JPS6112406A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、タイヤの操縦安定性および燃料消費効率を低
下させることなしに大幅に軽量化したラジアルタイヤに
関する。

〔従来技術〕

スチール・ラジアルタイヤは、ベルト層に、金属コード
・補強ゴムよりなる一方向強化複合材を２乃至４枚配置
することによって、トレツド部の剛性を高め、優れた運
動性能、耐摩耗性。

低燃費性を発揮する。

しかしながら、ベルト層に使用されるスチールコードの
比重は、約７．８６とゴムあるいは有機繊維補強材料に
比較し著しく大きいため、タイヤの高速回転により生ず
る遠心力は著しく大きくなシ、ベルト層間のはく離を生
じ易い。このため、特に高速走行に使用されるタイヤに
おいては、高速回転に伴い生ずる遠心力に打ちかつベル
ト層の周側性を得るため、更に、金属コードの使用量を
増すという悪循環に陥いり、この平衡を保つため、高速
走行に使用されるスチール・ラジアルタイヤの金属コー
ドの使用量は非常に多いものとなる。また、ベルト層の
金属コードの使用量が多いことは、タイヤ回転時のユニ
フォーミティ−においても不利になる。さらに、スチー
ルコード使用量を増すことは、タイヤ全体の重量を増加
させることになり、燃料消費量も大きくなり好ましくな
い。このため、スチールコード使用量を減少させる試み
が過去になされており、例えば、特開昭５７−１５５１
０３号公報にあるように、スチールコードの炭素成分量
を増すことによってスチールコードの引張強度を上げ、
その結果、コードの耐久性を保持した上でスチールコー
ド使用量を減少し得るとしている。

しかし、炭素成分量を増加させたスチールコードは、第
２図および第３図から判るような問題がある。即ち、第
２図に示すように、炭素含有量０．８２重量％と炭素含
有量ｏ、７２重量係のスチールコードの応力−ひすみ曲
線を比較すると、破断時の強度については炭素含有量を
増すことによって上昇するが、歪がＯ％〜１．５％の直
線部分の弾性率については、両者の差は見出し難い。

通常の走行により生ずるベルト層中の金属コードに負荷
される歪は１．０チ以下であるので、通常走行時におい
ては炭素含有量の多いスチールコードの優位性はない。

また、第３図は、スチールコード使用量とコーナーリン
グパワーとの関係を示したもので、スチールコード使用
量を減するとベルト剛性の低下を招き、コーナーリング
パワーが低下することを明らかにしている。

したがって、炭素含有量の多いスチールコードを使用す
ることによってのみコード使用量の減少を図った場合、
ベルト周剛性の低下は明らかであり、よこばね定数の低
下を招くため、操縦安定性が低下する。

さらに、一般にタイヤ重量の減少は、転勤抵抗の減少に
つながシ燃料消費率は向上するが、スチールコードの使
用量の減少によるタイヤ重量の減少は、走行に伴なうベ
ルト層の動きが大きくなるため、逆に転勤抵抗の悪化を
招き、燃料消費効率が低下する、というような問題があ
つた。

〔発明の目的〕

本発明は、スチールラジアルタイヤの操縦安定性ならび
に燃費性を低下させることなく、スチールコードの使用
量を減少せしめ、軽量化した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、タイヤの子午断面に平行もしくは
ほぼ平行に配列された有機繊維コードよりなるカーカス
と、このカーカスとトレッドの間に配置されたゴム引き
スチールコードよりなるベルト層を備えたラジアルタイ
ヤにおいて、（１）前記ベルト層のスチールコードは、
（ａ）破断強度Ｆ　（Ｋｇｆ）が １９５　Ｘ　ｒＩ　Ｘ　（１１，８７２≦Ｆ≦２２５　
Ｘ　ｎ　Ｘ　ｄ１８７２（ｎ：コードを構成する素線の
数、ｄ：コードを構成する素線の直径（ＷＩＮ））の範
囲にあり、（ｂ１５０係モジュラスが１０〜４０〜シー
の範囲にあるコードゴムで被覆されており、（２）前記
カーカスの有機繊維コードは、コード１本当りの引張弾
性率が１８００Ｋｆｆ／ｌｄ以上であることを特徴とす
るラジアルタイヤを要旨とするものである。

なお、ここで、有機繊維コード１本当シの引張弾性率Ｅ
は、ＪＩＳＬ１０１７　Ｊ化学繊維タイヤコード試験方
法」７，８項初期引張抵抗度の測定方法に従って測定し
た値であシ、その引張条件は、つかみ間隔２０ｃｒＩＬ
１引張速度１０　ｃＩｒＬ／分である。

以下、図に基づいて本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明のラジアルタイヤの一例の子午断面説明
図で、１はトレッド、２はコードがタイヤの子午断面に
平行もしくはほぼ平行に配置されたラジアル構造のカー
カスであり、このカーカス２とトレッド１の間には、カ
ーカス２の外周を取囲むようにゴム引きスチールコード
よりなるベルト層３が配置されている。

カーカス２は、通常ｌ乃至２枚の有機繊維コード／ゴム
被覆体よりなり、有機繊維コードとしては、通常ナイロ
ンあるいはポリエステル繊維等が多く用いられる。また
、ベルト層３は少なくとも１枚配置されていればよく、
また、ベルト層３を構成するスチールコードは通常３〜
１２本のスチールフィラメントからなっている。

本発明においては、カーカス２及びベルト層３について
下記のように規定したのである。

（１）ベルト層３について： （ａｌ　　スチールコード１本当りの引張破断強度Ｆ（
Ｋりｆ／コード）が、 １９５　Ｘ　ｎ　Ｘ　ｄ１８”≦Ｆ≦２２５　Ｘ　ｎ　
Ｘ　ｄ１８７２の範囲にあること。但し、 ｎ：コードを構成する素線数。

ｄ：コードを構成する素線の直径（ｍｍ）。

このようにＦを定めだのは下記の理由による。

すなわち、一般にタイヤは、内部に高圧空気を入れ、自
動車の荷重を支える、いわば圧力容器としての一面を持
つため、内圧と、荷重を支える繊維補強材料の破断強度
とを低下せしめることは安全上好ましいものではない。

そこで、本発明者は、スチールコードの破断強度につい
て研究した結果、スチールコードの破断強度Ｆは、スチ
ールコードを構成する素線の直径ｄに依存し、また当然
、スチールコードを構成する素線の数ｎに依存すること
、およびスチールコード１本当りの破断強度Ｆ（Ｋ９ｆ
）は、素紗径ｄが０．０６〜０．４５ＩＩＩＩＩ！、素
線数ｎが３〜２８本で、撚りピッチが８．０〜２０關の
通常の単撚りタイヤ用スチールコードにおいて、次式に
従うことを見出した。

Ｆ＝ｋＸ。ｘ　ｄｌ、８７２ にはスチール線材に依存する定数で、通常タイヤ用スチ
ールコードの場合、ｋ　＝　１７５前後となる。

ところで、タイヤの軽量化を達成するためには、ｋの値
を１９５〜２２５まで高める必要がある。

また、破断強度を高める方策としては、（イ）炭素含有
量を高める、（ロ）伸線加工度を高める、（ハ）パテイ
ング温度を調整する、等の手段あるいはこれらを糾合せ
ることを挙げることができる。しかし、ｋの値が２２５
を超えるまで高めると、伸線加工時に内部クランクを生
じ易く、また耐疲劣性の面で好ましくない。従って、軽
量化を達成し、しかも、耐久性を低下させないコード破
断強度Ｆ（Ｋｇｆ／コード）は上述したように下記の範
囲でなければならないのである。

１９５×ｎＸｄＩ８７２≦Ｆ≦２２５　Ｘ　ｎ　Ｘ　ｄ
ｌ８”’なお、本発明のタイヤに使用するスチールコー
ドは、クローズドコード又はオープンコードのいずれで
もよい。

（ｂ）　　スチールコードを取り囲むゴムの５０　％モ
ジュラ、Ｘ値Ｍ　（Ｋ９ｆ／ｃｒＩ）が１０≦Ｍ≦４０ の範囲にあること。

この理由は、コートゴムの５０％モジュラスが１０に９
ｆ／７以下の領域では、ベルト端部における歪が増大す
ることにより、いわゆる耐ベルトエツジセパレーション
性が低下し％　一方％コートゴムの５０チモジユラスが
４０Ｋｆｆ／ｄｉ以上に高くなると、走行に伴いベルト
層が圧縮力を受けた際にスチールコードの座屈が生じや
すく、タイヤの耐久性の点で好ましくないからである。

（２）カーカス２について： 有機繊維コード１本当りの引張弾性率が１８００Ｋｙｆ
／ｍｄ以上であること。

前述したごとく、スチールコードの破断強度を高め、圧
力容器としての安全性を確保しても、弾性率の上昇がな
いため、コード使用量を破断強度に見合っただけ減する
と、ベルト剛性が低下し、よこバネ定数が低下するため
、操縦安定性が低下し、またベルト層の動きが大きくな
るため燃料消費効率が低下する。

このため、ベルト剛性の低下をカバーし、タイヤとして
のトータルの剛性を確保する手段が必要となる。後述す
る実験例における表１は、カーカスコード／ベルトコー
ドの組み合わせを種々変えることによって、タイヤ剛性
を変量し、試作したタイヤについて、その操縦安定性・
燃料消費率を評価した結果であるが、これより破断強度
Ｆ（Ｋｐｆ）が１９５　Ｘ　ｎ　Ｘ　ｄ１８７２≦Ｆ≦
２２５　Ｘ　ｎ　Ｘ　ｄ”７２の範囲で示されるスチー
、ルコードをベルトに使用する場合において、弾性率が
少なくとも１８００にり１７ｍ１以上の有機繊維コード
をカーカスに適用することにより、その操縦安定性・燃
料消費率を低下させることなく、軽量化が達成できると
いう結論に至った。

本発明のタイヤがこのような特性を発生する理由は、大
略、ベルトコード、カーカスコードの組み合わせにより
、ラジアルタイヤとしてのトータルの剛性が確保される
ことから、ベルト剛性の寄与率が小さくなるためと考え
られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ベルト層のスチ
ールコードに、 １９５　Ｘ　ｎ　Ｘ　ｄ１８”’≦Ｆ≦２２５　Ｘ　ｎ
　Ｘ　ｄ１８”’なる高強力スチール線材を用い、カー
カスの有機繊維コードをコード１本当りの引張弾性率が
カーカスコード弾性率　　１８００　Ｋｙｆ／１ｎ７１
　　以上とし、さらに、スチールコードを取り囲むゴム
の５０％モジュラス値Ｍ（Ｋ９ｆβ）が１０≦Ｍ≦４０ であるようなコートゴムを使用したので、操縦安定性・
燃料消費率を損うことなく、タイヤ重量の軽減をはかる
ことができる。

以下に、実験例を例示する。

実験例 表１に本実験の結果を示す。タイヤサイズは１６５５Ｒ
１３０乗用車用タイヤである（ベルト層に用いたコード
は１×５構造で、撚りピンチは９．５間である。）。

タイヤの操縦安定性については、種々の評価方法がある
が、ここでは、その代用特性としてコーナリングパワー
を取り上げた。

試験条件を下記に示す。

内圧：１．９にりｆ／７ 荷重：４２０Ｋｑｆ スリップアングル：　２°〜４゜ リ　ム　：　４ルうＪ　−１３ 評価は、タイヤ番号６を１００としたときの指数で表わ
し、数値が大きいほどコーナリングパワーが大きく運動
性能が高い。

次に、燃料消費率については、室内ドラム試験による転
動抵１η、を代用特性とし、下記条件で試験を実施した
。

内圧：　１．９　Ｋｑｆ／ｃｒ／１ 荷重：４２０にりｆ 速度：４０ＫｒｒＶ／ｈ〜１３０Ｋｍ／ｈ平均評価は、
タイヤ番号６を１００としたときの指数で表わし、数値
が大きいほど転勤抵抗が大きく、燃料消費率がよくない
。

上記評価方法に基づき、タイヤ番号１から６のタイヤに
ついて評価を実施した。

タイヤ番号１及び２が本発明実施例に当たるが、操縦安
定性、燃料消費率のいづれを取っても、その特性を損う
ことなく、軽量化が達成できていることがわかる。

これに対し、タイヤ番号３，４．５に見られるように、
ベルトコードを単に高強力スチールコードに置き換えた
だけでは、操縦安定性が低下するとともに、燃料消費率
にも低下が認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のラジアルタイヤの一例の子午断面説明
図、第２図はスチールコードの炭素含有量の相違による
伸び率（チ）と荷重（Ｋｑｆ）との関係図、第３図１ス
チールコード使用量とコーナーリングパワーの関係図で
ある。 １・・・トレッド、２・・・カーカス、３・・・ベルト
層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タイヤの子午断面に平行もしくはほぼ平行に配列された
   有機繊維コードよりなるカーカスと、このカーカスとト
   レツドの間に配置されたゴム引きスチールコードよりな
   るベルト層を備えたラジアルタイヤにおいて、（１）前
   記ベルト層のスチールコードは、（ａ）破断強度Ｆ（Ｋ
   ｇｆ）が１９５×ｎ×ｄ＾１＾．＾８＾７＾２≦Ｆ≦２
   ２５×ｎ×ｄ＾１＾．＾８＾７＾２（ｎ：コードを構成
   する素線の数、ｄ：コードを構成する素線の直径（ｍｍ
   ））の範囲にあり、（ｂ）５０％モジユラスが１０〜４
   ０Ｋｇｆ／ｃｍ＾２の範囲にあるコートゴムで被覆され
   ており、（２）前記カーカスの有機繊維コードは、コー
   ド１本当りの引張弾性率が１８００Ｋｇｆ／ｍｍ＾２以
   上であることを特徴とするラジアルタイヤ。