JPH0585363B2

JPH0585363B2 -

Info

Publication number: JPH0585363B2
Application number: JP60122646A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kabe; Yasuo Morikawa; Shuji Takahashi
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1985-06-07
Filing date: 1985-06-07
Publication date: 1993-12-07
Also published as: JPS61282105A

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
安定性、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
側のカーカス層と前記ビードフイラーとの間に炭
素繊維コード層をタイヤ全周に亘つて配置すると
共に、リムクツシヨン側のカーカス層折り返し部
の外側に該折り返し部に隣接して炭素繊維コード
層をタイヤ全周に亘つて配置し、これら２つの炭
素繊維コード層のそれぞれ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とし、前記リムクツシヨン
として硬質ゴムからなる応力分散層を少なくとも
炭素繊維コード層の外側を覆うように配置すると
共に、前記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
２つの炭素繊維コード層のコードをそれぞれ隣接
する前記カーカス層及び折り返し部のコードに対
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。ビード部１の外側には、リムクツシヨンとし
て硬質ゴムからなる応力分散層１０がト一部から
ヒール部を含めサイドウオール部に延びるように
配置されている。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、そのコードとしては、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とビードフイラー６との間に炭素繊
維コード層８ａをタイヤ全周に亘つて配置する
と共に、折り返し部４ａの外側に該折り返し部
４ａに隣接して炭素繊維コード層８ｂ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）
が高いために、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８ａお
よび８ｂのそれぞれのビードヒール９から上端
までの高さｈ（第１図では、炭素繊維コード層
８ａと炭素繊維コード層８ｂとは高さが等し
い）をビードフイラー６のビートヒール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８ａ，８ｂ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。

なお、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、従来のビード部補強構造と同様
に単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
ンナーライナー層７側のカーカス層４とビードフ
イラー６との間に炭素繊維コード層８ａを配置す
ると共に、カーカス層４の折り返し部４ａの外側
に炭素繊維コード層８ｂを配置し、この炭素繊維
コード層８ｂの外側にリムクツシヨンとして硬質
ゴムからなる応力分散層１０を配置することによ
り、リムフランジに起因する炭素繊維コード層８
ｂへの応力集中を分散させるようにする。この場
合、リムクツシヨンとしての応力分散層１０は、
炭素繊維コード層８ｂの外側を全部覆う構造にす
る必要がある。なお、本発明では、炭素繊維コー
ド層８ｂの高さを炭素繊維コード層８ａの高さよ
りも低くかつビードフイラー高さよりも高くする
ことが好ましく、これにより折り返し部４ａと炭
素繊維コード層８ｂとの間におけるセパレーシヨ
ンの発生を防止することができる。

上記炭素繊維コード層８ａ，８ｂ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
200Kg／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√ Ｔ：コード撚り数（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と略称する）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を炭素繊維フイラ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、炭素繊維フイラメント
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８ａ，８ｂは、それぞれ、上
述した炭素繊維コードを100％モジユラスが30〜
70Kg／cm²のコートゴム（被覆ゴム）中に埋め込ん
だもので、コートゴム中にコードに直角方向に５
cm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。

コートゴムの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てしまう。
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８ａ，８ｂのコードは、それ
ぞれ、カーカス層４のコードおよび折り返し部４
ａのコードと20°〜70°で交差するように配置す
る。このように交差することにより、カーカスコ
ード個々を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。

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ビードフイラーとの
間に炭素繊維コード層をタイヤ全周に亘つて配置
すると共に、リムクツシヨン側のカーカス層折り
返し部の外側に該折り返し部に隣接して炭素繊維
コード層をタイヤ全周に亘つて配置し、これら２
つの炭素繊維コード層のそれぞれのビードヒール
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とし、前記リムクツ
シヨンとして硬質ゴムからなる応力分散層を少な
くとも炭素繊維コード層の外側を覆うように配置
すると共に、前記炭素繊維コードを引張強度100
Kg／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２つの炭素繊維コード層のコードをそれぞれ
隣接する前記カーカス層及び折り返し部のコード
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２つの炭素繊維コード層のうち、一方を
インナーライナー側のカーカス層とビードフイ
ラーとの間に配置すると共に、他方をリムクツ
シヨン側のカーカス層折り返し部の外側に配置
し、リムクツシヨンとして硬質ゴムからなる応
力分散層を少なくとも炭素繊維コード層の外側
を覆うよう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の効果を具体的に
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185／70HR14。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1.5mm。カーカス層は、
1500d／２ポリエステル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。炭素繊維コード層の高さｈ
は、８ａが50mm、８ｂが45mmである。ｔ＝40mm。
リムクツシヨンゴムとして100％モジユラスが87
Kg／cm²のゴムを用いた。

(2) 比較タイヤ１：タイヤサイズ185／70HR14。ビード部補強層
の位置は、第３図に示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８ｃ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185／70HR14。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８ｄ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（0.25）〕をカーカスコードに
対する交角30°で配置、幅50mm、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×14、空気圧Ｐ＝1.9
Kg／cm²、荷重Ｗ＝475Kg、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
明タイヤが比較タイヤ１に比して約11％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×14、空気圧Ｐ
＝1.9Kg／cm²、荷重Ｗ＝475Kgで、速度を160Km／
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９％高速性能に優
れ、比較タイヤ２に比べて約４％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。

試験条件としては、リム５−Ｊ×14、空気圧Ｐ
＝1.9Kg／cm²、荷重Ｗ＝475Kg、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。数値の大きい方が振動乗心地
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１，２に比べて遜色がない
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、８ａ，８ｂ……炭素繊維コード層、９……
ビードヒール、１０……リムクツシヨンゴム。

Claims

【特許請求の範囲】

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前
記ビードフイラ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すると共に、リムクツシヨ
ン側のカーカス層折り返し部の外側に該折り返し
部に隣接して炭素繊維コード層をタイヤ全周に亘
つて配置し、これら２つの炭素繊維コード層のそ
れぞれ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
上とし、前記リムクツシヨンとして硬質ゴムから
なる応力分散層を少なくとも炭素繊維コード層の
外側を覆うように配置すると共に、前記炭素繊維
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２つの炭素繊維コード
層のコードをそれぞれ隣接する前記カーカス層及
び折り返し部のコードに対して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。