JP2009001228A

JP2009001228A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2009001228A
Application number: JP2007166324A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hata; 寛畑
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2027-06-25
Also published as: JP4107392B1

Abstract

【課題】タイヤの軽量化と操縦安定性とを乗り心地性の低下をもたらすことなく両立するようにした空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】カーカス層を単層構造にすると共に、その両端部を左右のビードコア４の周りにビードフィラー６を挟むようにタイヤ内側から外側へタイヤ最大幅を超え、かつベルト層に到達しない位置まで折り返した構成にし、ビードフィラー６のビードヒールからの高さをタイヤ断面高さＳＨの１５〜３０％、サイドウォール部２のゴム厚さを３．５〜５．０ｍｍ、インナーライナー７をヤング率が５〜５０ＭＰａで、厚さが０．０５〜０．２５ｍｍの熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂成分とエラストマー成分とをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物で、サイドウォール部２を天然ゴムを３０重量％以上配合したゴム組成物で、トレッド部１を天然ゴムを７０重量％以上配合したゴム組成物で構成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳細には、タイヤの軽量化と操縦安定性とを両立するようにした空気入りタイヤに関する。

近年、車両の低燃費性を目的とし空気入りタイヤを軽量化することが求められている。その軽量化の方法として、例えば、タイヤを構成するゴム層の厚さを薄くしたり、カーカス層の層数を削減したり、或いはビードフィラーを短尺化したりする対策が行われている。しかし、このような対策を採った場合、タイヤの周方向剛性が大幅に低下するので操縦安定性が悪化するという問題があった。

このため、特許文献１は、ビードフィラーをゴムに換えて熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物から構成することによって、周方向剛性を高くすることを提案している。しかし、熱可塑性樹脂はゴムよりも比重が小さい上にヤング率が大きい特性を有するため、この対策により軽量化と共に、操縦安定性は向上するが、タイヤの撓み方向の剛性が高くなるため乗り心地性が低下するという問題があった。
特開平９−３００９２４号公報

本発明の目的は、タイヤの軽量化と操縦安定性とを乗り心地性の低下をもたらすことなく両立するようにした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、カーカス層を単層構造にすると共に、該カーカス層の両端部を左右のビードコアの周りにビードフィラーを挟むようにタイヤ内側から外側へタイヤ最大幅を超えた位置まで折り返した構成にし、前記ビードフィラーのビードヒールからの高さをタイヤ断面高さの１５〜３０％、サイドウォール部のゴム厚さを３．５〜５．０ｍｍ、前記カーカス層の内側に形成するインナーライナーをヤング率が５〜５０ＭＰａで、厚さが０．０５〜０．２５ｍｍの熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂成分とエラストマー成分とをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物により構成したことを特徴とする。

サイドウォール部はゴム成分中に天然ゴムを３０重量％以上配合したゴム組成物で構成するとよく、トレッド部はゴム成分中に天然ゴムを７０重量％以上配合したゴム組成物で構成するとよい。

また、カーカス層を構成するカーカスコードは、レーヨン繊維から構成することが好ましく、このカーカスコードは、４００〜３０００ｄｔｅｘの糸条を１〜３本撚り合わせた撚りコードで構成するとよく、このカーカスコードの打込み密度は２０〜３０本／５０ｍｍにするとよい。

本発明の空気入りタイヤは、カーカス層を単層構造にし、ビードフィラーの高さをタイヤ断面高さの１５〜３０％と短尺し、サイドゴムの厚さを３．５〜５ｍｍと薄くすると共にインナーライナーをゴムに比べて比重の小さい熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物で形成したことによりタイヤの軽量化を達成する一方で、カーカス層の折り返しをタイヤ最大幅を超えた位置にし、インラーライナーの熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物は５〜５０ＭＰａというゴムに比べ高いヤング率を有することによりタイヤの周方向剛性を高くするため操縦安定性を確保することができる。しかも、ヤング率の高いインナーライナーを厚さ０．０５〜０．２５ｍｍの薄肉にしているのでタイヤの撓み方向の剛性を抑えることで乗り心地性の低下をもたらすことはない。

図１に、本発明の空気入りタイヤの実施形態を示す。

図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部、５はカーカス層である。カーカス層５の外周にはベルト層８が配置され、さらに外側にベルトカバー層９が配置されている。また、カーカス層５の内側には、インナーライナー７が内貼りされている。

上記タイヤ構成において、カーカス層５は１層だけの単層構造からなる。その単層のカーカス層５は、左右一対のビードコア４間にトレッド部１から左右のサイドウォール部２を経てビード部３に至るように装架され、両端部をそれぞれビードコア４の周りにビードフィラー６を包み込むようにタイヤ内側から外側に折り返されている。その折り返し端末５ａはタイヤ最大幅を超えた位置まで延長している。折り返し端末５ａはベルト層の下側まで延長するようになっていてもよい。

ビードフィラー６は硬質ゴムで低い高さに形成されている。そのビードヒールからの高さｈは、タイヤ断面高さＳＨの１５〜３０％に設定されている。また、サイドウォール部２は、ゴムの厚さが薄く、３．５〜５．０ｍｍに設定されており、いずれもタイヤの軽量化に寄与している。

また、サイドウォール部２のゴム厚さは３．５〜５ｍｍであるが、好ましくは３．５〜４．５ｍｍにするとよい。サイドゴムの厚さが３．５ｍｍ未満であると耐サイドカット性が不足し、５ｍｍを超えるとタイヤ重量の軽量化に寄与することができない。ここでサイドウォール部のゴム厚さとは、タイヤ断面高さＳＨの２０〜７５％の高さの範囲におけるゴム層の厚さをいい、サイドウォール部２の表面を径方向に沿って１０等分に分割したとき各分割点間の中点において、該中点からカーカス層５の表面に垂直な距離を測定し、その１０点の測定値の平均値とする。また、タイヤ断面高さＳＨはＪＡＴＭＡイヤーブックに準じ標準リムにリム組みし、「５．タイヤの測定方法」に規定された空気圧の５％の空気圧を充填したときのタイヤの外径とリム径の差の２分の１の値とする。

インナーライナー７は、厚さ０．０５〜０．２５ｍｍ、好ましくは０．１０〜０．２０ｍｍであり、かつヤング率が５〜５０ＭＰａで、好ましくは５〜３０ＭＰａ、より好ましくは１０〜２０ＭＰａの熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物で形成されている。このインナーライナーは軽量であるためタイヤ重量を増加させることなく、しかもタイヤの周方向剛性を増大するため操縦安定性を向上する。インナーライナー７の厚さが０．０５ｍｍ未満であると、空気透過防止性が十分に得られない。また、厚さが０．２５ｍｍを超えるとタイヤ径方向の剛性が大きくなることから乗り心地性を低下させるようになる。また、ヤング率が５ＭＰａ未満であるとタイヤの周方向剛性を高くすることができず操縦安定性を確保することができない。５０ＭＰａを超えると乗り心地性が低下する。

本発明において、インナーライナーを構成する熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマー組成物中の熱可塑性樹脂成分としては、例えば、ポリアミド系樹脂［例えばナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン４６（Ｎ４６）、ナイロン１１（Ｎ１１）、ナイロン１２（Ｎ１２）、ナイロン６１０（Ｎ６１０）、ナイロン６１２（Ｎ６１２）、ナイロン６／６６共重合体（Ｎ６／６６）、ナイロン６／６６／６１０共重合体（Ｎ６／６６／６１０）、ナイロンＭＸＤ６、ナイロン６Ｔ、ナイロン６／６Ｔ共重合体、ナイロン６６／ＰＰ共重合体、ナイロン６６／ＰＰＳ共重合体］、ポリエステル系樹脂［例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンイソフタレート（ＰＥＩ）、ポリブチレンテレフタレート／テトラメチレングリコール共重合体、ＰＥＴ／ＰＥＩ共重合体、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミド酸／ポリブチレンテレフタレート共重合体などの芳香族ポリエステル］、ポリニトリル系樹脂［例えばポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル／スチレン共重合体（ＡＳ）、メタクリロニトリル／スチレン共重合体、メタクリロニトリル／スチレン／ブタジエン共重合体］、ポリ（メタ）アクリレート系樹脂［例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリメタクリル酸エチル、エチレンエチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレンアクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレンメチルアクリレート樹脂（ＥＭＡ）］、ポリビニル系樹脂［例えば酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ビニルアルコール／エチレン共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩化ビニル／塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニリデン／メチルアクリレート共重合体］、セルロース系樹脂［例えば酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース］、フッ素系樹脂［例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリクロルフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフロロエチレン／エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）］、イミド系樹脂［例えば芳香族ポリイミド（ＰＩ）］などを挙げることができる。

熱可塑性エラストマー組成物を構成するエラストマー成分としては、例えば、ジエン系ゴム及びその水素添加物［例えばＮＲ、ＩＲ、エポキシ化天然ゴム、ＳＢＲ、ＢＲ（高シスＢＲ及び低シスＢＲ）、ＮＢＲ、水素化ＮＢＲ、水素化ＳＢＲ］、オレフィン系ゴム［例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ，ＥＰＭ）、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム（Ｍ−ＥＰＭ）］、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソブチレンと芳香族ビニルまたはジエン系モノマー共重合体、アクリルゴム（ＡＣＭ）、アイオノマー、含ハロゲンゴム［例えばＢｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物（Ｂｒ−ＩＰＭＳ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ヒドリンゴム（ＣＨＣ，ＣＨＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン（Ｍ−ＣＭ）］、シリコーンゴム［例えばメチルビニルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルビニルシリコーンゴム］、含イオウゴム［例えばポリスルフィドゴム］、フッ素ゴム［例えばビニリデンフルオライド系ゴム、含フッ素ビニルエーテル系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、含フッ素シリコン系ゴム、含フッ素ホスファゼン系ゴム］、熱可塑性エラストマー［例えばスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー］などを挙げることができる。

熱可塑性エラストマー組成物における熱可塑性樹脂成分とエラストマー成分との組成比は、インナーライナーの厚さや柔軟性のバランスで適宜決めればよいが、好ましい範囲は１０／９０〜９０／１０、さらに好ましくは２０／８０〜８５／１５（重量比）である。

ビードフィラー６のビードヒール部からビードフィラートップまでの高さｈは、タイヤ断面高さＳＨの１５〜３０％であるが、好ましくは２０〜３０％にするとよい。ビードフィラーの高さｈがタイヤ断面高さＳＨの１５％未満であると、タイヤの周方向剛性が不足し操縦安定性が得られない。また、３０％を超えると、タイヤ撓み方向の剛性が高くなり過ぎて、乗り心地性が悪化する。

本発明において、カーカス層５は、単層構造で構成されていることで、タイヤ重量を軽減することに寄与するが、また、その折り返し端末をタイヤ最大幅を超えた位置にさせるので、タイヤ周方向剛性を高くし操縦安定性の確保に寄与することができる。折り返し端末は、ベルト層の内側まで延長してもよいが好ましくはベルト層に到達しないようにするのがよく、乗り心地性を悪化させないようにすることができる。

カーカスコードは、特に制限されるものではないが、レーヨン繊維を使用することが好ましい。レーヨン繊維は、ナイロン繊維等の合成繊維よりも弾性率が高いため操縦安定性を向上することができる。また、レーヨン繊維のカーカスコードは、好ましくは４００〜３０００ｄｔｅｘ、より好ましくは１０００〜２５００ｄｔｅｘの糸条を１〜３本撚り合わせた撚りコードにするとよく、特に２本撚りコードがよい。また、カーカスコードの打込み密度は、好ましくは２０〜３０本／５０ｍｍにするとよい。カーカスコードの打込み密度をこのような範囲内にすることにより、サイドゴムを薄くしたり、ビードフィラーを短尺にしたことによるタイヤ剛性の不足を補うことができる。

サイドウォール部を構成するゴム組成物は、特に制限されるものではないが、ゴム成分として、天然ゴムを含んでいてもよい。その場合、天然ゴムを、好ましくは３０重量％以上含有することにより転がり抵抗を向上することができる。同時に、タイヤ材料に占める石油資源の比率を少なくし環境に優しいタイヤにすることができる。なお、天然ゴムの配合量の上限は、７０重量％にするとよい。

同様に、トレッド部を構成するゴム組成物は、ゴム成分中の天然ゴムが好ましくは７０重量％以上、より好ましくは９０〜１００重量％にするとよい。トレッドゴム中の天然ゴムの配合量をこのような範囲内にすることにより、転がり抵抗を一層向上することができる。同時に、タイヤ材料に占める石油資源の比率を少なくし、環境に優しいタイヤにすることができる。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

図１のタイヤ構造において、タイヤサイズを１９５／６５Ｒ１５、インナーライナーの厚みを０．２ｍｍにすることを共通条件とし、インナーライナーの種類、サイドゴムの厚さ、ビードフィラー高さｈのタイヤ断面高さＳＨに対する比率を表１に示すように異ならせて、５種類の空気入りタイヤ（実施例１〜３、比較例１、２）を製作した。なお、実施例１〜３及び比較例２のインナーライナーに使用した熱可塑性エラストマー組成物のヤング率は２０ＭＰａであり、比較例１に使用したブチルゴムのヤング率は２ＭＰａであった。得られた５種類の空気入りタイヤを、下記の試験方法により操縦安定性、乗り心地性及び転がり抵抗を評価し、その結果を表１に示す。

操縦安定性、乗り心地性
空気入りタイヤをリムサイズ１５×６ＪＪのリムに装着し、空気圧を２３０ｋＰａにして国産２リットルクラスの試験車両に取付け、訓練された５名のテストドライバーがテストコースを周回するときの操縦安定性及び乗り心地性のフィーリングを評点し、その平均値により評価した。得られた結果を、比較例１を１００とする指数で表した。この指数値が大きいほど操縦安定性が優れることを示す。

転がり抵抗
空気入りタイヤを、ドラム径１７０７ｍｍのドラム試験機を用い、空気圧２３０ｋＰａ、荷重４．０ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件で抵抗力を測定し、これを転がり抵抗とした。評価結果は、測定値の逆数を用い、比較例１のタイヤを１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど転がり抵抗が少ないことを意味する。

本発明の空気入りタイヤの実施形態の一例を示す子午線方向断面図である。

符号の説明

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４ビードコア
５カーカス層
６ビードフィラー
７インナーライナー

Claims

カーカス層を単層構造にすると共に、該カーカス層の両端部を左右のビードコアの周りにビードフィラーを挟むようにタイヤ内側から外側へタイヤ最大幅を超えた位置まで折り返した構成にし、前記ビードフィラーのビードヒールからの高さをタイヤ断面高さの１５〜３０％、サイドウォール部のゴム厚さを３．５〜５．０ｍｍ、前記カーカス層の内側に形成するインナーライナーをヤング率が５〜５０ＭＰａで、厚さが０．０５〜０．２５ｍｍの熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂成分とエラストマー成分とをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物により構成した空気入りタイヤ。
前記サイドウォール部をゴム成分中に天然ゴムを３０重量％以上配合したゴム組成物で構成すると共に、トレッド部をゴム成分中に天然ゴムを７０重量％以上配合したゴム組成物で構成した請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記カーカス層を構成するカーカスコードがレーヨン繊維からなる請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記カーカスコードを４００〜３０００ｄｔｅｘの糸条を１〜３本撚り合わせた撚りコードで構成し、該カーカスコードの打込み密度を２０〜３０本／５０ｍｍにした請求項１、２又は３に記載の空気入りタイヤ。