JP4481776B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、転がり抵抗を低減させた空気入りタイヤに関するものである。

従来、転がり抵抗を低減させた空気入りタイヤとしては、例えば特開２００３−１８３４４２号公報や特開２００３−１４６０１５号公報に開示されたものが挙げられる。これらのものは、トレッドゴムの配合やタイヤ構造を特異な構成・形状として、転がり抵抗の低減効果を発揮させるものである。そのため、これらの手法では、既存のトレッドゴム配合やタイヤ構造のタイヤに適用するのは困難である。

これに対し、下記特許文献１に挙げられるような、トレッドゴムとベルト層との間に設けられるキャッププライにおいて、その使用コードの構成とその配列を規定することにより、ロードノイズの低減効果を有効に発揮しながら、通過騒音と転がり抵抗との悪化を抑える技術がある。この手法によれば、既存タイヤへの適用は比較的容易であるが、キャッププライを持つ既存タイヤについては、新規にキャッププライを構成し直さなければならないという問題がある。

なお、下記特許文献２には、ベルト層として、タイヤ周方向に走る有機繊維コードをゴムで被覆するとともに、このゴムにタイヤ周方向に対して所定角度に傾斜させて配向した短繊維を含有させる技術が開示されている。しかしながら、この手法では、ベルト層の大幅な構成変更を伴うため、既存タイヤに適用するのは困難である。

また、下記特許文献３には、トレッドゴムとベルト層との間に配されるゴム補強層に短繊維を含有させる技術が開示されているが、該ゴム補強層はタイヤ周方向に走るコードを持つものではなく、そのため、タイヤ周方向での拘束力が不十分であり、転がり抵抗の低減効果も満足できるものではない。
特開２００３−６３２１０号公報 特開平６−１９１２１３号公報 特開平９−１３６５０８号公報

本発明は、上記の点に鑑み、短繊維を配合した未加硫ゴムを、既存のキャッププライにトッピングされているゴムと置き換えることによって、少量ゴムの変更のみで、他物性を犠牲にせずに、転がり抵抗を低減することができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明に係る空気入りタイヤは、トレッドゴムと、その半径方向内側に配されるベルト層との間に、タイヤ周方向に走るコードを埋設してなるキャッププライが配設された空気入りタイヤであって、前記コードを被覆する前記キャッププライのトッピングゴムがジエン系ゴム１００重量部に対して短繊維を１〜１０重量部配合したゴム組成物からなり、前記短繊維がタイヤ周方向に配向されたことを特徴とするものである。

上記本発明の空気入りタイヤにおいては、前記短繊維がアラミド短繊維および６−ナイロン短繊維からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。また、該短繊維は、繊維径Ｄが０．０５〜１５μｍ、繊維長Ｌが０．００１〜５ｍｍで、両者の比Ｌ／Ｄが５０〜４００であることが好ましい。

本発明によれば、タイヤ周方向に走るコードを埋設してなるキャッププライにおいて、そのコードを被覆するトッピングゴムにタイヤ周方向に配向された短繊維を所定量配合させたことにより、タイヤ幅方向での拘束力については変更を加えることなく、タイヤ周方向での拘束力を高めることができ、そのため、乗り心地性などの他の物性を犠牲にすることなく、効果的に転がり抵抗を低減することができる。

次に、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤを図面とともに説明する。

図１は、実施形態に係る空気入りラジアルタイヤ１０の半断面図であり、タイヤ１０は、左右一対のビード部１２及びサイドウォール部１４と、両サイドウォール部１４間にまたがるトレッド部１６とを備えて構成されている。

ビード部１２には、環状のビードコア１８が設けられ、その半径方向外周にゴム製のビードフィラー２０が配設されている。左右一対のビードコア１８間には、タイヤ周方向に対し直角に配列した多数のコードが延在してなるカーカスプライの少なくとも１層で形成されたカーカス層２２が設けられており、該カーカス２２層の両端部は、ビードコア１８及びビードフィラー２０で折り返されて係止されている。トレッド部１６におけるカーカス層２２の半径方向外側にはベルト層２４が配されており、このベルト層２４のタイヤ半径方向外側にトレッドゴム２６が設けられている。ベルト層２４は、金属などからなる非伸長性コードをタイヤ周方向に対し浅い角度で傾斜配列したベルトプライの少なくとも２枚２４ａ，２４ｂを上記コードが交差するように重ね合わせてなる。

このような構成からなるものにおいて、トレッドゴム２６と、その半径方向内側に配されるベルト層２４との間には、ベルト層２４の略全幅を覆うコード−ゴム複合体からなる補強層であるキャッププライ３０が配設されている。キャッププライ３０は、その一部を図２に拡大して示すように、タイヤ周方向Ａに走るコード３２をタイヤ幅方向に所定間隔にて引き揃えてなるコード配列体を、トッピングゴム３４にてその表裏を被覆して構成されている。ここで、コード３２としては、ナイロン繊維やポリエステル繊維などの有機繊維コードが用いられ、かかる有機繊維コードがタイヤ周方向Ａ（タイヤ赤道方向）に平行に配列されている。なお、キャッププライ３０の形成方法は、特に限定されないが、例えば、１本又は複数本のコードの引き揃え体をトッピングゴム中に埋設したテープ状物を、ベルト層の外側において、螺旋状に巻回することにより形成することができる。

そして、本実施形態では、上記トッピングゴム３４に、タイヤ周方向Ａに配向された短繊維３６が含まれており、これにより、キャッププライ３０のタイヤ周方向Ａにおける拘束力が向上している。

トッピングゴム３４としては、ジエン系ゴム１００重量部に対して短繊維３６が１〜１０重量部配合されたゴム組成物が用いられる。短繊維の配合量が１重量部未満では、タイヤ周方向での拘束力アップが不十分で、転がり抵抗の低減効果が認められず、１０重量部を越えると、転がり抵抗の低減効果が頭打ちとなる一方で、乗り心地性の悪化などの他の物性の低下を招く。より好ましい短繊維の配合量はジエン系ゴム１００重量部に対して２〜８重量部である。

短繊維３６としては、特に限定されないが、有機短繊維を用いることが好ましく、特に、ポリアミド繊維、より詳細には、アラミド短繊維や６−ナイロン短繊維を用いることが好ましい。なお、アラミド繊維と６−ナイロン短繊維はそれぞれ単独で用いても両者を併用してもよい。また、短繊維３６としては、繊維径Ｄが０．０５〜１５μｍ、繊維長Ｌが０．００１〜５ｍｍで、両者の比Ｌ／Ｄが５０〜４００であるものを用いることが好ましい。より好ましくは、繊維径Ｄが０．１〜１０μｍ、繊維長Ｌが０．００２〜４ｍｍで、Ｌ／Ｄが７０〜２５０である。このような範囲内のものを用いることにより、タイヤ周方向での拘束力を効果的に高めることができる。

上記ジエン系ゴムとしては、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴムなどの各種ジエン系ゴムを単独又は２種以上ブレンドして用いることができる。また、上記ゴム組成物には、硫黄、加硫促進剤、亜鉛華、ステアリン酸、カーボンブラック、軟化剤、老化防止剤などのタイヤ用ゴム組成物に用いられる各種添加剤を配合することができる。なお、特に短繊維３６としてナイロン短繊維を用いる場合、オレフィン樹脂などの結晶性樹脂を配合することが、短繊維とゴムとの接着性向上のため好ましく、かかる結晶性樹脂としては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等が挙げられ、特にＨＤＰＥの使用が好適である。

短繊維３６の配向方向をタイヤ周方向Ａ（タイヤ赤道方向）とするためには、次のようにしてすればよい。すなわち、押し出し機を用いてトッピングゴムを成形すると、そのゴム組成物中に配合された短繊維が移送方向、即ち列理方向に配列するので、この押し出し物をその長手方向（列理方向）が上記したコード３２の配列方向と一致するようにして、コード３２をトッピングゴム３４で被覆すればよい。上記のようにコード３２はタイヤ周方向Ａに延びるように配置されるため、これにより短繊維３６の配向方法もタイヤ周方向に向くことになる。

以上よりなる本実施形態の空気入りタイヤであると、タイヤ周方向Ａに走るコード３２を埋設してなるキャッププライ３０において、そのトッピングゴム３４にタイヤ周方向Ａに配向された短繊維３６を所定量配合させたことにより、コード３２によるタイヤ周方向Ａでの拘束力を、同方向に配向された短繊維３６で更に高めることができ、しかも、タイヤ幅方向での拘束力は実質的に変わらないようにすることができる。そのため、乗り心地性などの他の物性を犠牲にすることなく、効果的に転がり抵抗を低減することができる。特に、タイヤ周方向に走るコードを持つキャッププライを備える既存のタイヤにおいて、単にそのキャッププライのトッピングゴムに短繊維を配合するという僅かな変更のみで、他の物性を変えることなく、転がり抵抗を低減することができ、かかる既存タイヤの燃費性改善に効果的である。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。

（ゴム物性の測定）
下記表１に示す配合に従って、実施例１，２及び比較例１〜６の各ゴム組成物を調製した。なお、表１中の天然ゴムはＲＳＳ３号、カーボンブラックは東海カーボン社製Ｎ３３０、老化防止剤は大内新興化学社製「ノクラック６Ｃ」、ステアリン酸はジャパンエナジー社製ステアリン酸コバルト、加硫促進剤は大内新興化学社製「ノクセラーＤＺ−Ｇ」である。また、アラミド短繊維は、帝人社製「タウロン１０９１」であり、繊維長／繊維径（Ｌ／Ｄ）＝１．３ｍｍ／１０μｍ＝１３０である。ナイロン短繊維としては、宇部興産社製のナイロン短繊維マスターバッチ「ＨＡ１０６０」（天然ゴム／高密度ポリエチレン／６−ナイロン＝３８／２９／３３（重量％））を用いており、表中の数値が６−ナイロン短繊維の量を示し、この場合、表中の天然ゴムの量は上記ＲＳＳ３号の量とマスターバッチ中に含まれる天然ゴムの量との合計量である。なお、６−ナイロン短繊維の繊維長／繊維径（Ｌ／Ｄ）は０．０２０ｍｍ／０．２μｍ＝１００である。

各ゴム組成物について、１２インチロールを用いて、幅１５０ｍｍ×厚み１．３ｍｍの形状の未加硫ゴムを作製し、加硫条件１４０℃×５０分にて、厚み１ｍｍの金型を使用してプレス加硫してサンプルを作製した。そして、該サンプルについて、硬度（ＪＩＳ Ｋ６２５３準拠）、引張特性（１００％モジュラス、破断強度および破断伸び。ＪＩＳ Ｋ６２５１準拠）、発熱性（ＪＩＳ Ｋ６２６５準拠）を測定した。結果は、いずれも比較例１の値を１００とした指数表示とした。結果を表１に示す。

（タイヤ性能の評価）
上記各ゴム組成物をキャッププライのトッピングゴムとして用いて、タイヤ周方向に走る１４００ｄｔｅｘ／２のナイロン繊維コードを打ち込み本数：２８本／２５ｍｍの間隔で埋設してなるキャッププライを持つタイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５の空気入りラジアルタイヤを作製した。なお、トッピングゴムを除く構成は実施例１，２及び比較例１〜６で全て同一とした。

作製したタイヤについて、燃費試験と乗り心地性評価試験を行った。結果を表１に示す。なお、各試験方法は次の通りである。

・燃費試験：米国自動車技術者協会規格ＳＡＥ Ｊ１２６９に準拠して行い、比較例１の値を１００とした指数表示とした。指数が小さいほど燃費性に優れることを示す。

・乗り心地性評価試験：作製したタイヤを２０００ｃｃの国産乗用車に装着し、これを評価担当ドライバーが操縦してサーキットを走行し、乗り心地性の官能評価を行った。評価は、１０点法で行い、数値が高いほど乗り心地が良いことを示す。

表１に示すように、トッピングゴムに短繊維を配合した実施例１，２のタイヤでは、比較例１のタイヤに比べて、乗り心地性を損なうことなく、燃費性が大幅に改善されていた。これに対し、短繊維の配合量が少ない比較例２，４では、燃費性の改善効果は認められず、短繊維の配合量が多い比較例３，５では、燃費性には優れるものの乗り心地性が悪化していた。また、カーボンブラックを増量して硬度を実施例１，２と同レベルとした比較例６では、燃費性が悪化していた。

本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図である。 実施形態のキャッププライの一部拡大斜視断面図である。

符号の説明

１０……空気入りタイヤ
２４……ベルト層
２６……トレッドゴム
３０……キャッププライ
３２……コード
３４……トッピングゴム
３６……短繊維
Ａ……タイヤ周方向

Claims (3)

1. トレッドゴムと、その半径方向内側に配されるベルト層との間に、タイヤ周方向に走るコードを埋設してなるキャッププライが配設された空気入りタイヤであって、
   前記コードを被覆する前記キャッププライのトッピングゴムがジエン系ゴム１００重量部に対して短繊維を１〜１０重量部配合したゴム組成物からなり、前記短繊維がタイヤ周方向に配向されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記短繊維がアラミド短繊維および６−ナイロン短繊維からなる群より選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記短繊維は、繊維径Ｄが０．０５〜１５μｍ、繊維長Ｌが０．００１〜５ｍｍで、両者の比Ｌ／Ｄが５０〜４００であることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
   

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