JPH0585362B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、タイヤビード廻りを改良して、操縦
案定性、乗心地性および高速耐久性を向上させた
乗用車用ラジアルタイヤに関する。

〔従来技術〕

近年、高速道路網の完備や乗用車の高性能化等
に伴うタイヤ要求性能の高度化、多岐化はとどま
るところを知らない。

例えば、SRタイヤよりもより高速走行可能な
HRタイヤ化、さらにはもつと高速走行可能な
VRタイヤ化の要求とか、より操縦安定性に優れ
る偏平タイヤの出現の要求などが挙げられる。

ところが、車両側からみれば、タイヤハウスの
関係から従来どおりの偏平率で高速走行の可能な
しかも操縦安定性に優れるタイヤがほしいという
要求もある。

そこで、従来、タイヤメーカーは、ビード部補
強層と称する有機繊維コードからなる補強シート
をタイヤビード部に追加することにより種々の要
求に対する対処を試みた。しかし、この補強シー
トが従来のカーカス層構成材と同様な材質のもの
であるため、補強性が不十分であり、上述した要
求、すなわち従来どおりの偏平率で高速走行の可
能なしかも操縦安定性に優れるタイヤがほしいと
いう要求を満たすには至らなかつた。

その後、カーカス層構成材と同様な材質のもの
では不十分であるとの反省から、スチールコード
からなる補強シートをビード部補強層に用いるこ
とが提案された。しかし、この場合には、高速性
能や操縦安定性の改良等の効果が認められたが、
スチールコード故の曲げ剛性の強さに起因する乗
心地性の悪化が耐え難く、さらに改良することが
必要であつた。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した事情にかんがみなされたも
のであつて、ビード部補強層に炭素繊維コードを
使用することを可能にし、乗心地性を損なうこと
なく、操縦安定性および高速耐久性を向上させた
乗用車用ラジアルタイヤを提供することを目的と
する。

〔発明の構成〕

このため、本発明は、ビードワイヤの上にビー
ドフイラーが配置され、カーカス層が該ビードワ
イヤの廻りに前記ビードフイラーを包み込むよう
にタイヤ内側からタイヤ外側に折り返されたビー
ド部を有するタイヤにおいて、インナーライナー
側のカーカス層と該インナーライナーとの間に炭
素繊維コード層をタイヤ全周に亘つて配置し、該
炭素繊維コード層のビードヒールから上端までの
高さをビードフイラーのビードヒールから上端ま
での高さ以上にすると共に、その炭素繊維コード
を引張強度100Kg／mm²以上かつ引張弾性率5000
Kg／mm²以上の炭素繊維にヨリ係数Ｋ値が０≦Ｋ≦
1800の範囲となるように撚りを加えた撚り構造と
し、そのコートゴムの100％モジユラスを30〜70
Kg／cm²とし、かつ前記カーカス層のコードに対し
て20°〜70°で交差するように配置したことを特徴
とする乗用車用空気入りラジアルタイヤを要旨と
するものである。

以下、本発明の構成について詳しく説明する。

第１図は、本発明の乗用車用空気入りラジアル
タイヤの一例の半断面説明図、第２図は、そのビ
ード部拡大説明図である。

これらの図において、左右一対のビード部１，
１間には、タイヤ周方向に対するコード角度が
70°〜90°であるカーカス層４が配置されている。
また、トレツド部３におけるカーカス層４上に
は、２層のベルト層５がトレツド部３のほぼ全域
に亘つて環状に配置されている。ビード部１に
は、ビードワイヤ２が環状に設けられており、そ
の上にビードフイラー６が配置されている。カー
カス層４は、ビードワイヤ２の廻りにビードフイ
ラー６を包み込むようにタイヤ内側からタイヤ外
側に折り返されて折り返し部４ａを形成してい
る。また、タイヤの内面には、インナーライナー
７が配設されている。

カーカス層４は少なくとも１層配置されていれ
ばよく、そのコードとては、ナイロン、ポリエス
テル、アラミツド（芳香族ポリアミド繊維）等の
化学繊維が一般に使用される。

ベルト層５を構成するコードとしては、通常タ
イヤ用として使用されるものを用いればよく、ス
チール、アラミツド、レーヨン等のコードが好ま
しく、また、ナイロン、ポリエステル等のコード
が使用可能である。

さらに、高速耐久性を向上させるために、ベル
ト層５の上にベルトカバー層（図示せず）を設け
てもよい。このベルトカバー層のコードとして
は、一般にナイロンコードが使用される。そのコ
ード角度は、タイヤ周方向に対して実質的に0°
（平行）である。

(1) 本発明においては、第１図および第２図に示
すタイヤにおいて、インナーライナー７側のカ
ーカス層４とインナーライナー７との間に炭素
繊維コード層８をタイヤ全周に亘つて配置した
のである。これは下記の理由からである。

従来、ビード部廻りの補強には、前述したよ
うに、ナイロンなどの有機繊維のコード層或い
はスチールコード層をビード部に配置してい
た。しかしながら、有機繊維のコード層では、
その補強効果が十分ではない。これは、有機繊
維の剛性（引張剛性、曲げ剛性等）が十分に高
くないためである。これに対して、スチールコ
ード層は十分な剛性を有するが、あまりにも剛
性（特に曲げ剛性）が高いため、スチールコー
ド層をビード部補強層として用いると乗心地性
が悪化してしまう。また、スチールコード層を
用いた場合には、重量的にもタイヤ重量が大と
なるという不都合がある。

一方、炭素繊維は、従来の有機繊維に比較し
て十分な剛性を有すると共に、その剛性がスチ
ールコードの剛性、特に曲げ剛性よりも低いた
めに乗心地を損なうことなくビード部の補強効
果を果すことができる。また、重量的にも、炭
素繊維コードはスチールコードに比してはるか
に軽く、有機繊維並であるからである。

(2) また、本発明においては、上述したようにビ
ード部１に配置された炭素繊維コード層８のビ
ードヒール９から上端までの高さｈをビードフ
イラー６のビードヒール９から上端までの高さ
ｔ以上としたのである（すなわち、ｈはｔと同
等もしくはｔより大）。

すなわち、上述したようにビード部１に炭素
繊維コード層８を配置してビード廻りを補強す
ることにより、走行中におけるタイヤのビード
部の動きを抑えると共にビード部廻りの剛性を
高めることができるが、さらに、その高さｈを
ｔ以上とすることにより高速走行時のビード部
付近の動きを十分に抑えてスタンデイングウエ
ーブの発生をなくすことができ、また、横剛性
を十分に高めることができるので操縦安定性を
も十分に向上させることが可能となるからであ
る。

さらに付言すると、炭素繊維は、その結晶構造
上、引つ張りには極めて強いが圧縮には弱いこと
が知られている。したがつて、従来のビード部の
補強構造と同様にタイヤ外側に炭素繊維コード層
を配置した場合には、リムフランジを支点として
ビード部が曲げ変形を受けたときに圧縮力が炭素
繊維コードに加わり、耐久性を低下させてしまう
ので好ましくない。そこで、本発明では、上述し
たようにインナーライナー７側のカーカス層４と
インナーライナー７との間に炭素繊維コード層８
を配置し、しかもその高さｈを高さｔ以上として
おり、これによつて炭素繊維の高モジユラスの機
能を有効に発揮させることができるのである。

炭素繊維コード層８は、２層以上であつてもよ
い。また、炭素繊維コード層８を構成する炭素繊
維コードは、引張強度100Kg／mm²以上、引張弾性
率5000Kg／mm²以上、好ましくは、引張強度200
Kg／mm²以上、引張弾性率15000Kg／mm²以上の特性
を有する炭素繊維に、炭素繊維の単位長さ当りの
重量の10〜50％の接着剤を塗布した後、下記式で
表わされるヨリ係数Ｋ値が０≦Ｋ≦1800の範囲と
なるように撚りを加えたものである。

Ｋ＝Ｔ√ Ｋ：ヨリ係数 Ｔ：コードの撚り数（回／10cm） Ｄ：コードの総デニール数 接着剤としては、レゾルシン・ホルマリン初期
縮合物とゴムラテツクスとの混合液（以下、
RFLと省略する）を用いればよい。このRFLを
炭素繊維に含浸させ、乾燥、熱処理した後、所定
の撚りを加えることによりコードを作製すること
ができる。

RFLの炭素繊維への付着量は、10〜50％であ
ることが好ましい。10％未満であると得られる炭
素繊維コードとコートゴム（被覆ゴム）との接着
が不十分となるだけでなく、炭素繊維の屈曲疲労
性を改善することができず、一方、50％を越える
と接着剤の乾燥熱処理に際して接着剤層が厚いた
めに乾燥不足となるだけでなく、接着剤層に気泡
が生じ、均一なコードが得難いからである。さら
に好ましいRFLの炭素繊維への付着量は、20〜
40％である。

また、RFLを炭素繊維に塗布するに際しては、
RFLを炭素繊維フライメント内に十分に含浸さ
せることが炭素繊維の屈曲疲労性の改善にとつて
重要である。このために、炭素繊維フライメント
が開いた状態でRFLを含浸させることが好まし
い。

このように、RFL処理した炭素繊維は、RFL
が十分に付着しているので無撚りでも繊維の収束
性は保持されるが、若干撚りを加えた方がより収
束性が良好となるので好ましい。撚りを加える場
合、撚りが多いと炭素繊維の高強度、高弾性率特
性を著しく損なうことになる。したがつて、撚り
を加える場合、ヨリ係数Ｋが1800以下であつて、
300≦Ｋ≦1500であることが好ましい。

撚り構造は、数本の炭素繊維各々に先づ下撚り
を加えた後、さらに、それら数本を合せ、上撚り
を加えるという所謂もろ撚り構造でもよく、ま
た、一本の炭素繊維糸条に撚りを加えるだけの片
撚り構造でもよい。

炭素繊維コード層８は、上述した炭素繊維コー
ドを100％モジユラスが30〜70Kg／cm²のコードゴ
ム（被覆ゴム）中に埋め込んだもので、コードゴ
ム中にコードに直角方向に５cm当り20〜60本（平
行）の炭素繊維コードを含むコード密度のものが
好ましい。

コードゴムの100％モジユラスが30Kg／cm²未満
であるとビード部補強層の弾性が低下し補強効果
を発揮できず操縦安定性の低下を招いたしまう。
70Kg／cm²を越えると、コートゴムが固くなりすぎ
て生産性が悪化し、例えばコーテイング時に発熱
してスコーチ現象、いわゆる焼けを生じてしまう
ので好ましくない。

したがつて、コートゴムは、100％モジユラス
が30〜70Kg／cm²にする。

また、コードの打ち込み本数は、60本を越える
と各コード間へのコートゴムの侵入が阻害されて
接着力の低下を招くので好ましくなく、一方、20
本未満では補強効果が不十分となる。

炭素繊維コード層８のコードは、カーカス層４
のコードと20°〜70°で交差するように配置する
（第２図におけるθ）。このように交差することに
より、カーカスコード個々の強固に束縛するた
め、ビード部補強層の補強効果が著しく発揮さ
れ、高速耐久性や操縦安定性の向上が可能とな
る。また、この交差角θが70°を越えると、作業
性が悪化し、切断し難くなるばかりでなく、成形
作業中に、“シワ”が発生し易いので好ましくな
い。20°未満では、カーカスコード個々の束縛力
が低下するので好ましくない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のタイヤは、インナ
ーライナー側のカーカス層とインナーライナーと
の間に炭素繊維コード層をタイヤ全周に亘つて配
置し、該炭素繊維コード層のビードヒールから上
端までの高さをビードフイラーのビードヒールか
ら上端までの高さ以上にすると共に、その炭素繊
維コードを引張強度100Kg／mm²以上かつ引張弾性
率5000Kg／mm²以上の炭素繊維にヨリ係数Ｋ値が０
≦Ｋ≦1800の範囲となるように撚りを加えた撚り
構造とし、そのコードゴムの100％モジユラスを
30〜70Kg／cm²とし、かつ前記カーカス層のコード
に対して20°〜70°で交差するように配置したた
め、下記の効果(a)，(b)，(c)を奏することができ
る。

(a) 上記炭素繊維コード層をインナーライナー側
のカーカス層とインナーライナーとの間に配置
したことにより、炭素繊維コードの圧縮に弱い
点を克服して耐久性を向上し、ビード部補強層
に炭素繊維コードを使用することを可能にした
ので、以下の(b)，(c)を可能にする。

(b) 有機繊維コードからなるビード部補強層をビ
ード部に配置した従来のタイヤに比して、補強
効果が大きく、高速性能および操縦安定性に優
れている。

(c) ビード部補強層にスチールコードを用いた従
来のタイヤに比して、曲げ剛性が著しく低いの
で、高速性能および乗心地性に優れている。

したがつて、本発明によれば、乗心地性の悪
化を招くことなく操縦安定性および高速耐久性
を十分に向上させることができる。

以下に実施例を挙げて本発明効果を具体的に説
明する。

実施例 下記仕様の本発明タイヤ、比較タイヤ１、比較
タイヤ２をそれぞれ作製した。

(1) 本発明タイヤ： タイヤサイズ175／70HR 13。炭素繊維コー
ド層の位置は、第１図に示すように炭素繊維コ
ード層は、100％モジユラスが45Kg／cm²のゴム
中にコードに直角方向に５cm当り40本の炭素繊
維コード〔1800d／２、10^S×10^Z（Ｔ／10cm）、
接着剤付着量30％〕を埋め込み、カーカスコー
ドに対する交角30°で配置、幅50mm、厚さ1.5
mm。カーカス層は、1500d／２ポリエステルコ
ード層１層をラジアルカーカス状に配置。ベル
ト層は、スチールコード１×５（0.25）をタイ
ヤ周方向に対して20°で互いに交差してなる２
層構造。ｈ＝50mm、ｔ＝40mm。

(2) 比較たいや１： タイヤサイズ175／70HR 13。ビード部補強
層の位置は、第３図にしめすようにカーカス層
折り返し部４ａの外側。なお、第３図における
８ａはナイロンコードからなるビード部補強層
を示す。ビード部補強層は、100％モジユラス
が27Kg／cm²のゴム中にコードに直角方向に５cm
当り40本の840d／２のナイロンコードをカー
カスコードに対する交角30°で配置、幅50mm、
厚さ1.0mm。その他は上記本発明タイヤと同じ。

(3) 比較タイヤ２： タイヤサイズ175／70HR 13。ビード部補強
層の位置は、第４図に示すようにカーカス層折
り返し部４ａの外側。なお、第４図における８
ｂはスチールコードからなるビード部補強層を
示す。ビード部補強層は、100％モジユラスが
45Kg／cm²のゴム中にコードに直角方向に５cm当
り40本のスチールコード〔１×５（0.225）〕を
カーカスコードに対する交角30°で配置、幅50
mm、厚さ1.5mm。その他は上記本発明タイヤと
同じ。

上記の本発明タイヤ、比較タイヤ１、および比
較タイヤ２について、下記の試験を行つた。

操縦安定性試験： 操縦安定性試験として、室内コーナリング試験
機による試験を行つた。

室内コーナリング試験機とは、直径2500mmのド
ラム上でタイヤにスリツプ角2°を与えたときに発
生するコーナリングフオースを２で除した値を操
縦安定性の代用値とするものである。

試験条件は、リム５−Ｊ×13、空気圧Ｐ＝1.9
Kg／cm²、荷重Ｗ＝405Kg、速度20Km／hrである。
この結果を第５図に指数表示した。数値の大きい
方が操縦安定性能が良好である。

第５図では、ナイロンコードをビード部補強層
に用いたタイヤ（比較タイヤ１）の操縦安定性を
100として指数表示した。この第５図から本発明
のタイヤが比較タイヤ１に比して約７％操縦安定
性に優れていることが判る。

高速性能試験： 高速性能試験として、室内ドラム試験機（直径
1707mm）を用いて行つた。

試験条件としては、リム５−Ｊ×13、空気圧Ｐ
＝3.0Kg／cm²、荷重Ｗ＝405Kgで、速度を170Km／
hrより10分毎に10Km／hrづつ上げて破壊に至るま
で走行させることによつた。この結果を第６図に
指数表示した。数値の大きい方が高速性能が良好
である。

第６図では、比較タイヤ１の高速性能を100と
して指数表示した。この第６図から、本発明タイ
ヤが比較タイヤ１に比して約３％高速性能に優れ
ていることが判る。

乗心地性能試験： 乗心地性能試験として、室内突起試験機による
試験を行つた。

室内突起試験機とは、直径2500mmのドラムの周
上１ケ所に直径20mmの半円の突起物を取付けたも
のである。供試タイヤがこの突起上を乗り越した
ときの前後方向の軸力を検出することにより軸力
の大小を測定し、これを乗心地性能の代表値とす
る。

試験条件とては、リム５−Ｊ×13、空気圧Ｐつ
こ1.9Kg／cm²、荷重Ｗ＝405Kg、速度Ｖ＝60，80，
100，120Km／hrの平均で行つた。この結果を第７
図に指数表示した。数値のおきい方が乗心地性能
が良好である。

第７図では、ナイロンコードをビード部補強層
に用いたタイヤ（比較タイヤ１）の乗心地性能を
100として指数表示した。この第７図から、本発
明タイヤが比較タイヤ１に比べて遜色がなく、比
較タイヤ２よりも優れていることが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の乗用車用空気入りラジアルタ
イヤの一例の半断面説明図、第２図はそのビード
部拡大説明図である。第３図および第４図は、そ
れぞれ、従来の乗用車用空気入りラジアルタイヤ
の一例の半断面説明図である。第５図はタイヤの
操縦安定性をグラフで示す説明図、第６図はタイ
ヤの高速性能をグラフで示す説明図、第７図はタ
イヤの乗心地性をグラフで示す説明図である。 １……ビード部、２……ビードワイヤ、３……
トレツド部、４……カーカス層、５……ベルト
層、６……ビードフイラー、７……インナーライ
ナー、８……炭素繊維コード層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ビードワイヤの上にビードフイラーが配置さ
   れ、カーカス層が該ビードワイヤの廻りに前記ビ
   ードフイラーを包み込むようにタイヤ内側からタ
   イヤ外側に折り返されたビード部を有するタイヤ
   において、インナーライナー側のカーカス層と該
   インナーライナーとの間に炭素繊維コード層をタ
   イヤ全周に亘つて配置し、該炭素繊維コード層の
   ビードヒールから上端までの高さをビードフイラ
   ーのビードヒールから上端までの高さ以上にする
   と共に、その炭素繊維コードを引張強度100Kg／
   mm²以上かつ引張弾性率5000Kg／mm²以上の炭素繊維
   にヨリ係数Ｋ値が０≦Ｋ≦1800の範囲となるよう
   に撚りを加えた撚り構造とし、そのコートゴムの
   100％モジユラスを30〜70Kg／cm²とし、かつ前記
   カーカス層のコードに対して20°〜70°で交差する
   ように配置したことを特徴とする乗用車用空気入
   りラジアルタイヤ。