(57)【要約】【課題】安価にかつ容易に製造することができるとともに、従来は廃棄していた端材を活用することが可能な補強部材を用いることで、タイヤ性能を損なうことなくタイヤの軽量化を図った空気入りタイヤを提供する。【解決手段】一対のビード部１１と、ビード部１１に連なる一対のサイドウォール部１２と、両サイドウォール部間に跨るトレッド部１３とからなり、これら各部をビード部内にそれぞれ埋設された一対のビードコア１相互間にわたって補強するカーカス２を備える空気入りタイヤである。カーカス２とトレッド部１３との間に、トレッド部幅の少なくとも一部にて、スチールフィラメントをゴム層内の少なくとも２方向に分散して埋設してなるゴム−スチールフィラメント複合体層３の少なくとも１層が配設され、かつ、タイヤ周方向に対し実質的に角度をもって配列された補強コードのゴム引き層からなる傾斜ベルト層を有しない。【選択図】図１
2011111049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のビード部と、該ビード部に連なる一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部間に跨るトレッド部とからなり、これら各部を該ビード部内にそれぞれ埋設された一対のビードコア相互間にわたって補強する１層以上のカーカスを備える空気入りタイヤにおいて、
前記カーカスとトレッド部との間に、トレッド部幅の少なくとも一部にて、スチールフィラメントをゴム層内の少なくとも二方向に分散して埋設してなるゴム−スチールフィラメント複合体層の少なくとも１層が配設され、かつ、タイヤ周方向に対し実質的に角度をもって配列された補強コードのゴム引き層からなる傾斜ベルト層を有しないことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記ゴム−スチールフィラメント複合体層のうちの少なくとも１層が、トレッド部幅の全幅にわたり配設されている請求項１記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記ゴム−スチールフィラメント複合体層のうちの少なくとも１層が、前記サイドウォール部まで延在する請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された補強コードのゴム引き層からなる周方向ベルトを、少なくとも１層有する請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記周方向ベルトが、前記ゴム−スチールフィラメント複合体層の全幅以上にわたり配設されたキャップ層、および／または、該ゴム−スチールフィラメント複合体層の両端領域に配置されたレイヤー層からなる請求項４記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記スチールフィラメントの長さが、１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内である請求項１〜５のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記スチールフィラメントの径が、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内である請求項１〜６のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
【請求項８】
前記ゴム−スチールフィラメント複合体層の目付け密度が、１００ｇ／ｍ２以上１０００ｇ／ｍ２以下である請求項１〜７のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、トレッド部の補強構造を改良した乗用車用空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空気入りタイヤにおいては、その骨格をなすカーカスの補強部材、特に、カーカスのクラウン部の補強部材として、タイヤ周方向に対し実質的に角度をもって配列された補強コードのゴム引き層からなる傾斜ベルト層が配置されている。
【０００３】
かかる補強部材の改良に関しては、従来より種々検討がなされてきている。例えば、特許文献１には、ベルトとカーカスプライとの間に、不織布とゴムとの一体複合部材を介在配置してなる空気入りタイヤが開示されている。また、特許文献２には、カーカスのクラウン部外周に、１層の傾斜ベルト層と、その上に位置し、タイヤ赤道面に対して実質状平行に複数本のコードを配列した少なくとも１層の周方向ベルト層とを備えた空気入りラジアルタイヤが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−４４７１０号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開２００１−２０６０１６号公報（特許請求の範囲等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、傾斜ベルト層は、通常、撚りコードを一方向に引き揃えてゴムに埋設してなるゴム−コード複合体からなるため、その製造には撚線工程や引き揃え圧延工程などを要し、多大な工数がかかるとともに、コスト的にも高価なものとなっていた。また、タイヤとして十分なコーナリングパワーを発現させるためには、かかる傾斜ベルト層を少なくとも２層にて交錯させて配置し、必要なせん断剛性を満足させる必要がある。そのために、タイヤ重量が重くなって、層間の歪みによるエネルギーロスが生じ、結果として転がり抵抗の上昇が避けられないものとなっていた。
【０００６】
さらに、傾斜ベルト層の端部には、無めっきのコード断面が一定間隔で並ぶ状態となるため、悪路走行や重荷重走行によって、ベルト端部を起点とするセパレーションが発生するおそれが避けられないという問題もある。さらにまた、傾斜ベルト層においては補強コードの規則的な配置が必須であるため、半端な長さの端材は使用できず、廃棄処分せざるを得なかった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、傾斜ベルト層の使用に伴う上記のような問題を解消して、安価にかつ容易に製造することができるとともに、従来は廃棄していた端材を活用することが可能な補強部材を用いることで、タイヤ性能を損なうことなくタイヤの軽量化を図った空気入り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】
【０００８】
本発明者は鋭意検討した結果、補強部材として、従来の撚りコードを用いた傾斜ベルト層に代えて、スチールフィラメントがゴム層内に分散され埋設されてなるゴム−スチールフィラメント複合体層を用いることで、安価にかつタイヤ性能を損なわずにタイヤの軽量化を図ることができ、また、端材の活用にも寄与できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部と、該ビード部に連なる一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部間に跨るトレッド部とからなり、これら各部を該ビード部内にそれぞれ埋設された一対のビードコア相互間にわたって補強する１層以上のカーカスを備える空気入りタイヤにおいて、
前記カーカスとトレッド部との間に、トレッド部幅の少なくとも一部にて、スチールフィラメントをゴム層内の少なくとも二方向に分散して埋設してなるゴム−スチールフィラメント複合体層の少なくとも１層が配設され、かつ、タイヤ周方向に対し実質的に角度をもって配列された補強コードのゴム引き層からなる傾斜ベルト層を有しないことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明において、前記ゴム−スチールフィラメント複合体層のうちの少なくとも１層は、トレッド部幅の全幅にわたり配設することが好ましく、より好ましくは、前記サイドウォール部まで延在させる。また、本発明のタイヤは、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された補強コードのゴム引き層からなる周方向ベルトを、少なくとも１層有することが好ましい。この場合、前記周方向ベルトは、好適には、前記ゴム−スチールフィラメント複合体層の全幅以上にわたり配設されたキャップ層、および／または、該ゴム−スチールフィラメント複合体層の両端領域に配置されたレイヤー層からなるものとする。
【００１１】
さらに、本発明において、前記スチールフィラメントの長さは１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内であることが好ましく、前記スチールフィラメントの径は０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内であることが好ましい。さらにまた、前記ゴム−スチールフィラメント複合体層の目付け密度は、好適には１００ｇ／ｍ２以上１０００ｇ／ｍ２以下である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来に比し安価にかつ容易に製造することができ、端材を活用することが可能な補強部材を用いることで、タイヤ性能を損なうことなくタイヤの軽量化を図った空気入りタイヤを実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の空気入りタイヤの一例を示す幅方向断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、ゴム−スチールフィラメント複合体層の一例を示す模式図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、実施例で用いた撚りコードの構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りタイヤの一例の幅方向断面図を示す。図示するように、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部１１と、それに連なる一対のサイドウォール部１２と、両サイドウォール部１２間に跨るトレッド部１３とからなり、これら各部をビード部１１内にそれぞれ埋設された一対のビードコア１相互間にわたって補強する１層以上のカーカス２を備えている。
【００１５】
図示するように、本発明のタイヤにおいては、カーカス２とトレッド部１３との間に、スチールフィラメントをゴム層内の少なくとも二方向に分散して埋設してなるゴム−スチールフィラメント複合体層３が配設され、かつ、いわゆる傾斜ベルト層が配置されていない。かかるゴム−スチールフィラメント複合体層３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、ゴム−コード複合体からなる従来の傾斜ベルト層より薄く、軽量で作製することが可能である。そのため、従来の、タイヤ周方向に対し実質的に角度をもって配列された補強コードのゴム引き層からなる傾斜ベルト層を配置せずに、これに代えて上記ゴム−スチールフィラメント複合体層３を配設するものとしたことで、従来に比してタイヤ重量の軽量化を図ることが可能となった。
【００１６】
本発明において、ゴム−スチールフィラメント複合体層３は、傾斜ベルト層の代わりに配設されるものであるため、所望のコーナリングパワーを得るために十分なせん断剛性を発揮するものであることが必要である。ゴム−スチールフィラメント複合体層３の配設領域については、十分なせん断剛性が得られるものであれば特に制限はなく、トレッド部幅の少なくとも一部に配設すればよいが、好適には図示するように、トレッド部幅の全幅にわたり配設することで、より確実に所望のせん断剛性を得ることができる。さらに、図示はしないが、本発明においては、ゴム−スチールフィラメント複合体層３をサイドウォール部１２まで延在させることも好ましく、これにより、耐カット性の向上効果も得ることができる。
【００１７】
また、ゴム−スチールフィラメント複合体層３は、少なくとも１層にて設けることが必要であるが、２層以上で設けてもよく、所望のせん断剛性を得る観点から、特には、１〜２層で設けることが好ましい。層数が多すぎると、重量増となって、軽量化のメリットが低下してしまうため、好ましくない。また、ゴム−スチールフィラメント複合体層３を複数層にて設ける場合には、それぞれの層の配設幅を適宜変えてもよく、この点にも特に制限はない。
【００１８】
図２（ａ），（ｂ）に、本発明に係るゴム−スチールフィラメント複合体層におけるスチールフィラメントの分散状態の一例を示す模式図を示す。図示するように、本発明に係るゴム−スチールフィラメント複合体層３においては、スチールフィラメント２１が、ゴム層２２内の少なくとも二方向に分散され、より具体的には、ゴム層２２内の一方向に配向されずにランダムに分散されて、ゴム層２２中に埋設されている。かかるゴム−スチールフィラメント複合体層３の目付け密度は、好適には１００ｇ／ｍ２以上１０００ｇ／ｍ２以下、より好適には３００ｇ／ｍ２以上８００ｇ／ｍ２以下である。目付け密度が１００ｇ／ｍ２未満では、ゴム−スチールフィラメント複合体層３によって発現可能な剛性が小さくなり、十分な操縦性能を発現させることができないおそれがある。一方、目付け密度が１０００ｇ／ｍ２を超えると、スチールフィラメント同士の接触部が多くなって耐久性を悪化させるおそれが生ずることに加え、ゴム−スチールフィラメント複合体層３の厚みが増大して、タイヤ重量が増加してしまう。ここで、ゴム−スチールフィラメント複合体層の目付け密度とは、１層のゴム−スチールフィラメント複合体層内におけるスチールフィラメント単体の単位面積あたりの重量を意味する。すなわち、図２（ａ）中に矢印で示す点線中の単位面積Ｓ内に含まれる、ゴム−スチールフィラメント複合体層の１層あたりのスチールフィラメント２１の重量が、本発明における目付け密度である。
【００１９】
ゴム−スチールフィラメント複合体層３に用いるスチールフィラメントとしては、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、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内であることが好ましい。本発明においては、全てのスチールフィラメント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スチールフィラメント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。また、スチールフィラメントの断面形状は、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。
【００２０】
上記スチールフィラメントは、タイヤ補強用の通常のスチールコード製造過程においてめっき後伸線工程や撚線工程で発生する端材（残糸からなる廃棄物）や、タイヤ製造工場において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ものである。
【００２１】
また、上記スチールフィラメントは、ゴム層中に埋設されてゴム−スチールフィラメント複合体層３を形成するものであるため、表面にめっき層を設けてゴムとの接着性を向上することが必要となる。この場合、スチールフィラメント表面に設けるめっき層としては、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。ここで、スチールフィラメント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。さらに、前述したように、従来の傾斜ベルト層の場合、その端部に無めっきのコード断面が一定間隔で並ぶ状態となるため、ベルト端セパレーションの発生のおそれが避けられなかったが、本発明に係るゴム−スチールフィラメント複合体層３では、スチールフィラメント端部がランダムに点在していることに加え、各端部の直径が０．１〜０．５ｍｍ程度とコード断面に比べて非常に小さな面積となるため、このようなセパレーションの発生のおそれはほとんどなくなる。
【００２２】
なお、ゴム−スチールフィラメント複合体層３に用いるゴムは、従来よりタイヤの補強部材用途等に使用されているゴム種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。また、ゴム−スチールフィラメント複合体層３自体の厚みについては特に制限はなく、所望のせん断剛性および曲げ剛性に応じて、適宜決定することができる。
【００２３】
上記ゴム−スチールフィラメント複合体層３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スチールフィラメントの束を、所定量、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。次に、落下させたスチールフィラメントの上から未加硫ゴムシートを被せることにより、ゴム中にスチールフィラメントが埋設されたゴム−スチールフィラメント複合体層３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、上記スチールフィラメント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−スチールフィラメント複合体層３におけるスチールフィラメントの密度を決定することができる。
【００２４】
上記所定量のスチールフィラメントをランダムに落下させるための方法は、具体的には例えば、一定スピードで回転する一対のローラと、その後方に配置した、１〜１０ｍｍ程度の凹凸を有する回転するローラとを組み合わせることで実施することができる。すなわち、スチールフィラメントをベルトコンベア等により搬送して、前方の一対のローラでスチールフィラメント束を噛み込んだ後、この噛み込まれたスチールフィラメントを後方のローラの凹凸で弾き落とすことにより、各フィラメントの方向をランダムに配向させる。この場合、前方のローラ対比後方のローラの回転速度を大きくし、例えば、１０倍以上とすることが好適である。また、弾き飛んだスチールフィラメントが必要以上に広く分散して密度が低下しないよう、下方に配置したゴムシートの幅に合わせた、開口部形状が四角または丸である筒状部材を配置して、その中をスチールフィラメントが落下するものとすることが好ましい。
【００２５】
本発明に係るゴム−スチールフィラメント複合体層３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傾斜ベルト層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。
【００２６】
本発明のタイヤにおいては、上述したように、ゴム−スチールフィラメント複合体層３を配設する代わりに従来の傾斜ベルト層を配置しないが、図示するように、タイヤクラウン部の補強部材として、さらに、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された補強コードのゴム引き層からなる周方向ベルト４，５を配置することが好ましい。周方向ベルトを配置することで、タイヤの耐久性をより向上することができる。
【００２７】
周方向ベルトは、少なくとも１層にて配置すればよく、その配設幅にも特に制限はないが、好適には、ゴム−スチールフィラメント複合体層３の全幅以上にわたり配設されたキャップ層４、および／または、ゴム−スチールフィラメント複合体層３の両端領域に配置されたレイヤー層５からなるものとする。これらキャップ層４およびレイヤー層５は、いずれも１層で設けてもよく、２層以上で設けてもよい。より好適には、図示するように、キャップ層４およびレイヤー層５のそれぞれ１層からなる周方向ベルトとする。なお、これら周方向ベルトの補強コードとしては、従来公知の有機繊維コードおよびスチールコード（特には、初期伸びが得られるよう作製したもの）を適宜用いることができ、これをゴムにより被覆してタイヤ周方向にスパイラル状に巻回することで、連続コードからなる周方向ベルトを形成することができる。
【００２８】
本発明のタイヤにおいては、上記ゴム−スチールフィラメント複合体層を設けて傾斜ベルトを設けない点のみが重要であり、それ以外のタイヤ構造の詳細や各部材の材質などについては特に制限されず、従来公知のもののうちから適宜選択して構成することができる。
【００２９】
例えば、図示するように、本発明において、カーカス２はビードコア１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。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、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。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
カーカスとトレッド部との間に、下記表中に示す条件にて補強部材を配置して、タイヤサイズ１５５／６５Ｒ１３の空気入りタイヤをそれぞれ製造した。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ゴム層内にランダムに分散させて埋設して製造したものであり、その配設幅は、トレッド部幅の全幅とした。得られた各供試タイヤにつき、下記に従い評価を行った。その結果を、下記の表中に併せて示す。
【００３１】
＜操縦性指数＞
各供試タイヤにつき、一定速で転動するドラム上で、±２度のスリップアングル（ＳＡ）をつけて、発生する横力（サイドフォース，ＳＦ）を測定した。得られたＳＡ−ＳＦ特性から、０度〜１度および０度〜−１度の傾きの平均値を算出して、比較例１を１００とする指数にて表示した。この値が７０以上であれば操縦性に関し問題なく良好であり、７０未満であると、操縦性に劣ると判断される。
【００３２】
＜内側補強部材の重量指数＞
各供試タイヤにつき、内側補強部材に含まれるスチールフィラメントの重量を算出して、比較例１を１００とする指数にて表示した。コーティングゴムの重量はほぼ同一であるため、この差が内側補強部材の重量差とほぼ等しい。
【００３３】
＜補強部材の重量指数＞
各供試タイヤにつき、補強部材の総重量（内側＋外側）を算出して、比較例１を１００とする指数にて表示した。
【００３４】
【表１】
2011111049.tif 000003
＊１）撚りコードを構成するフィラメント本数をＮ本、フィラメントの径をｄ（ｍｍ）、コードの外接円直径をＤ（ｍｍ）、コードの撚り合わせピッチをＰ（ｍｍ）としたとき、下記式により定義される値である。εｃ≧０．００５、特にはεｃ≧０．０１５であると、コードの初期伸びが確保でき、タイヤ成型時の拡張に追従しやすいため好ましい。
εｃ＝√（−ｂ／２＋√（ｂ２／４−ｃ））−１
（式中、ｂは−１＋π２（−４Ｒ２＋ｄ２）／Ｐ２、ｃはπ２ｄ２ｋ（４π２Ｒ２＋Ｐ２）／Ｐ４、Ｒは（Ｄ−ｄ）／２、ｋはｔａｎ２（π／２−π／Ｎ）を表す）
＊２）タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された補強コードのゴム引き層からなる周方向スパイラルベルトとして、キャップ層４とレイヤー層５とを一層ずつ設けた構成である。
【００３５】
【表２】
2011111049.tif 000004
【００３６】
上記表中に示すように、補強部材として、従来の撚りコードを用いた傾斜ベルト層に代えてゴム−スチールフィラメント複合体層を用いた各実施例のタイヤにおいては、従来の傾斜ベルト層を用いた比較例１に比して、タイヤ性能を損なわずにタイヤの軽量化が図られていることが確かめられた。
【符号の説明】
【００３７】
１  ビードコア
２  カーカス
３  ゴム−スチールフィラメント複合体層
４  キャップ層
５  レイヤー層
１１  ビード部
１２  サイドウォール部
１３  トレッド部
２１  スチールフィラメント
２２  ゴム層
【図１】
2011111049.tif 000005
【図２】
2011111049.tif 000006
【図３】
2011111049.tif 000007