JP2977877B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

空気入りラジアルタイヤ

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JP2977877B2
JP2977877B2 JP2243870A JP24387090A JP2977877B2 JP 2977877 B2 JP2977877 B2 JP 2977877B2 JP 2243870 A JP2243870 A JP 2243870A JP 24387090 A JP24387090 A JP 24387090A JP 2977877 B2 JP2977877 B2 JP 2977877B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、空気入りラジアルタイヤに関し、詳しくは
ビード部およびビード部周囲の大幅な軽量化を図ること
によりタイヤ自体の大幅な軽量化を実現し低燃費性を向
上させた空気入りラジアルタイヤに関するものである。
(従来の技術) 従来、タイヤ用のビード補強体としては、例えばゴム
で被覆した複数本の硬鋼線を並列に押し出し、これを所
定の直径を有するよう積層巻回したものが知られてい
る。このビード補強体の断面形状は四角形状、六角形状
等、多角形状を有している。また、他の例として、環状
の芯線の周囲に硬鋼線を螺旋状に複数層に巻回した断面
円形状のビードも知られている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、従来のビード補強体は、いずれもその
素材として比重約7.8の硬鋼線を用いているので、ビー
ド補強体自体の重量が大きくなり、このためタイヤ重量
が大きくなるという問題があった。
このため、従来、硬鋼線の破断強度を向上させたり、
ビード補強体の平均断面積当りの破断強度を向上させる
ことによってビード補強体全体の重量の軽減を図ること
がなされているが、いずれの場合もビード補強体の重量
の軽減率は高々10%程度であり、タイヤ重量全体に対す
る軽減率は0.3%程度でしかなかった。
そこで本発明の目的は、ビード部材に比重の小さい有
機繊維を用いることによりタイヤ重量を軽減して転り抵
抗を改良するとともに、適用する有機繊維ビード部材に
適した構造をとることによって、耐久性にも優れた空気
入りラジアルタイヤを提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明者等は、有機繊維をビード部材に使用するに際
して、いかにしてタイヤの耐久性を損うことなく適用す
るかにつき鋭意検討した結果、ビード補強体の物性とし
て高い剛性が必要であるとともに、破断強度もある一定
以上の大きさが必要であることを見出し、本発明を完成
するに至った。
すなわち、本発明は、有機繊維を実質的に平行に束ね
た繊維集合体と、該繊維集合体の間隙に充填された樹脂
とからなる有機繊維・樹脂複合体コードであって、長手
方向に1000kg/mm2以上の弾性率と、1000kg以上の引張り
強度を有し、かつ上記樹脂の重量比率が有機繊維・樹脂
複合体コード全体に対して25〜80重量%の範囲内にある
有機繊維・樹脂複合体コードを補強材としてビード部に
具備することを特徴とする空気入りラジアルタイヤに関
するものである。
本発明に係るビード部補強材は、ビード部のコアにあ
たる部分だけをスチール、チタン等金属又は無機質のコ
ードとし、その周囲に上記有機繊維・樹脂複合体コード
を螺旋状に巻きつけて構成してもよい。
尚、一般にビード部材をスチールコードから有機繊維
コードとすることで特に弾性率が低下するために、ビー
ド部の周囲のヒードフィラーゴムのゴム量を増すことが
考えられるが、この場合却ってタイヤ重量増となり、本
発明の本来の目的である軽量化に逆行してしまう結果と
なる。
そこで、本発明で用いるビードフィラーゴムの弾性率
は高い方がよく、0.30kg/mm2以上とし、またタイヤ中心
を通りタイヤ周方向に対して垂直な平面でカットした際
(第1図参照)のビードフィラーゴムの断面積Sg(m
m2)がビード部の断面積Sb(mm2)と次式、 Sg/Sb3 の関係を満足し、かつ該ビードフィラーゴムの弾性率Eg
とビードフィラーゴムの断面積Sgが次 Sg×Eg15(kg) の関係を満足することをさらに特徴とする。
尚、第1図中、1はビード、2はビードフィラー、3
はカーカスプライを示す。
本発明においては、有機繊維として芳香族ポリアミド
繊維(アラミド繊維)、高強力・高弾性率PVA繊維、液
晶ポリエステル繊維などの高強力・高弾性の繊維を好適
に使用することができる。
かかる芳香族ポリアミド繊維とは、例えばポリ(1,4
−フェニレンテレフタルアミド)繊維、ポリ−1,4−フ
ェニレンテレフタルアミド−3,4′−ジアミノジフェニ
ルエーテル共重合体繊維、ポリ(1,4−ベンズアミド)
繊維、ポリ(1,3−フェニレンイソフタルアミド)繊維
等である。これら芳香族ポリアミド繊維の中でも、Dupo
nt社製のKevlar 49,Kevlar 149(商品名)などは弾性率
が夫々11100(kg/mm2)、14700(kg/mm2)と高く、特に
好ましい。
また高強度・高弾性ポリビニルアルコール(PVA)繊
維とは、エチレングルコール、グリセリン等の有機溶剤
系紡糸原液から半乾半湿式紡糸方法によって紡糸し、延
伸して得られる高強度・高弾性のPVA繊維で、従来のビ
ニロンと区別され、15g/d以上の原糸強度を有する繊維
であって、さらに繊維の少なくとも表面の−OH基の一部
が脱水酸基処理されているものが耐疲労性に優れてお
り、好ましい。
本発明に係る有機繊維・樹脂複合体コード補強体とし
ては、例えば単糸繊維を束ね1500デニールになる様に、
これにエポキシ樹脂として液状ビスフェノールA型エポ
キシ、硬化剤として液状メチルヘキサヒドロ無水フタル
酸、硬化促進剤としてベンジルメチルアミン、さらにエ
ラストマーとして酸末端液状NBRを一部添加したものに
よく浸透させ、その後150℃で3分間熱処理を行い、繊
維−樹脂の複合線状体としたものを用いることができ
る。
該有機繊維を包埋するかかる樹脂の種類としては、熱
硬化性樹脂、熱可塑性樹脂ともに使用することができ
る。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニル
エステル樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂な
どが挙げられる。また熱可塑性樹脂としては、ナイロ
ン、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
カーボネート、ポリアセタール、ポリエーテルスルホン
等が挙げられる。尚、これら中から2種以上を用いたポ
リマーブレンド物でも良く、また熱硬化性樹脂と熱可塑
性樹脂のブレンド物でも良い。
(作 用) 本発明の空気入りラジアルタイヤにビード材として用
いることのできる有機繊維の物性を他のコードと比較し
て下記の第1表に示す。
第1表から明らかなように、明らかにスチールコード
は比重が大きく、タイヤの軽量化を図る場合の大きな妨
げとなる。そこで比重が小さい有機繊維の適用が望まれ
るのであるが、弾性率の低い材料を使用するとビード部
の本来の役割りである、タイヤとリムとが動かない様に
しっかりと固定するというタガ効果が十分発揮されず
に、走行中にタイヤとリムがずれるというリムずれが生
じる。即ち、ビード部として引張り剛性が不足すること
は絶対に避けなければいけないことである。
また、本発明においては有機繊維集合体の間隙に充填
されている樹脂の体積がコード樹脂複合体の全体積に対
して25〜80重量%の範囲内であることが必要である。
樹脂の比率が80重量%を超えると引張り強度が低下し
てしまい、同じ強力を得るためには体積がかさ高くなり
過ぎ、好ましくない。好ましくは上記樹脂比率が80重量
%以下であり、更に好ましくは70重量%以下である。逆
に樹脂の比率が25重量%未満では有機繊維を束ねる効果
が低く、繊維がほつれ易くなる。繊維フィラメントを完
全に覆うためには、樹脂の体積比率が25重量%以上であ
ることが好ましく、更に好ましくは35重量%以上であ
る。
また、ビードとしての特性からリム組み時にビード材
は大変形を受けるため、上述の有機繊維・樹脂複合体コ
ードは少なくとも1000kg以上の引張り強度を有すること
が必要であま。この引張り強度が1000kg未満であると、
リム組み時にビードが破断することがあり、この条件を
満たすことは極めて重要である。
更に、ビードフィラーゴムは、その体積の少ないこと
がタイヤの重量軽減に大きく寄与するので、その体積Vg
はビード部の体積Vbの3倍よりも少ない方が良い。
即ち、Vg/Vb3とすることが好ましい。
ここで、便宜的にタイヤの中心を通りタイヤ周方向に
対して垂直な平面でカットした際(第1図参照)のビー
ドフィラーゴムの断面積をSg(mm)とし、ビード部の断
面積をSb(mm)とすると、これらは近似的にVg/Vb=Sg/
Sbとなり、従ってSg/Sb3とすることが好ましいこと
になる。
また、ビードフィラーゴムの弾性率は少なくとも0.30
kg/mm2以上必要である。ビードの役割りであるタイヤを
リムにしっかり固定するという機能をビードフィラーゴ
ムも一部担っているので、これより低い弾性率であるこ
とはビードとしての機能を十分に発揮させる上で好まし
くない。
尚、ビードフィラーゴムの引張り弾性率Egが高けれ
ば、その分だけビードフィラーゴムの断面積Sgは小さく
ても、かかる機能を果たすことができるので、次式、 Eg×Sg15(kg) の関係を満足する範囲でSgを小さくすることが好まし
い。
ここで、ビードフィラーゴムの弾性率はJIS規格 K 63
01に準じた方法で試験サンプルを準備し、該ゴムが50%
伸長時に生じる応力値をサンプルの断面積で除した値を
示す。
(実施例) 次に、本発明を実施例及び比較例により説明する。
第2表に示す各種ビード材について、ビード繊維の種
類及び重量、熱硬化性樹脂の比率、弾性率、強度、ビー
ドフィラーゴム断面積、ビード断面積、ビードフィラー
ゴム弾性率、リム組み時ヒード折れの有無、リムずれの
有無を夫々調べた。
強度及び弾性率の測定方法は、ビードを構成するスチ
ールコード1本もしくは有機繊維・樹脂複合体コード1
本をタイヤから取り出し、JIS規格 Z 2241:金属材料引
張試験方法に準ジた方法にて測定し、このうち弾性率は
その破断時の強度とマた同時に得られる強伸度曲線か
ら、伸び1%時における強伸度曲線の接線の傾きの100
%伸びたものと仮定してその時生じるであろう応力を、
測定した断面積で割った値である。
リムずれの有無試験は、タイヤとリムに予め印をつけ
ておき、供試ビード材を適用した 165 SR 13サイズの
タイヤを装着した車輌で操縦安定性テストを行うのと同
じ内容でブレーキ、レーンチェンジ、高速旋回等の各メ
ニューを行った後、タイヤとリムとの間にずれが生じて
いるか否かをチェックした。
実施例1,比較例1 ここで、比較例1は現在使用されている乗用車用タイ
ヤの通常のビードであり、一方実施例1はアラミド繊維
をエポキシ樹脂で含浸し、樹脂と繊維の全体の体積に対
する樹脂の比率を40重量%としたものを内径約13インチ
の円環状に上記樹脂複合繊維コードを適宜数周螺旋状に
巻き付け、更にRFL液に浸漬し、130℃で乾燥させ、さら
に210℃にて熱処理して165SR13のタイヤ用のビードを作
って、このビード材につき試験を行った。
比較例2,比較例3 比較例2は、ヒード材としてアラミド繊維の有機繊維
・樹脂複合体コードを用いたものであるが、樹脂の重量
比率がコード樹脂複合体全体に対し10重量%と本発明の
範囲から逸脱している。一方、比較例3は、ビード材と
してポリエステル繊維の有機繊維・樹脂複合体コードを
用いたものである。
実施例2,比較4,5 実施例1のビード材と同じ材質で、ヒードフィラーゴ
ムの弾性率と量を変えたものを3種作成した。
第2表より次のことが確かめられた。
比較例1のスチールコードをヒード材として使用した
場合と比較して、実施例1のアラミド繊維をビード材と
して使用したビード重量は約2分の1であった。
比較例2および3ともにビードの軽量化は図れたが、
比較例2の場合引張り強度が低く、リム組み時にビード
が折れてしまった。一方、比較例3は引張り強度は十分
だったが、弾性率が低く、走行中にリムずれが生じてし
まった。
実施例2では、ビードフィラーゴムの弾性率を下げ、
ビードフィラーゴム量も減らしたため、僅かだがリムず
れが生じた。これに対し、比較例4は、ビードフィラー
ゴムの弾性率が低く過ぎるためにリムずれが生じた。ま
た、比較例5は、ビードフィラーゴム量を極端に減らし
たため、Sg×Egが9.00kgと低く、リムずれが特に大きか
った。
(発明の効果) 以上説明してきたように、本発明の空気入りラジアル
タイヤにおいては、特定の条件を満たす有機繊維・樹脂
複合体コードによるビード補強体を使用したことにより
タイヤの重量軽減が極めて大きく、かつビードの安全性
および信頼性を損うことがないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一例空気入りタイヤの、タイヤ中心を
通りタイヤ周方向に対して垂直な平面でカットした右半
分断面図である。 1……ビード、2……ビードフィラーゴム 3……カーカスプライ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B60C 15/04 B60C 15/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機繊維を実質的に平行に束ねた繊維集合
    体と、該繊維集合体の間隙に充填された樹脂とからなる
    有機繊維・樹脂複合体コードであって、長手方向に1000
    kg/mm2以上の弾性率と、1000kg以上の引張り強度を有
    し、かつ上記樹脂の重量比率が有機繊維・樹脂複合体コ
    ード全体に対して25〜80重量%の範囲内にある有機繊維
    ・樹脂複合体コードを補強材としてビード部に具備し、
    ビードフィラーゴムの弾性率が0.30kg/mm2以上であり、
    タイヤ中心を通りタイヤ周方向に対して垂直な平面でカ
    ットした際のビードフィラーゴムの断面積Sg(mm2)が
    ビード部の断面積Sb(mm2)と次式、 Sg/Sb≦3 の関係を満足し、かつ該ビードフィラーゴムの弾性率Eg
    とビードフィラーゴムの断面積Sgが次式、 Sg×Eg≧15(kg) の関係を満足することを特徴とする空気入りラジアルタ
    イヤ。
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