JPH01118686A - 乗用車用ラジアルタイヤ - 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、操縦安定性、高速耐久性に優れた乗用車用ラ
ジアルタイヤに関する。

〔従来技術〕

従来、乗用車用ラジアルタイヤのカーカス部には、レー
ヨン、ナイロン、ポリエステル等の有機繊維のコードが
使用されてきた。これらの有機繊維のコードは、自動車
の走行に伴う繰り返し伸長・圧縮による発熱が大きく、
また、温度の変化によるコード弾性率の変化が大きいた
め、高速走行におけるタイヤの寸法変化が大きくなり、
耐久性、操縦安定性の面で不利であった。また、一般に
従来の有機繊維のコードをカーカス材として用いた場合
、コードの曲げ剛性が小さいため、コーナリング走行時
のケーシング剛性が不足し、十分な操縦安定性が得られ
ないという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の乗用車用ラジアルタイヤのカーカス材
料の問題点である弾性率の温度に対する安定性の低さと
、これに伴う耐久性、操縦安定性の低下と曲げ剛性が低
いことに伴うケーシング剛性の不足による操縦安定性の
低下とを改善するためになされたものであって、カーカ
ス材として非金属高強力繊維とスチールワイヤからなる
新規な複合糸のコードを使用することで、タイヤの操縦
安定性を向上させ、かつ、高速耐久性の向上を達成せし
めた乗用車用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、乗用車用ラジアルタイヤにおいて
、少なくともＩＮのカーカス層を、非金属高強度繊維か
らなる芯材の外側に表面がプラスメッキされたスチール
ワイヤを配置した複合糸からなるコードで構成し、前記
非金属高強度繊維は比重３．０以下、引張弾性率５．５
００ｋｇｆ／ｍｒ＊”以上、破断伸び１．２〜４．２％
、撚り数５〜２０回／１０ｃｍの範囲にあり、前記スチ
ールワイヤは直径０．１０〜０．２０ｍ、引張強さ２８
０〜３５０　ｋｇｆ／ｆｆｌｌｌ１２、素線数６〜２１
本の範囲にあり、さらに、前記複合糸のスチールワイヤ
の占める体積分率が０．２５〜０．７２であることを特
徴とする乗用車用ラジアルタイヤを要旨とするものであ
る。

以下、本発明の構成につき詳しく説明する。

本発明では、少なくとも１層のカーカス層を、非金属高
強度繊維からなる芯材の外側に表面がプラスメッキされ
たスチールワイヤを配置した複合糸からなるコードで構
成する。

第１図に、本発明の乗用車用ラジアルタイヤのカーカス
層に使用される非金属高強度繊維とスチールワイヤとか
らなる複合糸の断面形状の一例を示す。第１図において
、複合糸Ａは、芯に非金属高強度繊維１を、その外周に
スチールワイヤ２を配置することにより構成される。軽
量、高弾性で柔軟性に冨むが、圧縮変形を受けたときに
フィプリレーションを起し易い非金属高弾性繊維１を曲
げ変形に対し相対的に圧縮歪の発生が少ない中央部に配
置し、一方、圧縮変形に比較的強いスチールワイヤをそ
の外周に配置したのである。例えば、芯材である非金属
高強度繊維１は、樹脂を含浸させた１４２０ｄの高弾性
アラミド繊維で１０回／１０ｃｍの撚りを施したもので
あり、かつ構造伸びを押さえるためヒートセントを加え
たものである。この芯材を取り囲む−ように、６５重量
％の銅を含むプラスメッキされた、３３０ｋｇｆ／ｍｍ
”の引張強さをもつ直径０．１２ｍｍのスチールワイヤ
２が１２本−層に配置されている。さらに、必要に応じ
て０．１２鶴の直径をもつラッピングワイヤ３がスチー
ルワイヤ２の上に施されている。

（１）非金属高強度繊維。

ここで用いる非金属高強度繊維は、（ｉ）比重３．０以
下、（ｉｉ）引張弾性率５．５００ｋｇｆ／ｍｎ＋”以
上、（ｉｉｉ　）破断伸び１．２〜４．２％、（ｉｖ）
撚り数５〜２０Ｔ／１０ｃｍの範囲にある。

比重が３．０超の場合、得られる複合糸のコードの重量
が大きくなり、タイヤ重量の増加を招く。引張弾性率が
５，５００ｋｇｆ／…ｍｔ未満の場合には、複合糸のコ
ードの引張弾性率が大幅に低下し、タイヤの高速走行に
伴うタイヤ寸法変化が大となる結果、タイヤの高速性能
かの向上が得られない。さらに、タイヤカーカスにこの
ような低弾性の芯材を用いて得られる複合コードは、外
的応力刺激に対し、芯材がほとんど補強メンバーとなら
ない結果、側材であるスチールのみで応力を負荷するた
めに、側材のスチールの疲労が進行し、結果として強度
が低下し、タイヤの耐久性低下を招く。また、破断伸び
が１．２％未満では外周スチールワイヤに先行して芯材
が破断し、強度の有効利用の点で好ましくない。また、
４．２％を超えると逆に芯材に先行して外周スチールワ
イヤが破断するので好ましくない。

さらに、非金属高強度繊維には、タイヤ走行に伴う屈曲
変形に耐える屈曲抵抗性を付与するために、撚りを加え
る。ここで加えられる撚りは、５〜２０回／１０ｃｍで
あることが必要である。

５回／１０ｃｍ未満であると、芯材の外周にスチールワ
イヤを配置した構造といえども、屈曲疲労抵抗が低く、
充分なタイヤの耐久性を確保できない。一方、２０回／
１０ｃｍ超の場合、引張強度、引張弾性率が大幅に低下
するのでタイヤ強度の低下や高速耐久性の低下を招く。

この外に、非金属高強度繊維は、引張強度が１５０ｋｇ
／ｎｕｎ２以上であることが好ましい。引張強度が１５
０ｋｇ／ｍｍ２未満の場合には、複合糸コードの強度が
低下するのでカーカス強度が低下し、タイヤの基本的な
要件である圧力容器としての機能が果たせなくなるから
である。

このような芯材繊維、すなわち非金属高強度繊維として
は、アラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、カーボ
ン繊維、高弾性ビニロン繊維などが挙げられる。

また、外周に配置されるスチールワイヤと芯材繊維の摩
擦による芯材繊維のフィブリル化を防止するために、こ
れら芯材繊維に樹脂を含浸させることが好ましい。さら
に、芯材繊維は、スチールワイヤと撚り合せる前に、適
度な温度、テンション下で熱処理することが好ましい。

この熱処理は、樹脂含浸後に施せばよい。ここで、熱処
理温度は、樹脂が乾燥、硬化する温度でよく、通常、６
０〜２５０℃である。一方、熱処理時に芯材繊維に加え
られるテンションは、０．１ｇ／ｄ以上であることか好
ましい。テンションが低すぎると芯材繊維に加えられた
撚りによる構造伸びを充分消すことができず、高弾性な
繊維を用いたといえども得られる処理繊維の引張弾性率
は充分高くなく、タイヤの高速耐久性の悪化を招く原因
となる。さらに、テンションが低いと、芯材繊維の集束
性が不充分となる結果、繊維の端末から水分が容易に浸
入拡散するため、外周に用いるスチールワイヤの腐食を
招き、スチールワイヤとゴムとの接着が低下する。

（２）　　スチールワイヤ。

上記芯材の外周に配置されるスチールワイヤは、（ｉ）
直径０．１０〜０．２０ｇｍ、（ｉｉ）引張強さ２８０
〜３５０ｋｇｆ／ｍｍ！、（ｉｉｉ　）素線数６〜２１
本の範囲にある。このスチールワイヤは、ゴムに接し、
ゴムとの十分な接着力を発現させるため、銅含有量が６
０〜７０重世％のプラスメッキが施されている。また、
カーカス材としての十分な強力を有することが必要なの
で、各素線は２８０〜３５０ｋｇｆ／ｍｔｓｚの引張弾
性率を有している。さらに、乗用車用ラジアルタイヤの
カーカス材は繰り返し伸長圧縮を受けるので、十分な柔
軟性を有していなければならず、このため、使用する素
線の直径は０．１０〜０．２０ｍｍの範囲になければな
らない。芯材の非金属高強度繊維が外周にはみ出してワ
イヤ素線間の圧縮によって破損することを防ぐため、外
周素線はすき間なく配置されることが好ましく、このた
め、素線の数は６本〜２１本の範囲にある。

（３）また、コーナリング走行時の良好な操縦安定性を
与えるのに最適なケーシング剛性を得るために、複合糸
におけるスチールワイヤの体積分率は０．２５〜０．７
２の範囲である。

本発明で使用する複合糸からなるコード、引張弾性率が
スチールワイヤ並に高く、かつ軽量であるため、特にタ
イヤの高速耐久性の向上に極めて有効である。また、コ
ードの曲げ剛性が従来の非金属繊維材料に比べて大きく
、このため本発明によれば操縦安定性の極めて良好な乗
用車用ラジアルタイヤを提供することができる。

以下に実施例および比較例を示す。

実施例、比較例 下記表１（１）および表１（２）に記載の内容でタイヤ
サイズ１９５／７０１１Ｒ１４の乗用車用ラジアルタイ
ヤを作製し、これらのタイヤについて操縦安定性（コー
ナリングパワー）および高速耐久性を試験した。この結
果を表１　（１１および表１（２）に示す。

なお、これらのタイヤのベルト構造は、第２囲いに示す
ように下側ベルト層ａ（１番ベルト）と上側ベル）Ｊｉ
ｂ　　（２番ベルト）とが共にフラットであるもの、第
２図■に示すように下側ベルトＮａがフラットで上側ベ
ルトＮｂの両端が上方に折り曲げられて折り返されたフ
ォールデッド構造のもの、または第２図（Ｑに示すよう
に上側ベルト層すがフラットで下側ベルト層ａの両端が
上方に折り曲げられて上側ベルト層すの両端部をおおっ
たフォールデッド構造のもののいずれかである。

表１（１）および表１（２）において、タイヤ番号２〜
８はタイヤ番号１を基準とし、タイヤ番号９〜１２はタ
イヤ番号９を基準とし、タイヤ番号１３〜１６はタイヤ
番号１３を基準とした。

コーナリングパワーは、空気圧２．０　ｋｇｆ／ｃ１１
、荷重３５０ｋｇ　、スリップ角１°、速度１０ｋｍ／
ｈの条件で測定したもので、基準タイヤ１および基準タ
イヤ９およびタイヤ１３を１００とした指数で表示した
。

高速耐久性は、ＪＩＳ　０４２３０に準拠して試験を行
ない、タイヤ破損までの走行距離をタイヤ番号１および
タイヤ番号９およびタイヤ番号１３を１００とした指数
で表示した。

カーカスコードの耐久性は、ＪＩＳ　０４２３０に準拠
した試験条件で所定の距離を走行した後の強度を、走行
前の強度を１００としたときの比率で表わしたものであ
る。

乗心地は、パネラ−によるフィーリングテストでタイヤ
番号１およびタイヤ番号９およびタイヤ番号１３を１０
０とした指数で表わした。

（本頁以下余白） タイヤ番号２〜５は、本発明タイヤで、カーカス層にそ
れぞれ高弾性アラミド／スチール、アラミド／スチール
、芳香族ポリエステル／スチール、カーボンファイバー
／スチールの複合糸を用いたもので、これらの芯材には
いずれも樹脂含浸後、構造伸びによる初期弾性率の低下
を押さえるためヒートセット処理を施しである。

ここで、樹脂としてレゾルシン−ホルマリン初期縮合物
とゴムラテックスの混合液である所謂ＲＦＬを用いた。

ヒートセットは、１５０℃で１．０ｇ／ｄのテンレシン
下−で行なった。いずれもコーナリングパワーに優れ、
かつ高速耐久性も向上しており、優れた特性を示した。

タイヤ番号６は、芯材にポリエステルを用いたものであ
るが、コード切断荷重が低く、芯材と外周材の強度が有
効に発揮されていない。これは、芯材のポリエステルの
弾性率がスチールに対して非常に低く、かつ、伸びが大
きいので、コードの破断がスチールが先行し、ポリエス
テルがスチールが破断し終った後で破断するため、ポリ
エステルの強度が全く有効に発揮されないのである。従
って、材料の有効利用という面でこのタイヤは好ましく
ない。また、従来タイヤに比較してもコーナリングパワ
ーはやや高いものの高速耐久性はほぼ同等であり、カー
カスの強度保持率も低い。

タイヤ番号７は、芯材は高弾性アラミドを用いているが
、外周のスチールが直径０．２０鶴で６本からなってい
る複合糸を使用している。スチールの直径が太く、かつ
本数も少ないので、ワイヤの体積分率が０．８２と高く
、タイヤが重（なる。また、カーカス層の曲げ剛性が高
過ぎて乗心地が良くない。

タイヤ番号８は、カーカス複合糸の芯材に撚りを加えて
いないものである。このタイヤは、走行後の強力低下が
大きく、耐久性上好ましくない。

次に、タイヤ番号９〜タイヤ番号１２は、ベルト部に折
り曲げベルトを使用したタイプで１番ベルトにスチール
、２番ベルトにアラミド繊維を用いたもので、タイヤ番
号１〜８のいわゆるステップタイプに比べるとタイヤ特
性が大幅に異なるので、ポリエステルカーカスを用いた
タイヤ番号９を基準に比較評価した。従って、コーナリ
ングパワー、高速耐久性、乗心地はタイヤ番号９を１０
０とした指数で性能を表わした。

タイヤ番号１０は、本発明タイヤで、カーカス層に高弾
性アラミドとスチールの複合糸を用いたものであり、コ
ーナリングパワー、高速耐久性が大幅に向上した。

タイヤ番号１１も、本発明タイヤであり、カーカス層に
全芳香族ポリエステル繊維とスチールの複合糸を用いた
ものであり、タイヤ番号１０と同様コーナリングパワー
、高速耐久性が大幅に向上した。

タイヤ番号１２は、比較例で、カーカス層に１２６０ｄ
／１のナイロンとスチールの複合糸を用いたものである
が、タイヤ番号６の結果と同様、コード強力が低く、ナ
イロンと複合した効果が全く発現していない。さらに、
該タイヤは、コーナリングパワーは比較的高いものの高
速性は基準タイヤ並であり、またカーカス強度保持率も
低い。

次に、タイヤ番号１３〜タイヤ番号１６は、１番ベルト
及び２番ベルトにアラミド繊維を用い、２番ベルトを１
番ベルトで包み込むようにした折り曲げベルトを使用し
たタイヤである。このタイヤは、タイヤＮｎｌ〜１２に
比較し、ベルト剛性が大幅に変わるのでポリエステルを
カーカスに用いたタイヤ番号１３を基準に評価した。

従って、コーナリングパワー、高速耐久性、乗り心地は
、タイヤ番号１３を１００とした指数で性能を表わした
。

タイヤ番号１４は、本発明タイヤで、カーカス層に高弾
性アラミドとスチールの複合糸を用いたもので、コーナ
リングパワー、高速耐久性も大幅に向上している。タイ
ヤ番号１５も本発明タイヤで、カーカス層に高弾性ビニ
ロンとスチールの複合糸を用いたもので、タイヤ番号１
５と同様の結果である。

一方、タイヤ番号１６は、比較例で、カーカスにナイロ
ンとスチールの複合糸を用いたものであり、コーナリン
グパワーは基準タイヤに対し比較的高いが、高速性は同
等であり、また、カーカスの強度保持率も低い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のタイヤはカーカス用補強
材に高弾性非金属繊維とスチールワイヤよりなる特殊な
複合糸を使用することを特徴としており、このため本発
明によれば、操縦安定性と高速耐久性に優れた乗用車用
ラジアルタイヤを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は非金属高強度繊維とスチールワイヤとからなる
複合糸の断面形状の一例を示す説明図、第２図囚〜０は
、それぞれ、ベルト構造の一例を示す断面説明図である
。 １・・・非金属高強度繊維、２・・・スチールワイヤ、
３・・・ラッピングワイヤ。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 乗用車用ラジアルタイヤにおいて、少なくとも１層のカ
   ーカス層を、非金属高強度繊維からなる芯材の外側に表
   面がプラスメッキされたスチールワイヤを配置した複合
   糸からなるコードで構成し、前記非金属高強度繊維は比
   重３．０以下、引張弾性率５，５００ｋｇｆ／ｍｍ＾２
   以上、破断伸び１．２〜４．２％、撚り数５〜２０回／
   １０ｃｍの範囲にあり、前記スチールワイヤは直径０．
   １０〜０．２０ｍｍ、引張強さ２８０〜３５０ｋｇｆ／
   ｍｍ＾２、素線数６〜２１本の範囲にあり、さらに、前
   記複合糸のスチールワイヤの占める体積分率が０．２５
   〜０．７２であることを特徴とする乗用車用ラジアルタ
   イヤ。