JP5293290B2

JP5293290B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5293290B2
Application number: JP2009057498A
Authority: JP
Inventors: 松田　　淳; 寛畑
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2029-03-11
Also published as: JP2010208524A

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、タイヤ内部からの空気漏れを抑制すると共に、カーカス層の折り返し端部におけるゴムの酸化劣化を抑制して耐久性を向上させるようにした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤのカーカス層として使用される有機繊維や金属繊維を撚り合わせたカーカスコードは、これを被覆するコートゴムがコード内部まで完全に浸透し難いため、コード内部の長手方向に沿って空隙が形成され、コードの長手方向に対する通気性が高くなっている。このため、空気充填タイヤでは、時間の経過と共に、インナーライナー層を透過した空気がカーカス層に到達し、この空気がカーカスコードをバイパスとして流れて折り返し端部に至り、折り返し端末から周囲のゴムに拡散して外部に漏れるという現象が生じる。そして、カーカス層の折り返し端末から拡散した空気は、周囲のゴムを酸化劣化させて、ビード部やサイドウォール部の耐久性を低下させるという問題があった。

このような空気漏れが生じる要因としては、空気透過防止層としてのインナーライナー層の厚さの不均一性が挙げられる。すなわち、インナーライナー層は、タイヤ加硫成形時の膨径工程において、クラウン部が他の部位よりも薄肉に形成されるため、タイヤ内部からの空気の透過速度が速く、クラウン部におけるカーカスコードに早期に侵入した空気が、サイドウォール側の折り返し端部まで押し流されて折り返し端末から拡散し、これが周囲のゴムを酸化劣化させて、ビード部やサイドウォール部の耐久性を低下させる原因になっていた。

したがって、カーカス層の折り返し端部は、その折り返し高さが高くなるほどビード部或いはサイドウォール部におけるゴム層の薄い領域に終端するために、カーカス層の折り返し高さが高いほど周囲のゴムの酸化劣化が促進されて、ビード部やサイドウォール部の耐久性を低下させると同時に、外部への空気漏れを増大させていた。

上述する問題を解消させるために、本発明者は、タイヤのクラウン部ではタイヤの耐圧性を阻害しない範囲において、空気のバイパスとなるカーカス層を極力少なくすること、さらには、カーカス層の折り返し端部側ではタイヤの運動性能を阻害しない範囲において、カーカス層の折り返し高さを極力低くすると共に、折り返し端末の近傍に空気の透過を抑制するための新たな手段を設けること、にそれぞれ着目して本発明を完成するに至った。

従来、車内騒音を低減させるなどのために、タイヤのクラウン部におけるカーカス層を中抜き構造にすると共に、カーカス層の折り返し高さを低くするようにした提案（例えば、特許文献１参照）がある。しかしながら、これらの提案では空気漏れの低減効果やゴム層の酸化劣化防止効果がある程度は期待できるものの、カーカス層の折り返し端部における耐久性の低下を抑制する対策としては未だ充分には満足し得るものではなかった。

特開２００１ー１８７５１１号公報

本発明は、上述する問題点を解消するもので、タイヤ内部からの空気漏れを抑制すると共に、カーカス層の折り返し端部におけるゴムの酸化劣化を抑制して耐久性を向上させるよう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、左右一対のビード部に埋設したビードコアの周囲にタイヤ内側から外側に向けて巻上げられた少なくとも一層のカーカス層と、該カーカス層の外周側に層間で互いにコード方向を交差させた少なくとも二層のスチールコードからなるベルト層とを配置した空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層のうち最もタイヤ内側に位置する最内カーカス層を、前記ベルト層の両端部よりもタイヤ内側の領域において左右に分断して離間部を形成し、該最内カーカス層の離間部の位置に、タイヤ周方向に対するコード角度を０〜４０°とするゴム被覆した繊維コード層又は空気透過係数を（１〜１００）×１０ ^-12 ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ ² ・ｓｅｃ・ｃｍＨｇとする空気透過防止層を配置すると共に、前記最内カーカス層の巻上げ端末の高さをタイヤ断面高さの２５％以下にし、かつ該カーカス層の巻上げ端末のタイヤ幅方向外側に空気透過係数が（１〜１００）×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇの空気透過防止層を配置したことを特徴にする。

さらに、上述する構成において、以下（１）〜（３）に記載するように構成することが好ましい。

（１）前記離間部における離間幅をベルト最大幅の５０〜９５％にする。
（２）前記最内カーカス層のタイヤ内側で、かつ少なくとも前記ベルト層の両端部からタイヤ断面高さの５０％に至る領域に空気透過係数が（１〜１００）×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇの空気透過防止層を配置する。
（３）前記ビード部の外壁にタイヤ周方向に延在するリムプロテクトバーを形成し、該リムプロテクトバーの空気透過係数を（１〜１００）×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇにする。

本発明によれば、カーカス層のうち最もタイヤ内側に位置する最内カーカス層を、ベルト層の両端部よりもタイヤ内側の領域において左右に分断したので、クラウン部におけるインナーライナー層を透過した空気が最内カーカス層に侵入する量を低減して、タイヤ内部からの空気漏れを抑制することができる。
しかも、最内カーカス層の離間部の位置に、タイヤ周方向に対するコード角度を０〜４０°とするゴム被覆した繊維コード層又は空気透過係数を（１〜１００）×１０ ^-12 ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ ² ・ｓｅｃ・ｃｍＨｇとする空気透過防止層を配置したので、透過した空気の拡散を一層抑制することが可能になり、ゴム被覆した繊維コード層を配置した場合にあっては、離間部における剛性が確保されてタイヤの運動性能（操縦安定性）の低下を抑制することができる。

さらに、最内カーカス層の巻上げ端末の高さをタイヤ断面高さの２５％以下にすると共に、この巻上げ端末のタイヤ幅方向外側に空気透過係数が（１〜１００）×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇの空気透過防止層を配置したので、巻上げ端末から周囲のゴム層に拡散する透過空気を抑制して、最内カーカス層の巻上げ端部における耐久性の低下を抑制することができる。

本発明の実施形態による空気入りタイヤの要部を示す断面図である。図１のタイヤのカーカスコードの端末における実施形態を示す一部断面図である。本発明の実施形態による空気入りタイヤのトレッド部を示す一部断面図である。本発明の実施形態による図３に相当する一部断面図である。本発明の別の実施形態による空気入りタイヤを示す半断面図である。本発明のさらに別の実施形態による空気入りタイヤを示す半断面図である。

図１において、本発明の空気入りタイヤ１は、左右一対のビード部２、２に埋設したビードコア３、３の周囲にタイヤ内側から外側に向けて巻上げられた少なくとも一層（図では一層）のカーカス層４と、トレッド部５におけるカーカス層４の外周側に層間で互いにコード方向を交差させた少なくとも二層（図では二層）のスチ−ルコ−ドからなるベルト層６、６とを配置している。なお、図中８はサイドウォール部、９はビードフィラーをそれぞれ示している。

そして、本発明では、カーカス層４のうち最もタイヤ内側に位置する最内カーカス層４を、ベルト層６の両端部６ａ、６ａよりもタイヤ内側の領域において左右に分断して離間部Ｒを形成すると共に、その巻上げ端末４ａの高さＨをタイヤ断面高さＳＨの２５％以下、好ましくは３〜２０％にし、かつカーカス層４の巻上げ端末４ａのタイヤ幅方向外側に空気透過係数が（１〜１００）×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ、好ましくは（１〜５０）×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇの空気透過防止層７を配置している。

このように最内カーカス層４をベルト層６のタイヤ内側において左右に分断したので、クラウン部におけるカーカス層４の一部削減によりタイヤ重量の低減を可能にすると同時に、クラウン部におけるインナーライナー層を透過した空気が最内カーカス層４に侵入する量を低減して、タイヤ内部からの空気漏れを抑制することができる。
さらに、本発明では、後述するように、最内カーカス層４の離間部Ｒの位置に、タイヤ周方向に対するコード角度を０〜４０°とするゴム被覆した繊維コード層１１又は空気透過係数を（１〜１００）×１０ ^-12 ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ ² ・ｓｅｃ・ｃｍＨｇとする空気透過防止層１２を配置するようにしている。

さらに、最内カーカス層４の巻上げ端末４ａの高さＨをタイヤ断面高さＳＨの２５％以下にすると共に、この巻上げ端末４ａのタイヤ幅方向外側に空気透過係数が（１〜１００）×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇの空気透過防止層７を配置したので、巻上げ端末４ａから周囲のゴム層に拡散する透過空気を抑制して、最内カーカス層４の巻上げ端部における耐久性の低下を抑制することができる。

ここで、巻上げ端末４ａの高さＨがタイヤ断面高さＳＨの２５％超になると、巻上げ端末４ａがゴムの肉厚が薄いサイドウォール部８の領域に終端することになるため、カーカス層４を通過した空気が肉厚の薄いサイドウォール部８におけるゴムを早期に酸化劣化させて、サイドウォール部８を早期に破壊させることになる。なお、巻上げ端末４ａの高さＨの下限値は、特に限定されるものではないが、ビードコア３によるカーカス層４の係止効果が低下してタイヤの運動性能に悪影響を及ぼすことのないように、タイヤ断面高さＳＨの５％程度に設定するとよい。

また、空気透過防止層７の空気透過係数が１×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ未満では柔軟性が不足して屈曲疲労性の低下により耐久性が悪化することになり、１００×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ超になると空気透過防止効果を充分に発揮できなくなる。

上述する空気透過防止層７の厚さやタイヤ径方向の幅は、特に限定されるものではないが、その厚さを０．０５〜１．０ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．５ｍｍにすると共に、最内カーカス層４の巻上げ部との重なり幅を巻上げ端末４ａの高さＨの２５〜１００％、好ましくは２５〜５０％になるように調整するとよい。空気透過防止層７の厚さが０．０５ｍｍ未満では空気透過防止機能が充分には得られず、１．０ｍｍ超ではタイヤ重量の増加原因になる。また、最内カーカス層４の巻上げ部との重なり幅が巻上げ端末４ａの高さＨの２５％未満では空気透過防止機能が充分には得られず、１００％超になると最内カーカス層４と空気透過防止層７との剛性差が大きくなり過ぎて、最内カーカス層４の端末４ａの近傍における剛性段差に伴う応力の集中により、耐久性が低下する原因になる。

上述する空気透過防止層７を構成する材料は、特に限定されるものではないが、ブチルゴム、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、エチレンビニルアルコール共重合体などが好ましく使用される。

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド系樹脂やそのアルコキシアルキル化物又はメトキシメチル化物、ポリエステル系樹脂、ポリニトリル系樹脂、ポリメタクリレート系樹脂、ポリビニル系樹脂、セルロース系樹脂、フッ素系樹脂、イミド系樹脂などが好ましく使用される。

また、熱可塑性エラストマー組成物は、上述した熱可塑性樹脂とエラストマーとをブレンドして構成するとよい。熱可塑性エラストマー組成物を構成するエラストマーとしては、例えば、ジエン系ゴムやその水添物、オレフィン系ゴム、含ハロゲンゴム、シリコンゴム、含イオウゴム、フッ素ゴム、熱可塑性エラストマーなどが好ましく使用される。

上述する熱可塑性エラストマー組成物において、熱可塑性樹脂とエラストマーとの組成比は、特に限定されるものではないが、熱可塑性樹脂のマトリクス中にエラストマーが不連続相として分散した構造となるようにするとよい。この場合において、熱可塑性樹脂とエラストマーとの重量比を９０／１０〜３０／７０にするとよい。

エチレンビニルアルコール共重合体は、例えばエチレンと酢酸ビニルとのラジカル重合により得られたエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を加水分解（けん化）することによって製造することができる。本発明では、エチレンビニルアルコール共重合体としてエバールＬ１７１Ｂ（エチレン組成比２．６ｍｏｌ％，クラレ製）、エバールＨ１７１Ｂ（エチレン組成比３．８ｍｏｌ％，クラレ製）などの市販品を単独又は任意の混合物として用いることができる。

本発明において、さらに好ましくは、図２に例示するように、最内カーカス層４の巻上げ端末４ａ及び／又は最内カーカス層４の離間部Ｒにおけるカーカス層４の端末４ｂを、上述する空気透過防止層７と同等な特性を有する厚さ５〜１５０μｍ程度の薄膜１０により被覆するとよい。これにより、最内カーカス層４の端末４ａ、４ｂからの空気の漏れを有効に抑止することができる。

本発明において、最内カーカス層４の離間部Ｒにおける離間幅Ａをベルト最大幅ＢＷの５０〜９５％、好ましくは６０〜９０％にするとよい。これにより、クラウン部におけるインナーライナー層を透過した空気が最内カーカス層４に侵入する量を確実に低減することができる。離間幅Ａがベルト最大幅ＢＷの５０％未満では、透過空気の最内カーカス層４への侵入量を有効に抑制することができなくなり、９５％超ではタイヤの耐久性が低下する恐れがある。

前述するように、本発明では、最内カーカス層４の離間部Ｒの位置に、図３又は図４に示すように、タイヤ周方向に対するコード角度を０〜４０°とするゴム被覆した繊維コード層１１又は空気透過係数が（１〜１００）×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇの空気透過防止層１２を配置している。ここで、ゴム被覆した繊維コード層１１を配置する場合には、最内カーカス層４の端末４ｂと繊維コード層１１の端末１１ｚとの間隔ｘを２ｍｍ以上に設定するとよい。この間隔ｘが２ｍｍ未満では層間剪断力が増加して耐久性が低下する恐れがある。

上述する繊維コード層１１には、カーカス層４と同等の繊維コードを使用するのが好ましく、これに空気透過性の低いゴムを被覆して、繊維コードの角度がタイヤ周方向に対して０〜４０°となるように配置している。これにより、透過空気の拡散を抑制しながら、離間部Ｒにおける剛性を確保してタイヤの運動性能の低下を抑制することができる。

本発明において、さらに好ましくは、図５に例示するように、最内カーカス層４のタイヤ内側で、かつ少なくともベルト層６の両端部６ａ、６ａからタイヤ断面高さＳＨの５０％、好ましくは３０％に至る点Ｐまでの領域Ｑに、上述する空気透過防止層７と同等の特性を有する空気透過係数が（１〜１００）×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇの空気透過防止層１３を配置するとよい。この場合において、上述する空気透過防止層１３は、その上端が一部ベルト層６と重なり合うように配置するとよい。これにより、最内カーカス層４に侵入する透過空気の量を一層効率よく抑制することができる。

本発明の空気入りタイヤ１は、図６に例示するように、ビード部２の外壁にタイヤ周方向に延在するリムプロテクトバー１４を形成する場合がある。この場合において、リムプロテクトバー１４には空気透過係数が（１〜１００）×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇの材料を使用するとよい。これにより、カーカス層４の巻上げ端末４ａから拡散した透過空気を一層効率よく遮断して、タイヤ内部からの空気漏れを確実に抑制することができる。

上述するように、本発明の空気入りタイヤは、カーカス層のうち最もタイヤ内側に位置する最内カーカス層を、ベルト層の両端部よりもタイヤ内側の領域において左右に分断すると共に、この分断した位置にタイヤ周方向に対して所定のコード角度を有する繊維コード層又は所定の空気透過防止係数を有する空気透過防止層を配置し、最内カーカス層の巻上げ端末の高さをタイヤ断面高さの２５％以下にし、かつこの巻上げ端末の外側に所定の空気透過係数を有する空気透過防止層を配置することにより、タイヤ内部からの空気漏れを抑制すると共に、カーカス層の巻上げ端部における耐久性の低下を抑制するもので、比較的薄肉のゴム層からなる乗用車用の空気入りタイヤに対して好ましく適用することができる。

タイヤサイズを２２５／４５Ｒ１８、タイヤの基本構造（ＢＷ＝２００ｍｍ）を図１として、離間部における離間幅の割合（Ａ／ＢＷ）、カーカス巻上げ高さの割合（Ｈ／ＳＨ）、カーカス層の離間部の形態、離間部における補強層の配置の有無をそれぞれ表１のように異ならせると共に、カーカス層の巻上げ端部の外側に空気透過防止層を配置しない従来タイヤ（従来例）及び比較タイヤ（比較例１）と、カーカス層の巻上げ端部の外側に空気透過防止層を配置した本発明タイヤ（実施例１、２）及び比較タイヤ（比較例２）とをそれぞれ作製した。

なお、実施例１、２及び比較例２においてカーカス層の巻上げ端部の外側に配置した空気透過防止層をそれぞれ空気透過係数が２０×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇのナイロン６／６６とイソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物とをブレンドした熱可塑性エラストマー（厚さ０．１ｍｍ）で構成し、実施例１においてカーカス層の離間部に配置した繊維コード層をタイヤ周方向に対して３０°に配置したスチールコードで構成し、実施例２においてカーカス層の離間部に配置した空気透過防止層を巻上げ端部の外側に配置した空気透過防止層と同等の熱可塑性エラストマー（厚さ０．１ｍｍ）により構成した。

これら５種類のタイヤについて、以下の試験方法により、内圧保持性能、耐久性能及び操縦安定性能の評価を行い、その結果を表１に併記した。

〔内圧保持性能〕
各タイヤをリム（サイズ：１８×８Ｊ）に嵌合し、空気圧２５０ｋＰａを充填したうえで、室温２１℃、無負荷条件にて３ケ月放置した後、それぞれ充填内圧を測定し、この充填内圧の低下率を以って内圧保持性能の評価とした。この結果を従来例を１００とする指数により表１に掲載した。数値が小さいほど内圧保持性能が優れていることを示す。

〔耐久性能〕
各タイヤをリム（サイズ：１８×８Ｊ）に嵌合し、空気圧３５０ｋＰａを充填したうえで、７０℃のオーブン内で無負荷条件にて２週間放置した後、空気圧を２００ｋＰａに調整したうえで、ＪＡＴＭＡ規定の最大荷重（６．０３ｋＮ）を負荷させて、速度８０ｋｍ／ｈにてドラム上を走行させ、外観目視によりカーカス層の折り返し端末部の近傍に損傷が確認されるまで走行を続け、損傷の発生を確認した時点で走行を終了させた。そして、この走行距離を以って耐久性の評価とし、この結果を従来例を１００とする指数により表１に掲載した。数値が大きいほど耐久性能が優れていることを示す。

〔操縦安定性〕
各タイヤをリム（サイズ：１８×８Ｊ）に嵌合し、空気圧２５０ｋＰａを充填したうえで排気量２４００ｃｃの試験車両の前後車輪に装着し、アスファルト路面からなるテストコースを平均速度９０ｋｍ／ｈにて走行させ、熟練したテストドライバーによる官能評価を行った。そして、この結果を従来例を５とする１０点法により表１に掲載した。数値が大きいほど操縦安定性能が優れていることを示す。

表１より、本発明タイヤは、従来タイヤに比して、操縦安定性を実質的に阻害することなしに、内圧保持性能及び耐久性能を向上させていることがわかる。なお、比較例１はカーカス層の巻上げ高さが高過ぎると共に、巻上げ端部の外側に空気透過防止層を配置しなかったために、内圧保持性能が極端に低下していた。また、比較例２はカーカス層に離間部を形成しなかったために、巻上げ端部から拡散した透過空気により、カーカス層の巻上げ端部近傍（ビード部）において早期に損傷が発生し耐久性が低下していた。

１空気入りタイヤ
２ビード部
３ビードコア
４カーカス層
６ベルト層
７、１２、１３空気透過防止層
１１繊維コード層
１３リムプロテクトバー
Ｒ離間部
Ａ最内カーカス層の離間幅
ＢＷ最大ベルト幅
Ｈカーカス層の巻上げ端末の高さ
ＳＨタイヤ断面高さ

Claims

左右一対のビード部に埋設したビードコアの周囲にタイヤ内側から外側に向けて巻上げられた少なくとも一層のカーカス層と、該カーカス層の外周側に層間で互いにコード方向を交差させた少なくとも二層のスチールコードからなるベルト層とを配置した空気入りタイヤにおいて、
前記カーカス層のうち最もタイヤ内側に位置する最内カーカス層を、前記ベルト層の両端部よりもタイヤ内側の領域において左右に分断して離間部を形成し、該最内カーカス層の離間部の位置に、タイヤ周方向に対するコード角度を０〜４０°とするゴム被覆した繊維コード層又は空気透過係数を（１〜１００）×１０ ^-12 ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ ² ・ｓｅｃ・ｃｍＨｇとする空気透過防止層を配置すると共に、前記最内カーカス層の巻上げ端末の高さをタイヤ断面高さの２５％以下にし、かつ該カーカス層の巻上げ端末のタイヤ幅方向外側に空気透過係数が（１〜１００）×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇの空気透過防止層を配置した空気入りタイヤ。
前記離間部における離間幅をベルト最大幅の５０〜９５％にした請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記離間部における前記最内カーカス層の端末と前記繊維コード層の端末との間隔を２ｍｍ以上にした請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記最内カーカス層のタイヤ内側で、かつ少なくとも前記ベルト層の両端部からタイヤ断面高さの５０％に至る領域に空気透過係数が（１〜１００）×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇの空気透過防止層を配置した請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
前記ビード部の外壁にタイヤ周方向に延在するリムプロテクトバーを形成し、該リムプロテクトバーの空気透過係数を（１〜１００）×１０^-12ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。