JPS63134308A - 耐久性の改良された空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、空気入りラジアルタイヤのベルト補強材とし
て使用されている金属コードの耐コード折れ性と軽量化
を両立させると共に、この金属コードを好適に用いるこ
とによυ転がシ抵抗性と耐久性を大巾に改良した空気入
りラジアルタイヤを提供するものである。

従来の技術 ゴム物品、特に空気入りラジアルタイヤに於いて、その
補強層として金属コードが従来よシ広く使用されている
。例えば、乗用車用ラジアルタイヤのベルト補強層とし
ては４本乃至５本のフィラメントを撚シ合わせたいわゆ
る１×４又は１×５構造の金属コードが使用されている
。

この金属コードが補強材として使用される場合の重要な
要件として、金属コードが被覆ゴム中に適切に埋設され
、充分に両者が接着していなければならない。被覆ゴム
が金属コード内に充分浸透していなかったシ、接着状態
が悪かったシすると、ゴム中の水分や外気よシ浸入した
水分等によシ金属コードのフィラメントに腐食が発生し
、金属コードのフィラメントが折れたシ、コードとゴム
間におけるセパレーション現象を起こすといった欠点が
あった。

この問題を解決すべく、従来よシ種々の方策が検討され
ている。特公昭６０−４９４２１号公報においては各フ
ィラメントの相互間で不等間隔をなす離散域のほか、少
なくとも１つの隣接相互間で離隔し、残シの隣接相互間
では接触する、部分的な接触域を含んで、長手方向に不
規則な断面分布をなす金属コードが開示され、実公昭５
８−４８３９２号公報には、撚シのあまい部分と締った
部分とを交互に構成する撚シ構造を有するスチールコー
ドが開示されている。

一方、空気入シタイヤの転がシ抵抗性の改善や省資源の
見地から、空気入シタイヤの軽量化が望まれておシ、空
気入シタイヤの補強層の厚さを薄くするため補強用金属
コードの撚構成の簡素化が試みられている。例えば特開
昭５９−１６８１９８号公報においては、空気入シタイ
ヤのような弾性製品補強用金属コードとして、第１の方
向へ一緒にねじれた２木のフィラメントから女る１木の
ストランドと、このストランドの撚方向と反対の方向に
さらに１木のフィラメントをらせん状に配置するという
、３木の金属フィラメントよシなる金属コードが開示さ
れている。

しかしこれらはいずれも、補強層ベルトの構造及形状面
等から、総合的に金属コードのフィラメント折れおよび
コードとゴムのセパレーションの問題改善が試みられた
ものではなく、金属コード面のみからの改良の試みであ
る。

前記特開昭５９−１６８１９８号公報に開示された３本
撚金属コードは２木のフィラメントでなる１本のストラ
ンドと１本の撚フィラメントとの間に被覆ゴムが浸透す
ることをめざしたものであるが、２木のフィラメントを
撚シ合わせてから、さらにもう１回能のフィラメントと
撚り合わさなければならず、製造コストがかさむばかり
でなく、圧縮疲労性が悪いという問題があった。

また、撚本数が３本の場合では、撚本数が少ないので、
実公昭５８−４８３９２号公報の如く、撚りのあまい部
分と締った部分とを周期的に構成するように撚るのはコ
ードに張力が加わると撚シのあまい部分が締ってしまう
ため、空気入シタイヤの補強用として用いた場合、被覆
ゴムのコードへの浸透が困難となる問題があった。

以上の問題点を克服し、被覆ゴムがコード内に浸透し易
い撚本数が３本である金属コードを得るためには、結局
、特公昭６０−４９４２１号公報に開示された金属コー
ドを被覆ゴムがさらに浸透しやすいように改良すること
が有効であると考えられた。

又、本願の目的の１つであるベルトコード補強層の耐コ
ード折れ性及びコード・ゴム間の耐セパレーション性を
改良するにあたシ、単に金属コードを改良するだけでな
く、改良された金属コードを有利にタイヤに適用する、
総合的な改善の試みがなされていなかった。

問題点を解決するだめの手段 本発明の目的は金属コードを構成するフィラメント本数
を３本に簡素化し、被覆ゴムの金属コード内への浸透を
改善し、腐食しにくくすることによりコード折れ性およ
びセパレーション性を改良した金属コードを空気入シヲ
ジアルタイヤのベルト層に有利に適用することによシ、
空気入シヲジアルタイヤの軽量化による転がシ抵抗性の
改良を図ると共に、耐久性を大巾に向上することにある
。

本発明の構成は実質的にラジアル方向配列を成すカーカ
スプライ層と、このカーカスプライ層のクラウン部外周
を取り囲む複数層の金属コード層より成るベルトを備え
た空気入りラジアルタイヤに於て、前記ベルトに同じフ
ィラメンＦ直径ｄを有する３本の金属フィラメントを同
一方向に撚合せてなる金属コードでおシ、最も長いフィ
ラメント中心間距離Ｌｍａｘと最も短かいフィラメント
中心間距離Ｌｍｉｎとが、それぞれＬｍａｘ≧１．０５
　ｄおよびＬｍｉｎ≧ｄ＆らびに、ＬｍａＸ／’Ｌｍｉ
ｎ≧１．０５を満足し、撚ピッチが６．５乃至２０１１
ＩＩ＋で、かつコード１本当シ５．０　ｋ１９の荷重を
掛けた場合ａ２乃至１．２％の伸度を有する金属コード
をタイヤ周方向に対して１７°乃至２５゜の角度で、し
かも隣接金属コード層間に於て相対する一対の金属コー
ドの最も隣接するフィラメント間の最短距離の垂直成分
（Ｌ）がα５覇以上１．３１以下の範囲となるように配
列し、さらに前記べｉＶ）巾（Ｂ）とトレッドの接地巾
（■）との比（Ｂ／Ｈ）が１．２以下と々るように構成
した事を特徴とする空気入りラジアルタイヤである。

撚構造を簡素化した前記金属コードの特性を最大限に発
揮させるためには、即ちベルト折れ性、べμトエンドセ
パレーション性を改善して空気入りラジアルタイヤの耐
久性を大巾に向上させるためには、上述のような埋設さ
れたベルト金属コードのバックリング歪及び層間剪断歪
を減少させる工夫が重要である。

前記金属コードをタイヤ周方向に対して１７゜〜２５°
の角度に配列するのは、１７°未満であるとバックリン
グ歪が増大し、又、２５°をｆｆｌよるとコーナリング
フォースやコーナリングパワーが小さくなシ操縦安定性
が低下するばかシか転がシ抵抗性も低下してしまうから
である。

上述の如く配列された金属コード層において、隣接コー
ド層間で相対する一対の金属コードの最も隣接するフィ
ラメント間の最短距離の垂直成分（Ｌ）を図面に基づい
て説明する。

第１図において、タイヤクラウン部の径方向における断
面図を示す。カーカスプライ１の外側に２枚のベルトプ
ライ層、即ちベルトブライ内層２及びベルトプライ外層
３の夫々の内外で相対する一対の金属コードのうち最も
隣接するフィラメント４及びフィラメント５の間の距離
の垂直成分がＬである。なお、６は接地面、７はリムを
示す。

隣接コード層間で相対する一対の金属コードの最も隣接
するフィラメント間の最短距離の垂直成分（Ｌ）が０．
５ｍ＋未満であると金属コードのバックリング歪及び層
間剪断歪が増大し、又１．３ｍｍを超えると、ゴム容積
増加による転がシ抵抗の低下ばかりか、コーナリングフ
ォースやコーナリングパワーも低下するので操安性の点
でも好ましくはない。

さらにタイヤ形状面からベルト巾（Ｂ）とトレッドの接
地巾（Ｈ）との比（ＢＡ）を１．２以下とすることが必
要である。

ＢＡが１．２を超えるとバックリング歪が増大しコード
が折れ易くなシ、又ベルト端の動きが大きくなシ、耐ベ
ルトエッヂセパＶ−ジョン性が低下する。好ましくは、
騨が０．９〜１．１の範囲である方がよい。Ｂ／ｎが［
Ｌ９未満の場合はコート折れ性、ベルトエッヂセパレー
ションハ改良されるが、ベルト端での片落ち摩耗が発生
し易くなるからである。ここで、ベルト巾（Ｂ）とは第
２図に示す如くベルトコード層のうち、最大中を有する
ベルトコード層のタイヤ軸方向の長さを測定したもので
あシ例えば第２図においてはベルトブライ内層１２の巾
長さである。

又、トレッドの接地巾（Ｈ）とは’ｒＲＡ規格による正
規内圧及び正規荷重（１００％）でのトレッド接地面１
６のタイヤ軸方向の長さをとったものである。

本発明空気入りラジアルタイヤに用いる前記金属コード
において、Ｌｍａｘが１．０５　ｄ未満であったシ、Ｌ
ｍａｘ　／　Ｌｍｉｎが１．０５未満であると被覆ゴム
の浸透が急激に低下してしまう。ＬｍａｘとＬｍｉｎと
の関係は第３図に示す通シである。

Ｌｍａｘは大きければ大きい程、被覆ゴムの浸透性とい
う点では有利ではあるが、ＬｍａｘがＡＯｄを越え、又
はＬｍａｘ　／　Ｌｍｉｎが五〇を越えるとコードの撚
シ乱れが起こシ易くなシ、フィラメントの引き揃えが悪
くなシ、コードの強力が低下してしまう。

またＬｍａｘが１．５ｄ以上である領域が金属コードの
任意の長手方向５０１１Ｉ＋１の長さにおいて３０％以
上好ましくは５０％以上、実用上特に好ましくは５０〜
９５％存在していると、被覆ゴムの浸透性の点でさらに
好ましく、コードのフィラメント折れ性やコード・ゴム
間セパレーション性も著しく改善される。

コード１本当ｐ　ｓ、　ｏ　ｋｇ荷重を掛けた場合の伸
度Ｐを０．２乃至ｔ２％と限定したのは０．２％未満で
は被覆ゴムの浸透性が低く、１．２％を越えると裁断コ
ードの端部が撚シ乱れを生じ易く、金属コードとゴムと
のカレンダ一時にコード張力をコンＦロールしにくくな
るという、作業性上の問題が起こるからである。この伸
度Ｐが１４乃至０．８％であれば上記のゴム浸透性及び
作業性の点でさらに好ましい。

本発明に係る金属コードの撚ピッチを＆５乃至２０簡と
限定したのは、＆５５層満であると、コード製造時の生
産性が低下するばかシでなく、製造された金属コードの
被覆ゴム浸透性も低下するからであり、また２０ｍｍを
越えると金属コードの廃油疲労による耐コード折れ性が
大きく低下してしまうからである。

本発明において、前記金属コードを構成するフィラメン
トの直径は、用途によシ適宜選定されるべきものである
が、乗用車用ラジアルタイヤのベルト補強材として用い
る場合は、フィラメント直径ｄが［１Ｌ１２乃至［１４
０ｍであることが好ましく、重車両用扁平ラジアルタイ
ヤのカーカスプライとして用いる場合は０．１５ｍ乃至
［Ｌ３０■であることが好ましい。結局、空気入シヲジ
アルタイヤ用としては０．１５乃至α４゜咽が好ましい
。

乗用車用ラジアルタイヤのベルト補強材としてフィラメ
ント直径ｄがα１２１ｍ未満であるとコード強力が小さ
過ぎ、重車両用扁平ラジアルタイヤのカーカスプライと
してフィラメント直径ｄが０．１５ｎｍ未満であるとカ
ーカスプライを１層にすることが難しくなる。

また、乗用車用ラジアルタイヤのベルト補強材としてフ
ィラメント直径が（Ｌ４０ｍｍを超えたシ、重車両用扁
平ラジアルタイヤのカーカスプライとしてフィラメント
直径がｃｌ、５０節を超えるとコードの疲労性が低下す
るばかシでなく、タイヤ重量が重くなシ又製造時の生産
性が著しく低下するので好ましくない。

本発明に係る前記金属コードとしては、その種類は限定
されないが、入手し易く安価である点からスチールコー
ドが好ましく、この場合フィラメントは、その表面がゴ
ムとの接着を良好にするため、Ｃｕ、　Ｓｎ、　Ｚｎ等
あるいはこれらにＮ１やＣＯを含んだ合金によって被覆
されていてもかまわない。

更に本発明において使用する前記金属コードは以下のよ
うにして製造することができる。即ちあらかじめプリフ
ォーマ−にて過大に型づけしたフィラメント３本を撚シ
合せてコードにする。必要に応じ撚った後に、所定のｓ
ｋｇ荷重時伸度Ｐを持つようにローラ等でコード径方向
に圧縮させてもよい。

第４図（イ）、（ロ）に示すように、フィラメント間が
完全に密着したいわゆるクローズドコード状態での最大
径をＡ１及びフィラメントをほぐした時の最大振幅をＢ
とした時、型づけの程度である型づけ率は＾Ｘ１００（
％）で表わされる。

過大に型づけするとは前記型づけ率が１００％を超える
ことを表わす。型づけ率を１００％以上に大きくするほ
どコードはいわゆるオーブン構造となシボふが浸透しや
すくなる。ゴムの浸透性、コード強力、及びタイヤ製造
時の作業性上から型づけ率は好ましくは１２０〜２００
％が好ましい。実際にゴム浸透性１００％を得るために
は型づけ率を１５０％程度とすることが好ましい。

ただし、型づけ率が６００％を越えると製造時コードの
撚シ乱れが起き易くなシ被覆するゴムゲージが厚くなっ
てタイヤ重量増加を招くので注意を要する。

従って、フィラメントの型づけ率が１００％を超え、２
００％以下であることが好ましい。

コードを構成する各フィラメントの型づけ率は必ずしも
同じである必要はないが、各フィラメント間の型づけ率
が大きく異なるとコードのフィラメント強力利用率が低
下し好ましくない。

１００％未満ではクローズド構造となシゴムが浸透しな
い。

Ｌｍ＆Ｘを大きくするためには、各フィラメント型づけ
率を大きくするばかりでなく、１本のフィラメントのみ
型づけ率を変えたシ、型づけの位相を変えてもよい。

本発明に係る前記金属コードは被覆ゴムがコード内部に
よく浸透し、耐腐食性が大幅に改良されるので、従来、
耐腐食疲労性がやや劣るとされていた高抗張カスチール
線材が好適に用いられ、この適用によシ、フィラメント
直径を小さくできるので、空気入りラジアルタイヤの補
強材として用いた時、さらにタイヤの軽量化及び転がシ
抵抗の低減に効果を奏し得る。高抗張カスチール線材を
得るためにはスチール線材の炭素含有量を多くしたシ、
スチール線材の引き抜き時に減面率を大きくしたシする
。本発明の金属コードに用いるスチールフィラメントと
しては炭素含有率が［Ｌ７５〜０．８５重量％で、抗張
力が２８０ｋｇ／ｍｗ２以上であることが好ましい。

炭素含有率がＱ、７５重量％未満、又は抗張力が２　Ｂ
　ｏ　ｋｇ　７ｗｔ；’未満ではスチールフィラメント
直径を小さくする効果が実質的に得られず、炭素含有率
がα８５重量％を超えるとコード製造時にフィラメント
破断が発生し易くなる。

本発明に係る前記金属コードはチューブラ−タイプの撚
機、パンチャータイプの撚機のいづれの撚機でも製造で
きる。

以下本発明の一具体例を図面に基づいて説明する。

第５図及び第６図において、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれフィ
ラメントであり、本発明に係る金属コードの長手方向の
形状と、各切断面での断面図を表わす。第５図の金属コ
ードは型づけ率が２本のフィラメントＡＳＢは１１０％
であるが、他の１本のフィラメントＣは１５０％とし、
フィラメントＡの位相をずらした。第６図の金属コード
は、各フィラメントの型づけ率は１５０％であるが、２
本のフイラメン）ＡｌＢの型づけの位相をずらした。第
５図、第６図いづれもわかりやすいように長手方向を圧
縮して図示した。

金属コード製造例 真ちゅうメッキを施した炭素含有量０，８２％で抗張力
が２９５ｋｇ／−であるスチールフィラメント（α３ｍ
直径）を３本撚シ合せた１×３構造のもの１１種類の金
属コードを作成した。

各コードは、各フィラメントの型づけ率を第１表のよう
にかえた。

英験ｍ８．９のコードはそれぞれ第５図と第６図に示す
コードである。いづれのコードもチューブラ−タイプの
通常の撚機によシ撚シ合わせた。撚った後、突験随１１
以外のコードはローラーにて撚シ上ったコードの伸度Ｐ
を調整した。

これら金属コードをサイズ１７５ＳＲ１４の乗用車用ラ
ジアルタイヤの２層のベルト補強層のうちタイヤ接地部
に近い外側のベル１層に用い、被覆ゴム５０％モジュラ
ス２５　ｋｇ　／ａｘ？によシ埋設した。タイヤは１０
種類の金属コードを全て１本のタイヤ中に埋設する、い
わゆるウェイタイヤによシ突験条件が同一になるように
した。

上記試作タイヤから、金属コードを採取してコード中央
部にゴムがほぼ完全に浸透している部分の長さを測定し
、ゴム浸透度をコード全長に対する完全にゴムが浸透し
ている長さの比率（％）で表わした。さらに上記試作タ
イヤ５木の接地部にそれぞれ、１１種類の金属コードに
達するような直径３−の穴を１１本あけ、屋外ドラム試
験機にて１．Ｔ工Ｓ正規内圧、ＪＩＳ正規荷重で水を散
布しながら時速９ｏｋｍ／Ｈで５万ｋｍ連続走行させた
後、前記穴の位置に相当する金属コードを採取し、埋設
ゴムとの接着界面がどの位の長さにわたって接着低下し
ているかをコードの腐食長さくｆｉ）として評価した。

また１１種類の金属コードを、各々真すぐにして埋込用
樹脂を用いて埋込みコード長さで５０１分を２ｍｍ間隔
で切断研磨し顕微鏡を用いて同倍率にして写真撮影し、
２６枚の写真からそれぞれＬｍａｘ　、　Ｌｍｉｎを求
めた。

ここで伸度Ｐは全長２０画の金属コードに５、０　ｋｇ
の荷重を掛けた場合の伸度（％）であり、Ｓ（％）とは
金属コードの任意の長手方向５０胡の長さにおいて、Ｌ
ｍａｘが１，５ｄ以上である領域の割合（％）である。

Ｓ（％）もＬｍａｘ　ＩＬｍ　ｌ　ｎ　と同様にして求
めた。

実験随２〜１０の金属コードは耐腐食性が著しく改善さ
れ、特に実験随２〜６．８〜１０はカレンダ一作業性も
良好であった。実験ｍ１１はカレンダー後裁断したコー
ド埋設ゴムシートの端部でコードの撚シ乱れが大きく、
作業性が低下した。

実施例 実験隊１２〜２３の１２種類の空気入りラジアルタイヤ
を試作した。いづれもタイヤサイズ１８５ＳＲ１４で、
実験随１２〜１５のタイヤには実験随７のスチールコー
ドを、実験１４１１６〜２３のタイヤには実験随１０の
スチールコードを、タイヤのベルト層（２枚の交錯層）
に、ぺμト層に埋設されたスチールコードの角度をタイ
ヤ周方向に対して実験随１２〜２１では２０°、実験随
２２は１５°、実験随２３は２７°で、いづれも打込エ
ンド数３８本１５備にて埋設した。各々のタイヤの隣接
する金属コード層間における相対する一対の金属コード
の最も隣接するフィラメント間の最短距離の垂直成分（
Ｌ）及びペルＦ巾（Ｂ）とトレッドの接地巾（Ｈ）との
比（φ）は第２表に示した。

これら１２種類の空気入シヲジアルタイヤについて、コ
ード折れ性、ベルトエンドセパレーション性、転がシ抵
抗性及びコーナリングパワーにつき評価した。

コード折れ性については内圧ｔ　ｏ　ｋｇ／ｅｗ”、設
計常用荷重（ＪＩＳ１００％荷重）の１２０％荷重、走
行速度１５ｋｍ／’Ｈにて内層側第１ベルト層に圧縮力
が作用する方向に一定サイド・フォースをかけてドラム
試験を実施した。１５時間走行後のペルＹ折れ本数を測
定し、実験随１２のタイヤ斬れ本数の逆数を１００とし
、折れ本数の逆数から指数表示した。指数が大きい程、
耐コード折れ性が良好である。

ベルトエンドセパレーション性は前記ドラム走行量のベ
ルトエンド部を解剖し、ベルト端よシのゴム亀裂成長長
さを測定し、実験Ｎ１１Ｌ１２のタイヤの亀裂成長長さ
の逆数を１００とし、各タイヤの亀裂成長長さの逆数を
指数表示した。

指数が大きい程、耐ベルトエンドΦセパＶ−ジョン性が
良好である。

転がシ抵抗性とコーナリングパワーとは通常のドラム試
験法にて評価した。いづれも実験随１２のタイヤを１０
０として指数表示した。指数が大きい程、転がシ抵抗性
、コーナリングパワーが良好である。

実験随１２，１３，１７および１８が本発明によるもの
でちる。

発明の効果 第２表よシ明らかな如＜、実験ｍ１３，１４゜１７．１
８のタイヤはベルト層に埋設される金属コードの角度、
隣接金属コード層間に於いて相対する一対の金属コード
の最も隣接するフィラメント間の最短距離の垂直成分（
Ｌ）及びベルト巾（Ｂ）とＦレッドの接地巾（Ｈ）との
比（Ｂ／Ｍ　）と本発明に係る金属コードとの好適な組
み合わせによりコーナリングパワー及び転がり抵抗性を
低下させることなく、空気入りラジアルタイヤのベルト
のコード折れ性及びベルトエンドセパレーンヨン性が著
しく改良された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によシ金属コードを埋設した状態を示す
タイヤクラウン部の横断面図、第２図はベルト巾（Ｂ）
と接地巾Ｃ，Ｈ）との関係を示すタイヤの横断面図、第
３図は本発明の金属コードにおけるＬｍａｘとＬｍｉｎ
との関係を示す模式図、第４図（６）、（ロ）は夫々フ
ィラメントのコード状態での最大役人とフイラメンＦを
ほぐしたときの最大振巾Ｂを示す概念図、第５図および
第６図は本発明の金属コードの各種実施態様の長手方向
の形状と各切断面での断面図と示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 実質的にラジアル方向配列を成すカーカスプライ層と、
   このカーカスプライ層のクラウン部外周を取り囲む複数
   層の金属コード層より成るベルトを備えた空気入りラジ
   アルタイヤに於て、前記ベルトに同じフィラメント直径
   ｄを有する３本の金属フィラメントを同一方向に撚合せ
   てなる金属コードであり、最も長いフィラメント中心間
   距離Ｌｍａｘと最も短かいフィラメント中心間距離Ｌｍ
   ｉｎとが、それぞれＬｍａｘ≧１．０５ｄおよびＬｍｉ
   ｎ≧ｄならびに、Ｌｍａｘ／Ｌｍｉｎ≧１．０５を満足
   し、撚ピッチが６．５乃至２０ｍｍで、かつコード１本
   当り５．０ｋｇの荷重を掛けた場合０．２乃至１．２％
   の伸度を有する金属コードをタイヤ周方向に対して１７
   °乃至２５°の角度で、しかも隣接金属コード層間に於
   て相対する一対の金属コードの最も隣接するフィラメン
   ト間の最短距離の垂直成分（Ｌ）が０．５〜１．３ｍｍ
   の範囲となるように配列し、さらに前記ベルト巾（Ｂ）
   とトレッドの接地巾（Ｈ）との比（Ｂ／Ｈ）が１．２以
   下となるように構成した事を特徴とする空気入りラジア
   ルタイヤ。