JP6133604B2 - タイヤ - Google Patents

Description

本発明はタイヤに関し、詳しくは、サイドウォール部に配置する補強部材の改良に係るタイヤに関する。

近年、省資源化の観点から、軽量タイヤの実現が求められている。タイヤの軽量化の手法としては、例えば、サイドウォール部の薄肉化が挙げられるが、単純にサイドウォール部を薄肉化すると、剛性面や強度面に影響を及ぼし、操縦安定性や耐カット性能が悪化してしまう。そのため、サイドウォール部の薄肉化を図りつつ、サイドウォール部に、軽量性を損なわない繊維補強部材を追加配置する技術も提案されている。

サイドウォール部に配置する繊維補強部材に係る改良技術としては、例えば、特許文献１に、一対のビード部及び一対のサイド部と、両サイド部に連なるトレッド部とを有し、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カーカスとを備えた空気入りタイヤにおいて、サイド部に３軸織物を配置した空気入りタイヤが開示されている。

特開２００５−６７３４２号公報（特許請求の範囲等）

従来タイヤに比べて、サイドウォール部を薄肉化して軽量化を図るとともにサイドウォール部に繊維補強部材を配置したタイヤには、次のような欠点がある。すなわち、繊維補強部材のコーティングゴムとして、（１）破断伸度の小さいゴムを使用した場合、タイヤサイド部への屈曲入力により曲げの外側最表面よりクラックが生じやすく、一方、（２）破断伸度の大きいゴムを使用した場合、剛性段差に歪が集中しやすいことから、繊維との界面でセパレーションが生じやすくなる。

単にコーティングゴムのゴム種を変更するのみでは、上記の問題は解消できない。よって、サイドウォール部を薄肉化したタイヤにおいて、薄肉化したサイドウォール部を繊維補強部材の配置により補強するにあたり、上記のような問題の発生を防止して、タイヤの耐久性を向上するための技術の確立が望まれていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、ゴム被覆された繊維補強部材をサイドウォール部に配置した際における、サイドウォール部への屈曲入力に起因するクラックの発生を抑制して、耐久性を向上したタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、タイヤ内に埋設された繊維補強部材のコーティングゴムの厚みを、タイヤ幅方向外側でタイヤ幅方向内側よりも薄く設定することで、上記問題を解消できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部間に連なるトレッド部とを有し、該サイドウォール部に、タイヤ周方向に環状に配設された繊維補強部材を備えるタイヤにおいて、
前記繊維補強部材が、スチール素材からなる繊維補強材料をコーティングゴムにより被覆してなり、該繊維補強部材内での該コーティングゴムのタイヤ幅方向内側の厚みをＷｉ（ｍｍ）、タイヤ幅方向外側の厚みをＷｏ（ｍｍ）としたとき、Ｗｉが０．５〜１．０ｍｍの範囲であるとともに、下記式、
０≦Ｗｏ＜Ｗｉ
で表される関係を満足し、前記繊維補強部材のタイヤ幅方向外側に配置されたサイドゴムの破断伸度が、前記コーティングゴムの破断伸度より大きく、該サイドゴムの破断伸度が３００〜５００％の範囲であり、かつ、該コーティングゴムの破断伸度が２００〜３００％の範囲であることを特徴とするものである。

本発明によれば、上記構成としたことにより、ゴム被覆された繊維補強部材をサイドウォール部に配置した際における、サイドウォール部への屈曲入力に起因するクラックの発生を抑制して、耐久性を向上したタイヤを実現することが可能となった。

本発明のタイヤの一例を示す幅方向断面図である。 （ａ）は本発明のタイヤの一例のサイドウォール部近傍の幅方向拡大部分断面図であり、（ｂ）は厚みＷｉ、Ｗｏに係る説明図である。 繊維補強材料の一構成例を示す平面図である。 繊維補強材料の他の構成例を示す斜視図である。 繊維補強材料のさらに他の構成例を示す説明図である。 本発明に係る繊維補強部材としてのゴム−補強繊維複合体層の一例を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明のタイヤの一例を示す幅方向断面図である。図示するタイヤは、左右一対のビード部１１と、ビード部１１からタイヤ半径方向外側に延びるサイドウォール部１２と、両サイドウォール部１２間に連なるトレッド部１３とを有しており、左右一対のビード部１１間に跨ってトロイド状に延在する１枚のカーカスプライからなるカーカス１を骨格とする。また、カーカス１のクラウン部のタイヤ半径方向外側には、２層のベルト層２ａ，２ｂと、キャップ層３およびレイヤー層４とが順次配設されている。

本発明のタイヤにおいては、図示するように、サイドウォール部１２に、繊維補強部材５が、タイヤ周方向に環状に配設されている。図２（ａ）に、本発明のタイヤの一例のサイドウォール部近傍の幅方向拡大部分断面図を示す。図示するように、本発明においては、かかる繊維補強部材５が、繊維補強材料２１をコーティングゴム２２Ａ，２２Ｂにより被覆してなり、タイヤから取り出した繊維補強部材５内での、タイヤ幅方向内側のコーティングゴム２２Ａの厚みをＷｉ（ｍｍ）、タイヤ幅方向外側のコーティングゴム２２Ｂの厚みをＷｏ（ｍｍ）としたとき、下記式、
０≦Ｗｏ＜Ｗｉ
で表される関係を満足する点が重要である。同図（ｂ）に、厚みＷｉ、Ｗｏの説明図を示す。図示するように、本発明において、厚みＷｉ、Ｗｏは、コーティングゴムのタイヤ幅方向内側の端から繊維補強材料２１の中心までの距離Ｚｉの平均値Ｚｍｉｄを下記式、

（式中、ｎは繊維補強材料２１の本数を表す）に従い算出することにより求めることができ、コーティングゴムの厚みＷｉ、Ｗｏの和が部材の厚みとなる。ここで、Ｗｏ＝０のときは、繊維補強材料２１のタイヤ幅方向外側がサイドゴムにより被覆された状態となる。繊維補強材料２１のタイヤ幅方向外側を被覆するコーティングゴムには、タイヤ撓み時において曲げによる引張り入力が繰り返し付加されるため、曲げの外側最表面よりクラックが生じやすいが、本発明においては、このタイヤ幅方向外側のコーティングゴム２２Ｂの厚みＷｏを、タイヤ幅方向内側のコーティングゴム２２Ａの厚みＷｉよりも小さくして、引張り入力を受けるコーティングゴム２２Ｂの厚みを比率的に薄くしたことで、部材表面が曲げの中心軸に近づくことにより部材表面の歪が小さくなることから、クラックの発生を効果的に抑制することができる。

ここで、タイヤ幅方向外側のコーティングゴム２２Ｂの厚みＷｏは、タイヤ幅方向内側のコーティングゴム２２Ａの厚みＷｉよりも小さいものであればよく、ゼロであってもよい。この場合、繊維補強材料２１のタイヤ幅方向内側のみをゴムにより被覆して繊維補強部材５を作製し、そのタイヤ幅方向外側には、汎用のサイドゴムが配置されることになる。また、タイヤ幅方向内側のコーティングゴム２２Ａの厚みＷｉについては、０．５ｍｍ以上とすることが好ましく、より好ましくは０．５〜１．０ｍｍとする。タイヤ幅方向内側のコーティングゴム２２Ａの厚みＷｉが薄すぎると、繊維補強材料２１の内部までゴムが浸透せず、接着不良となるおそれがある。

本発明において、繊維補強部材５に用いるコーティングゴムの配合については、特に制限はないが、少なくとも片側、特にはタイヤ幅方向内側については、繊維補強部材５に用いる繊維補強材料２１との接着性に優れる配合ゴムを用いることが好ましい。これにより、繊維補強材量２１とコーティングゴムとの界面における剥離（セパレーション）の発生を抑制することができる。例えば、繊維補強材料２１にスチール素材を用いる場合には、一般に大型車両やトラック・バス等の重荷重用車両のスチールプライに用いられるコーティングゴム配合を採用することができる。また、スチールベルトに用いられるコーティングゴム配合も適用可能である。また、例えば、繊維補強材料２１およびコーティングゴムの組合せとして、一般に乗用車のプライに用いられる有機繊維素材およびそのコーティングゴム配合を用いることもできる。少なくとも片側について接着性を確保すれば、他方の側のコーティングゴムについては、繊維補強材料２１との接着性が十分得られない配合ゴムを用いてもよい。

また、本発明においては、繊維補強部材５のタイヤ幅方向外側に配置されたサイドゴムの破断伸度を、繊維補強部材５に含まれるコーティングゴムの破断伸度より大きく設定することが好ましい。サイドゴムには通常、大きな歪にも対応可能であって亀裂の発生を抑制できるよう破断伸度の高い耐疲労性に優れた配合ゴムが用いられるが、繊維補強部材５に用いるコーティングゴムに関しては、破断伸度の高さよりも繊維補強材料２１との接着性の良いことが重要となるためである。特に、繊維補強材料２１としてスチール繊維からなるものを用いる場合には、スチール素材との接着性を高めるために硫黄添加量の多いコーティングゴムを用いるので、配合ゴムとしては破断伸度が低くなり、また、高モジュラスの硬いゴムとなる傾向になる。このコーティングゴム中の硫黄成分は、スチール素材の表面に施されためっきとの接着反応に寄与する効果もある。なお、上記サイドゴムの破断伸度は、好適には３００〜５００％の範囲であり、上記コーティングゴムの破断伸度は、好適には２００〜３００％の範囲である。

本発明における上記繊維補強部材５としては、汎用の無機繊維や有機繊維からなる繊維補強材料をコーティングゴムにより被覆してなるものであればよいが、好適には、繊維補強材料が補強コードを用いた編物からなるものを用いる。編物からなる繊維補強材料は、後述するように幅方向端部を無端に形成できるので、セパレーションを生じにくいというメリットを有する。

また、編物を用いた繊維補強部材を用いることで、タイヤ重量を増大させることなくタイヤ耐久性を向上させることができ、得られるタイヤにおいて軽量化と耐久性の向上とを両立させることができる。また、編物を用いた繊維補強部材は、伸縮性に優れ、フレキシブルで拡張が容易であるので、成形性の点でも優れている。さらに、編物を用いた繊維補強部材は、従来の織物を用いた補強部材と比べて、部材内におけるコードの存在しない部分の比率である空隙率が大きくなるので、ゴムが部材内のコードの隙間に入り込みやすく、部材としての接着性に優れることに加え、補強コード同士の接触が少ないので、フレッティングも低減でき、これらの点でもタイヤ耐久性の向上に寄与できる。ここで、織物とは、平行に並べた経糸に対して、一定の法則に従って緯糸を直角に交錯させたものをいい、編物とは、糸をループ状にして、そのループを連続させることで形成されたものをいう。すなわち、織物が経糸と緯糸とを必須とするのに対し、編物が１本のみの糸からでも形成可能である点で、両者は異なる。なお、本発明は、２本以上の糸からなる編物を含むことはいうまでもない。

上記編物を構成する補強コードとしては、汎用のスチールフィラメントや、これを撚り合わせてなるスチールコードなどの無機繊維からなるものの他、各種有機繊維コード等のうちから適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではない。高強度であるスチールフィラメントまたはスチールコード等よりなる金属コードを用いた場合、タイヤサイド部の剛性を高めて操縦安定性を向上でき、かつ、タイヤ耐久性をより高めることができる。また、有機繊維コードを用いた場合、繊維補強部材を軽量化できるメリットが得られる。なお、有機繊維コードの材質としては、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステルやナイロン（登録商標）、アラミド（芳香族ポリアミド）、レーヨン、ポリケトンなど、通常用いられる材料のうちから適切なものを選択して用いることができる。

上記編物からなる繊維補強材料は、同一の材質からなる少なくとも１本以上の補強コードから構成することができ、また、異なる材質からなる複数種の補強コードから形成することも可能である。さらに、補強コードの太さや断面形状についても、特に制限されるものではなく、上記補強コードの種類と併せ、所望に応じ、適宜選定することが可能である。なお、ゴムとの接着を確保する観点からは、補強コードとしてスチール素材を用いる場合には、常法に従い表面にめっきを施すことが好ましい。

また、繊維補強材料を構成する編物の編み方についても、特に制限はなく、成型性等の観点から、所望に応じ、適宜選定することが可能である。具体的には例えば、天竺、スムース（１×１，２×２）、インレイ（（１），（２））、リブ（１×１，２×２，３×３，４×４）、ガーター等の編み方を挙げることができ、得られる編物の厚みを薄くする観点からは天竺やスムースが好ましく、得られる編物に伸びを持たせたい場合にはリブが好ましく、インレイはその中間的な特性を有する。

上記編物からなる繊維補強材料は、補強コードを、編機を用いて編むことにより作製することができる。かかる編機としては、例えば、（株）島精機製作所製の自動無縫製編機（ホールガーメント編機）を好適に用いることができ、これにより、自動的に、かつ、裁断ロスの発生なしで編物からなる繊維補強材料を製造することが可能である。

上記編物からなる繊維補強材料は、上述したように、１本の補強コードのみから形成することも可能である。この場合、部材内にコード端が編み始めと編み終わりの２箇所しか存在しないことになるので、コード端の飛び出し（いわゆる、ワイルドワイヤ）の発生を抑制することができるとともに、コード端からの剥離を抑制する効果も得られ、好ましい。なお、本発明において編物からなる繊維補強材料を作製する際に、補強コードが途中でなくなった場合には、補強コードの端部同士を撚り合わせ、または結んで、繋いで使用することができ、スチール素材の場合には、溶接して繋いでもよい。

上記編物からなる繊維補強材料は、その幅方向両端において補強コードが無端であることが好ましく、周方向において無端であることも好ましい。ここで、本発明において無端とは、部材の幅方向両端ないし周方向に部材の切断端ないし接合部を有しないことを意味し、編物としての編み始めおよび編み終わりに存在する補強コードの端部については、部材の幅方向両端ないし周方向に存在する場合であっても、無端とする。より好適には、編物からなる繊維補強材料が周方向において無端であって、かつ、編物からなる繊維補強材料の幅方向両端において、補強コードが無端であるものとする。編物からなる繊維補強材料を、編機により部材ごとに一体的に作製して、最終的な部材形状にするものとすれば、このような、部材の周方向および幅方向両端において無端の編物からなる繊維補強材料が得られる。具体的には例えば、図３，図４に示すような、平板な円環状または円筒状の補強部材を一体的に作製すれば、周方向および幅方向両端において無端となる。また、図５に示すように、帯状の編物を作製して、端部同士を接合することにより円筒状または円錐台状に形成すれば、幅方向両端において無端である繊維補強材料が得られる。本発明において、編物からなる繊維補強材料の形状および構造については、これら図示する例には限定されず、いかなる形状および構造を有する編物についても、前述した編機により容易に作製可能である。

本発明において、編物からなる繊維補強材料の片面または両面について、コーティングゴムにより被覆する手法としては、例えば、編物からなる繊維補強材料の片面または両面に、圧延によりゴムシートを被覆する手法が挙げられる。

本発明における上記繊維補強部材５としては、繊維補強材料としての補強繊維を用いた、以下に説明するゴム−補強繊維複合体層を用いることも好適である。図６に、本発明に係る繊維補強部材としてのゴム−補強繊維複合体層の一例を示す模式図を示す。この図は、ゴム−補強繊維複合体層の面に対し垂直な方向から見た際の、補強繊維の分散状態を示している。

図示するように、本発明に係るゴム−補強繊維複合体層は、補強繊維３１を、ゴム層３２内にランダムに埋設してなり、タイヤ外表面側から見たとき、補強繊維同士が厚み方向に重なる箇所を有するゴム−補強繊維複合体層を好適に用いることができる。ここで、補強繊維３１をランダムに埋設した状態とは、多数の補強繊維３１の延在方向が、異なる２以上の方向となっていることを意味している。また、補強繊維３１は、その少なくとも一端がゴム−補強繊維複合体層内で終端しており、すなわち、ゴム−補強繊維複合体層の幅方向端部間で連続して延在しない長さの短い繊維からなる。さらに、補強繊維３１は、図示するように、補強繊維３１をタイヤ幅方向に投影した投影部、すなわち、ゴム−補強繊維複合体層をサイドウォール部１２の外表面側から見た場合の投影部において、２以上の補強繊維３１同士が少なくとも一部で重なるように、ゴム層３２内に埋設されている。なお、本発明に係る補強部材は、厚みを有する平面状をなしている。

このような構成としたことで、ゴム−補強繊維複合体層の補強繊維３１として、従来は廃棄物となっていた端材を利用することが可能となり、廃材の有効利用を図ることができるので、原材料コストを実質ゼロとすることができる。また、本発明に係るゴム−補強繊維複合体層は、ゴム−コード複合体におけるようなコード層間のゴムを必要としないので、コーティングゴムの量を低減できる点においても、コストの低減が可能である。さらに、本発明に係るゴム−補強繊維複合体層は、従来のコード補強層とは異なり、製造上、撚り線や引き揃え圧延などの工程を要しないので、製造が容易であって、この点でもコスト性に優れている。さらにまた、ゴム−補強繊維複合体層は、ゴム−コード複合体のような従来のクラウン部の補強構造と比較して、少ない金属量で、同等の機能を発揮することができるので、タイヤの軽量化にも寄与できる。さらにまた、本発明に係るゴム−補強繊維複合体層においては、その端部に補強繊維の断面が並ぶことがないので、補強部材端部を起点とするセパレーションの問題も有しない。

本発明において、上記ゴム−補強繊維複合体層の目付け密度としては、８０ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下、特には１００ｇ／ｍ^２以上２００ｇ／ｍ^２以下とすることが好ましい。目付け密度が８０ｇ／ｍ^２未満では、補強部材としての強度が不十分となるおそれがある。一方、目付け密度が５００ｇ／ｍ^２を超えると、拡張性や成形性が悪化し、耐久性の面でも懸念が生ずる。ここで、本発明において、ゴム−補強繊維複合体層の目付け密度とは、１層の補強部材内における単位面積あたりの補強繊維の総重量を意味する。すなわち、単位面積（１ｍ^２）内に含まれる、ゴム−補強繊維複合体層の１層あたりの補強繊維３１の総重量（ｇ）が、本発明における目付け密度である。

また、上記ゴム−補強繊維複合体層に用いる補強繊維としては、長さが、好適には１０ｍｍ〜１００ｍｍ、より好適には３０ｍｍ〜６０ｍｍの範囲内のものを用いる。また、その径は、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、特には０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内であることが好ましい。補強繊維の長さが、短すぎるとカット工数が増加し、長すぎると、生タイヤの成形後の拡張工程における成形性が悪化するので、いずれも好ましくない。また、補強繊維の径が小さすぎると、細い線径とするための伸線工程におけるコストが嵩むことに加え、散布する補強繊維の本数が増加するので、コスト高となる。一方、補強繊維の径が大きすぎると、曲げ剛性が増大して縦バネが増加し、曲げ疲労性が悪化して、低内圧走行時に補強繊維が折れてしまうおそれが生ずる。

なお、本発明においては、上記ゴム−補強繊維複合体層に用いる全ての補強繊維が単一長さおよび径である必要はなく、複数種の長さおよび径を有する補強繊維を混合して使用してもよいが、上記範囲内の長さおよび径のものを用いることが好適である。特に、補強繊維の長さが長すぎると、補強部材の均一性が損われるので、ユニフォミティを決定する成分である、タイヤ形状やタイヤ剛性の周方向均一性が低下するという点から好ましくない。また、補強繊維の断面形状は、基本的に円形であるが、楕円または三角形などの多角形状のものを用いてもよい。

本発明において、上記補強繊維としては、いかなる材質のものを用いてもよく、通常、タイヤの補強部材に用いられている各種材料のうちから、適宜選択して用いることが可能である。具体的には例えば、無機繊維としては、スチールフィラメント等の金属繊維やガラス繊維など、有機繊維としては、芳香族ポリアミド繊維や脂肪酸ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゼンオキサゾール繊維、ポリビニルアルコール系合成繊維、炭素繊維などが挙げられる。本発明においては、補強繊維として、上記のうちでも、無機繊維、特にはスチールフィラメントを用いることが好ましい。スチールフィラメント等の無機繊維を用いた場合には、サイド部の剛性が確保できるので、操縦安定性を向上できるメリットがある。また、有機繊維を用いた場合には、繊維補強部材を軽量化できるメリットが得られる。

上記無機繊維ないし有機繊維からなる補強繊維は、タイヤ補強用のコード製造過程において、めっき後伸線工程や撚り線工程等で発生する端材（残糸からなる廃棄物）や、タイヤ製造工場のコード圧延工程で発生する端材などから製造することができる。本発明においては、このような従来は廃棄されていた端材を使用することができるため、従来に比して大幅なコストダウンを図ることができるとともに、廃棄物の削減にも寄与できる。

すなわち、スチールコード等の金属コードは、めっき処理されたフィラメントの単線が巻かれた複数のリールからフィラメントを巻き出して、張力を利用してフィラメント束を撚り合わせることにより製造される。また、有機繊維等からなる非金属コードは、撚ったフィラメント束に接着剤を塗布するディッピング処理を施すことにより、製造される。金属の撚りコードを製造する際には、各リールのいずれか一つが空となった時点で、他のリールにフィラメントが残っていたとしても、残ったフィラメントは廃棄される。また、調整などのために製造工程を停止した後、再開する際にも、コード端部の調整部分は廃棄される。さらに、金属コードおよび非金属コードのいずれも、張力を利用して補強部材を製造しているため、物理的に張力を確保できないコード端部についても廃棄される。本発明においては、このようなタイヤ製造における各プロセスで生ずるコードの端材を有効利用して、補強部材を形成することができるものである。

なお、短繊維として、長さ５．０ｍｍ以下程度、通常２ｍｍ〜３ｍｍの極めてミクロな繊維を、トレッドゴム中に含有させることで氷上性能を向上させる技術は、従来よりよく知られている。しかし、上記のように廃材を有効利用することを考慮した場合、コードの端材をミクロな短繊維に切断して用いると、製造工数およびコストの増加となる。また、本発明においては、使用する補強繊維がある程度の長さおよび目付け密度を有しないと、補強繊維同士が重なる箇所を有しないか、または、重なる箇所を有していても、強度および剛性における補強効果が十分得られない。したがって、上記のような長さおよび目付け密度等を有する補強繊維を用いることが好適である。但し、長さの短い補強繊維のみ、または、長さの長い補強繊維のみを用いると、十分な補強効果が得られないか、または、耐久性に問題を生ずるおそれがある。

また、上記補強繊維は、ゴム中に埋設されてゴム−補強繊維複合体層を形成するものであるため、ゴムとの接着性を確保するために、めっきまたは接着剤処理されていることが必要である。すなわち、本発明においては、補強繊維が金属繊維の場合はめっき処理されているもの、補強繊維が有機繊維の場合は接着剤処理されているものを用いる。スチールフィラメント等の金属繊維において、例えば、一般的なＣｕ＋Ｚｎめっきを施した場合には、めっき中のＣｕが、補強部材を形成する際にゴムと補強繊維とを接着する役割を担う。金属コード表面にめっき処理が施されていない場合、ゴムと補強繊維とが剥離しやすくなり、補強繊維に沿って剥離の進展が容易に発生してしまう懸念もある。したがって、本発明においては、補強繊維として金属繊維を用いる場合には、めっきされたものを用いることが必要であり、撚り線コードを原料とする場合も、単線がめっきされていることが必要である。なお、金属コードが銅線からなる場合は、銅線そのものが接着効果を持つため、めっき処理は要しない。また、有機繊維等からなる非金属コードの場合には、常法に従い接着剤のディッピング処理を施したものを用いることで、めっきされた金属コードと同様に、ゴムとの間の接着性を確保することが可能である。

ここで、補強繊維としての金属繊維表面に設けるめっきとしては、特に制限はなく、ブラスやブロンズ、Ｃｕ，Ｚｎめっきなどでもよい。特に、補強繊維として上記廃棄端材を用いる場合には、これらはすでにめっき処理されているため、さらにめっき処理を行うことなく、ゴムとの良好な接着性が得られるというメリットもある。

本発明に用いる、補強繊維がランダムに分散されているゴム−補強繊維複合体層は、例えば、以下のようにして製造することができる。
すなわち、まず、所定厚みの未加硫ゴムのシートを作製し、所定の長さに切断した補強繊維の束を、単位時間に所定の量、所定の高さからこのゴムシート上に、全体が均一の密度になるよう落下させる。

この際には、ゴムシートの上方に、ゴムシートの長手方向に平行な一対の壁部を有し、この一対の壁部間の間隔がゴムシートの幅よりも幅狭に形成されているガイド体、または、ゴムシートの長手方向に加えて幅方向にも平行な一対の壁部を有し、上下方向にのみ開口して内部に断面矩形の通路を有するガイド体を設けて、このガイド体の中を通じて、ゴムシート上に補強繊維を落下させることができる。これにより、補強繊維は、ガイド体によりガイドされながらゴムシート上に供給されることになるので、補強繊維のゴムシートの幅方向外側、さらにはゴムシートの長手方向への飛散が効果的に防止され、好ましい。また、一部の補強繊維は、落下中にガイド体に衝突するが、この衝突により補強繊維は跳ね回ってランダムに姿勢が変化し、この結果、補強繊維がゴムシート上に、さらに均一に、かつ、ランダムな配向方向にて散布されることになる。さらに、ゴムシート上の補強繊維をさらに均一に、かつ、ランダムな配向方向とするために、例えば、ガイド体の内側面に、直線状または曲線状に延びる複数の邪魔ロッドや邪魔板等を取付けて、ゴムシート上に落下する途中の補強繊維を邪魔ロッド等に衝突させ、さらに多くの補強繊維を落下途中で跳ね回らせるようにしてもよい。

次に、落下させた補強繊維の上から未加硫ゴムシートを被せることにより、ゴム中に補強繊維が埋設されたゴム−補強繊維複合体層を製造することができる。この際、下方のゴムシートを一方向に所定の速度で移動させることで、上記補強繊維の落下量とこのゴムシートの移動速度との比によって、ゴム−補強繊維複合体層における補強繊維の密度を決定することができる。

ここで、上記所定量の補強繊維を落下させるための方法としては、あらかじめ切断した補強繊維の束をベルトコンベア等により搬送して、ゴムシート上の所定部位に落下させる方法の他、未切断の補強繊維を切断しながら落下させる方法を用いてもよい。後者の場合、補強繊維同士の絡み合いを解す作業や、補強繊維の束を一定時間に一定量にて供給する作業が不要となるので、より効率良く補強部材の製造を行うことが可能となる。

本発明に係るゴム−補強繊維複合体層は、上記のようにして一工程で容易に製造することができるため、製造に多大な工数を要する従来の補強部材と比較して製造が容易であり、消費エネルギーも少なく、製造コスト的にも安価であるというメリットがある。なお、タイヤを成型する際の拡張に対しては、圧延条件の調整により、上記目付け密度等を満足する範囲で作製されたゴム−補強繊維複合体層を用いれば、拡張に追従しうるものとすることができるので、本発明のタイヤは、製造上の問題も有しない。

本発明に係る繊維補強部材５は、サイドウォール部１２に配置されているものであればよく、その具体的な配設領域については、特に制限はない。特に、耐ピンチカット性を確実に向上する観点からは、図示するように、ベルト層２ａ，２ｂの端部近傍からビード部１１におけるリムに接する部位まで繊維補強部材５を配置して、縁石等への乗り上げ時に路面とリムフランジとの間に挟まれる部位を補強することが好ましい。なお、本発明に係る繊維補強部材５は、図示するように、カーカスプライ１のタイヤ半径方向外側に配設することが好ましい。これは、タイヤの内側には外傷が発生する懸念が少ないためである。

本発明のタイヤにおいては、上記繊維補強部材５をサイドウォール部に配置したことにより、重量増を伴うことなくサイドウォール部におけるクラックの発生を抑制することができる。よって、本発明は、特に、サイドウォール部を薄肉化することにより軽量化を図る技術と組み合わせて用いることが好ましく、これにより、タイヤの軽量性と耐久性とを両立させることができるものとなる。具体的には、本発明は、カーカス１のタイヤ外側表面からサイドウォール部表面までの最小厚みが、２．５ｍｍ以下、例えば、１．０〜２．５ｍｍであるようなタイヤにおいて、特に有用である。

本発明のタイヤにおいては、上記コーティングゴムの厚み条件を満足する繊維補強部材５が配設されている点のみが重要であり、それ以外のタイヤ構造の詳細については、特に制限されるものではなく、常法に従い適宜構成することが可能である。

例えば、カーカス１は、図示する例では１枚であるが、２枚以上であってもよく、好適には１〜２枚とする。また、ベルト層２ａ，２ｂは、タイヤ周方向に対し、例えば、１５〜４０°の角度で傾斜して配列された複数本のスチールコードをゴム被覆してなり、図示する例では２枚であるが、３枚以上としてもよく、例えば、２〜４層にて設けることができ、少なくともそのうちの２枚が層間で互いに交錯するよう配置する。

また、図示する例では、ベルト層２ａ，２ｂのタイヤ半径方向外側に、キャップ層３と、レイヤー層４とが配設されているが、これらの配置は本発明においては任意であり、設けなくてもよい。これらキャップ層３およびレイヤー層４は、いずれもタイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードをゴム引きしてなり、図示するように、このうちキャップ層３はベルト層２ａ，２ｂの全幅以上にわたり少なくとも１層にて配置され、レイヤー層４はベルト層２ａ，２ｂの両端領域に少なくとも１層にて配置される。

さらに、図示するように、本発明のタイヤの一対のビード部１１には夫々ビードコア６が埋設され、カーカス１はこのビードコア６の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されている。さらにまた、トレッド部１３の表面には適宜トレッドパターンが形成されており、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。さらにまた、図示する本発明のタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常の又は酸素分圧を変えた空気、もしくは窒素等の不活性ガスを用いることができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜実施例１＞
（株）島精機製作所製の自動無縫製編機（ホールガーメント編機）により、スチール製の編物を、帯状にて作製した。この帯状の編物を、片側のみ、下記表中に示す条件に従い１枚の帯状の未加硫ゴムシートにより被覆し、編物が被覆されている部分に圧力を負荷して未加硫ゴムシートと編物とを圧着し、一体化して、厚み１ｍｍ程度の編物を用いた補強部材を得た。未加硫ゴムシートには、一般的な重荷重用タイヤ用スチールプライのコーティングゴム配合を適用した。

得られた編物の補強部材を、未加硫ゴムシートがタイヤ幅方向内側となるようにサイドウォール部に配置して、タイヤサイズ１５５／６５Ｒ１３のタイヤを得た。得られた供試タイヤにおいて、編物を用いた補強部材は、図１に示す範囲に配設されていた。また、編物を用いた補強部材のタイヤ幅方向外側には、厚み２．０ｍｍのサイドゴムを配置した。この供試タイヤにおいて、カーカスのタイヤ外側表面からサイドウォール部表面までの最小厚みは２．５ｍｍであった。

＜実施例２＞
下記表中に示す条件にて、ゴム−スチールフィラメント複合体層を作製した。なお、用いたゴム−スチールフィラメント複合体層は、スチールフィラメントを１枚の帯状の未加硫ゴムシート上にランダムに分散させて埋設して製造したものである。未加硫ゴムシートとしては、実施例１と同様のものを用いた。編物の補強部材に代えてこれを用いた以外は実施例１等と同様にして、実施例２の供試タイヤを作製した。

＜従来例＞
編物の補強部材に代えて、同じ厚みの未加硫ゴムシートを用いた以外は実施例と同様にして、従来例１のタイヤを作製した。未加硫ゴムシートには、上記サイドゴムと同じゴム配合を適用した。

＜比較例１＞
編物の補強部材に代えて、同じ厚みの未加硫ゴムシートを用いた以外は実施例と同様にして、比較例１のタイヤを作製した。未加硫ゴムシートには、一般的な重荷重用タイヤ用スチールプライのコーティングゴム配合を適用した。

＜比較例２〜４＞
実施例１と同様にして得られた帯状の編物を、下記表中に示す条件に従い破断伸度を異ならせた同一厚みの２枚の帯状の未加硫ゴムシートにより挟持し、編物が挟持されている部分に圧力を負荷して未加硫ゴムシートと編物とを圧着し、一体化して、厚み１ｍｍ程度の編物の補強部材を得た。未加硫ゴムシートには、比較例２，３については一般的な重荷重用タイヤ用スチールプライのコーティングゴム配合、比較例４については上記サイドゴムと同じゴム配合を適用した。また、比較例２については、サイドゴムとして、破断伸度が低いものを用いた。

得られた各供試タイヤについて、耐久試験として、低内圧時ロングラン耐久ドラム試験を実施した。具体的には、各供試タイヤに内圧１００ｋＰａを充填し、荷重３６５ｋｇｆを負荷して、温度３８℃の条件下で、目標走行距離１００００ｋｍにて、走行させた。その結果を、下記の表中に併せて示す。

上記表中に示すように、繊維補強部材のコーティングゴムのタイヤ幅方向外側の厚みＷｏを、タイヤ幅方向内側の厚みＷｉ未満であってゼロ以上とした実施例のタイヤは、低内圧時においても、サイド部における割れや編物の浮き出しの発生なしで目標走行距離を走行できる耐久性を有していることが確かめられた。

これに対し、繊維補強部材のコーティングゴムの厚みをタイヤ幅方向内側と外側とで同一とし、かつ、コーティングゴムにスチールプライのコーティングゴム配合を用いた比較例２においては、屈曲入力に起因して、サイド部における割れが生じてしまった。また、繊維補強部材のコーティングゴムの厚みをタイヤ幅方向内側と外側とで同一とし、かつ、コーティングゴムにスチール素材との接着性の低いサイドゴムを用いた比較例３においては、編物とコーティングゴムとの接着不良に起因して、編物が外側に浮き出してしまった。

１ カーカス、２ａ，２ｂ ベルト層、３ キャップ層、４ レイヤー層、５ 繊維補強部材、６ ビードコア、１１ ビード部、１２ サイドウォール部、１３ トレッド部、２１ 繊維補強材料、２２Ａ，２２Ｂ コーティングゴム、３１ 補強繊維、３２ ゴム層

Claims (5)

1. 左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部間に連なるトレッド部とを有し、該サイドウォール部に、タイヤ周方向に環状に配設された繊維補強部材を備えるタイヤにおいて、
   前記繊維補強部材が、スチール素材からなる繊維補強材料をコーティングゴムにより被覆してなり、該繊維補強部材内での該コーティングゴムのタイヤ幅方向内側の厚みをＷｉ（ｍｍ）、タイヤ幅方向外側の厚みをＷｏ（ｍｍ）としたとき、Ｗｉが０．５〜１．０ｍｍの範囲であるとともに、下記式、
   ０≦Ｗｏ＜Ｗｉ
   で表される関係を満足し、前記繊維補強部材のタイヤ幅方向外側に配置されたサイドゴムの破断伸度が、前記コーティングゴムの破断伸度より大きく、該サイドゴムの破断伸度が３００〜５００％の範囲であり、かつ、該コーティングゴムの破断伸度が２００〜３００％の範囲であることを特徴とするタイヤ。
2. 前記繊維補強材料が、補強コードを用いた編物からなる請求項１記載のタイヤ。
3. 前記繊維補強部材が、前記繊維補強材料としての補強繊維をゴム層内にランダムに埋設してなり、タイヤ外表面側から見たとき、該補強繊維同士が厚み方向に重なる箇所を有するゴム−補強繊維複合体層である請求項１記載のタイヤ。
4. 前記ゴム−補強繊維複合体層の目付け密度が、１００ｇ／ｍ ^２ 以上２００ｇ／ｍ ^２ 以下である請求項３記載のタイヤ。
5. Ｗｏが０ｍｍである請求項１〜４のうちいずれか一項記載のタイヤ。

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