JPH0657481B2 - 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に関し、とくにポリエステルコ
ードよりなる１プライのカーカスを用いて、タイヤの低
燃費性、耐高速性を、すぐれた操縦性、振動乗心地性並
びにサイド外観を保持したままで著しく改善しようとす
るものである。

（従来の技術） 従来、ラジアルタイヤのうち、ＪＩＳ正規荷重（内圧1.
70kgf／cm²）時４５０kg以上の比較的大型の乗用車タイ
ヤにおいては、タイヤ強力及びタイヤ剛性確保のため比
較的細いポリエステルコードからなる２プライのカーカ
スが使用されている。例えばＪＩＳ正規荷重４８５kgの
１９５／７０ＨＲ１４サイズでは、コードの外径で約0.
60mm程度となる１０００ｄ／２のポリエステルコードを
用いた２枚のゴム引き布が、タイヤカーカスに適されて
いる。

ここにこの種タイヤの低燃費性を目指してトレッドゴム
のキャップ・ベース化、最適部材配置による低歪化、ゴ
ム部材の低発熱化などによりタイヤ全体の発熱を抑える
手段はもとより既知であったが、設計上および製造上の
配慮が煩雑にわたるため、このような手段によらない低
燃費化手段が望まれ、さらにカーカスのプライ間剪断に
起因する高速走行時のカーカスのセパレーション傾向が
ポリエステルコードによる２プライのカーカスに固有の
問題点であり解決が望まれていた。

なお１プライのポリエステルコードよりなるカーカスを
用いたラジアルタイヤは、特公昭５６−３８０６号公報
にてさきに開示したところであるが主に乗心地性の改善
に着目していたため、ポリエステルコードをとくに１プ
ライのカーカスに活用するために必要なコードとその配
列の最適化について看過されている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はポリエステルカーカスを有する比較的大型の乗
用車用ラジアルタイヤにおいて低燃費化を前記したよう
な従来手段によらずに改善し、同時に従来の２層からな
るポリエステルカーカス固有の問題であった耐高速性を
低燃費性にあわせ、優れた操縦性、振動乗心地性並びに
サイド外観を保持したままで著しく改善したラジアルタ
イヤを提供することを目的とする。

本発明者らはこの目的を達成するため鋭意研究を重ねた
結果、カーカスをポリエステルコードの１プライ構成と
する際にコード１本のトータルデニールとその外径、物
性およびコード占有率を特定することにより本発明の目
的に適合することを確かめ本発明を成就するに至った。

（問題点を解決するための手段） 本発明はトレッド部とそのトレッド部の両肩で連なる１
対のサイド部及びサイド部の内周にそれぞれ形成した１
対のビード部とをそなえ、タイヤの半径面内に次式 ここに式中のαは撚係数、Ｎはコード１０cm当りの上撚
り数、Ｄはコードのトータルデニールの１／２、撚り本
数は２本又は３本、ρは繊維の比重をあらわす。

で表わされる撚係数αが、 0.36＜α＜0.60 の範囲内のポリエステルコードを配列してなる１プライ
のカーカスおよびこのカーカスのまわりを取巻いてトレ
ッド部の内側に埋設したベルトによる補強を有するラジ
アルタイヤにおいて、 カーカスを構成するポリエステルコードが４５００〜９
０００デニール／本のトータルデニールで、0.75〜1.30
mmの範囲内の外径、2.25ｇ／ｄの荷重下に3.3％をこえ
6.0％までの範囲内の伸度をもちかつ、カーカスのクラ
ウンセンター部にタイヤ周方向に測ったコード間距離
（ａ）に対するコードの外径（ｂ）の百分率にて３０〜
５０％の範囲内のコード占有率を有するラジアルタイヤ
である。

ここにコード占有率というのは第１図にてカーカスのク
ラウンセンターＣ−Ｃに沿ってタイヤ軸に垂直な平面で
カーカス切断した断面を図解したところにおいてカーカ
ス１の中に平行に埋められたポリエステルコード２の外
径ｂのコード間距離ａに対する百分率すなわち であらわされる。

（作用） 一般に通常のタイヤ成型法によりタイヤを成型する場合
にタイヤは成型時に拡張される。例えば外径0.70mmのコ
ードを最密に打ち込んだゴム引き布の最大打込可能本数
は５cmあたり７１本となるが、この様なゴム引き布を成
型した場合には、カーカスのクラウンセンター部におけ
る周方向の打込本数は５cmあたり５９本になり、クラウ
ンセンター部においてタイヤ周方向に測ったコードの外
径ｂのコード間距離ａに対する百分率（コード占有率と
いう）は５５％となる。

ところがこの様に所謂打込数の多い１プライ構成のカー
カスによるタイヤは乗心地を著しく低下させる為に、コ
ードの外径が0.75mmより小さいと振動乗心地性（以下、
振乗性と略す。）を満足させ難い（後述表２の比較例２
参照）。即ちコードとコードの間隔が狭くなりコード間
のゴム層が狭い程タイヤの衝撃入力が増大するからであ
る。

タイヤへの衝撃入力はタイヤ進行方向にあたいする前後
軸力と、床面から垂直方向の上下軸力とに分離出来る
が、コードの打込数が多いと前者の前後軸力の衝撃入力
が大きくなる為、コードの占有率を５０％以下とする事
が必要である。

またちなみに外径0.70mmのポリエステルコードの強力は
21.5kg／本であり、カーカスのクラウンセンター部の周
方向５cm幅あたりの強力は最大にコードを打込んだ場合
でも２プライカーカスの通常のタイヤに比べてよりカー
カス強度が劣り、タイヤ安全上も問題がある。従ってコ
ード直径0.75mm以上のコードでコード占有率５０％以下
の１プライ構成のカーカスのみが振乗性と低燃費化を両
立的に改善させる手段となり得るのである。

しかしその一方コードの外径が1.30mmよりも太いと、通
常の成型法ではゴム引き布のジョイント部が重ね合せジ
ョイントとされるために、タイヤの外表面でサイド凹凸
として、ジョイント部の外観上、明確に識別出来る程大
きくなって実用にかなわないのである（後述表２の比較
例７〜１０参照）。

コード占有率が３０％より小さくて、所謂打込数が少な
すぎると前述の前後軸力は改善されるものの、操縦安定
性が著しく低下するというデメリットが生じる。操縦安
定性はタイヤの剛性が高い程向上するのであるが、コー
ドモジュラス×打込数で代表される所謂サイド剛性を向
上させる為にはコードモジュラスの増大がむしろ望まれ
るところ、コードモジュラスの増大にも限度があり、ポ
リエステルコードではタイヤに埋め込まれたコードの2.
25ｇ／ｄあたりの伸度を3.2％以下とする事はどの様な
コードの処理条件、タイヤの加工条件をもってしても困
難だからである。

従ってコードの外径の比較的細い0.70mm程度のコードを
カーカスに用いるとき転り抵抗は向上するにしても操縦
性、振乗性の両立を図る事は困難であり、外径0.75mm以
上のコードにより始めて操縦性と振乗性の両立が可能と
なるのである。

本発明においてポリエステルコードの撚係数αにつき次
式 （式中のαは撚係数、Ｎはコード１０cm当りの上撚り
数、Ｄはコードのトータルデニールの１／２、撚り本数
は２本又は３本、ρは繊維の比重を示す） による点は従来の特公昭５６−３８０６号公報に示され
るところと同様であるが、この式で表わされる撚係数α
が0.36＜α＜0.60の範囲内にあることが基本的に必要で
ある。

これは撚り係数が0.36よりも大きいときに比しそれ以下
ではコードの耐屈曲疲労性が極端に劣るものとなってこ
のようなコードはタイヤのプライ材として不適当な一
方、0.60以上ではコードの充分な強力、モジュラスが得
られないためである。

次に上記ポリエステルコードは、2.25ｇ／ｄ時の伸度ε
が3.3％＜ε＜6.0％の範囲内にあることが本発明におい
て必須であり、2.25ｇ／ｄ時の伸度εを3.3％以下とす
る事はコードのモジュラスひいてはタイヤ剛性向上には
一応有効と考えられても、この様に伸度の低いコードは
コード処理時の高張力化によるコード切れの恐れがあっ
たり、又ポストキュアーインフレーション（ＰＣＩ）圧
の高圧化に伴い製造時におけるバースト等の危険性もあ
る為、生産性、安全性の点からも実用上難がある。一方
2.25ｇ／ｄ時の伸度が6.0％以上では充分な剛性が得ら
れない為に操縦性が著しく低下するという欠点を伴う。

ポリエステルコードの上撚り本数は２本或は３本である
ことがゴムとの接着力及びコード強力の点から必要で、
例えば接着力で比較すると２本撚（コード太さ３０００
ｄ／２、上撚数と下撚数は各２８×２８Ｔ／１０cm）で
の接着力は3.75kg／本、また３本撚（２０００ｄ／３、
２８×２８Ｔ／１０cm）では3.90kg／本の高い接着力を
示すが、片撚（６０００ｄ／１、２８Ｔ／１０cm）、４
本撚（１５００ｄ／４、２８×２８Ｔ／１０cm）、及び
６本撚（１０００ｄ／６、２８×２８Ｔ／１０cm）は3.
0kg／本であってタイヤの耐久性上問題である。強力に
ついても２本又は３本撚が高い（表１参照）。

（実施例） 以下実施例および比較例によって更に詳細に説明する。
本発明およびこれら比較例における各諸特性の測定方法
は次のとおりである。

(1)コード占有率 タイヤクラウンセンター部をタイヤ周方向にカットし５
cm幅に切り出したカットサンプルをグラインダーでバフ
し、第１図に示すようにカーカス１の中のコード２の断
面の外径ｂとコード間距離ａを測定し、ｂ／ａを百分率
表示した。

(2)コードの伸度 タイヤから取り出したコードをＪＩＳ Ｌ１０１７に従
いオートグラフにて２５±２℃の室温で引張り、2.25ｇ
／ｄ荷重時の伸度（％）を求めた。なお、デニール数は
撚糸前の原糸デニールを用いた。これは撚糸、ディッピ
ング処理及びタイヤ加硫時の収縮等によるコード長さ変
化のためのデニール変化による煩雑化を避ける為であ
る。

(3)タイヤ重量指数 コントロールを１００とし次式によって表示した。

（タイヤ重量が少ない方が指数が大きくなる） (4)転り抵抗 外径１７０８mmのドラム上に内圧1.70kg／cm²に調整し
た試験タイヤを設置し、荷重４８５kgを負荷させた後、
８０Km／hrで３０分間予備走行させ、空気圧を再調整し
２００Km／hrの速度迄ドラム回転速度を上昇させた後ド
ラムを惰行させ、１８５Km／hrから２０Km／hr迄ドラム
回転速度が低下する迄の慣性モーメントから算出する タイヤの転り抵抗 ＩＤ：ドラムの慣性モーメント Ｉｔ：タイヤの慣性モーメント ＲＤ：ドラム半径 Ｒｔ：タイヤ半径 上式にて求めた５０Km／hr時の転り抵抗値を代表値とし
て求めた。なお環境は２４±２℃にコントロールされた
室内で測定を実施した。指数化は で表わし転り抵抗値が小さい方が指数が大きくなる。

(5)耐高速性試験 直径１７０７mmのドラム上に内圧2.10kg／cm²に調整し
た試験タイヤを設置し、荷重４８５kgを負荷させた後、
８１Km／hrの速度で２時間予備走行させた後、無負荷状
態で３８℃以下迄放冷し、内圧を1.70kg／cm²に再調整
後、４８５kgの負荷荷重で１２１Km／hr、１２９、１３
７、……と各８Km／hrずつ速度を段階的に上げる。なお
各速度での走行時間は３０分とし、同一速度で３０分走
行させた後次の速度段階迄速度を増加させタイヤバース
ト迄速度を段階的に上昇させ、バースト時の速度で耐高
速性を表わす。

(6)操縦性 外径２５００mmのドラム上に内圧1.70kg／cm²に調整し
た試験タイヤを設置し、荷重４８５kgを負荷させた後３
０Km／hrの速度で３０分間予備走行させ、無負荷状態で
内圧を1.70kg／cm²に再調整し、再度４８５kgの荷重を
負荷し、同一速度の前記ドラム上でスリップアングルを
最大±１４°迄正負連続してつける。正負各角度でのコ
ーナリングフォース（ＣＦ）を測定し、 上式にてコーナリングパワー（ＣＰ）を求めた。

なお指数化は各試験タイヤのＣＰをコントロールタイヤ
のＣＰで除算し、コントロールタイヤを１００とした。
この指数が大きい程操縦性が良好である。

(7)突起乗越振動試験（振乗性） 外径２０００mmのドラム上の１箇所に鉄製突起（上底１
９mm、下底３８mm、高さ9.5mm）を固定し、内圧1.70kg
／cm²に調整した試験タイヤを荷重４００kgで負荷し、
８０Km／hrの速度で２０分間予備走行させた後、無負荷
状態で内圧を1.70kg／cm²に再調整し、速度を２０Km／h
rに合わせて荷重４００kgを調整し、以後５Km／hr毎に
速度を増加させ各速度時において突起乗越時のタイヤ固
定軸荷重変動の平均形波を求め、ｐ−ｐ値を算出する。

タイヤ固定軸における突起乗越時の軸荷重変動方向は、
タイヤ進行方向（前後バネ）であり、３０〜４０Km／hr
の速度減で所謂前後バネ定数は最大となる。従ってこの
速度減でのｐ−ｐ値（kg）を算出した。

なお指数化はコントロールタイヤを１００として次式に
よって表示した。

指数化はｐ−ｐ値が小さい方が指数が大きくなるように
したものであり指数が大きい程振乗性が良好であること
を示す。

(8)接着力 通常のディッピング処理加工したコードを未加硫配合ゴ
ム組成中に埋め込み１４５℃×３０分、２０kg／cm²の
加圧下に加硫し、得られた加硫物からコードを掘り起こ
し、毎分３０cmの速度でコードを加硫物から剥離し剥離
抗力を測定してこれを接着力（kg／本）とした。

測定には下記配合ゴムを使用した。

重量部 天然ゴム ８０ スチレンブタジエン共重合ゴム ２０ カーボンブラック ４０ ステアリン酸 ２ 石油系軟化剤 １０ パインタール ４ 亜鉛華 ５ Ｎ−フェニル−β−ナフチルアミン 1.5 ２−ベンゾチアゾリルジスルフイド 0.75 ジフェニルグアニジン 0.75 硫黄 2.5 (9)サイド凹凸 表面粗さ計を用いて、タイヤサイド部（径方向最大巾位
置）のタイヤ周方向の凹凸を全周にわたり測定した。タ
イヤは２５±２℃の室内中で内圧2.5kg／cm²に調整した
後２４時間放置後、空気圧の再調整を行ない測定を実施
した。この測定値が0.50mm以上となると内圧1.70kg／cm
²時に目視で十分サイドの凹凸が認められ外観上問題と
なる。従って内圧2.5kg／cm²で凹凸が0.5mm以上のタイ
ヤをサイド凹凸大とした。

カーカス構造およびコードの構造および特性を変えてつ
くったタイヤ（ＰＳＲ１９５／７０ＨＲ１４サイズ）に
ついて前記諸特性を評価した結果を表２に示す。

比較例１は通常のポリエステルコードのゴム引き布を２
枚すなわち２プライ構成のカーカスとして用いた従来の
タイヤである。タイヤクラウンセンター部の打込数は周
方向５cm幅当り３８本であり、又コード構造は１０００
ｄ／２、撚数は上撚、下撚ともに４９×４９Ｔ／１０cm
である。タイヤ重量、耐高速性、転り抵抗、操縦性及び
振乗性の指数を１００とするコントロールとした。

比較例２〜４は１５００ｄ／２、撚数は上撚、下撚とも
に４０×４０Ｔ／１０cmでコード直径0.70mmのポリエス
テルコードをカーカスのクラウンセンター部での周方向
５cm幅当りの打込数は３９本、２９本、１８本という３
水準とした１プライ構成のカーカスを用いた事例であ
る。コード処理張力については0.8ｇ／ｄ、タイヤの加
硫後の冷却過程で内圧3.0kg／cm²の内圧で所謂ＰＣＩ
（ポストキュアーインフレーション）を実施した。

タイヤから取り出したコードの2.25ｇ／ｄ当りの伸度は
比較例２〜４において3.3％である。

この様にコードの引っ張り剛性を最大限に高めているの
は、１枚カーカス化による剛性低下を補う事を目的とし
たものだが、転り抵抗は改善されるものの操縦性、振乗
性の両立は達成され難い。

実施例１〜５、比較例５及び６は１５００ｄ／３、撚数
は上撚、下撚ともに３３×３３Ｔ／１０cmでコード直径
0.78mm〜0.85mmのポリエステルコードのゴム引き布を１
プライ構成のカーカスとして使用した。ここでコードの
外径が異なるのはコード処理、又はタイヤ加工中にコー
ドが受ける歪量の差によりコードの引き伸ばされる量が
異なる為コードの外径が変化するからである。

比較例５はコード処理張力0.2ｇ／ｄでＰＣＩ圧を1.2kg
／cm²という比較的コードの伸びεを大きくしたタイヤ
加工条件であり、タイヤから取り出したコードの2.25ｇ
／ｄあたりの伸度εは5.0％であった。しかしカーカス
クラウンセンター部の周方向５cm幅当りの打込数は３２
本、コード占有率は５２％と打込数が多い為振乗性が劣
る。

実施例１は前述の１５００ｄ／３のポリエステルコード
をコード処理張力0.07ｇ／ｄという低張力下で処理し、
且つＰＣＩ時にコードが伸張されるのを防ぐ為にＰＣＩ
内圧をかけずにタイヤ中でコードを自由に収縮させた例
である。この様な条件下ではタイヤから取り出したコー
ドの2.25ｇ／ｄ当りの伸度は8.5％となり、コードの剛
性が著しく低いが、操縦性と振乗性のバランスは保たれ
る。

実施例２は比較例５と同一の処理を施したが、打込数が
比較例５より少なくコード占有率が低い為振乗性が改善
され操縦性と振乗性の両立化が可能となる。

実施例３〜５及び比較例６は１５００ｄ／３、撚数３３
×３３Ｔ／１０cmのコードを比較例２〜４と同様なコー
ド処理、タイヤ加工条件を施したものである。これらの
例においては各々コード打込数を調整したが比較例６で
はコード打込数が少なくコード占有率が少ない為にサイ
ド剛性不足による、タイヤ操縦性低下が認められた。

実施例６及び７は３０００ｄ／２、撚数２８×２８Ｔ／
１０cm又は３０００ｄ／３、撚数２３×２３Ｔ／１０cm
のポリエステルコードをコード処理張力0.5ｇ／ｄ、Ｐ
ＣＩ内圧2.5kg／cm²で加工したものである。いずれも耐
高速性、転り抵抗を改善し、且つ操縦性、振乗性を両立
させる事が可能である。

比較例７〜１０は２５００ｄ／４、撚数２２×２２Ｔ／
１０cmのポリエステルコードを用いた。比較例７は実施
例１と同一のタイヤ加工条件を用いたものだが打込数が
多い為コード占有率が５０％を越え振乗性が劣る。比較
例８はコード処理張力0.2ｇ／ｄ、ＰＣＩ圧2.0kg／cm²
であり、タイヤ性能は満足されるものの後述する様にタ
イヤサイド部に凹凸が生じ、実用上難点がある。比較例
９はコード処理張力0.9ｇ／ｄ、ＰＣＩ圧3.0kg／cm²の
タイヤ加工条件を用いたがやはりタイヤサイド部に凹凸
が著しかった。それというのは比較例７〜１０でコード
の外径が1.30mmより大きい為にサイド部特にジョイント
部でサイド凹凸が顕著となり、どの様にコード処理条
件、タイヤ加工条件を用いてもサイド凹凸を解消する事
は不可能であった。

この発明は産業上の利用分野の節ですでに述べたよう
に、操縦性、振動乗心地性、サイド外観を保持しつつ、
低燃費性、耐高速性を改善しようとするものである。す
なわち初めの３つの課題（操縦性、振動乗心地性、サイ
ド外観）は一定のレベルに保たれることが前提条件であ
る。ここで、比較例１におけるそれぞれの値を１００と
した場合に比較例２、５及び７は振動乗心地性が、比較
例３，４，６，１０は操縦性が何れも劣り、ここで数値
が１００未満であるとその性能が著しく劣るため、発明
として適用することはできない。

また、比較例７，８，９及び１０はサイド外観凹凸が劣
るため、やはり発明の前提条件について不適である。こ
れらに比べ各実施例はこの３つの前提条件を満足し、し
かも低燃費性と耐高速性を改善する。

（発明の効果） 以上実施例および比較例で説明したように、本発明はポ
リエステルコードのカーカスを有するラジアルタイヤに
おいて、このカーカスを１プライ構成としたがとくにそ
のコード１本のトータルデニールを４５００〜９０００
デニール、その外径を0.75〜1.30mmの範囲としかつコー
ドの占有率を３０〜５０％の範囲内にすることによっ
て、従来のポリエステルコードの２プライ構成のカーカ
スを有するタイヤでは得られなかった新規且つ有利な低
燃費化手段を提供するばかりでなく、これにあわせて耐
高速性を操縦性、振動乗心地性の両立並びにすぐれたサ
イド外観を保持したままで顕著に改善したラジアルタイ
ヤが実現され、有用性は著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図はコード占有率の説明図である。 １…カーカス ２…コード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−16903（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−36060（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭56−3806（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭52−24066（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭56−4644（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トレッド部とそのトレッド部の両肩で連な
   る１対のサイド部及びサイド部の内周にそれぞれ形成し
   た１対のビード部とをそなえ、 タイヤの半径面内に次式 ここに式中のαは撚係数、Ｎはコード１０cm当りの上撚
   り数、Ｄはコードのトータルデニールの１／２、撚り本
   数は２本又は３本、ρは繊維の比重をあらわす で表わされる撚係数αが、 0.36＜α＜0.60 の範囲内のポリエステルコードを配列してなる１プライ
   のカーカスおよびこのカーカスのまわりを取巻いてトレ
   ッド部の内側に埋設したベルトによる補強を有するラジ
   アルタイヤにおいて、 カーカスを構成するポリエステルコードが４５００〜９
   ０００デニール／本のトータルデニールで、0.75〜1.30
   mmの範囲内の外径、2.25ｇ／ｄの荷重下に3.3％をこえ
   6.0％までの範囲内の伸度をもちかつ、カーカスのクラ
   ウンセンター部にタイヤ周方向に測ったコード間距離
   （ａ）に対するコードの外径（ｂ）の百分率にて３０〜
   ５０％の範囲内のコード占有率を有することを特徴とす
   るラジアルタイヤ。