JPH0258121B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の属する技術分野 本発明は自動車のタイヤ、特に、カーカスプラ
イの補強コードがタイヤの円周方向に関して実質
上90゜の角度をなして位置しているようなタイヤ、
即ちラジアルタイヤに関する。しかし、本発明は
このようなラジアルタイヤのみに限定されるもの
ではない。 詳細には、本発明は、タイヤのクラウン部に位
置し、路面上でのタイヤの優れた挙動特性を維持
すべく馬力を少ししか吸収しないタイヤを得るこ
とを目的とした環状補強構造体、即ちブレーカー
構造体に関する。 従来技術とその問題点 このようなブレーカー構造体は普通のタイヤに
とつてもラジアルタイヤにとつても極めて重要な
素子である。その理由は、ブレーカー構造体はタ
イヤ膨張圧に起因するカーカスの円周方向の膨張
を抑制してカーカスを規定の寸法（範囲値内）に
維持し、適正なタイヤの摩耗、疲れに対する耐久
力及び対路面挙動特性を与えるからである。 当初のラジアルタイヤにおいては、円周方向に
沿つて配列した即ちタイヤ円周方向に関して０度
の角度で配列したテクシタイルコード又は金属コ
ードを適当なエラストマー材料でゴム引きして成
る簡単な層により構成したブレーカー構造体が、
容易な製造及び有効な効果を勘案すれば、上記の
目的を達成するのに最も適しているものと考えら
れてきた。このようなブレーカー構造体はタイヤ
膨張圧及び使用中生じる遠心力を充分に支えるこ
とによりカーカスの膨張を抑えることができる
が、タイヤの対路面挙動特性に対しては充分な効
果を与えない。事実、このようなブレーカー構造
体は（そのコードがタイヤ円周方向に指向してい
てタイヤ横方向に対する抵抗はゴム引き用のエラ
ストマー材料のみにより賄なわれるので）横方向
の剛性が小さい。そのため、このブレーカー構造
体は、自動車のコーナリング時にタイヤに作用す
る力やタイヤの軸線方向に向かう横方向の力を支
えることができない。従つて、このようなブレー
カー構造体をもつタイヤは操向能力が乏しく、横
方向の安定性がなく、許容し得ないタイヤであ
る。 それ故、タイヤ円周方向に指向したコードから
成るブレーカー構造体の代りに、タイヤ円周方向
に対して傾斜して位置し隣りの層のコードと交差
して延びるコードから成るコード層を複数個重ね
て構成したブレーカー構造体が提案された。この
ようなブレーカー構造体はタイヤに良好な挙動特
性を与えるが、構造体自体が厚いため、馬力をか
なり吸収してしまう。しかし、この馬力吸収の件
に関しては今まで考慮されなかつた。ところが、
近年、タイヤ挙動特性の改善の見地から及び自動
車燃料の高騰が原因で、馬力吸収の問題が重要に
なつてきた。その結果、平滑な走行を与えるよう
なタイヤを得ることを目的として、タイヤを構成
するすべての部品について、見直し及び設計変更
が行なわれるようになつた。そこでわかつたこと
は、使用中のタイヤにより吸収される馬力の全量
のうちブレーカー構造体により吸収される馬力量
がかなりの比率を占めるということである。その
ため、少数のコード層から成る極めて薄いブレー
カー構造体、特にタイヤ円周方向に指向したコー
ドから成る単一のコード層と高弾性係数をもつ材
料の層とを組合わせた構造体が見直しされるよう
になつた。 タイヤ円周方向に指向したコードから成るブレ
ーカーを有し全体をポリウレタン材料で形成して
成る射出成形タイヤとして上記構造体をもつタイ
ヤを作ることはできたが、タイヤ円周方向に指向
したコードから成る単一の層で構成された、テク
シタイルカーカス又は金属カーカスを有するタイ
ヤのためのブレーカー構造体を有するタイヤを従
来からの伝統的な方法で作ることはできなかつ
た。その理由は、コードをゴム引きするのに使用
する種々の材料は、その剛性不足のため、又はタ
イヤの寿命を縮める原因となるため、又はタイヤ
の他の部品と一緒に組立てるのが困難なため、タ
イヤの横方向剛性を与えつつコードをゴム引きす
るには適さないからであり、使用可能な材料と使
用不能な材料とを見分け適当な材料を選択するた
めの基準が知られていなかつたからである。 発明の目的 本発明のねらいは、与えられた材料がタイヤ産
業界において使用可能か使用不能かを決めるため
に考慮すべきガイドパラメータをも構成する特定
な物理特性により対比される高係数（high
modulus）材料をコードのゴム引きに採用したブ
レーカー構造体を具備した自動車用タイヤを提供
することである。 それ故、本発明の目的は、ラジアルカーカス
と、このラジアルカーカスのクラウン部に位置し
たトレツドバンドと、ラジアルカーカスとトレツ
ドバンドとの間に位置しトレツドバンドと実質上
同じ幅を有する円周方向に非伸長性の環状補強構
造体とから成り、該環状補強構造体が、互に平行
に位置しかつタイヤ円周方向に関して0゜〜10゜の
角度で傾斜した拡張性材料のコードから成るスト
リツプで補強された高係数のエラストマー材料の
層から成つており、該エラストマー材料が、50ヘ
ルツの振動数での４％の周期的な変形の下で、少
なくとも100サイクルのコンデイシヨニング即ち
状態調節の後60℃の温度で、25メガパスカルより
小さくないせん断応力動係数（dynamic
modulus for shearing stress）を有し、該係数
の同一の状態の下で測定したヒステリシス損失指
数が0.10を越えないような自動車用タイヤであつ
て、次のことを特徴とするタイヤを提供すること
である。即ち、この特徴とは、60℃の温度での４
％の変形の下に500000サイクルの期間の後、前記
係数の値の変化が、同一の状態の下で測つた該係
数の初期値の20％程度であることである。 好適には、該係数の値は25〜35メガパスカルで
ある。更に、この係数の値は、試験温度が60℃か
ら20℃まで変化した場合でさえも、60℃の温度で
の値の20％程度の範囲内の値に維持される。 高係数材料としては、純粋エラストマー熱硬化
材料（エラストマーを基礎とした材料、ポリウレ
タン）の如き、簡単に利用できる熱可塑性エラス
トマー材料（ポリウレタン、ポリエーテル−エス
テル型の序列共重合体、ポリアミド、ポリエーテ
ル−エステルアミド）がよく、一方、上述のスト
リツプのコードとしては、採用する材料に関して
ストリツプ内でのコードの密度を考えて、鋼、芳
香ポリアミド、ガラス繊維等の簡単に利用できる
材料でよい。 発明の実施例 第１図に示す環状補強構造体（ブレーカー構造
体）はポリウレタンを適当に基礎とした高係数エ
ラストマー材料の層１から成り、この層はカーカ
ス３のクラウン部に位置したタイヤのトレツドバ
ンド２（第２図）と実質上同じ幅を有する。 本発明は、カーカスがラジアル型のものである
場合、即ちタイヤの円周方向に関し90゜の角度で
位置した（即ち実質上ラジアル平面に位置した）
補強コードを有するゴム引き布（テクシタイルコ
ード又は金属コード製）の１個又は数個のプライ
でカーカスが構成されている場合に特に有効であ
る。 この層１の内部にはコードストリツプ４により
構成した円周方向の補強体が埋設してあり、この
ストリツプ４のコードは実質上タイヤの円周方向
に向いている。即ち、コードはタイヤの赤道面に
関し0゜〜10゜の角度をなしている。ストリツプ４
は抗張性の材料でできており、従つてブレーカー
構造体を円周方向に非伸長性のものにする。コー
ドストリツプは、前述の如くタイヤ赤道面に関し
0゜〜10゜の角度をなした平面内にコードが存在す
るように単一のコードを互に平行な螺旋状に巻回
した単一の層で構成することができる。 前記補強体について、簡単に利用できる材料
は、一般には金属コードであり、好適には３％〜
８％の引張り破壊点をもつことを特徴とする通称
「高伸びコード」である。また、テクシタイルコ
ードを使用してもよく、特にデユポン社による発
録商標名「ケブラー」（KEVLAR）として販売
されている芳香ポリアミドのコードがよい。更
に、ガラス繊維の如き少なくとも抗張性を有する
他の材料でコードを作つてもよい。このようなコ
ードに使用する材料に応じて、ストリツプ内のコ
ードの適当な密度を選択することができる。例え
ば、上述の高伸び金属コードの場合は、ストリツ
プ内のコードの密度は好適には1dｍ（デシメー
トル）当り80〜100本（コード数）とする。 上述のブレーカー構造体を実現する方法に関し
て、本発明は、ブレーカー構造体の準備に関する
限り既知の任意の方法を採用することができる。
例えば、ブレーカー構造体は、押出し器により層
１の材料にてゴム引きしたコードを適当なドラム
上に又は直接シエーピングされたカーカス上に並
置する巻回体となるようにしかも所望のブレーカ
ー幅となるように巻付けることにより準備するこ
とができる。このブレーカー幅は、普通のタイヤ
の場合と同様、カーカスのクラウン部上に配置さ
れるトレツドバンドの幅と実質上同じである。ま
た、上述のブレーカー構造体は既知の方法による
射出装置により準備してもよい。 層１のエラストマー材料について説明すると、
この材料は、少なくとも100サイクルの状態調節
の後60℃の温度において、50ヘルツの振動数で４
％の周期的な変形の下で測定した動せん断係数に
より対比されねばならない。即ち、この材料は、
動せん断係数が25メガパスカルより小さくなく同
じ状態下で測定したヒステリシス損失の指数
（tgδ）が0.10を越えないものでなければならな
い。これらのパラメーターの意義はこれらパラメ
ーターを測定する方法についての以後の説明から
明らかとなろう。この方法は、本発明の範囲内で
用いられる特性を有するエラストマー材料の選択
及びエラストマー材料の見分けのために本発明者
によつて採用された方法である。 そこで、この方法で試験を行なうためにエラス
トマー材料のシート５（第３図）を準備する。変
形を加える方向におけるこのシート５の寸法はシ
ート自体の厚さＳの10倍とする。そして、このシ
ートの両面に２つの平板６，７（一般に金属製）
を固着する。平板の１方、例えば平板７に（第３
図の紙面に平行な）力を加えてシート５がｄだけ
変位するようにし、この変位ｄは時間の経過と共
に50ヘルツの振動数で正弦的に変化するようなも
のである。即ち、この変位は一定の方向において
又は両方向において正弦的に変化する係数を有
し、その極限においては試験片たるシート５は第
３図に実線にて示すような形をとり、この変位の
方向に対向する力Ｆ（単位はニユートン）にて対
抗する。 第３図において、点線は変形していない状態の
試験片（シート５）を示す。変位ｄと試験片の厚
さＳとの比はせん断応力の下での変形ｇを表わ
す。 せん断係数Ｇ（単位はメガパスカル）は次式で
表わされる。 Ｇ＝Ｆ／gA ここに、Ａは試験片が平板に接触する面積（単
位はmm²）である。 最大変位ｄは、ｇ＝４％となるように、与えら
れる。試験は、試験片及びこれに接触する部分
（平板）を所定の温度にしたのちに行ない、試験
結果の観察は試験片に顕著な温度変化が生じない
ような短時間の後に行なう。力Ｆの方向
（course）は、シート５の変形に依存し該変形と
同様に正弦的に変わるが、変形の方向と一致しな
いことに注意すべきである。換言すれば、力の最
大値は変形の最大値の適用に一致するとはいえ
ず、角度δだけオフセツトしている。この角度δ
の正接の値（tanδ）はヒステリシス損失を提供す
る。 既述のように、前述の状態の下で測定した動せ
ん断係数は25メガパスカルよぜ小さくてはならな
い。従つて、角度δの正接の値（tanδ）の値は
0.10を越えてはならず、好適には0.06である。 本発明によれば、層１のエラストマー材料は、
熱の作用や疲れひずみにより、上述の特徴を減退
させるものであつてはならない。つまり、時間が
経過しても仕上がり製品の質を退化させるもので
あつてはならない。 試験中の材料が上述の状態の下においてさえも
上述の値の一定性を保証するか否かを確かめるた
め、動せん断係数についての試験は種々の条件の
下で行なう。 上述の試験片を使用したときの熱の作用に対す
る抵抗に関しては、動せん断係数の値はそれぞれ
20℃、60℃の試験温度で測定する。これら２種の
温度での該係数の値は60℃の温度における該係数
の値の20％も異ならない。 一方、疲れに対する抵抗に関しては、前述の試
験は、試験片を60℃の試験温度に維持し、４％の
変形で500000サイクルより少なくない変形サイク
ル数で行なう。試験開始時及び試験終了時に測定
した動せん断係数の値は相互にさほど違わず、違
つても開始時の値の20％程度である。 本発明者は、上述の層１を実現するに当り、熱
可塑性ポリウレタン材料やポリエーテル−エステ
ル型の如き序列共重合体やポリエステルアミドや
ポリエーテルアミドのみならず熱可塑性エラスト
マー材料をも適当に使用できることを確かめた。
更には、上記の動せん断係数を有するように調合
した場合にはエラストマー材料を基礎としたコン
パウンドの如き熱硬化性エラストマー材料や熱硬
化性ポリウレタンでさえも使用できることが判つ
た。 ほんの例を挙げれば、次の表において、本発
明の要求を完全に満たす２つの種類のエラストマ
ー材料Ａ、Ｂと、これらの材料と比較する意味
で、本発明にとつては不充分な結果を与える（即
ち、500000サイクルの変形の後60℃の温度で係数
が20％以上になる）従来知られている高係数コン
パウンドＣとの組成を示す。

【表】

【表】

【表】 ℃での動せん断係数
ブレーカー布のゴム引きに普通に用いるコンパ
ウンドは、３〜10メガパスカルの係数を有し、全
体的に、本発明の目的の達成のためには不充分で
ある。 本発明に係るタイヤは既述した従来の問題点を
有効に解決することができる。事実、ブレーカー
層の材料のせん断係数に関して、本発明のものは
２つの隣接するコード間の円周方向における相対
すべりを完全に阻止することができる。一方、従
来のタイヤでは、この種の相対すべりの発生のた
め、コーナリング時に接地区域において既知のブ
レーカー構造体内にはせん断ひずみが生じ、その
ため操向制御能力が減退すると共にタイヤの横方
向の安定性も失なわれる。従つて、従来のタイヤ
においては、層コードが互に交差するように重ね
合わせた複数のコード層を付加してせん断座屈ひ
ずみによつても変形しない構造にする必要があつ
た。 その点、本発明のタイヤにおいては、ブレーカ
ー層に使用するエラストマー材料の剛直性のため
変形が完全に抑制される（しかもタイヤの全体の
寿命は実質上変わらない）ので、ブレーカー構造
体にとつて必要なことは長手方向に対して構造体
が非伸長性となるようにコードを長手方向に配列
する（巻回する）だけである。事実、本発明のタ
イヤは従来のタイヤに劣らない路面挙動特性を有
する。 一方、馬力の吸収に関しては、本発明のタイヤ
は、数個のストリツプを有する構造体において荷
重による座屈によつて生じるようなせん断ひずみ
がないから、ブレーカー構造体による馬力吸収量
は少ない。更に、ブレーカー層の材料の可撓性及
び低ヒステリシス損失の特徴のため、本発明のタ
イヤは、従来のブレーカー構造体をもつタイヤに
比べて、タイヤ走行中に吸収される馬力量が遥か
に少ない。また、本発明に係るブレーカー構造体
では、ブレーカー層のエラストマー材料が剛直な
ため圧縮に対する顕著な抵抗を有し、そのため縦
方向の補強コードとしてはテクシタイルフアイバ
やグラスフアイバの如き専ら抗張性の材料を使用
することができ、このような材料のコードを使え
ばブレーカー構造体が軽量となるし可撓性にもな
り、馬力吸収に関しても優れ、経済的でもある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のタイヤの部分断面図。第２図
は第１図のタイヤのブレーカー構造体の部分斜視
図。第３図は上記ブレーカー構造体に使用する高
係数エラストマー材料の特性を調べるための試験
方法を示す断面図である。 １：エラストマー層、２：トレツドバンド、
３：カーカス、４：コードストリツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ラジアルカーカスと、このラジアルカーカス
   のクラウン部に位置したトレツドバンドと、ラジ
   アルカーカスとトレツドバンドとの間に位置しト
   レツドバンドと実質上同じ幅を有する円周方向に
   非伸長性の環状補強構造体とから成り、該環状補
   強構造体が、互に平行に位置しかつタイヤ円周方
   向に関して０度ないし10度の角度で傾斜した抗張
   性材料のコードから成るストリツプで補強された
   高係数のエラストマー材料から成つており、該エ
   ラストマー材料が、50ヘルツの振動数での４％の
   周期的な変形の下で、少なくとも100サイクルの
   状態調節の後60℃の温度で、25メガパスカルより
   小さくないせん断応力動係数を有し、該係数の同
   一の状態の下で測定したヒステリシス損失指数が
   0.10を越えないような自動車用タイヤにおいて、 60℃の温度での４％の変形の下に500000サイク
   ルの期間の後、前記係数の値の変化が、同一の状
   態の下で測定した該係数の初期値の20％程度であ
   ることを特徴とするタイヤ。