JP2013063743A

JP2013063743A - ゴム複合体及び空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2013063743A
Application number: JP2011204792A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Yamamoto; 雅彦山本
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-04-11

Abstract

【課題】本発明の目的は、軽量で、剛性の高いゴム複合体及び、該ゴム複合体をタイヤのビードフィラなどに用いた、軽量で、操縦安定性や耐久性に優れた空気入りタイヤを提供することにある。
【解決手段】本発明の空気入りタイヤは、タイヤのビード部に、一対のビードコアを有し、該ビードコアのタイヤ径方向外側に、ゴム部材中に該ゴム部材との接着性を有する複数の中空体を埋設してなるゴム複合体であるビードフィラを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ゴム複合体及び空気入りタイヤ、特に、軽量で、剛性の高いゴム複合体及び、該ゴム複合体をタイヤのビードフィラなどに用いた、軽量で、操縦安定性や耐久性に優れた空気入りタイヤに関する。

近年、空気入りタイヤにおいては、環境問題や省エネルギーへの配慮に対する低燃費性の要求に伴い、タイヤの軽量化が進められている。
従来のタイヤの軽量化の方策として、例えば、特許文献1には、スチール製の補強材に替えて有機繊維からなる補強材を用いたタイヤが記載されている。
また、特許文献2には、タイヤゴムに発泡ゴムを用いたタイヤが記載されている。

しかし、特許文献1に記載の手段では、補強材の剛性及び強度が低下し、特許文献2に記載の手段では、ゴムの剛性が低下する。
このため、これらの技術を用いると、タイヤの操縦性能や耐久性能を悪化させるおそれがあった。

また、近年の偏平化したタイヤにおいては、タイヤのビード部に埋設するビードフィラのタイヤ総重量に占める割合は小さくないことから、このビードフィラの軽量化が希求されるが、そのためにビードフィラのゴム体積を小さくすると、タイヤのケース剛性が低下してしまう結果、タイヤの操縦安定性の悪化やタイヤの変形の増大に伴うタイヤ耐久性能の悪化などが懸念される。

特開昭６３−５７３０５号公報特開平７−１０１２１１号公報

本発明は、上記の問題を解決することを目的とするものであり、軽量で、剛性の高いゴム複合体及び、該ゴム複合体をタイヤのビードフィラなどに用いた、軽量で、操縦安定性や耐久性に優れた空気入りタイヤを提供することにある。

発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた。
その結果、ゴム部材に所定の中空体を複数個埋設することにより、軽量で、かつ剛性の高いゴム複合体を得ることができるとの知見を得た。
さらに、発明者は、上記のゴム複合体を空気入りタイヤに用いることにより、空気入りタイヤを軽量化し、かつ操縦安定性及び耐久性を向上させることができることを見出し、特に上記のゴム複合体をタイヤのビード部に埋設するビードフィラとして用いた場合に、所期した効果を得るための、ゴム複合体についての具体的な条件に関する知見を得た。

本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、その要旨構成は、以下の通りである。
(1)タイヤのビード部に、一対のビードコアを有し、該ビードコアのタイヤ径方向外側にビードフィラを有する、空気入りタイヤであって、
前記ビードフィラは、ゴム部材中に該ゴム部材との接着性を有する複数の中空体を埋設してなるゴム複合体であることを特徴とする、空気入りタイヤ。

(2)前記中空体は、金属又は樹脂からなる殻を有する、上記(1)に記載の空気入りタイヤ。

(3) 前記金属からなる殻の表面に、前記ゴム部材との接着性を有するめっき層若しくは前記ゴム部材との接着性を有する樹脂層を形成し、又は、前記樹脂からなる殻の表面にRFL層を形成した、上記(2)に記載の空気入りタイヤ。

(4) 前記中空体の見かけ密度は、0.2g/cm³以上1.0g/cm³以下である、上記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の空気入りタイヤ。

(5)前記ゴム複合体の体積V0と、前記複数の中空体の合計の体積V1との比V1/V0は、0.1以上0.9以下である、上記(1)〜(4)のいずれか1つに記載の空気入りタイヤ。

(6)ゴム部材中に、金属又は樹脂からなり前記ゴム部材との接着性を有する殻を有する複数の中空体を埋設してなるゴム複合体。

本発明によれば、軽量で、剛性の高いゴム複合体を提供することができる。
また、ゴム複合体をタイヤのビードフィラなどに用いることにより、軽量で、タイヤの操縦安定性や耐久性に優れた空気入りタイヤを提供することもできる。

本発明のゴム複合体を模式的に示す断面図である。本発明の空気入りタイヤのビード部を示す、概略的な幅方向部分断面図である。本発明のゴム複合体をランフラットタイヤの補強ゴムに用いた様子を示す、幅方向断面図である。本発明のゴム複合体をタイヤのトレッド部に用いた様子を示す、概略断面図である。

以下、図面を参照して本発明について具体的に説明する。
図1に示すように、本発明のゴム複合体1は、ゴム部材2に中空体3を埋設してなる。
中空体3は、ゴム部材2に埋設する殻3bとこの殻3bによって覆われる中空部分(空隙)3aとからなる構造である。殻3bは、金属又は樹脂からなる。具体的には、金属は、鉄やアルミニウムなどが適合し、樹脂はポリエステル樹脂やポリアミド樹脂などが適合する。なお、鉄は酸化鉄を還元、焼結して成型したものを用いることができる。また、殻3bは中空部分3aを完全に覆っている必要はなく、部分的に孔が開いていてもよい。
さらに、上記中空体3の殻3bは、ゴム部材2からの剥離を防止するために、ゴム部材2との接着性を有している。
殻3bとゴム部材2との接着性は、殻3bが金属である場合には、金属の表面に銅などのめっき層又は樹脂層を形成し、殻3bが樹脂である場合には、RFL(レゾルシン・フォルマリン・ラテックス)層を形成することにより、確保することができる。めっき層は、銅の他、ブラス、ブロンズ、亜鉛などゴムとの接着性を有する他の任意の材料を用いることができる。

この構造によれば、ゴム部材より比重の小さい中空体がゴム部材中に分散することにより、軽量なゴム複合体を形成することができる。
また、中空体の殻は剛性が高いため、ゴム複合体に、圧縮や曲げの力が作用した場合でもほとんど変形しない。従って、ゴム複合体における中空体間のゴム部材の歪みがゴム部材単体の場合と比較して増大するため、ゴム複合体としての圧縮剛性や曲げ剛性が向上する。これにより、軽量で剛性の高いゴム複合体を得ることができる。

上記ゴム複合体は、様々な用途に用いることができる。
図2は、上記ゴム複合体をタイヤのビード部に埋設するビードフィラとして用いた例を示す断面図である。
図示例では、ビード部4に埋設したビードコア4aの径方向外側に、上記した、ゴム部材中に、ゴム部材との接着性を有する複数の中空体を埋設してなるゴム複合体からなるビードフィラ5を配設している。
図示例では、ビードフィラ5は、全体が上記のゴム複合体で構成されているが、本発明のタイヤは、ゴム複合体をビードフィラの一部に用いてもよい。

これにより、タイヤのビード部に埋設したビードフィラを軽量化することができるため、空気入りタイヤの軽量化を達成することができる。
また、上記ゴム複合体は剛性が高いため、図2に示すタイヤは、ビード部のビードフィラの剛性が高くなる。さらに、ゴム複合体は、ゴム部材と中空体とが接着性を有し、剥離しづらくなっている。このため、タイヤの耐久性を損なうことなく操縦安定性を向上させることができる。

図2に示す例において、ビードフィラ5であるゴム複合体においては、上述したように、中空体が金属又は樹脂からなる殻を有することが好ましい。金属や樹脂は、ゴム部材より硬度が高く、ゴム複合体の剛性を向上させるのに適しているからである。
また、殻とゴム部材との接着性は、上述しためっき層、樹脂層やRFL層を形成することにより確保することができる。

ここで、上記中空体は、見かけ密度が0.20〜1.00(g/cm³)であることが好ましい。
なぜなら、見かけ密度を0.20g/cm³以上とすることにより、ゴム複合体の剛性をより確保して、タイヤの操縦安定性及び耐久性をより確保することができ、一方で、見かけ密度を1.00g/cm³以下とすることにより、ゴム複合体を軽量化して、タイヤを軽量化することができるからである。
ここで、中空体の「見かけ密度」とは、中空体の殻とその内部の中空部分とからなる全体の体積及び質量について、その全体質量を全体体積で除算することにより求められるものである。

中空体を上記の見かけ密度の範囲としつつ、殻の耐久性を確保するためには、中空体の直径を0.5〜5.0mmとし、中空体の殻の厚さを30〜100μmとすることが好ましい。
なお、ゴム部材中に埋設する複数の中空体の見かけ密度、直径、殻の厚さは、同一としてもよいし、異なるものとしても良い。

さらに、ゴム複合体の体積をV0とし、ゴム複合体内の複数の中空体の合計の体積をV1とするとき、比V1/V0は0.9以下であることが好ましい。比V1/V0を0.9以下とすることにより、中空体同士の間隔を確保し、ゴム複合体への繰り返し入力による亀裂の発生を抑制して、タイヤの耐久性をより確保することができるからである。
一方で、上記の比V1/V0は、0.1以上であることがより好ましい。比V1/V0を0.1以上とすることにより、車両の走行時におけるビードフィラの倒れ込み変形を抑制して、ゴムやプライコードにかかる歪みを抑え、タイヤの耐久性をより向上させることができるからである。また、ゴム複合体による軽量効果及び剛性向上効果をより向上させて、タイヤの操縦安定性及び耐久性をさらに向上させることができるからである。

さらにまた、上記ゴム複合体内で最も近距離にある中空体間の距離をLminとし、球状の中空体の半径をRとするとき、
Lmin＞2.1R
を満たすことが好ましい。
上記の間隔を確保することにより、ゴム複合体への繰り返し入力による亀裂の発生を抑制して、タイヤの耐久性を確保することができるからである。

なお、中空体の形状は、球形に限られず、立方体、直方体、円柱体、円錐体、三角柱、三角錐など様々な形状とすることができる。
球形以外の形状の場合は、上記の半径Rは、中空体に外接する球の半径で定義するものとする。

ここで、図3は、上記ゴム複合体を、ランフラットタイヤの断面三日月状の補強材6として用いる例を示す断面図である。
この場合、中空体は、補強材6全体に配置してもよいし、補強材6の一部に配置しても良い。
さらに、図4は、上記ゴム複合体を、タイヤのトレッド部7に用いた例を示す断面図である。
この場合、中空体3を有するゴム複合体は、図4に示すように、トレッド踏面7aから離間させて配置することが好ましい。トレッド表面は磨耗するため、中空体3が露出しないようにするためである。
この例は、トレッド部が高荷重を負担する、重荷重用タイヤに特に適している。
なお、図3、4において、中空体は殻を線で模式的に示している。

本発明の効果を確かめるため、様々な諸元のゴム複合体を試作し、該ゴム複合体をタイヤのビード部のビードフィラとして用いた、発明例1〜15及び比較例1〜7にかかるタイヤを製造し、タイヤの性能を評価する試験を行った。

タイヤの性能の評価は、以下のようにして行った。
《操縦安定性》
タイヤサイズ215/65R15の上記各タイヤを、規定リムに装着し、正規内圧を充填し、正規荷重を負荷し、サーキットで走行させ、テストドライバーの感応評価を行った。
表1〜3において、指数は、比較例1にかかるタイヤの操縦安定性を指数100としたときの相対値で示しており、値が大きいほど操縦安定性に優れていることを示す。
《ドラム耐久性》
タイヤサイズ215/65R15の上記各タイヤを、規定リムに装着し、正規内圧を充填し、正規荷重を負荷し、一定速度、ステップロード条件のドラムテストを実施し、タイヤが破壊したときの走行距離でタイヤ耐久性を評価した。表1〜3において、指数は、比較例1にかかるタイヤの走行距離を100としたときの相対値で示しており、値が大きい方が耐久性に優れていることを意味する。
《タイヤ重量》
ゴム複合体の密度を求め、ゴム部材のみからなる場合の密度1.13g/cm³を基準として、タイヤ重量の評価を行った。

各タイヤの諸元と上記試験の評価結果を表1〜3に示す。
なお、表1において、比較例1は、中空体を有しないゴム部材をビードフィラに用いているため、中空体の諸元については「−」として示している。
また、表1〜3において、「中空体の表面層」とは、中空体の殻の表面に形成する、めっき層、RFL層のことであり、表においてはその材質を示している。
さらに、表3において、「樹脂A」とは、ポリエステル樹脂、「樹脂B」とは、ポリアミド樹脂を意味する。
さらにまた、「中空体見かけ密度」は、中空体の殻の厚さ及び中空体半径を調整することにより、表1〜3に示す値に調整した。
なお、鉄は酸化鉄を還元、焼結して成型したものを用いた。
ここで、比較例4に関して表1の「−」とは、比V1/V0の値が0.95のゴム複合体を製造できなかったことを示すものである。
また、発明例13にかかるゴム複合体は、中実球をゴム部材に埋設したものである。

表1〜3に示すように、発明例1〜15にかかるタイヤは、いずれも比較例1にかかるタイヤより軽量化されており、またタイヤの操縦安定性及び耐久性にも優れていることがわかる。
また、特に、比V1/V0が0.1以上0.9以下の発明例では、軽量化や操縦安定性を向上させつつも、高い耐久性を発揮できていることがわかる。
さらに、表2に示すように、見かけ密度が0.20(g/cm³)以上、特に、0.25(g/cm³)以上のときに操縦安定性及び耐久性の効果が高いことがわかる。また、見かけ密度が1.00(g/cm³)以下のときに軽量化の効果がより発揮できることがわかる。

1 ゴム複合体
2 ゴム部材
3 中空体
3a 中空部分
3b 殻
4 ビード部
4a ビードコア
5 ビードフィラ
6 補強材
7 トレッド部
7a トレッド踏面

Claims

タイヤのビード部に、一対のビードコアを有し、該ビードコアのタイヤ径方向外側にビードフィラを有する、空気入りタイヤであって、
前記ビードフィラは、ゴム部材中に該ゴム部材との接着性を有する複数の中空体を埋設してなるゴム複合体であることを特徴とする、空気入りタイヤ。
前記中空体は、金属又は樹脂からなる殻を有する、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
前記金属からなる殻の表面に、前記ゴム部材との接着性を有するめっき層若しくは前記ゴム部材との接着性を有する樹脂層を形成し、又は、前記樹脂からなる殻の表面にRFL層を形成した、請求項2に記載の空気入りタイヤ。
前記中空体の見かけ密度は、0.2g/cm³以上1.0g/cm³以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
前記ゴム複合体の体積V0と、前記複数の中空体の合計の体積V1との比V1/V0は、0.1以上0.9以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
ゴム部材中に、金属又は樹脂からなり前記ゴム部材との接着性を有する殻を有する複数の中空体を埋設してなるゴム複合体。