(57)【要約】【課題】乗り心地性の低下を最低限にとどめながら操縦安定性を大幅に向上できる。【解決手段】ビード部４に、ビードエーペックスゴム８のタイヤ軸方向外側面に沿う短繊維補強ゴム層１０と、そのタイヤ軸方向外側で少なくとも一部が重なり合うコード補強層１１とを設けた。短繊維補強ゴム層１０は、１０〜３０重量部の短繊維を含有しかつ短繊維をタイヤ周方向に配向した。コード補強層１１は、補強コードをタイヤ周方向に対して１０〜４５°の角度αで配列した。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスプライを具えるカーカスと、前記ビードコアの半径方向外周面からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびるビードエーペックスゴムとを具える空気入りラジアルタイヤであって、
前記ビード部に、前記ビードエーペックスゴムのタイヤ軸方向外側面に沿ってタイヤ周方向に配される短繊維補強ゴム層と、
この短繊維補強ゴム層にタイヤ軸方向外側で少なくとも一部が重なってタイヤ周方向に配され、かつ補強コードをタイヤ周方向に対して１０〜４５°の角度αで配列したコード補強層とを設けるとともに、
前記短繊維補強ゴム層は、ゴム１００重量部に対して短繊維を１０〜３０重量部配合した短繊維配合ゴム材からなり、かつこの短繊維をタイヤ周方向に配向したことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【請求項２】
短繊維補強ゴム層は、ビードコアの前記外周面の高さ近傍から半径方向外方にのび、かつその外端のビードベースラインからの高さＨｒを、前記ビードエーペックスゴムの半径方向外端のビードベースラインからの高さＨｂの３０〜９０％とするとともに、
前記コード補強層は、前記短繊維補強ゴム層の内端を半径方向外方に越える高さ位置から半径方向外方にのび、かつその外端のビードベースラインからの高さＨｃを、短繊維補強ゴム層の前記高さＨｒの１２０〜３００％としたことを特徴とする請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項３】
前記補強コードはスチールコードであることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項４】
前記短繊維補強ゴム層は、その厚さが０．３〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項５】
前記短繊維は、平均繊維長さＬを２０μｍ〜５０００μｍ、かつ該平均繊維長さＬと繊維径Ｄとのアスペクト比Ｌ／Ｄを１０〜５００としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項６】
前記短繊維補強ゴム層は、タイヤ周方向の複素弾性率Ｅａ＊を、ビードエーペックスゴムの複素弾性率Ｅ＊より大、かつ半径方向の複素弾性率Ｅｂ＊をビードエーペックスゴムの複素弾性率Ｅ＊より小とするとともに、前記複素弾性率Ｅａ＊とＥｂ＊との比Ｅａ＊／Ｅｂ＊を１０〜３０としたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビード部に、短繊維補強ゴム層とコード補強層とを設けることにより、乗り心地性の低下を抑えつつ操縦安定性を向上した空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
一般に、高性能の乗用車用タイヤでは、操縦安定性を向上させるために、スチールコードや有機繊維コードを用いたコード補強層を、ビード部からサイドウォール部にかけて設けることが行われている。しかし、近年の乗用車、特にスポーツタイプの車両では、駆動性能が著しく向上しているため、従来のタイヤでは、操縦安定性が不十分なものとなってきている。
【０００３】
そこで、前記コード補強層の枚数を増加させることにより操縦安定性をさらに向上させることが試みられている。しかしこのような枚数の増加は、タイヤの縦剛性の上昇が過大となるため、乗り心地性の著しい低下を招き、しかもダンピング特性や路面追従性の悪化によって期待するほどの操縦安定性の向上効果が得られないという問題がある。
【０００４】
他方、短繊維を周方向に配向させた短繊維補強層を、ビード部からサイドウォール部にかけて形成することも提案されている（例えば特許文献１参照。）。この短繊維補強層は、周方向剛性を集中的に高めるため、乗り心地性を維持しうるという利点がある。しかし、横力により剪断方向に容易に変形するため、周方向剛性の向上効果が充分に機能せず、かつタイヤ横剛性への寄与が少ないため、操縦安定性を高レベルに確保することはできなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１７５１１９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、ビード部に、短繊維補強ゴム層とコード補強層とを組み合わせて用いることを基本として、短繊維補強層のみの使用、或いはコード補強層のみの使用では実現が困難であった高レベルにおける操縦安定性の向上を、乗り心地性の低下を最低限にとどめながら達成することができ、特に高性能タイヤとして好適に採用しうる空気入りラジアルタイヤの提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスプライを具えるカーカスと、前記ビードコアの半径方向外周面からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびるビードエーペックスゴムとを具える空気入りラジアルタイヤであって、
前記ビード部に、前記ビードエーペックスゴムのタイヤ軸方向外側面に沿ってタイヤ周方向に配される短繊維補強ゴム層と、
この短繊維補強ゴム層にタイヤ軸方向外側で少なくとも一部が重なってタイヤ周方向に配され、かつ補強コードをタイヤ周方向に対して１０〜４５°の角度αで配列したコード補強層とを設けるとともに、
前記短繊維補強ゴム層は、ゴム１００重量部に対して短繊維を１０〜３０重量部配合した短繊維配合ゴム材からなり、かつこの短繊維をタイヤ周方向に配向したことを特徴としている。
【０００８】
又請求項２の発明では、短繊維補強ゴム層は、ビードコアの前記外周面の高さ近傍から半径方向外方にのび、かつその外端のビードベースラインからの高さＨｒを、前記ビードエーペックスゴムの半径方向外端の高さＨｂの３０〜９０％とするとともに、
前記コード補強層は、前記短繊維補強ゴム層の内端を半径方向外方に越える高さ位置から半径方向外方にのび、かつその外端の高さＨｃを、短繊維補強ゴム層の前記外端の高さＨｒの１２０〜３００％としたことを特徴としている。
【０００９】
又請求項３の発明では、前記補強コードはスチールコードであることを特徴としている。
【００１０】
又請求項４の発明では、前記短繊維補強ゴム層は、その厚さが０．３〜２．０ｍｍであることを特徴としている。
【００１１】
又請求項５の発明では、前記短繊維は、平均繊維長さＬを２０μｍ〜５０００μｍ、かつ該平均繊維長さＬと繊維径Ｄとのアスペクト比Ｌ／Ｄを１０〜５００としたことを特徴としている。
【００１２】
又請求項６の発明では、前記短繊維補強ゴム層は、タイヤ周方向の複素弾性率Ｅａ＊を、ビードエーペックスゴムの複素弾性率Ｅ＊より大、かつ半径方向の複素弾性率Ｅｂ＊をビードエーペックスゴムの複素弾性率Ｅ＊より小とするとともに、前記複素弾性率Ｅａ＊とＥｂ＊との比Ｅａ＊／Ｅｂ＊を１０〜３０としたことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は、本発明の空気入りラジアルタイヤがタイヤ偏平率を５５％以下とした高性能の乗用車用タイヤである場合を例示した断面図、図２は、そのビード部を拡大して示す断面図である。
【００１４】
図１において、空気入りラジアルタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の外側に配されるベルト層７とを具えるとともに、ビード部４には、前記ビードコア５の半径方向外周面５Ｓからタイヤ半径方向外方に立上がるビードエーペックスゴム８を設けている。
【００１５】
なお前記ベルト層７は、高弾性のベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから構成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードがプライ間相互で交差するように傾斜の向きを違えて重置され、これによってベルト剛性を高め、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して強固に補強している。ベルトコードとしては、スチールコード或いは、これに匹敵する例えば芳香族ポリアミド繊維等のハイモジュラスの有機繊維コードが好適に使用される。
【００１６】
又本例では、前記ベルト層７に対する拘束力を高めて高速耐久性能等を向上させる目的で、ベルト層７の外側にバンド層９を配した場合を例示している。このバンド層９は、タイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で螺旋巻きしたバンドコードを有し、少なくとも前記ベルト層７のタイヤ軸方向外端部を覆って延在する。
【００１７】
又前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して７５〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。
このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りで内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを連設している。カーカスコードとして、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、芳香族ポリアミドなどの有機繊維コードの他、スチールコードも適宜用いることができるが、軽量化の観点から有機繊維コードが好ましい。
【００１８】
次に、前記ビードエーペックスゴム８は、前記プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間を通ってタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびる断面三角形状をなす。本例では、高性能タイヤとして必要なタイヤ剛性を確保するため、その半径方向外端のビードベースラインＢＬからの高さＨｂを、タイヤ断面高さＨＴの０．２５〜０．５倍の範囲に設定している。なおビードエーペックスゴム８には、複素弾性率Ｅ＊が３５〜６０Ｍｐａと、サイドウォールゴム（通常、複素弾性率は２．５〜６Ｍｐａ）に比して高弾性のゴムが使用される。
【００１９】
そして本発明では、このようなタイヤにおいて、乗り心地性の低下を最低限にとどめながら操縦安定性を大幅に向上させるために、ビード部４に、短繊維補強ゴム層１０とコード補強層１１とを設けている。
【００２０】
前記短繊維補強ゴム層１０は、図２に示すように、実質的に一定のゴム厚さｔを有する薄いゴム層であって、前記ビードエーペックスゴム８のタイヤ軸方向外側面に沿ってタイヤ周方向に配される。
【００２１】
本例では、短繊維補強ゴム層１０は、ビードコア５の前記外周面５Ｓの高さ近傍Ｙを起点として半径方向外方にのび、かつその外端は、ビードエーペックスゴム８の前記外端よりも半径方向内方に控えた位置で終端している。なお前記「近傍Ｙ」とは、ビードコア５の前記外周面５ＳのビードベースラインＢＬからの高さｈの９０〜１２０％の高さ範囲を意味する。
【００２２】
又短繊維補強ゴム層１０は、ゴム１００重量部に対して短繊維を１０〜３０重量部配合させた短繊配合ゴム材からなり、かつその短繊維をタイヤ周方向に配向させている。なお「短繊維がタイヤ周方向に配向する」とは、短繊維の９０％以上が、タイヤ周方向を中心とした±２０度以下の角度範囲に配向することを意味する。
【００２３】
この短繊維の配向により、図３に示すように、前記短繊維補強ゴム層１０は、その半径方向の複素弾性率Ｅｂ＊の上昇を抑えながら、タイヤ周方向の複素弾性率Ｅａ＊を大幅に増加させることが可能となり、その比Ｅａ＊／Ｅｂ＊を、例えば１０以上にまで高めることができる。なお図３は、短繊維の配合量に基づく、周方向及び半径方向の複素弾性率Ｅａ＊、Ｅｂ＊の変化の一例を示す。
【００２４】
このように、短繊維補強ゴム層１０は、タイヤ周方向の複素弾性率Ｅａ＊を大幅に増加させているため、タイヤの周方向剛性、即ちタイヤ回転時の捩じれ剛性を高めることができ、操縦安定性を向上させることができる。他方、図３の如く、半径方向の複素弾性率Ｅｂ＊への影響をほとんど回避しうるなどタイヤ縦剛性を低く維持でき、乗り心地性の低下を抑制できる。なお、このためには、前記タイヤ周方向の複素弾性率Ｅａ＊が、ビードエーペックスゴムの複素弾性率Ｅ＊より大（Ｅａ＊＞Ｅ＊）、かつ前記半径方向の複素弾性率Ｅｂ＊がビードエーペックスゴムの複素弾性率Ｅ＊より小（Ｅｂ＊＜Ｅ＊）であることが必要である。
【００２５】
又前記操縦安定性の向上と乗り心地性の低下抑制との効果をより顕著に発揮させるためには、前記比Ｅａ＊／Ｅｂ＊を１０〜３０とすることが好ましく、比Ｅａ＊／Ｅｂ＊が１０未満のとき、操縦安定性の向上効果が不十分となり、特にハンドル応答性が低下傾向となる。又比Ｅａ＊／Ｅｂ＊が３０を越えることは、技術的に難しく、生産性や生産コストに不利を招くほか、ゴム強度が低下傾向となる。従って、前記比Ｅａ＊／Ｅｂ＊は、１５〜２５がさらに好ましい。このとき、前記タイヤ半径方向の複素弾性率Ｅｂ＊が、１０ＭＰａ以下、さらには５ＭＰａ以下であることが、乗り心地性のために好ましい。
【００２６】
なお複素弾性率は、岩本製作所（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用い、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪１０％、動歪±１％として測定した値としている。
【００２７】
ここで、短繊維は、押出機やカレンダロールにより短繊配合ゴムをシート状に押し出す際、押し出し方向に配向する傾向があり、これを利用して、短繊維補強ゴム層１０の短繊維を前記周方向に配向させることができる。しかし、短繊維補強ゴム層１０の前記厚さｔが２．０ｍｍを越えると、短繊維の配向性が悪化するなど、前記比Ｅａ＊／Ｅｂ＊を１０以上に確保することが難しくなる。その結果、操縦安定性の向上効果が小さくなり、又タイヤ重量も増加して転がり抵抗を増大させる。又厚さｔが０．３ｍｍより小では、材料が薄すぎて補強効果を発揮することができなくなり、又その取り扱いが難しく生産性に不利となる。このように前記厚さｔは、０．３〜２．０ｍｍが好ましく、さらには０．３〜１．５ｍｍがより好ましい。
【００２８】
次に、前記短繊配合ゴムのゴム基材として、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレインゴム（ＩＲ）等のジエン系ゴムの一種若しくは複数種を組み合わせたものが好適に使用できる。
【００２９】
また前記短繊維としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、アラミド、レーヨン、ビニロン、コットン、セルロース樹脂、結晶性ポリブタジエンなどの有機繊維の他、例えば金属繊維、ウイスカ、ボロン、ガラス繊維等の無機繊維が挙げられ、これらは単独でも、又２種以上を組合わせて使用することもできる。さらに好ましくは、短繊維はゴム基材との接着性を向上させるために適宜の表面処理を施してもよい。
【００３０】
また前記短繊維の平均繊維長さＬは、２０μｍ以上、特に５０〜５０００μｍが好ましい。又平均繊維長さＬと繊維径Ｄとのアスペクト比Ｌ／Ｄは１０以上、特に２０〜５００が好ましい。この平均繊維長さＬが２０μｍ未満、及びアスペクト比Ｌ／Ｄが１０未満では、短繊維が高精度で配向した場合にも、複素弾性率Ｅａ＊、Ｅｂ＊の間に十分な差が確保できなくなるなど操縦安定性の向上と乗り心地性の低下抑制との両立が難しくなる。逆に平均繊維長さＬが５０００μｍより大、及びアスペクト比Ｌ／Ｄが５００より大では、短繊維の配向性自体が低下し、同様に前記両立を難しいものとする。
【００３１】
また短繊維の配合量は、１０〜３０重量部であることが必要であり、１０重量部未満では補強効果に劣り、必要なタイヤ周方向の複素弾性率Ｅａ＊が確保できなくなるなど、操縦安定性の向上効果が発揮されない。逆に３０重量部を越えると、短繊維が高精度で配向した場合にも、タイヤ半径方向の複素弾性率Ｅａ＊が上昇傾向となって乗り心地性を低下させることとなる。又未加硫ゴムの粘度が増し加工性も低下する。
【００３２】
なお前記短繊配合ゴムでは、前記ゴム基材に、さらにカーボンブラックを配合することができ、このカーボンブラックとして、ヨウ素吸着量が３０〜９０ｍｇ／ｇのものが好適に使用しうる。ヨウ素吸着量が３０ｍｇ／ｇ未満のカーボンブラックでは、ゴム補強性が低く、強度、耐カット性が共に劣り、逆に９０ｍｇ／ｇを越えると、発熱性が高くなって転がり抵抗の悪化を招く。
【００３３】
このカーボンブラックの配合量は、前記ゴム基材１００重量部に対して４０重量部以下、好ましくは２０〜３０重量部であり、４０重量部を越えると、ゴムの発熱性が高くなり転がり抵抗も悪化する。なお短繊配合ゴムには、前記短繊維やカーボンブラック以外に、さらに添加剤としてオイル、老化防止剤、ワックス、加硫促進剤等の従来のタイヤゴム用の添加剤が適宜配合できる。
【００３４】
しかし、前述の短繊維補強層１０は、横力による剪断方向への変形が容易であるため、その周方向剛性の向上効果が充分に機能せず、しかもタイヤ横剛性への寄与が少なくコーナリングフォースの充分な増加が見込めない。そのため、短繊維補強層１０の補強のみでは、操縦安定性を大幅に向上させることは難しい。
【００３５】
そこで本発明では、前記コード補強層１１をさらに設け、このコード補強層１１が有する優れた曲げ剛性を付加することによって、前記短繊維補強層１０が奏する周方向剛性の向上効果をより有効に発揮させることができ、しかもコーナリングフォースの充分な増加を可能とし、かつダンピング特性や路面追従性の悪化も抑えられる。その結果、操縦安定性を高レベルに引き上げることができる。
【００３６】
前記コード補強層１１は、補強コードをタイヤ周方向に対して１０〜４５°の角度αで配列した１枚のコードプライからなり、前記短繊維補強ゴム層１０とは、そのタイヤ軸方向外側で少なくとも一部が重なりあってタイヤ周方向に配される。補強コードとして、曲げ剛性に優れるスチールコードが好ましいが、要求によりナイロン、ポリエステル、レーヨン、芳香族ポリアミド等の有機繊維コードも採用しうる。
【００３７】
またこのコード補強層１１は、短繊維補強ゴム層１０の前記内端を半径方向外方に越える高さ位置を起点とし、少なくとも短繊維補強ゴム層１０の前記外端を越えて、本例ではビードエーペックスゴム８の前記外端をも越えて半径方向外方に延在している。このとき、コード補強層１１の外端のビードベースラインＢＬからの高さＨｃを、短繊維補強ゴム層１０の前記高さＨｒの１２０〜３００％に設定するのが好ましい。
【００３８】
前記コード補強層１１の高さＨｃが、前記高さＨｒの１２０％未満では、該コード補強層１１が有効に機能せずに操縦安定性の向上効果を不十分なものとし、逆に３００％を越えると、乗り心地性の大幅な悪化を招く。従って、前記高さＨｃは、前記高さＨｒの１７０〜２５０％の範囲とするのがさらに好ましい。
【００３９】
又短繊維補強ゴム層１０の前記高さＨｒは、ビードエーペックスゴム８の前記高さＨｂの３０〜９０％が好ましく、３０％未満では該短繊維補強ゴム層１０が有効に機能せずに操縦安定性の向上効果を不十分なものとし、逆に９０％を越えると乗り心地性に不利となる。従って、前記高さＨｒは、前記高さＨｂの５０〜７０％の範囲とするのがさらに好ましい。
（他の理由付けがあれば補充下さい。）
【００４０】
又操縦安定性の観点から、前記短繊維補強ゴム層１０とコード補強層１１の重なり部分Ｊの半径方向の重なり巾Ｗｊを、短繊維補強ゴム層１０の半径方向の巾Ｗ０の５０％以上とするのも好ましい。
【００４１】
又本例では、前記コード補強層１１の外端におけるコードルースの発生を抑え耐久性を確保するために、前記カーカスプライ６Ａのプライ折返し部６ｂがコード補強層１１の外側面を通ってその外端を被覆した好ましい場合を例示している。しかし、乗り心地性の観点から、前記プライ折返し部６ｂの外端を、コード補強層１１外端よりも半径方向内方で終端させることもでき、又プライ折返し部６ｂを、前記短繊維補強ゴム層１０とコード補強層１１との間、或いはビードエーペックスゴム８と短繊維補強ゴム層１０との間に介在させることもできる。
【００４２】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【００４３】
【実施例】
タイヤサイズが２１５／４５ＺＲ１７であるタイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤの操縦安定性、および乗り心地をテストした。
テストの方法は次の通りである。
【００４４】
（１）操縦安定性；
・　タイヤをリム（１７×７ＪＪの）、内圧（２００ｋＰａ）の条件で、乗用車両（国産ＦＲ乗用車、排気量２５００ｃｃ）の全輪に装着し、速度１２０ｋｍ／Ｈで乾燥アスファルト路面を高速走行走行し、直進安定性及びレーンチェンジの安定性をドライバーの官能評価により従来例を１００とする指数で表示している。指数の大きい方が良好である。
・　同テスト車両を用い、ウエットなアスファルト路を速度８０ｋｍ／Ｈで走行し、その時の直進安定性及びレーンチェンジの安定性を含む操縦安定性能の全体を、ドライバーの官能評価により従来例を１００とする指数で表示している。
指数の大きい方が良好である。
【００４５】
（２）乗り心地性；
・　同テスト車両を用い、アスファルト路面（良路）を走行したときの乗り心地性を、ドライバーの官能評価により従来例を１００とする指数で表示している。指数の大きい方が良好である。
・　同テスト車両を用い、ベルジャン路面（悪路）を走行したときの乗り心地性を、ドライバーの官能評価により従来例を１００とする指数で表示している。指数の大きい方が良好である。
【００４６】
【表１】
2004130859.tif 000003
【００４７】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、ビード部に、短繊維補強ゴム層とコード補強層とを組み合わせて用いているため、短繊維補強層のみの使用、或いはコード補強層のみの使用では実現が困難であった高レベルにおける操縦安定性の向上を、乗り心地性の低下を最低限にとどめながら達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。
【図２】ビード部を拡大して示す断面図である。
【図３】短繊維の配合量に基づく、周方向及び半径方向の複素弾性率Ｅａ＊、Ｅｂ＊の変化の一例を示す線図である。
【符号の説明】
２　　　トレッド部
３　　　サイドウォール部
４　　　ビード部
５　　　ビードコア
６Ａ　　カーカスプライ
６　　　カーカス
８　　　ビードエーペックスゴム
１０　　短繊維補強ゴム層
１１　　コード補強層
【図１】
2004130859.tif 000004
【図２】
2004130859.tif 000005
【図３】
2004130859.tif 000006