JP2000335206A

JP2000335206A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2000335206A
Application number: JP11144451A
Authority: JP
Inventors: Shinya Harikae; 紳也張替
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2000-12-05

Abstract

(57)【要約】【課題】高強度フィラメントからなる偏平スチールコ
ードをベルト層に使用することにより、タイヤ動特性を
損なうことなく軽量化を可能にした空気入りタイヤを提
供すること。【解決手段】複数のフィラメント１０を撚り合わせた
スチールコード４からなるベルト層３をトレッド部に有
する空気入りタイヤにおいて、スチールコード４は、
コード横断面形状が偏平であり、コード横断面におけ
る長径ｂと短径ａとの比ａ／ｂで定義される偏平比が
０．４０〜０．６５であり、コード横断面の偏平面を
ベルト層３の面方向に沿わせており、フィラメント１
０の強度が３５００ＭＰａ以上であること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤ動特性（コ
ーナリング特性）を損なうことなく、軽量化、及び高速
耐久性の改善を可能にした空気入りタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空気入りタイヤのベルト層補強素
子として、１×４構造、１×５構造等のような複数のフ
ィラメントを撚り合わせたスチールコードが用いられて
いる。省エネルギー、省資源といった環境的な配慮から
空気入りタイヤについても軽量化が望まれているが、空
気入りタイヤが動的に使用される圧力容器であることか
ら、ベルト層の軽量化に当たっては、スチールコードを
構成するフィラメントの面積強度を高めて、スチール使
用量を削減する方向に進んでいる。

【０００３】しかしながら、フィラメントの面積強度を
高めてスチール使用量を削減した場合、ベルト層の破壊
強度は維持されるが、ベルト層の周方向引張剛性や、ベ
ルト面内曲げ剛性はスチール使用量に大きく依存するた
め、タイヤ動特性を悪化させるという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高強
度フィラメントからなる偏平スチールコードをベルト層
に使用することにより、タイヤ動特性（コーナリング特
性）を損なうことなく、軽量化、及び高速耐久性の改善
を可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のフィラ
メントを撚り合わせたスチールコードからなるベルト層
をトレッド部に有する空気入りタイヤにおいて、前記ス
チールコードは、コード横断面形状が偏平であり、
コード横断面における長径ｂと短径ａとの比ａ／ｂで定
義される偏平比が０．４０〜０．６５であり、コード
横断面の偏平面を前記ベルト層の面方向に沿わせてお
り、前記フィラメントの強度が-1500d+4000(MPa)以上
（dはフィラメント径(mm)）であることを特徴とする。

【０００６】このようにスチールコードを構成するフィ
ラメントの強度を-1500d+4000(MPa)以上という高強度に
することで、ベルト層のスチールコード使用量を削減し
てもベルト層の破壊強度を等価にすることが可能であ
る。なお、従来ベルト補強コードを構成するフィラメン
ト強度は、素線径が0.25mmのもので3200〜3300MPa程度
のいわゆるハイテン材が主流であり、ごく一部でスーパ
ーハイテン材と呼ばれる3500〜3600MPaのものが用いら
れている。

【０００７】フィラメントの面積強度を高めて、ベルト
層の破壊強度を落すこと無く、コードの打込み本数を減
らしタイヤを軽量化した場合、タイヤ高速回転時にベル
ト層に発生する遠心力が低減され高速耐久性が改善され
るが、ベルト層の周方向引張剛性や、面内曲げ剛性（ベ
ルト層の幅方向への曲げ剛性）が低下するためタイヤと
しての動特性は低下する。ここで、スチールコードの偏
平率を0.40〜0.65と従来一般的に用いられてきた偏平コ
ードよりも低くし、コードの偏平面をベルト層の面方向
に沿わせて配置することにより、コード自体のベルト面
内方向の曲げ剛性が高められ、プライ間の層間せん断力
も有効に働くことから、タイヤの動特性の低下を抑制す
ることが可能である。ここで、コード横断面とは、コー
ド長手方向に対して直角な断面をいう。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の空気入りタイヤは、図１
に示すように、左右一対のビード部にカーカス層１の両
端部が装架され、トレッド部２におけるカーカス層１の
外側に２枚のベルト層３、３がタイヤ周方向にタイヤ１
周に亘って配置されている。２枚のベルト層３、３は、
それぞれ、偏平断面を有する複数本のスチールコード４
がその偏平面をベルト層の面方向に沿わせるようにゴム
に埋設してに構成されている。このスチールコード４の
横断面形状は、図２に示すように構成されている。

【０００９】スチールコード４は、図２に示すように、
Ｎ本のフィラメント１０が撚り合わされた１×Ｎ構造で
あり（図２ではＮ＝５）、かつフィラメント間に隙間を
形成するようにしたオープン構造になっており、しか
も、コード横断面形状が偏平に押し潰された形状になっ
ている。Ｎは３〜１２本であるとよい。

【００１０】図２に例示したスチールコード４のオープ
ン構造は、その横断面においてフィラメント同士が少な
くとも１ヶ所で接触していて、全部のフィラメントが接
触することのない不完全オープン構造でもよいが、その
長手方向のいずれの箇所でも全てのフィラメントの相互
間が離隔した完全オープン構造であるのが理想的であ
る。

【００１１】スチールコード４の横断面における長径b
と短径aとの比で定義される偏平比a/bは0.40〜0.65の範
囲にある。偏平比が0.40未満では、ベルトエッジ部にお
いてプライ間セパレーションが発生した場合における亀
裂の進展が速いため耐久性に劣る。このような偏平コー
ドは、撚り線直前のプレフォーミング（型付け）工程で
の大きな型付けを施した後に撚り合わされたスチールコ
ードを、矯正ローラ間を通過させ圧延することで得られ
る。

【００１２】フィラメント１０の強度は、-1500d+4000
(MPa)以上（dはフィラメント径(mm)）であることが重要
である。その強度が-1500d+4000(MPa)未満でスチールコ
ード使用量を削減した場合には、タイヤの圧力容器とし
ての機能を低下してしまう。フィラメント１０中の炭素
の重量分率としては、０．９０〜１．０５ｗｔ％である
ことが好ましい。０．９０ｗｔ％未満では-1500d+4000
(MPa)以上の強度を達成するためには、強度の伸線加工
を施す必要があるため、フィラメントの表面加工度が内
部に比べて相対的に高くなり、靭性に劣るので好ましく
ない。また１．０５ｗｔ％を超えると、パーライト組織
中の炭化物（セメンタイト）分率が高くなるため、伸線
加工が困難で、靭性に劣ることから好ましくない。

【００１３】フィラメント１０の径は、０．１５〜０．
４５ｍｍの範囲にするのがよい。０．１５ｍｍ未満で
は、フィラメント１０が細くなりすぎてベルト層３の剛
性が不十分になり、トレッド面の耐摩耗性が低下するお
それがある。一方、０．４５ｍｍを超えるとベルト層の
面外曲げ剛性に劣るため、実車乗り心地性に劣るととも
に、スラローム耐久性に劣る（ベルトコード破断が生じ
易い）ため好ましくない。

【００１４】また、ベルト層３の幅方向端部（以下、ベ
ルトエッジという）におけるベルト層相互間のゲージが
ベルト層３の幅方向中央部（以下、ベルトセンターとい
う）におけるベルト層相互間のゲージの２倍以上５倍以
下にするとよい。すなわち、偏平スチールコードをベル
ト層に用いた場合、コード横断面が真円形のスチールコ
ードを用いる場合に比し、有効な層間せん断力を発現す
るのに有利であるが、ベルトエッジではコードの自由度
が高いためベルトセンターに比し層間せん断力に伴い発
生する熱量が大きく、結果としてベルトエッジでの荷重
耐久性の低下を起こし易いという欠点がある。そこで、
ベルトエッジでのベルト層相互間のゲージをベルトセン
ターでのベルト層相互間のゲージの２倍以上５倍以下に
して、ベルトエッジでのベルト層相互間のゲージを大き
くすれば、ベルトエッジでのコードの動きを抑制してコ
ードの自由度を低減できるからである。ここで、ベルト
層相互間のゲージ（すなわち、プライ間ゲージ）とは、
隣接する２つのベルト層において一方のベルト層のコー
ドと他方のベルト層のコードとの間の距離をいう。

【００１５】一方、ベルトエッジでのコードの自由度を
低減するために、上記のようにベルトエッジでのベルト
層相互間のゲージを大きくする代わりに、又は大きくす
るに加えて、ベルトエッジの外側に、タイヤ周方向に対
するコード角度が略ゼロ度で、繊維コードからなるベル
トカバー層を配設してもよい。この繊維コードを構成す
る繊維としては、スチールフィラメント、炭素繊維等の
無機繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維等の有機繊
維などのいずれでもよい。ベルトカバー層の配設は、例
えば、１本又は数本の繊維コードをゴムに埋設してなる
テープ状物をベルトエッジの外側に、タイヤ周方向に対
するコード角度が略ゼロ度で、螺旋状に巻回することに
よればよい。また、上記ベルトカバー層はベルト幅全体
にわたって配置する必要はなく、少なくとも幅方向端部
を被覆することが重要である。耐久性改善と軽量化の両
立という観点から、幅２０〜４０mmの範囲で巻き付けて
あることが好ましい。

【００１６】さらに、スチールコード４は、ベルト層構
成前において、４９ニュートン引張荷重負荷時の伸びが
０．６％未満であるのがよい。伸びが０．６％以上にな
ると、コードをゴムで圧延被覆する、いわゆるカレンダ
ー工程でコードの長手方向の寸法変化が大き過ぎるため
加工性に劣るため好ましくない。

【００１７】

【実施例】タイヤのベルト層構造を図１とし、タイヤサ
イズを195/65 R15とする点を共通にし、ベルト層を構成
するスチールコードを表１〜表３に示す諸元のように異
ならせた空気入りタイヤを製作した（実施例１〜１２、
比較例１〜５）。これらのタイヤにつき、下記により
ベルト重量（ベルト層重量）、水圧耐久性、コーナリン
グ特性、高速耐久性、荷重耐久性、および荷重耐久試験
破壊形態、を評価した。この結果を表１〜表３に示す。

【００１８】ベルト重量：タイヤ成型前の未加硫状態の
ベルト材の重量を測定。比較例１を１００とする指数で
表す。指数値の小さい方が軽量である。

【００１９】同様にベルト層＋ベルトカバー層重量につ
いてもタイヤ成形前の未加硫状態での重量を測定した。

【００２０】水圧耐久性：１５×６ＪＪの水圧試験用の
リムに組んだ各試験タイヤを水圧により内圧２００ｋPa
まで上昇させ、15分間保持する。その後１５０ｋPa／ｍ
ｉｎ．で水圧により昇圧し、タイヤが破壊時の圧力を求
め、比較例１を１００とする指数で表した。指数の大き
い方が水圧耐久性に優れる。

【００２１】コーナリング特性：ドラム表面が平滑な鋼
製でかつ直径が1707mmであるドラム試験機を用い、周辺
温度を25±３℃に制御し、リムサイズ１５×６ＪＪのリ
ムに試験内圧２００ｋＰａで組み込んだ試験タイヤを、
４０００Ｎの荷重を負荷し、走行速度10km/hr、スリッ
プ角右１°のときの横力と、スリップ角左１°のときの
横力の絶対値の平均を求め、基準タイヤと比較、指数表
示した。この数値が大きいほど、コーナリング特性に優
れる。

【００２２】高速耐久性：ドラム表面が平滑な鋼製でか
つ直径が1707mmであるドラム試験機を用い、周辺温度を
38±３℃に制御し、リムサイズ１５×６JＪのリムに試
験内圧220kPaで組み込んだ試験タイヤを、走行速度120k
m/hr，荷重JATMA(1998年版) 最大荷重の88% 条件下で20
分間走行させる。完走したら引き続き速度を10km/hr上
げて20分間走行させる。このようにして速度上昇と20分
間走行を中断することなく繰返して、タイヤが破壊する
まで試験を続ける。破壊までの総走行距離を比較タイヤ
1を100として指数表示した。指数値の大きい方が高速耐
久性に優れる。

【００２３】荷重耐久性および荷重耐久試験破壊形態：
ドラム表面が平滑な鋼製でかつ直径が1707mmであるドラ
ム試験機を用い、周辺温度を38±３℃に制御し、リムサ
イズ１５×６JＪのリムに試験内圧１８０ｋPaで組み込
んだ試験タイヤを、走行速度８０km/hr 、荷重JATMA(19
98年版) 最大荷重の88％条件下で２時間走行させる。完
走したら引き続き荷重を13%ずつ上げて２時間走行させ
る。このようにして荷重上昇と２時間走行を中断するこ
となく繰返して、タイヤが破壊するまで試験を続ける。
破壊までの総走行距離を比較タイヤ1を100として指数表
示した。指数値の大きい方が荷重耐久性に優れる。また
破壊した試験タイヤを解体してタイヤの破壊形態を調査
した。ベルトエッジセパレーションが発生してるものの
方がビードフィラー（ビードエイペックス）の動きが大
きくなり荷重耐久性に悪影響を及ぼすものと推察され
る。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】表１において、比較例１は、フィラメント
強度が低く（３２５０ＭＰａ）、かつ偏平比＝１のコー
ド横断面が真円形の従来のスチールコードを用いた場合
である。比較例２は、偏平比＝０．５の偏平コードであ
るがフィラメント強度が低い場合であり（３２５０ＭＰ
ａ）、軽量化できるが水圧耐久性に劣る。比較例３は、
フィラメント強度は高いが（（３９００ＭＰａ）、偏平
比が大きすぎる場合であり（０．７）、軽量化できるが
コーナリング特性が悪い。比較例４は、フィラメント強
度は高いが（（３９００ＭＰａ）、偏平比が小さすぎる
場合であり（０．３８）、軽量化できるが荷重耐久性が
悪い。これに対し、実施例１〜３では、軽量化でき、か
つ水圧耐久性、コーナリング特性、高速耐久性、荷重耐
久性のいずれをも損なうものではない。

【００２８】表２において、比較例５は、フィラメント
強度が低く（３２５０ＭＰａ）、かつ偏平比＝１のコー
ド横断面が真円形の従来のスチールコードを用いた場合
であり、ベルトエッジでのプライ間ゲージをベルトセン
ターでのプライ間ゲージの３．６倍にしているが（プラ
イ間ゲージ（エッジ／センター）＝３．６）、水圧耐久
性、コーナリング特性、高速耐久性、荷重耐久性のいず
れにおいても優れるところがない。実施例４〜６は、プ
ライ間ゲージ（エッジ／センター）＝２．０〜５．０の
場合であり、プライ間ゲージ（エッジ／センター）が小
さすぎる場合（実施例１）および大きすぎる場合（実施
例７）に比して、水圧耐久性、コーナリング特性、高速
耐久性、荷重耐久性のいずれかに優れている。

【００２９】表３において、実施例１はベルトエッジの
外側にベルトカバー層を配設していない場合であり、実
施例８はベルトカバー層を配設してはいるがその幅が狭
すぎる場合であり（１０ｍｍ）、実施例１２はベルトカ
バー層を配設してはいるがその幅が広すぎる場合である
（５０ｍｍ）。実施例８〜１１は、ベルトカバー層の幅
が２０〜４０ｍｍの場合であって、実施例１、８および
実施例１２に比し、水圧耐久性、コーナリング特性、高
速耐久性、荷重耐久性のいずれかに優れている。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、複数の
フィラメントを撚り合わせたスチールコードからなるベ
ルト層をトレッド部に有する空気入りタイヤにおいて、
前記スチールコードは、コード横断面形状が偏平であ
り、コード横断面における長径ｂと短径ａとの比ａ／
ｂで定義される偏平比が０．４０〜０．６５であり、
コード横断面の偏平面を前記ベルト層の面方向に沿わせ
ており、前記フィラメントの強度が-1500d+4000(MPa)
以上（dはフィラメント径(mm)）であるために、タイヤ
動特性を損なうことなく軽量化、及び高速耐久性の改善
をはかることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気入りタイヤのベルト構造の一例を
示すタイヤ子午線方向要部断面図である。

【図２】本発明の空気入りタイヤのベルト層に用いるス
チールコードの一例の横断面図である。

【符号の説明】

１カーカス層２トレッド部３ベルト層４スチールコード１０フィラメント

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のフィラメントを撚り合わせたスチ
ールコードからなるベルト層をトレッド部に有する空気
入りタイヤにおいて、前記スチールコードは、コード
横断面形状が偏平であり、コード横断面における長径
ｂと短径ａとの比ａ／ｂで定義される偏平比が０．４０
〜０．６５であり、コード横断面の偏平面を前記ベル
ト層の面方向に沿わせており、前記フィラメントの強
度が-1500d+4000(MPa)以上（dはフィラメント径(mm)）
である空気入りタイヤ。
【請求項２】上記フィラメント中の炭素の重量分率が
０．９０〜１．０５重量％である請求項１記載の空気入
りタイヤ。
【請求項３】上記ベルト層の幅方向端部におけるベル
ト層相互間のゲージが上記ベルト層の幅方向中央部にお
けるベルト層相互間のゲージの２倍以上５倍以下である
請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】上記ベルト層のラジアル方向外側に、タ
イヤ周方向に対するコード角度が略０度で、繊維コード
からなるベルトカバー層を配設した請求項１、２、また
は３記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】上記ベルト層のラジアル方向外側で、か
つ上記ベルト層の幅方向端部を被覆するように、タイヤ
周方向に対するコード角度が略０度で、繊維コードから
なる幅２０〜４０mmのベルトカバー層を配設した請求項
１、２、または３記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】前記スチールコードは、ベルト層構成前
において、４９ニュートン引張荷重負荷時の伸びが０．
６％未満である請求項１乃至５のいずれか１項記載の空
気入りタイヤ。