JP3588393B2

JP3588393B2 - 乗用車用空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP3588393B2
Application number: JP20430595A
Authority: JP
Inventors: 敏裕四元; 隆生大内
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-08-10
Filing date: 1995-08-10
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2015-08-10
Also published as: JPH0948219A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、乗用車用空気入りラジアルタイヤに関し、特に振動乗心地性（以下振乗性と略記する）と操縦安定性（以下操安性と略記する）とを同時に優れたレベルで両立させた乗用車用空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗用車用ラジアルタイヤの一層の高性能化要望が高まるにつれ、この要望のうち一層高度な操安性を実現するための一つの有効な手段としてタイヤの偏平率（偏平比の呼び）を一段と小さくする傾向にある。
【０００３】
偏平率を小さくすると優れた操安性を容易に実現することができる反面、振乗性が低下傾向を示すのは止むを得ず、この不利な点の改善が強く求められている。この改善要望に対する有効手段として、ビードコアの外周に配置するビードフィラーゴムの容積（断面積）を減じたり、該ゴムをより軟質ゴムに置き換えたりする手法が広く採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記の改善手段は、同時にビード部からサイドウォール部のビード部寄り部分にわたる間の剛性を低下させるため、必然的に高性能タイヤとして最重要視されるべき操安性の低下をもたらし、よって上記手段によれば操安性の劣化度合いとの兼ね合いで振乗性のレベルを定めることが余儀なくされ、従っていずれの性能も不十分となるのは止むを得ず、このことからビードフィラーゴムによる振乗性改善手法は市場の要望を満たす有効手段とは到底いえない。
【０００５】
上述したところは偏平率が小さいタイヤ特有の問題に止まらず、乗用車用ラジアルタイヤのうち最大の偏平率をもついわゆる８０シリーズのタイヤに対し同様な要望が強いのは言うまでもなく、上記の改善手段が通用しないのはもとよりである。
【０００６】
従ってこの発明の目的は、操安性を高度なレベルに保持した上で振乗性を大幅に改善した乗用車用空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【０００７】
【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乗用車用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、カーカスは各ビードコアの周りを内側から外側に向けて折返した折返し部を有し、該折返し部とカーカスとの間でビードコアからトレッド部に向け先細り状に延びるビードフィラーゴムを具備する乗用車用空気入りラジアルタイヤにおいて、
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、上記ビードフィラーゴムの外側表面に沿って配置するか又はビードフィラーゴムの先細り端からトレッド部に向けカーカスの外側表面に沿って配置するかいずれかの形態にて配置して成ることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明を図１及び図２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赤道面Ｅからの右半断面を線図的に示す図であり、図２は図１に示す要部断面を別の実施例につき示す図である。
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、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。なお図示例のラジアルカーカス５は、１プライであるが２プライ以上を可とし、さらにラジアル配列の有機繊維コ─ド、例えばポリエステルコードのゴム引きプライからなるのは慣例に従う。
【０００９】
ラジアルカーカス（以降単にカーカスという）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層のスチールコード交差層を備え、高速用に供するタイヤの場合はさらに該交差層の外周にタイヤ赤道面Ｅ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。
【００１０】
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ビードフィラーゴム７を配設する。ビードフィラーゴム７は成るべく硬質ゴムであるのが望ましく、その硬度はＪＩＳＡ硬度で７０〜１０５°の範囲内にあるのが望ましい。
【００１１】
図１に破線で示し符号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。図１に示す例ではビードフィラーゴム７の外側表面に沿って複合部材８を配置することが必要である。すなわち複合部材８をカーカス５の折返し部５ａの内側に位置させることになる。ここ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部材を指す。また上記の外側及び内側とは、タイヤの外側及び内側をいう。
【００１２】
さらに図２（ａ）に示す例では上記複合部材を符号８−１で示し、複合部材８−１をビードフィラーゴム７の先細り端からトレッド部３に向けカーカス５の外側表面に沿って配置するものとする。なおカーカス５の折返し部５ａがビードフィラーゴム７の先細り端を超える場合は上記同様に複合部材８−１を折返し部５ａの内側に位置させる。図１及び図２（ａ）の実施例とは別の実施例の要部断面を図２（ｂ）、（ｃ）に示す。
【００１３】
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カーディング法、抄紙法、エアレイ法、メルトブロー、スパンボンド法などが適合し、これら製法によりウェブを作成する。メルトブロー、スパンボンド法以外のウェブでの繊維の結合方法として、熱融着、バインダによる方法、水流又は針の力で繊維を交絡させる水流絡合法、ニードルパンチ法が好適に利用できる。とりわけ水流又は針で繊維を交絡させる水流絡合法、ニードルパンチ法及びメルトブロー、スパンボンド法により得られた不織布が好適に用いられる。ここに不織布は、繊維の隅々までゴムが含浸する構造を有していること、そして比較的長い距離、広い範囲で繊維とゴムが相互に連続層を形成できる構造を有していることが、この発明による複合部材８、８−１の要となる基本的要件である。
【００１４】
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。
【００１５】
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、カーボン繊維及び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、ナイロン、ポリエステルなどの繊維が特に望ましい。
【００１６】
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。
【００１７】
上述した不織布を複合部材８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を得る。
【００１８】
複合部材８に使用するゴム組成物の物性に関し、５０％モジュラスは１０〜９０ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲内、硬度はＪＩＳＡ硬度で６０〜１００°の範囲内にあるのが望ましい。
【００１９】
またビードベースラインＲＬから測ったビードフィラーゴム７の先細り端高さＨ_０及び同様に測った複合部材８、８−１の最大高さＨ_１が、やはり同様に測ったタイヤ断面高さＳＨに対し、
Ｈ_０＝（０．２５〜０．６）×ＳＨ
Ｈ_１＝（０．３３〜０．６）×ＳＨ
の関係を満たすことが望ましい。なお図１、２に示す符号Ｈ_２は複合部材８、８−１のタイヤ内側端高さである。
【００２０】
さて、従来のビードフィラーゴムの断面積減少又は該ゴムをより軟質にする手段では、タイヤの縦ばね定数（縦剛性）を低下させることにより振乗性の改善が図られる反面、同時に横ばね定数（横剛性）も低下する結果、操安性が劣化するとされていた。
【００２１】
そこで操安性とタイヤ剛性との相互関係をより一層詳細に究明したところ、操安性に対し、タイヤ赤道面Ｅ上でタイヤの回転軸線と直交する軸線周りの捩り剛性（捩りばね定数）が横剛性よりも大きな影響を及ぼすことを解明した。この点につき上記手段を検証したところ、やはり捩り剛性の大幅な低下が生じていて、これが主因で操安性を低下させていることがわかった。
【００２２】
これに対し、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８をビードフィラーゴム７の外側表面に沿って配置するか、又は複合部材８−１を該ゴム７の先細り端からトレッド部３に向けカーカス５の外側表面に沿って配置するか、のいずれかの形態とすることにより、ビードフィラーゴム７の容積又は断面積を大幅に減少させても、該ゴム７の容積又は断面積の減少前の優れた操安性を発揮するタイヤ対比、横剛性はもとより特に捩り剛性を同等に保持することが可能となる。なぜなら繊維の交差型多方向配列になる不織布内にはタイヤの捩り方向で張力を負担するフィラメントが多数本存在し、これらフィラメントが捩り剛性向上に寄与するからである。
【００２３】
さらに振乗性に大きな影響を及ぼす縦剛性については、複合部材８をビードフィラーゴム７の外側表面に沿って配置することにより、タイヤの荷重負荷の下でビードフィラーゴム７の外側が圧縮領域となるため繊維は殆ど剛性を発揮することはなく、さらに繊維単体はコードに比しより小さな圧縮剛性を呈する上、不織布の繊維が、不織布／ゴムの複合体マトリックス中で比較的ランダムに存在しているため、圧縮荷重を負担する割合も大幅に少なくて済み、これら点でも剛性向上抑制に対し有利に作用する結果、縦剛性の向上を有利に回避することができる。また複合部材８−１のようにカーカス５の外側表面に沿って配置するに止めるときも、やはり荷重負荷の下で上記同様に縦剛性の向上を有利に回避することができる。
【００２４】
上述したところを要すれば、複合部材８、８−１を配置することにより、ビードフィラーゴム７の容積を減少させたタイヤ対比、縦剛性を殆ど向上させることなく捩り剛性を大幅に向上させることができ、その結果、ビードフィラーゴムに手を加えないタイヤと同じ高いレベルの操安性を保持し、このタイヤより大幅に振乗性を改善することが可能となる。
【００２５】
【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のラジアル配列になる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。ビードフィラーゴム７は、５０％モジュラスが８０ｋｇｆ／ｃｍ^２であり（ＪＩＳＡ硬度では９５°）、断面積は１．１ｃｍ^２、高さＨ_０が４０ｍｍ（０．３３×ＳＨ）である。
【００２６】
上記を共通として、複合部材８、８−１のうち不織布の材質、厚さ（ｍｍ）、目付（ｇｒ／ｍ^２）と、複合部材８、８−１の上端高さＨ_１及び配置形態（図１、図２に従う）とをそれぞれ変えた実施例１〜１２のタイヤを準備した。なお複合部材８、８−１の下端高さＨ_２は実施例５で０．２×ＳＨであり、残余の実施例は全てビードコア４の外周位置（ビードフィラーゴム７の内周位置）に合せた。この下端高さＨ_２を除く上記項目を各実施例Ｎｏ．と共に表１に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
なお不織布と一体化する未加硫ゴム組成物には加硫後の５０％モジュラスが４８ｋｇｆ／ｃｍ^２でＪＩＳＡ硬度が７５°となるゴムを適用し、両ロール間にて不織布の両表面にこのゴムシートを圧着した。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０．５ｍｍである。
【００２９】
実施例１〜１２の効果を検証するため、各実施例から複合部材８、８−１を取除いた比較例のタイヤとビードフィラーゴムの容積が実施例のそれの１３５％である従来タイヤとを準備し、以下に述べる試験条件及び評価方法により操安性及び振乗性を比較評価した。
【００３０】
すなわち試験車両には国産の２０００ｃｃＦＦ車を用い、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、操安性は速度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、また振乗性は速度４０〜８０ｋｍ／ｈで良路走行、継ぎ目路走行及び悪路走行を繰り返し、全供試タイヤにつきテストドライバが１０点を満点とする評点付けを行い、その評点を数値として表２に示す。なお評点は８（点）以上が合格レベルである。
【００３１】
【表２】

【００３２】
表２から明らかなように、従来例のタイヤは操安性に優れる一方、振乗性が不十分である反面、比較例のタイヤは満足し得る程度まで改善された振乗性を示す一方、操安性は著しく低下していて、この操安性レベルでは危険を伴うことが予測できる。これに対し実施例１〜１２のタイヤはいずれも操安性及び振乗性が合格レベルで十分な程度に発揮し得ることが実証されていて、両性能間に微差を有する実施例のタイヤは目的に応じて使い分けることができる利点も合せ有する。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、優れた操安性を保持した上で振乗性を顕著に改善した乗用車用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右半断面図である。
【図２】この発明による他の実施例の要部を示す部分断面図である。
【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
Ｅタイヤ赤道面
ＢＬビードベースライン
ＳＨタイヤ断面高さ
Ｈ_０ビードフィラーゴム高さ
Ｈ_１複合部材最大高さ

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、カーカスは各ビードコアの周りを内側から外側に向けて折返した折返し部を有し、該折返し部とカーカスとの間でビードコアからトレッド部に向け先細り状に延びるビードフィラーゴムを具備する乗用車用空気入りラジアルタイヤにおいて、
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、上記ビードフィラーゴムの外側表面に沿って配置するか又はビードフィラーゴムの先細り端からトレッド部に向けカーカスの外側表面に沿って配置するかいずれかの形態にて配置して成ることを特徴とする乗用車用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に記載の乗用車用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に記載の乗用車用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乗用車用空気入りラジアルタイヤ。