(57)【要約】【課題】タイヤを構成する特定部品の弾性率に異方性を持たせ、特定方向の弾性率を特定方向に対して直角の方向より大きくすることにより、操縦安定性と乗り心地性とを同時に向上させ得る空気入りタイヤを提供する。【解決手段】カーカス１と、カーカス１のクラウン部Ｃの径方向外面に位置するベルト５とを備え、軸方向内方側域がベルト５の側域とカーカス１の間に位置してベルト５端より外方までカーカスの外面に沿って延びる三角パッド１０を備えた空気入りタイヤにおいて、三角パッド１０が、ゴム成分１００重量部に対して混合中にフィブリル化するビニロン短繊維が２〜８重量部配合されたタイヤ用ゴム組成物からなる構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右一対のビードコア間に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トロイド状の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と、カーカスのクラウン部の径方向外面に位置し、非伸張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枚を上記コードが交差するように重ね合わせたベルトとを備え、軸方向内方側域がベルトの側域とカーカスの間に位置してベルト端より外方までカーカスの外面に沿って延びる三角パッドを備えた空気入りタイヤにおいて、
前記三角パッドが、ゴム成分１００重量部に対して混合中にフィブリル化するビニロン短繊維が２〜８重量部配合されたタイヤ用ゴム組成物からなることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記ゴム組成物は、ゴム成分１００重量部に対してビニロン短繊維が２０〜５０重量部混合されたマスターバッチに他のゴム成分が混合されたものである請求項１記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記三角パッドの温度６０℃における長さ方向の動的弾性率が、その幅方向の動的弾性率の少なくとも１．５〜３．０倍である請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、乗り心地性能を損なわずに操縦性能が向上した空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高速道路網の整備、自動車の性能向上などに伴って、自動車はさらに高速で長時間走行されるようになり、タイヤに対して各種の性能のさらなる向上が求められている。それらの中でも操縦安定性と乗り心地性能の向上が特に強く求められている。
【０００３】
従来、空気入りタイヤは、タイヤ内面からトレッド表面までの厚みをトレッド側端に向かって漸増するように設計され、断面に於けるトレッド表面の曲率半径、所謂クラウンアールをタイヤ内面の曲率半径より大きくなるように設定して接地幅を広くするとともに、接地圧分布を均一にすることにより操縦安定性の向上が図られていた。
【０００４】
クラウンアールが大きくされたタイヤは、コーナリング時に発生した横力によってカーカスのサイド部が屈曲変形して倒れ込み、サイド部の倒れ込みによってベルト側端域が路面に押し付けられる。このとき、動きやすい自由端になっているベルトコード端が並列するベルト側端域は、コードが動いてコードの配列間隔が拡張するように変形する。
【０００５】
ベルト側端域が変形すると、トレッド側端域の接地圧が大きくなり、クラウン部側端域のみが接地しているような状態になってサイドフォース最大値を抑制する。このように、トレッド側端域の接地圧低下が縦安定性を低下させる原因になっていた。
【０００６】
操縦安定性を向上させる手法としては、ベルト側端域に周方向に有機繊維コードを螺旋状に巻回した補強層を配置したり、トレッドゴムを高硬度のゴム組成物で形成したり、トレッド部側端域に配置する三角パッドを高弾性率ゴムで形成することにより、トレッド部側端域の剛性を高くして変形しにくくする手法が知られている。
【０００７】
また、別の手法として、カーカスプライ本体部と巻上部の間に配置されるビードフィラを高弾性率ゴムで形成したり、ビード部からサイド下部にかけて補強層を配置したり、巻上部を高くすることによりカーカスのサイド下部の剛性を高くしてコーナリング時のサイド部の倒れこみを小さくする手法も知られており、これらの手法を単独あるいは併用して実施することで、操縦安定性の改善が図られていた。
【０００８】
一般に、従来の手法でトレッド部側端域或いはカーカスの剛性を高くすれば、接地時に路面の凹凸を踏んでトレッド部に生じた衝撃の振動が、リムに伝達される途中で減衰されにくくなって乗り心地が低下する。このように、両性能は二律背反関係になっているのが現状である。
【０００９】
また、特開平１０−３０９９０８号公報に記載されているように、ベルトとカーカスの間にベルト側端域で厚みが最大になるとともに弾性率の高いゴムで形成されたゴム層を配置してトレッド部の剛性を増大させて操縦性能を高め、サイド部に弾性率が低いゴム層を配置して変形しやすくしたタイヤも提案されている。しかしながら、この手法では、ベルトに隣接して配置されるゴム層の弾性率を大幅に高くすれば、乗り心地性が低下するという難点が残されていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
操縦安定性の良否は、大きく括ったタイヤ全体の剛性によって決まるのではなく、タイヤのどの部位の剛性を強化するかに大きく影響され、さらに、剛性を強化する方向によって操縦安定性への寄与が異なることは、公知である。
【００１１】
例えば、トレッド部側端域の周方向の剛性を高くしてコーナリング時に変形しても接地圧が局部的に大きくならないようにする手法や、サイド下部の周方向の剛性を大きくする手法、或いは両方の手法を採用することにより、操縦安定性は向上する。
【００１２】
一方、トレッド部側端域のトレッド幅方向の剛性を高くしたり、サイド下部の子午線方向の剛性を高くしたりして縦剛性を増加しても操縦安定性はほとんど向上せず、逆に縦剛性が増加したために乗り心地性能が大幅に低下する。
【００１３】
本発明は、タイヤのトレッドのクラウンアールを大きくする目的でベルト端域とカーカスとの間に配設した三角パッドの弾性率に異方性を持たせ、タイヤ周方向（パッド長さ方向）の弾性率を直角方向（パッド幅方向）の弾性率より大きくすることにより、前述の操縦安定性と乗り心地性との間にある二律背反問題を基本から解決し、操縦安定性と乗り心地性を同時に向上した空気入りタイヤを提供することを目的にしたものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明者が種々検討を行った結果、混合中に作用する圧縮応力によってフィブリル化する短繊維が配合された未加硫ゴム組成物を混合し、押し出し機又はカレンダを通過させれば、混合中に短繊維が破壊して新鮮な表面を有するフィブリルが生成し、生成すると同時に混合ゴム中に分散したフィブリルが、押し出し機又はカレンダ中のゴム組成物の進行方向に配向し、進行方向に沿って測定した弾性率が、幅方向の弾性率に比べて大幅に大きくなるとの知見が得られた。この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１５】
ここで、フィブリルは、繊維が圧縮応力を受けて繊維の軸線に沿って破壊した長さ１００〜６０００μｍ、直径０．１〜１００μｍの細長形状の微粒子である。
【００１６】
上記知見に基づいて短繊維の配合割合及び適用部位について鋭意検討した結果、混合中にフィブリル化するビニロン短繊維がマスターバッチにされて、最終的に天然ゴムが少なくとも５０重量％含有されることになるゴム成分１００重量部に対し、混合中にフィブリル化するビニロン短繊維を２〜８重量部配合されたゴム組成物を三角パッドに適用すれば、乗り心地性を低下させずに操縦安定性を向上可能であると判明した。
【００１７】
すなわち、本発明は、左右一対のビードコア間に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トロイド状の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と、カーカスのクラウン部の径方向外面に位置し、非伸張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枚を上記コードが交差するように重ね合わせたベルトとを備え、軸方向内方側域がベルトの側域とカーカスの間に位置してベルト端より外方までカーカスの外面に沿って延びる三角パッドを備えた空気入りタイヤにおいて、三角パッドが、ゴム成分１００重量部に対して混合中にフィブリル化するビニロン短繊維が２〜８重量部配合されたタイヤ用ゴム組成物からなることを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、押し出し機等を用いてゴム組成物を押し出して三角パッドを形成する際に、短繊維が破壊して生成したフィブリルが押し出し方向に配列するので、この三角パッドを長手方向がタイヤ周方向に延在するようにタイヤに組み入れたときには、フィブリルがタイヤ周方向に配列することになる。
【００１９】
従って、タイヤ周方向の動的弾性率が、半径方向の動的弾性率よりも大きくなり、乗り心地を低下させずに、操縦安定性を向上させた空気入りタイヤを提供することが可能となる。
【００２０】
ビニロン短繊維をフィブリル化したゴム組成物は、ゴム成分に比較的多量のビニロン短繊維を配合して混合したマスターバッチの形態を採用して得られる。具体的には、剪断剛性が大きい天然ゴムを主成分にしたゴム成分１００重量部に対してビニロン短繊維２０〜５０重量部配合して混合し、混合中にビニロン短繊維の大半をフィブリル化させたマスターバッチを作製し、このマスターバッチをゴム組成物に用いる他のゴム成分に他の配合剤と一緒に加えて混合して得られる。
【００２１】
上記構成によれば、マスターバッチ作製工程で、ゴム成分に対するビニロン短繊維を配合割合を多くして混合機内における混合中の組成物の粘度を高くし、混合のために組成物に入力された剪断力を混合機内の組成物全体に減衰されることなく作用させてビニロン短繊維を剪断破壊させることができる。
【００２２】
上記三角パッドは、温度６０℃における長さ方向の動的弾性率が、その幅方向に対して直角方向の動的弾性率の少なくとも１．５〜３．０倍であるのが好ましい。
【００２３】
三角パッド長さ方向の動的弾性率が、その幅方向の動的弾性率の１．５倍未満では、トレッド部の周方向剛性と縦剛性との差が小さくなって発明の効果が低下し、３．０倍より大きくするにはビニロン繊維の配合量を多くする必要があり、配合量が多くなれば耐疲労性が低下するおそれが生じる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明のゴム組成物に用いられるゴム成分は、天然ゴム単味、又は５０重量％以上の天然ゴムと、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム及びブタジエンゴムの群から選ばれたジエン系合成ゴムの少なくとも１種よりなるブレンドゴムである。
【００２５】
本発明に用いるビニロン短繊維は、撚糸してコード、布に用いられる一般のビニロン繊維とは異なり、溶剤湿式冷却ゲル紡糸により製造されて全体が均一な繊維構造となり、容易にフィブリル化する性質を有するものである。
【００２６】
溶剤湿式冷却ゲル紡糸方法は、ノズルから紡糸原液を冷却させた固化浴中に吐出させ、まず全体を均一にゲル化させて安定な構造をつくった後に、脱溶媒する方法である。
【００２７】
フィブリル化される前の短繊維の大きさは、特に限定されないが、混合中に短繊維相互が絡み合って凝集体にならない大きさにされる。ビニロン短繊維は、混合中の混練物に生じる剪断力が大きい天然ゴムに配合、混合されてフィブリル化した短繊維マスターバッチにされる。次に短繊維マスターバッチは、短繊維マスターバッチに含有されるゴム成分以外のゴム成分に配合剤とともに加えられて通常の方法で混合される。
【００２８】
ここで、短繊維マスターバッチは、通常の方法により混合可能な範囲内でできるだけ高ムーニー粘度、例えばムーニー粘度７０〜１５０、に調整することが重要である。高粘度にすることにより、混合機内の組成物全体にわたってビニロン短繊維に混合剪断応力を大きく作用させて破壊し、フィブリル化することができる。
【００２９】
次に、ゴム組成物に用いる残余のゴム成分を混合機に投入し、続いて上記短繊維マスターバッチと他の配合剤を投入し、混合する。このとき、投入されたゴム成分及び短繊維マスターバッチが摩擦によって温度が上昇して軟化するまで、短繊維マスターバッチ内に分散している未破壊のビニロン短繊維に混合機が入力する剪断力を減衰させることなく大きく作用させて効率よくフィブリル化することができる。
【００３０】
この場合、ゴム成分中の天然ゴム含有量が５０重量％より少ないと、混合中に短繊維をフィブリル化する作用が小さいので短繊維を配合した効果の発現が小さくなる。ビニロン短繊維の配合量は、ゴム成分１００重量部に対し、２〜８重量部（以下、「重量部」を単に「部」という）配合される。
【００３１】
２部未満ではビニロン短繊維を配合した効果が少なく、８部より多くなればビニロン短繊維の増量に応じた効果が得られにくくなり、逆に異物として作用して耐疲労性などが低下するおそれが生じる。
【００３２】
本発明のゴム組成物は、上記ビニロン短繊維の他に、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、アルキルフェノール樹脂及びメラミン樹脂誘導体などの有機補強剤、シランカップリング剤などのタイヤ用ゴム組成物に用いられる一般配合剤が必要に応じて配合される。
【００３３】
次に、本発明の空気入りタイヤの実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の空気入りタイヤの右半部断面図を示す。図１において、符号１はカーカス、２はカーカスプライ、３はビードコア、４はベルト、５はベルトプライである。
【００３４】
カーカス１は、多数のコードをタイヤ周方向に対しほぼ直角に配列した単層又は複数層のカーカスプライ２で構成されている。このカーカスプライ２は、ビードフィラ５を外周面に備えた左右一対のビードコア４間にトロイド状に延在され、その両側の端部はビードコア３の周りをタイヤ軸方向内側から半径方向外方に向かって折り返されてビードコア３に係止されるとともに巻上部２ａが設けられている。
【００３５】
カーカスプライ２のクラウン部Ｃの径方向外面には、スチールコードをタイヤ周方向に対して１５〜３０°のコード角度で傾斜配列した２枚のベルトプライ６、７をコード方向が交差するように重合したベルト５が配置され、このベルト５を覆うようにトレッドゴム８が配置され、このトレッドゴム８の両側にサイドウォールゴム９が連なって配置されている。
【００３６】
三角パッド１０は、前述のようにして、ゴム成分１００部に対して混合中にフィブリル化するビニロン短繊維を３〜８部配合したゴム組成物から構成されている。この三角パッド１０は、その厚みが最大である部分１１をベルト５の側端５ｅ又はそれの近傍に位置させるようにしてタイヤ軸方向内方側端域をカーカス１とベルト５の側端域５ｅとの間に位置させるとともに、残余部分がベルト端５ｅを超えてカーカスプライ２の外面に沿って延在するように、すなわち、三角パッド１０が幅方向に傾斜した状態で配設されている。
【００３７】
三角パッド１０は、ビニロン繊維のフィブリルが三角パッド１０の長手方向、言い換えればタイヤ周方向に配向して分散した状態のゴム組成物で形成され、タイヤ周方向の動的弾性率が（以下、動的弾性率をＥ´という）、直角方向のＥ´の１．５〜３．０倍とされている。
【００３８】
長手方向のＥ´が直角方向のＥ´の１．５倍未満ではトレッド部の周方向剛性と縦剛性との差が小さくなって発明の目的が達せられず、３．０倍より大きくするにはビニロン繊維の配合量を多くする必要があり、配合量が多くなれば耐疲労性が低下する。
【００３９】
【実施例】
［ゴム組成物の調製］
天然ゴム１００部に対し、混合中にフィブリル化するビニロン短繊維（株式会社クラレ製、商品名クラロンＫＩＩ　ＳＡ）を２５部配合して混合し、短繊維マスターバッチを製造した。
【００４０】
次に、この短繊維マスターバッチと、天然ゴムと、カーボンブラックとを表１に示す重量部ずつ配合し、ゴム組成物中に所定量の短繊維が含有される６種類のゴム組成物（試作番号１〜６）を調製した。
【００４１】
なお、各ゴム組成物には、亜鉛華５部、ステアリン酸１部、オイル１部、レゾルシン０．６部、ヘキサメチレンテトラミン０．５部、老化防止剤（ＩＰＰＤ）１部をそれぞれ配合して混合し、ノンプロバッチを得た。
【００４２】
［試験内容］
このノンプロバッチに、それぞれ硫黄５部、加硫促進剤ＯＢＳ０．７部を配合して混合し、混合ゴムを得た。各混合ゴムの一部を口径６０ｍｍの押し出し機を用いて、幅４０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのストリップを押し出し、ストリップを裁断し、縦５０ｍｍ、横４０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの金型を用いて弾性率測定用の板状試片を加硫成型した。
【００４３】
前記試片は、縦方向、言い換えればストリップの列理方向、及び、横方向、すなわち、列理方向に対し直角の方向の２方向について、夫々Ｅ´を測定した。なお、Ｅ´の測定条件としては、ユービーエム社製の動的粘弾性測定装置を使用して、初期伸張率１０％、振幅２％、周波数５０Ｈｚ、温度６０℃とした。結果を表１に示す。
【００４４】
さらに、残余の各混合ゴムを使用して押し出し機により断面所定寸法の略三角形状のパッドゴムバンドに押し出し、これを三角パッドとして用いて、サイズ２１５／４５Ｒ１７の空気入りタイヤを複数本試作し、下記方法で操縦安定性、乗り心地性及び耐久性の評価を行った。結果を表１に示す。
【００４５】
［操縦安定性及び乗り心地性の評価方法］
各試作タイヤを装着した乗用車を評価試験担当者３人が交代で操縦してサーキットを高速で走行し、操縦安定性及び乗り心地性の官能評価を行い、３人の評価を総合して評価点とした。評価は、試作番号６を基準にして、同等と判断したものは±０、やや優れているものを＋１、優れているものを＋２、やや劣っているものを−１で示した。
【００４６】
［耐久性］
欧州の乗用車用タイヤの安全規則ＥＣＥ３０が規定する速度記号Ｖ条件の耐久試験を行い、規定条件で異常が認められなかったので、引き続き６０分ごとに速度を１０ｋｍ／ｈ増加して異常が認められるまで走行し、走行時間を測定した。結果は、試作番号６の走行時間を１００にした指数で表１に示した。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
［評価結果］
実施例の１番は、ビニロン短繊維を配合したことにより、短繊維が配合されていない比較例の６番と比較して、列理方向のＥ´が大きくなって操縦安定性はよくなっている。列理直角方向のＥ´はあまり大きくならないので乗り心地の低下は生じていない。
【００４９】
実施例の１番よりもビニロン短繊維を配合量を増量した実施例の２番及び３番は、列理方向のＥ´が大きくなったにも拘わらず、カーボンブラック配合量を減じたために、直角方向のＥ´が小さくなって、操縦安定性及び背反関係にあった乗り心地性もよくなった。
【００５０】
ビニロン短繊維配合配合量を８部より多くした比較例の４番は、耐久性が低下した。また、ビニロン短繊維の替わりにナイロン短繊維を配合した比較例の５番は、操縦安定性及び乗り心地性の向上は認められない。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は、ゴム組成物に混合中フィブリル化するビニロン短繊維を配合したことにより、未加硫ゴム組成物が押し出し機、カレンダなどのゴム加工機で連続処理されるとき、ゴム組成物に配合されたビニロン短繊維が移送方向に対して平行に配向して、弾性率に異方性を生じさせることが可能となる。
【００５２】
さらに、このゴム組成物で三角パッドを形成することにより、操縦安定性と乗り心地性を同時に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気入りタイヤの右半部断面図
【符号の説明】
１　　カーカス
２　　カーカスプライ
３　　ビードコア
４　　ビードフィラ
５　　ベルト
６　　ベルトプライ
７　　ベルトプライ
８　　トレッドゴム
９　　サイドウォールゴム
１０　　三角パッド
１１　　三角パッドの厚み最大部分
【図１】
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