JPH1111107A

JPH1111107A - 乗用車用空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JPH1111107A
Application number: JP9168781A
Authority: JP
Inventors: Sumuto Nakagawa; 澄人中川
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】耐久性、とくにカーカスプライの耐久性を高
めるとともに、運動性能を向上した乗用車用空気入りラ
ジアルタイヤを提供する。【解決手段】１対のビード部間でトロイド状に延びる
ラジアル配列コードのプライからなるカーカスを骨格と
し、このカーカス上に、少なくとも１層のベルトをそな
える空気入りラジアルタイヤであって、該カーカスに、
波形に型付けしたフィラメントの１本または少なくとも
２本を積み重ねたスチールコードを適用する。

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、乗用車用空気入
りラジアルタイヤ、特に運動性能と耐久性を共に向上し
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】一般に、トラック・バス用ラジアルタイ
ヤでは、ベルトおよびカーカスの補強材としてスチール
コードが用いられ、また乗用車用ラジアルタイヤでは、
そのベルトにスチールコードが、そしてカーカスは耐疲
労性の優れたポリエステル、ナイロンおよびレーヨンな
どのテキスタイルコードが、それぞれ使用されている。
ところが、カーカスにテキスタイルコードを使用する、
乗用車用ラジアルタイヤは、タイヤサイド部が縁石など
に接触した際に生じやすい、外傷に対する抵抗性が不足
したり、コードおよびゴム間の接着不良が起きやすいた
め、コード破断やセパレーションに至る場合がある。ま
た、テキスタイルコードは、一般的に曲げ剛性が低く、
タイヤのサイド部の剛性を上げるのが難しいために、運
動性能のに限界があるところが不利である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、乗用車用ラジア
ルタイヤのカーカスにテキスタイルコードに代えてスチ
ールコードを適用すると、上記した不利は解消される
が、新たに以下の問題が生じる。まず第１に、カーカス
に用いられたスチールコードは、タイヤ転動に伴い繰返
し曲げ圧縮変形を長期に亘って受ける。とりわけ、ベル
トに隣接するカーカス部分におけるスチールコードは、
車両操舵時に横力を受けた際に圧縮変形し、これが繰り
返されることによってコードの材質疲労が進行し、コー
ド折れが発生する。また、コード内のフィラメントが互
いに擦れ合う、いわゆるフレッティングによるフィラメ
ントの磨耗も発生し易い。このコード折れ、さらにはフ
レッティング磨耗によってコードの強力が低下し、その
程度が大きくなるとタイヤサイド部の破壊に到る。従っ
て、乗用車用ラジアルタイヤのカーカスにスチールコー
ドを適用するためには、スチールコードの耐疲労性、そ
して耐フレッティング性を向上することが肝要である。

【０００４】第２に、テキスタイルコードよりも曲げ剛
性の大きく、タイヤ変形に対するロスの少ないスチール
コードをカーカスに適用した場合には、操縦安定性及び
転がり抵抗性が向上する一方で、振動乗心地性が損われ
るという問題がある。なお、操縦安定性に対しては、剛
性の大きいスチールコードをカーカスに適用することは
有利に作用するが、操舵時の角度が大きい場合は、回転
内側のトレッドが接地せずに浮き上がる結果、接地面積
が減少して操縦安定性が阻害されることもある。一般
に、タイヤの操縦性能と乗心地性とは二律背反の関係に
あり、両運動性能の高いタイヤを得るためには、これら
の特性を両立する新しいタイヤ技術が必要である。

【０００５】上記の背景から、乗用車用ラジアルタイヤ
において、そのカーカスにスチールコードを用いること
は、耐疲労性の不足および運動性能の低下などにより、
一般には困難視されていたのである。

【０００６】ここに、乗用車用ラジアルタイヤにおい
て、そのカーカスにスチールコードを適用した例とし
て、特開昭５８−２２１７０３号公報には、３本の金属
素線を撚り合わせたストランドの３本を、さらに撚り合
わせてなる３×３構造のストランドコードにおいて、そ
の素線径を0.08〜0.15mmとすることによって、耐サイド
カット性、操縦安定性および高速耐久性の向上を達成す
ることが示されている。

【０００７】しかしながら、このスチールコードは、高
内圧で使用されるトラック・バス用ラジアルタイヤに用
いる、いわゆる複撚り構造であり、これをカーカスが撓
み易くコードの動きが大きい、乗用車用ラジアルタイヤ
に適用すると、タイヤ走行に伴って隣接フィラメント
間、とくに隣接ストランドにおける隣接フィラメント間
の点接触部にフレッティング摩耗が発生し、コード強力
が大きく低下する。また、耐疲労性についても点接触部
を含む複撚りでは局所的にフィラメント表面に対し高い
繰返し応力が付加されることになり、仮によりしなやか
な細径フィラメントを適用したとしても、疲労破壊がも
たらされる確率が高い。さらに、フィラメント径が、構
成要件である0.08〜0.15mmの範囲では、コード自身の曲
げおよび圧縮剛性を一般に高くとることが困難であり、
期待する運動性能は得られない。

【０００８】また、特開昭62−137202号公報には１×ｎ
（ｎはフィラメント本数で、１〜５の整数）で表わされ
る単撚り構造のスチールコードをゴムに埋設してなるカ
ーカスコード層を用いるタイヤが、そして特開昭64−30
803 号公報には１＋（１×ｎ）撚り（ｎは金属フィラメ
ント本数で３〜５の整数、コアはゴム又は合成繊維であ
る）で表わされるスチールコードをゴムに埋設してなる
カーカスプライが、それぞれ提案されている。これらの
提案によって確かに運動性能及び耐久性が改善される
が、コーナリングの際にカーカスプライの上に配置され
たベルトがコーナリングフォースによってベルト面内で
又は面に沿って変形するため、ベルト下のカーカスプラ
イが繰り返し圧縮力を受け疲労するという問題があり、
コード折れが懸念される。

【０００９】そこで、この発明は、耐久性、とくにカー
カスプライの耐久性を高めるとともに、運動性能を向上
した乗用車用空気入りラジアルタイヤを提供しようとす
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】発明者らは、種々のコー
ドおよびタイヤの試作を重ねて検討した結果、特定のフ
ィラメントから成るスチールコードをカーカスに適用す
ることにより、上記の問題点が解決されることを見出
し、この発明を完成するに到った。すなわち、上述した
フレッティングを伴う複撚り構造およびフレッティング
を伴わない撚り構造（単撚り構造等）のいずれであって
も、通常の撚り構造を有する限り、ベルト下のカーカス
におけるコードの耐圧縮疲労性や、大蛇角時の操縦安定
性の低下を不可避にまねくことを見出し、従来の撚り構
造に従わないコードでカーカスを補強することによっ
て、乗用車用タイヤのカーカスにスチールコードを適用
する場合の諸問題を解消したのである。

【００１１】この発明は、１対のビード部間でトロイド
状に延びるラジアル配列コードのプライからなるカーカ
スを骨格とし、このカーカス上に、少なくとも１層のベ
ルトをそなえる空気入りラジアルタイヤであって、該カ
ーカスに、波形に型付けしたフィラメントの１本または
少なくとも２本を積み重ねたスチールコードを適用して
成る乗用車用空気入りラジアルタイヤである。

【００１２】ここで、フィラメントは、Ｙ＝Ａsin(２πｘ／λ）ただし、Ａ：振幅およびλ：波長で表される波形に形付けすることが有利である。

【００１３】とりわけ、複数本のフィラメントからなる
スチールコードにおいて、振幅Ａおよび波長λの比Ａ／
λが、フィラメント相互間において５％以内の誤差に収
まることが好ましい。さらに、ｎ本のフィラメントで構
成されたスチールコードにおいて、隣接するフィラメン
ト間の位相差が、全てのフィラメントの波長の平均値の
（20／ｎ）％以上であることも有利である。また、使用
するフィラメントは、その径が0.15〜0.30mmのものが有
利に適合する。

【００１４】なお、ベルトにはスチールフィラメントを
撚り合わせたスチールコードを適用することが、運動性
能の向上効果を維持する点で推奨される。

【００１５】

【発明の実施の形態】さて、図１に、この発明に従う乗
用車用ラジアルタイヤの具体例を図解する。このタイヤ
は、１対のビードコア１間でトロイド状に延びるカーカ
ス２、このカーカス２のクラウン部のタイヤ径方向外側
に配置した、少なくとも１層、図示例で２層のベルト３
およびこのベルト３のタイヤ径方向外側に配置したトレ
ッド４から成り、該カーカス２に、図２、図３又は図４
に示すスチールコードを適用することを特徴とする。

【００１６】すなわち、図２に示すスチールコードは、
一平面上で変化する波形に型付けしたモノフィラメント
コード５であり、また図３に示すスチールコード６は、
一平面上で変化する波形に型付けしたフィラメントの少
なくとも２本、図示例で３本のフィラメント７を積み重
ねて成る。ここで、モノフィラメントコードまたはコー
ドの各フィラメントに型付ける波形は、図２および３に
おいて、振幅をＡおよび波長をλとすると、Ｙ＝Ａsin(２πｘ／λ）で表される形状とすることが好ましい。

【００１７】ここで、図３に示したスチールコード６
は、同じ波形に型付けした、３本のフィラメント７を、
その波形がカーカス表面に沿って変化するように各フィ
ラメント間で位相差Ｍを設けて積み重ねて成る。なお、
この位相差Ｍは、スチールコードがｎ本のフィラメント
から成る場合に、全てのフィラメントの波長の平均値の
（20／ｎ）％以上であることが好ましい。

【００１８】さらに、図４に示すスチールコード８は、
振幅Ａおよび波長λがそれぞれ異なる３本のフィラメン
ト９をその波形がカーカス表面に沿って変化するように
積み重ねて成るものである。この場合、各フィラメント
における振幅Ａおよび波長λの比Ａ／λが、フィラメン
ト相互間において５％以内の誤差に収まることが好まし
い。

【００１９】上記のスチールコードは、モノフィラメン
トコードは勿論、複数本のフィラメントによるスチール
コードにおいても、タイヤ製造時にフィラメント間に十
分にゴムが入り込むため、隣接フィラメント間の点接触
が回避される結果、曲げ変形時におけるフレッティング
をなくすことが可能であり、曲げ疲労性が向上する。さ
らに、モノフィラメントコードまたはフィラメントの１
本１本が波形に形付けされているため、低内圧時ならび
に大蛇角時における圧縮入力に対する耐圧縮疲労性が大
幅に向上し、かつ大蛇角時の操縦安定性をも向上するこ
とができる。

【００２０】ここで、モノフィラメントコードまたはス
チールコードの各フィラメントに型付ける波形は、Ｙ＝Ａsin(２πｘ／λ）で表される形状とすることが好ましい。なぜなら、型付
けされたモノフィラメントコードまたはフィラメントの
山の部分が三角波形のような小さな曲率半径を有する場
合、カーカスプライの変形に際して応力が集中し、カー
カスに配置したコードが折れやすくなるためである。し
かし、厳密には必ずしもサインカーブである必要はな
く、ある程度の曲率を確保できれば十分使用できる。

【００２１】また、図３に示したように、２本以上のフ
ィラメントを積み重ねる際のフィラメント間の位相差Ｍ
は、スチールコードがｎ本のフィラメントから成る場合
に、全てのフィラメントの波長の平均値の（20／ｎ）％
以上であることが好ましい。なぜなら、波形フィラメン
トの各頂点（山または谷）には応力が集中しやすく、こ
の頂点が隣接するフィラメント間で重なっていると、コ
ードにおいても応力の集中をまねいてフィラメント破断
が生じ、コードの耐久性が阻害されるためである。特
に、隣接するフィラメント間での頂点間隔を全てのフィ
ラメントの波長の平均値の（20／ｎ）％以上としたの
は、ベルトが変形した際に、応力を分散し、ベルト折れ
を防ぐためである。

【００２２】さらに、図４に示したように、振幅Ａおよ
び波長λがそれぞれ異なるフィラメント３を積み重ねて
成るスチールコードにおいては、その各フィラメントに
おける振幅Ａおよび波長λの比Ａ／λが、フィラメント
相互間において５％以内の誤差に収まることが好まし
い。なぜなら、比Ａ／λは、コードを引張したときの伸
び量と考えることができ、従って比Ａ／λが各フィラメ
ント間で均等でないと、コードが引張られたときに、１
本または一部のフィラメントに応力が集中し、フィラメ
ント破断が生じて、コードの耐久性が阻害されるためで
ある。

【００２３】なお、スチールコードを構成するフィラメ
ントについて、その径が0.15mm未満では、所定の強度を
得るのに多数のフィラメントを必要とし、かつ製造コス
トも嵩み、一方0.30mmをこえると変形時のフィラメント
表面歪が大きくなりすぎて疲労破壊をまねき易くなり、
好ましくない。

【００２４】ちなみに、この発明に従うコードの製造
は、従来用いられている、波形歯車の間にフィラメント
を通すことによって製造されるが、上記の条件を満たす
ような波形が得られるならば、特に方法は問わない。

【００２５】

【実施例】図１に示した構造の乗用車用ラジアルタイヤ
のカーカス２に、表１および表２に示す仕様の下に作製
したスチールコードを適用し、サイズ185 ／70SR14のタ
イヤを試作した。また、ベルト３には、カーカス２上
に、タイヤの赤道面に対して１×３×0.30（mm）構造の
スチールコードが左68°の角度で傾斜する向きで第１ベ
ルト3aを配置し、さらにその上にタイヤの赤道面に対し
て同スチールコードが右68°の角度で傾斜する向きで第
２ベルト3bを配置して成る。なお、コードの打ち込み数
は、30（本／50mm）とした。

【００２６】かくして得られたタイヤについて、サイズ
５ 1/2Ｊ×14のリムに装着後に、1.70kgf/cm²の内圧を
充填し、タイヤの操縦安定性、転がり抵抗性、振動乗心
地性およびカーカスプライにおけるコード折れ性につい
て調査した。また、比較として、在来の繊維コードをカ
ーカスに適用した同サイズのタイヤを試作し、同様に評
価を行った。なお、各試作タイヤのカーカスにおける波
形コードの打込数は、コードの種類に関わらずにカーカ
スの総強力が比較例と同等になるように適宜調整した。
これらの調査結果を表２に併記する。

【００２７】ここで、操縦安定性は、外径3000mmのドラ
ム上にタイヤを配置し、該タイヤに395 kgの荷重を負荷
した後、30km／ｈの速度で30分間予備走行させ、しかる
後荷重を除去して上記内圧に再調整した後、再度同一速
度および同一荷重の条件下において、ドラム上でスリッ
プアングルを最大±４゜まで正負に連続して付加した。
次いで、正負各角度でのコーナリングフォース(CF)を測
定し、次式：

【数１】にてコーナリングパワー(CP)を求めた。そして、各試験
タイヤのCPをコントロールタイヤのCPを100 としたとき
の指数で表示した。この指数が大きい程操縦安定性が良
好である。

【００２８】振動乗心地性は、外径２ｍの鉄製ドラム上
の１個所に幅２cm高さ１cmの突起物を取付けドラム上に
395kg の荷重でタイヤを押し付けドラムを回転させる。
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、この時記録さ
れた波形から第１周期の振動を当り指数として、次式で
乗心地指数を求めた。指数が大きいほど、乗心地の良い
ことを示す。

【数２】

【００２９】転がり抵抗性は、外径1708mmのドラム上に
内圧1.70kgf/cm² に調整した供試タイヤを埋設し、本タ
イヤサイズと内圧からJIS 規格 D4202で定められる荷重
を負荷した後、80km／ｈで30分間予備走行させ、空気圧
を再調整し200km/h の速度までドラム回転速度を上昇さ
せた後ドラムを惰性で回転させ、185km/h から20km/hま
でドラム回転速度が低下するまでの慣性モーメントか
ら、次式に従ってタイヤの転がり抵抗値を算出した。

【数３】ただし、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/h時の転が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。そして、コントロールタイヤの代
表値を100 としたときの指数で表示した。この指数が大
きいほど、転がり抵抗値が小さく、従って燃費に優れる
ことになる。

【００３０】また、耐プライコード折れ性は、各タイヤ
に1.7 kgf/cm² の内圧で空気を充填した後に一般路を４
万km走行させ、次に内圧を1.4kgf/cm²に低下させた後に
一定山坂路を３万km走行させ、その後タイヤを解剖して
ベルト下位置でのカーカスプライにおけるコードの折れ
の有無を調べた。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【発明の効果】この発明によれば、乗用車用空気入りラ
ジアルタイヤにおける、耐久性、とくにカーカスプライ
の耐久性、そして運動性能を格段に向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のタイヤ構造を示した図である。

【図２】この発明で用いるフィラメントを示した図であ
る。

【図３】この発明で用いるコード構造を示した図であ
る。

【図４】この発明で用いるコード構造を示した図であ
る。

【符号の説明】

１ビードコア２カーカス３ベルト４トレッド５モノフィラメントコード６，８スチールコード７，９フィラメント

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１対のビード部間でトロイド状に延びる
ラジアル配列コードのプライからなるカーカスを骨格と
し、このカーカス上に、少なくとも１層のベルトをそな
える空気入りラジアルタイヤであって、該カーカスに、
波形に型付けしたフィラメントの１本または少なくとも
２本を積み重ねたスチールコードを適用して成る乗用車
用空気入りラジアルタイヤ。
【請求項２】請求項１において、フィラメントに、下
記式で表される波形を形付けした乗用車用空気入りラジ
アルタイヤ。記ｙ＝Ａ sin（２πｘ／λ）但しＡ：振幅 λ：波長
【請求項３】請求項２において、複数本のフィラメン
トからなるスチールコードにおける、振幅Ａ及び波長λ
の比Ａ／λが、フィラメント相互間において５％以内の
誤差に収まる乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
【請求項４】請求項１、２または３において、フィラ
メント径が0.15〜0.30mmである乗用車用空気入りラジア
ルタイヤ。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項におい
て、ベルトにスチールフィラメントを撚り合わせたスチ
ールコードを適用した乗用車用空気入りラジアルタイ
ヤ。