(57)【要約】【課題】操縦安定性と乗心地性を高いレベルで両立させることを可能にした空気入りタイヤを提供する。【解決手段】 ビードフィラー５の外周側にタイヤ径方向外側に延びる補助フィラー９を設け、その補助フィラー９の肉厚Ｇを０．１ｍｍ以上かつビードフィラー５の肉厚Ｂの０．５倍以下で略均一にし、かつ補助フィラー外周端９ａをビードフィラー５の高さＨの１．２倍の位置Ｐとベルト層７のエッジ７ａとの間に配置した空気入りタイヤにおいて、補助フィラー９が、マトリックス成分とタイヤ周方向に配向した短繊維からなり、該短繊維の平均長さＬが１０μｍ以上８０００μｍ以下、平均長さＬと平均直径Ｄのアスペクト比Ｌ／Ｄが、２０以上１０００以下であり、補助フィラー９のＪＩＳ Ａ硬度が７０以上９７以下で、かつタイヤ周方向の５０％モジュラスが、タイヤ径方向の５０％モジュラスに対して１．５倍以上であることを特徴とする。【選択図】図１
2007091151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右一対のビード部に沿って環状に埋設したビードコアの外周側にサイドウォール部側に向けて延びる環状のビードフィラーを連設し、前記ビード部間に装架したカーカス層の両端部を前記ビードコアの周りに前記ビードフィラーを包み込むようにタイヤ内側から外側に折り返し、トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を設け、さらに前記ビードフィラーの外周側に肉厚が０．１ｍｍ以上かつ前記ビードコアと接する位置での前記ビードフィラーの肉厚の０．５倍以下で略均一な補助フィラーを、タイヤ径方向外側に延びるように設けると共に、該補助フィラー外周端を前記ビードフィラーの高さの１．２倍の位置と前記ベルト層のエッジとの間に配置した空気入りタイヤにおいて、
前記補助フィラーが、マトリックス成分に平均長さＬが１０μｍ以上８０００μｍ以下で、平均長さＬと平均直径Ｄのアスペクト比Ｌ／Ｄが２０以上１０００以下である短繊維をタイヤ周方向に配向するように混合した組成からなると共に、ＪＩＳ Ａ硬度が７０以上９７以下で、かつタイヤ周方向の５０％モジュラスが、タイヤ径方向の５０％モジュラスに対して１．５倍以上である空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記マトリックス成分が、熱可塑性エラストマーである請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記補助フィラーのタイヤ周方向の５０％モジュラスが、２ＭＰａ〜２０ＭＰａである請求項１又は２に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、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、ビード構造を改善し操縦安定性と乗心地性を両立させるようにした空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気入りタイヤにおいて、操縦安定性を向上するため、ビード周りやサイドウォール部に高剛性・高硬度部材を配置する提案があるが、このように操縦安定性を改善するとタイヤ径方向剛性の増大を招き乗心地性が低下し、操縦安定性と乗心地性を両立させることが難しいという問題があった。
【０００３】
特許文献１は、操縦安定性と乗心地性とを両立させるためサイドウォール部に特定の構造を有する高弾性率の補助フィラーを配置することにより、空気入りタイヤの操縦安定性と乗り心地を両立させることを提案している。しかし、特許文献１に記載された発明により達成される操縦安定性と乗心地性のレベルは必ずしも十分ではなく、特に操縦安定性を更に向上しようとすると、乗心地性が低下せざるを得ず、改善が望まれていた。
【特許文献１】特開２００２−２１９９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、操縦安定性と乗心地性を高いレベルで両立させることを可能にし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】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、左右一対のビード部に沿って環状に埋設したビードコアの外周側にサイドウォール部側に向けて延びる環状のビードフィラーを連設し、前記ビード部間に装架したカーカス層の両端部を前記ビードコアの周りに前記ビードフィラーを包み込むようにタイヤ内側から外側に折り返し、トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を設け、さらに前記ビードフィラーの外周側に肉厚が０．１ｍｍ以上かつ前記ビードコアと接する位置での前記ビードフィラーの肉厚の０．５倍以下で略均一な補助フィラーを、タイヤ径方向外側に延びるように設けると共に、該補助フィラー外周端を前記ビードフィラーの高さの１．２倍の位置と前記ベルト層のエッジとの間に配置した空気入りタイヤにおいて、前記補助フィラーが、マトリックス成分に平均長さＬが１０μｍ以上８０００μｍ以下で、平均長さＬと平均直径Ｄのアスペクト比Ｌ／Ｄが２０以上１０００以下である短繊維をタイヤ周方向に配向するように混合した組成からなると共に、ＪＩＳ Ａ硬度が７０以上９７以下で、かつタイヤ周方向の５０％モジュラスが、タイヤ径方向の５０％モジュラスに対して１．５倍以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の空気入りタイヤは、ビードフィラーの外周側に特許文献１のように特定の補助フィラーを設けた空気入りタイヤにおいて、補助フィラーを、マトリックス成分に特定の形状的特性を有する短繊維をタイヤ周方向に配向して含有させた構成にすることにより、そのＪＩＳ Ａ硬度を７０〜９７にすると共に、タイヤ周方向の５０％モジュラスを、タイヤ径方向の５０％モジュラスに対して１．５倍以上となるようにしたので、タイヤ径方向の剛性を低く抑えながら、タイヤ周方向の剛性を向上することが可能となり、乗心地性を低下させることなく、操縦安定性の更なる向上が可能となり、両者をより高いレベルで両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線方向断面図である。
【０００８】
図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部、ＣＬはタイヤセンターラインである。左右一対のビード部３，３間に沿って環状に埋設したビードコア４の外周側には、サイドウォール部２側に向けて延びる環状のビードフィラー５が連設されている。ビード部３，３間には１層のカーカス層６が装架され、その両端部６ａがビードコア４の周りにビードフィラー５を包み込むようにしてタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部１におけるカーカス層６の外周側には、ベルト層７が設けられ、更に少なくともベルト層７の両端部を覆うようにエッジカバー層８が配設されている。
【０００９】
ビードフィラー５の外周側には、その外周端５ａからカーカス層６に隣接してタイヤ径方向外側に延びる補助フィラー９が連設されている。補助フィラー９は、ビードフィラー５に沿って環状に形成され、補助フィラー９の外周端９ａは、ビードフィラー５の高さＨの１．２倍の位置Ｐからベルト層７のエッジ７ａまでの領域Ｚに位置するように延設されている。ここで、ビードフィラー５の高さＨは、ビードフィラー５の内周端５ｂから外周端５ａまでのタイヤ径方向に沿った長さであり、位置Ｐは、ビードフィラー５の内周端５ｂからタイヤ径方向に沿って外側に１．２Ｈの高さとなる位置である。補助フィラー９の外周端９ａが領域Ｚよりタイヤ径方向内側に位置するとタイヤ周方向の剛性を高める効果が得られなくなり、逆に領域Ｚよりタイヤ径方向外側に延在しても、それ以上の効果は得られず、空気入りタイヤの重量増加を招くことになる。
【００１０】
補助フィラー９の肉厚Ｇは０．１ｍｍ以上かつビードコア４と接する位置におけるビードフィラー５のタイヤ幅方向における肉厚Ｂの０．５倍以下で、略均一となるように形成される。補助フィラー９の肉厚Ｇが０．１ｍｍより薄いと製造が困難となり、逆にビードフィラー５の肉厚Ｂの０．５倍より厚くなるとタイヤ径方向の剛性が必要以上に増大して乗心地性が低下するからである。
【００１１】
本発明において、補助フィラー９は、マトリックス成分と短繊維により構成され、マトリックス成分は、カーカス層６及びサイドウォール部２を構成するゴム成分よりも弾性率が高いことが好ましい。補助フィラー９を構成するマトリックス成分を、カーカス層６及びサイドウォール部２を構成するゴム成分よりも弾性率が低い材料から構成すると、タイヤ周方向の剛性を高める効果が得られなくなる虞があるからである。
【００１２】
マトリックス成分は、特に限定されるものではないが、ゴム組成物、熱可塑性エラストマー及び熱可塑性樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。なお、マトリックス成分が、これらのうち２種以上を含んでいてもよく、ゴム組成物又は熱可塑性エラストマーを含む熱可塑性樹脂組成物であってもよい。
【００１３】
本発明において、補助フィラー９を構成するマトリックス成分は、熱可塑性エラストマーであることが、より好ましい。熱可塑性エラストマーをマトリックス成分とすることにより、短繊維をタイヤ周方向に配向させる成形加工が容易であり、タイヤ周方向の補強効果が高い割りにタイヤ径方向の剛性が増加し難いこと、さらに５０％モジュラスが低い熱可塑性エラストマーを選択することにより、乗心地性と操縦安定性を同時に改善しより高いレベルで両立させることができるからである。
【００１４】
熱可塑性エラストマーは、例えば、スチレン系エラストマー〔例えばＳＥＢＳ、ＳＥＰＳ、ＳＥＰ〕、オレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマーなどを好ましく挙げることができる。
【００１５】
ゴム組成物は、ジエン系ゴム及びその水添物〔例えばＮＲ、ＩＲ、エポキシ化天然ゴム、ＳＢＲ、ＢＲ（高シスＢＲ及び低シスＢＲ）、ＮＢＲ、水素化ＮＢＲ、水素化ＳＢＲ〕、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソブチレンと芳香族ビニル又はジエン系モノマー共重合体、アイオノマー、含ハロゲンゴム〔例えばＢｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物（Ｂｒ−ＩＰＭＳ）〕などを含むゴム組成物を好ましく例示することができる。ゴム組成物には、上記の主成分ゴムのほか、他の配合物として、加硫または架橋剤、加硫または架橋促進剤、老化防止剤、充填剤、軟化剤等の公知の配合剤を配合することができる。
【００１６】
熱可塑性樹脂は、例えば、ポリアミド系樹脂〔例えばナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン４６（Ｎ４６）、ナイロン１１（Ｎ１１）、ナイロン１２（Ｎ１２）、ナイロン６１０（Ｎ６１０）、ナイロン６１２（Ｎ６１２）、ナイロン６／６６共重合体（Ｎ６／６６）、ナイロン６／６６／６１０共重合体（Ｎ６／６６／６１０）、ポリエステル系樹脂〔例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）〕、ポリニトリル系樹脂〔例えばアクリロニトリル／スチレン共重合体（ＡＳ）、メタクリロニトリル／スチレン共重合体、メタクリロニトリル／スチレン／ブタジエン共重合体〕、ポリ（メタ）アクリレート系樹脂〔例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）〕、ポリビニル系樹脂〔例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）〕、セルロース系樹脂〔例えば酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース〕、イミド系樹脂〔例えば芳香族ポリイミド〕などを好ましく挙げることができる。
【００１７】
また、ゴム組成物又は熱可塑性エラストマーを含む熱可塑性樹脂組成物は、上記の熱可塑性樹脂に、ゴム組成物又は熱可塑性エラストマーを配合したものであり、ゴム組成物及び熱可塑性エラストマーを共に配合していてもよい。ゴム組成物及び／又は熱可塑性エラストマーを含む熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性であると共にエラストマーの物性を呈するものである。
【００１８】
本発明において、補助フィラー９に含まれる短繊維は、タイヤ周方向に配向して均一に分散している。このような短繊維は、平均長さＬが１０μｍ以上８０００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上５０００μｍ以下、平均長さＬと平均直径Ｄのアスペクト比Ｌ／Ｄが、２０以上１０００以下、好ましくは１００以上１０００以下である。平均長さＬが１０μｍ未満であるとアスペクト比Ｌ／Ｄが小さくなり短繊維による補強効果に十分な異方性を与えることができず、８０００μｍを超えると成形加工時に短繊維が塊状になり易く、マトリックス成分中で均一にかつ一定方向に配向させて分散させることが難しくなり、本発明の目的を達成することができないからである。また、平均長さＬと平均直径Ｄのアスペクト比Ｌ／Ｄが、２０未満であると短繊維の補強効果に異方性を十分に得ることができず、１０００を超えるとマトリックス成分中に短繊維を均一に分散させることが難しくなり、タイヤ周方向に配向させることが困難となりタイヤ径方向の剛性を抑制しながら、タイヤ周方向の剛性を向上することが困難となるからである。
【００１９】
補助フィラーが含有する短繊維が、タイヤ周方向に配向していない場合、すなわち、タイヤ周方向以外の一定方向に配向していたり、全く配向性が認められないように分散している場合には、タイヤ径方向の剛性を低く抑えながら、かつタイヤ周方向の剛性を改善することができず、乗心地性及び操縦安定性を同時に向上させることができない。
【００２０】
本発明において、短繊維が、タイヤ周方向に配向しているため補助フィラー９のタイヤ周方向の５０％モジュラスが、タイヤ径方向の５０％モジュラスに対して１．５倍以上、好ましくは１．５倍〜３倍となっている。補助フィラー９のタイヤ周方向の５０％モジュラスが、タイヤ径方向の５０％モジュラスに対して１．５倍未満であると、タイヤ径方向の剛性とタイヤ周方向の剛性の異方性が不十分となり、乗心地性と操縦安定性を同時に改善し、より高いレベルで両立させることが難しくなる。すなわち、補助フィラー９のタイヤ周方向の５０％モジュラスが、タイヤ径方向の５０％モジュラスに対して１．５倍以上である場合には、タイヤ径方法の剛性を低くして乗心地性を向上させながら、かつタイヤ周方法の剛性を高くして操縦安定性を改善することが可能となるからである。
【００２１】
補助フィラーは、ＪＩＳ Ａ硬度が７０以上９７以下、好ましくは７５以上９５以下である。補助フィラーのＪＩＳ Ａ硬度が７０未満であるとタイヤ周方向の剛性を高める効果が得られなくなり操縦安定性が低下し、９７を超えるとタイヤ径方向の剛性が高くなりすぎて乗心地性が低下するからである。
【００２２】
本発明において、補助フィラー９は、タイヤ周方向の５０％モジュラスが、好ましくは２ＭＰａ〜２０ＭＰａ、より好ましくは１０ＭＰａ〜２０ＭＰａとするとよい。タイヤ周方向の５０％モジュラスが２ＭＰａより小さいとタイヤ周方向の剛性の補強効果が少ないため操縦安定性の改善効果が不十分になり、逆に２０ＭＰａを超えるとタイヤ径方向の剛性も高くなり乗心地性が低下する傾向があり、好ましくない。
【００２３】
なお、５０％モジュラス の値は、ＪＩＳ Ｋ ６２５１の加硫ゴムの引張試験方法に記載されている内容に従い、「引張応力」の項に記載された算出式に基づき求めた値である。
【００２４】
補助フィラー９が含有する短繊維は、特に限定されることはないが、ナイロン、ポリエステル、アラミド、レーヨン、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの有機繊維、金属繊維又は、ウィスカ、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は２種以上を組み合わせて使用することができる。なかでも、短繊維は、ナイロン、アラミド、ポリビニルアルコールを使用することが好ましい。さらに、必要に応じて、マトリックス成分との接着性を改善するために表面処理を施した短繊維を使用してもよい。
【００２５】
補助フィラー９における短繊維の配合量は、マトリックス成分１００重量部に対して、好ましくは２〜１５重量部、より好ましくは３〜１５重量部である。短繊維の配合量が、２重量部未満であると、タイヤ周方向に対する十分な補強効果が得られ難くなる傾向があり、短繊維の配合量が、１５重量部を超えると、剛性が高くなりすぎて乗心地性が低下する傾向があり、好ましくない。
【００２６】
補助フィラー９は、マトリックス成分及び短繊維を使用して、公知の方法により作製することができ、具体的には、押出シート成形、押出機カレンダー成形、圧延成形等により、混練して押出し又は延展することにより、この押出し又は延展方向に短繊維を配向させた補助フィラー９用中間製品のシートを製造することができる。これを、シート中の短繊維の配向方向がタイヤ周方向に一致するようにして空気入りタイヤを製造すればよい。
【実施例】
【００２７】
タイヤサイズ２０５／６５Ｒ１５の試験用空気入りタイヤを作製し、リムサイズ１５×６・１/２ＪＪのリムに装着し、空気圧を１９０ｋＰａにして３０００ｃｃの乗用車に取り付け、操縦安定性と乗心地性の評価試験を、以下に示す方法により行った。
【００２８】
〔操縦安定性の評価方法〕
テストコースにおいて、パネラーによるフィーリングテストを実施し、その結果を比較例１の結果を基準点（±０点）として、±５点の評価点により評価した。評価結果は、＋の値が大きいほど操縦安定性に優れ、−の値が大きいほど操縦安定性が悪いことを意味する。
【００２９】
〔乗心地性の評価方法〕
テストコースにおいて、パネラーによるフィーリングテストを実施し、その結果を比較例１の結果を基準点（±０点）として、±５点の評価点により評価した。評価結果は、＋の値が大きいほど乗心地性に優れ、−の値が大きいほど乗心地性が悪いことを意味する。
【００３０】
実施例１〜４及び比較例１〜３
各種補助フィラーを使用した空気入りタイヤを作製して、上記の評価方法で操縦安定性と乗心地性の試験をおこなった。なお、空気入りタイヤの作製において、補助フィラー以外の構成部品は共通とした。
【００３１】
ビードフィラーは、ＪＩＳ Ａ硬度（２０℃）が９５、５０％モジュラスが１０ＭＰａのゴム組成物を使用した。ここで、５０％モジュラスは、ＪＩＳ Ｋ ６２５１の加硫ゴムの引張試験方法に準拠して測定し求めた。ビードフィラーの形状は、高さＨを３５ｍｍとし、ビードコアと接する位置におけるビードフィラーの肉厚Ｂを６ｍｍで一定とした。なお、ビードフィラーの高さＨは、ビードフィラーの内周端からタイヤ径方向に沿って測定した。
【００３２】
補助フィラーは、表１に示す組成において原材料を配合し、２リットルの密閉型ミキサーを使用して混練した後、オープンロールを使用して肉厚が均一なシート状の補助フィラーを調製した。
【００３３】
なお、表１において、使用した原材料は以下の通りである。
ゴム１：天然ゴム（ＴＳＲ−２０）
ゴム２：ＳＢＲ（日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １５０２）
熱可塑性エラストマー：スチレン系熱可塑性エラストマー（住友化学社製ＳＢ２７１０）
ＣＢ：カーボンブラック（昭和キャボット社製ショウブラックＮ３３０）
樹脂：変成フェノールホルムアルデヒド樹脂（住友ベークライト社製ＦＲ-ＹＲ-１５０）
短繊維：ビニロン短繊維（クラレ社製ＶＰＢ１０３）短繊維の平均長さＬ３０００μｍ、アスペクト比Ｌ／Ｄ２７２
【００３４】
また、実施例４を除き、実施例１〜３及び比較例１〜３の共通配合として以下の配合剤を使用した。
・酸化亜鉛（正同化学工業社製酸化亜鉛３種）：８重量部
・ステアリン酸（日本油脂社製ビーズステアリン酸）：２重量部
・硫黄（アクゾノーベル社製クリステックスＨＳ０Ｔ２０）：６重量部
・加硫促進剤（大内新興化学工業社製ノクセラーＮＳ−Ｐ）：４重量部
【００３５】
得られた補助フィラーの物性を測定し、その結果を表１に示す。なお、タイヤ周方向５０％モジュラス及びタイヤ径方向５０％モジュラスは、空気入りタイヤを作製するときにタイヤ周方向及び径方向の配置方向を考慮して測定用試験片を作製し、ＪＩＳ Ｋ ６２５１の加硫ゴムの引張試験方法に準拠して測定した。なお、加硫条件は１６０℃、２０分とした。
【００３６】
得られた補助フィラーを用いて表１に示す寸法形状となるように空気入りタイヤを作製した。なお、補助フィラーの外周端位置９ａは、それぞれビードフィラーの内周端からタイヤ径方向に沿って測定したものである。得られた空気入りタイヤの操縦安定性及び乗心地性を前記の評価方法にて測定した。その結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
2007091151.tif 000003
【００３８】
表１から明らかなように、本発明の実施例１〜４に係る空気入りタイヤは、操縦安定性及び乗心地性のうち一方を向上させると他方が悪化するようなことがないよう改善効果を得ることができる。なかでも実施例４は、両者を同時に改善し、高いレベルで両立することが認められた。一方、比較例１〜３に係る空気入りタイヤは、操縦安定性及び乗心地性を同時に両立して改善することができない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線方向断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    トレッド部
２    サイドウォール部
３    ビード部
４    ビードコア
５    ビードフィラー
６    カーカス層
７    ベルト層
７ａ  エッジ
８    エッジカバー層
９    補助フィラー
９ａ  外周端
ＣＬ  タイヤセンターライン
【図１】
2007091151.tif 000004