JP4383034B2

JP4383034B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4383034B2
Application number: JP2002292703A
Authority: JP
Inventors: 伸明南
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2022-10-04
Also published as: JP2004123019A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速耐久性とロードノイズ性能とを向上しうる空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高速道路網の整備化や自動車の高出力化、静粛化に伴い、空気入りタイヤにおいても、さらなる高速耐久性能の向上やロードノイズ性能が求められている。図１０には、従来の空気入りタイヤａのトレッド部の一例を示す。空気入りタイヤａは、タイヤ骨格をなすトロイド状のカーカスｂと、その外側に配されたスチールコードよりなる複数枚のベルトプライｃ１、ｃ２を重ねた強靱なベルト層ｃと、このベルト層ｃの外側に配されかつバンドコードをタイヤ赤道に対して実質的に平行に配列したバンド層ｆとが設けられている。
【０００３】
バンド層ｆのバンドコードには、従来、ナイロン等の比較的低弾性の有機繊維コードが用いられていた。しかし、ベルト層ｃに対する拘束力の不足から、近年では、バンドコードにアラミドやポリエチレンナフタレート（以下、単に「ＰＥＮ」ということがある。）等の高弾性の有機繊維コードを使用し、ベルト層ｃをより強固に締め付けすることが行われている（例えば下記特許文献１参照）。タイヤの高速走行時には、ベルト層ｃの両端部がタイヤ半径方向外側にせり上がるいわゆるリフティングが生じ、これが大きくなるとベルト層とトレッドゴムとが剥離する。バンド層ｆは、前記リフティングを抑制して高速耐久性を高める他、トレッド部の剛性を高め約２５０Hz付近のロードノイズ（車内騒音）を低減しうることが判明している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１４４８１４
【０００５】
また高速走行時、ベルト層ｃは、その中央部に比べて両端部がより大きくせり上がる。このため、バンド層ｆは、ベルト層ｃのほぼ全域を覆ういわゆるフルバンドプライｆ１と、ベルト層ｃの端部領域のみを覆うエッジバンドプライｆ２とを組み合わせ、ベルト層ｃの両端部に相対的に大きな締付力を与える。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高弾性の有機繊維コードを用いて上述のようなバンド層ｆを形成すると、図１１に誇張して示すように、エッジバンドプライｆ２の内端部Ｅの近傍を起点として、タイヤ加硫成形時に、ベルト層ｃがタイヤ半径方向の内方に折れ曲がる変形が生じやすい。このようなタイヤは、接地圧が不均一となり、操縦安定性の低下と偏摩耗をもたらす欠点がある。一方、バンド層ｆからエッジバンドプライｆ２を取り除き、フルバンドプライｆ２だけでバンド層ｆを構成すると、ベルト層ｃの両端部への締付力が低下する。
【０００７】
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、ベルト層のタイヤ半径方向外側に、高モジュラスの有機繊維からなるバンドコードを用いた１枚のフルバンドプライのみからなるバンド層を設けるとともに、少なくとも１枚のベルトプライのタイヤ軸方向の両端部に、ゴム中に短繊維を実質的にタイヤ周方向に平行に配向させた短繊維入りゴムシートを配することを基本として、ベルト層の変形などを抑制しつつ高速耐久性をより一層向上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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、
トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るトロイド状のカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されしかも複数枚のベルトプライからなるベルト層とを具えた空気入りタイヤであって、
前記ベルト層のタイヤ半径方向外側に、バンドコードをタイヤ赤道に対して実質的に平行に配列したバンドプライからなるバンド層が配されるとともに、
前記バンドプライが、前記ベルト層の実質的全幅を覆う１枚のフルバンドプライのみからなり、しかも前記バンドコードが、２％モジュラスが１００００（Ｎ／mm²）以上の有機繊維からなる。
【０００９】
また請求項１に係る発明は、前記ベルト層が、タイヤ半径方向内側に配された内のベルトプライと、その外側に配されかつ前記内のベルトプライよりも小巾の外のベルトプライとからなり、
かつ前記内のベルトプライのタイヤ軸方向の両端部に、ゴム中に短繊維を実質的にタイヤ周方向に平行に配向させた短繊維入りゴムシートに配するとともに、
該内のベルトプライのタイヤ半径方向外側面に隣接する外片のタイヤ軸方向の長さが１０〜５０mm、この外片のタイヤ軸方向の内端が前記外のベルトプライのタイヤ軸方向の外端よりもタイヤ軸方向内方に５〜１５mmを隔てることを特徴としている。
【００１０】
また請求項２に係る発明は、前記短繊維入りゴムシートが、前記ベルトプライのタイヤ半径方向外側面に隣接する前記外片と、前記ベルトプライのタイヤ半径方向の内側面に隣接する内片と、これらを継ぐ継ぎ片とを一体に具える断面略横Ｕ字状をなすことを特徴とする。
【００１１】
また請求項３記載の発明は、前記短繊維入りゴムシートが、前記外片と，内片とがベルトプライと１０〜５０mmの重なり幅を有することを特徴とする。
【００１２】
また請求項４記載の発明は、前記フルバンドプライは、そのタイヤ軸方向の外端が、タイヤ軸方向の幅が最も広いベルトプライの外端からタイヤ軸方向内側に１０mm以内の領域にあることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態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断面図を示し、左半分は右半分とほぼ対称に現れる。図において本実施形態の空気入りタイヤ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に至るトロイド状のカーカス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２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が例示される。
【００１４】
前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば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で構成されている。カーカスコードは、本例ではポリエステルコードが採用される。ただし、これ以外にもナイロン、レーヨン、アラミドなどの有機繊維コードや必要によりスチールコードをも採用できる。
【００１５】
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からのびて前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを一体に有する。また前記本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、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が配される。これは、ビード部４の曲げ剛性を高めるのに役立つ。ビードエーペックスゴム８のゴム硬さは、例えばＪＩＳデュロメータＡ硬さで６５〜９０度程度、より好ましくは７０〜９０度とすることが望ましい。また前記折返し部６ｂは、そのタイヤ半径方向の外端部をタイヤ軸方向最外側の総巾位置Ｍよりもタイヤ半径方向外側に位置させている。これにより、カーカスプライ６Ａは、いわゆるハイターンアップ構造となり、タイヤの横剛性を向上し操縦安定性を高めうる。
【００１６】
前記ベルト層７は、本例ではタイヤ半径方向内側に配された内のベルトプライ７Ａと、その外側に配されかつ前記内のベルトプライ７Ａよりも小巾の外のベルトプライ７Ｂとから構成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、それぞれの幅中心線をタイヤ赤道Ｃに揃えて配置される。また各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードをタイヤ赤道に対して例えば１０〜４５°の小角度で傾けて配列したプライからなり、前記ベルトコードが互いに交差する向きに重ね合わされている。前記ベルトコードは、本例ではスチールコードが採用される。ただし、アラミド、レーヨン等の高弾性の有機繊維コードも必要に応じて用いうる。
【００１７】
ベルト層７のタイヤ半径方向外側にはバンド層９が配置される。
該バンド層９は、バンドコードをタイヤ赤道に対して実質的に平行に配列されたバンドプライ９Ａにより構成される。「タイヤ赤道に対して実質的に平行」とは、バンドコードとタイヤ赤道とのなす角度が５゜以下である場合を含む。本例のバンドプライ９Ａは、ベルト層７の実質的全幅を覆う１枚のフルバンドプライのみからなる。「ベルト層の実質的全域」とは、図２に部分的に拡大して示すように、バンドプライ９Ａのタイヤ軸方向の外端９ｅが、タイヤ軸方向の幅が最も広いベルトプライ７Ａの外端７Ａｅからタイヤ軸方向内側に１０mm以内の領域Ｐにあれば足りる。特に好ましくは、バンドプライ９Ａの外端９ｅと前記ベルトプライの外端７Ａｅとを位置ずれさせ、前記外端９ｅを前記領域Ｐ内に含ませるのが良い。これにより、広い範囲でベルトプライに締付力を付与しつつバンドプライ９Ａの外端９ｅと、ベルトプライ７Ａの外端７Ａｅとが整一することによる大きな剛性段差が生じるのを防ぎ、この部分が損傷の起点となるのを効果的に防止できる。
【００１８】
前記バンドコードには、２％モジュラスが１００００（Ｎ／mm²）以上の有機繊維コードが用いられる。具体的には、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、芳香族ポリアミド、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）等の高モジュラスの有機繊維コードを用いるのが好適である。このような高モジュラスの有機繊維コードをバンドコードとして使用することにより、トレッド部２の剛性を高め、ベルト層７のリフティングとロードノイズの発生を抑制する。
【００１９】
バンドコードの２％モジュラスが１００００（Ｎ／mm²）未満になると、１枚のフルバンドプライでは、ベルト層７への締付力が不足しやすくさらなる高速耐久性の向上が期待できない。逆にバンドコードの２％モジュラスが大きすぎても伸びが極端に小さくなり、疲労耐久性が悪化する傾向がある。このような観点より、バンドコードには、２％モジュラスが１００００〜１５０００（Ｎ／mm²）、さらに好ましくは１１０００〜１３０００（Ｎ／mm²）のものを採用するのが望ましい。
【００２０】
またバンド層９は、ベルト層７の両端部のみを覆う従来のエッジバンドプライを含んでいない。これにより、エッジバンドプライによってベルト層７の両端部へ過度の締付力が作用するのを防ぎ、ひいてはベルト層７のいびつな変形を防止できる。なおバンド層９を２枚のフルバンドプライで構成することも考えられるが、この場合には、トレッド重量が増すため高速耐久性に不利に働きやすく、またクラウン部の剛性を過度に高めて振動吸収性や乗り心地の悪化などを招きやすくなるため好ましくない。
【００２１】
そして本発明の空気入りタイヤ１では、少なくとも１枚のベルトプライ７Ａ及び／又は７Ｂのタイヤ軸方向の両端部に、短繊維入りゴムシート１０を隣接させて配したことを特徴事項の一つとしている。前記短繊維入りゴムシート１０は、図３に示すように、ゴムＧ中に短繊維Ｆが実質的にタイヤ周方向Ａに平行に配向されて一体化している。このような短繊維入りゴムシート１０は、短繊維Ｆとゴムとを混練し、これを例えば成形ダイを具えた押出機を用いてシート状に連続して押出すことにより、短繊維Ｆを押出し方向に配向させて成形される。そして、この短繊維Ｆの配向方向をタイヤ周方向Ａに沿わせて使用される。
【００２２】
図４に示すように、本実施形態では短繊維入りゴムシート１０は、ベルトプライ７Ａ及び７Ｂ各々に隣接して配される。また本例の短繊維入りゴムシート１０は、ベルトプライのタイヤ半径方向の内側面に隣接する内片１０ｉと、ベルトプライのタイヤ半径方向外側面に隣接する外片１０ｏと、これらを継ぐ継ぎ片１０ｃとを一体に具える断面略横Ｕ字状に配されたものが例示される。これにより、ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、いずれもその外端部が短繊維入りゴムシート１０でカバリングされる。
【００２３】
短繊維入りゴムシート１０は、タイヤ周方向Ａに対する弾性率が短繊維Ｆによって高められる。本実施形態の短繊維入りゴムシート１０は、タイヤ周方向Ａの弾性率は、タイヤ軸方向Ｂの弾性率の１５ないし２５倍の異方性を持つ。ベルトプライ７Ａ又は７Ｂには、このような短繊維入りゴムシート１０が隣接し、とりわけ本例のようにベルトプライの外端部がカバリングされるときには、高速走行時のベルトプライの外端部のタイヤ周方向への伸びは勿論、タイヤ半径方向への変形が抑制される。また、このような短繊維入りゴムシート１０は、バンドコードを用いたバンド層に比べるとベルト層７への締付力が小さいため、従来のようなベルト層７の折れ曲がり変形などを防止し成形不良などを減じ得る。このように本発明の空気入りタイヤ１では、バンド層９によるベルト層７の外端部への締付力の不足を、短繊維入りゴムシート１０をベルトプライの外端部に隣接して配することにより補い、成形不良を減じつつ高速耐久性を高めることができる。
【００２４】
前記短繊維入りゴムシート１０は、例えば成形時の厚さｔ（図３に示す）が０．５〜１．５mm程度のものが好ましい。厚さｔが大きすぎると、短繊維の配向度が低下しやすく、逆に小さすぎると短繊維ＦとゴムＧとの界面からクラック等が生じやすく、耐久性に劣る傾向がある。また短繊維Ｆとしては、特に限定はされないが、例えばナイロン、レーヨン、ポリエステル、ビニロン、芳香族ポリアミド、セルロース樹脂、結晶性ポリブタジエン、木綿糸といった各種の有機材料からなる短繊維を用いるのが好適である。また短繊維入りゴムシート１０を構成するゴム基材は、例えば天然ゴム又は／及びジエン系合成ゴムの１種又は２種以上のゴムをブレンドして適宜採用でき、前記短繊維の他、充填材、補強材、加硫促進剤など適宜の配合剤を添加しうるのは言うまでもない。
【００２５】
また短繊維Ｆは、その平均径が例えば１μｍ〜０．１mm、さらに好ましくは５〜２０μｍであり、かつ平均長が例えば２０μｍ〜２mm、さらに好ましくは１００〜８００μｍであるものが好ましい。短繊維Ｆの平均径又は平均長が前記値よりも小であるとゴムの弾性率を高める効果が相対的に劣る一方、前記値をこえて大きくなると短繊維入りゴムシート１０の耐疲労性が悪化するためである。なお本明細書において「短繊維が実質的にタイヤ周方向に配向された」とは、配合された９０％以上の短繊維の長手方向の傾きがタイヤ周方向に対して０〜２０°の小角度範囲内であれば足りる。
【００２６】
また短繊維Ｆは、ゴム基材１００重量部中に５〜２０重量部、好ましくは１０〜１８重量部混入するのが望ましい。前記短繊維がゴム基材１００重量部中に５重量部未満しか配合されていないと、短繊維による周方向の補強効果が得られ難くなる。逆に短繊維が２０重量部を超えて配合されるとゴム基材とのなじみが悪くなりゴムとの接着性や加硫後の耐久性などが低下する傾向がある。
【００２７】
また図５に模式的に示すように、短繊維入りゴムシート１０とベルトプライ７Ａ又は７Ｂとのタイヤ軸方向の重なり長さＬ１は、例えば１０〜５０mmとすることが望ましい。前記長さＬ１が小さすぎると、ベルトプライ７Ａ又は７Ｂの外端部への拘束力が不足しやすく、逆に大きすぎると、ショルダ部だけを拘束するという利点が損なわれ好ましくない。特に好ましくは前記長さＬ１を１２〜２０mmとするのが望ましい。本例では、内、外のベルトプライ７Ａ、７Ｂに配された短繊維入りゴムシート１０Ａ、１０Ｂは、いずれも外片１０ｏ、内片１０ｉの前記長さＬ１を１０〜５０mmの範囲で設定している。
【００２８】
また少なくとも内のベルトプライ７Ａに配された短繊維入りゴムシート１０Ａは、外片１０ｏのタイヤ軸方向の内端１０ｅが外のベルトプライ７Ｂのタイヤ軸方向の外端７Ｂｅよりもタイヤ軸方向内方に５〜１５mmの距離Ｌ２を隔てるものを例示する。これにより、各ベルトプライと短繊維入りゴムシート１０との各端部が整一するのを防ぎ、耐久性の悪化をより効果的に防止する。
【００２９】
また短繊維入りゴムシート１０は、図６、図７に示すように、少なくとも１枚のベルトプライ７Ａ又は７Ｂに配することでも良い。さらに図８に示すように、２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂをともに包み込むように形成することもできる。さらに図９に示すように、短繊維入りゴムシート１０を横Ｕ字状ではなく、シート状として用いても良い。
【００３０】
【実施例】
タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５の乗用車用空気入りラジアルタイヤを表１に示す仕様にて試作するとともに（実施例１〜３、比較例１、２）、高速耐久性、ロードノイズ、ベルト層の変形についてテストした。なおバンドコードには、いずれもＰＥＮを用いた。なお表１中、「ＦＢ」はフルバンドプライ、「ＥＢ」はエッジバンドプライを意味している。またバンドプライの構造及び短繊維入りゴムシートの配設構造以外には実質的に同一の構造を採用した。また短繊維入りゴムシートはアラミド短繊維（平均径１０μｍ、平均長５００μｍ）を天然ゴムを主体とするゴム基材１００重量部に対して１２重量部配合し、厚さ０．７mmで成形した。テスト方法は次の通りである。
【００３１】
＜高速耐久性＞
供試タイヤを１５×６ＪＪのリムにリム組みし、内圧２６０ｋＰａを充填して３時間以上放置後、内圧を２６０ｋＰａに再調整した。そして、速度４０km／Ｈから１０分づつ中断することなく試験速度を１０km／Ｈごとに上昇させてドラム試験機で走行させるとともに、タイヤが損傷することなく走行し得た最高速度を測定した。評価は、比較例１の速度を１００とする指数で表示した。数値が大きいほど良好である。
【００３２】
＜ロードノイズ性能＞
各試供タイヤを、リム（１５×６ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）にて国産ＦＦ乗用車（排気量２０００cm³）の全輪に装着し、スムース路面を速度５０ｋｍ／ｈにて走行させ、運転席左耳許位置にて１／３オクターブの２５０Hzバンドの騒音レベル（ｄＢ）を測定し、比較例１を１００とした指数で表示している。数値が大きいほどロードノイズが小さく良好であることを示す。
【００３３】
＜ベルト層の変形＞
前記加硫成形後、タイヤを解体し、ベルト層の変形を調べた。
テスト結果などを表１に示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
テストの結果、実施例のタイヤは、比較例１のタイヤに比べて高速耐久性とロードノイズ性能とをほぼ同程度まで向上しており、しかもベルト層の変形は生じていないことも確認できた。
【００３６】
【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、高弾性の有機繊維コードからなる１枚のフルバンドプライと、ベルトプライの外端部に隣接して配された短繊維入りゴムシートとの組み合わせによって、ベルト層の折れ曲がりなどを招くことなく高速耐久性とロードノイズ性能とをバランス良く向上しうる。
【００３７】
また請求項２記載の発明のように、短繊維入りゴムシートは、断面略横Ｕ字状をなすことにより、ベルトプライの外端部をより確実に拘束でき、さらに耐久性を向上できる。また請求項３ないし４記載の発明のように、短繊維入りゴムシートのベルトプライとの重なり幅や、その外端とベルトプライの外端の位置などを規制したときには、ベルト層の端部での損傷の発生を防止し、さらに高速耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す空気入りタイヤの断面図である。
【図２】その部分拡大図である。
【図３】短繊維入りゴムシートの一例を示す斜視図である。
【図４】ベルト層の端部の部分拡大図である。
【図５】その模式図である。
【図６】本発明の他の形態を示すベルト層の端部の部分拡大図である。
【図７】本発明の他の形態を示すベルト層の端部の部分拡大図である。
【図８】本発明の他の形態を示すベルト層の端部の部分拡大図である。
【図９】本発明の他の形態を示すベルト層の端部の部分拡大図である。
【図１０】従来の空気入りタイヤのトレッド部の部分断面図である。
【図１１】従来の空気入りタイヤのトレッド部の部分断面図である。
【符号の説明】
１空気入りタイヤ
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カーカスプライ
７ベルト層
７Ａ内のベルトプライ
７Ｂ外のベルトプライ
８ビードエーペックスゴム
９バンド層
９Ａバンドプライ
１０短繊維入りゴムシート
１０ｉ内片
１０ｏ外片
１０ｃ継ぎ片

Claims

トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るトロイド状のカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されしかも複数枚のベルトプライからなるベルト層とを具えた空気入りタイヤであって、
前記ベルト層のタイヤ半径方向外側に、バンドコードをタイヤ赤道に対して実質的に平行に配列したバンドプライからなるバンド層が配されるとともに、
前記バンドプライが、前記ベルト層の実質的全幅を覆う１枚のフルバンドプライのみからなり、しかも前記バンドコードが、２％モジュラスが１００００（Ｎ／mm²）以上の有機繊維からなり、
前記ベルト層は、タイヤ半径方向内側に配された内のベルトプライと、その外側に配されかつ前記内のベルトプライよりも小巾の外のベルトプライとからなり、
かつ前記内のベルトプライのタイヤ軸方向の両端部に、ゴム中に短繊維を実質的にタイヤ周方向に平行に配向させた短繊維入りゴムシートに配するとともに、
該内のベルトプライのタイヤ半径方向外側面に隣接する外片のタイヤ軸方向の長さが１０〜５０mm、この外片のタイヤ軸方向の内端が前記外のベルトプライのタイヤ軸方向の外端よりもタイヤ軸方向内方に５〜１５mmを隔てることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記短繊維入りゴムシートは、前記ベルトプライのタイヤ半径方向外側面に隣接する前記外片と、前記ベルトプライのタイヤ半径方向の内側面に隣接する内片と、これらを継ぐ継ぎ片とを一体に具える断面略横Ｕ字状をなすことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記短繊維入りゴムシートは、前記外片と，内片とがベルトプライと１０〜５０mmの重なり幅を有する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。
前記フルバンドプライは、そのタイヤ軸方向の外端が、タイヤ軸方向の幅が最も広いベルトプライの外端からタイヤ軸方向内側に１０mm以内の領域にあることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。