JPH05278413A

JPH05278413A - 乗用車用空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JPH05278413A
Application number: JP4083985A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Nakakita; 一誠中北; Tomohiko Kogure; 知彦小暮
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1992-04-06
Filing date: 1992-04-06
Publication date: 1993-10-26
Anticipated expiration: 2015-05-29
Also published as: JP3047200B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ベルト構造にアラミド繊維コードを使用して
軽量化を図りながら、従来のスチールコードを使用した
ベルト層のタイヤ以上の操縦安定性を発揮できる乗用車
用空気入りラジアルタイヤを提供する。【構成】タイヤ周方向に延びる主溝６の溝深さを６．
０〜８．５ｍｍの範囲に設定する。溝下ゴム厚さを０．
５〜２．５ｍｍの範囲に設定する。カーカス層２の外側
にアラミド繊維コードからなる２層の内側ベルト層４ｄ
と外側ベルト層４ｕとを配置する。ベルト層４ｄ，４ｕ
のコートゴム１００重量部に対して１〜１０重量部の短
繊維を配合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トレッド・ベルト構造
の軽量化を図りながら操縦安定性を向上するようにした
乗用車用空気入りラジアルタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の地球規模で拡大しつつある環境汚
染問題から車両の一層の低燃費化が強く要望されるよう
になり、その一環としてタイヤの軽量化も大きな技術課
題としてクローズアップされてきている。一方、乗用車
用空気入りラジアルタイヤは、ベルト層がスチールコー
ドから構成されたものは、スチールコードが他の繊維コ
ードに較べて非常に優れた高強度，高弾性率を有するた
め、高い操縦安定性を発揮することが知られている。し
かし、スチールコードは比重が大きいためにタイヤ重量
を増大させ、燃費を低下させてしまうという欠点があ
り、上述した技術課題に対応し難くなっている問題を有
している。

【０００３】従来、スチールコードに近い特性を有する
タイヤコード材料として、アラミド繊維コードが提案さ
れている。このアラミド繊維コードはスチールコードに
匹敵する高強度，高弾性率を有すると共にスチールコー
ドに比べて低比重であるため、タイヤの軽量化に寄与さ
せることができる。例えば、スチールコードのベルト層
をアラミド繊維コードに単純に置き換えるだけで約５〜
８％も軽量化できることがわかっている。

【０００４】しかしながら、アラミド繊維コードは、そ
の圧縮剛性がほぼゼロに等しいため曲げ変形を加えられ
たときの曲げ剛性が低いという欠点がある。そのため、
スチールコードを使用したベルト層を同じ構造のままア
ラミド繊維コードに置き換えて得られるコーナリングパ
ワーは、そのスチールコード使いベルト層から得られる
コーナリングパワーの高々７５％までであった。したが
って、アラミド繊維コードによっては、スチールコード
を使用したベルト構造のタイヤ並みに操縦安定性を向上
させることはほとんど不可能であるとされていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ベル
ト構造にアラミド繊維コードを使用して軽量化を図りな
がら、従来のスチールコードを使用したベルト層のタイ
ヤ以上の操縦安定性を発揮できるようにする乗用車用空
気入りラジアルタイヤを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る乗用車用空
気入りラジアルタイヤは、トレッド面に少なくともタイ
ヤ周方向に延びる複数本の溝を設け、トレッド内部に２
層のベルト層を設けた空気入りラジアルタイヤにおい
て、前記溝の溝深さを６．０〜８．５ｍｍの範囲にする
と共に、溝底から最外側のベルト層までの溝下ゴム厚さ
を０．５〜２．５ｍｍの範囲にし、かつ前記ベルト層の
うち少なくとも１層を、アラミド繊維コードをコートゴ
ムで被覆して構成し、このコートゴムはゴム１００重量
部に対して１〜１０重量部の短繊維を配合したゴム組成
物であることを特徴とするものである。

【０００７】上記のように少なくとも一方のベルト層を
アラミド繊維コードで構成することに加えて、溝深さ及
び溝下ゴム厚さを従来タイヤに比べて小さく設定したこ
とにより、タイヤ重量を従来のスチールコードのベルト
層を使用したものに比べて軽量化することができる。ま
た、トレッド面の溝深さ及び溝下ゴム厚さを小さく設定
したことと、アラミド繊維コードのコートゴムに短繊維
を配合してベルト層の面内剛性を上げたこととが相まっ
て、そのコーナリングパワーを従来のスチールコードを
使用したベルト層のタイヤから得られるもの以上にする
ことが可能になる。

【０００８】本発明において、溝深さ（ｄ）とは、図２
に示すようにトレッド面に垂直方向に最深の溝底まで測
定した距離をいい、また溝下ゴム厚さ（ｔ）とは、最深
の溝底から外側のベルト層（４ｕ）のコード表面までの
距離をいう。図１及び図２は、本発明の構成を有する乗
用車用空気入りラジアルタイヤを例示するものである。
図において、１はトレッド部、２はナイロンコードやポ
リエステルコード等の有機繊維コードからなるカーカス
層である。カーカス層２は左右一対のビードコア５の廻
りにタイヤ内側から外側に折り返され巻き上げられてい
る。このカーカス層２のタイヤ周方向ＥＥ’に対するコ
ード角は実質的に９０°になっている。トレッド部１で
は、カーカス層２の外側にアラミド繊維コードからなる
２層の内側ベルト層４ｄと外側ベルト層４ｕとがタイヤ
１周にわたって配置されている。それぞれのベルト層４
ｄ，４ｕのコートゴムには、コートゴム１００重量部に
対して１〜１０重量部の短繊維が混入されている。ま
た、内側ベルト層４ｄと外側ベルト層４ｕのタイヤ周方
向ＥＥ’に対するコード角度は５〜４０°であると共に
互いに交差している。

【０００９】トレッド部１の表面には、タイヤ周方向に
延びる主溝６とこれに交差する副溝７とが設けられてい
る。主溝６の溝深さｄは６．０〜８．５ｍｍの範囲に設
定され、また溝下ゴム厚さｔが０．５〜２．５ｍｍの範
囲に設定されている。本発明者らは、上述した発明を実
現するに当たり、タイヤの軽量化という技術課題を前提
に、ラジアルタイヤのコーナリングパワーを左右する要
因を多面的に探索した。その結果、後述する実験例で詳
細を示すように、トレッド面に主としてタイヤ周方向に
設けた溝の溝深さ及び溝下ゴム厚さがコーナリングパワ
ーを決める大きな要素になり、しかもこれら溝の溝深さ
や溝下ゴム厚さが小さいほどコーナリングパワーを大き
くするということを知見した。この場合のタイヤ周方向
の溝としては、ストレート溝であるか、ジグザグ溝であ
るかは関係なく、またタイヤ幅方向に副溝を有するか否
かにも関係するものではなかった。しかし、前述したよ
うに、ベルト層のコードをスチールコードからアラミド
繊維コードに置き換えると約２５％ものコーナリングパ
ワーの低下があるため、溝深さ及び溝下ゴム厚さだけの
技術対策から、この約２５％のコーナリングパワーの低
下をカバーすることは殆ど不可能であることも判った。
そこで、これらの要因に加えて、アラミド繊維コードの
コートゴムに短繊維を配合してベルト層の面内剛性を上
げることにより、軽量化を図りながら操縦安定性を向上
させるという目的が達成されることを見出した。

【００１０】以下、実験例を参照しながら本発明の詳細
について説明する。図３は、溝深さｄとコーナリングパ
ワーＣＰとの関係についての実験結果を示すものであ
る。この実験はタイヤ構造を次のように共通にし、溝深
さｄだけを６ｍｍ，７ｍｍ，８ｍｍ，８．５ｍｍ，９ｍ
ｍ，１０ｍｍ，１１ｍｍ，１２ｍｍのそれぞれに異なら
せた８種類のラジアルタイヤについて行った結果であ
る。

【００１１】トレッド構造：図１タイヤサイズ：１８５／７０Ｒ１３ベルト構造：ベルト層２枚コード角２１° ベルト層の幅上層／下層１２０ｍｍ／１３０ｍｍコードアラミド繊維１５００Ｄ／２エンド数４５本／５０ｍｍコートゴムの５０％伸長時弾性率２５ｋｇｆ／ｃｍ² 溝下ゴム厚さ：３．０ｍｍコーナリングパワーＣＰは、ドラム試験において荷重４
５０ｋｇｆ、速度１０ｋｍ／ｈｒで走行させるとき、ス
リップ角右１°時の横力とスリップ角左１°時の横力と
をそれぞれ測定し、その両測定値の平均値（絶対値の平
均値）を溝深さ６ｍｍのタイヤの測定値を１００とする
ときの指数で示した。

【００１２】また、コートゴムの５０％伸長時弾性率
は、ＪＩＳＫ６３０１に規定された方法によって室
温条件下に測定した値である。一方、図４は溝下ゴム厚
さｔとコーナリングパワーＣＰとの関係についての実験
結果を示すものである。この実験は上記実験で使用した
タイヤと同じトレッド構造、タイヤサイズ、ベルト構造
にすると共に溝深さを８．５ｍｍにする点を共通にし、
溝下ゴム厚さｔだけを０．５ｍｍ，１．５ｍｍ，２．０
ｍｍ，２．５ｍｍ，３．０ｍｍ，３．５ｍｍ，４．０ｍ
ｍのそれぞれに異ならせた７種類のラジアルタイヤにつ
いて行った。コーナリングパワーＣＰは、上記と同じ方
法で測定し、溝下ゴム厚さｔ０．５ｍｍのタイヤの測定
値を１００とするときの指数で示した。

【００１３】先ず、溝深さについては、図３から、溝深
さが浅いほどコーナリングパワーＣＰが高くなり、８．
５ｍｍ以下でコーナリングパワーＣＰが急激に増大する
ことがわかる。上述のような傾向は、試験に供したタイ
ヤサイズのタイヤに限らず、他のサイズのタイヤについ
ても同様の傾向があることが認められる。従来のラジア
ルタイヤでは、溝深さを８〜１１ｍｍとするのが一般的
であるが、本発明では、図３の結果から溝深さを６．０
〜８．５ｍｍとし、好ましくは６．０〜７．５ｍｍにす
るのである。下限の６．０ｍｍは、摩耗寿命から決めら
れ、これよりも浅くなってはタイヤとして実用性に乏し
くなる。

【００１４】また、溝下ゴム厚さについては、図４か
ら、溝下ゴム厚さｔが薄くなるほどコーナリングパワー
ＣＰが大きくなり、特に２．５ｍｍ以下で急激に増大す
ることがわかる。このような傾向は、他のサイズのタイ
ヤについても同様の傾向が認められる。従来のラジアル
タイヤでは、溝下ゴム厚さを２．５〜４ｍｍとするのが
一般的であるが、本発明では、図４の結果から溝下ゴム
厚さを０．５〜２．５ｍｍ、好ましくは１．０〜２．０
ｍｍとするのである。下限の０．５ｍｍは、ベルトコー
ドを保護し、その破損故障を防止するための限界であ
る。

【００１５】上述のように、トレッドに設けた溝（主
溝）の溝深さｄ及び溝下ゴム厚さｔを小さくすればする
ほどコーナリングパワーＣＰを増加させることができ
る。しかし、前者の溝深さｄによるコーナリングパワー
ＣＰの向上効果は、下限の溝深さ６．０ｍｍにした場合
でも従来タイヤの下限の溝深さ８．５ｍｍに比べて高々
９％程度まででしかなく、また、後者の溝下ゴム厚さｔ
によるコーナリングパワーＣＰの向上効果も、下限の溝
下ゴム厚さ０．５ｍｍにした場合でも従来タイヤの下限
の溝下ゴム厚さ３．０ｍｍに比べて高々１９％程度まで
でしかない。このため、これら溝深さｄと溝下ゴム厚さ
ｔだけから、アラミド繊維コードベルト層の低曲げ剛性
を補うことはできず、従来のスチールコードベルト層か
ら得られるコーナリングパワー以上にすることは難し
い。

【００１６】本発明は、このような溝深さｄと溝下ゴム
厚さｔだけでは不足するコーナリングパワーを、アラミ
ド繊維コードベルト層のコートゴムに短繊維を配合して
その面内剛性を大きくすることによって補足し、スチー
ルコードベルト層から得られるコーナリングパワー以上
にすることを可能にする。図５は、コートゴムへの短繊
維の配合量とコーナリングパワーＣＰとの関係について
の実験結果を示したもので、図３の実験で使用したタイ
ヤと同じトレッド構造、タイヤサイズ、ベルト構造にす
ると共に溝深さを７．０ｍｍ、溝下ゴム厚さを１．５ｍ
ｍにする点を共通にし、コートゴム１００重量部に対す
る短繊維の配合量だけを０重量部、１重量部、２．５重
量部、５重量部、１０重量部のそれぞれに異ならせた５
種類のラジアルタイヤについて実験したものである。コ
ーナリングパワーＣＰは上記図３と同じ方法で測定し、
短繊維を配合していないタイヤの測定値を１００とする
ときの指数で示した。

【００１７】この図５から明らかなように、コーナリン
グパワーＣＰは短繊維の配合量に比例して増大すること
がわかる。本発明は、アラミド繊維コードベルト層のコ
ートゴム１００重量部に短繊維を１〜１０重量部の割合
で配合することによりアラミド繊維コードの低曲げ剛性
を補うようにしたものである。コートゴム１００重量部
に対する短繊維の配合量は１重量部以上とし、多ければ
多いほど望ましいが、多くなり過ぎると破断伸びが低下
してベルト層の耐疲労性が低下するので、その上限は１
０重量部にする。このようにコートゴムに短繊維を配合
しても、未加硫時のコートゴムの粘度は殆ど変化しない
ためベルト層の加工性が低下することはない。

【００１８】本発明において、コートゴムに均一に配合
する短繊維は、その平均径が１μｍ以下であることが好
ましく、このように微細な径にすることによりコートゴ
ムに均一に混合し、ベルト層の耐疲労性を向上させるこ
とができる。また、短繊維の長さは、短すぎると剛性を
大きくする効果が不十分になるため１００μｍ以上にす
るのが好ましいが、５０００μｍを超える長尺の場合に
はコートゴムの混合時に切断されて５０００μｍ以下に
短くなる。このような本発明に好適な短繊維としては、
綿、絹などの天然繊維、セルロース系繊維、ナイロンな
どのポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ビニロン
などのポリビニルアルコール系繊維、カーボンファイバ
などがある。

【００１９】本発明において、ベルト層に使用するアラ
ミド繊維コードとしては、トータルデニールが５００〜
５０００Ｄ、好ましくは２０００〜３０００Ｄのフィラ
メントの撚糸であることが望ましい。さらに、この撚糸
はコートゴムとの接着性を良好にするため、エポキシ樹
脂、レゾルシン・ホルマリン・ラテックス（ＲＦＬ）等
の接着剤で表面処理される。表面処理されたコードは、
スダレ状に製織され、得られたスダレ状織物に短繊維を
配合したコートゴムがコード直径よりも０．１〜１．０
ｍｍ厚くなるように被覆される。好ましくはコード直径
＋０．１〜０．６ｍｍの厚さになるように被覆する。

【００２０】本発明において、ベルト層は２層ともアラ
ミド繊維コードから構成されることが望ましいが、必要
により１層をアラミド繊維コードとし、他の１層をスチ
ールコードから構成するようにしてもよい。また、２層
のベルト層はタイヤ周方向に対するコード角度が５〜４
０度、好ましくは１５〜３０度になるようにし、かつベ
ルトコードが互いに交差するように積層し、タイヤ子午
線方向の幅をタイヤ接地幅の８０〜１３０％、好ましく
は９０〜１１０％にするのがよい。

【００２１】

【実施例】実施例１図１のタイヤ構造及び表１のタイヤ仕様を有すると共
に、ベルト層のコートゴムとして表２に示すゴム組成物
Ａ〜Ｅを使用し、溝深さｄ，溝下ゴム厚さｔを表４に示
す大きさに設定し、トレッド面に下記のトレッドパター
ンを形成した本発明タイヤ１〜３及び比較タイヤ１〜３
を製作した。また、従来技術との比較のため、アラミド
繊維コードに代えてコード構造１×５（０．２５ｍｍ）
のスチールコードを使用し、ゴム組成物をＡとした以外
は、本発明タイヤ１と同一仕様の従来タイヤを製作し
た。

【００２２】トレッドパターン：タイヤ周方向に沿って
トレッド接地面内に４本の幅６ｍｍのストレート主溝を
設け、ほぼ幅が互いに均等な５本のリブを形成する。幅
４ｍｍ、溝深さがストレート主溝と同じ深さの複数本の
副溝をラジアル方向に約２６ｍｍの間隔で形成して前記
リブを分割し、タイヤ周上に矩形ブロック７２個を配列
させたブロックパターンを形成した。

【００２３】これら７種類のタイヤについて、コーナリ
ングパワーＣＰを前述した図３と同じ方法で評価し、そ
の評価結果をタイヤ１本当たりの重量の比較と共に表４
に示した。ＣＰ値は従来タイヤの値を１００とする指数
により表示し、タイヤ重量については、従来タイヤの重
量を基準として表示した。

【００２４】

【００２５】表２中、各配合成分の配合量は重量部である。

【００２６】¹⁾：住友化学社製スミカ６１０²⁾ ：ヘキサメトキシメチルメラミンの略³⁾ ：ナフテン酸ゴバルト（大日本インキ化学工業社製）⁴⁾ ：大内新興化学社製“ノクラック６Ｃ”⁵⁾ ：８０％の不溶性硫黄⁶⁾ ：大内新興化学社製“ノクセラーＭＳＡ−Ｇ”（ＯＢ
Ｓ）⁷⁾ ：宇部興産社製ＦＲＲ−ＮＲ（平均直径０．３μｍ）

【００２７】表３中、¹⁾：日本ゼオン株式会社製スチレン・ブタジ
エン共重合体ゴム“Ｎｉｐｏｌ１７１２”²⁾ ：大内新興化学株式会社製“ノクラック６Ｃ”³⁾ ：大内新興化学株式会社製“サンノック”⁴⁾ ：サンシン化学工業株式会社製“サンセラー２３２
−ＭＧ”

【００２８】

【００２９】表４から、比較タイヤ１のように、従来タ
イヤのスチールコードをアラミド繊維コードに代えるだ
けでは、タイヤ重量を５２５ｇ低減できるもののコーナ
リングパワーＣＰは２５％も低下した。これに対し、溝
下ゴム厚さｔを２．５ｍｍにし、コートゴム１００重量
部に対して短繊維を１０重量部配合した本発明タイヤ１
は、タイヤ重量を低減し得ると共にアラミド繊維コード
を使用しながらコーナリングパワーＣＰを従来タイヤ以
上に向上することができた。さらに、溝深さｄを下限の
６．０ｍｍにした本発明タイヤ２は、コートゴムの短繊
維配合量が本発明タイヤ１より低くても、タイヤ重量を
大幅に低減できると共コーナリングパワーＣＰを従来タ
イヤよりも大きくすることができた。また、比較タイヤ
２，３は、溝深さｄと溝下ゴム厚さｔを、それぞれ下限
の６．０ｍｍ及び０．５ｍｍにしてあるが、コートゴム
の短繊維配合量が１重量部未満であるため５０％伸長時
弾性率Ｍ50が低く、そのコーナリングパワーＣＰは従来
タイヤと同等又はそれ以下になっていた。一方、溝深さ
ｄと溝下ゴム厚さｔを比較タイヤ２，３と同じにし、コ
ートゴムの短繊維配合量を２．５重量部にした本発明タ
イヤ３は、コーナリングパワーＣＰが従来タイヤよりも
大きくなっていた。実施例２実施例１の本発明タイヤ２において、２層のベルト層を
構成する内側ベルト層だけを従来タイヤのベルト層を構
成するスチールコードに代えた以外は同じ仕様の本発明
タイヤ４を製作した。

【００３０】この本発明タイヤ４のコーナリングパワー
ＣＰを前述した図３と同じ方法で評価した。その評価値
は、従来タイヤのＣＰ値を１００とするときの指数値で
１２７であった。このとき、タイヤ重量を１１００ｇ低
減することができた。すなわち、２層のベルト層のうち
一方のベルト層をスチールベルトにしても、ベルト層の
コートゴムに短繊維を配合することにより、タイヤの軽
量化を図りながらコーナリングパワーＣＰを向上するこ
とができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、上記のように２層のベ
ルト層のうち、少なくとも一方のベルト層をアラミド繊
維コードで構成することに加えて、溝深さ及び溝下ゴム
厚さを従来タイヤに比べて小さく設定したので、従来の
スチールコードを使用したベルト層のタイヤに比べて軽
量化することができる。しかも、溝深さ及び溝下ゴム厚
さを小さく設定したことと、アラミド繊維コードのコー
トゴムに短繊維を配合してベルト層の面内剛性を上げた
こととが相乗することにより、スチールコードを使用し
たベルト層のタイヤに比べてコーナリングパワーを向上
し操縦安定性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明タイヤの実施例からなる乗用車用ラジア
ルタイヤを一部切り欠いて示す要部斜視図である。

【図２】本発明タイヤのトレッド部に設けた主溝部分の
拡大断面図である。

【図３】溝の溝深さｄとコーナリングパワーＣＰとの関
係を示すグラフである。

【図４】溝下ゴム厚さｔとコーナリングパワーＣＰとの
関係を示すグラフである。

【図５】コートゴムへの短繊維の配合量とコーナリング
パワーＣＰとの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１トレッド部６主溝２カーカス層７副溝４ｄ内側ベルト層ｄ溝の溝深さ４ｕ外側ベルト層ｔ溝下ゴム厚さ５ビードコア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ６０Ｃ 11/00 Ｆ 8408−3Ｄ 11/06 Ｚ 8408−3Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トレッド面に少なくともタイヤ周方向に
延びる複数本の溝を設け、トレッド内部に２層のベルト
層を設けた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記溝の
溝深さを６．０〜８．５ｍｍの範囲にすると共に、溝底
から最外側のベルト層までの溝下ゴム厚さを０．５〜
２．５ｍｍの範囲にし、かつ前記ベルト層のうち少なく
とも１層を、アラミド繊維コードをコートゴムで被覆し
て構成し、このコートゴムはゴム１００重量部に対して
１〜１０重量部の短繊維を配合したゴム組成物であるこ
とを特徴とする乗用車用空気入りラジアルタイヤ。