(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に少なくとも１層のベルトをそなえる空気入りタイヤにおいて、該ベルトは、ゴムをマトリックスとしてコードで強化した帯状の複合材の表面の少なくとも部分に、厚みが50〜500μmの補強薄板を接合して成る複合強化ゴム材を、タイヤの周方向に沿う螺旋状に巻き回して成る層を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に少なくとも１層のベルトをそなえる空気入りタイヤにおいて、該ベルトは、ゴムをマトリックスとしてコードで強化した帯状の複合材の表面の少なくとも部分に、厚みが50〜500μmの補強薄板を接合して成る複合強化ゴム材を、タイヤの周方向に沿う螺旋状に、かつ部分的重ね合わせの下に巻き回して成る層を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項３】
１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に少なくとも１層のベルトをそなえる空気入りタイヤにおいて、該ベルトは、ゴムをマトリックスとしてコードで強化した帯状の複合材の表裏面のいずれか一方の少なくとも部分に、該複合材の幅よりも幅広で、厚みが50〜500μmの補強薄板を接合して成り、複合材の幅方向に補強薄板の余剰部分を有する複合強化ゴム材を、タイヤの周方向に沿う螺旋状に、かつ補強薄板の余剰部分が複合強化ゴム材の隣接部分を覆う配置の下に巻き回して成る層を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項４】
請求項１〜３において、補強薄板が高分子化合物から成ることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項５】
請求項１〜３において、補強薄板が金属から成ることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項６】
請求項１〜３において、補強薄板が不織布から成ることを特徴とする空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ゴムをマトリックスとしてコードで強化した複合強化ゴム材およびこの複合強化ゴム材の典型例である空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゴムホース、コンべヤーベルトおよび空気入りタイヤ等のゴム製品は、外傷による耐久性の低下を防止するために、ゴムをマトリックスとしてコードで強化した複合強化ゴム材から構成するのが、通例である。
【０００３】
例えば、空気入りタイヤは、１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスの径方向外側に、少なくとも３層のベルトおよびトレッドを順に配置した構造において、路面の突起などからの外部入力がトレッドゴムを貫通して、更にベルトおよびカーカスからタイヤ内部へ到達して外傷となるのを回避するために、ベルトに複合強化ゴム材を適用している。すなわち、ベルトは、スチールまたは有機繊維によるコードの多数本をゴムで被覆した複合強化ゴム材を積層した、少なくとも３層から成り、各ベルト層を構成するコードが隣接ベルト層間で交差する配置となる、いわゆる交差ベルト層を含むことが一般的である。この交差ベルト層におけるコードの網目構造によって、トレッド踏面からの外部入力はベルトにて受け止められ、タイヤ内部に及ぶのが回避される。
【０００４】
しかし、トレッド踏面に釘やねじなどの比較的に小径で鋭利なものが刺さった場合は、ベルトのコードの網目より小径であればベルトを貫通し、さらにカーカスをも貫通する可能性があり、上記した従前の複合強化ゴム材によるタイヤでは、外傷を完全に防ぐことは困難であった。
【０００５】
また、空気入りタイヤにおいて、カーカスおよびベルトは、圧力容器としてのタイヤが必要とする強度を付与するためのものであるが、これらを構成する複合強化ゴム材のコードは並列に配置され、換言すると、複合強化ゴム材単体の補強方向が一方向であることから、タイヤ全体としての強度が方向性を持たないように、複数の複合強化ゴム材を異なる補強方向の下に積層し、つまりカーカスの１層または２層、さらに複数層のベルトを積層している。
【０００６】
このように、従前のタイヤでは、複合強化ゴム材を３層以上で積層することが必須であるため、その製造に要する工程数の削減、そしてタイヤの重量低減はいずれも難しく、近年になって要望の強い、コストの低減並びにタイヤの軽量化を実現するには不利であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明は、外部入力に対する耐性が高く、また方向性を抑制した高強度を有する、複合強化ゴム材、特に空気入りタイヤを典型例とするゴム製品に適した複合強化ゴム材を提供しようとするものである。また、この発明の別の目的は、外傷に対する耐久性の高い、簡素化した構造の空気入りタイヤを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨構成は、次のとおりである。
(1)  １対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に少なくとも１層のベルトをそなえる空気入りタイヤにおいて、該ベルトは、ゴムをマトリックスとしてコードで強化した帯状の複合材の表面の少なくとも部分に、厚みが50〜500μmの補強薄板を接合して成る複合強化ゴム材を、タイヤの周方向に沿う螺旋状に巻き回して成る層を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
【０００９】
(2)  １対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に少なくとも１層のベルトをそなえる空気入りタイヤにおいて、該ベルトは、ゴムをマトリックスとしてコードで強化した帯状の複合材の表面の少なくとも部分に、厚みが50〜500μmの補強薄板を接合して成る複合強化ゴム材を、タイヤの周方向に沿う螺旋状に、かつ部分的重ね合わせの下に巻き回して成る層を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
【００１０】
(3)  １対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に少なくとも１層のベルトをそなえる空気入りタイヤにおいて、該ベルトは、ゴムをマトリックスとしてコードで強化した帯状の複合材の表裏面のいずれか一方の少なくとも部分に、該複合材の幅よりも幅広で、厚みが50〜500μmの補強薄板を接合して成り、複合材の幅方向に補強薄板の余剰部分を有する複合強化ゴム材を、タイヤの周方向に沿う螺旋状に、かつ補強薄板の余剰部分が複合強化ゴム材の隣接部分を覆う配置の下に巻き回して成る層を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
【００１１】
(4)  上記(１)〜(３)において、補強薄板が高分子化合物から成ることを特徴とする空気入りタイヤ。
【００１２】
(5)  上記(１)〜(３)において、補強薄板が金属から成ることを特徴とする空気入りタイヤ。
【００１３】
(6)  上記(１)〜(３)において、補強薄板が不織布から成ることを特徴とする空気入りタイヤ。
【００１７】
【発明の実施の形態】
さて、図１に、ゴム製品、例えば空気入りタイヤのベルトなどに適用する、複合強化ゴム材について示す。図示の複合強化ゴム材１は、帯状のゴム２をマトリックスとして、このゴム２の長手方向に延びるコード３の複数本、図示例で８本を幅方向に所定間隔で並べてゴム２中に埋設して強化した、複合材４において、その表面の少なくとも部分、図示例で上面に、補強薄板５を接合して成るものである。
【００１８】
かように構成された複合強化ゴム材１は、その補強薄板５の外側からの外部入力を補強薄板５で吸収するため、例えば外傷が複合材４に及ぶのを未然に回避でき、とりわけ後述するタイヤに適用した場合に、トレッド踏面から釘やねじ等の鋭利なものがタイヤ内部に貫通するのを防ぐのに有利である。
【００１９】
また、複合材４の表面に補強薄板５を接合することは、コード３による補強では得ることのできない、コード３の軸線を横切る複合材４の幅方向剛性並びに複合材４の補強薄板５を接合した表面に沿う曲げや剪断変形に対する剛性を、それぞれ高めるのに有効である。その結果、複合材４に異なる向きの補強が施され、とりわけ後述するタイヤに適用した場合に、ベルトの枚数を削減するのに有利である。
【００２０】
ここで、補強薄板５には、可撓性を有しかつ耐貫通特性（耐カット性）に優れる材料、例えば高分子化合物、金属および不織布などを用いることが好ましい。
すなわち、高分子化合物、例えばエポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）およびポリエチレンなどのフィルムを補強薄板５とする場合は、例えばトルエン等で希釈された有機化合物と鉱物質充填剤との混合物による接着剤を介して、上記複合材４の表面に接合する。同様に、不織布を補強薄板５とする場合は、上記した接着剤を用いて上記複合材４の表面に接合する。
【００２１】
さらに、金属、例えば鋼や銅合金（真鍮）などの薄板を補強薄板５とする場合は、鋼は真鍮めっきを施し、そして銅合金はそのまま、上記複合材４の加硫に先立ってその表面に薄板を接着してから、加硫を行うことによって金属板を複合材４に接合する。なお、ステンレス鋼などのめっきを施すことが難しい金属は、上記の高分子化合物に用いる接着剤を介して、上記複合材４の表面に接合するとよい。
【００２２】
一方、コード３には、複数のフィラメントを撚り合わせて成るものは勿論、フィラメントの単体を用いる、いわゆるモノフィラメントコードでもよく、また材質もスチールおよび有機繊維のいずれでもよい。また、図１に示した真直のコードの他、図２に示すように、波形の型付けを施したコードを用いてもよい。
【００２３】
なお、図１および図２に示した複合強化ゴム材１は、帯状の複合材４の上面に沿って複合材４と同長で連続する補強薄板５を接合したものであるが、補強薄板５は一体で連続する必要はなく、図３〜図７に示すように、複合材４の幅方向または長手方向に分割されていてもよい。
【００２４】
まず、図３に例示する複合強化ゴム材１は、ゴム２を波形に型付けたコード３で強化した複合材４の上面に、複合材４と同じ幅で長さの短い補強薄板５の複数枚を、複合材４の長手方向に並べて接合したものである。
【００２５】
図４に例示する複合強化ゴム材１は、同様の複合材４の上面に、複合材４と同じ長さで幅の狭い補強薄板５の複数枚を、複合材４の幅方向に並べて接合したものである。
【００２６】
図５および図６に例示する複合強化ゴム材１は、同様の複合材４の上面に、複合材４より短く幅の狭い補強薄板５の複数枚を、複合材４の幅方向および長手方向に並べて接合したものであり、図５では幅方向に隣り合う複合材４の配置周期を一致させて、また図６では該周期をずらして配置した例である。
【００２７】
さらに、図７に例示する複合強化ゴム材１は、同様の複合材４の上面に、平行四辺形状の補強薄板５を複合材４の長手方向に並べて、複合材４相互の境界線が複合材４を斜めに横切る配置にて接合したものである。
【００２８】
また、図８に例示する複合強化ゴム材１は、図２に示した事例において、複合材４の上面に接合する補強薄板５を複合材４の幅よりも広幅の補強薄板５を接合し、複合材４の幅方向に補強薄板５の余剰部分５ａを有するものである。この複合強化ゴム材１は、それを幅方向に並べた場合に隣接相互間に生じる分割線（隙間）を余剰部分５ａで覆うことができ、後述するタイヤのベルトへ適用した際に有利である。
【００２９】
なお、複合強化ゴム材１において、複合材４並びに補強薄板５の形状は上記の帯状に限らず、幅の広いシート状にしたり、その平面形状や厚みも適用するゴム製品に応じて種々に変化させることができる。また、補強薄板５の厚みは、その素材毎にゴム製品に要求される性能に応じて設定すればよいが、おおよそ50〜500 μｍの範囲とすることが好ましい。なぜなら、補強薄板５の厚みが50μｍ未満では、複合材４の補強薄板５を接合した表面に沿う曲げや剪断変形に対する剛性が不足し、500 μｍをこえると、タイヤ半径方向の曲げに対する剛性が高くなりすぎて、柔軟に撓むことが要求されるタイヤなどのゴム製品に不適切になるからである。
【００３０】
次に、上記した複合強化ゴム材１を空気入りタイヤのベルトに適用する場合について、図９に示すトラックおよびバス用空気入りタイヤを例に具体的に説明する。
なお、図９に示す空気入りタイヤは、１対のビードコア10間でラジアル方向にトロイド状に延びる、例えば有機繊維コードのプライからなるカーカス11、このカーカス11のクラウン部のタイヤ径方向外側に配置した、少なくとも１層、図示例で実質２層のベルト12およびこのベルト12のタイヤ径方向外側に配置したトレッド13から成る。
【００３１】
このベルト12に、まず図１および図２に示した複合強化ゴム材１を適用する場合について、図10を参照して詳しく述べる。すなわち、複合強化ゴム材１を、カーカス11のクラウン部に、タイヤの周方向に沿う螺旋状に、かつ部分的重ね合わせの下に巻き回して、ベルト12を構成する。かくして得られるベルト12は、実質的に２層構造に成り、ベルト12のタイヤ半径方向外側面は補強薄板５に全面的に覆われることになる。従って、図９に示したタイヤにおいて、トレッド13の踏面からの突起入力があった場合、特に釘やねじなどの小径で鋭利なものがトレッド13を貫通した場合にあっても、これら貫通物は補強薄板５によってタイヤ内部への進行が阻止される結果、外傷がタイヤの内周部にまで及ぶことはない。
【００３２】
また、ベルト12の表面を覆う補強薄板５が、特に高分子化合物または金属から成る場合は、タイヤクラウン部における空気のタイヤ内から外への透過を該補強薄板５が防ぐことになるから、空気の透過を防ぐためにタイヤ内周壁に配置するインナーライナーを該クラウン部において省略することが可能になり、タイヤの軽量化が実現される。
【００３３】
さらに、ベルト12の表層を補強薄板５で構成することは、従来のコード３による補強では得ることのできない、ベルト幅方向剛性並びに複合材４のベルト12表面に沿う曲げや剪断変形に対する剛性を、それぞれ高めるのに有効であり、従来はベルトを３層以上にすることによって達成していたベルト強度が２層以下（部分的に１層）で確保されるから、ベルトの枚数を削減することが可能になる。コード３として波形コードを用いた場合においても、補強薄板５との組み合わせによって、ベルトを部分的に１層とすることが可能である。
【００３４】
また、図11に示すように、複合強化ゴム材１を、カーカス11のクラウン部に、タイヤの周方向に沿って並列に螺旋巻きして第１層を形成し、この第１層の径方向外側に同様に複合強化ゴム材１をタイヤの周方向に沿って並列に螺旋巻きして第２層を形成して、ベルト12を構成することも可能である。この場合は、ベルトの第１層において複合強化ゴム材１を螺旋状に巻き回した際の隣接相互間に分割線（隙間）４ａが生じるため、第２層における同分割線４ａが第１層の分割線４ａと径方向に重なることのないように、第１層と第２層とで複合強化ゴム材１の巻き回し周期をずらす必要がある。このように構成することによって、ベルト全体としては補強薄板５に隙間なく覆われることになり、上記した突起入力に対する優れた抵抗性、空気の不透過性並びに強度特性の向上が得られるのである。
【００３５】
なお、図３〜図７に示した複合強化ゴム材１についても、上記した図10または図11に示したところに従って、ベルト12を構成することができる。
【００３６】
さらに、図８に示した複合強化ゴム材１を適用する場合について、図12を参照して詳しく述べる。すなわち、複合強化ゴム材１を、カーカス11のクラウン部に、タイヤの周方向に沿って並列に螺旋巻きして第１層を形成し、この第１層の径方向外側に同様に複合強化ゴム材１をタイヤの周方向に沿って並列に螺旋巻きして第２層を形成して、ベルト12を構成するところは、上記図11の場合と同様であり、この例では、複合強化ゴム材１を巻き回す際、補強薄板５の余剰部分５ａを複合強化ゴム材１の隣接部分に重ねることが肝要である。すなわち、複合強化ゴム材１を螺旋状に巻き回した際の隣接相互間の分割線（隙間）４ａを余剰部分５ａで覆うところに特徴があり、この構成することによって、ベルトは補強薄板５に隙間なく覆われることになり、上記した突起入力に対する優れた抵抗性、空気の不透過性並びに強度特性の向上が得られるのである。
【００３７】
【実施例】
図９に示した、サイズ 435／45  Ｒ22.5のトラックおよびバス用ラジアルタイヤに、下記ベルトＡ〜Ｅに示す仕様のベルトを適用した。かくして得られた各タイヤについて、耐突起貫通性およびコーナリングパワーを調査した。これらの調査結果を、表１に示す。
【００３８】
記
ベルトＡ：幅20mmの帯状ゴム中に波形（振幅２mmおよび波長35mm）のコード（３＋９＋15×0.19mm）を27.5本／50mmで打ち込んだ複合材を、タイヤの周方向に沿って並列に螺旋巻きした層（幅330mm ）の２層構造
ベルトＢ：ベルトＡの２層構造の径方向外側に、同複合材をそのコードがタイヤ赤道面に対して52°の傾斜となる配置で並列に配置した層（幅230mm ）の１層を追加した構造
ベルトＣ：図２に示したところに従って、ベルトＡにおける複合材の上面に、該複合材と同幅のＰＥＮフィルム（厚さ200 μｍ）を接合した複合強化ゴム材を、図10に示した要領で螺旋巻きした330mm 幅の２層構造
ベルトＤ：図３に示したところに従って、ベルトＡにおける複合材の上面に、該複合材と同幅のステンレス鋼薄鋼板（厚さ150 μｍ）を接合した複合強化ゴム材を、図11に示した要領で並列に螺旋巻きした層（330mm 幅）の２層構造
ベルトＥ：図８に示したところに従って、ベルトＡにおける複合材の上面に、30mm幅のＰＥＮフィルム（厚さ200 μｍ）を接合した複合強化ゴム材を、図12に示した要領で並列に螺旋巻きした層（330mm 幅）の２層構造
【００３９】
ここで、耐突起貫通性は、鋭利な突起物（先端部曲率半径：0.5mm 以下）をタイヤのトレッド部からタイヤ回転軸中心に向かって押し込んだときの、タイヤのインナーライナーを貫通するに至るまでに要したエネルギーにて評価した。そして、比較タイヤ１の結果を100 としたときの指数にて表示した。この数値が大きいほど、耐突起貫通性に優れることを示している。
【００４０】
また、コーナリングパワーは、各供試タイヤを標準リムに装着し、内圧を900kPaに調整した後、タイヤに荷重：49.03kN を付加した状態にて回転ドラム上を30km／ｈで走行させた際の、コーナリングフォースＦとスリップアングルθとの関係を調査し、その調査結果を図13に示すように、グラフ上にまとめてから、該グラフにおける初期角度θ1 におけるコーナリングフォースＦの傾きを求めた。なお、初期角度θ1 とは、θ＝０°付近において、Ｆの傾きがほぼ一定と見做せる角度範囲（２°以下）を意味する。このＦの傾きが大きいほど、コーナリングパワーが大きいことを示している。
【００４１】
【表１】
0004588199.tif 000002
【発明の効果】
この発明の複合強化ゴム材は、外部入力に対する耐性が高く、また方向性を抑制した高強度を有するものであり、この複合強化ゴム材を、特に空気入りタイヤに適用することによって、外傷に対する耐久性が高く、かつ簡素化した補強構造の空気入りタイヤを提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の複合強化ゴム材の斜視図および断面図である。
【図２】  この発明の複合強化ゴム材の平面図である。
【図３】  この発明の複合強化ゴム材の平面図である。
【図４】  この発明の複合強化ゴム材の平面図である。
【図５】  この発明の複合強化ゴム材の平面図である。
【図６】  この発明の複合強化ゴム材の平面図である。
【図７】  この発明の複合強化ゴム材の平面図である。
【図８】  この発明の複合強化ゴム材の平面図である。
【図９】  この発明のタイヤの断面図である。
【図１０】  この発明の複合強化ゴム材をタイヤのベルトに適用する際の構造をを示す図である。
【図１１】  この発明の複合強化ゴム材をタイヤのベルトに適用する際の構造をを示す図である。
【図１２】  この発明の複合強化ゴム材をタイヤのベルトに適用する際の構造をを示す図である。
【図１３】  コーナリングパワーの定義を示す図である。
【符号の説明】
１  複合強化ゴム材
２  ゴム
３  コード
４  複合材
４ａ  分割線
５  補強薄板
５ａ  余剰部分
10  ビードコア
11  カーカス
12  ベルト
13  トレッド
【図１】
0004588199.tif 000003
【図２】
0004588199.tif 000004
【図３】
0004588199.tif 000005
【図４】
0004588199.tif 000006
【図５】
0004588199.tif 000007
【図６】
0004588199.tif 000008
【図７】
0004588199.tif 000009
【図８】
0004588199.tif 000010
【図９】
0004588199.tif 000011
【図１０】
0004588199.tif 000012
【図１１】
0004588199.tif 000013
【図１２】
0004588199.tif 000014
【図１３】
0004588199.tif 000015