JP2000301913A

JP2000301913A - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP2000301913A
Application number: JP11109951A
Authority: JP
Inventors: Shuji Takahashi; 修二高橋; Kazuyuki Kabe; 和幸加部; Yasuo Morikawa; 庸雄森川
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2000-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】カーカス層をスチールモノフィラメントから
構成しながら、加工性を低下させず、かつ耐久性を向上
するようにした空気入りラジアルタイヤを得る。【解決手段】カーカス層１の幅１ｃｍ当たりの切断荷
重がＪＡＴＭＡ規定（１９９８年版）の最大負荷能力に
対する最高空気圧１００ｋＰａ当たり６００Ｎ以上であ
り、カーカス層１を短径ａ（ｍｍ）の長径ｂ（ｍｍ）に
対する偏平比ａ／ｂが０．３〜０．８の偏平断面を有
し、かつ、引張強度が２５００ＭＰａ以上である偏平ス
チールモノフィラメントを、その長径方向をタイヤ周方
向に配向させ、下記（１）式で規定されるリベット比
（Ｒ_b）が０．８以下となるように構成した。Ｒ_b＝ｂ×Ｅ／１０・・・（１）ただし、ｂは前記偏平スチールモノフィラメントの長径
（ｍｍ）、Ｅは前記カーカス層の幅１ｃｍ当たりの打ち
込み本数を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気入りラジアル
タイヤに関し、特に、カーカス層をスチールモノフィラ
メントから構成するようにしながら耐久性を向上するよ
うにした空気入りラジアルタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】空気入りラジアルタイヤのカーカス層は
圧力容器としてタイヤ強度を確保する主要な役割をして
いる。そのため、バス、トラック等の重荷重用ラジアル
タイヤのカーカス層には、強度や弾性率が著しく優れた
スチールコードがカーカスコードとして多用されてい
る。

【０００３】通常、カーカスコード用のスチールコード
は複数本のスチール素線を３＋９、３＋９＋１５、１×
１２、１×２７などの複撚りや単層撚り構造に構成され
ているが、タイヤ転動時に繰り返し変形を受けると、素
線間のフレッティングによりり磨滅して強度が低下した
り、また素線間の隙間に水が進入して腐食を生ずるとい
う問題があった。

【０００４】上記のようなスチールコードの問題は、ス
チールコードをスチールモノフィラメントに置き換える
ようにすれば、素線間のフレッティングや素線間の隙間
への水の進入もなくなるので解消することができる。し
かしながら、スチールモノフィラメントだけでスチール
コード並の強度を得るためにはフィラメント直径を太く
しなければならなくなり、その結果、曲げ剛性が増大す
るため加工性が低下し、生産性が低下させるようにな
る。しかも、フィラメント直径が太くなる結果、タイヤ
転動時の繰り返し変形に伴う表面歪みが増大するため、
タイヤ耐久性が著しく低下せざるを得なくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、カー
カス層をスチールモノフィラメントから構成しながら、
加工性を低下させず、かつ耐久性を向上するようにした
空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の空気入りラジアルタイヤは、カーカス層の幅１ｃｍ
当たりの切断荷重がＪＡＴＭＡ規定（１９９８年版）の
最大負荷能力に対する最高空気圧１００ｋＰａ当たり６
００Ｎ／ｃｍ以上であり、該カーカス層を短径ａ（ｍ
ｍ）の長径ｂ（ｍｍ）に対する偏平比ａ／ｂが０．３〜
０．８の偏平断面を有し、かつ、引張強度が２５００Ｍ
Ｐａ以上である偏平スチールモノフィラメントを、その
長径方向をタイヤ周方向に配向させ、下記（１）式で規
定されるリベット比（Ｒ_b）が０．８以下となるように
構成したことを特徴とするものである。

【０００７】Ｒ_b＝ｂ×Ｅ／１０・・・（１）ただし、ｂは前記偏平スチールモノフィラメントの長径
（ｍｍ）、Ｅは前記カーカス層の幅１ｃｍ当たりの打ち
込み本数を示す。

【０００８】このようにカーカス層を偏平比０．３〜
０．８の偏平断面を有し、引張強度が２５００ＭＰａ以
上の偏平スチールモノフィラメントから構成し、しかも
その長径方向をタイヤ周方向に沿わせるように配置した
ため、加工容易な柔軟性とともに、タイヤ転動時の繰り
返し変形に対する疲労耐久性を向上することができる。
さらに、カーカス層のリベット比を０．８以下にしたこ
とにより、スチールモノフィラメント端末でのセパレー
ションを抑制するとともに、スチールモノフィラメント
間の剪断力の増加を抑えるため、カーカス層の耐久性を
向上する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の空気入りラジア
ルタイヤの一例を示す子午線方向半断面図である。

【００１０】図１において、単一のカーカス層１はトレ
ッド部２から左右のサイド部３、３を経て両ビード部
４、４に至るように配置され、その両端部５、５がそれ
ぞれ左右のビードコア６、６の周りをタイヤ内側から外
側へ折り返されている。

【００１１】カーカス層１は、炭素含有量０．７〜１．
０５％の高炭素鋼からなる引張強度２５００ＭＰａ以上
のスチールモノフィラメント９から構成されている。ス
チールモノフィラメント９は、図２に示すような楕円形
状の横断面を有し、その短径ａ（ｍｍ）の長径ｂ（ｍ
ｍ）に対する偏平比ａ／ｂが０．３〜０．８の範囲にな
るように形成されている。

【００１２】上記偏平スチールモノフィラメント９は、
その長径ｂの方向をタイヤ周方向に沿わせるようにして
多数本がタイヤ周方向に平行に配列し、かつ、下記
（１）式で規定されるリベット比Ｒ_bが０．８以下にな
るように形成されている。

【００１３】Ｒ_b＝ｂ×Ｅ／１０・・・（１）ただし、上記（１）式中、ｂ（ｍｍ）はスチールモノフ
ィラメント９の長径であり、Ｅはカーカス層の幅１ｃｍ
当たりのスチールモノフィラメント９の打ち込み本数
（エンド数）である。

【００１４】上記のようにカーカス層が、従来のスチー
ルコードに代えて偏平スチールモノフィラメントから構
成され、しかもその長径方向（偏平方向）をタイヤ周方
向に沿わせているため撓みやすく、かつ表面歪みを小さ
く抑えることができる。その結果、加工性が向上し、か
つ繰り返し屈曲に対する耐久性を向上することができ
る。また、モノフィラメントであるため、フレティング
や浸水による腐食問題も生じない。

【００１５】上記のように構成したカーカス層１は、圧
力容器として幅１ｃｍ当たりの切断荷重が、当該タイヤ
の最大負荷能力に対する空気圧１００ｋＰａ当たり少な
くとも６００Ｎ、好ましくは７００Ｎ以上であることが
必要である。ここで、最大負荷能力に対する空気圧と
は、日本自動車タイヤ協会（ＪＡＴＭＡ）イヤーブック
１９９８年版に記載されたタイヤの最大負荷能力に対す
る最高空気圧をいう。例えば、２２５／５０ＺＲ１６の
最大負荷能力に対する空気圧は２４０ｋＰａであるの
で、該タイヤのカーカス層の１ｃｍ当たりの総切断荷重
は、６００×２４０÷１００＝１４４０Ｎが必要にな
る。また、カーカス層に用いる偏平スチールモノフィラ
メントの引張強度（単位断面積当たりの強力）は２５０
０ＭＰａ以上、好ましくは３０００ＭＰａ以上でなけれ
ば、上記のようなカーカス層の幅１ｃｍ当たりの切断荷
重は確保が困難になる。

【００１６】偏平スチールモノフィラメントの長径
（ｂ）に対する短径（ａ）の偏平比（ａ／ｂ）は０．３
〜０．８、好ましくは、０．４〜０．７でなければなら
ない。偏平比が０．８よりも大きいと、表面歪みが大き
くなり、タイヤ転動時の繰り返し変形に対する疲労耐久
性が悪化し、また、曲げ剛性が大きくなるため加工性が
悪化する。さらにカーカス層の厚みが厚くなるため、重
量も増加する。一方、偏平比が０．３よりも小さいと、
ゴムとの接着性が悪くなり、実質的にゴムとを接着でき
ないカーカス層の切断端面の幅が広くなるため、エッジ
セパレーションが発生しやくすくなる。

【００１７】また、上記（１）式で規定されるリベット
比は０．８以下でなければならない。下限は特に限定さ
れるものではないが、０．４以上であるのが好ましい。
リベット比が０．８よりも大きいと、スチールモノフィ
ラメント同士の間隔が狭くなるため、繰り返し変形時の
スチールモノフィラメント間の剪断力が増大し、セパレ
ーションが生じやすくなる。一方、リベット比が０．４
よりも小さくなりすぎると、スチールモノフィラメント
間の間隔が広くなるため、タイヤのサイド部の周方向剛
性が低下し、操縦安定性が低下する。

【００１８】本発明において、更に好ましくは、ＪＡＴ
ＭＡイヤーブック、１９９８年版で規定される最大負荷
能力に対する最高空気圧を負荷したときのタイヤの子午
線方向断面において、タイヤ転動時に最も激しく屈曲作
用を受けるショルダ部７からサイド部３にかけてのカー
カスラインの最小曲率半径Ｒの、偏平スチールモノフィ
ラメント９の短径ａに対するＫ比（Ｒ／ａ）を、乗用車
タイヤでは１２０以上、重荷重用では１４０以上にする
ことが好ましい。

【００１９】図３は、上記カーカスラインの要部を拡大
したもので、偏平スチールモノフィラメント９は短径ａ
の方向が湾曲し、破線で示す湾曲線を中立軸９ｎとし
て、外側が引張面９ｓ、内側が圧縮面９ｒとなってい
る。この引張面９ｓ及び圧縮面９ｒの表面歪みは、前記
Ｋ比（Ｒ／ａ）に逆比例して大きくなる。すなわち、Ｋ
比が大きいほど表面歪みを小さくし、耐久性を向上する
ことができる。

【００２０】従って、乗用車用タイヤでは、Ｋ比（Ｒ／
ａ）は１２０以上が好ましく、重荷重用タイヤにおいて
は、乗用車用タイヤに比べて負荷が大きいため、１４０
以上とするのが好ましい。

【００２１】図４は本発明の別の実施形態を示す空気入
りラジアルタイヤである。この実施形態では、カーカス
層１の本体１０の両端部５、５がそれぞれ左右のビード
コア６、６に巻き上げられることなく、ビードコア６近
傍で終端し、このカーカス層本体１０の両端部５、５
を、それぞれカーカスホールド層１１がビードコア６、
６の内周側から左右両側へ折り返すように挟み込んでカ
ーカス層１の全体が構成されている点で、図１の場合と
異なり、その他は図１と同じ構成となっている。

【００２２】この実施形態によれば、カーカス層本体１
０の端部５をビードコア６で折り返していないため、切
断端のエッジセパレーションがなくなり、耐久性をさら
に向上することができる。

【００２３】なお、この実施形態において、カーカスホ
ールド層１１は偏平断面、円形断面を問わずスチールモ
ノフィラメント、複数本の素線を撚り合わせたスチール
コード、合成繊維コードのいずれから構成されていても
よく、或いは短繊維で補強された合成樹脂シートから構
成されていてもよい。

【００２４】また、上記各実施形態においては、偏平ス
チールモノフィラメント９として楕円形の横断面形状を
有するものを使用したが、偏平横断面を有するものであ
れば、特に限定されるものではなく、横断面が直線部分
や異形部分を有する形状を有していてもよい。例えば、
図５に示すように、長径方向両側がそれぞれ半円形で短
径方向両側が略直線となる横断面形状であっても、上記
各実施形態と同様の効果を得ることができる。

【００２５】

【実施例】実施例１〜４、比較例１〜４タイヤサイズが２２５／５０ＺＲ１６であり、カーカス
層を炭素含有量０．７２％の高炭素鋼からなり、引張強
度２６００ＭＰａで１本当たりの切断荷重が１８０Ｎの
スチールモノフィラメントからなる点を共通にし、その
スチールモノフィラメントの偏平比、短径ａ、長径ｂ、
リベット比Ｒ_b、ショルダ部からサイド部のカーカスラ
インにおける最小曲率半径Ｒ（ｍｍ）と短径ａ（ｍｍ）
に対するＫ比を表１のように異ならせた従来例１、実施
例１〜４及び比較例１〜４の各タイヤを製作した。

【００２６】なお、各タイヤのカーカス層切断荷重は、
ＪＡＴＭＡイヤーブック１９９８年版で規定されてい
る、リムフランジ高さ部分で測定した。該フランジ高さ
で切断した断面において、１ｃｍ当たりの打ち込み本数
を求め、スチールモノフィラメント１本当たりの切断荷
重を乗じ、前記規定の最大負荷能力に対する最高空気圧
１００ｋＰａ当たりの値を算出した。

【００２７】また、リベット比Ｒｂは、カーカス層切断
荷重と同様、フランジ高さで切断した断面において、長
径ｂ（ｍｍ）及び１ｃｍ幅当たりの打ち込み本数ｎを求
め、ｂ×ｎ／１０により算出した。

【００２８】さらに、最小曲率半径Ｒは次のようにして
測定した。まず、水に溶いた石膏をタイヤ内側に注入
し、ＪＡＴＭＡイヤーブック１９９８年版で規定された
標準リムに装着し、最大負荷能力に対する最高空気圧ま
でインフレートし、タイヤを立てた状態に放置して石膏
を硬化させ、硬化後にタイヤを切断して石膏を取出し、
その石膏型をラジアル方向に切断して、ショルダ部から
サイド部までの領域における最小曲率半径を測定し、こ
の最小曲率半径にインナーライナーの厚みを加算して最
小曲率半径Ｒとした。

【００２９】各タイヤについて、下記条件で耐久性を測
定したところ、表１の結果を得た。〔乗用車用タイヤ耐久性試験〕ＪＩＳＤ４２３０（１
９９８）の６．３項耐久性試験に従い、ドラム径１７０
７ｍｍの試験装置を用い、６．３項記載の表５．１の耐
久性試験終了後、荷重を２０％／５ｈｒ毎増加して、タ
イヤが破壊するまでの走行距離を測定し、従来タイヤの
走行距離を１００とする指数で表示した。なお、表５．
１で指定された最大負荷能力はＪＡＴＭＡイヤーブック
１９９８年版に記載された負荷能力に従った。

【００３０】

【表１】

【００３１】実施例１、２、４及び比較例１、２から、
偏平比ａ／ｂが０．３〜０．８の範囲では、従来例１よ
り優れた耐久性が得られることが分かる。ここで、比較
例１は、偏平比ａ／ｂが大きいため、スチールモノフィ
ラメントの表面歪みが大きく、耐久性がほとんど向上し
なかった。比較例２は偏平比ａ／ｂが小さいため表面歪
みの点では有利であるが、スチールモノフィラメント同
士の間隔が狭くなり、また、実質的にゴムと接着できな
い切断端面の幅が広くなるため、端部の接着性が低下
し、耐久性が低下した。従って、偏平比ａ／ｂは０．８
以下であることが必要である。

【００３２】また、比較例３は、１ｃｍ当たりの打ち込
み本数を１４本から１７本に変更した以外は実施例４と
同じである。この比較例３では、リベット比Ｒｂが０．
８７となっていて、スチールモノフィラメント同士の間
隔が狭くて剪断歪みが増大するとともに、切断端面の未
接着部分が増大するため、従来例１に比べ耐久性があま
り向上しなかった。

【００３３】比較例４は、偏平比ａ／ｂを小さくした比
較例２の打ち込み本数を減らし、リベット比を本発明の
範囲内にしてスチールモノフィラメント間の間隔を広げ
たものであるが、１本当たりの負荷が増大するととも
に、切断端面の幅が広いため、端末のセパレーションに
より耐久性が従来例１に比べてほとんど向上しなかっ
た。

【００３４】実施例３は、最小曲率半径Ｒが異なる以外
は実施例１と全く同じであり、実施例１のＫ比が１３２
あるのに対して実施例３は１１６である。Ｋ比を１２０
以上とすることにより、耐久性をより向上でき好まし
い。実施例５〜９、比較例５〜８タイヤサイズが２７５／８０Ｒ２２．５であり、カーカ
ス層を、炭素含有量０．９２％の高炭素鋼からなり、引
張強度が３４００ＭＰａで１本当たりの切断荷重が９６
０Ｎのスチールモノフィラメントから構成する点を共通
にし、スチールモノフィラメントの偏平比、短径ａ、長
径ｂ、リベット比、ショルダー部からサイド部にかけて
のカーカスライン中の最小曲率半径Ｒを、それぞれ表２
のように異ならせた従来例２、実施例５〜９及び比較例
５〜８の各タイヤを製作した。

【００３５】各タイヤについて、下記条件で耐久性を測
定したところ、表２の結果を得た。なお、表２におい
て、各タイヤのカーカス層切断荷重、リベット比及び最
小曲率半径Ｒは前記と同様に測定した。

【００３６】〔重荷重用タイヤ耐久性試験〕タイヤのト
レッド部を溝底までバフした後、ＪＩＳＤ４２３０
（１９９８）の６．３項耐久性試験に従いドラム径２０
００ｍｍの試験装置を用い、６．３項記載の表５．４の
耐久性試験終了後、荷重を１５％／５ｈｒ毎増加して、
タイヤが破壊するまでの走行距離を測定し、従来タイヤ
の走行距離を１００とする指数で表示した。なお、表
５．４で指定された最大負荷能力はＪＡＴＭＡイヤーブ
ック１９９８年版に記載された負荷能力に従った。

【００３７】

【表２】

【００３８】実施例５、６、８及び比較例５、６から、
偏平比ａ／ｂが０．３〜０．８の範囲では、従来例２よ
り優れた耐久性が得られることが分かる。ここで、比較
例５は、偏平比ａ／ｂが大きいため、スチールモノフィ
ラメントの表面歪みが大きく、耐久性がほとんど向上し
なかった。比較例６は偏平比ａ／ｂが小さいため表面歪
みの点では有利であるが、スチールモノフィラメント同
士の間隔が狭くなり、また、実質的にゴムと接着できな
い切断端面の幅が広くなるため、端部の接着性が低下
し、耐久性が低下した。従って、偏平比ａ／ｂは０．８
以下であることが必要である。

【００３９】また、比較例７は、１ｃｍ当たりの打ち込
み本数を７．５本から９本に変更した以外は実施例８と
同じである。この比較例７では、リベット比Ｒｂが０．
８６となっていて、スチールモノフィラメント同士の間
隔が狭くて剪断歪みが増大するとともに、切断端面の未
接着部分が増大するため、従来例２に比べて耐久性が低
下した。

【００４０】比較例８は、比較例６の１ｃｍ当たりの打
ち込み本数を７．５本から６本に減らしてリベット比を
本発明の範囲内の値にし、スチールモノフィラメント間
の間隔を広げたものであるが、１本当たりの負荷が増大
するとともに、切断端面の幅が広くて端末のセパレーシ
ョンが生じ、従来例２に比べて耐久性が低下した。

【００４１】実施例７は、最小曲率半径Ｒが異なる以外
は実施例５と全く同じであり、実施例５のＫ比が１４０
あるのに対して、実施例７では１３０である。Ｋ比を１
４０以上とすることにより、耐久性をより向上できて好
ましい。

【００４２】また、実施例９は、実施例８のスチールモ
ノフィラメントからなるカーカス層本体及びカーカスホ
ールド層を図４のように構成したものであり、耐久性を
更に向上した。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述の通り、本発明によれば、カー
カス層を構成するスチールモノフィラメントを偏平断面
にするとともに、その偏平比を０．３〜０．８にし、か
つカーカス層の形成に当たり長径方向をタイヤ周方向に
配向させ、リベット比を０．８以下になるようにしたの
で、円形断面のスチールモノフィラメントに比べて表面
歪みを小さく曲げやすくし、タイヤ転動時の繰り返し変
形に対する疲労耐久性を向上することができる。しか
も、スチールコードに特有のフレッティングや腐食を生
じない利点を備えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示す子
午線方向半断面図である。

【図２】本発明の空気入りタイヤのカーカス層に使用さ
れるスチールモノフィラメントの断面図である。

【図３】本発明の空気入りタイヤのカーカス層の要部を
示す拡大断面図である。

【図４】本発明の他の実施形態の空気入りタイヤを示す
子午線方向半断面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施形態の空気入りタイヤ
のカーカス層に使用されるスチールモノフィラメントの
断面図である。

【符号の説明】

１カーカス層２トレッド部３サイド部４ビード部６ビードコア７ショルダ部９スチールモノフィラメント１０カーカス層本体１１カーカスホールド層ａ短径ｂ長径Ｒ最小曲率半径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｄ０７Ｂ 1/06 Ｄ０７Ｂ 1/06 Ａ (72)発明者森川庸雄神奈川県平塚市追分２番１号横浜ゴム株式会社平塚製造所内Ｆターム(参考） 3B153 BB05 BB20 CC52 FF16 GG05 GG07 GG40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カーカス層の幅１ｃｍ当たりの切断荷重
がＪＡＴＭＡ規定（１９９８年版）の最大負荷能力に対
する最高空気圧１００ｋＰａ当たり６００Ｎ以上であ
り、該カーカス層を短径ａ（ｍｍ）の長径ｂ（ｍｍ）に
対する偏平比ａ／ｂが０．３〜０．８の偏平断面を有
し、かつ、引張強度が２５００ＭＰａ以上である偏平ス
チールモノフィラメントを、その長径方向をタイヤ周方
向に配向させ、下記（１）式で規定されるリベット比
（Ｒ_b）が０．８以下となるように構成した空気入りラ
ジアルタイヤ。Ｒ_b＝ｂ×Ｅ／１０・・・（１）ただし、ｂは前記偏平スチールモノフィラメントの長径
（ｍｍ）、Ｅは前記カーカス層の幅１ｃｍ当たりの打ち
込み本数を示す。
【請求項２】前記カーカス層が１層だけからなる請求
項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項３】ＪＡＴＭＡ規定（１９９８年版）の最大
負荷能力に対する最高空気圧におけるタイヤ子午線断面
において、前記カーカス層のショルダ部からサイド部に
かけてのカーカスラインの最小曲率半径Ｒ（ｍｍ）の前
記短径ａ（ｍｍ）に対するＫ比（Ｒ／ａ）が１２０以上
である請求項１または２に記載の空気入りラジアルタイ
ヤ。
【請求項４】前記Ｋ比（Ｒ／ａ）が１４０以上である
請求項３に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項５】前記偏平スチールモノフィラメントの引
張強度が３０００ＭＰａ以上である請求項１、２、３ま
たは４に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項６】前記空気入りラジアルタイヤが重荷重用
空気入りラジアルタイヤである請求項１〜５のいずれか
に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項７】前記カーカス層が、トレッド部から左右
のビード部に至るように配置され、かつ、両端部がそれ
ぞれ各ビードコアに巻き上げることなく該ビードコア近
傍で終端したカーカス層本体と、該カーカス層本体の両
端部を、それぞれビードコアの内周側から左右両側へ折
り返すように挟み込むカーカスホールド層とからなる請
求項１〜６のいずれかに記載の空気入りラジアルタイ
ヤ。