JP3588258B2

JP3588258B2 - チューブレスタイヤ

Info

Publication number: JP3588258B2
Application number: JP25867598A
Authority: JP
Inventors: 伸明南
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2018-09-11
Also published as: JP2000085309A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操縦安定性および乗り心地性をバランス良く高めながら軽量化を達成しうるチューブレスタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
チューブレスタイヤでは、一般に、内圧空気を気密に保持するために、カーカスのタイヤ内腔に向く内面に、空気不透過性に優れるブチル系ゴムからなるインナーライナーが内貼りされている。
【０００３】
しかし、このようなチューブを排除したチューブレスタイヤにあっても、近年の強い省資源化、低燃費化の要望に伴って、さらなる軽量化が望まれており、例えば、特開平６−１５６００７号公報および特開平８−１１３００７号公報には、カーカスプライにおいて、カーカスコードの両面を被覆するトッピングゴムのうちタイヤ内腔側部分のみをブチル系ゴムで形成すること、或いはトッピングゴムの略全体をブチル系ゴムで形成することが提案されている。
【０００４】
このものは、カーカスプライにインナーライナーの機能を担わせることができるため、従来のインナーライナーを全面的に省略でき、軽量化を達成しうるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ブチル系ゴムは、周知の如くトッピングゴムとして通常用いられるジエン系ゴムに比べて反発弾性が低くゴム弾性体としての特性に劣っている。その結果、このブチル系ゴムをトッピングゴムとして実際に使用した場合には、タイヤとしての弾性及び剛性が損なわれ、操縦安定性と乗り心地性とのバランスを悪化させるなど実車性能を低下させるという新たな問題が発生する。なお実車性能を維持するために、カーカスプライを増加したり或いはジエン系のゴム層を追加したりしたのでは、ブチル系ゴムの採用による軽量化の利点を喪失してしまうこととなる。
【０００６】
そこで本発明は、ブチル系ゴムの採用をトッピングゴムのうちのタイヤ内腔側部分のみに止め、しかもベルトコードとしてモノフィラメントコードを用いることを基本として、操縦安定性と乗り心地性とをバランス良く高めながら軽量化を達成しうるチューブレスタイヤの提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願の請求項１のチューブレスタイヤの発明は、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を有するカーカスプライからなるカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるベルト層とを具え、かつカーカスプライにおいてタイヤ内腔側に位置する内のカーカスプライの前記プライ本体部によりタイヤ内腔面を形成するとともに、
前記カーカスプライは、カーカスコードを互いに平行に配列したコード配列体とこのコード配列体の両面を被覆するトッピングゴムとからなり、かつ前記内のカーカスプライのトッピングゴムは、前記プライ本体部を形成する範囲に添設されて前記タイヤ内腔面をなすゴム内腔部のみを、ブチルゴム又はその誘導体を１０重量部以上含有するブチル系ゴムから形成するとともに、
前記ベルト層は、モノフィラメントコードをタイヤ周方向に対して１０〜４０度の角度で配列した少なくとも２枚のベルトプライからなることを特徴としている。
【０００８】
さらに請求項１の発明において、前記ゴム内腔部は、カーカスコードからタイヤ内腔面までの被覆厚さが０．２〜０．８ｍｍとし、かつゴム内腔部の臨界面までのゴム厚さＴの上限はカーカスコード径をＤとしたとき、Ｔｉ＋０．５Ｄ以下かつ１．５ｍｍ以下とし、しかも前記カーカスプライを、ビードコアの廻りを外側から内側に折返したプライ折返し部を有する０−１構造としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
図１において、チューブレスタイヤ１（以下タイヤ１という）は、本例では乗用車用ラジアルタイヤであって、トレッド部２と、その両端からタイヤ半径方向内方にのびるサイドウオール部３と、各サイドウオール部３の内方端に位置するビード部４とを具える。又タイヤ１には、前記ビード部４、４間にタイヤ内腔Ｈに沿ってのびるカーカス６が架け渡されるとともに、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２内方にはベルト層７が周方向に巻装される。
【００１０】
前記カーカス６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に至るプライ本体部９Ａを有する少なくとも１枚のカーカスプライ９から形成される。本発明のタイヤ１では、従来のインナーライナーを保持しないことにより、カーカスプライ９においてタイヤ内腔Ｈ側に位置する内のカーカスプライ９ｉのプライ本体部９Ａによってタイヤ内腔面ＨＳを形成する。
【００１１】
なお本例では、カーカス６が、前記プライ本体部９Ａを有する１枚のカーカスプライ９からなり、従って、この１枚のカーカスプライ９が前記内のカーカスプライ９ｉを構成する。
【００１２】
また本発明においては、図３に示すように、カーカスプライ９は前記プライ本体部９Ａの両端に、ビードコア５の廻りを外側から内側に折返したプライ折返し部９Ｃを有するカーカスプライ９を用いた０−１構造を採用している。かかる０−１構造では、カーカスプライ９は、サイドウオール部３をなすサイドウオールゴム３Ｇ、及びビード部４をなすクリンチ・チエーファーゴム４Ｇとは、ジエン系ゴムである同種のゴムと加硫接着し一体化でき、従って、従来タイヤと略同レベルまで耐久性を高めることが可能となる。なお、図１は、ビードコア５の廻りを内から外側に折返したプライ折返し部９Ｂを有するカーカスプライ９を参考図示している。ビード部４には、前記プライ本体部９Ａとプライ折返し部９Ｃとの間を通ってビードコア５から半径方向外方にのびるビードエーペックスゴム８が配される。
【００１３】
又カーカスプライ９は、図２、３に示すように、カーカスコード１０Ａをタイヤ赤道Ｃに対して７５〜９０度の角度を有して互いに平行に配列したコード配列体１０と、このコード配列体１０の両面を被覆するトッピングゴム１１とから形成される。カーカスコード１０Ａとしては、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、芳香族ポリアミドなどの有機繊維材料からなる複数のフィラメントを撚り合わせたいわゆるテキスタイルコードが好適に採用できる。
【００１４】
そして、前記内のカーカスプライ９ｉは、そのトッピングゴム１１において、前記プライ本体部１０を形成する範囲に添設されて前記タイヤ内腔面ＨＳをなすゴム内腔部１１ｉのみを、ブチル系ゴムで形成している。
【００１５】
ここで、ブチル系ゴムとは、原料ゴム１００重量部中にブチルゴム又はその誘導体を１０重量部以上含有するゴム組成体を意味する。またブチルゴム（ＩＩＲ）は、イソブチレンと少量のイソプレンとの共重合体であり、又その誘導体としては、前記ブチルゴムに塩素、臭素等を反応させてなる例えば塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴム等のハロゲン化ブチルゴムが用いられる。
【００１６】
このブチル系ゴムには、原料ゴムの残部として、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のジエン系ゴムを配合することができ、又原料ゴムには、通常のトッピングゴムと同様に、カーボンブラック等の補強剤、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤などの充填剤を添加させることができる。
【００１７】
他方、前記トッピングゴム１１のうちのゴム内腔部１１ｉ以外のゴム部分１１ｏは、従来と同様に、原料ゴム１００重量部中に、前記ジエン系ゴムを９０重量部以上好ましくは１００重量部含有する非ブチル系ゴムが用いられる。
【００１８】
このように、耐空気透過性の高いブチル系ゴムのゴム内腔部１１ｉがタイヤ内腔Ｈを囲むため、カーカスプライ９に、従来のインナーライナーの機能を担わせることができ、このインナーライナーの排除により大巾な軽量化を達成しうる。
【００１９】
ここで、前記内のカーカスプライ９ｉが、必要な内圧保持性能を発揮するためには、前記ブチル系ゴムにおけるブチルゴム又はその誘導体の含有量が前述の如く１０重量部以上必要であり、さらには３０重量部以上とすることが、耐空気透過性のために好ましい。
【００２０】
又ゴム内腔部１１ｉにおける、カーカスコード１０Ａからタイヤ内腔面ＨＳまでの被覆厚さＴｉは、０．２〜０．８ｍｍの範囲とするのが良く、被覆厚さＴｉが０．２ｍｍ未満の時、内圧保持性能が不足する恐れがある。又ブチル系ゴムは、反発弾性が低くゴム弾性体としての特性に劣るため、タイヤとしての弾性及び剛性を損ね、実車性能を低下させる原因となる。従って、その使用は最小限にと止めることが必要である。なお被覆厚さＴｉが１．０ｍｍを越えると、後述するベルト層７による改善によっても、操縦安定性と乗り心地性とのバランスを維持させることができなくなる恐れが生じ、またタイヤ重量の不必要な増加を招く。従って、被覆厚さＴｉの下限値は０．３ｍｍ以上、又上限値は０．８ｍｍ以下とすることが必要であり、本発明においては被覆厚さＴｉを、０．２〜０．８ｍｍと設定している。
【００２１】
またゴム内腔部１１ｉの臨界面Ｅは、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、コード配列体１０内を通り、例えばコード１０Ａの中心線Ｎ上に形成しうる他、前記中心線Ｎの外側若しくは内側に逸れて形成することもできる。しかし、前記操縦安定性と乗り心地性とのバランス、或いはカーカスコード１０Ａとの接着性などの観点から、ゴム内腔部１１ｉの臨界面Ｅまでのゴム厚さＴの上限は、カーカスコード径をＤとしたとき、Ｔｉ＋０．５Ｄ以下かつ１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２２】
そして本発明では、前記ブチル系ゴムによる実車性能の低下を抑えるため、前記ベルト層７を、モノフィラメントコード２０をタイヤ周方向に対して１０〜４０度の角度で配列した少なくとも２枚のベルトプライで形成することを特徴としている。
【００２３】
詳しくは、ベルト層７は、本例では、内外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成され、各プライ７Ａ、７Ｂは、モノフィラメントコード２０がプライ間で交差するように互いに向きを違えて配置している。
【００２４】
前記モノフィラメントコード２０としては、通常のタイヤコード形成用のスチールフィラメントなどの金属線材が好適に使用できる。太さに関しては、一般に直径Ｄ１が０．３５〜０．５５ｍｍのものを使用するが、図５に示すように、モノフィラメントコード２０の断面積２０Ｓが、ベルト層７に通常使用するスチールコード３０のフィラメント３１の断面積３１Ｓの総和Σ３１Ｓの０．６８〜０．８８倍の範囲となる直径Ｄ１のものが好ましい。即ち、乗用車用タイヤでは、撚り構造が１×３／０．２７（Σ３１Ｓ＝０．１７１７ｍｍ^２）のベルトコードが広く使用されており、従って直径Ｄ１は、その断面積２０Ｓが０．１１７〜０．１５１ｍｍ^２の範囲となる０．３９〜０．４４ｍｍとすることが好ましい。
【００２５】
またモノフィラメントコード２０のコード打ち込み数Ｎ（本／５ｃｍ）は、従来のベルト層と同程度の３３〜４７（本／５ｃｍ）の範囲が好適に採用できる。
【００２６】
このようなモノフィラメントコード２０は、従来の撚合わせのコードと同程度の引張り弾性を示しつつ、曲げ剛性を大巾に高めることができる。その結果、ベルト層７の重量アップを招くことなくトレッド部２の面内剛性を増加でき、前記ブチル系ゴムをカーカス６に採用したことに原因するタイヤの弾性及び剛性不足を集中的に解消し、操縦安定性を維持或いは向上させることが可能になる。また、この面内剛性の増加に伴う乗り心地性の低下は、前記ブチル系ゴムの採用によるサイドウォール剛性の減少によって防止される。
【００２７】
このように、カーカス６にブチル系ゴムを採用する構成と、ベルト層７にモノフィラメントコード２０を用いる構成とが最適にマッチングし、双方の利点を充分に発揮させながら欠点を互いに補って解消させるため、タイヤ全体として操縦安定性と乗り心地性とをバランス良く高め、しかも軽量化を達成することができる。このような効果は、カーカス６が１枚のカーカスプライ９で形成されるタイヤにおいて、最も有効に発揮される。
【００２８】
なおモノフィラメントコード２０として、本例では金属線材のものを例示したが、例えばナイロン、レーヨン、ポリエステル等の有機繊維材も要求により採用しうる。
【００２９】
また本願のタイヤは、乗用車用に限定されることなく、自動二輪車用或いは重荷重用として形成しうるなど種々の態様に変化させることができる。
【００３０】
【参考例】
タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１４かつ図１の構成の乗用車用のチューブレスタイヤを、表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤのタイヤ重量、耐空気透過性、生産性、実車性能についてテストし、その結果を表１に示した。またそのときのゴム組成を表２に示す。テストの条件は次のとおりである。
【００３１】
（１）タイヤ重量
タイヤ１本当りの重量を測定し、従来品を１００とする指数で示した。数値が小さいほど軽量である。
（２）耐空気透過性：
タイヤを規定のリム（６ＪＪ×１４）にリム組し、かつ規定内圧（２００ｋｐａ）を充填し、８０゜Ｃのオーブンに１５日間放置した後のタイヤの内圧低下率を測定し、その逆数を従来品を１００とする指数で示した。数値が大きいほど耐空気透過性に優れている。
（３）生産性：
生タイヤを形成するまでに要した工程時間を、従来品を１００とする指数で示した。数値が小さいほど生産性に優れている。
（４）実車性能：
タイヤを規定のリム（６ＪＪ×１４）にリム組し、かつ規定内圧（２００ｋｐａ）で乗用車（２０００ｃｃ／ＦＦ）の全輪に装着し、テストコースを走行した。
・そのときのハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する特性を操縦安定性として、ドライバーの官能評価により１０点評価で示した。数値が大きいほど操縦安定性に優れている。
・前記と同様、テストコースの段差路、ベルジャソ路（石畳の路面）、ビッツマン路（小石を敷き詰めた路面）等において、ゴツゴツ感、突き上げ、ダンピングを乗り心地性として、ドライバーの官能評価により１０点評価で示した。数値が大きいほど乗り心地性に優れている。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【表２】

【００３４】
テストの結果、参考例１では、従来品と同等の耐空気透過性を発揮でき、しかもインナーライナーの排除によりタイヤ重量を軽減しかつ生産性を向上しうる。またベルト層にモノフィラメントコードを用いているため、相反する性能である操縦安定性と乗り心地性とを共に、従来タイヤより０．５ポイント向上しうるのが確認できた。
【００３５】
これに対して、比較例１では、前記ブチル系ゴムをカーカスに採用したことにより、サイドウォール剛性が低下し、乗り心地性は高まるものの操縦安定性が低下するなどバランスを損ね、実車性能を低下させる。また比較例２では、モノフィラメントコードの採用によってベルト剛性のみが高まり、その結果、逆に操縦安定性は高まるものの乗り心地性が低下するなどバランスを損ね、実車性能を低下させる。
【００３６】
【発明の効果】
叙上の如く本発明のチューブレスタイヤは、ブチル系ゴムの採用をカーカスのトッピングゴムのうちのタイヤ内腔側部分のみに止め、しかもベルトコードとしてモノフィラメントコードを用いるため、操縦安定性と乗り心地性とをバランス良く高めながら軽量化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すタイヤの断面図である。
【図２】カーカスプライの構造を示す斜視図である。
【図３】ビード部を拡大して示す部分断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）はトッピングゴムにおけるゴム内腔部の臨界面の状態を示す断面図である。
【図５】モノフィラメントコードを説明する断面図である。
【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
６カーカス
７ベルト層
７Ａ、７Ｂベルトプライ
９カーカスプライ
９Ａプライ本体部
９ｉ内のカーカスプライ
１０コード配列体
１０Ａカーカスコード
１１トッピングゴム
１１ｉゴム内腔部
２０モノフィラメントコード
Ｈタイヤ内腔
ＨＳタイヤ内腔面
Ｔｉ被覆厚さ

Claims

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を有するカーカスプライからなるカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるベルト層とを具え、かつカーカスプライにおいてタイヤ内腔側に位置する内のカーカスプライの前記プライ本体部によりタイヤ内腔面を形成するとともに、
前記カーカスプライは、カーカスコードを互いに平行に配列したコード配列体とこのコード配列体の両面を被覆するトッピングゴムとからなり、
かつ前記内のカーカスプライのトッピングゴムは、前記プライ本体部を形成する範囲に添設されて前記タイヤ内腔面をなすゴム内腔部のみを、ブチルゴム又はその誘導体を１０重量部以上含有するブチル系ゴムから形成するとともに、
前記ベルト層は、モノフィラメントコードをタイヤ周方向に対して１０〜４０度の角度で配列した少なくとも２枚のベルトプライからなり、
しかも前記ゴム内腔部は、カーカスコードからタイヤ内腔面までの被覆厚さＴｉが０．２〜０．８ｍｍ、かつゴム内腔部の臨界面までのゴム厚さＴの上限はカーカスコード径をＤとしたとき、Ｔｉ＋０．５Ｄ以下かつ１．５ｍｍ以下とし、
かつ前記カーカスプライを、ビードコアの廻りを外側から内側に折返したプライ折返し部を有する０−１構造としたことを特徴とするチューブレスタイヤ。