスチールフィラメント束を噛み込んだ後、この噛み込まれたスチールフィラメントを後方のローラの凹凸で弾き落とすことにより、各フィラメントの方向をランダムに配向させる。この場合、前方のローラ対比後方のローラの回転速度を大きくし、例えば、１０倍以上とすることが好適である。また、弾き飛んだスチールフィラメントが必要以上に広く分散して密度が低下しないよう、下方に配置したゴムシートの幅に合わせた、開口部形状が四角または丸である筒状部材を配置して、その中をスチールフィラメントが落下するものとすることが好ましい。

本発明に係るゴム−スチールフィラメント複合体層５は、上記のようにして一工程で容易に製造することができるため、製造に多大な工数を要する補強コード層と比較して製造が容易であり、消費エネルギーも少なく、製造コスト的にも安価であるというメリットがある。

本発明のタイヤにおいては、サイドウォール部に対応する部位に、上記ゴム−スチールフィラメント複合体層を設けた点のみが重要であり、それ以外のタイヤ構造の詳細や各部材の材質などについては特に制限されず、従来公知のもののうちから適宜選択して構成することができる。

例えば、ベルト層３ａ，３ｂは、タイヤ周方向に対し所定の角度をもって平行に配列されたスチールコードをゴム引きしてなり、少なくとも１層にて設けることが必要であるが、通常は図示するように、２層にて交錯配置される。また、図示するように、カーカス２はビードコア１の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されている。さらに、トレッド部１３の表面には適宜トレッドパターンが形成されており、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。さらにまた、本発明のタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常の又は酸素分圧を変えた空気、もしくは窒素等の不活性ガスを用いることができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
カーカスの外側に、下記表中に示す条件にてゴム−スチールフィラメント複合体層を配置して、タイヤサイズ１５５／６５Ｒ１３の空気入りタイヤをそれぞれ製造した。なお、用いたゴム−スチールフィラメント複合体層は、スチールフィラメントをゴム層内にランダムに分散させて埋設して製造したものである。得られた各供試タイヤにつき、下記に従い評価を行った。その結果を、下記の表中に併せて示す。

＜耐カット性指数＞
一片が８ｃｍの金属製の四角柱を路面に配置し、各供試タイヤをテスト車両の前輪に装着して内圧を１００ｋＰａに調整し、平均荷重を３００ｋｇとした状態で、約３０度の角度でこの四角柱に乗り上げる試験を行った。速度３０ｋｍ／ｈから開始して５ｋｍ／ｈずつ試験速度を上げていき、サイド部のプライコード切れが発生した速度をそのタイヤのカット速度とし、比較例１を１００とする指数にて表示した。この値が大きいほど耐カット性に優れ、良好である。

＜タイヤ重量指数＞
各供試タイヤにつき、タイヤの重量を測定して、比較例１を１００とする指数にて表示した。

＊１）Ａは、ベルト層３の端部からタイヤ最大幅位置Ｘまでの距離を示し、Ｂは、タイヤ最大幅位置Ｘからゴム−スチールフィラメント複合体層５の配設領域までの距離を示す（図２参照）。

上記表中に示すように、サイドウォール部にゴム−スチールフィラメント複合体層を配置した各実施例のタイヤにおいては、タイヤの大幅な重量増を伴わずにタイヤ周方向および径方向の双方における耐カット性が向上されていることが確かめられた。

１ ビードコア
２ カーカス
３ａ，３ｂ ベルト層
４ ビードフィラー
５ ゴム−スチールフィラメント複合体層
１１ ビード部
１２ サイドウォール部
１３ トレッド部
２１ スチールフィラメント
２２ ゴム層

Claims (7)

1. 一対のビード部と、該ビード部に連なる一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部間に跨るトレッド部とからなり、これら各部を該ビード部内にそれぞれ埋設された一対のビードコア相互間にわたって補強する１層以上のカーカスと、該カーカスのクラウン部タイヤ半径方向外側に配置された１層以上のベルト層と、前記ビードコアのタイヤ半径方向外方に配置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、
   前記カーカスの外側であって、前記ベルト層端部から前記ビードフィラーのタイヤ半径方向外方端に至るまでの領域のうちの少なくとも一部に、スチールフィラメントをゴム層内の少なくとも二方向に分散して埋設してなるゴム−スチールフィラメント複合体層が配設されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ゴム−スチールフィラメント複合体層が、前記ベルト層端部からタイヤ最大幅までの領域のうちの４０〜６０％の範囲に配設されている請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ゴム−スチールフィラメント複合体層が、前記ベルト層幅にわたるクラウン領域にも配設されている請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ゴム−スチールフィラメント複合体層の配設幅が、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
5. 前記スチールフィラメントの長さが、１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
6. 前記スチールフィラメントの径が、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内である請求項１〜５のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
7. 前記ゴム−スチールフィラメント複合体層の目付け密度が、１００ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下である請求項１〜６のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。

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