WO2011142389A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

　安価にかつ容易に製造することができるとともに、従来は廃棄していた端材を活用することが可能な補強部材を用いることで、タイヤの重量増や性能低下などを伴うことなく、所望の補強効果を実現した空気入りタイヤを提供する。　一対のビード部１１と、ビード部に連なる一対のサイドウォール部１２と、両サイドウォール部間に跨るトレッド部１３とからなり、これら各部をビード部内にそれぞれ埋設された一対のビードコア１相互間にわたって補強する１層以上のカーカス２を備える空気入りタイヤである。めっきまたは接着剤処理された補強繊維と、補強繊維を被覆するゴムと、からなる補強層３を備え、補強繊維の少なくとも一端が補強層３内で終端し、かつ、補強層３に対し垂直な方向に補強繊維を投影した投影部が、少なくとも一部で交差している。

Description

空気入りタイヤ

　本発明は空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、補強部材の改良に係る空気入りタイヤに関する。本発明は、乗用車用タイヤの他、トラック、バス等の重荷重用車両に用いられる重荷重用タイヤにおいても有用である。

　従来より、空気入りタイヤにおいては、ビード部からトレッド部にわたる各部位について、有機繊維コードやスチールコードを一定方向に引き揃えてゴム引きしてなる補強部材を配置して、補強を図ることが行われている。

　かかる補強部材に関しては、従来より種々検討がなされてきている。例えば、特許文献１には、ゴムに短繊維を配合し、短繊維配向方向のモジュラスｂとその直角方向のモジュラスａとの比ｂ／ａを１．５以上にしたゴム補強層を、タイヤショルダー部からビード部の少なくとも一部に、短繊維配向方向が互いに交差するように２層以上設け、略半量の短繊維をタイヤ周方向に対して＋２５°～＋６５°の角度で配置し、残りの短繊維をタイヤ周方向に対して－２５°～－６５°の角度で配置した空気入りタイヤが開示されている。

特開平１１－３３４３２３号公報（特許請求の範囲等）

　しかしながら、従来一般的に使用されている補強部材は、有機繊維やスチールの単線または撚りコードを一定方向に引き揃えてなるゴム複合材からなるので、製造上、撚り線工程や引き揃え圧延工程などに多大な工数がかかるという難点があった。また、上記補強部材の端部には、ゴムとの接着作用を有しないコード切断面が一定間隔で並ぶ状態となるので、この切断面がコードとゴムとの剥離の起点となって、悪路走行や重荷重走行により、補強層端部を起点とするセパレーションが発生するおそれが避けられないという問題もあった。

　一方で、タイヤの製造過程においては、ベルトやカーカスなどの製造時に、有機繊維やスチールの単線または撚りコードの端部が半端な長さで残ることになるが、上記補強部材においては補強コードの規則的な配置が必須となるので、このような半端な長さの端材は使用できず、廃棄処分せざるを得なかった。さらに、上記補強部材では、コード方向に沿う一方向の補強となるため、耐カット性の向上等のために、タイヤの周方向および径方向（プライコード方向）を同時に補強することはできない。このようにコードが単一方向に規則的に配列された補強層は、外力に対して異方性を持ち、コード延在方向には強い反面、コード配列方向には弱い特性を有するため、特に、せん断や打突などの外力に弱いという難点があった。この場合、２層の補強層を交錯して積層すれば、二方向の補強は可能となるが、この場合、補強層の厚みの増大に伴うタイヤの重量増や、層間せん断歪の増大による転がり抵抗および耐久性能の大幅な悪化が不可避であった。また、コードを複数方向に配列した補強層においては、コード配置が複雑であるために、製造工数やコストが増加するという難点があった。

　さらに、特にビード部（ビードフィラー部）については、耐久性を向上させるために有機繊維コードや金属コードを用いた補強部材を配置することで、ビード部の剛性、すなわち、上下ばね成分を高めて、ホイールの回転力をタイヤに伝えて追従性を高める技術が知られている。しかし、その一方、ビード部の剛性が高くなりすぎると、乗り心地が悪化したり、タイヤが突っ張って接地面積が減少し、操縦安定性およびウェット性が低下してしまうという懸念もあり、これらビード部耐久性と操縦安定性およびウェット性とは、互いに二律背反の関係にあるものであった。

　そこで、本発明の目的は、従来の補強部材における上記のような問題点を解消して、安価にかつ容易に製造することができるとともに、従来は廃棄していた端材を活用することが可能な補強部材を用いることで、タイヤの重量増や性能低下などを伴うことなく、所望の補強効果を実現した空気入りタイヤを提供することにある。

　本発明者は鋭意検討した結果、所定の条件を満足する補強繊維を用いた特定構造の補強部材を用いることで、安価に、かつ、タイヤ性能を損なわずに所望の補強効果を得ることができ、また、端材の活用にも寄与できることを見出して、本発明を完成するに至った。

　すなわち、本発明は、一対のビード部と、該ビード部に連なる一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部間に跨るトレッド部とからなり、これら各部を該ビード部内にそれぞれ埋設された一対のビードコア相互間にわたって補強する１層以上のカーカスを備える空気入りタイヤにおいて、
　めっきまたは接着剤処理された補強繊維と、該補強繊維を被覆するゴムと、からなる補強層を備え、該補強繊維の少なくとも一端が該補強層内で終端し、かつ、該補強層に対し垂直な方向に該補強繊維を投影した投影部が、少なくとも一部で交差していることを特徴とするものである。

　本発明において、前記補強層は、前記ビード部ないし前記サイドウォール部に配置されているものとすることが好ましい。また、前記補強層の目付け密度は、好適には５０ｇ／ｍ^２以上１５００ｇ／ｍ^２以下である。さらに、前記補強繊維の長さは、３ｍｍ～１００ｍｍの範囲内とすることが好ましく、前記補強繊維の径は、０．０７ｍｍ～０．５０ｍｍの範囲内とすることが好ましい。さらにまた、前記補強繊維としては、無機繊維を好適に用いることができる。

　本発明によれば、従来に比し安価にかつ容易に製造することができ、端材を活用することが可能な補強部材を用いることで、タイヤ性能を損なうことなく所望の補強効果を実現した空気入りタイヤを得ることが可能となった。

本発明の空気入りタイヤの一例を示す幅方向断面図である。 本発明に係る補強層の一例を示す模式図である。 本発明の空気入りタイヤの他の例を示す幅方向断面図である。 本発明の空気入りタイヤのさらに他の例を示す幅方向断面図である。 実施例における供試タイヤの上下ばね、横ばねおよび前後ばねに相当する各方向のタイヤ剛性指数を示すグラフである。 上下ばねと接地形状との関係を示す模式図である。 本発明の空気入りタイヤのさらに他の例を示す幅方向断面図である。 ゴム－スチールフィラメント複合体層の配設範囲を示す概略説明図である。 本発明の空気入りタイヤのさらに他の例を示す幅方向断面図である。 本発明の空気入りタイヤのさらに他の例を示す幅方向断面図である。

　以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
　図１に、本発明の空気入りタイヤの一例の幅方向断面図を示す。図示するように、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部１１と、それに連なる一対のサイドウォール部１２と、両サイドウォール部１２間に跨るトレッド部１３とからなり、これら各部をビード部１１内にそれぞれ埋設された一対のビードコア１相互間にわたって補強する１層以上のカーカス２を備えている。また、ビードコア１のタイヤ半径方向外側には、ビードフィラー４が配置されている。

　本発明のタイヤは、補強繊維と、これを被覆するゴムとからなる補強層３を備える点に特徴を有する。図２に、本発明に係る補強層の一例を示す模式図を示す。図示するように、かかる補強層３は、めっきまたは接着剤処理された補強繊維２１と、ゴム２２とからなる。また、補強繊維２１は、図示するように、その少なくとも一端が補強層３内で終端しており、すなわち、補強層３の幅方向端部間で連続して延在しない長さの短い繊維からなる。さらに、補強繊維２１は、図示するように、補強層３に対し垂直な方向に補強繊維２１を投影した投影部が、少なくとも一部で交差するように、ゴム２２内に埋設されている。なお、本発明に係る補強層は、厚みを有する平面状をなす。

　このような構成としたことで、補強層３の補強繊維２１として、従来は廃棄物となっていた端材を利用することが可能となり、廃材の有効利用を図ることが可能となった。また、本発明に係る補強層は、従来のコード補強層とは異なり、製造上、撚り線や引き揃え圧延などの工程を要しないので、製造が容易であって、この点でもコスト性に優れている。さらに、本発明に係る補強層においては、その端部に補強繊維の断面が並ぶことがないので、補強層端部を起点とするセパレーションの問題も有しない。さらにまた、本発明に係る補強層においては、補強繊維２１の延在方向が一方向に引き揃っておらず、図示するように、補強繊維２１が、補強層の面内において少なくとも二方向にてランダムに、すなわち、無配向にて分散されているので、方向性を有しないバランスのよい補強が可能である。

　本発明において、補強層３の目付け密度は、好適には５０ｇ／ｍ^２以上１５００ｇ／ｍ^２以下、より好適には８０ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下、さらに好適には１００ｇ／ｍ^２以上２００ｇ／ｍ^２以下である。目付け密度が５０ｇ／ｍ^２未満では、補強層３による補強効果が小さくなって、十分なタイヤ剛性向上効果を安定的に得ることができないおそれがある。また、補強層３の均一性が損なわれるので、ユニフォミティを決定する成分である、タイヤ形状やタイヤ剛性の周方向均一性が低下するという点からも好ましくない。一方、目付け密度が１５００ｇ／ｍ^２を超えると、補強層３の重量や厚さが増大して、コスト高を招くことに加え、タイヤの重量増や、フレッティングやワイルドワイヤに起因する耐久性能の悪化を生ずるおそれが高くなる。また、補強層３をサイドウォール部の補強に用いた場合には、縦バネが大きくなりすぎて、乗り心地性が大幅に悪化するおそれがある。ここで、本発明において、補強層３の目付け密度とは、１層の補強層内における単位面積あたりの補強繊維の総重量を意味する。すなわち、図２中に矢印で示す点線中の単位面積Ｓ内に含まれる、補強層３の１層あたりの補強繊維２１の総重量が、本発明における目付け密度である。

　なお、補強層３の目付け密度が小さい場合には、補強幅を広げることで、所望の剛性を得ることができるものとなる。一方、補強層３の目付け密度が大きい場合には、補強幅を狭くすることで、補強部近傍がより柔軟に変形できるものとなって、耐久性の悪化を抑制できるとともに、重量増やコスト高の問題を回避できる。また、この場合、補強繊維の径を太径化することで、カット工数の増加を抑制してコスト性を向上できるとともに、補強繊維一本あたりの専有面積が大きくなるので、補強繊維の本数も少なくでき、これにより、過剰な剛性の増大を防止して、耐久性も向上できる。さらに、補強繊維の長さを短くすることによっても、過剰な剛性の増大を防止することができる。

　補強層３において用いる補強繊維としては、長さが、好適には３ｍｍ～１００ｍｍ、より好適には１０ｍｍ～１００ｍｍ、さらに好適には１０ｍｍ～３０ｍｍの範囲内のものを用いる。また、その径は、０．０７ｍｍ～０．５０ｍｍ、特には０．１０ｍｍ～０．５０ｍｍの範囲内であることが好ましい。補強繊維の長さが、短すぎるとカット工数が増加し、長すぎると、生タイヤの成型後の拡張工程における成型性が悪化するので、いずれも好ましくない。また、特に、本発明を重荷重用タイヤに適用する場合には、上記補強繊維として、長さが、好適には１０ｍｍ～１００ｍｍ、より好適には２５ｍｍ～５０ｍｍのものを用いる。補強繊維の繊維長の最好適範囲が、重荷重用タイヤにおいて乗用車用タイヤよりも長い範囲を含むのは、以下のような理由による。すなわち、補強繊維の繊維長が長くなると、補強層の曲げ剛性が大幅に増大するが、乗用車用タイヤの場合、内圧が２００ｋＰａ程度と低いので、過剰な曲げ剛性の増大によりタイヤが必要以上に硬くなって、接地面積の減少などを引き起こしてしまう。これに対し、重荷重用タイヤの場合は、内圧が９００ｋＰａ程度と乗用車用タイヤと比較して高いので、補強繊維の繊維長が長くても、多少の曲げ剛性の増大は許容できるためである。本発明においては、全ての補強繊維が単一長さおよび径である必要はなく、複数種の長さおよび径を有する補強繊維を混合して使用してもよいが、上記範囲内の長さおよび径のものを用いることが好適である。特に、補強繊維の長さが長すぎると、補強層３の均一性が損われるので、ユニフォミティを決定する成分である、タイヤ形状やタイヤ剛性の周方向均一性が低下するという点から好ましくない。また、補強繊維の断面形状は、基本的に円形であるが、楕円または三角形などの多角形状のものを用いてもよい。

　上記補強繊維としては、いかなる材質のものを用いてもよく、通常、タイヤの補強部材に用いられている各種材料のうちから、適宜選択して用いることが可能である。具体的には例えば、無機繊維としては、スチールフィラメント等の金属繊維やガラス繊維など、有機繊維としては、芳香族ポリアミド繊維や脂肪酸ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゼンオキサゾール繊維、ポリビニルアルコール系合成繊維、炭素繊維などが挙げられる。本発明においては、短繊維として、上記のうちでも、無機繊維、特にはスチールフィラメントを用いることが好ましい。

　上記無機繊維ないし有機繊維からなる補強繊維は、タイヤ補強用のコード製造過程において、めっき後伸線工程や撚り線工程等で発生する端材（残糸からなる廃棄物）や、タイヤ製造工場のコード圧延工程で発生する端材などから製造することができる。本発明においては、このような従来は廃棄されていた端材を使用することができるため、従来に比して大幅なコストダウンを図ることができるとともに、廃棄物の削減にも寄与できるものである。

　すなわち、スチールコード等の金属コードは、めっき処理されたフィラメントの単線が巻かれた複数のリールからフィラメントを巻き出して、張力を利用してフィラメント束を撚り合わせることにより製造される。また、有機繊維等からなる非金属コードは、撚ったフィラメント束に接着剤を塗布するディッピング処理を施すことにより、製造される。金属の撚りコードを製造する際には、各リールのいずれか一つが空となった時点で、他のリールにフィラメントが残っていたとしても、残ったフィラメントは廃棄される。また、調整などのために製造工程を停止した後、再開する際にも、コード端部の調整部分は廃棄される。さらに、金属コードおよび非金属コードのいずれも、張力を利用して補強部材を製造しているため、物理的に張力を確保できないコード端部についても廃棄される。本発明においては、このようなタイヤ製造における各プロセスで生ずるコードの端材を有効利用して、補強層３を形成することができるものである。

　なお、短繊維として、長さ５．０ｍｍ以下程度、通常２ｍｍ～３ｍｍの極めてミクロな繊維を、トレッドゴム中に含有させることで氷上性能を向上させる技術は、従来よりよく知られている。しかし、上記のように廃材を有効利用することを考慮した場合、コードの端材をミクロな短繊維に切断して用いると、製造工数およびコストの増加となる。また、本発明においては、使用する補強繊維がある程度の長さおよび目付け密度を有しないと、補強繊維同士が交差しないか、または、交差しても強度および剛性における補強効果が十分得られない。したがって、上記のような長さおよび目付け密度等を有する補強繊維を用いることが好適である。但し、長さの短い補強繊維のみ、または、長さの長い補強繊維のみを用いると、十分な補強効果が得られないか、または、耐久性に問題を生ずるおそれがある。

　また、上記補強繊維は、ゴム中に埋設されて補強層３を形成するものであるため、ゴムとの接着性を確保するために、めっきまたは接着剤処理されていることが必要である。すなわち、本発明においては、補強繊維が金属繊維の場合はめっき処理されているもの、補強繊維が有機繊維の場合は接着剤処理されているものを用いる。スチールフィラメント等の金属繊維において、例えば、一般的なＣｕ＋Ｚｎめっきを施した場合には、めっき中のＣｕが、補強層３を形成する際にゴムと補強繊維とを接着する役割を担う。金属コード表面にめっき処理が施されていない場合、ゴムと補強繊維とが剥離しやすくなり、補強繊維に沿って剥離の進展が容易に発生してしまう懸念もある。したがって、本発明においては、補強繊維として金属繊維を用いる場合には、めっきされたものを用いることが必要であり、撚り線コードを原料とする場合も、単線がめっきされていることが必要である。なお、金属コードが銅線からなる場合は、銅線そのものが接着効果を持つため、めっき処理は要しない。また、有機繊維等からなる非金属コードの場合には、常法に従い接着剤のディッピング処理を施したものを用いることで、めっきされた金属コードと同様に、ゴムとの間の接着性を確保することが可能である。

　ここで、補強繊維としての金属繊維表面に設けるめっきとしては、特に制限はなく、ブラスやブロンズ、Ｃｕ，Ｚｎめっきなどでもよい。特に、補強繊維として上記廃棄端材を用いる場合には、これらはすでにめっき処理されているため、さらにめっき処理を行うことなく、ゴムとの良好な接着性が得られるというメリットもある。

　なお、補強層３に用いるゴムは、従来よりタイヤの補強部材用途等に使用されているゴム種のうちから適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではない。また、補強層３自体の厚みについては特に制限はなく、目的とする補強性能に応じて、適宜決定することができる。

　本発明において、上記補強層３は、ビード部１１からトレッド部１３までに至るタイヤのいかなる部位に配置してもよく、これにより本発明の所期の効果が得られるものである。本発明に係る補強層３は、引っ張り強度の点では強くないものの、せん断および打突による外力に対しては非常に耐性が高いため、特には、ベルトやカーカスを補助する補強層として用いることが効果的であり、好ましい。

　より好適には、図１に示すように、上記補強層３を、ビード部１１に配置して、ビード部を補強する。補強層３をビード部１１に配置することで、重量増や乗り心地の悪化なしで、操縦安定性およびビード部耐久性を向上させる効果を得ることができる。ビード部１１における上記補強層３の配置位置としては、タイヤ最大幅位置よりもビード側において、少なくともタイヤ径方向の一箇所で、タイヤ全周を補強するものであればよい。

　より具体的には、本発明においては、標準リムに装着し規定の内圧を充填した状態にて、上記補強層３の下端部３ｂが、リム径ラインを基準としてＲＨ＋０．１０×ＳＨの高さよりも低い位置にある場合を、ビード部１１の補強と定義する。ここで、標準リムおよび規定の圧力とは、ＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ、ＥＴＲＴＯ等の、タイヤが製造、販売または使用される地域において有効な工業基準または規格等に規定されている適用サイズにおける標準リム（または、“Ａｐｐｒｏｖｅｄ　Ｒｉｍ”、“Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ　Ｒｉｍ”）、および、そのタイヤの最大負荷能力に応じた空気圧を意味し、リム径ラインとはリム径を測定する位置を意味する。また、ＳＨはタイヤ断面高さであり、ＲＨはリムフランジ１０の高さであり、上記ＪＡＴＭＡ等の規格において規定されている。ビード部１１における補強層３の配置位置は、特には、標準リムに装着し規定の内圧を充填した状態にて、上記補強層３の下端部３ｂが、リム径ラインを基準としてＲＨよりも低く、さらには、ＲＨ－０．１０×ＳＨの高さよりも低いことが好ましい。これにより、ビード部の倒れ込みを抑制して、ピンチカット時におけるリムフランジ１０からの突き上げを緩和し、耐カット性能を向上することができる。

　ビード部１１に配置する場合の補強層３の配設幅は、例えば、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることができる。また、ビード部１１における補強層３の配置箇所は、図１に示すような、カーカス２の折返し部２Ｂの外側に限られず、図３に示すような、ビードフィラー４とカーカス２の折返し部２Ｂとの間、または、図４に示すような、カーカス２の本体部２Ａとビードフィラー４との間であってもよい。ここで、図１，３，４のいずれの配置箇所の場合も、得られる補強効果については同様であるが、例えば、図１に示すように、補強層３をカーカス２の折返し部２Ｂの外側に配置した場合には、補強層３がリムフランジ１０からの突き上げを直接吸収するために、耐カット性がより向上する反面、耐久性については、図３，４の場合よりも劣ることになる。また、図３，４に示すように、補強層３を、ビードフィラー４とカーカス２の折返し部２Ｂとの間、または、カーカス２の本体部２Ａとビードフィラー４との間に配置した場合には、補強層３の端部の周囲がカーカスに囲まれているので、耐久性についてはより良好となる反面、耐カット性については、図１の場合よりも劣ることになる。なお、補強層３をビード部１１に配置する場合の補強層３の厚みは、例えば、０．５ｍｍ～３．０ｍｍとすることができる。

　また、本発明においては、図７，１０に示すように、上記補強層３を、サイドウォール部１２に配置して、サイドウォール部１２を補強するものとすることも好適である。補強層３をサイドウォール部１２に配置することで、タイヤの重量増を伴わずに、タイヤ周方向および径方向の双方における耐カット性を向上する効果を得ることができる。サイドウォール部１２における上記補強層３の配置位置としては、所望の耐カット性を得ることができるものであれば特に制限はなく、ベルト層５ａ，５ｂの端部からビードフィラー４のタイヤ半径方向外方端に至るまでの領域のうちの少なくとも一部に配設すればよい。

　より具体的には、本発明においては、標準リムに装着し規定の内圧を充填した状態にて、上記補強層３の下端部３ｂが、リム径ラインを基準としてＲＨ＋０．１０×ＳＨの高さかまたはこれより高い位置にある場合は、サイドウォール部１２の補強と定義する（図１参照）。好適には、図８に示すように、ベルト層５ａ，５ｂの端部からタイヤ最大幅位置Ｘまでの領域のうちの４０～６０％の範囲（図中の配設幅ｗの部分）に、補強層３を配設する。なお、補強層３は、上記領域内の少なくとも一箇所に配設することが必要であるが、多くても二箇所に配設すればよい。具体的に、この場合の補強層３の配設幅ｗとしては、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。この配設幅が狭すぎると耐カット性向上効果が十分得られないおそれがあり、広すぎると、重量が増大するだけでなく、タイヤのバネが増大して乗り心地が悪化するため、いずれも好ましくない。なお、補強層３をサイドウォール部１２に配置する場合の補強層３の厚みは、例えば、０．５ｍｍ～３．０ｍｍとすることができる。これは、乗用車用タイヤに適用した場合に想定される最も薄い補強層３の厚みが０．５ｍｍである一方、重荷重用タイヤに適用した場合に想定される最も厚い補強層３の厚みが３．０ｍｍであることを意味している。

　上記補強層３は、例えば、以下のようにして製造することができる。すなわち、まず、所定厚みの未加硫ゴムのシートを作製し、所定の長さに切断した補強繊維の束を、単位時間に所定の量、所定の高さからこのゴムシート上に、全体が均一の密度になるよう落下させる。次に、落下させた補強繊維の上から未加硫ゴムシートを被せることにより、ゴム中に補強繊維が埋設された補強層３を製造することができる。この際、下方のゴムシートを一方向に所定の速度で移動させることで、上記補強繊維の落下量とこのゴムシートの移動速度との比によって、補強層３における補強繊維の密度を決定することができる。

　上記所定量の補強繊維をランダムに落下させるための方法は、具体的には例えば、一定スピードで回転する一対のローラと、その後方に配置した、１～１０ｍｍ程度の凹凸を有する回転するローラとを組み合わせることで実施することができる。すなわち、補強繊維をベルトコンベア等により搬送して、前方の一対のローラで補強繊維の束を噛み込んだ後、この噛み込まれた補強繊維を後方のローラの凹凸で弾き落とすことにより、各補強繊維の方向をランダムに配向させる。この場合、前方のローラ対比後方のローラの回転速度を大きくし、例えば、１０倍以上とすることが好適である。また、弾き飛んだ補強繊維が必要以上に広く分散して密度が低下しないよう、下方に配置したゴムシートの幅に合わせた、開口部形状が四角または丸である筒状部材を配置して、その中を補強繊維が落下するものとすることが好ましい。

　本発明に係る補強層３は、上記のようにして一工程で容易に製造することができるため、製造に多大な工数を要する従来の補強部材と比較して製造が容易であり、消費エネルギーも少なく、製造コスト的にも安価であるというメリットがある。

　本発明のタイヤにおいては、ビード部からトレッド部までに至るいずれかの部位に、上記補強層３を設けた点のみが重要であり、それ以外のタイヤ構造の詳細や各部材の材質などについては特に制限されず、従来公知のもののうちから適宜選択して構成することができる。

　例えば、ベルト層５ａ，５ｂは、タイヤ周方向に対し所定の角度をもって平行に配列されたスチールコードをゴム引きしてなり、少なくとも１層にて設けることが必要であるが、通常は図示するように、２層にて交錯配置される。また、図示するように、カーカス２はビードコア１の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されている。さらに、トレッド部１３の表面には適宜トレッドパターンが形成されており、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。さらにまた、本発明のタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常の又は酸素分圧を変えた空気、もしくは窒素等の不活性ガスを用いることができる。

　本発明は、上述したように、図１等に示すような乗用車用タイヤ、特には小型の乗用車用タイヤの他、図９に示すような、トラック、バス等の重荷重用車両に用いられる重荷重用タイヤにおいても有用である。図９に示す重荷重用タイヤは、左右一対のビード部１４と、ビード部１４からタイヤ半径方向外側に延びるサイドウォール部１５と、両サイドウォール部１５間に連なるトレッド部１６とを有しており、これら各部をビード部１４内にそれぞれ埋設された一対のビードコア６相互間にわたって補強する１層以上のカーカス７を備えている。また、カーカス７のクラウン部のタイヤ半径方向外側には、少なくとも２枚、図示する例では３枚のベルト層８と、１層のベルト保護層９とが順次配設されている。図示する重荷重用タイヤにおいては、サイドウォール部１５に本発明に係る補強層３が配置されているが、これには限られず、重荷重用タイヤの場合も、本発明に係る補強層３を、ビード部からトレッド部までに至るタイヤのいかなる部位に配置してもよい。この場合の補強層３の配置条件等についても、上記図１等に関して説明したのと同様に適宜選定することができ、特に制限されるものではない。

　図示するタイヤにおいて、カーカス７は、スチールコードをゴム被覆してなり、少なくとも１層にて配置することが必要であるが、２層以上で配置してもよく、通常は図示するように、ビードコア６の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止される。また、ベルト層８は、タイヤ周方向に対し、例えば、１５～５５°の角度で傾斜して平行に配列された複数本のスチールコードをゴム被覆してなり、図示する例では３枚であるが、通常は少なくとも２枚で、層間で互いに交錯して配置される。さらに、トレッド部１６の表面には適宜トレッドパターンが形成されており、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。さらにまた、本発明のタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常の又は酸素分圧を変えた空気、もしくは窒素等の不活性ガスを用いることができる。

　以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
　下記表中に示す条件に従い、ビード部に補強層を配置した空気入りタイヤを、タイヤサイズ１５５／６５Ｒ１３（リムフランジ高さＲＨ＝１４．５ｍｍ）にて製造した。カーカスとしては、ポリエステル繊維からなる撚りコード（１６７０ｄｔｅｘ／２）を、ビード部近傍で打込み数１本／ｍｍ程度にて、タイヤ径方向に配置したものを用いた。また、ベルト層としては、φ０．２ｍｍのフィラメントを５本撚り合わせたコードを、打込み数３０本／５０ｍｍで、タイヤ周方向に対し７０°の角度で配置したものを、２層にて交錯させた。比較例１の補強層としては、アラミド繊維（１６７０ｄｔｅｘ／２）からなる補強コードを、タイヤ周方向に対し４５°の角度で、打込み数３０本／５０ｍｍにて配置してなる従来のインサート補強層を用いた。また、各実施例の補強層としては、常法に従いめっき処理を施したスチールフィラメントとゴムとからなるものを用いた。実施例の補強層の厚みは、約２ｍｍであった。各実施例において、スチールフィラメントは、補強層の幅方向端部間で連続して延在せず、すなわち、その少なくとも一端が補強層内で終端しており、また、補強層に対し垂直な方向にスチールフィラメントを投影した投影部は、少なくとも一部で交差していた（図２参照）。得られた各供試タイヤにつき、下記に従い評価を行った。その結果を、下記の表中に併せて示す。

＜操縦安定性評価＞
　４輪に同一の供試タイヤを装着した車両にて、直線、レーンチェンジおよびコーナリング走行を行って、操縦安定性を総合的に評価した。結果は、テストドライバー２名の平均値を求めて、コントロールタイヤ（比較例１）のレベルを１００とする指数値にて示した。計算上、小数点以下は四捨五入した。また、このとき、補強層を有しないタイヤとコントロールタイヤとの差を１０とした。数値が大なるほど結果は良好である。

＜耐久性評価＞
　各供試タイヤを、内圧４００ｋＰａ、荷重５．０ｋＮの高内圧高荷重条件にてドラム走行させて、ビード部故障が生ずるまでの走行距離により、耐久性を評価した。結果は、コントロールタイヤ（比較例１）のレベルを１００とする指数値にて示した。数値が大なるほど結果は良好である。

＜耐カット性評価＞　
　一片が８ｃｍの金属製の四角柱を路面に配置し、各供試タイヤをテスト車両の前輪に装着して内圧を１００ｋＰａに調整し、平均荷重を３００ｋｇとした状態で、約３０度の角度でこの四角柱に乗り上げる試験を行った。速度３０ｋｍ／ｈから開始して５ｋｍ／ｈずつ試験速度を上げていき、サイド部のプライコード切れが発生した速度をそのタイヤのカット速度とし、比較例１を１００とする指数にて表示した。この値が大きいほど耐カット性に優れ、良好である。

＊１）各供試タイヤを正規リムに組んだ状態で、正規リムの上端高さをゼロとして、補強層の下端位置の高さを示した値である。測定は、リム組みのためにタイヤに４００ｋＰａを負荷した後、内圧を３０ｋＰａにして、負荷荷重なし（自重のみ）にて行った。「＋」はトレッド側、「－」はビード側を示す。

　上記表中に示すように、ビード部に本発明に係る短繊維を用いた補強層を配置した各実施例のタイヤにおいては、いずれも操縦安定性および耐久性がバランス良く向上されていることが確かめられた。

　また、実施例７，８，１１等の評価結果からは、目付け密度の大きさが、耐カット性に大きく寄与していることが分かる。補強層の配置箇所以外は同条件である実施例１１～１３の評価結果からは、図１に示すように、補強層をカーカスの折返し部の外側に配置する形態において、最も良好な耐カット性が得られることがわかる。さらに、実施例２７の結果からは、補強繊維の目付け密度が５０ｇ／ｍ^２と低めでも、補強層の幅を広く設定することで、良好な補強効果が得られていることがわかる。一方、実施例２８～３２の結果からは、補強繊維の目付け密度が１５００ｇ／ｍ^２と高めでも、補強繊維を太径とすることで、補強繊維の本数が少なくなるために介在するゴムの動きに自由度が増して、耐久性が向上する傾向となり（実施例３０）、さらに短繊維化することで柔軟性が向上し、耐久性がより向上する（実施例３１）ことがわかる。操縦安定性については、実施例３０，３１のいずれにおいても良好なレベルが得られている。実施例３２においては、実施例３１からさらに補強層の幅を狭めたことで、補強されていない部分のフレックスゾーンが有効に作用して、結果として耐久性がさらに向上している。補強繊維の目付け密度が１６００ｇ／ｍ^２である実施例３３では、耐久性が不十分となっている。

　実施例３４では、補強繊維の長さが短くても、その径を小さくすることにより、実施例１７と同一の目付け密度でも補強繊維の本数を増やすことができ、その結果、補強繊維同士が交差して、ゴムを拘束する面積が増加し、十分な補強効果が得られるとともに、剛性が向上している。また、操縦安定性も向上している。また、実施例３５，３６は、実施例７に対して補強層の下端位置を変化させた例であるが、いずれも、剛性および耐久性に対する影響は少ないものの、耐カット性に対する効果が低減していることがわかる。さらに、実施例３７の結果からは、線径が０．０７ｍｍと低くても、良好な補強効果が得られることがわかる。

　また、図５に、比較例１および実施例４の供試タイヤの上下ばね、横ばねおよび前後ばねに相当する各方向のタイヤ剛性指数（比較例１を１００としたとき）を示す。図６の上下ばねと接地形状との関係を示す模式図に示すように、上下ばねの大きさは接地形状に大きく影響し、上下ばねが上昇すると、接地幅および接地長がいずれも小さくなり、結果として接地面積が大幅に縮小して、操縦安定性を低下させる原因となる。図示するように、本発明に係る実施例４の供試タイヤにおいては、比較例１の供試タイヤに比し、上下ばねの上昇を抑えて操縦安定性の悪化を抑制しつつ、横ばねおよび前後ばねが向上していることがわかる。

１，６　ビードコア
２，７　カーカス
２Ａ　カーカスの本体部
２Ｂ　カーカスの折返し部
３　補強層
４　ビードフィラー
５ａ，５ｂ，８　ベルト層
９　ベルト保護層
１１，１４　ビード部
１２，１５　サイドウォール部
１３，１６　トレッド部
２１　スチールフィラメント
２２　ゴム

Claims (7)

1. 　一対のビード部と、該ビード部に連なる一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部間に跨るトレッド部とからなり、これら各部を該ビード部内にそれぞれ埋設された一対のビードコア相互間にわたって補強する１層以上のカーカスを備える空気入りタイヤにおいて、
   　めっきまたは接着剤処理された補強繊維と、該補強繊維を被覆するゴムと、からなる補強層を備え、該補強繊維の少なくとも一端が該補強層内で終端し、かつ、該補強層に対し垂直な方向に該補強繊維を投影した投影部が、少なくとも一部で交差していることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 　前記補強層が、前記ビード部に配置されている請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 　前記補強層が、前記サイドウォール部に配置されている請求項１記載の空気入りタイヤ。
4. 　前記補強層の目付け密度が、５０ｇ／ｍ^２以上１５００ｇ／ｍ^２以下である請求項２または３記載の空気入りタイヤ。
5. 　前記補強繊維の長さが、３ｍｍ～１００ｍｍの範囲内である請求項２または３記載の空気入りタイヤ。
6. 　前記補強繊維の径が、０．０７ｍｍ～０．５０ｍｍの範囲内である請求項２または３記載の空気入りタイヤ。
7. 　前記補強繊維が無機繊維である請求項２または３記載の空気入りタイヤ。

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