JPH05338408A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単線ワイヤコードを使用することによって、
撚り線コード使いよりも軽量化しながら、かつベルト耐
久性等のタイヤ性能を撚り線使い並みか、それ以上にし
た空気入りラジアルタイヤを提供する。 【構成】 トレッド１のカーカス層２外周側に配置した
ベルト層４，４’をスチールコードから構成した空気入
りラジアルタイヤにおいて、前記スチールコードをスパ
イラル状に型付けした単線ワイヤ４０から構成し、該単
線ワイヤ４０の直径ｄ、スパイラル径Ｄ、スパイラルの
ピッチ長Ｐ及びスパイラル形状を特定するパラメーター
Ｆ＝（Ｄ−ｄ）／Ｐを、それぞれ ０．０１≦Ｆ≦０．０５ ０．２８（ｍｍ）≦ｄ≦０．５０（ｍｍ） ２．０（ｍｍ）≦Ｐ≦８．０（ｍｍ） に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スチールコードからな
るベルト層を使いながら軽量化した空気入りラジアルタ
イヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の地球環境汚染の問題から車両の低
燃費化が強く要望されるようになり、その一環として空
気入りラジアルタイヤの軽量化は大きな技術的課題の一
つとして注目を集めている。スチールコードは他の有機
繊維コードに比べて引張強度や引張弾性率が著しく優れ
ているため、空気入りラジアルタイヤのベルト層に使用
されている。しかし、比重が非常に大きいために軽量化
の障害になっていた。しかしながら、現存の有機繊維コ
ードにはスチールコード並みのタイヤ性能を発揮できる
ものがないため、当面はスチールコードに依存せざるを
得ないのが実情である。

【０００３】スチールコードの使用を前提にして軽量化
を達成する対策としては、ワイヤ使用量の削減及びゴム
ゲージの減少が考えられる。その手段の一つとして、複
数のワイヤを撚り線にしていたスチールコードを、単線
ワイヤだけで構成することが提案できる。このように単
線ワイヤのコードにすれば、撚り線に比べて同一ワイヤ
断面積でのコード径をコンパクトにすることができ、そ
れによってトレッドの溝下ゲージ（ゴムゲージ）やベル
ト層のコード間ゲージ（ゴムゲージ）を小さくできるた
めゴム量を減らし、軽量化を可能にするのである。しか
も、単線ワイヤではワイヤ回りをゴムが完全に覆うの
で、吸水による腐蝕疲労性や接着性低下に対する耐久性
を良好にすることができる。

【０００４】しかしながら、このような特長を有する単
線ワイヤのコードも、撚りがないため剛直であり、その
ため繰り返し荷重による曲げ変形や圧縮変形に対する耐
久性が小さいという欠点がある。そして、この耐久性不
足が撚り線コード使用のタイヤに比べワイヤ折れを多発
し、ベルト耐久性低下の原因になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、単線
ワイヤコードの使用によって撚り線コード使いに比べて
軽量化しながらも、ベルト耐久性等のタイヤ性能を撚り
線使い並みか、それ以上にする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】このような目的を達成す
る本発明は、トレッドのカーカス層外周側に配置したベ
ルト層をスチールコードから構成した空気入りラジアル
タイヤにおいて、前記スチールコードをスパイラル状に
型付けした単線ワイヤから構成し、該単線ワイヤの直径
ｄ、スパイラル径Ｄ、スパイラルのピッチ長Ｐ及びスパ
イラル形状を特定するパラメーターＦ＝（Ｄ−ｄ）／Ｐ
を、それぞれ ０．０１≦Ｆ≦０．０５ ０．２８（ｍｍ）≦ｄ≦０．５０（ｍｍ） ２．０（ｍｍ）≦Ｐ≦８．０（ｍｍ） に設定することを特徴とするものである。

【０００７】このように単線ワイヤをスパイラル状に型
付けしたことによって、単線ワイヤ自体の剛直性を和ら
げ、繰り返し曲げ変形や圧縮変形に対して優れたワイヤ
耐久性（ベルト耐久性）を示すことができる。しかし、
単線ワイヤの型付けが大きすぎても、引張弾性率の低下
によってタイヤのコーナリングパワー（操縦安定性）を
低下させる。単線ワイヤ直径ｄ、そのスパイラル径Ｄ，
スパイラルピッチ長Ｐから特定されるパラメーターＦ
を、上記のように０．０１〜０．０５の範囲にすること
によって、上記両特性を調和させることができる。

【０００８】以下、図面を参照して本発明の構成につい
て具体的に説明する。図１において、１はトレッド部、
２はカーカス層で、左右一対のビードコア５の周りにタ
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Ｅ，Ｅ’に対するコード
角度は実質的に９０度になっている。トレッド部１のカ
ーカス層２の外周側には、図２のように補強用のスチー
コードとしてスパイラル状の単線ワイヤ４０が埋設され
た２層の内側ベルト層４と外側（最外側）ベルト層４’
がそれぞれタイヤ全周にわたって配置されている。これ
らベルト層４，４’のタイヤ周方向Ｅ，Ｅ’に対するコ
ード角度は５〜４０°で、かつ互いに交差している。ト
レッド部１の表面には、タイヤ周方向Ｅ，Ｅ’に延びる
主溝６と、これに対して交差する副溝７とが設けられて
いる。

【０００９】本発明において、ベルト層を補強する単線
ワイヤは、図３に示すようなスパイラル状に型付けされ
ている。すなわち、直径ｄの単線ワイヤ４０が、その直
径ｄよりも大きなスパイラル径Ｄとスパイラルピッチ長
Ｐを以って型付けされている。スパイラル径Ｄとは、ワ
イヤ長手方向に対する直交面に投影されたスパイラル形
状の外周円に相当しており、これを図２では破線で示し
ている。

【００１０】このように単線ワイヤがスパイラル状に型
付けされていることによって、その剛直性が緩和され、
ストレートな単線ワイヤに比べて引張弾性率が低下す
る。そのため、撚り線コードではない単線ワイヤであっ
ても、繰り返し曲げ荷重や圧縮荷重に対する耐久性（耐
疲労性）が向上し、ベルト層にしたときの耐久性を撚り
線コード使い並み、又はそれ以上に向上させることがで
きる。しかし、この単線ワイヤの型付けの度合があまり
大きすぎると，引張弾性率の低下が著しくなるため、ベ
ルト層にしたときの横剛性が低下する。それによってコ
ーナリングパワーが低下してしまうため、撚り線コード
使い並みの操縦安定性を維持することは困難になる。

【００１１】単線ワイヤに型付けされたスパイラル形状
は、スパイラル円内において空間が形成される量（Ｄ−
ｄ）と、スパイラルのピッチ長Ｐとの２要素によって特
徴づけることができるが、本発明のように上記（Ｄ−
ｄ）とＰの比からなるパラメーターＦ＝（Ｄ−ｄ）／Ｐ
を以って表せば、上述したワイヤの耐疲労性や引張弾性
率との相関性をより明確にすることができ、延いてはベ
ルト層の耐久性やコーナリングパワー（操縦安定性）と
の相関性を明確にする。本発明において、このパラメー
ターＦは０．０１≦Ｆ≦０．０５の範囲にする。

【００１２】表１は、単線ワイヤが有するスパイラル形
状のパラメーターＦと、下記の測定条件により実施した
繰り返し曲げ荷重に対する耐疲労性との関係を示す。こ
の表１の結果から、単線ワイヤに対してパラメーターＦ
＝０．０１のスパイラル状の型付けをすれば、ストレー
トの単線ワイヤ（Ｆ＝０）に比べて耐疲労性効果を顕す
ことができるのがわかる。さらにＦ＝０．０４以上にす
れば、ほとんどワイヤ折れが認められなくなることがわ
かる。耐疲労性測定法 ：図５に示すように、１本の単線ワイヤ
４０を１２．５ｍｍ×１２．５ｍｍ×２０．０ｍｍの寸
法のゴムブロック６０に埋設し、その両端に、１２．５
ｍｍ×１２．５ｍｍ×１５．０ｍｍの真鍮製支持ブロッ
ク７０を、単線ワイヤ４０の両端が支持ブロック７０に
連結されるように接着して測定用サンプルＳを作製す
る。これらサンプルＳを１０個用意し、図６に示すよう
に、一対の回転板Ｔ，Ｔ’の間に取りつけると共に両回
転軸Ｕ，Ｕ’の延長線が角度θをなすようにセットし
て、１回転毎に最大１．５％の伸長と最大１．５％の圧
縮の歪みがゴムブロック６０に加わるようにする。この
ようにセットした両回転板Ｔ，Ｔ’を４００万回回転さ
せた後、各サンプルＳ中の単線ワイヤ４０の折れの有無
を調べ、折れた本数を１００分率で表示した。

【００１３】 一方、図４は単線ワイヤが有するスパイラル形状のパラ
メーターＦと引張弾性率との関係を示したものである。
この図４から、パラメーターＦを大きくするほど引張弾
性率が低下していくことがわかる。単線ワイヤが有すべ
き引張弾性率としては、ベルト層に基づくコーナリング
パワーとの関係から、少なくとも１．５×１０⁴ ｋｇｆ
／ｍｍ² は必要であるので、パラメーターＦ＝０．０５
を上限とすべきことがわかる。

【００１４】さらに、本発明において、単線ワイヤ直径
ｄとスパイラルのピッチ長Ｐは、それぞれ ０．２８（ｍｍ）≦ｄ≦０．５０（ｍｍ） ２．０（ｍｍ）≦Ｐ≦８．０（ｍｍ） の範囲に設定されている。単線ワイヤの直径ｄを０．２
８ｍｍ以上にし、スパイラルのピッチ長Ｐを８．０ｍｍ
以下にすることにより単線ワイヤの引張弾性率Ｅの低下
を抑制すると共に、直径ｄを０．５０ｍｍ以下にし、ピ
ッチ長Ｐを２．０ｍｍ以上にすることにより単線ワイヤ
の耐疲労性をより一層向上するようにしている。

【００１５】本発明では、前述したように、ベルト層を
構成するスチールコードとして単線ワイヤを使用するの
で、その周囲がコートゴムで完全に被覆され、耐水接着
性、耐錆性に優れたものにすることができる。また、単
線ワイヤであるため、撚り線コードに比べて同一ワイヤ
断面積にしたときのコード径を小さくすることができる
から、トレッドに形成した主溝６の溝底から最外側のベ
ルト層４’の単線ワイヤ４０までの溝下ゲージｔ（図２
参照）を小さくすることができ、それによってゴム量を
低減し、軽量化することが可能になる。同様の理由か
ら、内側ベルト層４と外側ベルト層４’を構成する単線
ワイヤ４０のスパイラル径Ｄの間隔ａ（コード間ゲー
ジ）も小さくすることができるのでさらに軽量化するこ
ともできる。また、コード間ゲージａの縮小によって層
間剪断力を大きくするため、コーナリングパワーも増大
させることができる。

【００１６】本発明において、上述の効果によって得ら
れる溝下ゲージｔは１．５〜３．５ｍｍの範囲にするの
がよい。また、コード間ゲージａは、乗用車用ラジアル
タイヤでは０．１５〜０．８ｍｍ、トラック，バス等の
重荷重用ラジアルタイヤでは０．４〜１．２ｍｍの範囲
にするのがよい。本発明は主として乗用車用空気入りラ
ジアルタイヤに適用する場合に好適であるが、トラッ
ク，バス用などの他の用途の空気入りタイヤにも適用可
能である。

【００１７】

【実施例】タイヤサイズを１７５／７０Ｒ１３、カーカ
スコードをポリエステル繊維コード１５００Ｄ／２、内
側ベルト層の幅を１２０ｍｍ、外側ベルト層の幅を１１
０ｍｍ、溝下ゲージｔを３．５ｍｍ、コード間ゲージａ
を０．６４ｍｍとし、内側ベルト層と外側ベルト層のス
チールコードを単線ワイヤから構成すると共に、タイヤ
周方向に対する角度を２０°として互いに交差させる点
をそれぞれ共通とし、表２に示す通り、単線ワイヤの直
径ｄ、スパイラルのピッチ長Ｐ、パラメーターＦ、エン
ド数を、それぞれ異にする比較タイヤ１〜６、本発明タ
イヤ１〜７の１３種類のラジアルタイヤを製作した。

【００１８】比較のため、直径ｄ＝０．２８ｍｍの素線
ワイヤ２本を、コード構造１×２の撚り線にしたスチー
ルコードを、４９本／５０ｍｍ幅のエンド数でベルト層
を構成した以外は、比較タイヤ１と同一構成の従来タイ
ヤを製作した。これら１４種類のラジアルタイヤについ
て、下記方法によりコーナリングパワー、吸湿後のドラ
ム試験による高速耐久性とスラローム耐久性（ベルト耐
久性）及び軽量化指数を評価した。その結果を表２に示
した。コーナリングパワー （以下、ＣＰと略す）：試験タイヤ
を空気圧２００ｋＰａ（２．０ｋｇｆ／ｃｍ² ）で１３
×５−Ｊのリムにリム組みし、直径１７０７．６ｍｍの
ドラム上を、２９４２Ｎ（３００ｋｇｆ／ｃｍ² ）の荷
重を負荷して１０ｋｍ／ｈｒの速度で走行し、スリップ
角右１°のときの横力とスリップ角左１°のときの横力
との絶対値の平均をそれぞれ測定した。従来タイヤの測
定値を基準（１００）とする指数で表示した。この指数
値が大きいほどＣＰが大きく、操縦安定性が優れてい
る。

【００１９】高速耐久性：試験タイヤを空気圧２２０ｋ
Ｐａ（２．２ｋｇｆ／ｃｍ² ）で１３×５−Ｊのリムに
リム組みし、７０℃×９８％ＲＨの雰囲気中に３０日間
放置することにより調湿した後、直径１７０７．６ｍｍ
のドラム上を、４１１９Ｎ（４２０ｋｇｆ／ｃｍ² ）の
荷重を負荷して８１ｋｍ／ｈｒの速度で２時間走行させ
た後１２１ｋｍ／ｈｒに速度を増加し、以降、３０分間
経過毎に走行速度を８ｋｍ／ｈｒずつ増加させて走行を
続けるとき、タイヤに故障が発生したときの走行速度を
以て評価した。なお、速度が１８５ｋｍ／ｈｒに達し、
それを３０分間続行しても故障が発生しなかったとき
は、それを以って試験終了とした。従来タイヤの測定値
を基準（１００）とする指数で表示した。この指数値が
大きいほど高速耐久性が優れている。スラローム耐久性 ：試験タイヤを空気圧１７０ｋＰａ
（１．７ｋｇｆ／ｃｍ² ）で１３×５−Ｊのリムにリム
組みし、高速耐久性と同様にして調湿した後、直径１７
０７．６ｍｍのドラム上をスリップ角０±５°、荷重３
４３２Ｎ（３５０ｋｇｆ）±２１５７Ｎ（２２０ｋｇ
ｆ）の変動条件下に、荷重とスリップ角を０．０６７ｈ
ｚの矩形波で変動させて３００ｋｍ走行させた。走行後
に試験タイヤを切開しベルトコードの折れの有無をしら
べて評価した。軽量化指数 ：従来タイヤのタイヤ重量を基準（１００）
としたときの各タイヤの重量減少の比率を％で表示し
た。従来タイヤの測定値を基準（１００）とする指数で
表示した。この指数値が小さいほど軽量であることを示
す。

【００２０】 表２から、パラメーターＦを本発明の規定より小さくし
た比較タイヤ１は、従来タイヤと同等のＣＰ、高速耐久
性を有し、僅かに軽量化されるもののスラローム耐久性
が低下している。また、パラメーターＦを本発明の規定
より大きくした比較タイヤ２はスラローム耐久性は良好
であるものの、重量が増加し、ＣＰが低下している。こ
れに対し、パラメーターＦの範囲を満足する本発明タイ
ヤ１，２は、いずれも従来タイヤと同等のＣＰ、高速耐
久性及びスラローム耐久性を保有しながら、軽量化さ
れ、本発明タイヤ３はＣＰが僅かに低下するものの、従
来タイヤと同等の軽量化指数、高速耐久性及びスラロー
ム耐久性を有している。

【００２１】また、スパイラルのピッチ長Ｐを本発明の
規定より小さくした比較タイヤ３は、ＣＰと高速耐久性
は従来タイヤと変わらないがスラローム耐久性が低下し
ている。また、ピッチ長Ｐを本発明の上限より大きくし
た比較タイヤ４は高速耐久性とスラローム耐久性の低下
が著しく、軽量化指数も大きくなっている。これに対
し、スパイラルのピッチ長Ｐを本発明の下限にした本発
明タイヤ４は、従来タイヤと同等のＣＰ、高速耐久性、
スラローム耐久性を有し、しかも軽量化指数が小さくな
っている。また、ピッチ長Ｐを本発明の上限にした本発
明タイヤ５は、高速耐久性がやや低下するものの、Ｃ
Ｐ、スラローム耐久性、軽量化指数は従来タイヤと変わ
らない。

【００２２】さらに、本発明タイヤ６，７及び比較タイ
ヤ５，６は、それぞれ直径ｄを異にするワイヤを使用
し、エンド数を調整して従来タイヤと実質的に同一の重
量を有するスチールコードを使用したタイヤである。ワ
イヤ直径ｄを本発明の規定よりも細くした比較タイヤ５
は軽量化指数は小さいが、高速耐久性とスラローム耐久
性とが著しく低下している。また、ワイヤ直径ｄを本発
明の規定よりも太くした比較タイヤ６も同様に高速耐久
性とスラローム耐久性とが著しく低下している。これに
対し、ワイヤ直径ｄを本発明の規定の下限にした本発明
タイヤ６は、ＣＰ、高速耐久性及びスラローム耐久性が
従来タイヤと同じで、軽量化指数が小さくなっている。
ワイヤ直径ｄを本発明の規定の上限近くにした本発明タ
イヤ７は、高速耐久性がやや低下するがＣＰ、スラロー
ム耐久性は従来タイヤと変わず、軽量化指数も僅かでは
あるが小さくなっている。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、ベルト層のスチールコ
ードを単線ワイヤで構成したことによって軽量化を可能
にし、しかも、その単線ワイヤをスパイラル状に型付け
し、そのスパイラル形状を特定するパラメーターＦを一
定の範囲にしたので、単線ワイヤが本来有する剛直性を
緩和させて、良好な耐疲労性を保有させ、しかも過度に
柔軟化させないため、操縦安定性の低下を抑制すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例からなる乗用車用空気入りラジ
アルタイヤを一部切り欠いて示す要部斜視断面図であ
る。

【図２】図１のタイヤの要部を拡大して示す断面図であ
る。

【図３】本発明に使用されるスパイラル状に型付けした
単線ワイヤの１例を示す側面図である。

【図４】単線ワイヤのパラメーターＦと引張弾性率との
関係を示すグラフである。

【図５】単線ワイヤの耐疲労性を測定するためのサンプ
ルの形状を示す斜視図である。

【図６】単線ワイヤの耐疲労性測定装置の概略を説明す
る図である。

【符号の説明】

１ トレッド部 ４ 内側ベルト層 ４’ 外側（最外側）ベルト層 ６ 主溝 ４０ 単線ワイヤ ｄ ワイヤ直径 Ｄ スパイラル径 Ｐ スパイラルピ
ッチ長

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小暮 知彦 神奈川県平塚市追分２番１号 横浜ゴム株 式会社平塚製造所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トレッドのカーカス層外周側に配置した
   ベルト層をスチールコードから構成した空気入りラジア
   ルタイヤにおいて、前記スチールコードをスパイラル状
   に型付けした単線ワイヤから構成し、該単線ワイヤの直
   径ｄ、スパイラル径Ｄ、スパイラルのピッチ長Ｐ及びス
   パイラル形状を特定するパラメーターＦ＝（Ｄ−ｄ）／
   Ｐを、それぞれ ０．０１≦Ｆ≦０．０５ ０．２８（ｍｍ）≦ｄ≦０．５０（ｍｍ） ２．０（ｍｍ）≦Ｐ≦８．０（ｍｍ） に設定した空気入りラジアルタイヤ。