JP6075165B2

JP6075165B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6075165B2
Application number: JP2013077636A
Authority: JP
Inventors: 小川　貴弘; 貴弘小川
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-04-03
Also published as: JP2014201149A

Description

本発明は、カーカス層とインナーライナー層との間に接着ゴム層を介在させた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、ロードノイズを低減すると共に耐久性を改善することを可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、長時間の連続走行にも十分に耐え得るように耐久性を向上することが求められている。特に、空気入りタイヤのショルダー部は走行中に発熱し易いので、ショルダー部に溜まる熱をタイヤ外部へ効率良く放出することが求められている。タイヤ内部に蓄積された熱をタイヤ外部に放出する手段として、例えば、サイドウォール部に熱伝導性が高いゴム層を埋設すること（例えば、特許文献１参照）が提案されている。しかしながら、このような熱伝導性が高いゴム層をサイドウォール部に追加することはタイヤの軽量化の観点からは必ずしも好ましいことではない。

一方、空気入りタイヤのサイドウォール部の厚さ（サイドゲージ）を薄くすることにより、発熱自体を抑制するという方法も考えられる。しかしながら、サイドゲージを薄くすると、タイヤとしての周剛性が低下し、こもり音のノイズレベルが大きくなり、ロードノイズが悪化するという問題がある。そのため、空気入りタイヤの耐久性を改善するにあたって、ロードノイズにも配慮することが必要である。

特開２００９−２９２４１５号公報

本発明の目的は、ロードノイズを低減すると共に耐久性を改善す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。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部間に少なくとも１層のカーカス層を装架し、トレッド部におけるカーカス層の外周側に少なくとも２層のベルト層を配置し、タイヤ内面に前記カーカス層に沿ってインナーライナー層を配置した空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層と前記インナーライナー層との間に接着ゴム層を介在させ、前記ベルト層のうちタイヤ径方向最外側に位置する最外側ベルト層のエッジ部と重なる領域において前記接着ゴム層に微細炭素繊維を含有させ、前記接着ゴム層の微細炭素繊維含有領域のトレッド中央側境界位置を前記最外側ベルト層のエッジ部よりもタイヤ幅方向内側に配置し、前記接着ゴム層の微細炭素繊維含有領域のビード側境界位置をタイヤ最大幅位置からタイヤ径方向内側及び外側に向かってそれぞれタイヤ断面高さの１０％までの範囲内に配置したことを特徴とするものである。

本発明では、最外側ベルト層のエッジ部と重なる領域において接着ゴム層に熱伝導性が高い微細炭素繊維を含有させることにより、空気入りタイヤのショルダー部に生じた熱をより広い範囲に拡散すると共にタイヤ内腔側へ放出し、熱が局所的に滞留するのを防止するので、空気入りタイヤの耐久性を向上することができる。特に、接着ゴム層はカーカス層に隣接し、カーカス層の発熱を効果的に抑えるので、接着ゴム層を放熱手段として利用することにより耐久性の改善効果を高めることができる。

また、上記領域において接着ゴム層に微細炭素繊維を含有させた場合、接着ゴム層がタイヤとしての周剛性を増大させるので、ロードノイズを低減することができる。しかも、接着ゴム層はカーカス層とインナーライナー層とを接着させるために一般的に使用される部材であり、その部材を放熱手段として使用するので、実質的な重量増加を生じることもない。更に、微細炭素繊維はカーボンブラックと同様にゴムに対する結合性が良好であるため、接着ゴム層に基づく接着性を低下させることもない。また、接着ゴム層はシート材として押出成形することが可能であるが、その際に供給されるゴム材料の一部に微細炭素繊維を配合することで容易に得ることができ、生産性の点でも有効である。

本発明において、接着ゴム層の微細炭素繊維含有領域のトレッド中央側境界位置は最外側ベルト層のエッジ部からタイヤ幅方向内側に向かって該最外側ベルト層の幅の２０％の位置よりもタイヤ幅方向内側に配置することが好ましい。これにより、放熱すべき領域を十分に確保し、空気入りタイヤの耐久性をより効果的に改善することができる。

接着ゴム層の微細炭素繊維含有領域をトレッド中央側の第１領域とビード側の第２領域とに区分したとき、接着ゴム層の第１領域での厚さよりも第２領域での厚さを大きくし、第１領域と第２領域との境界位置を最外側ベルト層のエッジ部からタイヤ幅方向外側に向かって該最外側ベルト層の幅の０％〜１０％の範囲内に配置することが好ましい。このように接着ゴム層の第２領域での厚さを相対的に厚くすることにより、タイヤの周剛性を増大させてロードノイズの低減効果を高めることができる。

このとき、接着ゴム層の第２領域での厚さを０．５ｍｍ〜２．０ｍｍとし、接着ゴム層の第２領域から外れた領域での厚さを０．３ｍｍ〜０．５ｍｍとすることが好ましい。これにより、耐久性の改善効果とロードノイズの低減効果を最大限に発揮することができる。

接着ゴム層はゴム１００重量部に対して微細炭素繊維を３重量部〜１５重量部含有することが好ましい。これにより、接着ゴム層の接着性を低下させることなく耐久性の改善効果を得ることができる。微細炭素繊維は直径が１μｍ〜５０μｍであり、アスペクト比が４〜１００であることが好ましい。このような微細炭素繊維は接着ゴム層に配合されたとき、その熱伝導性に基づいて空気入りタイヤの耐久性の改善に大きく寄与する。

タイヤ内面にはティンプル形状を有する複数の凹部を設けることが好ましい。これにより、タイヤ内面の表面積が増大するので、接着ゴム層に基づく放熱効果を高めることが可能になる。

本発明において、タイヤ断面高さは空気入りタイヤを標準リムに組み付けた状態で測定されるものである。他の寸法は空気入りタイヤのカットサンプルから測定されるものである。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。図１の空気入りタイヤの要部を示す断面図である。図１の空気入りタイヤの内面を示す展開図である。図１の空気入りタイヤの内面に形成されたディンプル形状を有する凹部を示す平面図である。図１の空気入りタイヤの内面に形成されたディンプルを示す断面図である。

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及び図２は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、ＣＬはタイヤ赤道面である。図１及び図２において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含む２層のカーカス層４が装架され、これらカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。ビードコア５の外周上には高硬度のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置され、該ビードフィラー６がカーカス層４により包み込まれている。

トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には２層のベルト層７が埋設されている。ベルト層７はタイヤ径方向内外側に位置する最内側ベルト層７Ａとタイヤ径方向最外側に位置する最外側ベルト層７Ｂとを包含する。これらベルト層７はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７の外周側には、高速耐久性を高めるために、補強コードをタイヤ周方向に巻回してなるベルトカバー層８が配置されている。このベルトカバー層８は少なくとも１本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に対して実質的に０°で連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。また、ベルトカバー層８はベルト層７の幅方向の全域を覆うように配置しても良く、或いは、ベルト層７の幅方向外側のエッジ部のみを覆うように配置しても良い。

一方、タイヤ内面にはカーカス層４に沿ってインナーライナー層９が配置されている。カーカス層４とインナーライナー層９との間には接着ゴム層１０が介在し、該接着ゴム層１０によりカーカス層４とインナーライナー層９とが互いに接着されている。

上記空気入りタイヤにおいて、ベルト層７のうちタイヤ径方向最外側に位置する最外側ベルト層７Ｂのエッジ部ＢＥと重なる領域において接着ゴム層１０には微細炭素繊維が配合されている。つまり、接着ゴム層１０は微細炭素繊維含有領域Ｘ（図２参照）においてゴム組成物中に微細炭素繊維を含有しているが、それ以外の領域では微細炭素繊維を含有していない。

接着ゴム層１０の微細炭素繊維含有領域Ｘのトレッド中央側境界位置Ｐ１は、最外側ベルト層７Ｂのエッジ部ＢＥよりもタイヤ幅方向内側に配置され、より好ましくは、最外側ベルト層７Ｂのエッジ部ＢＥからタイヤ幅方向内側に向かって該最外側ベルト層の幅Ｗの２０％の位置よりもタイヤ幅方向内側に配置されている。つまり、接着ゴム層１０の微細炭素繊維含有領域Ｘのトレッド中央側境界位置Ｐ１は、最外側ベルト層７Ｂのエッジ部ＢＥよりもタイヤ幅方向内側の範囲Ｙ１内に配置され、より好ましくは、最外側ベルト層７Ｂのエッジ部ＢＥからタイヤ幅方向内側に向かって該最外側ベルト層の幅Ｗの２０％の位置よりもタイヤ幅方向内側の範囲Ｙ２内に配置されている。

また、接着ゴム層１０の微細炭素繊維含有領域Ｘのビード側境界位置Ｐ２は、タイヤ最大幅位置Ｐｍａｘからタイヤ径方向内側及び外側に向かってそれぞれタイヤ断面高さＨの１０％までの範囲Ｙ３内に配置されている。

上述した空気入りタイヤでは、最外側ベルト層７Ｂのエッジ部ＢＥと重なる領域Ｘにおいて接着ゴム層１０に熱伝導性が高い微細炭素繊維を含有させることにより、空気入りタイヤのショルダー部に生じた熱をより広い範囲に拡散すると共にタイヤ内腔側へ放出し、熱が局所的に滞留するのを防止するので、空気入りタイヤの耐久性を向上することができる。特に、接着ゴム層１０はカーカス層４に隣接し、これらカーカス層４の発熱を効果的に抑える。そのため、接着ゴム層１０を放熱手段として利用することにより耐久性の改善効果を高めることができる。

また、上記領域Ｘにおいて接着ゴム層１０に微細炭素繊維を含有させた場合、接着ゴム層１０がタイヤの周剛性を増大させるので、ロードノイズを低減することができる。しかも、接着ゴム層１０はカーカス層４とインナーライナー層９とを接着させるために両者の間に挿入される部材であるので、実質的な重量増加を生じることもない。更に、微細炭素繊維はカーボンブラックと同様にゴムに対する結合性が良好であるため、接着ゴム層１０の接着性を低下させることもない。また、接着ゴム層１０はシート材として押出成形することが可能であるが、その際に供給されるゴム材料の一部に微細炭素繊維を配合することで容易に得ることができる。

ここで、接着ゴム層１０の微細炭素繊維含有領域Ｘのトレッド中央側境界位置Ｐ１は、最外側ベルト層７Ｂのエッジ部ＢＥよりもタイヤ幅方向内側に配置することが必要であり、最外側ベルト層７Ｂのエッジ部ＢＥからタイヤ幅方向内側に向かって該最外側ベルト層７Ｂの幅Ｗの２０％の位置よりもタイヤ幅方向内側に配置することが好ましいが、接着ゴム層１０の微細炭素繊維含有領域Ｘが最外側ベルト層７Ｂの下側に十分に延在していないと、耐久性の改善効果が低下する。微細炭素繊維含有領域Ｘのトレッド中央側境界位置Ｐ１を範囲Ｙ２内に配置することで、放熱すべき領域を十分に確保し、空気入りタイヤの耐久性をより効果的に改善することができる。特に、トレッド部１における最外側ベルト層７Ｂのエッジ部ＢＥの近傍では走行時に熱が発生し易いので、この部位を包含するように微細炭素繊維含有領域Ｘを設けることは有効である。

一方、接着ゴム層１０の微細炭素繊維含有領域Ｘのビード側境界位置Ｐ２は、タイヤ最大幅位置Ｐｍａｘからタイヤ径方向内側及び外側に向かってそれぞれタイヤ断面高さＨの１０％までの範囲Ｙ３内に配置することが必要であるが、接着ゴム層１０の微細炭素繊維含有領域Ｘが上記範囲Ｙ３よりもビード側まで延在していると、タイヤの縦バネ定数が上がり過ぎて乗心地が低下してしまう。逆に、接着ゴム層１０の微細炭素繊維含有領域Ｘが上記範囲Ｙ３に届いていないと、耐久性の改善効果及びロードノイズの低減効果が不十分なる。

上記空気入りタイヤにおいて、接着ゴム層１０の微細炭素繊維含有領域Ｘをトレッド中央側の第１領域Ｘ１とビード側の第２領域Ｘ２とに区分したとき、接着ゴム層１０の第１領域Ｘ１での厚さよりも接着ゴム層１０の第２領域Ｘ２での厚さを大きくし、かつ第１領域Ｘ１と第２領域Ｘ２との境界位置Ｐ３を最外側ベルト層７Ｂのエッジ部ＢＥからタイヤ幅方向外側に向かって該最外側ベルト層７Ｂの幅Ｗの０％〜１０％の範囲内に配置すると良い。このように接着ゴム層１０の第２領域Ｘ２での厚さを相対的に厚くすることにより、タイヤの周剛性を増大させてロードノイズの低減効果を高めることができる。

上述のように接着ゴム層１０の厚さを変化させる場合、接着ゴム層１０の第２領域Ｘ２での厚さを０．５ｍｍ〜２．０ｍｍとし、接着ゴム層１０の第２領域Ｘ２から外れた領域（第１領域Ｘ１及び微細炭素繊維を含まない領域）での厚さを０．３ｍｍ〜０．５ｍｍとするのが良い。これにより、耐久性の改善効果とロードノイズの低減効果を最大限に発揮することができる。ここで、接着ゴム層１０の第２領域Ｘ２での厚さが２．０ｍｍよりも大きいと、その部分が厚過ぎることに起因して放熱性能が阻害され、耐久性の改善効果が低下する。また、接着ゴム層１０の第２領域Ｘ２から外れた領域での厚さが０．３ｍｍよりも小さいとカーカス層４とインナーライナー層９との接着性が低下する。

接着ゴム層１０はゴム１００重量部に対して微細炭素繊維を３重量部〜１５重量部含有すると良い。これにより、接着ゴム層１０の接着性を低下させることなく耐久性の改善効果を得ることができる。ここで、ゴム１００重量部に対する微細炭素繊維の配合量が３重量部よりも少ないと熱伝導性が低下し、逆に１５重量部よりも多いと接着性が低下する。

微細炭素繊維の直径は、特に限定されるものではないが、例えば、１μｍ〜５０μｍの範囲、より好ましくは、１０μｍ〜３０μｍの範囲にあると良い。微細炭素繊維の直径が小さ過ぎると微細炭素繊維含有ゴムの弾性力が不足するためロードノイズの低減効果が低下し、逆に大き過ぎると微細炭素繊維の表面積が減少するため接着ゴム層１０の接着性が低下する。

微細炭素繊維のアスペクト比は、特に限定されるものではないが、例えば、４〜１００の範囲、より好ましくは、２０〜６０の範囲にあると良い。微細炭素繊維のアスペクト比が４よりも小さいと熱伝導性が低下し、逆に１００よりも大きいと伸び特性が低下し、耐久性の改善効果が低下する。

図３は上記空気入りタイヤの内面を示し、図４及び図５はその内面に形成されたディンプル形状を有する凹部を示すものである。図３〜図５に示すように、上記空気入りタイヤの内面にはティンプル形状を有する複数の凹部１１が形成されている。凹部１１はタイヤ内面の全域に設けることが可能であるが、特に、図３に示すように、接着ゴム層１０の微細炭素繊維含有領域Ｘに対応する部位に選択的に配置することが好ましい。このようにタイヤ内面にティンプル形状を有する複数の凹部１１を設けることにより、タイヤ内面の表面積が増大するので、接着ゴム層１０に基づく放熱効果を高めることができる。

図４及び図５に示すように、凹部１１は周縁部から中央部に向かって徐々に深くなるようなティンプル形状を有しているが、直径Ｄが例えば３．０ｍｍ〜８．０ｍｍの範囲にあり、深さｄが０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲にあると良い。このような寸法を有する凹部１１はインナーライナー層９の機能を損なうことなくタイヤ内面に形成することが可能であり、しかも放熱性の向上に寄与する。

タイヤサイズ２１５／６０Ｒ１６９５Ｖで、一対のビード部間に２層のカーカス層を装架し、トレッド部におけるカーカス層の外周側に２層のベルト層を配置し、タイヤ内面にカーカス層に沿ってインナーライナー層を配置し、これらカーカス層とインナーライナー層との間に接着ゴム層を介在させた空気入りタイヤにおいて、接着ゴム層の厚さ、接着ゴム層における微細炭素繊維の有無、接着ゴム層の微細炭素繊維含有領域のトレッド中央側境界位置Ｐ１、接着ゴム層の微細炭素繊維含有領域のビード側境界位置Ｐ２、接着ゴム層の第１領域での厚さ、接着ゴム層の第２領域での厚さ、タイヤ内面におけるディンプルの有無を表１のように設定した従来例、実施例１〜１１及び比較例１〜２の空気入りタイヤを製作した。

接着ゴム層の微細炭素繊維含有領域のトレッド中央側境界位置Ｐ１としては、最外側ベルト層のエッジ部からタイヤ幅方向内側への距離を記載し、その距離は最外側ベルト層の幅Ｗに対する比で表した。接着ゴム層の微細炭素繊維含有領域のビード側境界位置Ｐ２としては、タイヤ最大幅位置からのタイヤ径方向の距離を記載し、その距離をタイヤ断面高さＨに対する比で表した。位置Ｐ２について、プラス値はタイヤ最大幅位置よりもタイヤ径方向内側であることを意味し、マイナス値はタイヤ最大幅位置よりもタイヤ径方向外側であることを意味する。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、耐久性、ロードノイズ、乗心地を評価し、その結果を表１に併せて示した。

耐久性：
各試験タイヤを１６×７ＪＪのホイールに組み付けて室内ドラム試験機に装着し、空気圧を２４０ｋＰａとし、荷重をＪＡＴＭＡ規定の正規荷重の１．５倍とし、速度を８０ｋｍ／ｈとして走行試験を開始し、タイヤに故障が発生して走行不能となるまでの走行距離を計測した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐久性が優れていることを意味する。

ロードノイズ：
各試験タイヤを１６×７ＪＪのホイールに組み付けて前輪駆動の試験車両に装着し、空気圧を２４０ｋＰａとして、テストコースにおいてパネラーによる官能評価を行った。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどロードノイズが少ないことを意味する。

乗心地：
各試験タイヤを１６×７ＪＪのホイールに組み付けて前輪駆動の試験車両に装着し、空気圧を２４０ｋＰａとして、テストコースにおいてパネラーによる官能評価を行った。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど乗心地が良好であることを意味する。

表１から明らかなように、実施例１〜１１のタイヤは、従来例との対比において、耐久性とロードノイズが改善され、しかも良好な乗心地が維持されていた。これに対して、比較例１のタイヤは、接着ゴム層の微細炭素繊維含有領域のビード側境界位置Ｐ２がビード部に近過ぎるため、耐久性とロードノイズの改善効果が認められるものの、乗心地が悪化していた。比較例２のタイヤは、接着ゴム層の微細炭素繊維含有領域のビード側境界位置Ｐ２がトレッド部に近過ぎるため、ロードノイズの低減効果が得られず、耐久性の改善効果も低下していた。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス層
５ビードコア
６ビードフィラー
７ベルト層
８ベルトカバー層
９インナーライナー層
１０接着ゴム層
１１凹部
Ｘ微細炭素繊維含有領域

Claims

一対のビード部間に少なくとも１層のカーカス層を装架し、トレッド部におけるカーカス層の外周側に少なくとも２層のベルト層を配置し、タイヤ内面に前記カーカス層に沿ってインナーライナー層を配置した空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層と前記インナーライナー層との間に接着ゴム層を介在させ、前記ベルト層のうちタイヤ径方向最外側に位置する最外側ベルト層のエッジ部と重なる領域において前記接着ゴム層に微細炭素繊維を含有させ、前記接着ゴム層の微細炭素繊維含有領域のトレッド中央側境界位置を前記最外側ベルト層のエッジ部よりもタイヤ幅方向内側に配置し、前記接着ゴム層の微細炭素繊維含有領域のビード側境界位置をタイヤ最大幅位置からタイヤ径方向内側及び外側に向かってそれぞれタイヤ断面高さの１０％までの範囲内に配置したことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記接着ゴム層の微細炭素繊維含有領域のトレッド中央側境界位置を前記最外側ベルト層のエッジ部からタイヤ幅方向内側に向かって該最外側ベルト層の幅の２０％の位置よりもタイヤ幅方向内側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記接着ゴム層の微細炭素繊維含有領域をトレッド中央側の第１領域とビード側の第２領域とに区分したとき、前記接着ゴム層の前記第１領域での厚さよりも前記第２領域での厚さを大きくし、前記第１領域と前記第２領域との境界位置を前記最外側ベルト層のエッジ部からタイヤ幅方向外側に向かって該最外側ベルト層の幅の０％〜１０％の範囲内に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記接着ゴム層の前記第２領域での厚さを０．５ｍｍ〜２．０ｍｍとし、前記接着ゴム層の前記第２領域から外れた領域での厚さを０．３ｍｍ〜０．５ｍｍとしたことを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤ。
前記接着ゴム層がゴム１００重量部に対して前記微細炭素繊維を３重量部〜１５重量部含有する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タイヤ。
前記微細炭素繊維は直径が１μｍ〜５０μｍであり、アスペクト比が４〜１００であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記タイヤ内面にティンプル形状を有する複数の凹部を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。