JP4338002B2

JP4338002B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4338002B2
Application number: JP32363799A
Authority: JP
Inventors: 凌村松; 政弘瀬川
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2019-11-15
Also published as: JP2001138719A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイドウォール部のカーカス層を効果的に補強した空気入りタイヤに関し、特に、タイヤのサイドウォール部を薄肉化して軽量化するための技術として有用である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題等の理由より、タイヤを軽量化することが望まれており、一般にはタイヤを薄肉化して対応する方法がとられている。その際、サイドウォール部やその周辺に対して、厚みを薄くすることが行われている。しかし、サイドウォール部等を薄くすると、特に横力に対するタイヤ剛性が低下し、このため操縦安定性が損なわれるという欠点があった。一方、高速使用されるハイパフォーマンスタイヤでは、有機材料補強層をサイドウォール部に配置してカーカス剛性を高めているなど、カーカス剛性の向上に対する要求もある。つまり、サイドウォール部の薄肉化とカーカス剛性の向上とは相反する関係にあり、サイドウォール部を薄くしながら、操縦安定性を十分維持するには、如何にして効率の良い補強を部分的に行うかが重要なポイントであった。
【０００３】
このような部分補強に関して、従来よりサイドウォールゴムを複数層で形成して、内側ゴム層の硬度を高める技術が存在する。例えば、特開平５−５０８１３号公報には、サイドウォールゴムを複数層で形成して、内層側ほど硬度が高く（具体的には最内層でＪＩＳＡ硬度６３〜６８°最外層で５３〜５８°）、内層側ほど厚みが大きい（具体的には最外層の厚みが２５％）タイヤが開示されている。また、特開平７−２３７４０７号公報には、サイドウォールゴムを外側ゴム層と内側ゴム層とで形成して、外側ゴム層をＪＩＳＡ硬度６０〜６３°とし、内側ゴム層を６５〜７５°としたタイヤが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の如き従来技術は、何れもサイドウォールゴムの内層の硬度を高めたもの、即ち、カーカス層の外側のみを補強したものであり、本発明者らの検討によると、このような補強のみでは、サイドウォール部の薄肉化したタイヤで、横力に対する十分なカーカス剛性を維持できないことが判明した。
【０００５】
一方、サイドウォールゴムの最外層には、耐候性や耐疲労性を付与するのに適した硬度のゴムが使用されるのが望ましいが、その際の好適な硬度は、サイドウォール部の補強構造や補強の程度により相違するものである。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、サイドウォール部のカーカス層を効率良く補強することができ、サイドウォール部を薄くした場合でも、操縦安定性を十分維持することができ、しかも適切な硬度のサイドウォール最外層を有する空気入り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】
本発明者らは、上記目的を達成すべく、サイドウォール部のカーカス層の補強について鋭意研究したところ、サイドウォール部のカーカス層の内側と外側のゴム層の硬度を高めることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明は、一対の環状のビード部間を略半径方向に配列した有機繊維で補強するカーカス層と、トレッド部付近のカーカス層の外側に配置されるベルト層とを有し、サイドウォールゴムが複数層で形成された空気入りタイヤにおいて、少なくともサイドウォール部のカーカス層の内側にＪＩＳＡ硬度６５〜９７°の内側補強ゴム層を設けると共に、前記サイドウォールゴムの最内層をＪＩＳＡ硬度６５〜９７°のゴム層で形成し、前記サイドウォールゴムの最外層をＪＩＳＡ硬度５０°以下のゴム層で形成してあることを特徴とする。
【０００９】
上記において、前記サイドウォールゴムの最内層を前記ベルト層の端部近傍まで前記カーカス層に沿って延設してあることが好ましい。
【００１０】
特に、本発明の空気入りタイヤは、前記サイドウォール部の有機繊維より外側のゴムの総厚み（以下「サイドウォール総厚み」という）が３．０ｍｍ以下である場合に有用である。ここで、サイドウォール総厚みとは、有機繊維を被覆するゴム（トッピングゴム）の厚みとサイドウォールゴムの厚みの和を指し、タイヤ最大幅（図中のＷ）の位置を中心にしてタイヤ高さ（図中のＨ）の４０％の範囲で測定した厚みの平均値を採用する。
【００１１】
また、前記サイドウォールゴムが２層で形成され、タイヤ最大幅の位置での外層の厚みの比率が２０〜４０％であることが好ましい。
【００１２】
前記カーカス層の有機繊維を被覆するゴムがＪＩＳＡ硬度６０°以上であることが好ましい。
【００１３】
［作用効果］
本発明によると、実施例の結果が示すように、サイドウォール部のカーカス層の内側と外側のゴム層の硬度を高めることにより、効率良くカーカス層を補強することができ、サイドウォール部を薄くした場合でも、操縦安定性を十分維持することができ、しかもサイドウォール最外層が適切な硬度を有するものとなる。その理由の詳細は明確ではないが、次のように推測される。
【００１４】
サイドウォール部のカーカス層を効率良く補強するには、カーカス層の曲げ変形に対する剛性を高めること、サイドウォール部近傍での隣接する有機繊維（コード）の間隔の開き（以下、「目開き」という）を少なくすることなどが有効である。つまり、横力によるタイヤへの剪断力は、カーカス層の曲げ変形を生じさせるが、本発明では高硬度のゴム層が両側からカーカス層を挟んで補強するため、曲げ力に対して各ゴム層の圧縮反力と引張り反力が有効に働くので、厚みの薄いゴム層であっても有効な補強が行え、特にタイヤの軽量化に有利になる。また、カーカス層のサイドウォール近傍では、走行中に目開きが生じることとなるが、特にその状態で横力が負荷されると、カーカス層による補強効果が小さくなるところ、高硬度のゴム層でカーカス層を両側から補強するため、目開きを抑制してカーカス層によるタイヤの補強効果を向上させることができる。そして、このような補強は、少なくともサイドウォール部のカーカス層の内側に内側補強ゴム層を設けると共に、サイドウォールゴムの最内層を高硬度のゴム層で形成することで達成できる。また、高硬度のゴム層のＪＩＳＡ硬度を６５〜９７°とすることで、上記のような補強効果が得られるが、硬度が高すぎると疲労特性や破壊特性が劣りタイヤ故障を発生させ、タイヤ構造によっては乗り心地も悪化して実用に供しない。なお、サイドウォールゴムの最外層をＪＩＳＡ硬度５０°以下のゴム層で形成してあるため、上記の補強構造等と相まって、耐候性、耐疲労性等に優れたタイヤとすることができる。
【００１５】
また、前記サイドウォールゴムの最内層を前記ベルト層の端部近傍まで前記カーカス層に沿って延設してある場合、サイドウォールゴムの最内層による補強範囲が広くなるため、上記作用効果がより効果的に得られるようになる。
【００１６】
前記サイドウォール総厚みが３．０ｍｍ以下である場合、上述のような横力に対するカーカス剛性が特に低下し易いところ、上記の如き本発明の作用効果により、効率良くカーカス層を補強することで、操縦安定性を十分維持することができる。
【００１７】
前記サイドウォールゴムが２層で形成され、タイヤ最大幅の位置での外層の厚みの比率が２０〜４０％である場合、上記の内層による補強効果と外層による耐候性向上効果とのバランスが特に良好なタイヤとなる。
【００１８】
前記カーカス層の有機繊維を被覆するゴムがＪＩＳＡ硬度６０°以上である場合、有機繊維と内側補強ゴム層又はサイドウォールゴムの最内層との間に硬度の低いゴムが介在しなくなるため、応力集中による層間剥離（プライセパ）の発生が防止されることとなる。また、被覆ゴムの硬度が高くなると、両側の高硬度のゴム層と共に三者一体的な補強が行えるようになり、上記のごとき本発明の作用効果がより顕著なものになる。
【００１９】
【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。なお、本実施形態では、サイドウォールゴムの最内層をベルト層の端部近傍までカーカス層に沿って延設してある例を示す。
【００２０】
本発明の空気入りタイヤは、図１に示すように、一対の環状のビード部１間を略半径方向に配列した有機繊維で補強するカーカス層５と、トレッド部４付近のカーカス層５の外側に配置されるベルト層６とを有してなり、サイドウォールゴム２が複数層で形成されている。図１に示す例では、カーカス層５は、ビード部１に配置されたビードワイヤーの集合体であるビードコア１ａにて外側に折り返され係止されている。このカーカス層５は、略半径方向（ラジアル又はセミラジアル）に配列した有機繊維と、それを被覆するゴムからなり、単層又は複数層で構成される。但し、軽量化を図るには、単層（１プライ）の方が好ましい。
【００２１】
ベルト層６は、タイヤ赤道方向から傾斜（例えば２０°前後）して配列したスチールコード等と、それを被覆するゴムからなり、通常コードの配列方向（又は補強方向）が対称になるように複数層で構成される。図１に示す例では、内側ベルト層と、それより若干幅の狭い外側ベルト層とを備える。なお、トレッドゴム４ａの内側のベルト層６の外側面には、更にベルト補強層などが適宜形成される。
【００２２】
本発明は、上記のようなタイヤにおいて、少なくともサイドウォール部のカーカス層の内側にＪＩＳＡ硬度６５〜９７°の内側補強ゴム層１０を設けると共に、サイドウォールゴム２の最内層２ｂをＪＩＳＡ硬度６５〜９７°のゴム層で形成し、更に最外層２ａをＪＩＳＡ硬度５０°以下のゴム層で形成してあることを特徴とする。
【００２３】
内側補強ゴム層１０のＪＩＳＡ硬度が６５°未満では、前述のような補強効果が十分とならず、ＪＩＳＡ硬度が９７°を超えると、乗り心地の悪化や故障が発生し実用に供しない。かかる観点から、好ましくはＪＩＳＡ硬度６８〜９０°、更に好ましくはＪＩＳＡ硬度７５〜８５°である。
【００２４】
内側補強ゴム層１０としては、カーボンブラック等の添加剤の種類又は量を調節するなど、公知の方法により硬度調整したゴム材料を用いればよい。なお、ゴムの種類としては、カーカス層５の被覆ゴムやインナーライナー７との接合性を考慮した選択が通常行われる。
【００２５】
また、内側補強ゴム層１０を設ける場所としては、サイドウォール部又は更にその周辺のカーカス層の内側であればよく、カーカス層５の内側全体に設けてもよいが、サイドウォールゴム２の最内層２ｂがカーカス層５に外接する部分の内側全体に設けるのが、前述の補強効果の点から好ましい。
【００２６】
内側補強ゴム層１０の幅は、タイヤサイズに応じて決定され（例えば３０〜１２０ｍｍ程度）、また、その厚みは０．５〜１．５ｍｍ程度が好ましい。なお、内側補強ゴム層１０は、厚み一定のシート状物に限られず、その両端部で厚みが漸減するものでもよい。
【００２７】
本実施形態では、図１に示すように、サイドウォールゴム２が最外層２ａに相当する外層と最内層２ｂに相当する内層との２層で形成されている例を示す。サイドウォールゴム２の最内層２ｂは、そのベルト層６側をベルト層６の端部までカーカス層５に沿って延設してあり、ビード部１側をカーカス層５の折り返し端５ａ付近まで延設してある。タイヤ最大幅Ｗの位置でのサイドウォールゴム２の外層の厚みの比率は、５０％以下が好ましく、２０〜４０％がより好ましい。
【００２８】
サイドウォールゴム２の最内層２ｂのＪＩＳＡ硬度は、内側補強ゴム層１０と同様の理由から、好ましくはＪＩＳＡ硬度６８〜９０°、更に好ましくはＪＩＳＡ硬度７５〜８５°である。
【００２９】
サイドウォールゴム２の最外層２ａのＪＩＳＡ硬度は、好ましくは４４〜５０°である。硬度が低すぎると、耐外傷性劣る他、縁石のこすれによる耐摩耗性が不十分となる傾向がある。
【００３０】
前記カーカス層５の有機繊維を被覆するゴムは、ＪＩＳＡ硬度６０°以上であるのが好ましく、ＪＩＳＡ硬度６５°以上であるのがより好ましい。有機繊維としては、ポリエステル、レーヨン等が好ましく使用される。なお、カーカス層５のビード部１近傍には、適宜、その他の補強層が形成される。
【００３１】
本発明では、サイドウォール総厚み、即ち、サイドウォールゴム２及びカーカス層５の被覆ゴムの厚みが、３．０ｍｍ以下であるのが好ましく、２．５ｍｍ以下がより好ましい。このようなサイドウォール部の薄肉化により、タイヤの軽量化を行うことができる。なお、上記で説明した以外のタイヤ構造、材料等については、従来公知の技術が何れも採用できる。
【００３２】
〔他の実施形態〕
以下、本発明の他の実施の形態について説明する。
【００３３】
（１）前述の実施形態では、比較的広範囲のカーカス層に対して、高硬度のゴム層により補強を行う例を示したが、図２に示すような範囲のカーカス層に対して、高硬度のゴム層により補強を行ってもよい。その場合、内側補強ゴム層１０を配置する位置としては、サイドウォールゴムの最内層２ｂがカーカス層５に外接する範囲より広い範囲とするのが好ましい。
【００３４】
（２）前述の実施形態では、サイドウォールゴムを２層で形成する例を示したが、３層以上で構成してもよい。その場合、最内層と最外層の中間に配置される中間層としては、最内層と最外層の中間の硬度を有するゴム層が好ましい。具体的には、例えばＪＩＳＡ硬度５３〜６４°のゴム層が配置される。
【００３５】
このような硬度のゴム層を中間層として設けることにより、最内層と最外層との硬度差を小さくして、層間剥離を生じにくくすることができる。
【００３６】
【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。
【００３７】
実施例１−１〜２及び比較例１−１〜２
概ね図１に示す構造のタイヤにおいて、内側補強ゴム層の硬度、サイドウォール外層の硬度、サイドウォール内層の硬度、カーカス層の被覆ゴムの硬度、及び各層の厚みの比率が表１に示す値となるように、サイズ２０５／５５Ｒ１６の空気入りタイヤを作製した。その際、内側補強ゴム層の厚みを０．７ｍｍ、幅６０ｍｍとし、サイドウォール総厚みを３．７ｍｍとした。また、比較例として、内側補強ゴム層又はサイドウォールゴムの両方又は一方の硬度を高めていない空気入りタイヤを作製した。なお、硬度は何れもＪＩＳＡ硬度であり、タイヤからカッターナイフでなるべく平滑になるようにサンプルを切り出し、計測面と平行になるように裏面をバフ研磨して計測用サンプルを調製し、ＷＡＬＬＡＣＥ製のミクロハードネステスターを用いて測定した。
【００３８】
これらの空気入りタイヤを後輪駆動の排気量２５００ｃｃの国産乗用車に装着し、一周３．７ｋｍのテストコース（一般的なラップタイムが一周１２０秒前後のサーキットコース）にて、ラップタイムの測定と操縦安定性とを評価した。なお、ラップタイムは短い程良好であり、−１．０秒はかなり良好な値である。また、操縦安定性は、コーナリング走行安定性等を含めたドライバーのフィーリングで１０段階評価したものであり、点数が高いほど良好で、１点差は一般人でも判別できる。
【００３９】
また、カーカス耐久性について次のように評価した。米国自動車安全基準ＦＭＶＳＳ１０９に耐久試験として定める条件に準拠して、規定荷重で規定時間試験を行い、故障の発生は認められず合格したが、更に速度８５ｋｍ／ｈ、荷重１４０％で故障するまでドラム走行を続けた。故障して走行不可能になるまでの走行時間を、比較タイヤを１００として各タイヤの走行時間を指数で示した。
【００４０】
その結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】

実施例のタイヤでは、ラップタイム及び操縦安定性がかなり改善される。これに対し、サイドウォール内層のみの硬度を高めた比較例１−２では、十分な改善効果が得られなかった。
【００４２】
なお、実施例１−１と比較例１−１のタイヤの静的な剛性比をＦＥＭ解析した結果、次のような結果が得られた。比較例１−１のタイヤの縦剛性に対する横剛性比（Ｋｙ／Ｋｚ）、縦剛性に対する前後剛性比（Ｋｘ／Ｋｚ）をそれぞれ１００としたとき、実施例１−１のタイヤのＫｙ／Ｋｚ及びＫｘ／Ｋｚはそれぞれ１０６と１０９であり、動的な状態ではさらにこの効果が効いて操縦安定性が良くなると推定される。
【００４３】
但し、カーカス層の被覆ゴムの硬度が４８°の実施例１−１では、カーカス耐久性が劣る結果となっている。これに対し、カーカス層の被覆ゴムの硬度が８０°の実施例１−２では、内・外補強層の硬度が実施例１−１より高いにもかかわらず、カーカス耐久性は比較例と同等であり、被覆ゴムの高硬度化の効果が認められる。
【００４４】
実施例２−１〜４及び比較例２
実施例１においてサイドウォール総厚みを２．７ｍｍとする以外は同様にして、表２に示すような空気入りタイヤを作製し、評価試験を行った。また、耐クラック性について、タイヤ・オン・タイヤで屋外曝露試験機にてオゾン照射しながら３万ｋｍ走行後、ＪＩＳＫ６３０１のオゾン劣化試験に準じてクラック状態を評価した。その結果を比較例１−１の結果と併せて表２に示す。
【００４５】
【表２】

実施例のタイヤでは、サイドウォール部をかなり薄くした場合でも、ラップタイム及び操縦安定性が改善される。耐クラック性については、特にサイドウォール外層の硬度を４６°にした実施例が良好であった。また、カーカス層の被覆ゴムを高硬度化しているので、カーカス耐久性も比較例と同等であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気入りタイヤの一例を示す部分断面図
【図２】他の実施形態の空気入りタイヤの一例を示す部分断面図
【符号の説明】
１ビード部
２サイドウォールゴム
２ａ外層（最外層）
２ｂ内層（最内層）
４トレッド部
５カーカス層
６ベルト層
１０内側補強ゴム層

Claims

一対の環状のビード部間を略半径方向に配列した有機繊維で補強するカーカス層と、トレッド部付近のカーカス層の外側に配置されるベルト層とを有し、サイドウォールゴムが複数層で形成された空気入りタイヤにおいて、
少なくともサイドウォール部のカーカス層の内側にＪＩＳＡ硬度６５〜９７°の内側補強ゴム層を設けると共に、前記サイドウォールゴムの最内層をＪＩＳＡ硬度６５〜９７°のゴム層で形成し、前記サイドウォールゴムの最外層をＪＩＳＡ硬度５０°以下のゴム層で形成してあることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記サイドウォールゴムの最内層を前記ベルト層の端部近傍まで前記カーカス層に沿って延設してある請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記サイドウォール部の有機繊維より外側のゴムの総厚みが３．０ｍｍ以下である請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
前記サイドウォールゴムが２層で形成され、タイヤ最大幅の位置での外層の厚みの比率が２０〜４０％である請求項１〜３いずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記カーカス層の有機繊維を被覆するゴムがＪＩＳＡ硬度６０°以上である請求項１〜４いずれかに記載の空気入りタイヤ。