(57)【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プライ本体部に、前記ビードコアの廻りで折り返すプライ折返し部を一体に設けた１枚のカーカスプライからなるカーカスと、前記プライ本体部とプライ折返し部との間を通って前記ビードコアからタイヤ半径方向外側に向け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タイヤであって、
前記カーカスプライは、前記プライ折返し部の半径方向外端のビードベースラインからの高さｈ１をタイヤ断面高さＨの０．１２〜０．１５倍、かつ前記ビードエーペックスゴムは、その半径方向外端のビードベースラインからの高さｈ２を、タイヤ断面高さＨの０．２０〜０．２５倍とし、
しかも前記サイドウォール部に、前記ビードエーペックスゴムの外面に沿いかつビードエーペックスゴムの外端を過ぎて前記プライ本体部の外面に沿ってのびる短繊維補強ゴム層を配するとともに、
前記短繊維補強ゴム層は、半径方向内外に区分されかつ短繊維の配合量を違えた複数のゴム領域を連続することにより形成され、
しかも半径方向外側のゴム領域の短繊維の配合量は、半径方向内側で隣り合うゴム領域の短繊維の配合量よりも多いことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記短繊維補強ゴム層は、その半径方向内端が前記プライ折返し部の外端を半径方向外方に越える位置を起点とし、かつ半径方向外端はタイヤ最大巾点の近傍に位置するとともに、半径方向最内側のゴム領域の外端は、ビードエーペックスゴムの前記外端より半径方向外側に位置することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記短繊維補強ゴム層のゴム厚さｔは、０．３〜１．０ｍｍ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】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーカスの折返し高さおよびビードエーペックス高さを減じることにより転がり抵抗を改善したタイヤにおいて、操縦安定性、乗り心地性および耐久性を向上しうる空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図５に示すように、ビードコアａの廻りで折り返されるカーカスの折返し部ｂ１、および前記ビードコアａから半径方向外方に立ち上がるビードエーペックスゴムｃの高さを低く抑えることが、転がり抵抗を減じるために効果的であることが、従来から知られている。
【０００３】
しかしこのような構造を採用したときには、タイヤ剛性が減じ、特に操縦安定性の低下が著しくなる。なおこのようなタイヤのサイドウォール部などをスチールのコード補強層で補強した場合には、乗り心地の低下を招くとともに、転がり抵抗の低減効果が損なわれるという問題がある。
【０００４】
そこで、本出願人は、特開平８−１７５１１９号公報において、前記コード補強層に代え、短繊維補強ゴム層を用いることを提案している。このような短繊維補強ゴム層は、タイヤの曲げ剛性を適度に高めることができ、優れた低転がり抵抗性を維持しながら、操縦安定性と乗り心地性との双方を向上しうるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構造のタイヤでは、ビード部において、変形が大きく応力が集中するため、含有する短繊維が原因して前記短繊維補強ゴム層ｇに損傷が発生し易くなり耐久性を損ねる傾向となる。
【０００６】
そこで、本発明は、前記短繊維補強ゴム層を、半径方向内外に区分されかつ短繊維の配合量を違えた複数のゴム領域によって形成することを基本として、ビード部における短繊維補強ゴム層への損傷を抑制でき、優れた低転がり抵抗性を維持しながら、操縦安定性及び乗り心地性だけでなく耐久性の向上をも図りうる空気入り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プライ本体部に、前記ビードコアの廻りで折り返すプライ折返し部を一体に設けた１枚のカーカスプライからなるカーカスと、前記プライ本体部とプライ折返し部との間を通って前記ビードコアからタイヤ半径方向外側に向け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タイヤであって、
前記カーカスプライは、前記プライ折返し部の半径方向外端のビードベースラインからの高さｈ１をタイヤ断面高さＨの０．１２〜０．１５倍、かつ前記ビードエーペックスゴムは、その半径方向外端のビードベースラインからの高さｈ２を、タイヤ断面高さＨの０．２０〜０．２５倍とし、
しかも前記サイドウォール部に、前記ビードエーペックスゴムの外面に沿いかつビードエーペックスゴムの外端を過ぎて前記プライ本体部の外面に沿ってのびる短繊維補強ゴム層を配するとともに、
前記短繊維補強ゴム層は、半径方向内外に区分されかつ短繊維の配合量を違えた複数のゴム領域を連続することにより形成され、
しかも半径方向外側のゴム領域の短繊維の配合量は、半径方向内側で隣り合うゴム領域の短繊維の配合量よりも多いことを特徴としている。
【０００８】
又請求項２の発明では、前記短繊維補強ゴム層は、その半径方向内端が前記プライ折返し部の外端を半径方向外方に越える位置を起点とし、かつ半径方向外端はタイヤ最大巾点の近傍に位置するとともに、半径方向最内側のゴム領域の外端は、ビードエーペックスゴムの前記外端より半径方向外側に位置することを特徴としている。
【０００９】
又請求項３の発明では、前記短繊維補強ゴム層のゴム厚さｔは、０．３〜１．０ｍｍであることを特徴としている。
【００１０】
【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タイヤ１が乗用車用ラジアルタイヤである場合を例示した子午断面図を示す。図２はビード部を拡大して示す断面図である。
【００１１】
図１に示すように、空気入りタイヤ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、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側にのびるビードエーペックスゴム８とを具える。
【００１２】
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、コードのトライアングル構造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補強する。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。
【００１３】
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度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。
【００１４】
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度の角度で配列した１枚のカーカスプライ６Ａからなり、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の廻りで内から外に折り返すプライ折返し部６ｂを一体に具えている。なお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。
【００１５】
又前記ビードエーペックスゴム８は、ゴム硬度（デュロメータＡ硬さ）が６５〜９５度程度の比較的硬質のゴムからなり、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側に向けて先細状に延在する。
【００１６】
ここで重要なことは、本実施形態のタイヤ１では、転がり抵抗を減じるために、
▲１▼  カーカス６として、前記プライ折返し部６ｂの半径方向外端６ｅ（折返し端６ｅという場合がある）のビードベースラインＢＬからの高さｈ１（折返し高さｈ１という場合がある）を、タイヤ断面高さＨの０．１２〜０．１５倍の範囲に規制すること、及び
▲２▼  前記ビードエーペックスゴム８として、その外端８ｅ（エーペックス端８ｅという場合がある）のビードベースラインＢＬからの高さｈ２（エーペックス高さｈ２という場合がある）を、タイヤ断面高さＨの０．２０〜０．２５倍の範囲に規制することである。
【００１７】
このように、エーペックス高さｈ２を小に規制することにより、軽量化に加えビードエーペックスゴム８の発熱によるエネルギーロスが減じられる。又前記プライ本体部６ａの輪郭形状が、ビード部４からサイドウォール部３にかけて直線状となるため、カーカスコードパスが短くなり、カーカスコード全体に均一かつ充分な張力が付与されるなど、タイヤの撓みも全体的に抑制される。これらの相乗作用によって、転がり抵抗が減じられる。又折返し高さｈ１も前記エーペックス高さｈ２より小となるため、前記折返し端６ｅでの損傷を抑制しながら、さらなる軽量化が達成でき、前記転がり抵抗の低減効果を一層高めることができるのである。
【００１８】
しかしこのような構造では、その反面、タイヤ剛性が減じ、操縦安定性が低下する傾向となる。
【００１９】
そこで、本実施形態のタイヤ１では、前述の優れた低転がり抵抗性を維持しながら、操縦安定性と乗り心地性とを高め、かつ充分な耐久性の確保を図るために、前記サイドウォール部３に、短繊維補強ゴム層１０を配するとともに、この短繊維補強ゴム層１０を、半径方向内外に区分された複数のゴム領域１１によって形成している。
【００２０】
詳しくは、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のタイヤ軸方向外面に沿って半径方向外方にのびるとともに、前記エーペックス端８ｅを過ぎた後は、前記プライ本体部６ａのタイヤ軸方向外面に沿って延在している。
【００２１】
このとき、前記短繊維補強ゴム層１０が、前記プライ折返し部６ｂと重複しないように、その半径方向内端ＥＬを前記折返し端６ｅを越えた半径方向外方に位置させるのが好ましく、さらには、前記内端ＥＬと折返し端６ｅとの間隔ｊを０〜１０ｍｍの範囲でできるだけ小に規制するのが、耐久性の確保の観点から好ましい。
【００２２】
又前記短繊維補強ゴム層１０では、その半径方向外端ＥＵを、タイヤ最大巾点ＴＭの近傍Ｙに位置させるのが好ましく、前記外端ＥＵの位置が低すぎると、補強効果が過小となって、操縦安定性を充分に向上させることが難しくなる。逆に高すぎると、低転がり抵抗性及び乗り心地性を損ねる傾向となる。なお前記「近傍Ｙ」とは、タイヤ最大巾点ＴＭからの半径方向の距離が、前記タイヤ断面高さＨの０．１倍以下の範囲を意味する。
【００２３】
次に、前記短繊維補強ゴム層１０は、ゴム基材中に短繊維を配合させた短繊維配合ゴムからなり、特に短繊維の９０％以上をタイヤ半径方向に対して±２０度以下の小な角度で配向させることが好ましい。この短繊維の配向により、具体的には、短繊維の配向方向（半径方向）の複素弾性率Ｅ＊ａと、該配向方向に直角な方向（周方向）の複素弾性率Ｅ＊ｂとの比（Ｅ＊ａ／Ｅ＊ｂ）比を、例えば１．０よりも大、より好ましくは５以上、さらに好ましくは７〜２０程度とすることができる。これにより、サイドウォール部３において、タイヤ半径方向の圧縮、曲げ剛性を効果的に補うことができ、優れた低転がり抵抗性を維持しながら、操縦安定性と乗り心地性とを向上させることが可能となる。
【００２４】
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ＶＥＳＦ−III 型を用い、測定条件は、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪１０％、動歪±１％として測定している。
【００２５】
ここで、前記短繊維補強ゴム層１０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。
【００２６】
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が好ましいが、これ以外にも、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。
【００２７】
また前記短繊維の平均径（Ｄ）は、例えば０．１〜１．０μｍとするのが好ましく、０．１μｍよりも小さいと、補強効果が相対的に低下する傾向となり、逆に１．０μｍよりも大きくなるとゴムとの界面で割れや亀裂が生じやすくなるなど、ゴムとの接着強度が相対的に低下する傾向となる。また短繊維は、その平均長（Ｌ）と前記平均径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）を５以上、より望ましくは５０以上、さらに好ましくは５０〜２０００としたものが好ましい。この比（Ｌ／Ｄ）が５未満となると、短繊維の前記配向による補強効果が充分発揮できなくなる。なお短繊維の前記平均長（Ｌ）は、２０μｍ以上、さらには５０〜１０００μｍが好ましい。
【００２８】
又短繊維補強ゴム層１０には、短繊維以外に、カーボンブラック、シリカ等のゴム補強剤、及び硫黄、老化防止剤などの従来のタイヤゴム用の添加剤が適宜配合できる。
【００２９】
又短繊維補強ゴム層１０の前記ゴム厚さｔは、０．３〜１．０ｍｍの範囲が好ましく、ゴム厚さｔが０．３ｍｍ未満であると、剛性が不十分となって操縦安定性等の向上効果が充分に発揮されず、又生産性も悪くなる。逆にゴム厚さｔが１．０ｍｍを越えると、短繊維の配向性が低下するため、この短繊維の補強効果が薄れる一方、重量が不必要に増加して低転がり抵抗性を損ねることとなる。
【００３０】
そして、本実施形態では、前記短繊維補強ゴム層１０への損傷を抑え、タイヤの耐久性を高めるために、前記短繊維補強ゴム層１０を、半径方向内外に区分された複数のゴム領域１１によって形成するとともに、各ゴム領域１１を、前記短繊維の配合量を違えた異なるゴム組成物Ｇで形成している。
【００３１】
なお本例では、前記短繊維補強ゴム層１０が、半径方向最内側のゴム領域１１Ａと、その半径方向外側のゴム領域１１Ｂと、半径方向最外側のゴム領域１１Ｃとの３つのゴム領域１１からなり、各ゴム領域１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃが、繊維の配合量を違えたゴム組成物ＧＡ、ＧＢ、ＧＣで形成される場合を例示している。
【００３２】
このとき、前記ゴム組成物ＧＡ、ＧＢ、ＧＣの短繊維配合量ｇａ、ｇｂ、ｇｃにおいて、以下の関係にあることが、前記損傷抑制効果のために必要である。
ｇａ＜ｇｂ＜ｇｃ
即ち、半径方向外側のゴム領域１１の短繊維の配合量を、半径方向内側で隣り合うゴム領域１１の短繊維の配合量よりも多くすることが必要である。
【００３３】
これは、エーペックス高さｈ２が低い本実施形態のタイヤ１では、ビード部４において、変形が大きく応力が集中するため、短繊維に原因してゴム層１０にクラック等が発生しやすくなる。従って、応力集中の度合いが高い半径方向内側のゴム領域１１ほど短繊維の配合量を減じ、ゴムの屈曲亀裂性能を相対的に高めることが、損傷抑制に効果的となる。また逆に、半径方向外側のゴム領域１１ほど剛性が高まる結果、操縦安定性と乗り心地性とのバランスが取り易くなり、さらなる性能向上も期待できる。
【００３４】
又ゴム層１０の損傷抑制のためには、前記最内側のゴム領域１１Ａは、その半径方向外端ＡＵが前記エーペックス端８ｅを半径方向外方に越える位置まで延在することが好ましい。これは、前記エーペックス端８ｅ近傍で、応力が最も集中しやすくなるため、少なくともこの部分に最内側のゴム領域１１Ａを配することが、損傷抑制のために好ましい。なお剛性確保の観点から、前記外端ＡＵのビードベースラインＢＬからの高さｈ３は、前記タイヤ断面高さＨの０．３倍以下にとどめるのが良い。
【００３５】
ここで、ゴム組成物Ｇでは、短繊維配合量が１０重量部より少ないと、短繊維を含有する効果が発揮されなくなり、逆に３０重量部を越えると、ゴム組成物Ｇを形成する際のゴム練りや押出しが難しく、生産性が著しく悪化する。従って、ゴム組成物Ｇの短繊維配合量は、１０〜３０重量部の範囲が好ましく、特に、前記短繊維補強ゴム層１０の区分による効果を最大限に引き出すためには、前記ゴム組成物ＧＡにおける短繊維配合量ｇａを、ゴム基材１００重量部に対して１０〜２０重量部、前記ゴム組成物ＧＢにおける短繊維配合量ｇｂを１５〜２５重量部、前記ゴム組成物ＧＣにおける短繊維配合量ｇｃを２０〜３０重量部とするのが好ましい。
【００３６】
又図３に示すように、前記短繊維補強ゴム層１０を、ゴム組成物ＧＡからなる半径方向最内側のゴム領域１１Ａと、ゴム組成物ＧＣからなる半径方向最外側のゴム領域１１Ｃとの２つのゴム領域１１で形成することもできる。このとき、ゴム組成物ＧＡ、ＧＣの短繊維配合量ｇａ、ｇｃは、
ｇａ＜ｇｃ
であって、又短繊維配合量ｇａを１０〜２０重量部、短繊維配合量ｇｃを２０〜３０重量部とするのが、前記短繊維補強ゴム層１０の区分による効果を最大限に引き出すために好ましい。
【００３７】
なおゴム領域１１の数ｎが４以上では、区分によるさらなる効果が見込めなくなるだけでなく、前記短繊維補強ゴム層１０の形成作業能率を損ねる傾向となり、従って、前述の如く、前記数ｎは２又は３であることが好ましい。
【００３８】
又各ゴム領域１１は、各端部を突き合わせて一連に接続しており、このゴム領域１１の間の境界線Ｎ（端部の突き合わせ面に相当）は、図４（Ａ）、（Ｂ）の如く、厚さ方向と平行であっても良く、厚さ方向に対して傾斜させても良い。なお境界線Ｎを傾斜させる方が、突き合わせ面積が大きく、接続強度が高まるため、耐久性の観点からは好ましい。
【００３９】
又境界線Ｎを傾斜させる場合には、この境界線Ｎのゴム領域１１に沿った半径方向の長さＪが、接続される内外のゴム領域１１のうち、巾狭のゴム領域１１の巾Ｗｊの０．５倍以下とするのが好ましい。０．５倍を越えると、短繊維補強ゴム層１０の区分による効果が充分に達成されなくなる。
【００４０】
又境界線Ｎを傾斜させる場合には、この境界線Ｎの半径方向内側点が、エーペックス端８ｅより半径方向外側であることが損傷抑制のために好ましく、又剛性確保の観点から、境界線Ｎの半径方向外側点のビードベースラインＢＬからの高さｈ３を、前記タイヤ断面高さＨの０．３倍以下にと止めるのが良い。
【００４１】
又各ゴム領域１１においては、配合する短繊維の種類を同一とすることが好ましいが、要求により短繊維の種類を相違させてもよい。なお短繊維の種類が相違するとは、繊維の材質、平均径、平均長さの何れか一つが相違することを意味する。
【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２０５／６５Ｒ１５であり、かつ図１に示す構造をなすタイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤの転がり抵抗性、操縦安定性、乗り心地、耐久性をテストした。なお短繊維補強ゴム層以外の構造は、表２に示す如く各タイヤとも同一である。
テストの方法は次の通りである。
【００４４】
（１）転がり抵抗性：
転がり抵抗試験機を用い、各タイヤをリム（１５×６．５ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）、時速（８０km／ｈ）、荷重（４．５ｋＮ）の条件で、測定した転がり抵抗値を測定し、従来例を１００とした指数で表示している。指数の小さい方が、抵抗が小さく良好である。
【００４５】
（２）操縦安定性及び乗り心地性；
タイヤをリム（１５×６．５ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）の条件で、乗用車両（２０００ｃｃ、ＦＦ車）の４輪に装着し、ドライアスファルト路面のテストコースを走行した時の操縦安定性及び乗り心地性を、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】
（３）耐久性；
ドラム試験機を用いて、リム（１５×６．５ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）の条件で、ＥＣＥ３０により規定された荷重／速度性能テストに準拠して、ステップスピード方式により実施した。テストは、逐次走行速度を上昇させるとともに、タイヤが破壊したときの速度を従来例を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。
【００４７】
【表１】
0004681156.tif 000002
【００４８】
【表２】
0004681156.tif 000003
【００４９】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、短繊維補強ゴム層を、半径方向内外に区分されかつ短繊維の配合量を違えた複数のゴム領域によって形成しているため、カーカスの折返し高さおよびビードエーペックス高さを減じることにより転がり抵抗を改善したタイヤにおいて、操縦安定性、乗り心地性および耐久性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のタイヤの断面図である。
【図２】ビード部を短繊維補強ゴム層とともに拡大して示す断面図である。
【図３】短繊維補強ゴム層の他の例を示す断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、ゴム領域の間の境界線を例示する略断面図である。
【図５】従来技術を説明する線図である。
【符号の説明】
３      サイドウォール部
４      ビード部
５      ビードコア
６      カーカス
６Ａ    カーカスプライ
６ａ    プライ本体部
６ｂ    プライ折返し部
８      ビードエーペックスゴム
１０    短繊維補強ゴム層
１１    ゴム領域
【図１】
0004681156.tif 000004
【図２】
0004681156.tif 000005
【図３】
0004681156.tif 000006
【図４】
0004681156.tif 000007
【図５】
0004681156.tif 000008