JPH11217779A - ゴム物品用補強材および空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非常に過酷なタイヤの使用条件下でのベルト
の座屈によって発生する折れを回避し得る補強材、およ
び偏平化した該補強材によるベルト性能の向上を享受し
得る空気入りタイヤを提供する。 【解決手段】 略矩形状断面を有し、かつ破断伸びが
３．６％以上である金属単線からなるゴム物品用補強材
である。この金属単線をタイヤのベルト幅方向に複数、
並列に配置してなる空気入りタイヤである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気入りタイヤや
工業用ベルト等のゴム物品に供されるゴム物品補強材お
よび該補強材をベルト補強材として用いた空気入りタイ
ヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】空気入りラジアルタイヤのカーカスプラ
イを箍締めするベルトは、実質上タイヤの赤道面に沿っ
て延びるか、またはタイヤの赤道面に対して傾斜した向
きに延びる、スチールコードなどの補強材が一般に使用
されている。かかるベルトは、複数本の補強材をゴムで
被覆し、得られた被覆材を少なくとも２層積層した積層
構造とするのが一般的である。

【０００３】ここで、自動車の走行時における操縦安定
性の向上には、一定入力の操舵に対して車両進行方向と
直交する向きに発生するコーナリングフォースを大きく
することが有利である。このコーナリングフォースを大
きくするには、タイヤの転動時にタイヤの接地域で発生
する、トレッド陸部の横すべり変形を大きくする必要が
ある。この横すべり変形量はタイヤのトレッド陸部を支
えるベルトのコーナリングフォースによる変形、すなわ
ち図１（ａ）に示すベルトプライに、同図（ｂ）に示
す、ベルトの各層の面に沿う向きに生ずる変形（以下、
「面内曲げ変形」という）に影響される。すなわち、大
きなコーナリングフォースを発生するためには、ベルト
部の面内曲げ変形を抑制することが好ましく、従って面
内曲げ変形に抗する能力（以下、「面内曲げ剛性」とい
う）の高いことが要求される。

【０００４】また、優れた振動乗り心地性を得るために
は、路面の多少の凹凸に対しても接地面積を確保するこ
とが有利であり、これには図１（ｃ）に示す、ベルトの
面と直交する向きに生じる変形に抗する能力（以下、
「面外曲げ剛性」という）の低いことが要求される。

【０００５】従って、タイヤのベルトに求められる曲げ
剛性は、面内および面外の異なる向きでの曲げ剛性をそ
れぞれ適正化する必要があり、これらの曲げ剛性はスチ
ールコードを典型例とする、ベルトの補強材の性能に影
響されるため、補強材の構造について、多くの提案がな
されている。

【０００６】例えば、断面形状が偏平の補強材は、曲げ
剛性が曲げられる方向により異なる、いわゆる異方性を
もつため、この補強材をタイヤのベルトに、その長径が
ベルト幅方向に沿う向きで配置することによって、ベル
トにおける面内曲げ剛性を高める一方で、面外曲げ剛性
を低くすることが可能である。

【０００７】一方で補強材の断面を偏平にすると、いわ
ゆるつづら折れ路を長距離にわたって走行するなど、車
両を繰り返し急旋回させるような非常に過酷な使用条件
下では、その厚さによっては、ベルトコード折れの生じ
るおそれがあり、また、厚みが薄いと所望の強度を保つ
ことが難しいため、ベルトの耐久性が問題となる。

【０００８】このベルトの耐久性に関して、実開昭５６
−１３００３号公報では、偏平断面の鋼線を並列に引き
揃えて未加硫ゴムで被覆して平板状にすることにより、
鋼線相互間での摩耗を回避してタイヤ寿命の大幅な延長
を可能にした、ベルト用の補強材が提案されている。

【０００９】また、特開昭６１−１２９８９号公報で
は、炭素含有量：０．６５〜０．９０重量％、抗張力：
２．２×１０^５ｐｓｉ以上および破断伸び：１．０〜
３．５％の範囲の、冷間加工された偏平鋼ワイヤのコー
ドで補強したゴム物品により、タイヤのトレッド摩耗お
よびベルトの発熱を低減することが提案されている。

【００１０】さらに、特開平６−１５８５６５号公報で
は、断面略トラック形のワイヤに、略楕円形又は略トラ
ック形のくせ外形を有する扁平スパイラル状くせを施し
たタイヤ補強用スチールコードにより、単線のスチール
ワイヤとして柔軟性と伸び特性だけでなく、剛性をも改
善することが提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記の提案によるタイ
ヤは、直進走行時の問題はないとしても、非常に過酷な
使用条件下、すなわち、いわゆるつづら折れ路を長距離
にわたって走行するなど、車両を繰り返し急旋回させる
際に、ベルトに座屈が頻繁に発生する結果、コード折れ
を生じることが判明した。そして、ベルトにコード折れ
が多発すると、トレッド表面に部分的な凹部を生じてト
レッドに異常摩耗が発生する結果、タイヤの寿命が低下
するなどの問題を生ずる。また、ワイヤにくせを施すと
スチールコードの生産性が大幅に低下し、コストアップ
を招くことになる。

【００１２】そこで、本発明の目的は、偏平化すること
によって発生する不利、特に非常に過酷なタイヤの使用
条件下でのベルトの座屈によって発生する折れを回避し
得る補強材、および偏平化した該補強材によるベルト性
能の向上を享受し得る空気入りタイヤを提供することに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のゴム物品用補強材は、略矩形状断面を有
し、かつ破断伸びが３．６％以上である金属単線からな
ることを特徴とするものである。

【００１４】また、本発明の空気入りタイヤは、左右一
対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスのクラウ
ン部の径方向外側にベルトおよびトレッドを備える空気
入りタイヤにおいて、前記ベルトが、略矩形状断面を有
しかつ破断伸びが３．６％以上である金属単線をタイヤ
ベルト幅方向に複数、並列に配置してなることを特徴と
するものである。前記金属単線の断面の幅（長径）ａと
厚み（短径）ｂとの関係が次式、ａ≧２ｂで表される関
係を満足することが好ましく、またより好ましくは前記
幅（長径）ａが０．５〜１０．０ｍｍで、かつ前記厚み
（短径）ｂが０．０５〜０．４０ｍｍの範囲内とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】図２（ａ）に、本発明のゴム物品
用補強材の金属単線の具体例を示す。この金属単線１の
断面形状は略矩形であればよく、例えば、角部のない長
円状であっても構わない。即ち、図２（ｂ）に示すよう
に断面が長円状の金属単線２としてもよい。

【００１６】かかる金属単線としては、その断面の幅
（長径）ａと厚み（短径）ｂとの関係が、好ましくはａ
≧２ｂ、より好ましくはａ≧３ｂであるものが空気入り
タイヤのベルト補強材として有利に適合する。より具体
的には、幅ａが０．５〜１０．０ｍｍで、かつ厚みｂが
０．０５〜０．４０ｍｍであるものが好ましい。幅ａが
０．５ｍｍ未満では、ベルトの面内曲げ剛性が小さくな
り、操縦安定性の向上が見られず、一方１０．０ｍｍを
超えると、伸線加工性がやや低下し、生産性の低下をも
たらすことになる。同様に、厚みｂは、０．０５ｍｍ未
満では伸線加工性がやや低下し、伸線中に断線が発生し
て生産性が低下し、一方０．４０ｍｍを超えると、タイ
ヤ走行中の曲げ入力によって発生する表面歪が大きくな
り、耐ベルトコード折れ性が改善されない。また、金属
単線の間隔は０．３〜３．０ｍｍが好ましい。

【００１７】また、本発明のゴム物品用補強材の金属単
線の破断伸びは、３．６％以上でなければならず、好ま
しくは４．０％以上とする。破断伸びが３．６％未満で
は、金属単線を偏平化したことに起因して耐ベルトコー
ド折れ性が従来のスチールコード対比劣るためである。
一般的に、略矩形断面の金属単線は、ダイス引き抜き後
の線材をローラーで圧延するローラー圧延方式によって
製造されるが（破断伸び１．０〜３．５％）、本発明の
金属単線を製造するには、ダイス引き抜き後、例えば、
３４０〜４６０℃に保持した炉中で所定の破断伸びが得
られる時間だけ熱処理する必要がある。

【００１８】また、本発明は、上述の金属単線をゴム物
品用補強材として、例えば、図３に示す空気入りタイヤ
のベルト３に適用することによって、いわゆるつづら折
れ路を長距離にわたって走行するなど、車両を繰り返し
急旋回させるような非常に過酷な使用条件下で問題とな
るベルト補強材（金属線材）の折れを有利に回避するこ
とができる。また、略矩形断面の金属単線をベルトに適
用することによって、かかるベルトにおける面外曲げ剛
性が低くなるため、路面の凹凸に対する接地性が向上す
る。従って、操縦安定性と乗り心地性に優れたタイヤが
得られる。

【００１９】なお、図３に示す本発明の一例空気入りタ
イヤは、左右一対のビードコア４間でトロイド状に延び
るカーカス５、このカーカス５のクラウン部のタイヤ径
方向外側に配置した、例えば２層のベルト３およびこの
ベルト３のタイヤ径方向外側に配置したトレッド６を具
備するものである。

【００２０】

【実施例】以下に、本発明を実施例に基づき説明する。実施例１〜６，従来例，比較例１〜２ 図３に示す１プライカーカスおよび２ベルトプライ構造
の、１６５ＳＲ１３サイズの乗用車用ラジアルタイヤの
ベルトに、図２（ａ）に示すところの断面形状と下記の
表１に示す条件を有する金属単線を、該金属単線の軸方
向がタイヤの赤道面に対して２０度の傾斜角度となる配
置で適用した。

【００２１】また、比較例１および２として、矩形断面
を有するが破断伸びが発明で規定するよりも小さい金属
単線を、さらに従来例として、図４に示す１×３構造の
スチールコード（フィラメント径：０．２８ｍｍ）を、
夫々下記の表１に示す条件下で上記と同様にタイヤのベ
ルトに適用した。

【００２２】得られた各タイヤについて、耐ベルトコー
ド折れ性、操縦安定性および乗り心地性について試験す
るとともに、各補強材について、その伸線加工性を試験
した。これらの試験方法は下記の通りである。

【００２３】（１）耐ベルトコード折れ性 タイヤに規定内圧を充填後、実車に装着し、時速６０ｋ
ｍで一定のつづら折れ路を２万ｋｍ走行させた後、タイ
ヤを解剖してベルトから補強材を採取し、折れたコード
本数を測定し、その結果を次式により指数表示した。指
数の小さいほどコード折れ本数が少なく、耐ベルトコー
ド折れ性に優れていることを示す。 （耐ベルトコード折れ性指数）＝（供試タイヤでの折れ
本数）／（従来例タイヤでの折れ本数）×１００

【００２４】（２）操縦安定性 操縦安定性を示す一つの代用メジャーとして、ベルト剛
性が挙げられる。これをタイヤの状態で求めたものがコ
ーナリングパワー（Ｃ．Ｐ．）である。この試験は、内
圧１９０ｋＰａを充填したタイヤをリム４．５０Ｂに装
着し、直径３ｍのドラムに荷重４２５ｋｇにて押し付
け、速度３０ｋｍ／ｈで３０分間予備走行させた。予備
走行終了後、内圧を再調整して、同一速度同一荷重で正
負のスリップアングルを付けてコーナリングフォースを
測定し、次式によってコーナリングパワー（Ｃ．Ｐ．）
を求めた。 ＣＰ＝｛ＣＦ（１°）＋ＣＦ（２°）／２＋ＣＦ（３
°）／３＋ＣＦ（４°）／４｝／４ ここで、ＣＦ（１°）、ＣＦ（２°）、ＣＦ（３°）お
よびＣＦ（４°）は、それぞれスリップアングルが１
度、２度、３度および４度のときのコーナリングフォー
スの値である。このＣ．Ｐ．値に基づいて次式より操縦
安定性を指数表示した。指数が大きいほど、操縦安定性
が良好なことを示している。 （操縦安定性指数）＝（供試タイヤのＣ．Ｐ．値）／
（従来例タイヤのＣ．Ｐ．値）×１００

【００２５】（３）乗り心地性 外径２ｍの鉄製ドラム上の１ケ所に、幅２ｃｍおよび高
さ１ｃｍの突起物を取り付け、このドラム上に標準荷重
でタイヤを押し付けてドラムを回転させ、評価した。タ
イヤが突起物を乗り越した時の上下方向振動をタイヤ取
り付け軸の力として加速度計にて測定し、ここで記録さ
れた波形から、第１周期の振幅を当り数として、この数
値に基づいて次式から乗り心地性指数を求めた。指数の
小さいほど、乗り心地性に優れていることを示す。 （乗り心地性指数）＝（供試タイヤの当り数）／（従来
例タイヤの当り数）×１００

【００２６】（４）伸線加工性 ローラー圧延方式による生産性の容易さを、作業者が感
覚的に評価した。これらの試験結果を下記の表１に併記
する。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から、実施例はいずれも従来例の１×
３構造のスチールコードよりも耐ベルトコード折れ性が
改善されると共に、操縦安定性および乗り心地性も改善
されていることがわかる。また、金属線材の破断伸びが
１．８および３．２％の比較例１および２は、実施例と
比較して耐ベルトコード折れ性が劣っていることがわか
る。尚、実施例２および５については多少伸線加工性が
劣るものの、タイヤとしての性能は向上している。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、操縦安定性および乗り
心地を損なうことなく、従来技術の問題点である、繰り
返し急旋回時などのベルトコード折れが発生し易い状況
下におけるベルト補強材の折れを抑制することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】タイヤのベルトにおける曲げ剛性を説明する模
式的説明図である。

【図２】（ａ）は、本発明の一例ゴム物品用補強材（金
属単線）を示す断面図である。（ｂ）は、本発明の他の
一例ゴム物品用補強材（金属単線）を示す断面図であ
る。

【図３】空気入りラジアルタイヤの幅方向断面図であ
る。

【図４】従来のスチールコードの断面図である。

【符号の説明】

１，２ 金属単線 ３ ベルト ４ ビードコア ５ カーカス ６ トレッド ａ 幅 ｂ 厚み

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略矩形状断面を有し、かつ破断伸びが
   ３．６％以上である金属単線からなることを特徴とする
   ゴム物品用補強材。
2. 【請求項２】 左右一対のビード部間でトロイド状に延
   びるカーカスのクラウン部の径方向外側にベルトおよび
   トレッドを備える空気入りタイヤにおいて、前記ベルト
   が、略矩形状断面を有しかつ破断伸びが３．６％以上で
   ある金属単線をタイヤベルト幅方向に複数、並列に配置
   してなることを特徴とする空気入りタイヤ。
3. 【請求項３】 前記金属単線の断面の幅（長径）ａと厚
   み（短径）ｂとの関係が次式、 ａ≧２ｂ で表される関係を満足する請求項１または２記載の空気
   入りタイヤ。
4. 【請求項４】 前記幅（長径）ａが０．５〜１０．０ｍ
   ｍで、かつ前記厚み（短径）ｂが０．０５〜０．４０ｍ
   ｍの範囲内である請求項３記載の空気入りタイヤ。