JPH07232511A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

空気入りラジアルタイヤ

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JPH07232511A
JPH07232511A JP6301376A JP30137694A JPH07232511A JP H07232511 A JPH07232511 A JP H07232511A JP 6301376 A JP6301376 A JP 6301376A JP 30137694 A JP30137694 A JP 30137694A JP H07232511 A JPH07232511 A JP H07232511A
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kgf
cord
pneumatic radial
fiber
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Ritsuo Nakayasu
律夫 中安
Shinichi Miyazaki
真一 宮崎
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C9/00Reinforcements or ply arrangement of pneumatic tyres
    • B60C9/005Reinforcements made of different materials, e.g. hybrid or composite cords

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】高速時の性能、耐久性、操縦安定性を維持しつ
つ、軽量化を図った空気入りラジアルタイヤにおいて、
トレッド溝の亀裂を効果的に防止して、総合的に高性能
のタイヤを提供する。 【構成】特定の高弾性率繊維からなる糸と低弾性率繊維
からなる糸とをそれぞれ一定の太さないし一定の撚りを
加えその両糸を上撚りした複合材料コードを少なくとも
1枚の非金属プライからなるベルトの上に、タイヤ周方
向に帯状にらせん状に連続して巻いた空気入りラジアル
タイヤ

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、操縦安定性を維持し、
走行時に生じるトレッド部のカットや溝底の亀裂を防ぐ
ことによって高速走行性能を維持しつつ軽量化を図りう
る空気入りラジアルタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、地球環境の保全、省エネルギーな
どの見地から燃費の少ない車両、タイヤでは軽量化が強
く望まれている。
【0003】従来、ラジアルタイヤの軽量化を図るた
め、ベルト層を形成するコードをスチールコードに代え
て芳香族ポリアミド繊維(以下アラミド繊維という)に
代表される高弾性有機繊維コードを用いることが広く行
われている。他方、耐高速、耐高荷重用のラジアルタイ
ヤにはベルト層の外側にタイヤ走行時におけるベルト層
のせり上がり防止のため長尺、帯状のバンドプライをタ
イヤ周方向に連続して、螺旋状に巻回したいわゆるジョ
イントレスバンド(以下JLBという)層を設けてい
る。しかし、前記の構成のタイヤでは、内圧をかけた際
にトレッド面のトレッド溝底に大きな応力がかかるた
め、走行により溝底に亀裂が生じやすく、タイヤの耐久
性を低下させる傾向にある。これは、タイヤを加硫後取
り出す際に、タイヤのベルト層が径方向に収縮し、外径
が小さくなり、トレッド部の曲率半径も金型のそれから
大きく変化することによる。
【0004】タイヤ走行時のせり上がりを防止するタガ
効果を求めれば、タイヤ加硫時タイヤの生カバーが金型
に追従しにくく加硫不良を招き、これを解決する方法と
して、高弾性繊維からなるストランド(以下高弾性糸と
いう)と低弾性繊維からなるストランド(以下低弾性糸
という)からなる複合コードをJLBとして採用した構
造については特開平1−247204に開示されてい
る。この発明においても、より軽量化を目指して非金属
コードを有するベルトを使用した場合、加硫工程におけ
るタイヤの伸縮に伴う問題が生じる。すなわち、ベルト
に圧縮に対する抵抗力が少ないため、加硫時に内圧がか
かってタイヤの膨張によりバンドが伸びて加硫は良好に
できるが、加硫後内圧がなくなると多少の永久伸び(セ
ット)はあっても、コードはほぼ元の長さにもどる。ゴ
ムもこの伸縮に伴っているため、タイヤ使用時に空気を
入れ内圧がかかるとタイヤの外径が大きくなる。これは
トレッドのゴムが引き伸ばされた状態となることであ
り、トレッドゴムの耐カット性、トレッド溝のクラック
発生に対する耐久性が低下することになる。
【0005】加硫金型へのフィット性を維持しつつベル
ト層間のずれ量を小さくすることにつき、複合コードを
使用した特開平3−279004の発明がなされてい
る。ここでは例えば図2より、ベルト補強層であるバン
ドにJLBを使用するとの限定がなく、かつ6%伸張時
の応力が1〜1.5kgf程度でエンズを通常使用する
レベルの約50エンズとした場合の応力とエンズとの積
が50〜70kgf程度と低い応力となるものが記載さ
れている。
【0006】同じく複合コードからなるJLBを使用す
ることにより、スチールコードからなるベルト層の中の
スチールコード量を適正に軽減する発明について特開平
4ー169304があるが、前記の耐カット性、耐クラ
ック性については開示はない。
【0007】また、特開平4−8605および特開平4
−356205には複合コードの撚り数については記載
がないが、複合コードを引き揃えてゴム引きしたリボン
からなるバンド(以下ハイブリッドバンドという)の物
性について、3%伸張時の強度が2.5g/d以下と規
定されているが、一方、1g/d未満のコードは製造が困
難であると記載されている。
【0008】英国特許2,064,445には、各種コ
ードの伸び−応力曲線が図3に記載されており、その中
に3×7金属コードであるが6%付近までは低応力でそ
れより大きい伸びでは急に応力が大きくなるコードをベ
ルトの端部のバンドとして使用する発明が記載されてい
るが、2枚以上の金属コードからなるブレーカー(ベル
ト)を有し、軽量化を図る構造用ではない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】高速耐久性、操縦安定
性を維持しつつ、軽量化を図るため、スチールコードに
代えて非金属コードをベルトに使用した空気入りラジア
ルタイヤを採用する場合でも、高速走行時のリフテイン
グを防止するためにはタガ効果を大きくする必要があ
り、一方、タイヤの加硫時には金型フィット性のため容
易に膨張できる伸びが必要である。この両方の性質を満
たしても、加硫時の伸びとタガ効果の間でタイヤのいわ
ば縮みしろによる外径の変化が大きいとトレッド部の耐
カット性および耐亀裂性に劣るという問題がある。本発
明は近年の高速走行性能、軽量化の要請にこたえるとと
もに、この問題を解決することによりタイヤの総合品質
を向上させることを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、トレッド部
と、その両端から半径方向内方に延びるサイドウォール
部と、該サイドウォール部の半径方向内端部に位置する
ビード部とを有し、トレッド部、サイドウォール部を通
りビード部のビードコアの回りにタイヤの内側から外側
にかけて巻き上げて係止された、ラジアル方向に複数の
コードを配列してなるカーカス層と、該カーカス層のタ
イヤ半径方向外側に配したベルト層と、該ベルト層の半
径方向外側に位置するバンド層とを備えた空気入りラジ
アルタイヤであって、前記ベルト層は、非金属コードを
用いた少なくとも1枚のベルトプライを有する一方、前
記バンド層は、少なくとも1本の複合コードをタイヤ赤
道に対して0〜3°の角度を有してタイヤ円周方向に連
続して螺旋状に巻回させたプライからなり、前記複合コ
ードは、弾性率2000kgf/mm2 以下の低弾性繊維
を下撚りしてなる低弾性糸と弾性率3000kgf/mm
2 以上の高弾性繊維を下撚りしてなる低弾性糸とを合わ
せて上撚りして形成するとともに、前記複合コードは、
前記プライの巾5cm当りの複合コードの打ち込み本数
であるエンズE(単位:本)と2%伸張時の応力F1
(単位:kgf)との積ExFIを60より小、かつエ
ンズEと6%伸張時の応力F2(単位:kgf)との積
ExF2を150より大としたことを特徴とする空気入
りラジアルタイヤである。
【0011】なお、前記低弾性率繊維としてはナイロン
繊維、ポリエステル繊維など、また高弾性率繊維として
は芳香族ポリアミド繊維、全芳香族ポリアミド繊維、ポ
リビニルアルコール繊維、炭素繊維またはガラス繊維な
どが使用できる。このうち、低弾性ナイロン繊維と高弾
性芳香族ポリアミド繊維(以下アラミド繊維という)と
の組み合わせが6%以下の伸張域とそれ以上の伸張域の
応力のバランスという観点から好ましい。
【0012】本発明は、前記特開平4−8605および
特開平4−356205には作成が困難であるとされて
いた複合コードにつき、コードの構成と撚りを特定する
ことにより、1g/d未満のコードでも作成使用できる
ように改良して複合コードの欠点を解決したことにより
本発明の構成が実現できたものである。
【0013】
【作用】非金属ベルトを使用することによりタイヤの軽
量化が図られるとともに、JLBを使用することにより
タガ効果を高めて高速走行時のリフティングを防止し、
継ぎ目がないバンドなので、振動が少なく耐久性も優れ
ている。非金属ベルトの採用により、ベルトの剛性が不
足しがちであるところを高弾性糸と低弾性糸とを撚り合
わせたハイブリッドバンドで補うことができる。さら
に、高弾性糸の下撚り数を少なくし、上撚り数を減らす
こと、および複合コードを接着、熱処理して作成する時
にコードの伸張率を高くすることにより剛性を高めるこ
とができる。
【0014】複合コードの低弾性糸の太さを高弾性糸の
1/2以下とし、また前者の下撚り数を上撚り数の1/
2以下とすることにより、複合コードの2%伸張時の応
力(単位:kgf)×エンズ(単位:本)を60未満と
しているので、加硫時の内圧に対応する低荷重でのコー
ド伸びが容易であり、タイヤ使用時の内圧に対応する6
%伸張時の応力(単位:kgf)×エンズ(単位:本)
を150より大きくすることにより高荷重時において必
要な弾性を保つことができる。
【0015】ここで、エンズとは、一定の巾の内にコー
ドを平行に引き揃えて配列したときに配列方向に並んだ
コードの本数(打込数)のことで、本願では、5cm巾
中の本数である。この特定の伸び特性を有するコードを
使用したハイブリッドバンドがタイヤの加硫時にタイヤ
金型と生タイヤの直径の差の分だけ伸ばされる。加硫後
はバンドの伸張による応力によりタイヤの外径は縮小す
ることになるが、本発明のバンドは加硫が行われる時の
伸張領域では応力が小さくなるようにしてあるため、外
径の縮小は小さく抑えられる。もっとも、スチールコー
ドをベルトに使用したタイヤの場合は圧縮剛性が高いの
で、非金属コードを使用したものに比べてタイヤの外径
は小さくなりにくい利点はあるが、タイヤ重量の面では
劣る。
【0016】タイヤの外径変化が大きいということが、
タイヤを使用するときの内圧に起因した伸張歪みによる
応力集中を誘発し、異物による衝撃、繰り返し歪みなど
に起因してトレッド部のカットや、トレッド溝のクラッ
クを発生させることになる。本発明は、タイヤの外径変
化を小さくすることにより耐久性を高め総合性能を大幅
に向上させた空気入りラジアルタイヤを提供するもので
ある。
【0017】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づき説明す
る。図1において空気入りラジアルタイヤ1は、トレッ
ド部2と、その両側から半径方向内側に延びるサイドウ
ォール部3と、各サイドウォール部3の内端に位置する
ビード部4を有するとともに、両端が前記ビード部4の
ビードコア5の回りで折り返されるトロイド状のカーカ
ス6と、トレッド部2の内方かつこのカーカス6の外側
に位置するベルト層7とが配置されている。また、ベル
ト層7の半径方向外側にはJLBであるバンド層8が配
置される。なお、バンド層8は、本例に示すように、ベ
ルト層7の略全面を覆う主バンド9と、ベルト層7の両
端部を部分的に覆うエッジバンド10と併用することが
より好ましい。
【0018】カーカス6は、カーカスコードをタイヤ赤
道Cに対して60〜90°の角度で傾けて配置した少な
くとも1枚のカーカスプライから形成される。
【0019】ベルト層7は、本実施例では、アラミド繊
維からなるベルトコードを用いた2枚のベルトプライ7
A、7Bからなり、各ベルトプライ7A、7Bのベルト
コードは互いに交差する向きに配される。
【0020】バンド層8の前記主バンド9、エッジバン
ド10は、夫々少なくとも1本の複合コードをタイヤ赤
道に対して0〜3°の角度を有してタイヤ円周方向に連
続して螺旋状に巻回させたプライ8Aからなり、各プラ
イ8Aは、本例では、長尺の帯状プライ20の1本また
は複数本を、ベルト層7の外面上で、共にらせん状に巻
回することにより形成される。なお主バンド9は、ベル
ト層7を略全巾にわたって被覆するとともに、エッジバ
ンド10は、主バンド9とベルト層7との間に介在し
て、ベルト層7の両端部を部分的に補強する。JLBの
帯状プライ20は、図6に示すように、複合コード23
をトッピングゴム24で被覆した長尺の帯状体からな
り、また複合コード23は、図4、図5に示す如く、高
弾性繊維としてアラミド繊維を用いた少なくとも1本の
高弾性糸21と、低弾性繊維としてナイロン繊維を用い
た少なくとも1本の低弾性糸22とを撚り合わせてい
る。
【0021】高弾性繊維としては弾性率3000kgf
/mm2 以上であることが必要であり、アラミド繊維の
他、強度15g/d以上のポリビニルアルコール繊維、炭
素繊維、ガラス繊維などを使用してもよい。好ましくは
5000kgf/mm2 以上である。高弾性繊維の弾性率
が3000kgf/mm2 より低いと十分なタガ効果が得
られず、高速走行時のリフティングの防止が不十分とな
る。低弾性繊維としては脂肪族ポリアミドのナイロン繊
維が好適であり、弾性率が2000kgf/mm2 以下、
好ましくは1000kgf/mm2 以下のものが用いられ
る。
【0022】このようなアラミド繊維は、その1本また
は複数本を同時に下撚りして高弾性糸21を形成し、同
様に、ナイロン繊維は、その1本または複数本を前記ア
ラミド繊維と同じ方向に下撚りして低弾性糸22を形成
する。そして各弾性糸21、22を、前記下撚りとは逆
方向に上撚りすることによって前記複合コード23が形
成される。したがって、下撚りされた撚り数は上撚り数
だけ撚り戻されて複合コードを形成することになる。
【0023】このような複合コード23に引張力を加え
ると、まず、初期の伸張では複合コード23のらせん状
に巻回された撚りが戻りつつ伸張するので、極めて小さ
い応力で伸張するが所定の伸びに達すると各繊維の弾性
率による伸びが主導的になり、より高い荷重によらなけ
れば伸びないことになる。
【0024】
【表1】
【0025】表1にタイヤの試験を行った具体例を示
す。これら表1のタイヤのサイズは205/60R14
であり、JLBのバンド層については、アラミド繊維の
高弾性糸と、ナイロン繊維の低弾性糸とを撚り合わせた
複合コードを用い、該複合コードの伸び−応力曲線を図
2、図3に例示している。同図において、曲線1は、ア
ラミド繊維による下撚り数42(回/10cm)の高弾
性糸の1000デニール(以下dとする)と、6.6ナ
イロン繊維による下撚り数24.5(回/10cm)の
低弾性糸の1260dとを、37.5(回/10cm)
で上撚りした、試験番号1の複合コードの伸び−応力曲
線である。曲線2は、同様に、下撚り数42(回/10
cm)のアラミド繊維の高弾性糸の1000dと、下撚
り数30(回/10cm)のナイロン繊維の低弾性糸の
840dとを42(回/10cm)で上撚りした、試験
番号2のものである。
【0026】これらの複合コードの打ち込みエンズEを
50(本/5cm)とした時の、JLBバンド層の2%
伸張時の応力F1とエンズEの積F1xEの値は、試験
番号1および2においては、それぞれ120、85と高
く、タイヤの外径収縮量が大きいため、耐TGC性能試
験の結果、25,000kmでトレッド溝1本当たり5
カ所以上にトレッド溝内の亀裂(以下TGCという)が
発生している。
【0027】試験番号3の複合コードは、低弾性糸の太
さを420d、下撚り数を42.4(回/10cm)と
し、上撚り数を47.8(回/10cm)としている。
したがって、概算上、見かけの撚り数の差は、高弾性糸
の上撚り方向に5.8(回/10cm)、低弾性糸もそ
の方向に5.4回/10cmとなっている。このコードは
JLBバンド層の2%伸張時の応力F1とエンズEとの
積F1xEが55であり、このによるタイヤは30,0
00km走行してTGCは5カ所未満の軽微な状態であ
った。
【0028】試験番号4の複合コードは、低弾性糸の撚
り数を20(回/10cm)と上撚り数47.8(回/
10cm)の1/2以下とし、図3の曲線4に示す伸び
−応力を示す複合コードを使用したものであるが、JL
Bの2%伸張時の応力F1とエンズEとの積F1xEは
40、6%伸張時の応力F2とエンズEとの積F2xE
は295であり、TGC性能試験結果は30,000k
mでも発生せず良好であった。
【0029】試験番号6の複合コードは、高弾性糸10
00dに対して、低弾性糸に840dを使用している
が、JLBの2%、6%各々の伸張時の応力F1、F2
とエンズEとの積F1xE、F2xEは、夫々60、2
80であり、30、000km走行して、TGCは軽微
であった。低弾性糸を420dと高弾性糸の1/2以下
の太さにした試験番号7においては、TGCが発生せず
さらに良好である。
【0030】試験番号8の複合コードは、ベルト材料と
してスチールコードを使用しているため、タイヤ外径変
化量が小さく、TGCも発生していないが、軽量化は達
成されていない。また、JLBに複合コードを使用せず
低弾性糸1260dを2本撚り合わせた図2の9の曲線
に示すコードによる試験番号9のタイヤも外径変化量は
大きいがTGCの発生はなかったものの、高速走行時の
タガ効果が不足しており、また操縦安定性が低い。
【0031】なお、表1中、外径変化量は、タイヤをリ
ムに組み込み内圧を0.1kgf/cm2 としたときのタ
イヤの外径と2.0kgf/cm2 としたときの外径の差
をとった。カット口開きは、各供試タイヤに内圧を充填
しない状態でトレッド主溝の底にカッターナイフで溝に
沿って長さ8mm、深さ2mmのカット溝を入れ、規定
最大内圧までタイヤ内圧を高めたときの切り口の開きの
最大巾を測定した。
【0032】耐TGC性能試験は、ドラム試験機を用い
て、各供試タイヤに1.9kgf/cm2 の内圧580k
gの荷重(規格最高空気圧に対応する最大荷重)を加
え、かつ濃度80pphmのオゾンを吹き付けるととも
に、該タイヤを80km/hの速度で走行させ、主溝の
溝底にトレッド溝1本当たり5カ所以上のTGCが発生
するまでの距離を30,000kmまで試験して評価し
た。走行距離が大きいほど良好であることを示す。操縦
安定性は各供試タイヤを実車に装着し、テストコースを
試験走行したときのドライバーの官能評価を5点満点で
評価したもので、数値の大きい方がよいことを示す。
【0033】
【発明の効果】本発明によって、タイヤ製造工程では、
生タイヤに内圧を充填して金型内面に押しつけが可能と
なる。また、完成されたタイヤにおいては、バンド層の
高弾性糸によって、高速走行時の外周の膨らみを減じる
と同時に、タイヤ製造の際の外径変化を小さく抑えられ
るので、高速走行によってトレッド溝底にTGCが発生
することが防止でき、軽量で、しかも高速耐久性にも優
れたタイヤを提供することができる。また、本発明はら
せん状にJLBを巻いているので、プライの接続部に生
じる重ね部がなく、タイヤの円周方向の均一性が高いの
で、タイヤの振動が少ないという利点も有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図2】複合コード類の伸び−応力曲線の一例を示す線
図である。
【図3】複合コード類の伸び−応力曲線の一例を示す線
図である。
【図4】第1表中の試験番号2の複合コードに相当する
コードの外観図である。
【図5】第1表中の試験番号6の複合コードに相当する
コードの外観図である。
【図6】帯状プライを示す斜視図である。
【図7】帯状プライの巻き付けを示す断面図である。
【符号の説明】
1 本発明にかかる空気入りタイヤ 2 トレッド部 3 サイドウォール部 4 ビード部 5 ビードコア 6 カーカス 7 ベルト層 8 バンド層 9 主バンド 10 エッジバンド

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トレッド部と、その両端から半径方向内方
    に延びるサイドウォール部と、該サイドウォール部の半
    径方向内端部に位置するビード部とを有し、トレッド
    部、サイドウォール部を通りビード部のビードコアの回
    りにタイヤの内側から外側にかけて巻き上げて係止され
    た、ラジアル方向に複数のコードを配列してなるカーカ
    ス層と、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配したベ
    ルト層と、該ベルト層の半径方向外側に位置するバンド
    層とを備えた空気入りラジアルタイヤであって、前記ベ
    ルト層は、非金属コードを用いた少なくとも1枚のベル
    トプライを有する一方、 前記バンド層は、少なくとも1本の複合コードをタイヤ
    赤道に対して0〜3°の角度を有してタイヤ円周方向に
    連続して螺旋状に巻回させたプライからなり、 前記複合コードは、弾性率2000kgf/mm2 以下の
    低弾性繊維を下撚りしてなる低弾性糸と弾性率3000
    kgf/mm2 以上の高弾性繊維を下撚りしてなる高弾性
    糸とを合わせて上撚りして形成するとともに、 前記複合コードは、前記プライの巾5cm当りの複合コ
    ードの打ち込み本数であるエンズE(単位:本)と2%
    伸張時の応力F1(単位:kgf)との積FIxEを6
    0より小、かつエンズEと6%伸張時の応力F2(単
    位:kgf)との積F2xEを150より大としたこと
    を特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
  2. 【請求項2】前記低弾性糸のデニール表示による太さ
    (d1)は、高弾性糸のデニール表示による太さ(d
    2)の1/2以下であることを特徴とする請求項1記載
    の空気入りラジアルタイヤ。
  3. 【請求項3】前記低弾性糸の下撚り数(t1)は、前記
    複合コードの上撚り数(t0)の1/2以下であること
    を特徴とする請求項1記載の空気入りラジアルタイヤ。
  4. 【請求項4】前記低弾性糸のデニール表示による太さ
    (d1)は、高弾性糸のデニール表示による太さ(d
    2)の1/2以下であり、かつ低弾性糸の下撚り数(t
    1)は、前記複合コードの上撚り数(t0)の1/2以
    下であることを特徴とする請求項1記載の空気入りラジ
    アルタイヤ。
  5. 【請求項5】前記低弾性繊維の弾性率は1000kgf
    /mm2 以下であり、かつ高弾性繊維の弾性率は5000
    kgf/mm2 以上であることを特徴とする請求項1ない
    し請求項4記載の空気入りラジアルタイヤ。
  6. 【請求項6】前記複合コードは、エンズE(単位:本)
    と2%伸張時の応力F1(単位:kgf)との積ExF
    Iが45以下、かつエンズEと6%伸張時の応力F2
    (単位:kgf)との積ExF2が200以上としたこ
    とを特徴とする請求項1ないし請求項4記載の空気入り
    ラジアルタイヤ。
  7. 【請求項7】前記複合コードは、低弾性糸1本と高弾性
    糸1本とを上撚りしてなることを特徴とする請求項2な
    いし請求項4記載の空気入りラジアルタイヤ。
  8. 【請求項8】前記低弾性繊維はナイロン繊維であり、か
    つ高弾性繊維は芳香族ポリアミド繊維であることを特徴
    とする請求項1ないし請求項4記載の空気入りラジアル
    タイヤ。
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