JPH10236107A

JPH10236107A - ゴム物品用補強材および空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPH10236107A
Application number: JP9042265A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Sato; 至孝佐藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】補強材を扁平化することによって発生する不
利、特にベルトの座屈によって発生するコード折れを回
避し、補強材の扁平化によるベルト性能の向上を享受す
る。【解決手段】１対のビード間でトロイド状に延びるカ
ーカスのクラウン部の径方向外側に少なくとも２層のベ
ルト及びトレッドを備える空気入りタイヤであって、該
ベルトは、ほぼ矩形状断面の金属線材の２〜５本をタイ
ヤの径方向に重ねた補強材を、ベルト幅方向に複数、並
列に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気入りタイヤ
や工業用ベルト等のゴム物品に供する補強材およびベル
トでカーカスのクラウン部を補強した空気入りタイヤに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空気入りタイヤのベルトは、実質上タイ
ヤの赤道面に沿って延びるか、またはタイヤの赤道面に
対して傾斜した向きに延びる、コードなどの補強材の複
数本をゴムで被覆したベルト層の少なくとも２層によ
る、積層構造になるのが一般的である。

【０００３】ここで、自動車の走行時における、操縦安
定性の向上には、一定入力の操舵に対して、車両進行方
向と直交する向きに発生する、コーナリングフォースを
大きくすることが有利である。このコーナリングフォー
スを大きくするには、タイヤの転動時にタイヤの接地域
で発生する、トレッド陸部の横すべり変形を大きくする
必要がある。この横すべり変形量は、タイヤのトレッド
陸部を支えるベルトのコーナリングフォースによる変
形、すなわち図１(a) に示すベルトプライに、同図(b)
に示す、ベルトの各層の面に沿う向きに生じる変形（以
下、面内曲げ変形という）に影響される。すなわち、大
きなコーナリングフォースを発生するには、ベルト部の
面内曲げ変形を抑制することが好ましく、従って面内曲
げ変形に抗する能力（以下、面内曲げ剛性という）の高
いことが要求される。

【０００４】また、優れた振動乗り心地性を得るために
は、路面の多少の凹凸に対しても接地面積を確保するこ
とが有効であり、これには図１(c) に示す、ベルトの面
と直交する向きに生じる変形に抗する能力（以下、面外
曲げ剛性という）の低いことが要求される。

【０００５】従って、タイヤのベルトに求められる曲げ
剛性は、面内および面外の異なる向きでの曲げ剛性をそ
れぞれ適正化する必要があり、これらの曲げ剛性はスチ
ールコードを典型例とする、ベルトの補強材の性能に影
響されるため、補強材の構造について、多くの提案がな
されている。

【０００６】例えば、断面形状が扁平の補強材は、曲げ
剛性が曲げられる方向により異なる、いわゆる異方性を
もつため、この補強材をタイヤのベルトに、その長径が
ベルト幅方向に沿う向きで配置することによって、ベル
トにおける面内曲げ剛性を高める一方で、面外曲げ剛性
を低くすることが可能である。

【０００７】一方で補強材の断面を扁平にすると、その
厚さによってはベルト折れの生じるおそれがあり、すな
わち厚みが薄いと所望の強度を保つことが難しいため、
ベルトの耐久性が問題になる。

【０００８】このベルトの耐久性に関して、実開昭５６
−１３００３号公報では、扁平断面の鋼線を並列に引き
揃えて未加硫ゴムで被覆して平板状にすることにより、
鋼線相互間での摩耗を回避してタイヤ寿命の大幅な延長
を可能にした、ベルト用の補強材が提案されている。

【０００９】また、特開昭６１−１２９８９号公報で
は、炭素含有量：0.65〜0.90wt％、抗張力：2.2 ×10⁵p
si以上および破断伸び：1.0 〜3.5 wt％の範囲の、冷間
加工された扁平鋼ワイヤのコードで補強した、ゴム物品
により、タイヤのトレッド摩耗およびベルトの発熱を低
減することが提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の提案によるタイ
ヤは、直進走行時の問題はないとしても、車両を繰返し
急旋回させたり、いわゆるつづら折れ路を長距離走行し
た際に、ベルトに座屈が頻繁に発生する結果、コード折
れを生じることが判明した。そして、ベルトにコード折
れが多発すると、トレッド表面に部分的な凹部を生じて
トレッドに異常摩耗が発生する結果、タイヤの寿命が低
下する。

【００１１】そこで、この発明の目的は、補強材を扁平
化することによって発生する不利、特にベルトの座屈に
よって発生する補強材の折れを回避し、補強材の扁平化
によるベルト性能の向上を享受し得る空気入りタイヤを
提供することにある。

【００１２】また、この種の補強材においては、ベルト
のたが効果を高めてベルトの耐久性を確保することも重
要である。従って、この発明は、曲げ剛性に異方性があ
り、しかも伸線加工性かつカレンダー生産性に優れる、
ゴム物品の補強材について提案することも、目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
ほぼ矩形状断面の金属線材の２〜５本を積層してなるこ
とを特徴とするゴム物品用補強材である。

【００１４】また、この発明は、１対のビード間でトロ
イド状に延びるカーカスのクラウン部の径方向外側に少
なくとも２層のベルト及びトレッドを備える空気入りタ
イヤであって、該ベルトは、ほぼ矩形状断面の金属線材
の２〜５本をタイヤ径方向に重ねた補強材を、ベルト幅
方向に複数、並列に配置してなることを特徴とする空気
入りタイヤである。

【００１５】ここで、ベルトを構成する補強材の少なく
とも80％は、その最大幅が金属線材の幅の1.5 倍以下で
あることが、操縦安定性を確保する上で有利である。

【００１６】なお、金属線材の断面形状は、ほぼ矩形で
あればよく、例えば角部のない長円状でも構わない。ま
た、金属線材は、その短径が0.05〜0.40mm、長径が0.5
〜10.0mmのものが有利に適合する。

【００１７】

【発明の実施の形態】さて、図２(a) に、この発明に従
うゴム物品の補強材１を示す。この補強材１は、図２
(b) に示す断面が矩形状の金属線材２の２〜５本、図示
例では３本を、その厚み方向に積層して成る。なお、金
属線材の断面形状は、ほぼ矩形であればよく、例えば図
３(b) に示す長円状の金属線材３を用いた補強材１であ
ってもよい。ここで、補強材１を構成する金属線材の本
数を２〜５本としたのは、１本で所定の強力を得るに
は、金属線材の厚さが厚くなる結果、補強材の折れに対
する耐久性（以下、耐ベルト折れ性という）が悪化し、
一方６本以上になると、金属線材を重ねて補強材とする
際、具体的にはゴム複合体を製造する際の加工性を悪化
し生産性が低下するからである。

【００１８】また、補強材１は、２〜５本の金属線材を
積層するに当たり、図４に示すように、金属線材の相互
位置がその幅（長径）方向にずれる配置でもよい。従っ
て、補強材１を構成する金属線材が同一寸法である必要
はなく、幅の異なる金属線材を使用してもよい。このと
き、補強材１の最大幅Ｗが金属線材の幅ａ、または幅の
異なる金属線材を使用する場合は最大幅、の1.5 倍をこ
えないことが好ましい。なぜなら、最大幅Ｗが金属線材
の幅ａの1.5 倍をこえる補強材１を、タイヤのベルトに
適用すると、ベルトの面内曲げ剛性が小さくなって操縦
安定性が低下するためである。従って、ベルトに適用す
る補強材の80％以上は、最大幅Ｗが金属線材の幅の1.5
倍をこえないもので占めることが、操縦安定性を確保す
る上で望ましい。

【００１９】なお、金属線材としては、その幅（長径）
ａと厚み（短径）ｂとの関係が、ａ≧３ｂ、より好まし
くはａ≧２ｂであるものが適合する。より具体的には、
幅ａが0.5mm 未満では、ベルトの面内曲げ剛性が小さく
なり、操縦安定性が低下し、一方10.0mmをこえると、伸
線加工性が極めて悪化し、生産性の低下をもたらすこと
になるため、ａ：0.5 〜10.0mmとすることが好ましい。
同様に、厚みｂは、0.05mm未満では伸線加工性が悪化、
特に伸線中に断線が発生して生産性が低下し、一方0.40
mmをこえると、タイヤ走行中の曲げ入力によって発生す
る表面歪が大きくなり、耐ベルト折れ性が低下するた
め、ｂ：0.05〜0.40mmとすることが好ましい。

【００２０】上記の構造に従う補強材は、その断面にお
いて交差する２方向における曲げ剛性が大きく異なるた
め、この補強材をベルトに適用したタイヤにおいては、
そのベルトの曲げ剛性に異方性を付与することができ
る。

【００２１】すなわち、この発明に従う補強材を、例え
ば図５に示す空気入りタイヤのベルト４に、図６に示す
ように、補強材１を構成する金属線材の幅（長径）がベ
ルト幅方向に沿う配置で適用することによって、ベルト
における面内曲げ剛性を高めて、タイヤのコーナリング
時の変形を抑えることができる。一方で、ベルトの面外
曲げ剛性は低くくなるため、路面の凹凸に対する接地性
が向上する。従って、タイヤ全体の性能が向上し、特に
操縦安定性に優れたタイヤが得られる。

【００２２】とりわけ、繰り返しの急旋回やつづら折れ
路での長距離走行において問題となる補強材の折れも、
有利に回避されるのである。すなわち、面外への曲げ歪
が数本のフィラメントに分散される上、補強材の径が小
さくなって厚みが薄くなることによっても、歪が分散さ
れ、補強材の折れは回避されるのである。

【００２３】なお、図５に示す空気入りタイヤは、１対
のビードコア５間でトロイド状に延びるカーカス６、こ
のカーカス６のクラウン部のタイヤ径方向外側に配置し
た、例えば２層のベルト４およびこのベルト４のタイヤ
径方向外側に配置したトレッド７から成るものである。

【００２４】なお、この発明の補強材を製造するには、
ダイス引き抜き後の線材をローラで圧延するローラ圧延
方式によって製造することができる。

【００２５】

【実施例】図５に示した１プライカーカスおよび２ベル
トプライ構造の、165 SR13サイズの乗用車用ラジアルタ
イヤのベルトに、図２および図３に示したところの補強
材を、補強材の軸方向がタイヤ赤道面に対して70゜の傾
斜角度となる配置で適用した。なお、補強材の仕様は、
表１に示すとおりである。

【００２６】また、比較として、図７に示す断面が矩形
状の金属単線材、そして図８に示す１×３構造のスチー
ルコード（フィラメント径：0.28mm）を、上記と同様に
タイヤのベルトに適用した。かくして得られた各タイヤ
について、耐ベルト折れ性、乗り心地性および操縦安定
性について調査するとともに、各補強材については、そ
の伸線加工性およびカレンダー生産性を調査した。これ
らの調査結果を、表１に併記する。

【００２７】なお、耐ベルト折れ性は、タイヤに規定内
圧を充填後に実車に装着し、時速60kmで一定のつづら折
れ路を２万km走行させた後、タイヤを解剖してベルトか
ら補強材を採取して折れ本数を調査し、その結果を次式
により指数表示した。指数の小さいほどコード折れが少
なく、耐久性に優れていることを示す。（耐ベルト折れ性指数）＝（発明タイヤでの折れ本数）
／（従来タイヤでの折れ本数）×100

【００２８】また、乗り心地性は、外径２ｍの鉄製ドラ
ム上の１ケ所に、幅２cmおよび高さ１cmの突起物を取付
け、このドラム上に標準荷重でタイヤを押しつけドラム
を回転させ評価した。タイヤが突起物を乗り越した時の
上下方向振動をタイヤ取付け軸の力として加速度計にて
測定し、ここで記録された波形から、第１周期の振幅を
当り数として、この数値に基づいて次式から乗り心地性
指数を求めた。指数の小さいほど、乗り心地に優れてい
ることを示す。（乗心地性指数）＝（発明タイヤの当り数）／（従来タ
イヤの当り数）×100

【００２９】操縦安定性は、規定内圧を充填したタイヤ
を、直径３ｍのドラムに標準荷重にてドラムに押し付
け、タイヤにドラム周線に対して１゜毎のスリップ角度
を付けながら速度30km／ｈで回転させ、その際タイヤの
軸方向の力を測定し、スリップ角度３゜のときの力を３
で除した値をＣ．Ｐ．（コーナリング・パワー）値と
し、このＣ．Ｐ．値に基づいて次式により操縦安定性を
指数表示した。指数が大きいほど、操縦安定性が良好な
ことを示している。（操縦安定性指数）＝（発明タイヤのＣ．Ｐ．値）／
（従来タイヤＣ．Ｐ．値）×100

【００３０】さらに、伸線加工性は、ローラ圧延方式に
よる生産性の容易さを、作業者が感覚的に評価した。

【００３１】同様に、カレンダー生産性は、カレンダー
作業における作業性を、作業者が感覚的に評価した。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１から、発明例は、１×３構造のスチー
ルコードによる従来例と比較すると、耐ベルト折れ性が
改善されると共に、操縦安定性および乗り心地も改善さ
れていることがわかる。また、比較例１は金属単線材
（１本）による場合、そして比較例２は７本の金属線材
を積層した補強材による場合であるが、発明例と比較し
て、特性が劣っている。なお、発明例２は金属線材の厚
さｂが0.03mmの場合、発明例３は金属線材の厚さが0.42
mmの場合、発明例４は金属線材の幅ａが0.4mm の場合、
発明例５は金属線材の幅ａが11.0mmの場合、発明例６は
最大幅が金属線材の幅の1.5 倍をこえない補強材がベル
ト内で占める比率が70％の場合、をそれぞれ示してい
る。

【００３４】

【発明の効果】この発明によれば、操縦安定性および乗
心地を損ねることなく、従来技術の問題点である、繰り
返し急旋回時などのベルト折れが発生し易い状況におけ
る、補強材の折れを、抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】タイヤのベルトにおける曲げ剛性を説明する模
式図である。

【図２】この発明に従う補強材とそれを構成する金属線
材を示す図である。

【図３】この発明に従う補強材とそれを構成する金属線
材を示す図である。

【図４】この発明に従う補強材を示す図である。

【図５】タイヤの幅方向断面を示す図である。

【図６】ベルトの拡大断面図である。

【図７】金属単線材を示す図である。

【図８】スチールコードの断面図である。

【符号の説明】

１補強材２金属線材３金属線材４ベルト５ビードコア６カーカス７トレッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ矩形状断面の金属線材の２〜５本を
積層してなることを特徴とするゴム物品用補強材。
【請求項２】１対のビード間でトロイド状に延びるカ
ーカスのクラウン部の径方向外側にベルト及びトレッド
を備える空気入りタイヤであって、該ベルトは、ほぼ矩
形状断面の金属線材の２〜５本をタイヤのタイヤ径方向
に重ねた補強材を、ベルト幅方向に複数、並列に配置し
てなることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項３】ベルトを構成する補強材の少なくとも80
％は、その最大幅が金属線材の幅の1.5 倍以下である請
求項２に記載の空気入りタイヤ。