JP3588391B2

JP3588391B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP3588391B2
Application number: JP17177195A
Authority: JP
Inventors: 敏裕四元
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-07-07
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2015-07-07
Also published as: JPH0920109A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気入りラジアルタイヤに関し、特に乗用車用空気入りラジアルタイヤの高度に高い操縦安定性（以下操安性と略記する）と優れた耐サイドカット性とを軽量化の保持の下で実現した空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りラジアルタイヤ、なかでも乗用車用ラジアルタイヤはビード部からサイドウォール部に至る間の剛性が低いことに起因して生じる不十分な性能、とりわけ不満足な操安性の改善を目指し、近年ビード部乃至その近傍を補強する手段が数多く提案されている。
【０００３】
このことは、特に乗用車の一層の高性能化指向に伴いタイヤにもこの傾向に対応し得る高性能化が要求されるのは当然であり、しかも高性能と呼ばれる性能のうち特に最重要視されるのは車両の走行中の安全性確保の観点からも操安性であるからに他ならない。
【０００４】
操安性の一層の向上にはコーナリングパワの値を高くさせる必要があり、そのための有効な補強は、タイヤ最大幅位置より内側の部位、特にビード部寄りのサイドウォール部からビード部に至る間の領域を重点として実施することが有利とされている。この補強手段の一例を図３に示す。図３はタイヤの回転軸心を含む平面によるタイヤ断面のうち左部分を示す図であり、図に示す符号１０−１、１０−２はインサートプライと呼ばれる補強部材である。インサートプライ１０−１、１０−２は有機繊維コ─ド又はスチールコードのゴム引きプライからなり、これらのコードを円周に対する接線角度を１０〜４５°として配列したものである。なお１層のみのインサートプライ適用もあり、該プライをカーカス５の折返し部５ａの外側に配置する例もある。
【０００５】
さらにラジアルタイヤはそれが一般化するまで主流を占めていたバイアスタイヤと異なり、タイヤ側面で見たカーカスプライコードが放射方向乃至これに近い方向に配列しているため、耐サイドカット性に不利な点を有しているのは止むを得ず、このため時にサイドカット受傷により安全性が損なわれる場合があり、そこまで至らずとも修理による再使用は安全上問題があるため廃棄処分とせざるを得ず、資源の有効活用上でも不利な点を有している。
【０００６】
そこでサイドカット受傷の機会が多い不整地を走行する建設車両用（オフザロード）ラジアルタイヤではサイドウォール部のカーカスの外側にプロテクトプライと称するスチールコード配列のプライを設けることが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、まず上記のような操安性向上手段は、コーナリングパワ向上に有効である反面、限界走行時における操安性の支配的特性であるコーナリングフォースの最大値近傍形態に不利な点を有し、この点で高度に高い操安性を実現する手段とは言いがたい。それはタイヤに加えるスリップアングルを増すにつれコーナリングフォースの値が高くなり一旦最大値を示した後この値が低下する傾向を示すからである。
【０００８】
上記のコーナリングフォース特性をもつタイヤを装着した車両がコーナリング中にコーナリングフォースの最大値を一旦越えるスリップアングルをタイヤに付すとすれば車両はコントロール不可能となるのは良く知られた事実である。このコーナリングフォース最大値近傍のリバース現象は、インサートプライなどのような補強層を配置したサイドウォール部で剛性差が顕著であることに由来する。それに加え上記補強層を設けることは、最近のタイヤ軽量化要望にもそぐわない。
【０００９】
次に上述した耐サイドカット性向上手段はオフザロード使用の大型乃至超大型タイヤでその重量がオンザロードタイヤのそれに比し著しく重いタイヤに適用するものであり、小型サイズでより低燃費化に通じる一層の軽量化が強く求められている乗用車用空気入りラジアルタイヤにこの種の手段が通用しないのはもとよりである。
【００１０】
従ってこの発明の目的は、軽量化を保持することを前提とした上で、高いコーナリングパワを発揮し、かつコーナリングフォース最大値近傍のリバース現象の発現を阻止した高度なレベルを有する操安性と、併せて優れた耐サイドカット性とを発揮できる乗用車用を主たる使途とする空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためこの発明の空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部間にわたってトロイド状に延びるトレッド部とからなり、これら各部をビード部内に埋設した一対のビードコア相互間にわたって補強する少なくとも１プライのラジアルカーカスと、該カーカスの外周側でトレッド部を強化するベルトとを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
ビード部からショルダ部までにわたる間の領域のうち少なくともビード部からバットレス部に至るまでの領域に、繊維（金属を除く）の交差型多方向配列になる不織布とゴムとの一体複合部材をカーカスの外側に配置して成ることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明を図１に基づき以下詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施例のタイヤ回転軸心を含む平面による断面のうち左半断面の左部分を線図的に示す図である。
図１において、１は一対のビード部（片側のみ示す）、２は一対のサイドウォール部（片側のみ示す）、３はトレッド部であり、少なくとも１プライ（図示例は２プライ）のラジアルカーカス５はビード部１内に埋設した一対のビードコア４（図では片側のみ示す）相互間にわたってビード部１、サイドウォール部２及びトレッド部３を補強する。なおラジアルカーカス（以降単にカーカスという）５のプライコードは、タイヤ赤道面に対し７０〜９０°の角度で横切る配列になること、そしてポリエステル、ナイロンなどの有機繊維コ─ドを適用することが望ましい。
【００１３】
カーカス５の外周にはベルト６を配置してトレッド部３を強化するものとし、ベルト６は少なくとも２層のコード交差層、望ましくはスチールコード交差層を備え、高速用に供する偏平率７０％以下の乗用車用ラジアルタイヤの場合はさらに該交差層の外周にタイヤ赤道面と平行又はほぼ平行に有機繊維コ─ドを配列したいわゆるキャップ層（図示省略）を備えるのも慣例に従う。
【００１４】
カーカス５はビードコア４の周りをタイヤの内側から外側に向けて折返した折返し部５ａを有し、いわばカーカス本体ともいうべきカーカス５とその折返し部５ａとの間で、ビードコア４の外周からトレッド部３に向け先細り状に延びる硬質のビードフィラーゴム７を配設するのも慣例に従う。
【００１５】
図１に太い実線で示し符号８を付した部材は、繊維の交差型多方向配列になる不織布とゴムとの一体複合部材である。ここに繊維の交差型多方向配列とは、多数本の繊維を３方向以上に交差配列した形態を意味し、例えば縦方向又は縦横方向と左右斜め方向との交差配列形態、２種類以上の傾き度合いで互いに異方向（左右方向）に傾斜する交差配列形態、そしてランダム配列形態などを指す。これらのうちとりわけランダム配列が有利である。またこれら各種の繊維配列形態をもつウエブをこの発明では単独又は２枚以上重ね合せて使用することができる。さらに一体複合部材とはゴムが不織布内部にくまなく十分に入り込み、さらに不織布の両表面の全面をゴムが薄く覆う状態のシート部材を指す。
【００１６】
図１に示すように上記一体複合部材８（以下複合部材と略記する）を、ビード部１からショルダ部Ｓ（一本の実線にて示す）までにわたる間の領域のうち少なくともビード部１から符号Ｂにて示すバットレス部に至るまでの領域内に存在させ、かつ折返し部５ａを含むカーカス５の外側に配置することを要す。ここに上記の少なくともとは、複合部材８をビード部１からショルダ部Ｓまで延ばして配置する場合を含めることを意味する。さらにショルダ部Ｓとは図１の断面図においてバットレス部Ｂの線又はその延長線とトレッド部３踏面の線又はその延長線との交点Ｃを通るカーカス５の最外側プライのカーカスラインの法線と定義する。またビード部１のビードベースラインＢＬから測ったバットレス部Ｂの下端高さＨは、同様に測ったタイヤ断面高さＳＨ（図示省略）の３０〜７５％の範囲内と定める。
【００１７】
好適には、シート状をなす複合部材８は成るべくビード部１及びサイドウォール部２の外側表面近くに位置させる。このとき複合部材８の上端部８_Ｐは図１に示すように内側に折り込み、タイヤの荷重負荷の下でこの上端部８_Ｐに歪みが集中するのを避けるのが望ましい。
【００１８】
また複合部材８は１枚に限定するものではなく複数枚とすることを可とし、このときの複合部材配置のありさまを図２に示す。図２は図１と同様、タイヤの左断面部分を示し、図２において図１と同様な複合部材８と、その内側表面に沿ってより断面高さが低い第二の複合部材８−１とを配設する。図２に示す複合部材８のタイヤ半径方向外側端８_Ｑはバットレス部Ｂ領域に位置する。なお図１、図２に示す複合部材８、８−１の内側端をビードコア４の近傍に位置させるのが望ましい。
【００１９】
ここに不織布とはタイヤ用繊維コードのすだれ織りとは異なり、多数本の繊維束を撚り合せたり、織り合せたりせずに多数本の繊維を直接に布としたものであり、不織布の製法としてニードルパンチ法、カーディング法、メルトブロー法及びスパンボンド法などが適合する。これらの製法のうちとりわけ、水流又は針でフィラメントを交絡させるカーディング法及びフィラメントを互いに接合させるスパンボンド法により得られる不織布が好適に用いられる。。
【００２０】
上記不織布に適用するフィラメントは、その直径又は最大径が０．１〜５０μｍ程度の範囲内であり、断面形状が円板状のもの、又は円板とは異なる断面形状をもつもの、さらには中空部を有するものを含めて好適に用いることができる。またフィラメントは長さが３ｃｍ以上の長繊維が望ましい。
【００２１】
不織布の材質は、綿、レーヨン、セルロールアセテート、ナイロン、ポリエステル、ビニロン、アラミドなどの繊維の他、カーボン繊維、ガラス繊維のうちから選択した一種又は複数種の混合が好適に用いられ、なかでもレーヨン、ポリエステル、ナイロンが特に望ましい。
【００２２】
不織布の厚さは０．１〜３．０ｍｍの範囲内にあり、また目付（１ｍ^２当り重量）は１０〜５００ｇｒの範囲内にあるのが望ましい。この目付は使用する繊維種により多少の変動を見込む必要があるが、目付が大き過ぎると以下に述べるゴムとの複合化の際、不織布内部の空隙に十分な量のゴムが浸透しなくなり、タイヤ部材としての耐剥離性に不利となるため望ましくない。
【００２３】
上述した不織布を複合部材８、８−１とするため、その未加硫部材の段階にて予め不織布に未加硫ゴム組成物を適用して複合化する。この複合化に際し、不織布に予め接着処理を施さずとも加硫後におけるゴムとの接着性が十分な場合は未処理不織布に対し、またこの接着性が不十分なときはタイヤ用繊維コードとゴムとの接着力を高める場合と同様にディッピング・ヒートセット処理を施した不織布に対し、プレス又はロールなどによりシート状未加硫ゴム組成物を上下両表面から圧着して、不織布内部のエアを未加硫ゴム組成物と十分に置換する。このようにして得られた未加硫複合部材を適用してグリーンタイヤを成形し、これに加硫成形を施して複合部材８、８−１を得る。
【００２４】
複合部材８、８−１に使用するゴム組成物の物性に関し、５０％モジュラス（Ｍ_５０）は５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ^２、１００％モジュラス（Ｍ_１００）は１０〜３０ｋｇｆ／ｃｍ^２であるのが望ましい。
【００２５】
ここにビード部１からベルト６端部が位置するショルダ部Ｓに至る間の領域のうち少なくともバットレスＢに至るまでの領域に複合部材８を、カーカス５（折返し部５ａを含む）の外側に配置することにより、まず内圧充てんタイヤにスリップアングルを付したとき、複合部材８の交差型多方向配列になる繊維のうちタイヤの捩り方向に対し張力を負担する繊維が多数存在するため捩り剛性の適度な向上が得られ、その結果タイヤは十分大きな値をもつコーナリングパワ特性を示し、優れた操縦性を発揮することができる。
【００２６】
次に、複合部材８、８−１の配置は従来の補強部材の配置とは異なりサイドウォール部２に剛性の大きな差、いわゆる剛性段差を生じさせることはなく、さらに複合部材８、８−１の交差型多方向配列になる繊維は過度の剛性をもたらすうれいがないため、或るスリップアングルでコーナリングフォースのリバース現象を示すことが回避可能となる。不織布の仕様及びそれに適用するゴム物性を適宜選択するこにより、コーナリングフォースの最大値を一定の値に保持させるか、又は最大値に至るまで該フォースをむしろ漸増させることが自在となるため、操縦性と共に安定性を格段に向上させることができる。
【００２７】
次に、補強部材８をカーカス５（折返し部５ａを含む）の外側、望ましくはタイヤ表面近くに配置することにより、そして交差型多方向配列になる繊維を適用することによりタイヤ外部からのランダム方向カット入力に対し有効に対抗することが可能となり、耐サイドカット性を大幅に向上させることができる。
【００２８】
また複合部材８、８−１は、従来の所期した性能又は耐久性を発揮させるため必要とする有機繊維コ─ドやスチールコードを用いた補強部材と異なりより少ない繊維量及びゴム量で済むため、一層のタイヤ軽量化を達成することが可能となる。
【００２９】
【実施例】
サイズが２０５／６５Ｒ１５の乗用車用空気入りラジアルタイヤで、カーカス５はポリエステルコードをタイヤ赤道面に対し９０°の角度で配列した２プライ構成とし、ベルト６は２層のスチールコード交差層と該層の外周に配設した１層の６，６−ナイロンのキャップ層とからなる。
【００３０】
複合部材８、８−１の不織布を構成する繊維には、ポリエステル、レーヨン、６−ナイロン、アラミド及びこれらの混合、６，６−ナイロン、綿を用いた。なおポリエステル繊維のうちフィラメント径が２０μのものは高モジュラス低熱収縮（ＨＭＬＳ、ＨｉｇｈＭｏｄｕｌｕｓＬｏｗＳｈｒｉｎｋａｇｅ）、３０μはレギュラーペット、２００μはいわゆるモノフィラメントと呼ばれるものを用いた。なおこれら不織布の繊維は何れもランダム配列になる。
【００３１】
複合部材８、８−１のうち不織布の材質、厚さ（ｍｍ）、目付（ｇｒ／ｍ^２）及びフィラメント径（Ｄ_Ｆ、μ）と、複合部材の配置形態（図１、図２）と、複合部材８、８−１の上端８_Ｐ、８_ＱのビードベースラインＢＬから測った高さＨのタイヤ断面高さＳＨに対する比Ｈ／ＳＨの値（上の値が上端８_Ｐの比の値）と、複合部材８、８−１そのものの５０％モジュラス（Ｍ_５０、ｋｇｆ／ｃｍ^２）とをそれぞれ変えた実施例１〜１６のタイヤを準備した。これら項目を各実施例Ｎｏ．と共に表１に示す。なお表１では、ポリエステルをＰＥＴ、レーヨンをＲ、６−ナイロンを６Ｎ、６，６−ナイロンを６６Ｎ、アラミドをＡにて略記し、不織布のフィラメント径はＤ_Ｆで示し、その表中の数値はμ（ミクロン）であり、比Ｈ／ＳＨの値が２種のものは上の値が上端８_Ｑで、下の値が内側上端である。
【００３２】
【表１】

【００３３】
また表１の複合部材の欄に記載したＭ_５０は該部材自体の５０％モジュラス（ｋｇｆ／ｃｍ^２）を示す数値であり、このモジュラスＭ_５０は、未加硫ゴム組成物と不織布とを一体化する際、両ロール間にて不織布の両表面にこの未加硫ゴムシートを圧着して加硫した後に得られる値である。製品時における複合部材８、８−１の両表面におけるゴム分の厚さはそれぞれ約０．６ｍｍであった。
【００３４】
実施例１〜１６の効果を検証するため、複合部材を用いず先に触れた図３に示すスチールコードのゴム引き層からなるインサートプライ１０−１、１０−２を適用した点を除く他は実施例に合せた従来タイヤを準備し、これらを供試タイヤとし、以下に述べる試験条件及び評価方法により耐久性を含めて操安性、耐サイドカット性の試験を実施し、併せてタイヤ重量を測定した。
【００３５】
すなわちまず操安性については、各供試タイヤを国産の２０００ｃｃＦＦ車の試験車両に装着し、タイヤの負荷荷重に見合う内圧（ＪＡＴＭＡが定める空気圧−負荷能力対応表に基づく内圧）を充てんしてテストコース内にて、速度８０〜１２０ｋｍ／ｈで直進走行、レーンチェンジ走行及び円旋回走行を繰り返し行い、各供試タイヤ毎に２名のテストドライバがフィーリングによる評点付けを行った。評点の平均値につき従来例を１００として指数化した。値は大なるほど良い。
【００３６】
次に耐サイドカット性は、まずタイヤサイドウォール部からその円周の向きに幅５ｃｍ、縦長さはタイヤ断面高さＳＨ方向に、該高さＳＨの０．２〜０．７倍の高さをもつ部分を取り出して試験用ブロックとし、次いで振り子式衝撃切込み試験機を用い鋼鉄製の刃を上記試験用ブロックに打ちつけ、このブロックに生じたカット傷の深さを測定して評価した。カット傷の深さは従来例を１００として指数表示した。指数が大きい程、カット傷深さが浅く、耐カット性が良いことを示す。
【００３７】
最後に耐久性は主としてビード部１からショルダ部Ｓにかけて故障を生じさせる条件のいわゆるＣＢＵ（ＣｏｒｄＢｒｅａｋｉｎｇｕ−Ｕｐ）ドラムテストによった。このテストは上記ＪＡＴＭＡが定める内圧及び荷重を超える内圧及び荷重を充てん、負荷させる故障促進条件であり、評価はビード部１からショルダ部Ｓにかけて故障を生じるまでの走行距離を、やはり従来例を１００として指数化し、値は大なるほど良いとした。この耐久性テストは複合部材８、８−１を設けることによる不具合の有無を確かめることを目的とした。以上の３種のテスト結果をタイヤ重量測定結果と合せ表２に示す。なお重量も従来例を１００とする指数表示とし、値は小なるほど軽量である。
【００３８】
【表２】

【００３９】
表２から明らかなように、従来例のタイヤに対し実施例１〜１６のタイヤは何れもより軽量である一方、操安性及び耐サイドカット性に優れ、耐久性に関しては顕著な改善効果を有していることがわかる。
【００４０】
【発明の効果】
この発明によれば、従来のビード部補強タイヤ対比著しく優れた耐久性を発揮した上で、一層の軽量化の下で操安性及び耐サイドカット性を共に顕著に向上させることが可能な乗用車用を主とする空気入りラジアルタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による乗用車用空気入りラジアルタイヤの左部断面図である。
【図２】この発明による他の実施例の左部断面図である。
【図３】従来の乗用車用空気入りラジアルタイヤの左部断面図である。
【符号の説明】
１ビード部
２サイドウォール部
３トレッド部
４ビードコア
５カーカス
５ａ折返し部
６ベルト
７ビードフィラーゴム
８、８−１複合部材
８_Ｐ、８_Ｑ複合部材の上端部
Ｓショルダ部
Ｂバットレス部

Claims

一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部間にわたってトロイド状に延びるトレッド部とからなり、これら各部をビード部内に埋設した一対のビードコア相互間にわたって補強する少なくとも１プライのラジアルカーカスと、該カーカスの外周側でトレッド部を強化するベルトとを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
ビード部からショルダ部までにわたる間の領域のうち少なくともビード部からバットレス部に至るまでの領域に、繊維（金属を除く）の交差型多方向配列になる不織布とゴムとの一体複合部材をカーカスの外側に配置して成ることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
不織布は、綿、レーヨン、セルロールアセテート、ナイロン、ポリエステル、ビニロン、アラミド、カーボン及びガラスのうちから選択した一種の繊維又は複数種の繊維の混合に成ることを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
不織布に適用する繊維は、その最大径が０．１〜５０μｍの範囲内であり、長さが３ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
不織布の厚さは０．１〜３．０ｍｍの範囲内であり、また目付量が１ｍ ² 当り１０〜５００ｇであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。