JPH02234807A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、エラストマーで被覆された金属製コードを
ベルト層に適用した空気入りラジアルタイヤに関し、と
くにベルトブライ層のコード折れを回避することで、転
がり抵抗性および運動特性を犠牲にすることなしに耐久
性を向上しようとするものである。

（従来の技術） ラジアルタイヤにおけるベルトプライ層には、直径が０
．２０ｍｍ〜０．３０ｍｍ程度のフィラメントを４本ま
たは５本撚り合わせて構成した、１×４または１×５で
表わされる撚線コード、あるいは２本のフィラメントの
外側に７本のフィラメントを撚合わせて構成した２＋７
で表わされる撚り線コード等が使用され、このようなコ
ードが使用されたタイヤの運動性能、耐久性能および転
がり抵抗性はほぼ満足できるものであった。

ところが最近は乗用車等の高性能化が進み、したがって
装着するタイヤもより優れた性能を具えること、すなわ
ち運動特性を高めることおよび、低燃費に寄与する転が
り抵抗を低くすること、が要求されている。

特開昭５７−１９８１０１号公報には、ベルトプライ層
のコードを撚るかまたは単線のスチールワイヤコード（
以下単線コードを示す）からなる２層のベルト層間にお
けるコードのタイヤ半径方向中心間距離が０．１　ｍｍ
をこえない、さらに１０　ｃｕ＋当りの打込数が６０本
以上のタイヤについての記載がある。このタイヤはベル
トプライ層のコードの中心間距離を１．０価以下に抑え
ることによりコードを被覆したゴムの体積を減少させ、
ゴム質によるエネルギーロスをその減少分小さくするこ
とによって良好な転がり抵抗性を確保することをねらい
としている。

この文献には金属コードの撚り数を５本、４本、３本と
少なくする例およびコードを単線とする例が記載されて
おり、発明者らの研究によれば、撚り数を少なくするに
つれてコード内部に侵入したゴムによるエネルギーロス
およびコード間同士のエネルギーロスの両者の損失が小
さくなって極めて良好な転がり抵抗性が得られ、さらに
単線コードとした場合は撚り線コードに比べコード内部
に侵入したゴムによるエネルギーロスとコード間同士の
エネルギーロスを極めて小さくすることができ、より良
好な転がり抵抗性が得られるため、タイヤの高性能化に
適したベルト構造であることが判明している。この他に
も、単線スチールコードを多数本ゴムに埋設することに
より構成したべルトプライ層を有する乗用車用タイヤは
知られている（特開昭６３−１９４０４号公報）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら良好な転がり抵抗性を有する単線コードの
ベルト層を具えるタイヤは、コードが疲労し易く、例え
ばいわゆるエイト・シェイプ・スラロームテストと呼ば
れる、急コーナリング走行によるコードの疲労テストを
実施すると、コードの破断が多発するところに問題が残
る。

このテストによるコード破断状態は、撚り線コードの撚
り本数が少なくなるほど、又撚り線コードよりは、単線
コードの方が容易に破断−にいたる為、狙いとする運動
性能および転がり抵抗性とこのコードの疲労に対する耐
久性（以下疲労性という）とは相反する特性となってい
る。このコードの耐疲労性を向上する手法としては、コ
ード間ゴムゲージおよびコード打込本数を高めることな
どが考えられるが、まずコード間ゴムゲージを高めるこ
とは、コードの破断はかなり抑制されるが、転がり抵抗
性を悪化する原因になり、また打込本数を高めることは
コードにかかる入力を低減できコード破断を抑制し得る
が、打込増加分は重量増となり転がり抵抗性は損われる
。

あるいはまた、タイヤのカーカスとトレッドの間に高弾
性率のゴム材料から成りかつ本質的に伸びないコードで
補強してある独特のブレーカー構造物を介在させる技術
（特開昭６２　−　２８９４０４号公報）や、ベルトの
端部とトレッドとの間またはベルトのベルト層間に短繊
維をタイヤの周方向に極力配向させたゴムシ一ト層を配
置する技術（特開昭第６１＝１１９４０５号、同第６１
−１１９４０７号公報）を適用することも考えられるが
、これらはコード破断の防止という点に関しては尚充分
なものとはいえなかった。

そこでこの発明は、運動特性や転がり抵抗性などの性能
とコードの耐疲労性とをともに向上させ得るタイヤ構造
について提案することを目的とする。

（課題を解決するための手段） エイト・シエイプ・スラロームテストでのコード破断現
象は、タイヤの負荷転勤時におこるタイヤケース、ベル
トおよびトレッド部で構成される踏面部のバックリング
変形に起因して発生することが知られており、バックリ
ング変形が発生しはじめるベルトの臨界圧縮力Ｎｃｒｉ
ｔｉｃａｌはトレッドの圧縮バネ定数をｋ、ベルト曲げ
剛性をＤとすると、次式で表わすことができる。

上式から、コード破砕をおさえるべくバックリング発生
臨界圧縮力を高めるためには、トレッド圧縮バネ定数ｋ
もしくはベルト曲げ剛性Ｄを大きくする必要のあること
がわかるが、トレッド圧縮バネ定数ｋを大きくする方向
にトレッドゴム物性を変化させると、本来のトレッドゴ
ムの要求特性であるウエット及びドライ路面での操安性
能、振動乗心地性能等のタイヤ運動特性が劣化してしま
う。

一方ベルト曲げ剛性Ｄを大きくするには撚りのない単線
コードでは変更自由度は限られ、唯一コード径の大糸化
によってのみ達成できるが、乗用車用ラジアルタイヤに
おいて単線コードのフィラメント径を太くするときわめ
て振動乗心地性能が低下するため得策ではない。

そこでトレッドゴムおよび単線コードのほかに第３の構
成物を付加することにより、大入力下でのコード破断お
よび一定走行路でのベルトエンドセパレーションを回避
する手法について検討した．すなわちバックリング変形
が発生しコード破断がおこるベルト部のタイヤの半径方
向外側に補強層をタイヤ全周にわたりトレッド幅方向の
部分に配した、ベルト曲げ剛性Ｄを高めたタイヤに関し
種々の実験を行ったとろ、コードの耐疲労性が改善され
、一般走行によるベルトエンドセパレーションの発生も
なく、また運動特性および転がり抵抗性も良好であるこ
とを知見し、この発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、ラジアルブライカーカスと、前記カ
ーカスのクラウン区域の半径方向外方に配設されたトレ
ンドと、前記トレッドと前記カーカスのクラウン区域と
の間に配設されたベルトを有する空気入りラジアルタイ
ヤにおいて、前記ベルトが互いに平行配列をなすフィラ
メント径０．２８〜０．７０ｏｔｍの金属製の単線コー
ドをタイヤの赤道面に対して１５〜３０’のコード角で
かつ５０ｍｍ当り３０〜１２０本の打込数にて配置した
少なくとも２Ｉ′１のベルトブライ層よりなり、かつ２
５％モジュラスが２０〜８０ｋｇ／ｃｍ”で厚さ１ａＩ
Ｉｌ１以上のゴム補強層が前記ベルトプライ層に実質的
に隣接して配設されていることを特徴とする空気入りラ
ジアルタイヤに関するものである。

以下、本発明を図面に基づき具体的に説明する。

第１〜４図に示す空気入りラジアルタイヤにおいて、１
はカーカス、２はベルトブライ層、３はゴム補強層、４
はトレッド及び５はビードコアである。ベルトブライＮ
２は、フィラメント径０．２８〜０．７０ｍｍの単線コ
ードをタイヤの赤道面に対して１５〜３０’でかつ５０
ｍｍ当り３０〜１２０本の打込数にて配置したプライよ
りなり、図示の例は第１ベルトブライ層２ａと第２ベル
トプライ層２ｂとの２層構造をとる。ベルトブライ層の
単線コードがタイヤ赤道面に対して１５゜未満で配置さ
れるとベルトの半径方向曲げ剛性が低下し好ましくなく
、一方３０゜を超えて配置されるとベルトの周方向剛性
が低下して好ましくない。

第１図に示す空気入りラジアルタイヤにおいては、ゴム
補強層３はトレッド４とベルトプライ層２の間に配設さ
れている。好ましくは、図示するようにゴム補強層３を
ベルトブライ層２のタイヤ半径方向最外層の一方の端部
から他方の端部に亘って延在させる。

第２図に示す空気入りラジアルタイヤにおいては、ゴム
補強層３が２分割され、夫々少なくともベルトプライ層
２のタイヤ半径方向最外層の全幅の４分の１の点からベ
ルトプライ層２のタイヤ半径方向最外層の端部まで配設
されている。

第３図に示す空気入りラジアルタイヤにおいては、ゴム
補強層３がベルトブライＮ２間に配設されている。尚、
ベルトプライ層２が３屡以上の場合には、ゴム補強層３
をベルトプライ層２のタイヤ半径方向最外層にタイヤ半
径方向内側で隣接させベルトブライＮ２のタイヤ半径方
向方向最外層の一方の端部から他方の端部に亘って延在
させるのが好ましい。

第４図に示す空気入りラジアルタイヤにおいては、ゴム
補強層３がベルトプライ層２とカーカス１のクラウン区
域との間に配設されている。好ましくは、図示するよう
にゴム補強層３をベルトプライ層２のタイヤ半径方向最
内層にタイヤ半径方向内側で隣接させ、ベルトプライ層
２のタイヤ半径方向最内層の一方の端部から他方の端部
に亘って延在するようにする。

尚、前記ゴム補強層３の２５％モジュランスは、好まし
くは４０〜７０ｋｇ／ａｍ”である。本発明におけるこ
の２５％モジュラスとは、タイヤの半径方向に引張試験
した場合のモジュラスをいう。

タイヤベルトプライ屡のコードは撚り本数が少ないほど
破断し易くなり、単線コードでは最も破断が起こり易く
なるが、この単線コードをベルトブライ層に通用したタ
イヤにおいても、ベルトブライ層に、少なくともトレッ
ド接地幅の中心と接地端との中間点からベルト層の端部
にわたりゴム補強層を適用することによって、コードの
耐疲労性を向上し得る。

とくにフィラメント径が０．３５＋ｍ＋＋以下の細い単
線コードにおいては、ベルト曲げ剛性を通常の撚線コー
ドより高くすることができないためにベルト破断ならび
にベルトエンドセパレーションに対する耐性が従来の撚
線コードよりも劣るところであったが、ゴム補強層の適
用によってこの欠点を克服でき、フィラメント径０．２
８ｍｍまで従来以上のレベルを確保することが可能とな
った。そしてゴム補強層を有しかつ単線コードを使用す
るタイヤは良好な運動特性を示しかつ転がり抵抗も小さ
い。

また単線コードのフィラメント径を０．２８〜０．７０
閣の範囲としたのは、０．２８ｍｎ＋未満ではベルト折
れ性および耐ベルトエンドセパレーション性が劣る上、
打込数が多くなって作業性が低下し、一方０．７０ｍｍ
をこえると振動乗心地性が大幅に悪化するためで、さら
に望ましくは０．３０〜０　．　４　０　ｍｍの範囲が
適合する。

単線コードの５０ｍｍ当りの打込数を３０〜１２０本と
したのは、３０本未満ではベルト剛性が充分に確保でき
ずにベルト層間の剪断歪が大きくなってベルト折れやベ
ルトエンドセパレーションを引起こし、一方１２０本を
こえると打込数が多くて実際の製造が困難になるためで
、より好ましくは３５〜８０本の範囲が適合する。

なお単線コードの素材はＣ含有量が０．８０〜０．９〇
一Ｌ％の組成になる高炭素鋼が有利に適合する。

さらにベルト層の隣接する２層におけるコード間隔、す
なわちコード外周間の最短距離（単線コード間のコーテ
ィングゴムゲージ）は、０．８ｍｍ以上、より好ましく
は１．０　ａｍ以上とすることが、耐ベルトエンドセパ
レーシッン性およびゴム補強層のコードの耐疲労性を高
める点で好ましい。

次に、ゴム補強層そのものについて具体的に説明する。

径方向曲げ剛性を効果的に高める手法としては、ベース
ゴムの硬ゴム質化およびその配置の最適化があり、また
、その他の手法としては、ベルトトレッド部を構成する
トレッドゴム、ベルトコーティングゴム、レイヤーキャ
ップ材、プライの材質および枚数の最適化がある。しか
し、本発明者らは、運動特性および転がり抵抗への悪影
響を回避しながら耐コード破断性を満足するには、ベー
スゴム質の高モジュラス化とその配置の最適化が有効で
あることを確認することができた。レイヤーキャップ材
の改良でもベースゴムの亮モジュラス化と同程度のコー
ド破断改良効果があるが、レイヤーキャップ材はジョイ
ント部におけるユニフオーミティーの悪化およびコスト
的に不利な面がある。これに対し、ベースゴムの硬ゴム
質化による目標とする径方向曲げ剛性の達成では、ジョ
イント部を保有してない点、およびゴム質のロスレヘル
をコントロールすることによりユニフオーミティーレベ
ルが良好でかつ転がり抵抗レベルを自由にコントロール
できるという点で大きな実益がある。

このベースゴムの硬ゴム質化とその配置について種々検
討したところ、次のことが判明した。

先ず、硬ゴム質化について、硬質ゴムを通常のトレッド
部構造（インナーライナー＋カー力スプライ１枚十ベル
トプライ１１２枚十ベースゴム＋トレッドゴム）にてベ
ースゴム（ベルト補強ｒｒｉ）として適用し、そのゴム
モジュラスを種々変更してみた。この結果、２５％モジ
ュラスが２０ｋｇ／ｃｍ”以上あればエイト・シェイプ
・スラロームテストのコード破断を抑制することができ
ることが分かった。また、このように通常のトレッド部
構造に単線ワイヤを適用しかつ硬質ゴムをベースゴムと
してタイヤ半径方向外側に配置した場合は、２５％モジ
ュラスが２０ｋｇ／ｃｍ２以上あれば耐コード破断性に
問題がないばかりでなく、運動性能および転がり抵抗性
も良好に保たれることが分かった。更に、２５％モジュ
ラスが４０ｋｇ／ｃｍ”以上では、耐コード破断性、運
動性能、転がり抵抗性が更に改良され、より好ましく、
またベースゴムの薄ゲージ化も可能となる。

一方、８０ｋｇ／ｃｍ２をこえると未加硫時のゴム組成
物が極めて硬くなり、作業性が大幅に低下し著しい生産
性低下をもたらすため、好ましくない。

また、本発明においてゴム補強層の厚みを１ｍｍ以上と
したのは、１　ｍｍ未満では耐疲労性の改良効果が認め
られないためであり、なお厚みの上限はタイヤの製品厚
さより必然的に決定され、特に上限を設ける必要はない
が５ｍｍとすることが好ましく、５胴を超えるとタイヤ
の発熱性及び高速耐久性が低下する。なお、乗用車用ラ
ジアルタイヤにおいてはタイヤの製品厚さも薄いので、
４ｍ以下とすることが好ましい。

次に、かかる硬質ゴムのタイヤ中での配置について、硬
質ゴムの補強層をトレッドとベルトとの間、ベルトブラ
イ層間およびベルトとカーカスのクラウン区域との間に
夫々配設した場合につき種々検討を行ったところ、該補
強層をトレッドとベルトとの間に配設した場合に耐コー
ド破断性の改良効果が特に顕著となることが判明した。

これは、曲げ入力が働いたときに存在する複合体の中立
軸の位置がコード破断を起こすタイヤ半径方向最内層の
ベルトブライ層コードに近づくため、更にコード破断が
起こりにくくなったものと考えられる。

上述のように、硬質ゴムの補強層のタイヤ中での配置と
しては、トレッドとベルトとの間、すなわちベルトプラ
イ層のタイヤ半径方向外側に配設するのが耐コード破断
性の面から理想的ではあるが、ベルトブライ層間および
ベルトとカーカスとの間に配設しても、硬質ゴムのモジ
ュラスを調整すれば十分にコード破断を防止し、運動性
能および転がり抵抗を良好にすることが可能である。こ
れら配置の特有の利点は、ゴム補強層をトレッドとベル
トとの間に配設したときにはトレッド摩耗が完全に進行
したときに当該硬質ベースゴムが露出しないように配置
を考慮する必要があるが、ベルトブライ層のタイヤ半径
方向内側の配置ではこの心配がない点にある。

（実施例） 次に本発明を実施例により説明する。

タイヤサイズ１６５／ＳＲ１３のラジアルタイヤを表１
に示す諸元においてそれぞれ試作し、各タイヤについて
コードの耐疲労性、耐ベルトエンドセバレーション性、
室内操縦性および転がり抵抗性を評価した．その結果を
表１に併記する。なお同表において、タイヤの補強層に
適用したゴム層の配合は表２（重量部）に示すところに
従った。

・・・　ＪＩＳ　Ｋ６３０１　　（引張試験法）に準じ
て測定した。ただし引張速度は１００　ａｍ／ｍｔｎと
し、ダンベル状試験片によりタイヤ半径方向に引張試験
し、タイヤ半径方向のモジュラスを測定した。ダンベル
状試験片の形状は入手しうるサンプル形状の許す限り、
より大きく、より厚い試験片に調製した。

・・・　エイト・シェイプ・スラロームテスト、すなわ
ちレム：スケート自動運転装置を用いてレム；スケート
曲線上を急旋回走行させ、これを３００ラップ行った後
タイヤを解剖してベルト層コードの折れ本数を調べた。

０はベルトコードが破断しなかったことを表わす。

・・・　ＪＩＳ　０４２０２に準拠した条件にて、タイ
ヤ単体を回転ドラム上にて回転させ、コーナリングフォ
ース、セルファライニングトルクおよびキャンバスラス
トを測定し、これらを総合的に評価しタイヤＮα１３を
１００としたときの指数で表示した。数値が大きいほど
良好な結果を示す。

本４・・・　ＪＩＳ　０４２０２．　４２０３および６
４旧に準拠したドラムによる惰行テストの結果を、タイ
ヤＮα工３を１００としたときの指数で示した。数値が
大きいほど転がり抵抗が小さいことを表わす。

本５・・・　一般走行テスト、すなわちタクシー用自動
車に装着して６万ｂ走行させ、ベルト層の内側に発生す
る亀裂長さを±０．５胴の精度で測定した平均値を示し
た。０は亀裂が発生しなかったことを表わす。

表１から、この発明に従う、ベルト層に単線コードを適
用しかつゴム補強層を配置したタイヤＮｏ１〜３，６〜
９，１１は、全ての項目で良好な結果を示したことがわ
かる。

対して１×５の撚線コードをベルト層に適用したタイヤ
であっても低モジュラスの補強層を付加する（タイヤＮ
α５，１０）ことによってコード耐疲労性、転がり抵抗
性、室内操縦性を維持することができるが、耐ベルトエ
ンドセパレーション性は本発明ラジアルタイヤの方が遥
かに優れていた。

また、ゴム補強層の２５％モジュラスをタイヤＮｏ．４
めように低くすると、耐ベルトエンドセパレーション性
が劣りかつコードの耐疲労性も大幅に低下するため、耐
久性と運動特性の両立は難しいことが分かる。

（発明の効果） この発明に従う空気入りラジアルタイヤは、運動特性と
耐久性との両立を高い次元で達成し得る。

また単線コードをベルト層に適用できるので、コードの
撚綿製造工程が不要になり、従来のタイヤに比し安価に
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例空気入りラジアルタイヤの断面図
、 第２〜４図は夫々本発明の他の一例空気入りラジアルタ
イヤの断面図である。 １・・・カーカス　　　　２．　２ａ，　２ｂ・・・ベ
ルトブライ層３・・・ゴム補強層　　　４・・・トレッ
ド５・・・ビードコア 特許出願人　　株式会社ブリヂストン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ラジアルプライカーカスと、前記カーカスのクラウ
   ン区域の半径方向外方に配設されたトレッドと、前記ト
   レッドと前記カーカスのクラウン区域との間に配設され
   たベルトを有する空気入りラジアルタイヤにおいて、 前記ベルトが、互いに平行配列をなすフィ ラメント径０．２８〜０．７０ｍｍの金属製の単線コー
   ドをタイヤの赤道面に対して１５〜３０°のコード角で
   かつ５０ｍｍ当り３０〜１２０本の打込数にて配置した
   少なくとも２層のベルトプライ層よりなり、かつ２５％
   モジュラスが２０〜８０ｋｇ／ｃｍ＾２で厚さ１ｍｍ以
   上のゴム補強層が前記ベルトプライ層に実質的に隣接し
   て配設されていることを特徴とする空気入りラジアルタ
   イヤ。 ２、前記ゴム補強層が前記トレッドと前記ベルトとの間
   に配設されていることを特徴とする請求項１記載の空気
   入りラジアルタイヤ。 ３、前記ゴム補強層が前記ベルトプライ層間に配設され
   ている請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。 ４、前記ゴム補強層が前記ベルトと前記カーカスのクラ
   ウン区域との間に配設されている請求項１記載の空気入
   りラジアルタイヤ。 ５、前記ゴム補強層が前記ベルトプライ層のタイヤ半径
   方向最外層の一方の端部から他方の端部に亘って延在し
   ている請求項２記載の空気入りラジアルタイヤ。 ６、前記ゴム補強層が２分割され、夫々少なくとも前記
   ベルトプライ層のタイヤ半径方向最外層の全幅の４分の
   １の点から前記ベルトプライ層のタイヤ半径方向最外層
   の端部まで配設されている請求項２記載の空気入りラジ
   アルタイヤ。 ７、前記ゴム補強層が前記ベルトプライ層のタイヤ半径
   方向最外層にタイヤ半径方向内側で隣接し、前記ベルト
   プライ層のタイヤ半径方向最外層の一方の端部から他方
   の端部に亘って延在している請求項３記載の空気入りラ
   ジアルタイヤ。 ８、前記ゴム補強層が前記ベルトプライ層のタイヤ半径
   方向最内層にタイヤ半径方向内側で隣接し、前記ベルト
   プライ層のタイヤ半径方向最内層の一方の端部から他方
   の端部に亘って延在している請求項４記載の空気入りラ
   ジアルタイヤ。 ９、前記ゴム補強層の２５％モジュラスが４０〜７０ｋ
   ｇ／ｃｍ＾２である請求項２〜４のうちいずれか一項記
   載の空気入りラジアルタイヤ。