JP3774107B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイドウォールゴムを改善しうる空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来よりサイドウォール部に配されたサイドウォールゴムに、タイヤ周方向に沿って短繊維を配向した短繊維入りゴム材を用いることが、例えば特開平６−８７３０６号公報により提案されている。このような空気入りタイヤは、サイドウォールゴムが短繊維によって補強される結果、そのゴム厚さを小とした場合においても、サイドウォール部の耐カット性や剛性の低下が防止される。また、このようなサイドウォールゴムは、ゴム基材に短繊維や所定の薬品を配合して混練され、押出機により例えば図８に示すようなサイドウォールゴムａの断面形状にて一体に押出成形されてタイヤの製造に使用される。またサイドウォールゴムａは、押し出し成形される際に、ゴム中の大部分の短繊維がゴムの流れる押出し方向（図８では紙面に垂直）に沿って配向される。
【０００３】
ところが、上述のように押出しにより形成されたサイドウォールゴムａでは、例えば乗用車用タイヤの場合、最も厚さが大きな部分ｂでは３mmを超えるところもある。そして、サイドウォールゴムａの押出し時の厚さが大であると、その部分、とくに内部において短繊維が押出し方向に十分に沿わず前記配向が困難になり、サイドウォール部の耐カット性の向上効果が低下しやすくなる。このような場合、ゴム成分に対する短繊維の配合量を増すことにより配向度を上げることも一応考えられるが、この場合にはタイヤの製造コストが増加する他、サイドウォールゴムの耐クラック性を悪化させるなどの問題がある。
【０００４】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、サイドウォールゴムを、小巾かつ小厚さの帯状をなししかも長手方向に沿って短繊維を配向したゴムストリップを、カーカスの外側にタイヤ周方向に沿って巻き付けることにより、前記短繊維を実質的にタイヤ周方向に沿って配向させた巻装体から形成するとともに、厚さが異なる２種以上のゴムストリップを用いることを基本として、前記問題点を解決しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に至るカーカスを具えた空気入りタイヤであって、前記サイドウォール部において前記カーカスのタイヤ軸方向外側に配されたサイドウォールゴムは、小巾かつ小厚さの帯状をなししかも長手方向に沿って短繊維を配向したゴムストリップを、サイドウォール部の前記カーカスの外側にタイヤ周方向に沿って巻き付けることにより、前記短繊維を実質的にタイヤ周方向に沿って配向させた巻装体を用いて形成されるとともに、前記ゴムストリップは、厚さが小の第１のゴムストリップと、この第１のゴムストリップよりも厚さが大の第２のゴムストリップとを含み、かつ前記第１のゴムストリップの厚さｔ１と、前記第２のゴムストリップの厚さｔ２との比（ｔ１／ｔ２）を０．１５〜０．８０としたことを特徴としている。
【０００６】
またサイドウォールゴムは、前記第１のゴムストリップから形成されたことにより前記短繊維のタイヤ周方向に沿う配向度が高い第１の領域と、前記第２のゴムストリップから形成されたことにより前記短繊維の前記配向度が低い第２の領域とを具える。このようなサイドウォールゴムの第１の領域を、サイドウォールゴムのビード部側とトレッド側との双方、又は一方に形成している。
【０００７】
また前記短繊維は、平均繊維長さが０．２〜５mm、かつ平均繊維径が１０〜１００μｍであることが望ましく、前記ゴムストリップの巾は、５〜５０mmの範囲で略一定、かつ該ゴムストリップの厚さは０．３〜２．５mmであることが望ましい。また前記ゴムストリップは、ゴム基材１００重量部に対して１０〜３０重量部の前記短繊維を含むことが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の態様の一例を図面に基づき説明する。
図１には本実施形態の空気入りタイヤの右半分断面図を示している。図において空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されたベルト層７とを具えた乗用車用のラジアルタイヤを例示している。
【０００９】
前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して７５゜〜９０゜の角度で配列したラジアル構造の１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから構成されている。前記カーカスコードは、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、アラミドなどの有機繊維コードの他、必要によりスチールコードなども採用しうる。前記カーカスプライ６Ａは、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至る本体部６ａと、この本体部６ａに連なり前記ビードコア５の廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを有する。またこれらの本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側にのびかつ硬質ゴムからなるビードエーペックス８が配され、ビード部４の曲げ剛性などを補強している。
【００１０】
前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ赤道に対して１０〜４５°の小角度で傾けて配列した少なくとも２枚、本例ではタイヤ半径方向内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂを前記コードが互いに交差する向きに重ね合わせて構成したものを例示する。前記ベルトコードは、本例ではスチールコードを採用しているが、これ以外にも例えばアラミド等の高弾性の有機繊維コードも必要に応じて用いうる。
【００１１】
前記サイドウォール部３において前記カーカス６のタイヤ軸方向外側にはサイドウォールゴム９が配されている。本例のサイドウォールゴム９は、タイヤ半径方向の外端が前記ベルト層７のタイヤ半径方向内側に位置するとともに、サイドウォールゴム９のタイヤ半径方向内端側はビード部４に配されかつリムと接するクリンチゴム１５に連なって終端するものが例示される。またサイドウォールゴム９は、本例では図２に示すように、小巾かつ小厚さの帯状をなししかも長手方向に沿って短繊維Ｆを配向したゴムストリップ１１を、サイドウォール部３の前記カーカス６の外側にタイヤ周方向に沿って巻き付けることにより、前記短繊維Ｆを実質的にタイヤ周方向に沿って配向させた巻装体１０（図３に示す）を用いて形成される。なお「短繊維を実質的にタイヤ周方向に沿って配向させる」とは、大部分（例えば９０％以上）の短繊維の長手方向がタイヤ周方向に対して０〜３０度の角度をなすことを言う。
【００１２】
前記ゴムストリップ１１は、ゴム基材に短繊維と必要な所定の薬品とを配合し、これらを例えば図４に示すように押出機２０で混練してかつ一対のローラーダイ２１、２１から所望の横断面で押し出し成形すことにより、この押出し方向、すなわちゴムストリップ１１の長手方向に沿って前記短繊維Ｆを配向して連続して製造できる。なお本実施形態では、このようにして連続して成形された未加硫のゴムストリップ１１は、冷却ドラム２２、２３、２４に接することにより冷却されて成形ドラム２５へと供給されるものを例示している。
【００１３】
また前記ゴムストリップ１１は、例えばゴム基材１００重量部に対して有機又は無機の短繊維Ｆを１０〜３０重量部、より好ましくは１５〜２５重量部配合するのが望ましい。前記短繊維Ｆが１０重量部未満では、サイドウォールゴム９のタイヤ周方向の剛性を高める効果が低下する傾向にあり、逆に３０重量部を超えるとサイドウォールゴム９の耐クラック性などが低下する傾向がある。また前記ゴム基材としては、例えばジエン系ゴムが好ましく、より具体的には天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴムなどの１種又は２種以上をブレンドして用いることができる。
【００１４】
また前記短繊維Ｆは、特に限定されるものではないが、ゴムとの接着性に優れた非金属性の短繊維が特に好ましい。より具体的には、短繊維Ｆは、ナイロン、ポリエステル、アラミド、レーヨン、ビニロン、コットン、セルロース樹脂、結晶性ポリブタジエンなどの有機物の他、ボロン、グラスファイバー、カーボンファイバー等の無機材質が挙げられ、さらにはこれらは単独でも、又２種以上を組合わせて使用することもできる。なお各種の短繊維にはゴム基材との接着性を向上させるために必要な表面処理などを施すことがある。
【００１５】
前記短繊維Ｆは、平均繊維長さが０．２〜５mm、かつ平均繊維径が１０〜１００μｍであることが望ましい。前記平均繊維長さが０．２mm未満或いは前記平均繊維径が１０μｍ未満であると、短繊維自体の剛性が小となり、サイドウォールゴム９のタイヤ周方向の剛性を向上させる効果が低下し、逆に平均繊維長さが５mmよりも大或いは前記平均繊維径が１００μｍよりも大であると、短繊維Ｆが大きくなりすぎてゴムとの接着性が低下し耐摩耗性や耐クラック性が低下する。かかる観点より、短繊維Ｆの平均繊維長さは、１．０〜４．０mm、かつ平均繊維径は５０〜８０μｍとすることが特に望ましい。
【００１６】
図５には、このような空気入りタイヤの製造方法の一例の概略図を示している。図５（Ａ）では、円筒状の成形ドラム２５上にカーカスプライ６Ａを巻き付けるとともに、その両端側からビードコア５を填め込み前記カーカスプライ６Ａの両端をこのビードコア５で巻き上げた状態が示されている。そして、図５（Ｂ）のように、ゴムストリップ１１を前記カーカスプライ６Ａのサイドウォール部に相当する位置に円周方向に巻き付けていく。本実施形態では、図４に示したように、成形ドラム２５上の前記カーカスプライ６Ａにゴムストリップ１１の一端１１ｅを貼り付けた後、該成形ドラム２５を回転させることにより、連続して供給されるゴムストリップ１１を該成形ドラム２５上のカーカスプライ６Ａに連続して巻き付けしうるものを例示している。
【００１７】
またゴムストリップ１１は、図４の如く該ゴムストリップ１１を挟むローラを有し成形ドラム２５に対する軸方向位置を案内しうるアプリケータ２７により、ゴムストリップ１１の重なり量などが制御される。これにより、ゴムストリップ１１は、図３、図５（Ｂ）のように所望のサイドウォールゴム９の断面形状になるよう巻き付けされて前記巻装体１０を形成する。しかる後、図５（Ｃ）のように、円筒状のカーカスプライ６Ａのビードコア５、５間を接近させつつトロイド状に変形し、ベルト層７、トレッドゴム１６などと一体化されて生カバーを成形し、この生カバーを加硫することにより、図１に示したような空気入りタイヤを容易に製造しうる。なおゴムストリップ１１は、例えば図５（Ｃ）のようにトロイド状に変形した後のカーカスの外側に例えばタイヤ軸を中心として周方向に渦巻状に貼り付けることもできる。
【００１８】
このように、サイドウォールゴム９に、短繊維Ｆを実質的にタイヤ周方向に沿って配向したことにより、サイドウォールゴム９のタイヤ半径方向の剛性を過度に高めることなしにタイヤ周方向剛性が向上できる結果、乗り心地を悪化させることなく転がり抵抗の低減や耐カット性を向上しうる。またサイドウォールゴム９が短繊維Ｆによって補強された結果、サイドウォールゴム９のゴム厚さを減じることも可能になり、タイヤ重量の低減にも役立つ。また本発明の空気入りタイヤ１では、サイドウォールゴム９が、前記ゴムストリップ１１をタイヤ周方向に沿って巻き付けることにより形成された巻装体１０を用いて形成されているため、個々のゴムストリップ１１内での短繊維の配向度を容易に高めることができ、サイドウォールゴム９の厚さが比較的大の部分においても小厚さのゴムストリップ１１の重ね巻によって短繊維の配向度を高めうる結果、前記効果をより確実なものとする。
【００１９】
前記ゴムストリップ１１は、図２に示すように、その巾Ｗが例えば５〜５０mm、より好ましくは１０〜２５mmであって、かつその厚さｔは０．３〜２．５mm、より好ましくは０．５〜２．０mmとすることが望ましい。前記巾Ｗが５mm未満になると、巻装体１０を形成するのに巻き付け回数が増大し比較的多くの時間を要する傾向があり、逆に５０mmを超えると巾が大となって巻装体１０の形状を整えるのが困難な傾向にある。またゴムストリップ１１の前記厚さｔが０．３mm未満になると、ゴムストリップ１１が巻き付け途中で破断し易くなり巻き付け作業性が悪化する傾向があり、逆に２．５mmを超えると、短繊維Ｆの配向度がゴムストリップ１１の内部において低下する傾向がある。
【００２０】
また本発明の空気入りタイヤ１は、前記ゴムストリップ１１に、厚さが小の第１のゴムストリップ１１ａと、この第１のゴムストリップ１１ａよりも厚さが大の第２のゴムストリップ１１ｂとを含んで用いている。前記第１のゴムストリップ１１ａの厚さｔ１と、第２のゴムストリップ１１ｂの厚さｔ２との比（ｔ１／ｔ２）は、例えば０．１５〜０．８０、より好ましくは０．２０〜０．７５、さらに好ましくは０．２０〜０．７０とすることが望ましい。前記比（ｔ１／ｔ２）が０．１５未満になると、例えば小型車両用のタイヤの如く、前記厚さｔ２をそれほど厚くできないものでは、第１のゴムストリップ１１ａの厚さｔ１が著しく小となる場合があり、破断しやすくなって巻き付け作業性が低下する傾向があり、逆に０．８を超えると、操縦安定性の向上や乗り心地の維持を発揮し難い傾向がある。なお第１のゴムストリップ１１ａの巾と第２のゴムストリップ１１ｂの巾は同一でも良くまた異なっていても良いが、本例では実質的に同一に設定したものを例示している。
【００２１】
また前記ゴムストリップ１１においては、その厚さを小にするほどその中に含まれる短繊維Ｆの配向度が向上する。従って、第１のゴムストリップ１１ａは、第２のゴムストリップ１１ｂよりもその長手方向に対する短繊維Ｆの配向度を高くできる（短繊維の長手方向とゴムストリップ１１の長手方向との角度差をより小にできる）。そこで、図６に示す如く、サイドウォール部３において、短繊維Ｆのタイヤ周方向に対する配向度を高めたい部分には、前記厚さが小の第１のゴムストリップ１１ａから形成されたことにより前記短繊維Ｆのタイヤ周方向に沿う配向度が高い第１の領域Ａ１を形成し、他方、短繊維Ｆの配向度を緩めたい領域には前記第２のゴムストリップ１１ｂから形成されたことにより前記短繊維Ｆの前記配向度が低い第２の領域Ａ２を形成している。
【００２２】
例えば乗り心地を重視して向上させるために、図７（Ａ）に示すように、サイドウォール部で最も屈曲が大きくなるタイヤ中央域において、タイヤ断面高さＨの１５〜３５％の長さ範囲Ｓ１を、前記第２の領域Ａ２とする。これにより、この部分におけるサイドウォールゴム９の短繊維のタイヤ周方向に対する配向度を他の部分に比して下げることができ、例えば剛性を小とするのに役立つ。
また転がり抵抗の影響が大きいサイドウォールゴム９のビード部側又は／及びトレッド側に、前記第１の領域Ａ１を形成している。これにより、該第１の領域Ａ１においては、サイドウォールゴム９のタイヤ周方向の剛性などが他の部分に比して特に向上し前記転がり抵抗をさらに向上しうる。このように、ゴムストリップ１１の厚さを違えて前記巻装体１０を形成することにより、サイドウォールゴム９内において、短繊維Ｆの配向度を変えることにより、剛性を部分的に変えることができ、要求される性能に適したサイドウォールゴム９を容易に提供しうる。
【００２３】
また、サイドウォールゴム９は、その厚さが必ずしても一定ではない場合があるため、該サイドウォールゴム９の厚さが大の部分を前記第２の領域Ａ２とし、厚さが小の部分を前記第１の領域Ａ１とすることもできる。この態様では、本発明とは異なり、サイドウォールゴム９の全域において、ほぼ一定の剛性を持たせてバランス性を重視した空気入りタイヤを得ることもできる。
【００２４】
以上のようなゴムストリップ１１の厚さは、例えば前記ローラダイ２１のローラ間隙を調節することで容易に変えることができる。またゴムストリップ１１の厚さを変化させる場合には、ゴムストリップ１１を押し出し成形中に連続して変化させることもできる。これらは適宜コンピュータによって予め記憶された手順に従い自動制御しうる。
【００２５】
以上本発明の実施形態について説明したが、サイドウォールゴム９は、全てが前記巻装体１０から形成されている必要はなく、その一部として上記巻装体１０を用いることもできる。この場合、サイドウォールゴム９は前記巻装体１０と、押出機から押し出し成形された成型品とを組み合わせて構成しうる。また本発明は、空気入りタイヤであれば、乗用車用以外にも、自動二輪車用やトラック、バス用のタイヤなど、種々のタイヤに用いうるのは言うまでもない。
【００２６】
【実施例】
タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５でありかつ図１に示す基本構成からなる乗用車用夏タイヤについて表１に示す仕様により試作するとともに、その性能についてテストを行った。なお、サイドウォールゴムを一体に押し出した押出し成形品を用いた空気入りタイヤや厚さを一定にしたゴムストリップを用いた空気入りタイヤ（従来例、比較例）についても併せて試作し性能を比較した。なお短繊維には、ナイロン６６を使用し、平均繊維径が７０〜８０μｍ、平均繊維長さが３．５mmのものを使用した。また第１、第２の領域は、図７（Ｂ）に示すように、サイドウォールゴムの内、タイヤ断面高さＨの０．３５〜０．６５倍の範囲を第２の領域Ａ２とし、それ以外を第１の領域Ａ１として形成した。
テストは下記要領で行った。
【００２７】
＜タイヤ重量＞
タイヤ１本当たりの重量を測定し、従来例を１００とする指数表示で評価した。数値が小さいほど軽量であることを示す。
【００２８】
＜操縦安定性＞
試供タイヤをリム（６Ｊ×１５）にリム組みしかつ内圧２００ｋＰａを充填した後、排気量２０００ｃｃの前輪駆動車の４輪に装着し、ドライバーのみ乗車してタイヤテストコースのドライアスファルト路面を走行し、ハンドル応答性、剛性感、旋回時のグリップ等に関する特性をドライバーの官能評価により従来例を１００とする指数表示で評価した。数値が大きいほど、操縦安定性に優れていることを示す。
【００２９】
＜乗り心地＞
前記と同様、ドライアスファルト路面の段差路、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、ダンピングに関して官能評価を行い、従来例を１００とする指数表示であり、指数の大きい方が良好である。
テスト結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
テストの結果、実施例のタイヤは、従来例、比較例のタイヤに比べて乗心地性を保持しつつ操縦安定性を向上しうることが確認できた。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気入りタイヤは、サイドウォールゴムに、短繊維を実質的にタイヤ周方向に沿って配向したことにより、サイドウォールゴムのタイヤ半径方向の剛性を過度に高めることなしにタイヤ周方向剛性が向上できる結果、乗り心地を悪化させることなく転がり抵抗の低減や耐カット性を向上しうる。またサイドウォールゴムが短繊維によって補強された結果、サイドウォールゴムのゴム厚さを減じることも可能になり、タイヤ重量の低減にも役立つ。
【００３３】
さらに本発明の空気入りタイヤでは、サイドウォールゴムが、厚さが小の第１のゴムストリップと、この第１のゴムストリップよりも厚さが大の第２のゴムストリップとを用い、これらのゴムストリップをタイヤ周方向に沿って巻き付けることにより形成された巻装体を用いて形成されているため、個々のゴムストリップ内での短繊維の配向度を容易に調節することができ、例えばサイドウォールゴムの厚さが比較的大の部分においても第１のゴムストリップの重ね巻きによって短繊維の配向度を高めうる結果、前記効果をより確実に達成しうる。また第１のゴムストリップの厚さｔ１と、前記第２のゴムストリップの厚さｔ２との比（ｔ１／ｔ２）を一定の範囲に規制したことにより、巻き付け作業性の低下を防止しつつ操縦安定性を効果的に向上しうる。
【００３４】
また請求項１記載の発明の如く、前記サイドウォールゴムは、前記第１のゴムストリップから形成されたことにより前記短繊維のタイヤ周方向に沿う配向度が高い第１の領域と、前記第２のゴムストリップから形成されたことにより前記短繊維の前記配向度が低い第２の領域とを具えているので、サイドウォールゴム内において、短繊維の配向度が高い部分と低い部分とを自在に設定することができ、乗り心地、転がり抵抗、耐カット性などの性能を要求に応じて最適化するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の態様の一例を示すタイヤ右半分断面図である。
【図２】ゴムストリップを例示する斜視図である。
【図３】巻装体を示す拡大断面図である。
【図４】巻装体の製造装置の一例を示す概念図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は空気入りタイヤの製造方法を説明する略図である。
【図６】巻装体の他の形態を示す断面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は実施例の空気入りタイヤを説明する略図である。
【図８】従来のサイドウォールゴムを示す断面図である。
【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
９ サイドウォールゴム
１０ 巻装体
１１ ゴムストリップ
１１ａ 第１のゴムストリップ
１１ｂ 第２のゴムストリップ
Ｆ 短繊維

Claims (4)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に至るカーカスを具えた空気入りタイヤであって、
   前記サイドウォール部において前記カーカスのタイヤ軸方向外側に配されたサイドウォールゴムは、小巾かつ小厚さの帯状をなししかも長手方向に沿って短繊維を配向したゴムストリップを、サイドウォール部の前記カーカスの外側にタイヤ周方向に沿って巻き付けることにより、前記短繊維を実質的にタイヤ周方向に沿って配向させた巻装体を用いて形成されるとともに、
   前記ゴムストリップは、厚さが小の第１のゴムストリップと、この第１のゴムストリップよりも厚さが大の第２のゴムストリップとを含み、
   かつ前記第１のゴムストリップの厚さｔ１と、前記第２のゴムストリップの厚さｔ２との比（ｔ１／ｔ２）を０．１５〜０．８０とし、
   かつ前記サイドウォールゴムは、前記第１のゴムストリップから形成されたことにより前記短繊維のタイヤ周方向に沿う配向度が高い第１の領域と、前記第２のゴムストリップから形成されたことにより前記短繊維の前記配向度が低い第２の領域とを具えるとともに、
   第１の領域を、サイドウォールゴムのビード部側とトレッド側との双方、又は一方に形成したことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記短繊維は、平均繊維長さが０．２〜５mm、かつ平均繊維径が１０〜１００μｍである請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ゴムストリップの巾は、５〜５０mmの範囲で略一定、かつ該ゴムストリップの厚さは０．３〜２．５mmであることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ゴムストリップは、ゴム基材１００重量部に対して１０〜３０重量部の前記短繊維を含む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タイヤ。

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