JP4521742B2

JP4521742B2 - 回転方向指定型の空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4521742B2
Application number: JP2000274591A
Authority: JP
Inventors: 雅輝安達
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2020-09-11
Also published as: JP2002087025A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイドウォール部が短繊維で補強された補強帯を有する回転方向指定型の空気入りラジアルタイヤ（セミラジアルを含む）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、空気入りラジアルタイヤのサイドウォール部は、一対のビード部間を補強するカーカス層とその外側のサイドウォールゴム層と内側のインナーライナー層などで形成され、サイドウォールゴム層は短繊維を含有しない場合が多い。そして、カーカス層を構成する複数のコードは、タイヤ半径方向に配置されているため、サイドウォール部を含むタイヤ全体について、外力の方向によって前後剛性が変化しないのが通常であった。
【０００３】
また、操縦安定性の向上などを目的として、サイドウォール部のカーカス層に外接するように、短繊維で補強された補強層を設ける技術が知られている。例えば、特開平１０−１０９５０６号公報には、回転方向指定の無いタイヤが短繊維を含む補強ゴム層を備えると共に、短繊維の９０％以上が周方向に対して０〜３０°の角度で配向したものが開示されている。また、特開平８−１７５１１９号公報には、上記と同様の補強ゴム層を備え、短繊維の９０％以上がタイヤ周方向に対して±２０°の範囲の角度で配向したものが開示されている。
【０００４】
一方、過去の知見から、特にアイス路面において制動性能を向上させるには、制動力がかかったときのタイヤサイドの反力が大きいほうが有利になり、逆に、駆動・加速性能を向上させるには、駆動力がかかったときのタイヤサイドの反力が小さいほうが有利になることが判っている。即ち、タイヤに加わる外力の方向の変化に対して異なる前後剛性（異方向性）を有することが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のラジアルタイヤでは、補強層の短繊維を、タイヤの左右両側で、各々の短繊維がタイヤ半径方向に対し、同じ方向に傾斜させる旨の記載は無く、また、回転方向指定の無いタイヤでは、タイヤ回転方向に対する等方向性を維持する必要があるため、短繊維がタイヤの左右両側で同じ方向に傾斜していることは考えにくい。従って、制動時と駆動時に異なる前後剛性を発現して、制動性能と駆動・加速性能の両者の性能を両立させることができなかった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、回転方向指定型の空気入りラジアルタイヤにおいて、制動時と駆動時とで前後剛性を変えることで、制動性能と駆動・加速性能とを両立させることができる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】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、一対の環状のビード部と、そのビード部から各々外周側へ延びるサイドウォール部と、そのサイドウォール部の各々の外周側端同士をショルダ部を介して連ねるトレッド部とを備える回転方向指定型の空気入りラジアルタイヤにおいて、前記サイドウォール部は短繊維で補強された補強帯を有すると共に、この補強帯はゴム成分１００重量部に対して２０〜６０重量部の短繊維を含有し、前記短繊維の主たる配向方向が、タイヤの左右両側で、タイヤ半径方向に対し回転先着側に傾斜していることを特徴とする。ここで、主たる配向方向とは、含有する短繊維全体のうち最も頻度の大きい配向方向を指す。
【０００８】
上記において、前記短繊維の主たる配向方向が、タイヤ半径方向に対し４５〜７５°であり、タイヤの左右両側で略同じ傾斜角度であることが好ましい。
【０００９】
［作用効果］
本発明の空気入りラジアルタイヤによると、サイドウォール部の補強帯に含まれる短繊維の主たる配向方向が、タイヤの左右両側で、タイヤ半径方向に対し回転先着側に傾斜しているため、配向方向と外力との関係から、制動時に生じる剪断力に対しては短繊維の補強作用が大きくなり、逆に駆動時の剪断力に対しては補強作用が小さくなる。つまり、両者の状態で前後剛性を変えることができ、制動時の反力を大きく、駆動時の反力を小さくすることで、制動性能と駆動・加速性能とを両立させられるようになる。
【００１０】
前記短繊維の主たる配向方向が、タイヤ半径方向に対し４５〜７５°であり、タイヤの左右両側で略同じ傾斜角度である場合、タイヤの左右両側の剛性バランスを好適に維持しつつ、前後剛性の異方向性を適度に発現することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、一般的な空気入りラジアルタイヤの構造の一例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は部分破断した斜視図である。
【００１２】
本発明の空気入りラジアルタイヤは、図１（ａ）に示すように、一対の環状のビード部１と、ビード部１から各々外周側へ延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２の各々の外周側端同士をショルダ部３を介して連ねるトレッド部４とを備える。そして、ビード部１にはカーカス層５に囲まれたビードワイヤーの集束体であるビード１ａとビードフィラー１ｂが配設され、このビード１ａによりカーカス層５の端部を巻き返して係止することで、ビード部１間がカーカス層５で補強された状態で、タイヤがリムＲ上に強固に嵌着される。カーカス層５の両側にはゴム層が形成され、チューブレスタイヤでは、最内層にインナーライナー層が形成される。また、図１（ｂ）の部分破断図に示すように、カーカス層５の外周部には、たが効果による補強を行うベルト層６が配置され、その外周表面にトレッドゴムによりトレッドパターン４ａが形成される。
【００１３】
上記のゴム層等の原料ゴムとしては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられる。これらのゴムはカーボンブラックやシリカ等の充填材で補強されると共に、加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等が適宜配合される。
【００１４】
また、ビードワイヤーとしては鋼線等が使用され、カーカス層５やベルト層６の構成材料としては、スチールや、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミド等の有機系繊維等が使用される。これらの材料は、いずれもゴムとの接着性を高めるべく、通常、表面処理や接着処理等がなされている。
【００１５】
本発明の空気入りラジアルタイヤは、上記のような空気入りラジアルタイヤにおいて、回転方向指定を有すると共に、図２に示すように、サイドウォール部２が短繊維７ａで補強された補強帯７を有する。本実施形態では、補強帯７は、サイドウォールゴムに短繊維７ａを配合することで、サイドウォール部２のカーカス層５の外側全体に成形されている。
【００１６】
そして、補強帯７に含まれる短繊維７ａは、その主たる配向方向Ａ２が、タイヤの左右両側で、タイヤ半径方向ＲＤに対し回転先着側Ａ１（従って、Ａ１は指定される回転方向と一致する）に傾斜している。図２は短繊維７ａの配向方向を示す概念図であり、（ａ）はタイヤの右側面図、（ｂ）はタイヤの左側面図である。
【００１７】
この短繊維７ａの傾斜角度θａは、タイヤ半径方向ＲＤに対し４５〜７５°が好ましく、５０〜５９°がより好ましい。傾斜角度θａが４５°未満では短繊維７ａの傾斜により異方向性を発現させる効果が小さくなり、７５°を超えると、同様に短繊維７ａの傾斜による改善効果が得にくくなる傾向がある。なお、短繊維７ａの引張弾性率や複合体としての引張弾性率が高いもの程、傾斜角度θａが小さくても異方向性を発現する効果が大きくなる。また、傾斜角度θａは、タイヤの左右両側で異なっていてもよいが、左右両側で略同じ傾斜角度であることが前述の理由より好ましい。
【００１８】
短繊維７ａとしては、例えば、ポリエステル、ナイロン、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、金属繊維、ウイスカ、ボロン、ガラス繊維等の無機材質が使用でき、これらは２種以上を使用することもできる。また、短繊維７ａはゴム成分との接着性を向上させるために表面処理を施してもよい。
【００１９】
短繊維７ａの平均長さは１０〜２０００μｍが好ましく、５０〜１０００μｍがより好ましい。また、短繊維７ａの平均径は０．０５〜５μｍが好ましい。そして、短繊維の配向性による異方向性の発現効果を高める上で、短繊維７ａのアスペクト比は１００〜２０００が好ましく、２００〜２０００がより好ましい。
【００２０】
補強帯７は、サイドウォールゴムに短繊維７ａを配合する場合、ゴム成分１００重量部に対して２〜６０重量部の短繊維７ａを含有することが好ましく、１０〜３０重量部がより好ましい。２重量部より含有量が少ないと補強効果により異方向性を発現する効果が不十分になり、６０重量部より多いと耐久性が低下する傾向がある。なお、上記のゴム成分としては、ＮＲ−ＳＢＲ、ＮＲ−ＢＲ、ＮＲ−ＥＰＤＭなどのサイドウォールに使用されるゴム材料が何れも使用できる。
【００２１】
本発明の空気入りラジアルタイヤの製造は、補強帯７に含まれる短繊維７ａを傾斜して配向させること以外は、従来技術のタイヤの製法と同じであり、当該製法に準じて製造することができる。短繊維７ａを傾斜させる方法としては、例えば、短繊維７ａが傾斜して配向したサイドウォールゴム用シートや補強層用シート用いて一次成型を行うか、また、二次成型時に短繊維７ａが傾斜して配向した細帯状ゴム（ストリップ）を渦巻き状にサイドウォール部に複数回巻いて配置する方法等が挙げられる。
【００２２】
上記の際、シートやストリップに配合する短繊維７ａをその長手方向に対して傾斜して配向させるには、例えば押出機にて短繊維７ａをストリップの長手方向に配向させつつ押出しながら、順次傾斜した角度で切断した後、切断した断片を切断方向に並べて接合したシートを得る方法や、押出機にて短繊維７ａを含むゴム組成物を円筒状に押し出す際に、らせん方向（母線から傾斜した方向）にねじりながら押出してらせん方向に短繊維７ａを配向させた後、その円筒状押出物を軸心に平行な方向に切断する方法などが挙げられる。
【００２３】
本発明の空気入りラジアルタイヤは、前述の如き作用効果によって高い制動性能を得る上で、ＡＢＳ装着車用タイヤが好ましく、また、アイス性能に特に優れるため、スタッドレスタイヤとして有用である。
【００２４】
〔他の実施形態〕
以下、本発明の他の実施形態について説明する。
【００２５】
（１）前述の実施形態では、補強帯がサイドウォール部のカーカス層の外側全体に成形されている例を示したが、サイドウォール部の一部分にだけ補強帯が設けられていてもよく、また、サイドウォール部からビード部又はショルダ部にかけて補強帯が設けられていてもよい。補強帯の幅が広いほど、異方向性の発現効果が高くなるが、同一幅の場合、ベルト端に近い部分に配置する方が効果的である。サイドウォール部の一部分に補強帯が設ける場合、短繊維を含有しないゴムとの複合シートを用いて形成することができる。
【００２６】
（２）前述の実施形態では、補強帯がサイドウォール部のカーカス層の外側全体に成形されている例を示したが、図３に示すように、カーカス層５とサイドウォールゴム層２ａとの間に、補強層２ｂを設けて補強帯を形成してもよい。
【００２７】
その場合、補強層２ｂは、ゴム成分１００重量部に対して２〜６０重量部の短繊維７ａを含有することが好ましく、１０〜３０重量部がより好ましい。２重量部より含有量が少ないと補強効果により異方向性を発現する効果が不十分になり、６０重量部より多いと耐久性が低下する傾向がある。上記ゴム成分としては、隣接層との接着性を有するゴム材料が何れも使用できる。なお、補強層２ｂには、カーボンブラック、オイル、老化防止剤、ワックス、加硫促進剤等の添加剤を配合してもよい。
【００２８】
補強層２ｂの厚みは、異方向性の発現効果を高めながら、サイドウォール部２を複層化する上で、０．５〜２．５ｍｍが好ましい。補強層２ｂの幅は、タイヤ高さＨの２５〜７０％が好ましく、タイヤ最大幅Ｗの位置を中心に配置するのが好ましい。図３に示す例では、補強層２ｂの外周側端部を最大幅を有するベルト層６に接する位置まで延在させており、補強効果による異方向性の発現効果をより高めている。
【００２９】
サイドウォールゴム層２ａは、補強層２ｂを覆うように配置され、短繊維７ａを含まないため、前述の実施形態と比較して、サイドウォール部２の耐候性を保持する上で有利になる。
【００３０】
図３に示す実施形態では、カーカス層５に接触して補強層２ｂが配置されるが、両層の間に、短繊維７ａを含まないゴム層を介在させてもよい。
【００３１】
（３）図４に示す実施形態は、更にカーカス層５とインナーライナー層８との間に、補強層２ｄを設けて補強帯を複数層で形成した例である。また、補強層２ｃの内周側端部は、ビードフィラー１ｂの上端より内側に配置してある。このよう複数の補強層２ｃ，２ｄを設ける場合、短繊維７ａの傾斜角度θａは両層でほぼ等しくなるようにするのが、異方向性の発現効果を高める上で好ましい。なお、補強層２ｃ，２ｄの幅や配置は、上記（２）の実施形態と同様であり、カーカス層５の内側に配置される補強層２ｄの厚みは、０．５〜１．５ｍｍが好ましい。
【００３２】
（４）前述の実施形態では、図１に示すような空気入りラジアルタイヤに、本発明を適用する例を示したが、従来公知の空気入りラジアルタイヤの何れにも本発明は適用できる。例えば、カーカス層５が複数層で形成されたタイヤや、カーカス層５がビード１ａで内側に巻き返されているタイヤでもよい。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、タイヤの各性能評価は、次のようにして行った。
【００３４】
（１）凍結路面での制動性能
タイヤを実車（国産２０００ｃｃのＡＢＳ装着ＦＦ車）に装着し、１名乗車の荷重条件にて、凍結した路面を走行させ、速度４０ｋｍ／ｈからのＡＢＳ制動距離を測定し、指数で評価した。なお、評価は従来品を１００としたときの指数表示で示し、数値が大きいほど良好な結果を示す。
【００３５】
（２）凍結路面での加速性能
タイヤを実車（国産２０００ｃｃのＡＢＳ装着ＦＦ車）に装着し、１名乗車の荷重条件にて、凍結した路面を走行させ、停止から３０ｍまでの走破タイムを測定し、指数で評価した。なお、評価は従来品を１００としたときの指数表示で示し、数値が大きいほど良好な結果を示す。
【００３６】
実施例１〜３
図１〜２に示す空気入りラジアルタイヤにおいて、表１に示す短繊維の傾斜角度（θａ）を採用して、通常のタイヤの製法に準じて１９５／６５Ｒ１５の空気入りラジアルタイヤを作製した。その際、短繊維としてポリエステル繊維（平均長さ３００μｍ、平均径０．５μｍ）をサイドウォール用シートのゴム成分（ＮＲ−ＢＲ系ゴム）１００重量部に対して、２０重量部使用した。
【００３７】
各試作タイヤについて上記の各性能評価を行った結果を表１に示す。なお、従来品は、サイドウォール部に短繊維を含まないものである。
【００３８】
比較例１
短繊維の傾斜角度を±７０°（タイヤの左右両側で逆方向に傾斜）とする以外は、実施例と同様にして１９５／６５Ｒ１５の空気入りラジアルタイヤを作製した。各試作タイヤについて上記の各性能評価を行った結果を表１に示す。
【００３９】
参考例１
短繊維の傾斜角度を８０°とする以外は、実施例と同様にして１９５／６５Ｒ１５の空気入りラジアルタイヤを作製した。各試作タイヤについて上記の各性能評価を行った結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】

表１の結果が示すように、本発明品では、凍結路面での制動性能と駆動・加速性能とを両立させることができた。これに対して、タイヤの左右両側で逆方向に短繊維が傾斜する比較例１では、異方向性が生じないため、加速性能が従来品より劣っていた。また、短繊維の傾斜角度が大き過ぎる参考例１では、異方向性を持たせたことによる効果が小さかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な空気入りラジアルタイヤの構造の一例を示す図
【図２】本発明の空気入りラジアルタイヤの一例の要部を示す側面図であり、（ａ）はタイヤの右側面図、（ｂ）はタイヤの左側面図
【図３】本発明の空気入りラジアルタイヤの他の例を示す断面図
【図４】本発明の空気入りラジアルタイヤの他の例を示す断面図
【符号の説明】
１ビード部
２サイドウォール部
２ｂ〜２ｄ補強層（補強帯）
３ショルダ部
７補強帯
７ａ短繊維
θａ傾斜角度
ＲＤタイヤ半径方向
Ａ１回転先着側（回転方向）
Ａ２主たる配向方向

Claims

一対の環状のビード部と、そのビード部から各々外周側へ延びるサイドウォール部と、そのサイドウォール部の各々の外周側端同士をショルダ部を介して連ねるトレッド部とを備える回転方向指定型の空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記サイドウォール部は、短繊維で補強された補強帯を有すると共に、この補強帯はゴム成分１００重量部に対して２０〜６０重量部の短繊維を含有し、前記短繊維の主たる配向方向が、タイヤの左右両側で、タイヤ半径方向に対し回転先着側に傾斜していることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記短繊維の主たる配向方向が、タイヤ半径方向に対し４５〜７５°であり、タイヤの左右両側で略同じ傾斜角度である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。