JPH05345503A

JPH05345503A - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JPH05345503A
Application number: JP4154677A
Authority: JP
Inventors: Osamu Imamiya; 今宮　　督; Eiji Igarashi; 英二五十嵐; Hisao Kato; 久雄加藤
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1992-06-15
Filing date: 1992-06-15
Publication date: 1993-12-27
Anticipated expiration: 2016-06-11
Also published as: JP3175027B2

Abstract

(57)【要約】【目的】単線ワイヤコードを使用することによって、
撚り線コード使いに比べて軽量化しながら、ベルト耐久
性等のタイヤ性能を撚り線コード使い並み、又はそれ以
上にする空気入りラジアルタイヤを提供する。【請求項１】トレッド１のカーカス層２外周側に配置
したベルト層４，４’をスチールコード４０から構成し
た空気入りラジアルタイヤにおいて、前記スチールコー
ド４０を、炭素含有量が０．９０〜１．１０重量％、ク
ロム含有量が０．１重量％以上で、少なくとも引張強度
が３２０ｋｇｆ／ｍｍ²以上であり、かつ直径ｄが０．
２８〜０．６０ｍｍの単線ワイヤに、その長手方向に沿
って二次元の波形を型付けした構成にすると共に、前記
単線ワイヤの直径ｄ及び波形の高さｈ、波形のピッチ長
Ｐから特定されるパラメーターＦ＝（ｈ−ｄ）／Ｐを０．０１≦Ｆ≦０．０６に設定し、かつ該スチールコード４０を、その波形の二
次元面がトレッド面に平行になるように配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スチールコードからな
るベルト層を使用しながら軽量化した空気入りラジアル
タイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の地球環境汚染の問題から車両の低
燃費化が強く要望されるようになり、その一環として空
気入りラジアルタイヤの軽量化は大きな技術的課題の一
つとして注目を集めている。空気入りラジアルタイヤの
ベルト層には、優れた引張強度や引張弾性率を有するス
チールコードが使用されているが、その比重が非常に大
きいために上記軽量化の障害になっていた。一方、スチ
ールコードに比べて低比重の有機繊維コードは、引張強
度や引張弾性率が小さくスチールコード並みのタイヤ性
能を発揮できないため、当面はスチールコードに依存せ
ざるを得ないのが実情である。

【０００３】そこで、上記スチールコードの使用を前提
にして軽量化を達成する対策として、ワイヤ使用量の削
減及びゴムゲージの減少が考えられる。その具体的手段
の一つとして、スチールコードを複数のワイヤを撚り線
にして使用するのではなくて、単線ワイヤとして使用す
ることが提案される。この単線ワイヤコードは、撚り線
コードに比べて同一ワイヤ断面積でのコード径をコンパ
クトにすることができ、それによってトレッドの溝下ゲ
ージ（ゴムゲージ）やベルト層のコード間ゲージ（ゴム
ゲージ）を小さくできるためゴム量を減らし、軽量化す
ることが可能である。しかも、単線ワイヤは、その回り
をゴムで完全に覆うことができるので、吸水による腐蝕
疲労や接着性の低下を小さくし、耐久性を良好にするこ
とができる。

【０００４】しかしながら、このような特長を有する単
線ワイヤコードも撚りがないため剛直である。そのた
め、繰り返し荷重による曲げ変形や圧縮変形に対する耐
久性が小さいという欠点がある。そして、この耐久性不
足が撚り線コード使いのタイヤに比べワイヤ折れを多発
し、ベルト耐久性を低下させる原因になっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、単線
ワイヤコードを使用することによって、撚り線コード使
いに比べて軽量化しながら、ベルト耐久性等のタイヤ性
能を撚り線コード使い並み、又はそれ以上にする空気入
りラジアルタイヤを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、トレッドのカーカス層外周側に配置したベ
ルト層をスチールコードから構成した空気入りラジアル
タイヤにおいて、前記スチールコードを、炭素含有量が
０．９０〜１．１０重量％、クロム含有量が０．１重量
％以上で、少なくとも引張強度が３２０ｋｇｆ／ｍｍ²
以上であり、かつ直径ｄが０．２８〜０．６０ｍｍの単
線ワイヤに、その長手方向に沿って二次元の波形を型付
けした構成にすると共に、前記単線ワイヤの直径ｄ及び
波形の高さｈ、波形のピッチ長Ｐから特定されるパラメ
ーターＦ＝（ｈ−ｄ）／Ｐを０．０１≦Ｆ≦０．０６に設定し、かつ該スチールコードを、その波形の二次元
面がトレッド面に平行になるように配置したことを特徴
とするものである。

【０００７】このようにベルト層のスチールコードとし
て、特定の炭素含有量とクロム含有量を有する高引張強
度及び特定の直径を有する単線ワイヤを使用することに
よって軽量化を可能にすると共に、その長手方向に沿っ
て二次元の波形を型付けしたことによって、単線ワイヤ
自体の剛直性を和らげて耐ワイヤ折れ性（ベルト耐久
性）を付与することができる。しかも、単線ワイヤの直
径ｄ、波形の高さｈ及びそのピッチ長Ｐから特定される
パラメーターＦを０．０１〜０．０６の範囲にすること
によって、上記剛直性の緩和とそれに基づく操縦安定性
低下の抑制効果を調和せることができる。しかも、単線
ワイヤを、その波形の二次元面がトレッド面に平行にな
るように配置することにより、トレッドの溝下ゲージと
ベルト層のプライ間ゲージを小さくし、ゴム量の低減が
可能になるため、より一層軽量化することができる。

【０００８】以下、図面を参照して本発明の構成につい
て具体的に説明する。図１において、１はトレッド部、
２はカーカス層で、その両端部は左右一対のビードコア
５の周りにタイヤ内側から外側に折り返され巻き上げら
れている。このカーカス層２のタイヤ周方向Ｅ，Ｅ’に
対するコード角度は実質的に９０度になっている。トレ
ッド部１のカーカス層２の外周側には、タイヤ周方向
Ｅ，Ｅ’に対するコード角度が５〜４０°で、かつ互い
に交差するスチールコード４０で補強された２層の内側
ベルト層４と外側ベルト層４’がそれぞれタイヤ全周に
わたって配置されている。トレッド部１の表面には、タ
イヤ周方向Ｅ，Ｅ’に延びる主溝６と、これに対して交
差する副溝７とが設けられている。

【０００９】本発明において、上記ベルト層４，４’を
補強するスチールコード４０は、図３のように、二次元
の波形を型付した単線ワイヤから構成され、その単線ワ
イヤは、少なくとも引張強度が３２０ｋｇｆ／ｍｍ²以
上、直径ｄを０．２８ｍｍ〜０．６０ｍｍとすることに
より、撚り線コードと同等以上の十分な補強効果を発揮
させることが可能になる。このような高引張強度を可能
にするには、ワイヤの炭素含有量が０．９０〜１．１０
重量％で、クロム含有量が０．１重量％以上の高炭素鋼
から製作する。炭素とクロムの含有量を上記範囲にする
ことにより、単線ワイヤの引張強度のみならず、靭性と
耐疲労性を向上することができる。クロム含有量の上限
は、特に限定されるものではないが、余りに多くなりす
ぎるとワイヤ製作時の熱処理が困難になり、製作コスト
が高くなるので、通常は０．４重量％以下にするのがよ
い。

【００１０】また、単線ワイヤの直径ｄが０．２８ｍｍ
未満では、上述した炭素含有量、クロム含有量を有し、
引張強度が高くてもベルト層の曲げ剛性が低下しすぎる
ため、ワイヤ折れを抑制することが難しい。他方、直径
ｄが０．６０ｍｍを越えると、単線ワイヤが剛直にな
りすぎて圧縮変形に伴う表面歪みが増加するため、ベル
ト耐久性が悪化する。

【００１１】この単線ワイヤは、図３に示すように、そ
の長手方向に沿って直径ｄよりも大きい高さｈとピッチ
長Ｐの二次元の波形が型付けされている。このように
単線ワイヤに波形を型付けすることによって、ストレー
トな単線ワイヤに比べて引張弾性率が低下し、その剛直
性が緩和される。そのため、撚りが施されていない単線
ワイヤであっても、繰り返し曲げ荷重や圧縮荷重に対す
る耐久性（耐疲労性）が向上し、ベルト層に使用したと
きの耐久性を撚り線コード使い並み、又はそれ以上に向
上させることができる。しかし、この単線ワイヤの型付
けの度合を大きくしすぎると、引張弾性率の低下が著し
くなって、ベルト層の横剛性が低下し、コーナリングパ
ワーが低下するため、撚り線コード使い並みの操縦安定
性を確保することが困難になる。

【００１２】単線ワイヤの上述した特性は、型付けされ
た二次元の波形の高さｈとワイヤ直径ｄとの差（ｈ−
ｄ）とピッチ長Ｐとの２要素によって特徴づけることが
できる。すなわち、上記差（ｈ−ｄ）とピッチ長Ｐから
定義されるパラメーターＦ＝（ｈ−ｄ）／Ｐと関係づけ
れば、以下に表１及び図４を参照して述べる通り、ワイ
ヤの耐疲労性や引張弾性率との相関性をより明確にする
ことができ、ひいてはベルト層の耐久性やコーナリング
パワー（操縦安定性）との相関性を明確にすることがで
きる。本発明において、このパラメーターＦは０．０１
≦Ｆ≦０．０６の範囲にする。

【００１３】表１は、単線ワイヤが有する二次元の波形
のパラメーターＦと、下記測定条件により実施した繰り
返し曲げ荷重に対する耐疲労性との関係を示す。この表
１の結果から、単線ワイヤに対してパラメーターＦ＝
０．０１の波形を型付けすれば、ストレートの単線ワイ
ヤ（Ｆ＝０）に比べて耐疲労性効果を顕すことができる
のがわかる。さらにＦ＝０．０４以上にすれば、ほとん
どベルトワイヤ折れが認められなくなることがわかる。耐疲労性測定法：図５に示すように、直径０．４０ｍｍ
の１本の単線ワイヤ４０を１２．５ｍｍ×１２．５ｍｍ
× ２０．０ｍｍの寸法のゴムブロック６０に埋設し、
その両端に、１２．５ｍｍ×１２．５ｍｍ×１５．０ｍ
ｍの真鍮製支持ブロック７０を、単線ワイヤ４０の両端
が支持ブロック７０に連結されるように接着して測定用
サンプルＳを作製する。これらサンプルＳを１０個用意
し、図６に示すように、一対の回転板Ｔ，Ｔ’の間に取
りつけると共に両回転軸Ｕ，Ｕ’の延長線が角度θをな
すようにセットして、１回転毎に最大１．５％の伸長と
最大１．５％の圧縮の歪みがゴムブロック６０に加わる
ようにする。このようにセットした両回転板Ｔ，Ｔ’を
４００万回回転させた後、各サンプルＳ中の単線ワイヤ
４０の折れの有無を調べ、折れた本数を１００分率で表
示した。

【００１４】

【００１５】一方、図４は、直径＝０．３０ｍｍ、波形
のピッチＰ＝０．４ｍｍの単線ワイヤが有する二次元の
波形のパラメーターＦと引張弾性率との関係を示したも
のである。この図４から、パラメーターＦを大きくする
ほど引張弾性率が低下していくことがわかる。単線ワイ
ヤが有すべき引張弾性率としては、ベルト層に基づくコ
ーナリングパワーとの関係から、少なくとも約１．３×
１０⁴ｋｇｆ／ｍｍ²にする必要があるのでパラメータ
ーＦの上限は０．０６であることがわかる。

【００１６】本発明では、このような単線ワイヤをベル
ト層の補強コードとして使用するとき、その二次元の波
形がトレッド面に対して平行になるように配置する。こ
のような配置によってトレッドに形成した主溝６の溝底
から最外側のベルト層４’の単線ワイヤ４０までの溝下
ゲージｔを小さくすることができ（図２参照）、それに
よってゴム量を低減し、軽量化することが可能になる。
また、内側ベルト層４と外側ベルト層４’を構成する単
線ワイヤ４０の間隔ａ（プライ間ゲージ）の縮小によっ
て軽量化を可能にすると共に、層間剪断力を大きくする
ため、コーナリングパワーを増大させることが可能であ
る。しかも、単線ワイヤであるため、撚り線コードに比
べて同一ワイヤ断面積にしたときのコード径を小さくす
ることができる。さらに、その周囲をコートゴムで完全
に被覆し、耐水接着性、耐錆性に優れたものにすること
ができる。

【００１７】本発明において、上述の効果によって得ら
れる溝下ゲージｔは１．５〜３．５ｍｍの範囲にするの
がよい。溝下ゲージｔを１．５ｍｍ以上にすることによ
り、水分吸収による腐蝕疲労を防止し、ベルトワイヤ折
れを防止することができる。他方、３．５ｍｍ以下にす
ることにより、軽量化効果を確保することができる。ま
た、プライ間ゲージａは、乗用車用ラジアルタイヤでは
０．１５〜０．８ｍｍの範囲にするのがよい。プライ間
ゲージａを０．１５ｍｍ以上にすることにより、層間剪
断歪が大きくなりすぎるのを抑制し、セパレーションや
ベルトワイヤ折れを抑制することができる。他方、０．
８０ｍｍ以下にすることにより、十分な層間剪断歪を付
与し、良好なコーナリングパワー及び高速耐久性を確保
することができる。本発明は主として乗用車用空気入り
ラジアルタイヤに適用する場合に好適であるが、トラッ
ク，バス用などの他の用途の空気入りタイヤにも適用可
能である。

【００１８】

【実施例】下記の通り、タイヤサイズ、カーカスコー
ド、内外ベルト層の幅及びタイヤ周方向に対するコード
角度、単線ワイヤの波形のピッチ長Ｐ、ベルト層のプラ
イ間ゲージａ、溝下ゲージｔを共通の大きさにする以外
は、表２に示す通り、単線ワイヤの炭素含有量、クロム
含有量、引張強度、直径ｄ及びパラメーターＦを異にす
る比較タイヤ１〜７、本発明タイヤ１〜６の１３種類の
ラジアルタイヤを製作した。

【００１９】タイヤサイズ：１７５／７０Ｒ１３カーカスコード：ポリエステル繊維コード１５００Ｄ／
２ベルト層のコード構造：単線内側ベルト層の幅＝１２０ｍｍ外側ベルト層の幅＝１１０ｍｍタイヤ周方向に対するベルトコード角度＝２０° 単線ワイヤの波形のピッチ長Ｐ＝４．０ｍｍプライ間ゲージａ＝０．６４ｍｍ溝下ゲージｔ＝３．５ｍｍ比較のため、直径ｄ＝０．２８ｍｍの素線ワイヤ２本
を、コード構造１×２、撚りピッチ１４の撚り線にした
スチールコードを、４９本／５０ｍｍ幅のエンド数でベ
ルト層を構成した以外は、本発明タイヤ２と同一構成の
対比タイヤを製作した。

【００２０】これら１４種類のラジアルタイヤについ
て、下記方法により軽量化指数、コーナリングパワー、
吸湿後のドラム試験による高速耐久性及びスラロームベ
ルトワイヤ折れ性（ベルト耐久性）を評価した。その結
果を表２に示した。軽量化指数：対比タイヤのタイヤ重量を基準（１００）
としたときの各タイヤの重量減少の比率を％で表示し
た。対比タイヤの測定値を基準（１００）とする指数で
表示した。この指数値が小さいほど軽量であることを示
す。コーナリングパワー（以下、ＣＰと略す）：試験タイヤ
を空気圧２００ｋＰａ（２．０ｋｇｆ／ｃｍ²）で１３
×５−Ｊのリムにリム組みし、直径１７０７．６ｍｍの
ドラム上を、２９４２Ｎ（３００ｋｇｆ／ｃｍ²）の荷
重を負荷して１０ｋｍ／ｈｒの速度で走行し、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
との絶対値の平均をそれぞれ測定した。対比タイヤの測
定値を基準（１００）とする指数で表示した。この指数
値が大きいほどＣＰが大きく、操縦安定性が優れてい
る。高速耐久性：試験タイヤを空気圧２２０ｋＰａ（２．２
ｋｇｆ／ｃｍ²）で１３×５−Ｊのリムにリム組みし、
７０℃×９８％ＲＨの雰囲気中に３０日間放置すること
により調湿した後、直径１７０７．６ｍｍのドラム上
を、４１１９Ｎ（４２０ｋｇｆ／ｃｍ²）の荷重を負荷
して８１ｋｍ／ｈｒの速度で２時間走行させた後１２１
ｋｍ／ｈｒに速度を増加し、以降、３０分間経過毎に走
行速度を８ｋｍ／ｈｒずつ増加させて走行を続けると
き、タイヤに故障が発生したときの走行速度を以て評価
した。なお、速度が１８５ｋｍ／ｈｒに達し、それを３
０分間続行しても故障が発生しなかったときは、それを
以って試験終了とした。対比タイヤの測定値を基準（１
００）とする指数で表示した。この指数値が大きいほど
高速耐久性が優れている。スラロームベルトワイヤ折れ性：試験タイヤを空気圧１
７０ｋＰａ（１．７ｋｇｆ／ｃｍ²）で１３×５−Ｊの
リムにリム組みし、高速耐久性と同様にして調湿した
後、直径１７０７．６ｍｍのドラム上をスリップ角０±
５°、荷重３４３２Ｎ（３５０ｋｇｆ）±２１５７Ｎ
（２２０ｋｇｆ）の変動条件下に、荷重とスリップ角を
０．０６７ｈｚの矩形波で変動させて３００ｋｍ走行さ
せた。走行後に試験タイヤを切開しベルトワイヤの折れ
の有無をしらべて評価した。

【００２１】

【００２２】表２から、炭素含有量が０．９０％未満の
単線ワイヤを使用した比較タイヤ１及び炭素含有量が
１．１０％超の単線ワイヤを使用した比較タイヤ２はい
ずれもベルトワイヤ折れが発生し、ベルト耐久性に劣っ
ていた。また、クロム含有量が０．１％未満の単線ワイ
ヤを使用した比較タイヤ３も、同様にベルトワイヤ折れ
が発生した。本発明タイヤ１は、特にクロム含有量が多
い（０．５０重量％）単線ワイヤを使用した例であり、
対比タイヤと同等のＣＰや高速耐久性を保持しながら、
軽量性とベルト耐久性が向上している。しかし、クロム
含有量が多くなると、ワイヤ製作時の熱処理が困難にで
あり実用的でない。

【００２３】本発明の規定よりも直径ｄが小さい単線ワ
イヤ使用した比較タイヤ４は、対比タイヤと同等のＣＰ
と軽量化指数を示すものの、高速耐久性とベルトワイヤ
折れ性が著しく低下している。他方、直径ｄが太すぎる
単線ワイヤを使用した比較タイヤ５も同様に高速耐久性
とベルトワイヤ折れ性が著しく低下し、しかも対比タイ
ヤよりも軽量化指数が増大している。これに対し、直径
ｄが本発明の規定の下限に近い単線ワイヤを使用した本
発明タイヤ２は、対比タイヤと同等のＣＰ、高速耐久性
及びベルトワイヤ折れ性を有しながら、軽量化されてい
る。また、直径ｄが上限近い単線ワイヤを使用した本発
明タイヤ３は、高速耐久性がやや低下するものの、Ｃ
Ｐ、ベルトワイヤ折れ性、軽量化指数は対比タイヤと変
わらない。

【００２４】また、パラメーターＦが本発明の下限より
小さい単線ワイヤを使用した比較タイヤ６は、対比タイ
ヤと同等のＣＰ、高速耐久性を有し、軽量化されるもの
の、ベルトワイヤ折れが発生している。また、パラメー
ターＦが上限を越える単線ワイヤを使用した比較タイヤ
７は、対比タイヤと同等の高速耐久性を有し、ベルトワ
イヤ折れも発生しないが、ＣＰが低下し、軽量化効果も
小さい。これに対し、パラメーターＦが本発明の規定範
囲内の本発明タイヤ４，５及び６は、本発明タイヤ６の
ＣＰが若干低いものの、対比タイヤと同等のＣＰ、高速
耐久性及びスラローム耐久性を保持しながら、軽量化さ
れていることが判る。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、ベルト層のスチールコ
ードを特定の炭素含有量、クロム含有量を有する高引張
強度で、かつ特定の直径を有する単線ワイヤで構成した
ことによって軽量化を可能にし、しかも、その単線ワイ
ヤに二次元の波形を型付けし、その波形を特定するパラ
メーターＦを一定の範囲にしたので、単線ワイヤが本来
有する剛直性を緩和させて、良好な耐疲労性を保有しな
がら過度の柔軟化を抑制し、良好な操縦安定性を保持さ
せることができる。しかも、単線ワイヤを、その波形が
トレッド面に平行になるように配置することにより、ト
レッドの溝下ゲージｔとベルト層のプライ間ゲージａを
小さくし、ゴム量の低減が可能になるため、より一層軽
量化することができると共に、層間剪断歪を付与し、操
縦安定性を一層向上することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例からなる乗用車用空気入りラジ
アルタイヤを一部切り欠いて示す要部斜視断面図であ
る。

【図２】図１のタイヤの要部を拡大して示す断面図であ
る。

【図３】本発明に使用される二次元の波形に型付けした
単線ワイヤの１例を示す側面図である。

【図４】単線ワイヤのパラメーターＦと引張弾性率との
関係を示すグラフである。

【図５】単線ワイヤの耐疲労性を測定するためのサンプ
ルの形状を示す斜視図である。

【図６】単線ワイヤの耐疲労性測定装置の概略を説明す
る図である。

【符号の説明】

１トレッド部４内側ベルト層４’ 外側（最外側）ベルト層６主溝４０スチールコード（単線ワイヤ）ｄワイヤ直径ｈ波形の高さＰ波形のピッチ
長

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トレッドのカーカス層外周側に配置した
ベルト層をスチールコードから構成した空気入りラジア
ルタイヤにおいて、前記スチールコードを、炭素含有量
が０．９０〜１．１０重量％、クロム含有量が０．１重
量％以上で、少なくとも引張強度が３２０ｋｇｆ／ｍｍ
²以上であり、かつ直径ｄが０．２８〜０．６０ｍｍの
単線ワイヤに、その長手方向に沿って二次元の波形を型
付けした構成にすると共に、前記単線ワイヤの直径ｄ及
び波形の高さｈ、波形のピッチ長Ｐから特定されるパラ
メーターＦ＝（ｈ−ｄ）／Ｐを０．０１≦Ｆ≦０．０６に設定し、かつ該スチールコードを、その波形の二次元
面がトレッド面に平行になるように配置した空気入りラ
ジアルタイヤ。