JP2002120513A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量化を達成しながら操縦安定性を向上す
る。 【解決手段】 ベルト層７は、金属製のモノフィラメン
トコード１１Ａを引き揃えてなるコード配列体１１の表
裏を、ゴム基材に短繊維を含有させた短繊維配合ゴムか
らなるトッピングゴム１３で被覆したモノフィラメント
ベルトプライ１０を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モノフィラメント
コードを短繊維配合ゴムで被覆したベルトプライを用い
ることにより、操縦安定性の確保あるいは向上を図りな
がら大幅な軽量化を達成しうる空気入りタイヤに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】空気入りタイヤのベルトコードとして、
従来から細いスチールフィラメントの複数本を互いに撚
り合わせた、例えば１×３構造、１×４構造などの所謂
マルチフィラメントコードが広く採用されている。

【０００３】これに対して、近年、ベルトコードをスチ
ールの太い１本のフィラメントで形成することが提案さ
れている。このモノフィラメントコード（金属単線コー
ド）は、製造時の撚合わせ行程が不要であるなど安価で
あり、しかもコード１本当たりの曲げ剛性が高く従来の
マルチフィラメントコードに比べてスチール量を低く抑
えることができるため、軽量化やコストダウンに大きな
メリットがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなモノフィラメントコードのベルト層を用いたタイヤ
においても、タイヤサイズが大きく又偏平率が小さい場
合には、ベルト面内剛性の不足傾向となる。その結果、
操縦安定性を充分に確保するためにコード打ち込み本数
の増加或いはコード径の増大が必要になるなど、軽量化
のメリットを充分に活かすことができなくなってしまう
という問題がある。

【０００５】そこで本発明は、モノフィラメントコード
を短繊維配合ゴムで被覆したベルトプライを用いること
を基本として、コード打ち込み本数の増加等を招くこと
なくベルト面内剛性を有効に高めることができ、操縦安
定性の確保あるいは向上を図りながら大幅な軽量化を達
成しうる空気入りタイヤの提供を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォ
ール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、
前記トレッド部の内方かつカーカスの外側に配されるベ
ルト層とを有する空気入りタイヤであって、前記ベルト
層は、金属製のモノフィラメントコードを引き揃えてな
るコード配列体の表裏を、ゴム基材に短繊維を含有させ
た短繊維配合ゴムからなるトッピングゴムで被覆したモ
ノフィラメントベルトプライを含むことを特徴としてい
る。

【０００７】また請求項２の発明では、前記短繊維は、
フィブリル化された芳香族ポリアミド繊維であることを
特徴としている。

【０００８】また請求項３の発明では、前記短繊維は、
平均長さが０．２〜５．０ｍｍであることを特徴として
いる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を、
図示例とともに説明する。図１は、本発明の空気入りタ
イヤ１（以下タイヤ１という）が、乗用車用ラジアルタ
イヤである場合の断面図を例示している。

【００１０】図において、タイヤ１は、トレッド部２
と、その両端からタイヤ半径方向内方にのびるサイドウ
ォール部３と、各サイドウォール部３の内方端に位置す
るビード部４とを具えている。又タイヤ１には、前記ビ
ード部４、４間にカーカス６が架け渡されるとともに、
このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内方
にはベルト層７が周方向に巻装される。

【００１１】前記カーカス６は、トレッド部２からサイ
ドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至る
本体部６Ａと、その両端に連なりビードコア５の周りで
折り返される折返し部６Ｂとを具える。この本体部６Ａ
と折返し部６Ｂとの間には、ビードコア５から半径方向
外側に先細状にのびる硬質のゴムからなるビードエーペ
ックス８が配され、ビード部４からサイドウォール部３
にかけて補強している。

【００１２】また前記カーカス６は、カーカスコードを
タイヤ周方向に対して７５゜〜９０゜の角度で配列した
１枚以上、本例では２枚のカーカスプライ６ａ、６ｂか
ら形成され、カーカスコードとしては、ナイロン、レー
ヨン、ポリエステル、芳香族ポリアミドなどの有機繊維
フィラメントの複数を撚合わせたコード、及びスチール
フィラメントの複数を撚合わせたコードが採用できる。

【００１３】次に、前記ベルト層７は、金属製のベルト
コードを、タイヤ周方向に対して例えば１５〜３５度の
角度で配列した複数枚、本例では２枚のベルトプライ７
ａ、７ｂからなり、各ベルトプライ７ａ、７ｂは、ベル
トコードがプライ間で互いに交差する向きに重置してい
る。なお重荷重用ラジアルタイヤのベルト層には、一般
的に３〜４枚のベルトプライが使用される。

【００１４】そして前記ベルトプライのうちの少なくと
も１方、本例では、双方のベルトプライ７ａ、７ｂをモ
ノフィラメントベルトプライ１０で形成している。

【００１５】このモノフィラメントベルトプライ１０
は、図２に示す如く、金属製のモノフィラメントコード
１１Ａを引き揃えてなるコード配列体１１の表裏を、ゴ
ム基材に短繊維を含有させた高弾性の短繊維配合ゴムか
らなるトッピングゴム１３で被覆している。

【００１６】ここで、モノフィラメントコード１１Ａ
は、前述の如く、引っ張り強度に対する曲げ剛性、及び
スチール量に対する曲げ剛性が夫々高いため、従来のマ
ルチフィラメントコードに比べて軽量化を促進できる。
しかし、タイヤサイズが大きく又偏平率が小さいタイヤ
では、ベルト面内剛性の不足傾向となり操縦安定性の低
下を招いてしまうという問題がある。

【００１７】なおコード打ち込み本数の増加、或いはコ
ード径の増大によって、ベルト面内剛性を高めうるが、
ベルト面外剛性（ベルト面と直角な半径方向の曲げ剛
性）も同様に高まる。その結果、必然的に路面との接地
性が損なわれ接地面積が実質的に減じるなど操縦安定性
の向上効果に劣り、かつ乗り心地性を低下する傾向とな
る。また軽量化のメリットも少なくなる。

【００１８】これに対して、本願の如く、前記トッピン
グゴム１３を短繊維配合ゴムとすることにより、ベルト
面内剛性を重点的に増加することができ、乗り心地性の
低下を招くことなく操縦安定性をより有効に向上でき、
しかも軽量化のメリットを最大限に活かすことが可能と
なる。

【００１９】ここで、前記短繊維配合ゴムのゴム基材と
しては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジ
エンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプ
レインゴム（ＩＲ）等のジエン系ゴムの一種若しくは複
数種を組み合わせたものが使用できる。

【００２０】又前記短繊維としては、無機短繊維、有機
短繊維、金属短繊維など種々なものが使用できるが、軽
量化、補強効果、ゴム基材との接着性、クラックの発生
などの観点から有機短繊維が好ましい。特にフィブリル
化した有機短繊維は、ゴム基材と複雑に絡まるため、接
着強度を高めるとともにクラックの発生や成長を著減で
き、しかも短繊維の配向性が減じられる結果、ベルト面
内剛性が、面内の種々な方向に高まる（非方向性化）す
るためより好ましい。

【００２１】前記「フィブリル化」とは、１本の繊維が
それを構成している微細繊維に分かれる、所謂縦割り現
象であり、特に分子鎖が繊維軸方向に高度に配向されて
いる繊維、例えば芳香族ポリアミド繊維、ナイロン繊
維、ポリエステル繊維、アクリル繊維等がフィブリル化
の起こり易さから望ましく、とりわけ、芳香族ポリアミ
ド繊維が補強効果の観点からも最適である。

【００２２】なおフィブリル化は、剪断力を機械的に付
与することにより起こすことができ、例えば繊維を叩き
ほぐすリファイナー（refiner ）、ビーター（beater）
等の周知のこう解装置によって発生しうる。又このフィ
ブリル化により、短繊維の１ｇ当たりの表面積を２．０
〜２０ｍ² 、好ましくは５〜１５ｍ² まで増加すること
が、前記接着強度の向上、クラックの発生や成長の抑
制、ベルト面内剛性の非方向性化などを確実化する上で
望ましい。

【００２３】又前記短繊維は、平均長さが０．２〜５．
０ｍｍ、特に０．５〜３．０ｍｍの範囲が好ましく、ま
た太さは２．０〜２０．０μｍ、特に５．０〜１５．０
μｍの範囲が範囲が好ましい。なお短繊維がフィブリル
化している場合には、最も太い根幹における太さが２．
０〜２０．０μｍである。又短繊維の含有量は、前記ゴ
ム基材１００重量部に対して２〜１０重量部、特に４〜
８重量部が望ましい。これら平均長さ、太さ、及び含有
量が夫々前記範囲から外れると、補強効果を不十分とす
る、或いは耐クラック性等の耐久強度の低下傾向とな
る。

【００２４】なお前記短繊維の配合だけでは、必要な剛
性を短繊維配合ゴムに付与することが難しく、カーボン
ブラックを併用することが必要である。カーボンブラッ
クの添加量は、ゴム基材１００重量部に対して３０〜６
０重量部、特に４０〜５０重量部が望ましく、３０重量
部未満では剛性不足を招き、逆に６０重量部を越えると
加工が難しくなってしまう。なお短繊維配合ゴムには、
従来のトッピングゴムと同様、例えば、オイル、老化防
止剤、加硫促進剤等の添加剤を配合することができる。

【００２５】次に、前記モノフィラメントコード１１Ａ
としては、図２の如く、ストレートな非型付のものを使
用しうるが、例えば、その長手方向中心線Ｊを基準とし
て螺旋状又は波形状に型付けしたものが好適に採用でき
る。図３（Ａ）、（Ｂ）には、モノフィラメントコード
１１Ａが断面円形をなし、螺旋状に三次元的に型付けさ
れた場合を例示している。また断面形状は、楕円形また
は横長偏平状でも良い。また本例では、この螺旋状型付
けの長手方向のピッチＰを、タイヤ外周長さＷの０．０
０８〜０．０８倍に設定している。

【００２６】なお前記「タイヤ外周長さＷ」とは、タイ
ヤを正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した正規
状態において、トレッド面２Ｓのタイヤ赤道Ｃ上で測定
したタイヤ外周長さである。又前記「正規リム」とはＪ
ＡＴＭＡで規定する標準リム、「正規内圧」とはＪＡＴ
ＭＡで規定する最高空気圧を意味し、特に乗用車用タイ
ヤでは１８０ＫＰａとする。

【００２７】このようなピッチＰで型付けした型付けモ
ノフィラメントコード１１Ａは、必要な伸び特性が付与
されるため、タイヤ半径方向に対して柔軟となるなどベ
ルト面外剛性が低く抑えられ、接地性や乗り心地性が改
善される。しかも圧縮方向に作用する応力に対してもし
なやかに対応できるため、コード折れが効果的に抑制さ
れ、疲労耐久性を改善することが可能となる。

【００２８】ここで、前記ピッチＰが０．００８×Ｗ未
満では、操縦安定性の不足傾向となり、逆に０．０８×
Ｗをこえると型付けによる前記効果が見込めなくなる。
従ってピッチＰは、好ましくは０．０１０×Ｗ〜０．０
６０×Ｗの範囲である。

【００２９】又前記型付けの高さＨは、前記ピッチＰの
０．００２〜０．０２５倍の範囲とすることが好まし
く、０．００２×Ｐ未満では型付けによる前記効果を充
分に発揮することができず、逆に０．０２５×Ｐをこえ
ると型付けの際にモノフィラメントコード１１Ａに与え
るダメージが大きくなりすぎ、コードの強度や耐疲労性
の低下を招く。従って高さＨは、好ましくは０．０１０
×Ｐ〜０．０２０×Ｐの範囲である。

【００３０】又前記モノフィラメントコード１１Ａとし
ては、コード断面における平均コード太さＤが、前記タ
イヤ外周長さＷの０．１３×１０^-3〜０．２８×１０^-3
の範囲のものが好適に使用できる。なお前記「平均コー
ド太さＤ」は、断面形状が、本例の如く真円状の時に
は、その直径に相当するが、図４に示すように、楕円状
或いは長円状の横長偏平状をなす場合には、その長径Ｄ
１と短径Ｄ２との平均である（Ｄ１＋Ｄ２）／２をもっ
て平均コード太さＤと定義する。

【００３１】この平均コード太さＤが０．１３×１０^-3
×Ｗ未満の時、ベルトコードとして必要な剛性が不足し
コーナリングパワーが過小となるなど操縦安定性の確保
が難しくなる。また０．２８×１０^-3×Ｗをこえると、
太くなりすぎて残留応力が上昇するなどコード耐久性を
著しく低下させるとともに、ベルト面外剛性が過大とな
り、接地性や乗り心地性の低下原因となる。従って、平
均コード太さＤは、０．１８×１０^-3×Ｗ〜０．２５×
１０^-3×Ｗの範囲がより好ましい。なお前記平均コード
太さＤは、乗用車用タイヤにおいては０．３５〜０．４
６ｍｍ、小型ラック用タイヤにおいては０．４６〜０．
５４ｍｍ、バス・トラック等の重荷重用タイヤにおいて
は０．５４〜０．７０ｍｍの範囲とするのも好ましい。

【００３２】次に、モノフィラメントコード１１Ａとし
て、図５（Ａ）、（Ｂ）に略示するように、波形状に二
次元的に型付けすることもできる。

【００３３】この波形状の型付は、サインカーブ状の如
く直線部分を含まないもの、或いはジグザグ状の如く直
線部分を含むものであっても良く、ベルトプライの巾方
向に形成される。これにより、タイヤ軸方向に対して変
形しにくくなるなどベルト面内剛性が面外剛性に対して
相対的に向上できるため、より好ましく採用できる。こ
の場合にも、前記螺旋状の型付と同様の理由により、型
付けの長手方向のピッチＰ、高さＨ、及び平均コード太
さＤは、同様の範囲に規制される。

【００３４】なお乗用車用タイヤ、或いは小型トラック
用タイヤでは、本例の如く２枚のベルトプライの双方或
いは一方に前記モノフィラメントベルトプライ１０を使
用することができる。しかし、特に重荷重用タイヤの場
合には、少なくともタイヤ半径方向最外層に、このモノ
フィラメントベルトプライ１０を用いると、コード太さ
が大であることにより耐外傷性、耐破断性が向上するな
ど、新たな効果が期待できる。

【００３５】

【実施例】図１の構造をなす乗用車タイヤ（タイヤサイ
ズ１８５／６５Ｒ１５）を、表１の仕様により試作し、
各試供タイヤの重量、操縦安定性をテストし、その結果
を表１に示している。

【００３６】（１）重量 ベルト層（ゴム＋コード）の重量を測定し、比較例１を
１００とする指数で表示している。指数は小さい方が軽
量である。 （２）操縦安定性 試供タイヤを、前記正規リム、正規内圧の基で車両の全
輪に装着し、ドライアスファルト路のテストコースを走
行し、ハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する特
性をドライバーの官能評価により１０点法で評価した。
数値が大きいほど、操縦安定性に優れている。

【００３７】

【表１】

【００３８】表の如く、実施例のタイヤは、軽量化を達
成しながら操縦安定性を向上しうるのが確認できる。

【００３９】

【発明の効果】叙上の如く本発明は、モノフィラメント
コードを短繊維配合ゴムで被覆したベルトプライを用い
ているため、コード打ち込み本数の増加等を招くことな
くベルト面内剛性を有効に高めることができ、操縦安定
性の確保あるいは向上を図りながら大幅な軽量化を達成
しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のタイヤの断面図である。

【図２】モノフィラメントベルトプライを拡大して示す
断面図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）はモノフィラメントコードの型
付け状態の一例を示す線図である。

【図４】モノフィラメントコードの平均コード太さを説
明する断面図である。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）はモノフィラメントコードの型
付け状態の他の例を示す線図である。

【符号の説明】

２ トレッド部 ３ サイドウォール部 ４ ビード部 ５ ビードコア ６ カーカス ７ ベルト層 １０ モノフィラメントベルトプライ １１ コード配列体 １１Ａ モノフィラメントコード １３ トッピングゴム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トレッド部からサイドウォール部をへてビ
   ード部のビードコアに至るカーカスと、前記トレッド部
   の内方かつカーカスの外側に配されるベルト層とを有す
   る空気入りタイヤであって、 前記ベルト層は、金属製のモノフィラメントコードを引
   き揃えてなるコード配列体の表裏を、ゴム基材に短繊維
   を含有させた短繊維配合ゴムからなるトッピングゴムで
   被覆したモノフィラメントベルトプライを含むことを特
   徴とする空気入りタイヤ。
2. 【請求項２】前記短繊維は、フィブリル化された芳香族
   ポリアミド繊維であることを特徴とする請求項１記載の
   空気入りタイヤ。
3. 【請求項３】前記短繊維は、平均長さが０．２〜５．０
   ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の空気
   入りタイヤ。