JP2007112384A - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】操縦安定性及び耐サイドカット性を維持しつつ、タイヤの重量及び転がり抵抗を低減することが可能な空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とを有し、前記一対のビード部１間にトロイド状に延在してこれら各部を補強する一枚以上のカーカスプライからなるカーカス４を備えた空気入りタイヤにおいて、前記カーカスプライに３軸織物を適用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤ及びその製造方法に関し、特にタイヤの重量及び転がり抵抗の軽減を図ることが可能で、操縦安定性及び耐サイドカット性に著しく優れた乗用車用空気入りタイヤに関するものである。

従来、乗用車用ラジアルタイヤは、一対のビード部間にトロイド状に延在してタイヤの各部を補強する一枚以上のカーカスプライから構成されるカーカスを有しており、該カーカスを構成するカーカスプライは、通常、平行に配列された複数の繊維コードをコーティングゴムで被覆した繊維コード−ゴム複合体からなる。そして、乗用車用ラジアルタイヤのカーカスは、上記カーカスプライ中の繊維コードがタイヤのラジアル方向に配向するように配置されているため、タイヤの周方向には剛性をほとんど有していない。そのため、タイヤの周方向の剛性は、上記カーカスのクラウン部に配設されるベルトに依存しており、該ベルトは、一般にスチールコードや有機繊維コードをコーティングゴムで被覆してなるコード−ゴム複合体の２枚以上を、複合体中のコードが互いにタイヤ赤道面を挟んで交差するように積層されて構成されている。

ところで、昨今、タイヤの転がり抵抗を低減して低燃費性を向上させるために、タイヤの重量を低減することが求められている。しかしながら、ラジアルタイヤの重量を低減するために、上述のベルト部材の使用量を減じると、タイヤの周方向の剛性が低下して、タイヤの操縦安定性が低下するという問題が発生する。

また、ラジアルタイヤの軽量化を図るために、タイヤのサイドウォール部のゴムゲージを薄くする方策が講じられることもあるが、この場合、サイドウォール部の剛性低下により、タイヤの操縦安定性が低下し、更には、タイヤの耐サイドカット性までもが低下することが懸念される。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、操縦安定性及び耐サイドカット性を維持しつつ、タイヤの重量及び転がり抵抗を低減することが可能な空気入りタイヤ、並びにかかるタイヤの製造方法を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、タイヤの各部を補強するカーカスプライに３軸織物を使用することで、カーカスがタイヤの半径方向のみならず、周方向にも剛性を獲得し、タイヤの操縦安定性及び耐サイドカット性を低下させることなく、ベルト部材及び／又はサイドゴムの使用量を減じることが可能となり、その結果、タイヤを軽量化して転がり抵抗の軽減を図ることが可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部と、前記一対のビード部間にトロイド状に延在してこれら各部を補強する一枚以上のカーカスプライからなるカーカスを備え、
前記カーカスプライに３軸織物を適用したことを特徴とする空気入りタイヤ。

本発明の空気入りタイヤの好適例においては、前記３軸織物が、芳香族ポリアミド繊維、脂肪族ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾオキサゾール繊維、ポリケトン繊維、セルロール繊維及び炭素繊維からなる群から選択される少なくとも一種の繊維からなる。

また、本発明の第１の空気入りタイヤの製造方法は、成形ドラム上にタイヤの各部材を貼り付けて生タイヤを成形する工程と、該生タイヤを加硫する工程とを含み、
一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在してこれら各部を補強する一枚以上のカーカスプライからなるカーカスを備える空気入りタイヤの製造方法であって、
前記生タイヤの成形にあたって、前記カーカスプライとして３軸織物又は３軸織物−ゴム複合体を前記成形ドラム上に貼り付けることを特徴とする。

更に、本発明の第２の空気入りタイヤの製造方法は、製品タイヤの内面形状にほぼ対応する外面形状を有する剛性コア上にタイヤの各部材を貼り付けて生タイヤを成形する工程と、該生タイヤを加硫する工程とを含み、
一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在してこれら各部を補強する一枚以上のカーカスプライからなるカーカスを備える空気入りタイヤの製造方法であって、
前記生タイヤの成形にあたって、前記カーカスプライとして３軸織物又は３軸織物−ゴム複合体を前記剛性コア上に貼り付けることを特徴とする。

本発明によれば、カーカスプライに３軸織物を使用することで、操縦安定性及び耐サイドカット性を維持しつつ、空気入りタイヤの重量を低減して、転がり抵抗を低減することが可能となる。

以下に、図を参照しながら本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の空気入りタイヤの一実施態様の左半分の部分断面図である。図１に示すタイヤは、一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とを有し、前記一対のビード部１間にトロイド状に延在して、これら各部１，２，３を補強する一枚以上のカーカスプライからなるカーカス４を備える。

図示例のカーカス４は、カーカスプライ一枚から構成され、上記ビード部１内に夫々埋設した一対のビードコア５間にトロイド状に延在する本体部と、各ビードコア５の周りでタイヤ幅方向の内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部とからなるが、本発明の空気入りタイヤにおいて、カーカス４のプライ数及び構造は、これに限られるものではない。

また、図示例のタイヤは、カーカス４のクラウン部のタイヤ半径方向外側に二枚のベルト層からなるベルト６を備える。ここで、ベルト層は、通常、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びるコードのゴム引き層、好ましくは、スチールコードのゴム引き層からなり、２枚のベルト層は、該ベルト層を構成するコードが互いに赤道面を挟んで交差するように積層されてベルト６を構成する。なお、図示例のタイヤは、二枚のベルト層からなるベルト６を有するが、本発明の空気入りタイヤは、ベルト６を有していなくてもよいし、ベルト６を有する場合においても、ベルト６を構成するベルト層の枚数は特に制限されない。

ここで、本発明の空気入りタイヤにおいては、前記カーカスプライに３軸織物を適用することを特徴とする。従来のラジアルタイヤに用いられていたコード−ゴム複合体（トリート）は、剛性・強度の高い方向と低い方向とが明確であったため、タイヤの様々な方向の剛性・強度を補完するために、複合体中のコードの角度を様々に変えて積層する必要があった。そのため、ベルトのようなタイヤの周方向の剛性・強度を担う部材を削減すると、該方向の剛性・強度の低下を招かざるを得なかった。これに対し、本発明の空気入りタイヤに使用する３軸織物は、等方的な剛性を有し、剛性・強度の低い方向がないため、上記コード−ゴム複合体のように積層する必要がない。そのため、カーカスプライに３軸織物を適用した本発明の空気入りタイヤにおいては、カーカスのクラウン部にベルト６を配置しなくてもよいし、仮にベルト６を配置するとしても、その使用量を従来のラジアルタイヤに比べて大幅に低減することが可能である。また、本発明の空気入りタイヤは、ベルトを配置しなかったり、ベルトの使用量を低減しても、従来と同等以上の操縦安定性を確保することができ、ベルトの使用量の低減によって、タイヤ重量を低減してタイヤの転がり抵抗を低減することが可能となる。更に、本発明の空気入りタイヤは、サイドウォール部２の剛性・強度が３軸織物によって大幅に向上しているため、サイドウォール部２に使用するサイドゴムの使用量を低減しても、従来と同等以上の耐サイドカット性を確保することができ、サイドゴムの使用量の低減によって、タイヤ重量を低減してタイヤの転がり抵抗を低減することが可能となる。

本発明の空気入りタイヤでは、上記カーカスプライとして、３軸織物をそのまま使用してもよいし、３軸織物をコーティングゴムでゴム引きして３軸織物−ゴム複合体として使用してもよい。なお、本発明のタイヤに使用する３軸織物は高い剛性を有するため、カーカスプライとして３軸織物をそのまま使用した方が、タイヤ製造時の作業性が良好である。

本発明の空気入りタイヤに用いる３軸織物は、図２に示すように、２種の縦糸（Ｘ軸糸７Ｘ、Ｙ軸糸７Ｙ）と横糸（Ｚ軸糸７Ｚ）とが約60°の角度で交差した状態で織られた２Ｄ−３軸織物である。該３軸織物は、多方向に充分な強度・剛性を有する。

上記３軸織物を構成する繊維としては、芳香族ポリアミド（アラミド）繊維、脂肪族ポリアミド（ナイロン）繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維等のポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリケトン（ＰＫ）繊維、レーヨン等のセルロール繊維、並びに炭素繊維が挙げられる。なお、これら繊維は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、上記３軸織物の態様としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、Basic Weave、Bi-Plain Weave、Basic Basket Weaveのいずれでもよい。

また、上記３軸織物を３軸織物−ゴム複合体として使用する場合、３軸織物のコーティングゴムは、特に限定されず、例えば、天然ゴム(ＮＲ)、ポリブタジエンゴム(ＢＲ)、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム(ＳＢＲ)及びポリイソプレンゴム(ＩＲ)等の一般的なゴム成分に対して、カーボンブラック、軟化剤、亜鉛華、老化防止剤、加硫促進剤及び硫黄等のゴム業界で通常使用される配合剤を配合してなる。

本発明の空気入りタイヤは、特に限定されるものではないが、例えば、（Ｉ）成形ドラム上にタイヤの各部材を貼り付けて生タイヤを成形する工程と、該生タイヤを加硫する工程とを含む一般的な方法や、（ＩＩ）製品タイヤの内面形状にほぼ対応する外面形状を有する剛性コア上にタイヤの各部材を貼り付けて生タイヤを成形する工程と、該生タイヤを加硫する工程とを含む方法（コア製法）で製造することができる。ここで、（Ｉ）の方法では、生タイヤの成形にあたって、カーカスプライとして３軸織物又は３軸織物−ゴム複合体を成形ドラム上に貼り付け、一方、（ＩＩ）の方法では、生タイヤの成形にあたって、カーカスプライとして３軸織物又は３軸織物−ゴム複合体を前記剛性コア上に貼り付ける。なお、（Ｉ）の方法では、通常、成形ドラム上にインナーライナーを貼り付けた後、３軸織物又は３軸織物−ゴム複合体を貼り付け、更に、ビードリング、サイドゴム、トレッドゴム等を配置して生タイヤを形成し、ブラダーを用いて加硫して製品タイヤを得る。一方、（ＩＩ）の方法では、通常、タイヤの各部材を帯状体として、製品タイヤの内面形状にほぼ対応する外面形状を有する剛性コア上に巻きつけて生タイヤを形成し、剛性コアごと加硫して製品タイヤを得る。

なお、（ＩＩ）の方法でタイヤを製造する場合は、図３に示すような、ビードコア５をタイヤ幅方向内側に位置する内側ビードコア５Ａとタイヤ幅方向外側に位置する外側ビードコア５Ｂとから構成し、カーカス４を内側ビードコア５Ａと外側ビードコア５Ｂとで挟み込む構造とすることも好ましい。この場合、剛性の高いカーカス４の端部を折り返す必要がないため、タイヤ製造時の作業性が向上させることができる。

上述のように、本発明の空気入りタイヤは、操縦安定性及び耐サイドカット性を損なうことなく、軽量化を図ることができるため、乗用車用タイヤとして特に好適である。また、本発明の空気入りタイヤは、乗用車用タイヤの他、２輪用タイヤ等の各種タイヤとしても好適である。なお、本発明の空気入りタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を変えた空気、又は窒素等の不活性ガスを用いることができる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

表１に示す補強材をカーカスプライに適用した、図１に示す構造を有するサイズ２０５／６５Ｒ１５の乗用車用タイヤを試作し、下記の方法で、タイヤ重量、操縦安定性、転がり抵抗、乗り心地性、耐サイドカット性を評価した。結果を表１に示す。

なお、表１中、"コード含有シート"は、1670dtex/2の構造のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維コードを50本/50mmの割合で打ち込んだトリート補強材であり、"３軸織物"は、2200dtexのＰＥＴ繊維からなる２Ｄ−３軸織物である。また、ベルト材としては、スチールコード−ゴム複合体を使用し、表１中、ベルト材使用量は、複合体中のスチールコードの打ち込み数を変えてコントロールし、従来例のタイヤに使用したベルト材の使用量を100として指数表示した。更に、表１中、サイドゴム使用量は、サイドウォール部に使用するゴムのゲージを変えてコントロールし、従来例のタイヤに使用したサイドゴムの使用量を100として指数表示した。

（１）タイヤ重量
従来例のタイヤの重量を100として、各試験タイヤの重量を指数表示した。指数値が小さい程、タイヤが軽く良好であることを示す。

（２）操縦安定性
各試作タイヤを乗用車に装着し、60〜200km/時の速度で実車フィーリングテストを実施し、（i）直進安定性、（ii）旋回安定性、（iii）剛性感、（iv）ハンドリング等の項目について１〜１０点の評点をつけ、各項目を平均して操縦安定性の評点とした。尚、評価は、専門のドライバー２名で行い、２名の評点の平均を求め、従来例のタイヤの評点を100として指数表示した。指数値が大きい程、操縦安定性が高く良好であることを示す。

（３）転がり抵抗
直径2mの鉄製ドラム上にタイヤを接触させながらドラムを回転させ、一定速度まで上昇後、ドラムの駆動スイッチを切り、ドラムを自由回転させ、減速の度合いより転がり抵抗を求め、従来例のタイヤの転がり抵抗を100として指数表示した。指数値が小さい程、転がり抵抗が小さく良好であることを示す。

（４）乗り心地性
直径3mの鉄製ドラム上に幅5cmで高さ1cmの突起物を取り付け、該ドラムにタイヤを接触させた後、ドラムを回転させる。タイヤが突起物を乗り越した後の上下方向振動をタイヤ取付軸の力として加速度計にて測定し、この時記録された波形から第１周期の振幅を求め、従来例のタイヤの振幅の逆数を100として指数表示した。指数値が大きい程、振幅が小さく乗り心地性に優れることを示す。

（５）耐サイドカット性
一辺が10cmの石材からなる四角柱に入射角30°、時速30kmでタイヤを乗り上げさせる。この試験を３回繰り返し、サイドウォール部にカットが発生しない場合、タイヤの空気圧を10kPa低下させ、同様の試験を繰り返す。内圧200kPaから試験を開始し、サイドウォール部にカットが発生した内圧で耐カット性を評価する。従来例のタイヤのカット発生内圧をａ０（kPa）、試験タイヤのカット発生内圧をａ（kPa）とし、下記式：
耐サイドカット性指数＝ａ０／ａ×100（指数）
から耐サイドカット性指数を算出する。指数値が大きい程、耐サイドカット性が良好であることを示す。

表１中の実施例から明らかなように、カーカスプライとして３軸織物を適用することで、タイヤの操縦安定性及び耐サイドカット性を改善できることが分る。そのため、実施例２及び３から分るように、ベルト材の使用量を低減することで、従来例よりも高い操縦安定性を確保しながら、タイヤの軽量化を達成できることが分る。また、実施例４及び５から分るように、サイドゴムの使用量を低減することで、従来例よりも高い耐サイドカット性を確保しながら、タイヤの軽量化を達成できることが分る。更に、実施例６から、従来例よりも高い操縦安定性及び耐サイドカット性を確保しながら、ベルト材及びサイドゴムの使用量を低減することで、10％以上の軽量化を図ることができ、その結果として、転がり抵抗を大幅に低減できることが分る。

本発明の空気入りタイヤの一実施態様の左半分の部分断面図である。 ３軸織物の平面図である。 本発明の空気入りタイヤの他の実施態様の左半分の部分断面図である。

符号の説明

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ カーカス
５ ビードコア
５Ａ 内側ビードコア
５Ｂ 外側ビードコア
６ ベルト
７Ｘ Ｘ軸糸
７Ｙ Ｙ軸糸
７Ｚ Ｚ軸糸

Claims (4)

1. 一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在してこれら各部を補強する一枚以上のカーカスプライからなるカーカスを備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記カーカスプライに３軸織物を適用したことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記３軸織物が、芳香族ポリアミド繊維、脂肪族ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾオキサゾール繊維、ポリケトン繊維、セルロール繊維及び炭素繊維からなる群から選択される少なくとも一種の繊維からなることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 成形ドラム上にタイヤの各部材を貼り付けて生タイヤを成形する工程と、該生タイヤを加硫する工程とを含む空気入りタイヤの製造方法であって、
   前記空気入りタイヤは、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在してこれら各部を補強する一枚以上のカーカスプライからなるカーカスを備え、
   前記生タイヤの成形にあたって、前記カーカスプライとして３軸織物又は３軸織物−ゴム複合体を前記成形ドラム上に貼り付けることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
4. 製品タイヤの内面形状にほぼ対応する外面形状を有する剛性コア上にタイヤの各部材を貼り付けて生タイヤを成形する工程と、該生タイヤを加硫する工程とを含む空気入りタイヤの製造方法であって、
   前記空気入りタイヤは、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在してこれら各部を補強する一枚以上のカーカスプライからなるカーカスを備え、
   前記生タイヤの成形にあたって、前記カーカスプライとして３軸織物又は３軸織物−ゴム複合体を前記剛性コア上に貼り付けることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。

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