JPS624614A - 乗用車用空気入りラジアルタイヤ - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、炭素繊維コードのカーカスターンアップ部
に生じるカーカスコード切れを著しく減少させうる乗用
車用空気入りラジアルタイヤに関するものである。

〔従来技術〕

乗用車用ラジアルタイヤは、一般にカーカスコードにナ
イロン、ポリエステル、レーヨン等の有機繊維を用い、
ベルト層としては互いに交差したスチールベルト層を有
しており、従来のバイアスタイヤに比較すると、スチー
ルベルト層の挿入により耐摩性、高速性、操縦安定性等
が向上し、ころがり抵抗も減少する。

そして更に、生産性の向上や軽量化を図るためにカーカ
スコードを２プライから１プライに変更しているが、２
０５／７０ＨＲ１４以上のような大型サイズの空気入り
ラジアルタイヤでは、強度上の問題から前記有機繊維コ
ードではカーカスコードの１プライ化を行うのは非常に
難かしい。

そこで近年では、空気入りラジアルタイヤのカーカスコ
ードとして炭素繊維を用いることが提案されている。し
かし、上記のごとくカーカスコードとして炭素繊維を用
いることにより、強度的な問題はなくなることは確かで
あるが、この場合、炭素繊維のカーカスターンアップ部
において、カーカスコードが切れやすいという新たな問
題が生じた。

このことは、炭素繊維はその分子構造上、結晶性が高く
、タイヤの接地変形に伴って生じる圧縮力によりカーカ
スターンアップ部のカーカスコードに圧縮疲労破壊を生
じやすいことに起因するものである。

〔発明の目的〕

この発明は、係る従来の問題点に着目して案出されたも
ので、その目的とするところはカーカス層に炭素繊維を
使用する乗用車用空気入りラジアルタイヤにおけるカー
カスターンアップ部の耐久性を向上させるようにした乗
用車用空気入りラジアルタイヤを提供するものである。

〔発明の構成〕

この発明は、上記目的を達成するためカーカスコードに
炭素繊維を使用する乗用車用空気入りラジアルタイヤに
おいて、８亥カーカスコードのターンアップ部をカーカ
ス層本体に沿わせると共に、その外側にＪＩＳ硬度７５
度〜９５度の範囲で上ビードフィラーを設けたことを要
旨とするものである。

以下添付図面に基づき、この発明を説明する。

第１図は、この発明を実施した乗用車用空気入りラジア
ルタイヤの要部正断面図を示し、この乗用車用空気入り
ラジアルタイヤは、１対のビードワイヤー３と、１対の
サイドウオール２と、このサイドウオール２に連結する
トレッド１と、材質として炭素繊維コードを用いたカー
カスコード４との間に、上側ベルト補強層５Ａ及び下側
ベルト補強層５Ｂからなるベルト層５を配することによ
って構成されている。

またカーカスコード４のターンアップ部Ｔｕは、下ビー
ドフィラーＦ２を包込むようにしてカーカス層本体４Ａ
に沿わせると共に、その外側にはＪＩＳ硬度７５度〜９
５度の範囲の上ビードフィラーＦ１が設けられている。

前記ベルト層５のコードとしては、この発明ではスチー
ルコードが用いられているが、他にアラミツドなども用
いることができ、また最近では、このベルト層５とトレ
ッド１のゴム部との間にタイヤ周方向に沿ったナイロン
カバーを挿入して高速性を向上させたものも提案されて
いる。

前記、カーカス層のカーカスコード４の材質として使用
される炭素繊維コードは、引張強度１００　ｋｇ／ｍｍ
２以上、引張弾性率５０００ｋｇ／ｍｆｆ１２以上、好
ましくは引張強度２００　ｋｇ／ｍｍ２以上、引張弾性
率１５．　ＯＯＯｋｇ／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重量の１０％から５０
％の接着剤を塗布した後、ｋ＝下（〒−の式で表わされ
る撚り係数に値が０≦に≦１８００の範囲となるように
撚りを加えたものである。またその撚り構造は、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、更に上撚りを加える、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。

なお、上記式のＴは、コードの撚り数（回／１０Ｃｆｆ
ｉ）、そしてＤはコードの総デニール数である。

また、このタイヤに使用する上記の炭素繊維コードの製
造方法としては、未処理炭素繊維糸条を、接着剤である
レゾルシンホルマリン初期縮合物とゴムラテックスとの
混合液（以下ＲＦＬと略称する）に含浸させ乾燥熱処理
した後、所定の撚りを加え作成する。

前記接着剤であるＲＦＬの炭素繊維への付着量は、１０
％以下であるとゴムとの接着が不充分であるだけでなく
、炭素繊維の屈曲疲労性を改善することは出来ず、一方
、５０％を越えると接着剤の乾燥熱処理に際し、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、均一なコードが得られ難いので、接着剤の
付着量は２０〜４０％が好ましい。

また、接着剤を塗布する際には、接着剤を炭素繊維フィ
ラメント内に充分含浸させることが屈曲疲労の改善に対
し重要であり、そのために炭素繊維フィラメントを開い
た状態で接着剤に含浸させることが好ましい。

上記の接着処理済の炭素繊維糸条に撚りを加える場合、
撚りが多いと炭素繊維の高強度、高弾性率特性を著しく
損うことになるので、撚りは前記の撚り係数ｋが１８０
０以下である事が好ましい。

前記、上記接着剤処理済の炭素繊維糸条は、接着剤が充
分付着しているので、無撚りでも、糸の集束性は保持さ
れるが、若干の撚りを加えた方がより集束性の面から好
ましく、従って、撚りは撚り係数にで、３００≦に≦１
５００がより好ましい。

上記のごとく、本実施例ではカーカス層に炭素繊維のカ
ーカスコード４を使用することにより、カーカスコード
４を２プライから１プライにし、生産性の向上や軽量化
をはかったものであるが、この場合、前記のごとくカー
カスコード４のターンアップ部Ｔｕでターンアップ部の
カーカスコードが切れやすいという問題があったので、
炭素繊維のカーカスコード４のターンアップ部Ｔｕを分
割した下ビードフィラーＦ２を包込むようにしてカーカ
ス層本体４Ａに沿わせている。

次に、以上のごとく、炭素繊維のカーカスコード４のタ
ーンアップ部Ｔｕをカーカス層に沿わせた理由を、第２
図（ａ）〜第２図ｔｃ）に示す従来タイヤと、この発明
のタイヤと、対比タイヤとを比較しながら説明する。

まずタイヤがトレッド１を介して接地変形した場合には
、タイヤのビード部はリム８のエツジを支点にして、第
２図（ａｌ〜第２図（Ｃ）に示す矢印方向Ｂに曲げられ
る。

従って、第２図（ａ）、第２図ｆｃ）に示すように一体
的なビードフィラーＦを使用するビード構造を採用した
場合には、曲げの中立軸Ｎは図のようにカーカス層本体
４Ａとカーカスコード４のターンアップ部Ｔｕとの中間
に於けるビードフィラーＦ中央付近の所になり、ターン
アップ部Ｔｕには圧縮力が加わることになる。

このため、カーカス層に耐圧縮疲労性の低い炭素繊維の
カーカスコード４を用いた場合、タイヤの接地変形に伴
なって生じる圧縮力によりターンアップ部Ｔｕのカーカ
スコード４には圧縮疲労破壊が生じてしまう。

これに対し、この発明のタイヤの場合（第２図（ｂ））
には、ビードフィラーＦを上ビードフィラーＦｌと下ビ
ードフィラーＦ２とに分割したビード構造を採用してい
るので、曲げの中立軸Ｎはカーカス層本体４Ａに近くな
るもののカーカスコード４のターンアップ部Ｔｕのカー
カスコード４には圧縮力が実質的に加わらない。

このため、耐圧縮疲労性が従来のポリエステル、ナイロ
ン、レーヨン等より低い炭素繊維をカーカスコード４と
して用いる場合には、第２図（ｂ）のようなビード構造
を採用することにより、カーカスコード４のターンアッ
プ部Ｔｕでのコード切れを有効に防止できることになる
。

ただし、カーカスコード４のターンアップ部Ｔｕをカー
カス層本体に単に沿わせただけでは、ターンアップ部Ｔ
ｕ外側に位置する上ビードフィラーＦ１の圧縮剛性が低
い場合には有効に耐久性を向上することができず、また
、下ビードフィラーＦ２のフィラー高さｂがリム８のリ
ムフランジ高さａより１０ｍｍ以上高い（ｂｍｍ＞ａｍ
ｍ＋　１０ｍｍ）場合にも有効に耐久性を向上すること
ができない。

そこで、この発明の実施例では、カーカスコード４のタ
ーンアップ部Ｔｕをカーカス層本体に沿わせると共に、
その外側にＪＩＳ硬度７５度〜９５度の上ビードフィラ
ーＦ１を設けたのである。

なお、上ビードフィラーＦ１の硬さくＪＩＳ硬度）を７
５度〜９５度とした理由としては、後述するように、Ｊ
ＩＳ硬度が７５度よりも小さいと、ターンアップ部Ｔｕ
の外側の剛性が低下し、耐久性が低下する。またＪＩＳ
硬度が９５度を越えると、ビード部が必要以上に剛直に
なるため乗′心地性を悪化させると言う問題が生じる。

従って、ＪＩＳ硬度７５度〜９５度の範囲の上ビードフ
ィラーＦ１を設けるのが好ましい。

また、下ビードフィラーＦ２のＪＩＳ硬度は上記上ビー
ドフィラーＦ１のＪＩＳ硬度に対して同等かそれ以上で
あることが操縦安定性の面で好ましい。

〔発明の効果〕

この発明は、上記のようにカーカスコードに炭素繊維を
使用する乗用車用空気入りラジアルタイヤにおいて、該
カーカスコードのターンアップ部をカーカス層本体に沿
わせると共に、その外側にＪＩＳ硬度７５度〜９５度の
範囲で上ビードフィラーを設けることにより、カーカス
コードのターンアップ部に生じる故障、即ちコード切れ
を有効に防止出来き、従ってそれだけ耐久性を向上する
ことが出来る効果がある。

〔発明の実施例〕

次に、この発明の実施例に基いてラジアルタイヤを試作
し、この発明のタイヤと、従来タイヤと、対比タイヤ■
、対比タイヤ■との対比評価試験を行なった結果を第３
図を参照しながら説明する。

対比評価試験を行なったタイヤの種類の仕様は、以下の
通りである。

（１）、従来タイヤ ニ層カーカスコード：ポリエステル、　１０００ｄ／２
、エンド数３５．撚り数：５０　Ｘ５０、一体型フィラ
ーゴム：ＪＩＳ硬度６５度（２）、この発明のタイヤ 一層カーカスコード：炭素繊維カーカス１８００ｄ／２
　、撚り数：１０　ＸＩＯ，エンド数３５、分割型上フ
ィラーゴム：ＪＩＳ硬度９０度高さ　（ｂ）：２２ｍｍ （３）、対比タイヤ■ 一層カー力スコード：炭素繊維カーカス、１８００ｄ／
２　、撚り数：１０　ｘｌＯ，エンド数３５、分割型上
フィラーゴム：ＪＩＳ硬度６５度、（４）、対比タイヤ
■ 一層カー力スコード：炭素繊維カーカス、１８００ｄ／
２　、撚り数：ｌＯＸＩＯ，エンド数３５、一体型フィ
ラーゴム：ＪＩＳ硬度９０度なお、上ビードフィラーＦ
ｌの高さは、全てタイヤの断面高さの１．／２である。

上記の試作タイヤに対して、タイヤの耐久性を評価する
目的で、以下に示す試験条件の下で室内耐久試験を行っ
た。

（ａ）、試作タイヤ：２０５／’１ＯＨＲ１４サイズの
ラジアルタイヤであり、５１／２ＪＸ１４のリムに取付
けられる。

（ｂ）、リムフランジの高さ：１７．５ｍｍ。

（Ｃ）、空気圧：　２．　Ｏｋｇ／ｃ＋ａ。

（ｄ）０回転速度：　８Ｑ　ｋｍ／ｈｒのもとでドラム
径１７０７ｍｍの試験機により室内耐久試験を行なった
。

初期荷重を５８５　ｋｇとし、２時間毎に荷重値を５０
ｋｇずつ増加し、破壊まで走行させた実験結果を第３図
に示す。

なお第３図において、従来タイヤの耐久性を１００とし
ている。

第３図のグラフから明らかなように、炭素繊維のカーカ
スコード４で第２番目のターンアップ部Ｔｕの構造を有
するこの発明のラジアルタイヤは、従来タイヤに比べて
１０％の耐久性向上が得られていることがわかる。

即ち、対比タイヤ■の耐久性は、従来タイヤの耐久性の
１００に対して９７であり、また対比タイヤＩにおいて
は９３であって、従来のタイヤの耐久性よりも劣り、こ
の発明のラジアルタイヤは、従来タイヤ、対比タイヤＩ
、対比タイヤ■よりも耐久性が向上するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における乗用車用空気入り
ラジアルタイヤの要部正断面図、第第２図（ａ）〜第２
図（Ｃ）はこの発明のタイヤと従来例タイヤ及び比較タ
イヤとの対比を説明するためのラジアルタイヤのビード
部の拡大説明図、第３図はラジアルタイヤの評価試験を
行った結果を示すグラフ説明図である。 ３・・・ビードワイヤー、４Ａ・・・カーカス層本体、
４・・・カーカスコード、Ｆ２・・・下ビードフィラー
、Ｆｌ・・・上ビードフィラー、Ｋ・・・カーカス層、
Ｔｕ・・・カーカスターンアップ部。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カーカスコードに炭素繊維を使用する乗用車用空気入り
   ラジアルタイヤにおいて、該カーカスコードのターンア
   ップ部をカーカス層本体に沿わせると共に、その外側に
   ＪＩＳ硬度７５度〜９５度の範囲で上ビードフィラーを
   設けたことを特徴とする乗用車用空気入りラジアルタイ
   ヤ。