JP2561672B2 - 改良されたラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はラジアルタイヤのベルト補強材として３本の
スチールフイラメントから形成される金属コードを特定
のベルト構造と組合せて使用する事で軽量化、低転がり
抵抗性のみならず金属コードの耐コード折れ性の大巾な
改良によるタイヤの耐久寿命を著しく向上させる改良技
術に関する。

従来の技術 ラジアルタイヤのベルト補強材として、１×４又は１
×５撚の、スチールコードは従来から公知である。上記
のようなスチールコードをタイヤ用補強材として使用す
る場合、スチールコードのコーテイングゴムがコード内
に充分浸透していなかつたり、接着状態が悪かつたりす
ると、ゴム中の水分や外気より浸入した水分等により、
スチールコードのフイラメントに腐食が発生しスチール
コードのフイラメントが折れたり、コードとゴム間にお
けるセパレーション発生という問題はよく知られてい
る。

この問題を解決すべく従来から種々検討されており、
例えば特公昭60−49421号公報に於ては金属コードとゴ
ムとの複合体として少なくとも３本の金属フイラメント
を撚り合わせて金属コードを構成すると共に、これら金
属フイラメント間に不等空隙を設け、この不等空隙を通
じて金属コードの中心迄ゴムが浸透し、この結果、ゴム
と金属フイラメントとがセパレーシヨンを防止出来る事
を示している。

又、空気入りタイヤの補強用金属コードの撚構成の簡
素化として特開昭59−168198号公報には補強用金属コー
ドとして第１の方向へ一緒にねじられた２本のフイラメ
ントからなる１本のストランドとこのストランドの撚方
向と反対の方向に更に１本のフイラメントをラセン状に
配置するという３本の金属フイラメントから構成される
金属コードが開示されている。

同様に実公昭58−48392号公報には撚の甘い部分と締
つた部分とを交互に構成する撚り構造をもちゴムの浸透
を図るようなスチールコードが示されている。

発明が解決しようとする問題点 前記、特開昭59−168198号公報に開示された３本撚金
属コードは２本のフイラメントからなる１本のストラン
ドと１本の撚フイラメントとの間にコーテイングゴムが
浸透する事を狙つたものであるが、断面における金属フ
イラメントの分布状況が不均一のため圧縮疲労性が悪い
という問題があつた。

又、実公昭58−48392号公報に於ては撚本数が３本の
場合では撚本数が少ないので撚の甘い部分と締つた部分
とを周期的に構成するように撚るのはコードに張力が加
わると、撚の甘い部分が締つてしまうため空気入りタイ
ヤの補強用として使用した場合、コーテイングゴムのコ
ードへの浸透が困難となる問題があつた。

以上の問題点を改良しコーテイングゴムがコード内に
浸透しやすい撚本数が３本である金属コードを得る為に
前記特公昭60−49421号公報に開示された金属コードを
改良する事が有効と考え、検討を行なつた結果を以前に
特願昭61−185261号にて改良技術を提案した。

しかしながら、１×３撚でゴムの浸透向上は図れても
このようなスチールコードは本質的に断面におけるスチ
ールフイラメントの分布状況が不均一、即ち偏在してい
るため、タイヤの接地によつてスチールコードに長手方
向の圧縮力が作用すると、曲げ剛性の小さい方向にスチ
ールコードが湾曲し座屈してしまう事がある。このよう
な座屈が生じるとタイヤの回転毎にその部分は折れ曲が
り、長時間経過すると遂にはスチールコードのフイラメ
ントが破断してしまうという問題をひきおこす。

又、断面におけるスチールフイラメントの分布状況が
不均一であるスチールコードをベルトプライとして加硫
后の100％モジユラス値が20kg/cm²〜40kg/cm²迄のコー
テイングゴム内に、加硫后の100％モジユラス値が、前
記コーテイングゴムのそれより高い被覆ゴムでコードの
周囲を被覆した金属コードを多数本埋設して構成した空
気入りラジアルタイヤの考案を提示しているが（実願昭
62−2508号）、これはスチールコードの周囲をコーテイ
ングゴムより加硫后の100％モジユラスが高いゴムを押
出し機を用いて被覆した後、この被覆スチールコードを
予め成形ドラムに巻き付けられた所定のコーテイングゴ
ム上に一定間隙でその全巾に亘つて巻き付け、その後そ
れらの周囲に更にコーテイングゴムを巻き付けてゴム引
きスチールコードとしたものであるが、このものはコー
ドのフイラメント内部迄ゴムを浸透させる事は難しくゴ
ム浸透を図る撚構造が工夫されてないので、加硫工程で
の加硫圧によつてもゴム浸透が充分でなく従つてゴム中
の水分等によつて腐食を発生させる問題や高弾性率ゴム
の座屈改良の利点が失われる問題がある。

問題点を解決するための手段 本発明はスチールコードを構成するフイラメント本数
を３本に簡素化し、ラジアルタイヤの軽量化を図ると共
に、コーテイングゴム及び被覆ゴムのスチールコード内
への浸透を改善し耐腐食性を向上し、又特殊なベルト構
造の採用によりベルトコード折れ性を大巾に改良し、同
時にタイヤの乗心地性、発熱温度面も改良しうる技術を
提供する事にある。

すなわち、本発明は少なくとも１層以上のラジカルカ
ーカスプライからなるカーカス層とカーカス層のクラウ
ン部外周を取り囲む２層以上のベルトブライからなるベ
ルト層とを備え、かつベルト補強用金属コードとして同
じフイラメント径（ｄ）を有する３本の金属フイラメン
トを同一方向に撚り合せて構成したものを用いるラジア
ルタイヤにおいて、上記金属コードは、最も長いフイラ
メント中心間距離Lmaxと最も短かいフイラメント中心間
距離LminとがそれぞれLmax≧1.05dおよびLmin≧ｄの関
係を満足し、かつLmax/Lmin≧1.05であり、加硫後の100
％モジユラス値が20〜40kg/cm²の埋合せゴム内に加硫後
の100％モジユラス値が上記埋合せゴムのそれよりも高
い被覆ゴムで少なくともコードの周囲を被覆した形で埋
込んで構成したことを特徴とする改良されたラジアルタ
イヤを提供する。

こゝでLmaxやLmax/Lminが所定値未満であるとコーテ
イングゴムおよび被覆ゴムの浸透が急激に低下してしま
い好ましくない。なおLmaxとLminとの関係は第１図に示
している。

Lmaxは大きければ大きい程、コーテイングゴム、被覆
ゴムの浸透性という点では有利であるが、Lmaxが3.0dを
超えるとコードの撚り乱れが起こり易くなり、フイラメ
ントの引き揃えが悪くなり、コードの強力が低下してし
まう。

またLmaxが1.5d以上である領域が金属コードの任意の
長手方向50mmの長さにおいて30％以上、好ましくは50％
以上、実用上特に好ましくは50〜95％存在していると、
被覆ゴムの侵透性の点でさらに好ましく、コードのフイ
ラメント折れ性やコード・ゴム間セパレーシヨン性も著
しく改善される。

またコード１本当り5.0kgの荷重をかけた場合の伸度
Ｐは一般には0.2〜1.2％の範囲が好ましい。0.2％未満
だとゴムの侵透が充分でなく、1.2％を超えると裁断コ
ードの端部が撚り乱れを生じ易く、スチールコードとゴ
ムとのカレンダー時にコード張力を制御しにくくなると
いう作業性上の問題が起る。

次に本発明のスチールコードの撚ピツチは6.5〜20mm
の範囲が好ましい。これは撚ピツチが6.5mm未満である
とコード製造時の生産性が低下するばかりでなく、コー
テイングゴムの浸透性も低下するからであり、また20mm
を超えるとスチールコードの座屈疲労による耐コード折
れ性が大きく低下するからである。

また本発明のスチールコードを構成するフイラメント
径（ｄ）は用途により適宜選定されるが、乗用車用のラ
ジアルタイヤベルト補強材として用いる場合はフイラメ
ント径（ｄ）は0.12〜0.40mmが好ましい。ｄが0.12mm未
満ではコード強力が小さすぎ、0.40mmを超えるとコード
の疲労性が低下するばかりでなく、またタイヤ重量が重
くなり、製造時の生産性も低下するので好ましくない。

本発明のラジアルタイヤにおいては、上記のような構
成を有するスチールコードを用いるのであるが、第５図
に示されているように、１×３撚ではスチールフイラメ
ント15の分布状況が不均一であるためスチールコード13
に長手方向の圧縮力が作用した時、スチールコードが曲
げ剛性の小さい方向に大きく湾曲して座屈する恐れがあ
るので、各スチールコード13の少なくとも周囲を加硫後
の100％モジユラス値をコーテイングゴム11の加硫後の1
00％モジユラス値よりも高い高弾性率ゴム14によつて被
覆し、スチールコード内部迄完全にゴムを浸透させてい
る。このように、被覆ゴム14に高弾性率のゴムを使用す
ると、スチールフイラメント15同志が一体化してスチー
ルコード13が補強され、該スチールコード13の湾曲量が
減少して座屈が抑制される。

前記コーテイングゴムの100％モジユラス値が20kg/cm
²未満であるとタイヤのコーナリングフオースが低下
し、一方40kg/cm²を超えると１×３撚ではコード13が疲
労により切断され易くなるからである。このように、コ
ーテイングゴム11に低弾性のゴムを使用しているのでタ
イヤ転動時でのコードの波形変形にコーテイングゴム11
が容易に追従でき、コードの変形がなだらかになつてコ
ードの疲労折れが減少すると共にベルト層の剛性が低く
なつて乗心地性が良好となる。さらにコーテイングゴム
11自体のヒステリシスが減少しタイヤの転がり抵抗や発
熱が低減する。

被覆ゴム14の加硫後の100％モジユラス値は、コーテ
イングゴム11のそれよりも好ましくは５〜20kg/cm²高く
設定すると特に補強効果が著しい。

このように被覆ゴム14の100％モジユラスをコーテイ
ングゴム11より高めるには、粒子径の小さいカーボンブ
ラツクをやゝ多めに配合すると共に、硫黄加硫性ゴムを
得るための通常のゴム配合剤を配合すればよい。

更に本発明に於て使用するスチールコードは予めプリ
ホーマーにて過大に型づけしたフイラメント３本を撚合
せてコードにする。必要に応じ撚つた後に、所定の5kg
荷重時伸度Ｐをもつようにローラ等でコード径方向に圧
縮させてもよい。又ゴムの浸透性、コード張力及びタイ
ヤ製造時の作業性上から型づけ率は120〜200％が好まし
い。型づけ率とは、フイラメント間が完全に密着したい
わゆるクローズドコード状態での最大径をＡ、フイラメ
ントをほぐした時の最大振幅をＢとした時、型づけの程
度として で表わす。

前記Lmaxを大きくするためには、各フイラメントの型
づけ率を大きくするばかりでなく１本のフイラメントの
み型づけ率を変えたり、型づけの位相を変えてもよい本
発明のベルトプライの補強用コードは被覆ゴム及びコー
テイングゴムがコードのフイラメント内部に迄よく浸透
し、耐食性が大巾に改良される事から従来、耐食性が劣
るとされている高強力鋼材（HT材）の使用も可能とな
り、このためラジアルタイヤの更なる軽量化、転動抵抗
の低減が期待される。高強力鋼材（HT材）の具体的なも
のとしてはＣ％が0.75〜0.85wt％で抗張力が280kg/mm²
以上である事が好ましい。

第２図及び第３図において、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれフ
イラメントであり、本発明金属コードの長手方向の形状
と、各切断面での断面図を表わす。第２図の金属コード
は型づけ率が２本のフイラメントＡ、Ｂは110％である
が、他の１本のフイラメントＣは150％とし、フイラメ
ントＡの位相をずらした。第３図の金属コードは、各フ
イラメントの型づけ率は150％であるが、２本のフイラ
メントＡ、Ｂの型づけの位相をずらした。第２図、第３
図いづれもわかりやすいように長手方向を圧縮して図示
した。

本発明の金属コードはチユーブラータイプの撚機、パ
ンチヤータイプの撚機のいづれの撚機でも製造できる。

第４図において、１は乗用車用空気入りラジアルタイ
ヤであり、このタイヤ１は一対のビードコア２、３と、
これらビードコア２、３に両端部が係留されトロイダル
状に変形したカーカス層４と、カーカス層４の半径方向
外側に配置されたベルト層５と、カーカス層４、ベルト
層５の半径方向外側に配置されたトレツドゴム６からな
る。前記カーカス層４は少なくとも１枚のカーカスプラ
イ７からなり、各カーカスプライ７はゴム８と、ゴム８
内に埋設され子午線方向に延びたスチールからなる補強
用コード９とから構成されている。一方、前記ベルト層
５は互いに重ね合わされた複数枚、この例では２枚のベ
ルトプライ10から構成され、各ベルトプライ10はコーテ
イングゴム11と、コーテイングゴム11内に埋設されタイ
ヤ赤道面12と略平行に延びる多数本の補強用スチールコ
ード13とから構成されている。

第５図は本発明における補強されたベルトプライの好
ましい例を示すもので、３本のスチールフイラメント15
からなるコード13を薄いゴムシート14（被覆ゴム）で被
覆するか、あるいはコード13を先ず例えばストランドビ
ード押出機を用いてゴム組成物14′で円形被覆し、次い
で薄いゴムシート14で被覆する。11は通常のコーテイン
グゴムである。

実施例 タイヤ種及サイズとしてはPSR 165 SR 13で各種の比
較タイヤと、本発明による供試タイヤを下記のように、
ベルトプライ材とベルト構造を使用して試作した。各ベ
ルトプライを補強するスチールコードはブラスメツキを
施したＣ％0.82％で抗張力が295kg/mm²であるスチール
フイラメント（0.3mmおよび0.4mm直径）を３本撚り合わ
せた１×３構造のものである。

前記のベルト構造を構成しているコーテイングゴム
（11）及び被覆ゴム（14）の配合組成としては下記の通
りである。

Ｉ コーテイングゴム（11） 天然ゴム ……100 部 カーボンブラツクHAF ……40 ZnO ……10 ステアリン酸 ……３ 老化防止剤（サントレツクス13^＊１） ……１ 加硫促進剤DZ^＊２ ……0.8 硫黄 ……４ 100％モジユラス値 ……26kg/cm² ＊１ 三菱モンサント化成（株）製商品名 ＊２ 大内新興化学（株）製商品名 II 被覆ゴム（14） 天然ゴム ……100 部 カーボンブラツスLs−HAF ……55 ZnO ……10 ナフテン酸コバルト ……３ 老化防止剤（サントレツクス13） ……１ 加硫促進剤DZ ……0.8 不溶性硫黄 ……４ 100％モジユラス値 ……47kg/cm² 尚比較タイヤの及のコーテイングゴム（11）の10
0％モジユラス値を19及42にするにはＩに於いてHAF C/B
量を加減して所定の値が得られるよう調整した。

又、各試作タイヤのベルトプライの製造法は以下の通
りである。

即ち、補強用スチールコードに所定の高弾性率ゴムを
スチールコードが被覆される程度にゴムを巻き付けてゴ
ム引き状態のトリート材料として、このトリート材料を
予め成形ドラム上に巻き付けられたゴム組成物Ｉ（前記
配合組成）のコーテイングゴム上に一定間隔で、その全
幅に亘つて巻き付け、その後これらの周囲に更に同種の
ゴム組成物Ｉを重ねて巻き付けてゴム引きスチールコー
ドとして、このゴム引きスチールコードを所要の角度で
裁断して製造した。

以上、前記内容のベルトプライ材を使用して比較タイ
ヤ、、及供試タイヤ、を成型加硫して、それ
ぞれ耐ベルトコード折れ性、転がり抵抗、耐ベルトエン
ドセパ性、操縦性及乗心地性を以下の評価条件にてテス
トを行なつた。

1. 耐ベルトコード折れ性； 各タイヤに1.7kg/cm²の内圧を充填した後、一般路を
４万km走行させ、次に、内圧を1.4kg/cm²に低下させた
後、一定山坂路を３万km走行させ、その後、タイヤを解
剖してベルトプライのスチールコード折れ本数を数え
た。なお、別表には供試タイヤ１の折れ本数32本を100
として折れ本数の逆数により指数表示している。

2. 耐腐食性； 前記耐ベルトコード折れ性評価とは別に各試作タイヤ
の５本のタイヤを用意してそれぞれのトレツドの接地部
に金属コードに達するような直径3mmの穴を11本あけ、
屋外ドラム試験機にて、JIS正規内圧、JIS正規荷重で水
を散布しながら時速90km/Hで５万km連続走行させた後、
前記穴の位置に相当する金属コードを採取し、埋設ゴム
との接着界面がどの位の長さにわたつて接着低下してい
るかをコードの腐食長さ（mm）として比較タイヤ１の平
均長さを100として指数表示にて評価した。

3. 転り抵抗性； 各タイヤに1.7kg/cm²の内圧を充填した後、JIS100％
の荷重を作用させながら直径が1707.6mm、幅が350mmの
スチール製ドラムに押し当てた。次に、前記ドラムをモ
ータ駆動によつて回転させ、速度80km/hで30分間慣らし
走行した後、速度を200km/hまで上昇させた。次に、ク
ラツチを切つてドラムをモータから解放してタイヤを慣
性走行させ、このときのドラム減速度と時間変化を基に
して速度50km/hにおけるタイヤとドラムとの転がり抵抗
を算出した。この値から予め算出しておいたドラム抵抗
を差し引いて正味のタイヤの転がり抵抗を求めた。そし
て次式により転がり抵抗性を指数表示とした。ここで、
比較タイヤ１の転がり抵抗は時速50kmにおいて3.4kg・
ｆであつた。

転がり抵抗性＝比較タイヤ１の転がり抵抗／試験を行な
つたタイヤの転がり抵抗×100 4. 耐ベルトエンドセパ性； 前記耐ベルトコード折れ性を評価したタイヤの外側層
のベルトプライに埋設されているスチールコードから任
意に100本のスチールコードを選択し、これらスチール
コードのベルト端におけるコード長手方向のセパレーシ
ヨン長さを測定し、それらの平均値を求めた。そして、
別表には比較タイヤ１の平均値3.5mmを100としてセパレ
ーシヨン長さの逆数により指数表示した。

5. 操縦性＆乗心地性； 操縦性および乗心地性は、それぞれ各タイヤを実車に
装着してコースを走行したときのドライバーのフイーリ
ングを、比較タイヤ１を100として指数表示している。

発明の効果 以上、第１表の性能効果からみてもわかるように１×
３撚で浸透性を向上させた撚り構造と特定ベルト構造の
組合せのものは、耐ベルトコード折れ性が大巾に向上さ
れ、耐食性向上によるHT材適用も可能となり、転がり抵
抗面でもメリツトが大きい事が認識され、前回提案技術
の改良が実用上発揮されてる事が理解出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金属コードにおけるLmaxとLminと
の関係を示す模式図、第２図および第３図は本発明に係
る金属コードの各種実施態様の長手方向の形状と各切断
面での断面図、第４図は本発明のラジアルタイヤの子午
線断面図、第５図は本発明に係るベルトプライの部分拡
大断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−154404（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−134308（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−18960（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−110495（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−108198（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−81802（ＪＰ，Ａ) 特公 平７−115564（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平３−12170（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平４−3474（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平１−26882（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭60−49421（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭64−4878（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭61−393（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭58−48392（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１層以上のラジカルカーカスプ
   ライからなるカーカス層とカーカス層のクラウン部外周
   を取り囲む２層以上のベルトプライからなるベルト層と
   を備え、かつベルト補強用金属コードとして同じフイラ
   メント径（ｄ）を有する３本の金属フイラメントを同一
   方向に撚り合せて構成したものを用いるラジアルタイヤ
   において、上記金属コードは、最も長いフイラメント中
   心間距離Lmaxと最も短かいフイラメント中心間距離Lmin
   とがそれぞれLmax≧1.05dおよびLmin≧ｄの関係を満足
   し、かつLmax/Lmin≧1.05であり、加硫後の100％モジユ
   ラス値が20〜40kg/cm²の埋合せゴム内に加硫後の100％
   モジユラス値が上記埋合せゴムのそれよりも高い被覆ゴ
   ムで少なくともコードの周囲を被覆した形で埋込んで構
   成したことを特徴とする改良されたラジアルタイヤ。