JP4002113B2

JP4002113B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4002113B2
Application number: JP2002039058A
Authority: JP
Inventors: 元郎林
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: JP2003237322A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイドウォール部に短繊維配合ゴムからなる補強ゴム層を設け、乗り心地性、操縦安定性および耐久性をバランス良く向上させた空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
近年、自動車の高出力化や高性能化に伴い、タイヤにおいても高い乗り心地性とともに操縦安定性の向上が強く望まれている。
【０００３】
そのため、本出願人は、例えば特開平１０−７６８１８号公報において、短繊維配合ゴムからなる補強ゴム層を、サイドウォール部からビード部にかけて設けることを提案している。このものは、図６に略示するように、補強ゴムａを、第１、第２のゴム層部ａ１、ａ２を重ね合わせた二層構造体として形成するとともに、各ゴム層部ａ１、ａ２における短繊維のタイヤ周方向に対する傾斜角度を５〜６０°とし、かつゴム層部ａ１、ａ２間相互で、前記短繊維を１０°以上の角度で交差させている。
【０００４】
これによって、タイヤの半径方向剛性の大幅な増加を招くことなく、タイヤ周方向剛性を効果的に高め、乗り心地性を確保しながら、操縦安定性を向上させている。しかし前記構造のものは、ある程度の効果を達成しうるものの、前記乗り心地性および操縦安定性に対する近年のより高い要望を充分満足させるには至っていない。
【０００５】
このような状況に鑑み、本発明者が研究した結果、
▲１▼ 乗り心地性に関しては、サイドウォール部のうちタイヤ最大幅位置より半径方向外側の領域ＹＵが支配的であり、この外側の領域ＹＵにおける短繊維の傾斜角度を低く抑え、半径方向剛性を減じることが、タイヤ全体の乗り心地性の向上に必要であること；および
▲２▼ 操縦安定性及び耐久性に関しては、タイヤ最大幅位置より半径方向内側の領域ＹＬが支配的であり、この内側の領域ＹＬにおける短繊維の傾斜角度を増加せしめ、周方向剛性及び半径方向剛性の双方を高める、特に半径方向剛性を重点的に高めることが、タイヤ全体の操縦安定性および耐久性の向上のために必要であること；
を究明しえた。
【０００６】
そこで本発明は、補強ゴム層を、タイヤ最大幅位置の半径方向外側に配される外の補強層と、半径方向内側に配されかつ内の補強層とに区分し、外の補強層における短繊維の傾斜角度を２５°以下に、又内の補強層における短繊維の傾斜角度を４５〜８０°に規制することを基本として、乗り心地性、操縦安定性および耐久性をより高いレベルでバランス良く向上しうる空気入り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、本願請求項１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カーカス本体部を有するカーカスと、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る空気入りタイヤであって、
前記カーカス本体部とサイドウォール部の外表面との間に、ゴム中に短繊維を配合させた短繊維配合ゴムを用いた補強ゴム層を設けるとともに、
該補強ゴム層は、タイヤ最大幅位置の半径方向外側に配されかつ前記短繊維のタイヤ周方向に対する傾斜角度α１を２５°以下とした１枚以上の第１のゴムシートからなる外の補強層と、前記タイヤ最大幅位置の半径方向内側に配されかつ前記短繊維のタイヤ周方向に対する傾斜角度α２を４５〜８０°とした１枚以上の第２のゴムシートからなる内の補強層とから形成されることを特徴としている。
【０００８】
又請求項２の発明では、前記内の補強層は、２枚の第２のゴムシートからなり、かつ各第２のゴムシートは、短繊維の配向方向を交差させたことを特徴としている。
【０００９】
又請求項３の発明では、前記外の補強層は、前記短繊維の前記傾斜角度α１が０°より大の２枚の第１のゴムシートからなり、かつ各第１のゴムシートは、短繊維の配向方向を交差させたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は本発明の空気入りタイヤが乗用車用タイヤである場合を例示した子午断面図を示す。図２はその主要部を拡大して示す断面図である。
【００１１】
図１に示すように、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をへてビード部４に至るカーカス本体部６ａを有するカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の外側に配されるベルト層７とを具える。
【００１２】
前記ベルト層７は、高弾性のベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから構成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードがプライ間相互で交差するように傾斜の向きを違えて重置され、これによってベルト剛性を高め、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して強固に補強している。ベルトコードとしては、スチールコード或いは、これに匹敵する例えば芳香族ポリアミド繊維等のハイモジュラスの有機繊維コードが好適に使用される。
【００１３】
なお本例では、前記ベルト層７に対する拘束力を高めて高速耐久性能等を向上させる目的で、ベルト層７の外側にバンド層９を配した場合を例示している。このバンド層９は、タイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で螺旋巻きしたバンドコードを有し、少なくとも前記ベルト層７のタイヤ軸方向外端部を覆って延在する。
【００１４】
又前記カーカス６は、前記ビードコア５、５間を跨るトロイド状のカーカス本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りで内から外に折り返すカーカス折返し部６ｂを一体に具え、このカーカス本体部６ａと返すカーカス折返し部６ｂとの間に、ビード補強用のビードエーペックスゴム８を配設している。
【００１５】
なおカーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａからなり、カーカスコードとして、ナイロン、レーヨン、ポリエステルなどの有機繊維コードが好適に採用される。
【００１６】
又前記ビードエーペックスゴム８は、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外方に向けて先細状にのびる断面三角形状の硬質のゴムからなり、本例では、高性能タイヤとして必要なタイヤ剛性を確保するため、ビードベースラインＢＬからの高さｈ１を、タイヤ断面高さＨＴの０．２５〜０．５倍の範囲としている。なお前記、カーカス折返し部６ｂは、前記ビードエーペックスゴム８を半径方向外方に越えて延在し、本例では、タイヤ最大幅位置Ｍの近傍で終端している。
【００１７】
ここで、前記「ビードベースラインＢＬ」とは、タイヤが基づく規格で定められるリム径位置を通るタイヤ軸方向線を意味する。又前記「タイヤ最大幅位置Ｍ」とは、タイヤを正規リムに装着した状態でサイドウォール部３の外表面がタイヤ軸方向外側に最も張り出す位置であり、又正規リムとは、タイヤが基づく規格で定められるリムであり、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。
【００１８】
そして本実施形態では、このようなタイヤ１において、乗り心地性、操縦安定性および耐久性を、高レベルでバランス良く向上させるために、前記カーカス本体部６ａとサイドウォール部３の外表面との間に、ゴム中に短繊維を配合させた短繊維配合ゴムを用いた以下の構造の補強ゴム層１０を設けている。
【００１９】
即ち、前記補強ゴム層１０は、図３に概念的に示すように、タイヤ最大幅位置Ｍの半径方向外側に配される外の補強層１０Ｕと、タイヤ最大幅位置Ｍの半径方向内側に配される内の補強層１０Ｌとから構成される。しかも、前記外の補強層１０Ｕを、前記短繊維のタイヤ周方向に対する傾斜角度α１を２５°以下とした１枚以上の第１のゴムシート１１により形成するとともに、前記内の補強層１０Ｌを、短繊維のタイヤ周方向に対する傾斜角度α２を４５〜８０°とした１枚以上の第２のゴムシート１２により形成してる。
【００２０】
なお短繊維の傾斜角度がαとは、短繊維の９０％以上が、傾斜角度αを中心とした±２０度以下の角度範囲に配向していることを意味している。
【００２１】
なお本例では、外の補強層１０Ｕとして、短繊維の前記傾斜角度α１を０°より大、例えば１０°とした２枚のゴムシート１１Ａ、１１Ｂを用い、かつ各ゴムシート１１Ａ、１１Ｂを、短繊維の配向方向を相互に交差させて重ね合わせたものを例示している。又内の補強層１０Ｌとしては、短繊維の前記傾斜角度α２を４５〜８０°、例えば６０とした２枚のゴムシート１２Ａ、１２Ｂを用い、かつ各ゴムシート１２Ａ、１２Ｂを、短繊維の配向方向を相互に交差させて重ね合わせたものを例示している。
【００２２】
これは前述の如く、タイヤ最大幅位置Ｍより半径方向外側の領域ＹＵと半径方向内側の領域ＹＬとでは、乗り心地性、操縦安定性及び耐久性に対する寄与の大きさが相違することに基づく。
【００２３】
即ち、前記外側の領域ＹＵは、接地時半径方向に撓むことにより乗り心地性が付与される重要な部位である。従って、外の補強層１０Ｕでは、短繊維の傾斜角度α１を２５°以下に減じ、半径方向剛性を低く抑えることにより、タイヤ全体の乗り心地性を充分に確保することが可能となる。このとき、外の補強層１０Ｕでは周方向剛性が大きく増加するため、周方向の歪みを抑制することができ、加速、減速、旋回性能を向上させることができる。
【００２４】
他方、内側の領域ＹＬは、外力をリムに的確に伝えるために大きな剛性が必要な部位である。従って、内の補強層１０Ｌでは、短繊維の傾斜角度α２を４５〜８０°とし、乗り心地性は多少犠牲になるものの、周方向剛性と半径方向剛性との双方、特に半径方向剛性を重点的に高め、これによって操縦安定性と耐久性との向上を図っている。
【００２５】
このように、寄与の大きさに応じて内外の補強層１０Ｌ、１０Ｕの傾斜角度α２、α１を最適に設定しているため、乗り心地性、操縦安定性および耐久性を、高レベルでバランス良く向上させることが可能となる。
【００２６】
このとき、前記補強ゴム層１０の補強効果を効率よく機能せしめ、本願の前記効果（即ち乗り心地性、操縦安定性および耐久性を高レベルでバランス良く向上させる効果）を発揮させるために、少なくとも内の補強層１０Ｌを２枚のゴムシート１２Ａ、１２Ｂで形成し、かつゴムシート１２Ａ、１２Ｂ間で短繊維の配向方向を相互に交差させることが必要である。なお外の補強層１０Ｕでは、１枚のゴムシート１１によってこの補強層１０Ｕを形成しても良く、又２枚のゴムシート１１Ａ、１１Ｂで形成した場合にも、ゴムシート１１Ａ、１１Ｂ間で短繊維の配向方向を同方向とすることができる。なお乗り心地性の観点から、補強層１０Ｕにおける短繊維の傾斜角度α１を１５°以下とするのが好ましい。
【００２７】
又、本願の効果のためには、前記外の補強層１０Ｕの半径方向外端位置Ｕｆを、タイヤ最大幅位置Ｍとベルト層７のタイヤ軸方向外端位置７ｆとの間の半径方向距離ＹＵの２０〜６０％の距離ＸＵを前記タイヤ最大幅位置Ｍから隔てた位置とすることが好ましい。又内の補強層１０Ｌの半径方向内端位置Ｌｆを、タイヤ最大幅位置ＭとビードベースラインＢＬとの間の半径方向距離ＹＬの２０〜５０％の距離ＸＬをタイヤ最大幅位置Ｍから隔てた位置とすることが好ましい。外の補強層１０Ｕ及び、内の補強層１０Ｌが下限位置に満たない場合には、補強効果が過小となり本願発明の効果を不充分とし、外の補強層１０Ｕが上限を超えて延在する場合には、ベルト端部の応力集中領域と補強層１０Ｕの端部が合致することにより耐久性が低下することとなる。又内の補強層１０Ｌの内端位置Ｌｆが上述の上限を超えて延在しても、ビードエーペックスゴム８の補強効果で充分補強されており、かえって重量増加や耐久性の問題が生じることとなる。尚、トレッドゴムとサイドウォール部ゴムとの境界がサイドウォール表面に配置される所謂ＴＯＳ構造の場合には、トレッドゴムのエッジ位置Ｅ（ウイングゴムが配置されている場合にはウイングゴムのエッジ位置Ｅ）と、外の補強層１０Ｕの外端位置Ｕｆの半径方向の間隔Ｋ３を５ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００２８】
又本例では、前記外の補強層１０Ｕの半径方向内端Ｕｅ、及び内の補強層１０Ｌの半径方向外端Ｌｅに応力が集中するのを防止するため、前記内端Ｕｅ及び外端Ｌｅをタイヤ最大幅位置Ｍで突き合わせ、内外の補強層１０Ｌ、１０Ｕを連続させた好ましい場合を例示している。しかし要求により、図４に示すように、前記内端Ｕｅ及び外端Ｌｅの一方又は双方を、タイヤ最大幅位置Ｍから半径方向に０〜５．０ｍｍの距離Ｋ１で離間させることもでき、このとき、前記内端Ｕｅと外端Ｌｅとの間の距離Ｋ２は１０．０ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００２９】
次に、内外の補強層１０Ｕ、１０Ｌを構成する短繊配合ゴムとしては、ゴム基材１００重量部に対して短繊維を１０〜３０重量部配合させたものが好適であり、１０重量部未満では補強効果に劣り、逆に３０重量部を越えると未加硫ゴムの粘度が増し加工性が低下する。なおゴム基材として、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレインゴム（ＩＲ）等のジエン系ゴムの一種若しくは複数種を組み合わせたものが使用できる。
【００３０】
ここで短繊維は、押出機やカレンダロールにより前記短繊配合ゴムをシート状に押し出す際、押し出し方向に配向する傾向があり、これを利用して、第１、第２のゴムシート１１、１２の短繊維を所定の傾斜方向α１、α２に配向することができる。しかし前記ゴムシート１１、１２の厚さが２．０ｍｍを越えると、短繊維の配向性が悪化するなど、高精度の配向が得られなくなる。又厚さが０．３ｍｍより小では、材料が薄すぎて補強効果を発揮することができなくなり、又その取り扱いが難しく生産性に不利となる。従って、ゴムシート１１、１２の厚さは、０．３〜２．０ｍｍが好ましく、さらには０．３〜１．５ｍｍがより好ましい。
【００３１】
なお前記短繊維としては、例えば、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繊維の他、例えば金属繊維、ウイスカ、ボロン、ガラス繊維等の無機繊維が挙げられ、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。さらに好ましくは、短繊維はゴム基材との接着性を向上させるために適宜の表面処理を施してもよい。
【００３２】
また前記短繊維の平均繊維長さＬは、２０μｍ以上、特に５０〜５０００μｍが好ましい。又平均繊維長さＬと繊維径Ｄとのアスペクト比Ｌ／Ｄは１０以上、特に２０〜５００が好ましい。この平均繊維長さＬが２０μｍ未満、及びアスペクト比Ｌ／Ｄが１０未満では、短繊維が高精度で配向した場合にも、配向方向に対する補強効果が不十分となり、逆に平均繊維長さＬが５０００μｍより大、及びアスペクト比Ｌ／Ｄが５００より大では、短繊維の配向性自体が低下し、何れの場合も本願の効果を損ねる傾向となる。
【００３３】
なお短繊配合ゴムには、前記短繊維以外に、カーボンブラック、オイル、老化防止剤、ワックス、加硫促進剤等の従来的なタイヤゴム用の添加剤が適宜に配合できる。
【００３４】
なお本例では、前記補強ゴム層１０が、カーカス６の外面に沿って配される場合を例示しているが、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、その一部をカーカス本体部６ａとカーカス折返し部６ｂとの間に介在させることもできる。又外内の補強層１０Ｕ、１０Ｌは、第１のゴムシート１１Ａ、１１Ｂ、及び第２のゴムシート１２Ａ、１２Ｂを相互に重ね合わせる必要はなく、例えば図５（Ｃ）に例示する如く、第１のゴムシート１１Ａ、１１Ｂ、及び第２のゴムシート１２Ａ、１２Ｂを、タイヤ軸方向の内外に離間させて配することもできる。
【００３５】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【００３６】
【実施例】
タイヤサイズが１７５／６５Ｒ１４であるタイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤの操縦安定性、乗り心地性、耐久性、及び車内ノイズをテストしその結果を表１、２に記載した。なお、比較例１以外のタイヤは、サイドウォール部のゴム厚さを減じ、タイヤ総重量を比較例１に比して５％減じている。
テストの方法は次の通りである。
【００３７】
（１）操縦安定性；
試供タイヤをリム（５．５Ｊ×１４）、内圧（前；２２０ｋＰａ、後；２１０ｋＰａ）にて車両（１３００ｃｃ、ＦＦ車）の４輪に装着し、ドライアスファルト路面のタイヤテストコースを走行し、ハンドル応答性、剛性感、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比較例１を６点とする１０点法で評価した。値の大きい方が良好である。なお操縦安定性は、限界速度（１２０ｋｍ／ｈ）で走行した際の操縦安定性と、通常速度（８０ｋｍ／ｈ）で走行した際の旋回・レーンチェンジにおける操縦安定性とで評価している。
【００３８】
（２）乗り心地性；
前記操縦安定性をテストした際の乗り心地性を、ドライバーの官能評価により比較例１を６点とする１０点法で評価した。値の大きい方が良好である。
【００３９】
（３）耐久性；
ドラム試験機を用い、試供タイヤをリム（５．５Ｊ×１４）、内圧（２００ｋＰａ）、荷重（５．３７ｋＮ）にて速度（８０ｋｍ／ｈ）で走行し、損傷が発生するまでの走行距離を比較例１を１００とする指数で評価した。値の大きい方が良好である。なお指数１００は、走行距離３００００ｋｍを完走しても損傷しなかったことを意味する。
【００４０】
（４）車内ノイズ；
操縦安定性のテストで使用した車両を用い、ノイズ評価用の荒れたアスファルト路面を速度５０ｋｍ／ｈにて走行させ、運転席左耳許にてオーバーオールの騒音レベルｄＢ（Ａ）を測定し、比較例１を基準としてその差を記載した。−（マイナス）は騒音レベルが小さく良好である。
【００４１】
【表１】

【００４２】
【表２】

【００４３】
表の如く実施例のタイヤは、乗り心地性、操縦安定性および耐久性が、高レベルでバランス良く向上していることが確認できる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、乗り心地性、操縦安定性および耐久性をより高いレベルでバランス良く向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のタイヤの断面図である。
【図２】その主要部を拡大して示す断面図である。
【図３】その補強ゴム層を概念的に示す斜視図である。
【図４】補強ゴム層の他の例を示す断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は補強ゴム層のさらに他の例を示す断面図である。
【図６】従来技術を説明する線図である。
【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
６ａカーカス本体部
７ベルト層
１０補強ゴム層
１０Ｕ外の補強層
１０Ｌ内の補強層
１１第１のゴムシート
１２第２のゴムシート
Ｍタイヤ最大幅位置

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カーカス本体部を有するカーカスと、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る空気入りタイヤであって、
前記カーカス本体部とサイドウォール部の外表面との間に、ゴム中に短繊維を配合させた短繊維配合ゴムを用いた補強ゴム層を設けるとともに、
該補強ゴム層は、タイヤ最大幅位置の半径方向外側に配されかつ前記短繊維のタイヤ周方向に対する傾斜角度α１を２５°以下とした１枚以上の第１のゴムシートからなる外の補強層と、前記タイヤ最大幅位置の半径方向内側に配されかつ前記短繊維のタイヤ周方向に対する傾斜角度α２を４５〜８０°とした１枚以上の第２のゴムシートからなる内の補強層とから形成されることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記内の補強層は、２枚の第２のゴムシートからなり、かつ各第２のゴムシートは、短繊維の配向方向を交差させたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記外の補強層は、前記短繊維の前記傾斜角度α１が０°より大の２枚の第１のゴムシートからなり、かつ各第１のゴムシートは、短繊維の配向方向を交差させたことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。