JP4402248B2

JP4402248B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4402248B2
Application number: JP2000093865A
Authority: JP
Inventors: 寛治藤木
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001277822A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気入りラジアルタイヤ、とくにビード部耐久性に優れた空気入りラジアルタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、負荷転動中の空気入りタイヤには、その接地部分に路面からの反力を受けるため、サイドウォール部の接地部分に対応する部分は撓み変形を起こし、この変形はビード部にも伝播する。ビード部では、その厚み中心よりタイヤ幅方向外側では引張側、そして同内側では圧縮側の変形が生じ、特にカーカスプライの折り返し端を中心とする部分には大きな圧縮変形が発生する。この変形は、タイヤの転動によって繰り返し生じる結果、ビードコアに巻回したカーカスプライを巻き戻す向きの引き抜き力となってカーカスプライに作用する。その結果、カーカスプライの折り返し端を起点としてゴムの亀裂が発生し易くなり、この亀裂の伝播によってセパレーションが発生し、タイヤの故障に到る事態となる。
【０００３】
かようなセパレーションの発生は、タイヤの扁平化によって加速される傾向にあり、また更生タイヤを含むタイヤの長寿命化の要求と相まって、ビード部耐久性の更なる改善が急務になっている。
【０００４】
このビード部の耐久性向上に関して、特開平４−２７６０６号および同５−１６６１８号各公報には、ビードコアの外周に沿って配置する、断面が三角形状のスティフナーを、ゴム硬度の異なる２種以上のゴムの積層構造とすることによって、ビード部の撓み変形を軟質ゴムで吸収し、カーカスプライの折り返し端付近のゴムの亀裂を防止することが、提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の手法によってもビード部の耐久性を満足する水準にまで高めるのが難しく、さらなる改善が望まれていた。
そこで、この発明は、ビード部の耐久性を、在来の水準以上に向上する新規な方途について提案することを目的とする。
【０００６】
【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) 一対のビードコア間でラジアル方向に延びるゴム被覆コードのプライによるカーカス本体と、該プライを各ビードコアのまわりにそれぞれタイヤの内側から外側へ巻返してタイヤ径方向外側に延ばした折返し部とから成るカーカスを骨格とする、空気入りラジアルタイヤにおいて、折り返し部の少なくとも端末を覆う、被覆ゴムを有し、該被覆ゴムはゴム１００重量部に対して次式で表される無機添加材を１〜３０重量部配合したゴム組成物から成ることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
ｍＭ ¹ ・ｘＳｉＯｙ・ｚＨ ₂ Ｏ-----------（Ｉ）
（ここで、Ｍ ¹ ：Ａｌ、Ｍｇ、ＴｉおよびＣａから選ばれる少なくとも１種の金属、その酸化物またはその水酸化物であり、ｍ：１〜５の整数、ｘ：０〜１０の整数、ｙ：２〜５の整数、ｚ：０〜１０の整数である）
【０００７】
(2) 上記(1) において、無機添加材は扁平形状を有することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【０００８】
(3) 上記(2) において、無機添加材はその最大径ａに対する厚みｂの比ａ／ｂが２〜３０であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【０００９】
(4) 上記(2) または(3) において、無機添加材は、その最大径が折り返し部のコード軸方向と沿う向きに配向することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【００１０】
(5) 上記(1) ないし(4) のいずれかにおいて、被覆ゴムを構成するゴム組成物の１００％伸長時の引張応力が３．０〜１０．０ＭＰａであることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【００１１】
(6) 上記(1) ないし(5) のいずれかにおいて、被覆ゴムのタイヤ幅方向外側に外側ゴムを配置したことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【００１２】
(7) 上記(6) において、外側ゴムを構成するゴム組成物は、１００％伸長時の引張応力が１．５〜５．０ＭＰａであることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【００１３】
(8) 上記(1) ないし(7) のいずれかにおいて、ビードコアまわりのカーカスプライの外側に補強層を設けたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を図面に示すところに基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態を、一方のビード部について示す、タイヤ幅方向断面図である。
図中１は、図示しないトレッド部からサイドウォール部を経て、ビード部２までトロイダル状に延びる、１枚のカーカスプライから成るカーカスである。このカーカス１は、タイヤ赤道面に対して好ましくは約７０〜９０°の角度で延在する、例えばスチールコードからなる。なお、符号５は、硬質ゴム５ａおよび軟質ゴム５ｂによるスティフナーである。
【００１５】
カーカス１は、ビード部２に埋設した、１対のビードコア３間にトロイド状に張り渡したカーカス本体10と、このカーカス本体10の両側部をビードコア３のまわりでタイヤの内側から外側に折り返してタイヤ径方向外側に延ばした、折り返し部11とから成る。
【００１６】
さらに、この折り返し部11の少なくとも端末11ａを、ゴム１００重量部に対して１〜３０重量部の無機添加材を含有する、被覆ゴム４にて覆うことが肝要である。ここで、無機添加材とは、下記の一般式（Ｉ）で表されるものを意味する。
記
ｍＭ¹ ・ｘＳｉＯｙ・ｚＨ₂ Ｏ ----- (Ｉ）
ここで、Ｍ¹ ：Ａｌ、Ｍｇ、ＴｉおよびＣａから選ばれる少なくとも１種の金属、その酸化物またはその水酸化物
ｍ：１〜５の整数
ｘ：０〜１０の整数
ｙ：２〜５の整数
ｚ：０〜１０の整数
【００１７】
例えば、一般式（Ｉ）において、ｘおよびｚが共に０である場合には、無機添加材は、Ａｌ、Ｍｇ、ＴｉおよびＣａから選ばれる少なくとも１種の金属、その酸化物またはその水酸化物となる。
【００１８】
上記一般式（Ｉ）で表される無機添加材としては、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、水酸化アルミニウム｛Ａｌ（ＯＨ）₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ ・３Ｈ₂ Ｏ｝、水酸化マグネシウム｛Ｍｇ（ＯＨ）₂ ｝、酸化マグネシウム（ＭｇＯ₂ ）、タルク（３ＭｇＯ・４ＳｉＯ₂ ・Ｈ₂ Ｏ）、アタパルジャイト（５ＭｇＯ・８ＳｉＯ₂ ・９Ｈ₂ Ｏ）、チタン白（ＴｉＯ₂ ）、チタン黒（ＴｉＯ_2n-1）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、水酸化カルシウム｛Ｃａ（ＯＨ）₂ ｝、酸化アルミニウムマグネシウム（ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、カオリンクレー（Ａｌ₂ Ｏ₃ ・２ＳｉＯ₂ ・２Ｈ₂ Ｏ）、パイロフィライト（Ａｌ₂ Ｏ₃ ・４ＳｉＯ₂ ・Ｈ₂ Ｏ）、ベントナイト（Ａｌ₂Ｏ₃ ・４ＳｉＯ₂ ・２Ｈ₂ Ｏ）、珪酸アルミニウム（Ａｌ₂ ＳｉＯ₅ 、Ａｌ₄ ・３ＳｉＯ₄ ・５Ｈ₂ Ｏ等、珪酸マグネシウム（Ｍｇ₂ ＳｉＯ₄ 、ＭｇＳｉＯ₃ 等）、珪酸カルシウム（Ｃａ₂ ・ＳｉＯ₄ 等）、珪酸アルミニウムカルシウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ・ＣａＯ・２ＳｉＯ₂ 等）および珪酸マグネシウムカルシウム（ＣａＭｇＳｉＯ₄ ）などが挙げられる。
【００１９】
この一般式（Ｉ）で表される無機添加材は、単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。これら無機添加材のうち、特にマイカおよびカオリンクレーが有利に適合する。
【００２０】
すなわち、折り返し部11の端末11ａを、被覆ゴム４で被覆することによって、端末11ａを起点として発生するゴムの亀裂は、被覆ゴム４に含有された無機添加材に行く手を阻まれ、その進展速度が格段に遅くなる結果、ゴムの亀裂がセパレーションに発展するのを回避する。
【００２１】
この無機添加材の含有量は、ゴム１００重量部に対して１〜３０重量部、より好ましくは１０〜２０重量部とする必要がある。なぜなら、無機添加材の含有量が１重量部未満では、上記した無機添加材による亀裂の進展を抑制する効果が十分に得られず、一方３０重量部をこえると、ゴムの耐破壊特性自体が失われることになるからである。とりわけ、無機添加材は、端末11ａのコード端付近に集中して含有することが有利である。
【００２２】
ここで、被覆ゴム４に含有させる無機添加材としては、その最大径ａに対する厚みｂの比ａ／ｂが２〜３０程度の扁平形状のものを用いて、その最大径が折り返し部11のコード軸方向と沿う向きに配向することが好ましい。すなわち、扁平形状の無機添加材を折り返し部11のコード軸方向と沿う向きに配向して、内層ゴム40中に含有させることによって、端末11ａを起点とする亀裂は、折り返し部11のコード軸方向を横切る向きへの進展が阻害され、残るコード軸方向へ進展する結果、セパレーションがより抑制されるのである。
【００２３】
また、被覆ゴム４は１００％伸長時の引張応力が３．０〜１０．０ＭＰａである、ゴム組成物に成ることが好ましい。なぜなら、被覆ゴム４の１００％伸長時の引張応力が３．０ＭＰａ未満では、配合した無機添加材による破壊特性への悪影響が大きくなる傾向が現れ、逆に同引張応力が１０．０ＭＰａをこえると、配合した無機添加材による被覆ゴムあいの歪みが小さくなり、亀裂の成長を抑制する効果が発現しにくくなる。
ここに、上記の引張応力は、ＪＩＳＫ６３０１（１９９５）に準拠して測定した値を採用する。
【００２４】
なお、被覆ゴム４の厚さは、０．３〜１．０mm程度とすることが好ましい。
同様に、被覆ゴム４は、少なくとも端末11ａを覆うことが重要であるが、好ましくは端末11ａを始点として折り返し部11の５〜１５mmにわたる範囲を、複合ゴム４で覆うことが有利である。
【００２５】
また、被覆ゴム４を２層構造、すなわち端末11ａを直接に覆う内層ゴムに上記した無機添加材を含有させたゴム材を適用し、その外側に内層ゴムより小さい引張応力を有する外層ゴムを配置する構造とすることも、端末11ａを起点とするゴムの亀裂の伝播を遅らせるのに有効である。
【００２６】
その際、被覆ゴム４の内層ゴムの１００％伸長時の引張応力Ｍ_A と、外層ゴムの１００％伸長時の引張応力Ｍ_B との比Ｍ_A ／Ｍ_B が１．３〜５．０であることが好ましい。なぜなら、この比が１．３未満では、カーカスコードの端末に集中する歪を緩和する効果が不十分であり、一方５．０をこえると、コード端末とゴムとの間に生じる歪が大きくなり、界面剥離が生じる可能性があるからである。
【００２７】
さらに、図１に示すように、上記の複合ゴム４のタイヤ幅方向外側に外側ゴム６を配置することが有利である。すなわち、複合ゴム４の外側を、特に複合ゴム４よりも小さい引張応力を有する外側ゴム６を配置し、折り返し部11の端末11ａに集中する歪みを、この外側ゴム６にて緩和することによって、端末11ａを起点とするゴムの亀裂の発生時期を遅らせ、セパレーションの抑制をより確実にすることができる。
【００２８】
従って、外側ゴム６を構成するゴム組成物は、１００％伸長時の引張応力が１．５〜５．０ＭＰａの範囲であり、かつ被覆ゴム４の同引張応力より小さいことが推奨される。
【００２９】
さらにまた、図２に示すように、ビードコア３まわりのカーカスプライの外側に補強層７を設けることによって、ビード部剛性をより高めることができる。この補強層７は、例えばスチールまたは化学繊維のワイヤの複数本をタイヤの径方向に対して傾けて配列した、ゴム引き布から成り、ビードコア３を中心としてタイヤの内側から外側へカーカスプライに沿って設けたものである。
【００３０】
【実施例】
図２に示したビード部構造を有するトラックおよびバス用ラジアルタイヤを、サイズ１１／７０Ｒ２２．５にて試作した。また、比較として、被覆ゴム４および外側ゴム６を配置しない、従来のビード部構造に従う従来タイヤについても、同様のサイズにて試作した。ここで、被覆ゴム４および外側ゴム６には、表１に示すゴム配合種を、表２に示すところに従って組み合わたものを用いた。
かくして得られた各タイヤについて、ドラム耐久性試験を行った結果について、各種ゴム層の引張応力に併せて、表３に示す。
【００３１】
なお、ドラム耐久性は、供試タイヤを標準リムに組み付けたのち、８５０ｋｐａの空気圧に調整するとともに、５００Ｎの荷重を負荷して、半径１．７ｍのドラム上を６０ｋｍ／ｈの速度で走行させて、ビード部故障によって走行不能になるまでの走行距離を測定し、従来タイヤの走行距離を１００として指数化することにより評価した。この指数が大きいほど、耐久性に優れることを示している。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【表２】

【００３４】
【表３】

【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、カーカス折り返し部の端末を起点としたゴム亀裂の進展を有利に抑制し、セパレーションの発生を確実に回避するため、ビード部の耐久性を在来に比較して格段に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従うタイヤの幅方向断面を示す図である。
【図２】この発明に従う別のタイヤの幅方向断面を示す図である。
【符号の説明】
１カーカス
２ビード部
３ビードコア
４被覆ゴム
５スティフナー
６外側ゴム
７補強層
10 カーカス本体
11 折返し部
11ａ端末

Claims

一対のビードコア間でラジアル方向に延びるゴム被覆コードのプライによるカーカス本体と、該プライを各ビードコアのまわりにそれぞれタイヤの内側から外側へ巻返してタイヤ径方向外側に延ばした折返し部とから成るカーカスを骨格とする、空気入りラジアルタイヤにおいて、折り返し部の少なくとも端末を覆う、被覆ゴムを有し、該被覆ゴムはゴム１００重量部に対して次式で表される無機添加材を１〜３０重量部配合したゴム組成物から成ることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
ｍＭ ¹ ・ｘＳｉＯｙ・ｚＨ ₂ Ｏ
（ここで、Ｍ ¹ ：Ａｌ、Ｍｇ、ＴｉおよびＣａから選ばれる少なくとも１種の金属、その酸化物またはその水酸化物であり、ｍ：１〜５の整数、ｘ：０〜１０の整数、ｙ：２〜５の整数、ｚ：０〜１０の整数である）
請求項１において、無機添加材は扁平形状を有することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
請求項２において、無機添加材はその最大径ａに対する厚みｂの比ａ／ｂが２〜３０であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
請求項２または３において、無機添加材は、その最大径が折り返し部のコード軸方向と沿う向きに配向することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
請求項１ないし４のいずれかにおいて、被覆ゴムを構成するゴム組成物の１００％伸長時の引張応力が３．０〜１０．０ＭＰａであることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
請求項１ないし５のいずれかにおいて、被覆ゴムのタイヤ幅方向外側に外側ゴムを配置したことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
請求項６において、外側ゴムを構成するゴム組成物は、１００％伸長時の引張応力が１．５〜５．０ＭＰａであることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
請求項１ないし７のいずれかにおいて、ビードコアまわりのカーカスプライの外側に補強層を設けたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。