JPH0478602A - 空気入りタイヤ - 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】 上の この発明は、ベルト層をプライを積層して構成した空気
入りタイヤに関する。

従」Ｌの」Ｌ術 従来、軽量でかつ高速耐久性の良好な空気入リタイヤと
しては、例えば特開昭６３−１４５１０８号公報に記載
されているようなものが知られている。

このものは、ベルト層を、スチールコードをタイヤの周
方向に対してほぼ平行に螺旋状に巻き付けることにより
構成した第１ベルト層と、第１ベルト層に重なり合うと
ともに、タイヤ周方向に対するコード角度を１０〜５０
度とした有機繊維コードからなり、その幅方向両端部を
折り返すことにより第１ベルト層を包み込むようにした
第２ベルト層と、から構成したものである。

しかしながら、このような空気入りタイヤにあっては、
傾斜コードが埋設された第２ベルト層の幅方向両端部を
折り返すようにしているため、折す返し部においてコー
ドは小さな曲率半径で屈曲することになり、この結果、
該部位のコードとゴムとの接着強度を確保することが困
難となる。これにより、横加重を受けて転動している状
態では、折り返し端部の入力が大きいため、該部位にセ
パレーションが発生するという問題点がある。

このような問題点を解決するため、本出願人は、特開平
２−８１７０５号公報に記載されているような空気入り
タイヤを提案した。このものは、ベルト層を、タイヤの
赤道に沿う向きの配向で、波形またはジグザグ状に揃っ
て並んだ補強素子を埋設した単一層の第１ストリツプと
、タイヤの赤道面に対し１５〜７５度の傾斜角度の互い
に平行な配列になる補強素子を埋設した単一層の第２ス
トリツプと、の成層構造としたものである。

が　　しよ　と　る しかしながら、このような空気入りタイヤに埋設されて
いる補強素子は前述のように波形あるいはジグザグ状で
あるため、空気入りタイヤの走行によって繰り返し引張
、圧縮歪を受け、その表面、特に曲率半径の最も小さな
部位の表面に大きな歪が発生するのである。これにより
、長時間空気入りタイヤを走行すると、補強素子が疲労
によって破壊してしまうという問題点がある。そして、
このような疲労破壊は、走行時におけるベルトの周方同
憂が最大であるベルト端部において最も顕著に発生する
のである。

この発明は、プライ端でのセパレーションを防止できる
とともに補強素子の疲労破壊を防止することができる空
気入りタイヤを提供することを目的とする。

るだめの このような目的は、タイヤ赤道面にほぼ直交する多数本
のコードが埋設された少なくとも１層のカーカスプライ
からなるカーカス層と、カーカス層の半径方向外側に配
置されたベルト層と、を備えた空気入りタイヤにおいて
、上記ベルト層を、内部に初期伸びが大きく螺旋状に多
数回巻き付けることによりタイヤ赤道面と実質上平行に
延びる金属補強素子が埋設された第１プライと、第１プ
ライに重なり合うとともに幅方向両側端に切断端を有し
、内部にタイヤ赤道面に対して１５度から７５度の角度
で交差する多数本の金属補強素子が埋設された単一層の
第２プライと、がら構成し、前記第１プライに埋設され
た補強素子の全重量を、第２プライに埋設された補強素
子の全重量の０．５倍から　１．５倍の範囲内とするこ
とにより達成することができる。

ここで、前記第１プライに埋設された補強素子の曲げこ
わさを、前記第２プライに埋設された補強素子の曲げこ
わさ以下とするとよい。

１月 この発明の空気入りタイヤにあっては、傾斜した補強素
子が埋設されている第２プライは幅方向両側端に切断端
を有しているため、折り返しは行われておらず、この結
果、プライ端でのセパレーションのおそれがない。また
、第１プライ内に埋設されている補強素子は、タイヤ赤
道面に実質上平行に延びているため、タイヤの走行によ
り発生する歪は小さなもので、長期間の走行でも破断に
至るようなことはなく、耐久性が向上する。しかも、こ
の第１プライ内の補強素子は前述のようにタイヤ赤道面
に実質上平行に延びているので、該第１プライの幅方向
両端部を折り返したような場合でも該補強素子は屈曲さ
れず、この結果、該第１プライはプライ端でセパレーシ
ョンを生じるおそれはない。ここで、第１プライ内の補
強素子が前述のようにタイヤ赤道面に実質上平行である
と、加硫成型が困難になるとも考えられるが、この発明
では、前記補強素子として初期伸びが大きな素子を用い
たので、加硫成型は容易に行われる。

また、第２プライの補強素子を有機繊維ではなく、金属
から構成しているので、正規荷重以上の荷重時において
も、コーナリングパワーの低下はない。

さらに、第１プライの補強素子の全重量を第２プライの
補強素子の全重量の０．５倍から　１．５倍の範囲内と
したので、重量増加を招くことなくコーナリングパワー
の値を実用的な範囲内に収めることができる。

また、請求項２に記載のように、第１プライに埋設され
た補強素子の曲げこわさを、第２プライに埋設された補
強素子の曲げこわさ以下とすることが好ましい。その理
由を以下に説明する。即ち、一般に、補強素子の曲げこ
わさと空気入りタイヤの周方向曲げ剛性とは比例関係に
あるため、補強素子の曲げこわさを大きくすると、空気
入りタイヤの周方向曲げ剛性も大きくなる。そして、空
気入りタイヤの周方向曲げ剛性が大きくなると、空気入
りタイヤを荷重負荷転動させたとき、ベルト層が曲がり
にくくなり、その結果、バックリングが発生して空気入
りタイヤの接地性が悪化し、特に湿潤路面での操縦安定
性が低下してしまうのである。しかも、プライの周方向
曲げは、補強素子のタイヤ赤道面に対する交差角をＺと
したとき、ｃｏｓ’　Ｚに比例することが知られており
、このことから、Ｚが零、即ち補強素子がタイヤ赤道面
に実質上平行に延びているプライは最も周方向曲げ剛性
が大きなプライとなるのである。したがって、タイヤ赤
道面に実質上平行な第１プライの補強素子の曲げこわさ
が、第２プライの補強素子の曲げこわさより大きいと、
空気入りタイヤの接地性が悪化して操縦安定性が低下す
るため、第１プライに埋設されタイヤ赤道面に実質上平
行な補強素子の曲げこわさを、第２プライに埋設された
傾斜している補強素子の曲げこわさ以下とすることが好
ましいのである。ここで、補強素子の曲げこわさは、該
補強素子の断面２次モーメントエとヤング率Ｅとの積で
あるが、ヤング率Ｅは一定と考えられるので、前述のこ
とを言い換えれば、第１プライの補強素子の断面２次モ
ーメントエの値が第２プライの補強素子の断面２次モー
メントエの値以下ということになる。そして、前記断面
２次モーメント■は、補強素子を構成するフィラメント
の本数をｎ、各フィラメントの直径をｄ：（ｉ＝１〜ｎ
）、各フィラメントの重心から補強素子断面の図心まで
の距離をｅ：（ｔ・１〜ｎ）、各フィラメントの断面積
をＡ、（ｌ−１〜ｎ）とすると、以下の式により表すこ
とができる。

Ｉ　＝　斉（πｄ：’／６４＋ｅ：２Ａ：）ム諺１ 大ＪＬ例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１．２図において、　１は空気入りタイヤであトハ　
このタイヤ１は一対のビード部２と、これらビード部２
がらそれぞれほぼ半径方向外側に向かって延びる一対の
サイドウオール部３と、両サイドウオール部３間に跨っ
て延びる円筒状をしたトレッド部４とを有している。ま
た、前記タイヤ１は、一方のビード部２がら他方のビー
ド部２に亘って延びるトロイダル状をしたカーカス層８
で補強されており、このカーカス層８の両側端部はビー
ドリング９の廻りに軸方向内側から軸方向外側に向かっ
て巻き上げられている。このカーカス層８は少なくとも
１層のカーカスプライ、この実施例では１層のカーカス
プライ１１がら構成され、このカーカスプライ１１内に
はタイヤ赤道面Ｓにほぼ直交する多数本のコード１２が
埋設されている。

前記カーカス層８の半径方向外側にはベルト層１４が設
けられ、このベルト層１４は第１プライ１５と単−層の
第２プライ１６との２層のプライを互いに重ね合わせて
構成している。そして、この実施例では第１プライ１５
を半径方向外側に、第２プライ１６を半径方向内側に配
置するとともに、第１プライ１５の幅を第２プライ１６
の幅より僅かに広くしている。ここで、第１プライ１５
を半径方向内側に、第２プライ１６を半径方向外側に配
置してもよいが、このようにすると後述するようにコー
ナリングパワーが若干低下するため、この実施例ノよう
ニ装置することが好ましい。また、第１プライ１５の幅
を第２プライ１６の幅より僅かに狭くしてもよいが、こ
の壱うにすると、最大の周方同憂が発生する第２プライ
１６の幅方向両端に対する拘束が弱くなるので、この実
施例のような幅にすることが好ましい。さらに、この実
施例では第２プライ１６は幅方向両側端に切断端を有し
、この結果、第２プライ１６の幅方向両端部は第１プラ
イ１５の廻りに折り返されていない。これにより、第２
プライ１６のプライ端でのセパレーションが発生するよ
うなことはない。また、前記第１プライ１５の内部には
補強素子１８が埋設されているが、これら補強素子１８
は後述するように螺旋状に多数回巻き付けることにより
、タイヤ赤道面Ｓと実質上平行に延びている。

この結果、タイヤ１の走行により補強素子１８に発生す
る歪は、補強素子が波形あるいはジグザグ状に屈曲して
いる場合に比較して小さなものとなる。

このため、タイヤ１を長期間走行させても、補強素子１
８が破断に至るようなことはなく、タイヤ１の耐久性が
向上する。さらに、前記第１プライ１５の幅方向両端部
はこの実施例のようにプライ端を強力に拘束するため折
り返すようにしてもよいが、前述の第２プライ１６と同
様に折り返されていなくてもよい。また、前記補強素子
１８は複数本のフィラメントを撚り合わせて構成したコ
ードからなるとともに、たが効果を発揮させるために金
属、例えばスチールから構成している。そして、このよ
うな第１プライ１５は、例えば少な（とも１本の補強素
子１８を多数回螺旋状に巻き付けて（幅方向両端部では
重ね巻きをして）構成したり、あるいは複数本の補強素
子１８をゴム被覆したストリップを多数回螺旋状に巻き
付けることにより構成したりしてもよい。また、前記補
強素子１８は大きな初期伸び（補強素子１８に作用する
加重を０．２５ｋｇｆから５、　Ｏｋｇｆまで増加させ
たときの補強素子１８の伸びを％で表示したもの）、例
えば０．４％から　１．５％程度の初期伸びを有してい
る。この結果、補強素子１８がタイヤ赤道面Ｓと実質上
平行に延びていても、タイヤ１の加硫を何等の問題もな
く、即ちベルト層１４等の波打ちあるいは加硫セグメン
トへの噛込み等を生じることなく行うことができる。こ
こで、前述のような大きな初期伸びを有する補強素子と
しては、例えば、−緒に撚り合わされた複数個のワイヤ
により形成されたストランドによって構成され、個々の
ストランドまたはコードを全て同一方向に巻き付けたも
の（いわゆる高伸張性コード）、あるいは、特開昭６０
−１１６５０４号公報に記載されているような素子、即
ち、コードを構成するフィラメントをコードに撚る前に
、撚りコードにおけるフィラメントの形状と同様の形状
に予め弾性限界を超える応力を与えて型付けし、その後
、これらフィラメントを撚ってコードに成形したもの、
が挙げられる。ここで、フィラメントに予め与える型付
は量（振＃ｉりは、コード状態でのフィラメントの最大
径の９８％以上とするとよい。

一方、前記第２プライ１６内には多数本の補強素子２０
が埋設され、これらの補強素子２０はタイヤ赤道面Ｓに
対して１５度から７５度の角度Ａ、この実施例では２５
度の角度で交差している。これらの補強素子２０は例え
ば単線フィラメントあるいは複数本のフィラメントを撚
り合わせて構成したコードからなり、しかも、有機繊維
ではなく、金属、例えばスチールから構成されている。

このように補強素子２０を金属から構成すると、後述す
るように正規荷重を超える荷重がタイヤ１に作用したと
きのコーナリングパワーを実用的な範囲内に維持するこ
とができるが、有機繊維がら構成した場合には、正規荷
重を超える荷重時にコーナリングパワーが大きく低下し
、操縦安定性が悪化してしまうのである。その理由は、
有機繊維自身は曲げ剛性が殆ど零に等しいため、補強素
子に有機繊維を用いると、タイヤ　１にサイドフォース
が作用したとき、該補強素子が簡単に変形するからであ
り、逆に、補強素子２０を曲げ剛性の高い金属から構成
すると、タイヤｌにサイドフォースが作用したとき、該
補強素子２０がタイヤ１の変形を抑制してコーナリング
パワーの低下を防止するからであると、考えられる。ま
た、前記第１プライ１５に埋設されている補強素子１８
の全重量は、第２プライ１６に埋設されている補強素子
２０の全重量の０．５倍から　１．５倍のし鷹囲内とす
る必要がある。その理由は、第１ブラ′ｒ、１フ プシご Ｓイエ５に埋設されている補強素子１８の全重量を、第
２プライ１６に埋設されている補強素子２０の全重量で
除した値Ｂが０．５未満であると、後述するように、コ
ーナリングパワーが１０％以上低下して操縦安定性が悪
化してしまうからであり、一方、１．５を超えると、コ
ーナリングパワーの増大が飽和するにも拘らず重量だけ
が増加し、重量増加の欠点が顕著となるからである。２
５は前記ベルト層１４の半径方向外側に配置されたトレ
ッドゴムである。

次に、第１試験例を説明する。この試験においては、従
来タイヤと、この発明を実施した供試タイヤ１．２と、
比較タイヤ１．２とを準備した。

ここで、従来タイヤはベルト層を、半径方向最外側のプ
ライを第１プライ、半径方向最内側のプライを第４プラ
イとする４層のプライから構成し２、第１、第２プライ
内にタイヤ赤道面に実質上平行なナイロンコードを埋設
するとともに、これら第１、第２プライの幅をともに　
１９０ｍｍとし、また、第３プライ内にタイヤ赤道面に
対して＋２３度の角度で交差するスチールコード（コー
ド種１×５×０．２３）を埋設するとともに、その幅を
　１６５ｍｍとし、さらに、第４プライ内にタイヤ赤道
面に対して＝２３度の角度で交差するスチールコード（
コード種ＬＸ　　５Ｘ０．２３）を埋設するとともに、
その幅を　１７５ｍｍとしたものである。また、供試タ
イヤ１は半径方向外側に配置した第１プライ内にタイヤ
赤道面に実質上平行なスチールコード（コード種３×４
Ｘ　０．１２）を埋設するとともに、その幅を　１８０
＋ｎｍとし、また、半径方向内側に配置した第２プライ
内にタイヤ赤道面に対して２５度の角度で交差するスチ
ールコード（コード種１ｘ　５ｘＯ，２３）を埋設する
とともに、その幅を　１７０ｍｍとし、さらに値Ｂを　
１．０としたタイヤであり、供試タイヤ２は前記供試タ
イヤ１の第１、第２プライの配置を逆転、即ち第１プラ
イを半径方向内側に、第２プライを半径方向外側に配置
し、他は供試タイヤ１と同様のタイヤである。さらに、
比較タイヤ１は半径方向外側の第１プライ内にタイヤ赤
道面に実質上平）、行なスチールコード（コード種３ｘ
　４ｘ　０．１２）をコニ １盆城設するとともに、その幅を　１８０ｍｍとし、ま
た、半径方向内側の第２プライ内にタイヤ赤道面に対し
て２５度の角度で交差するアラミド系有機繊維コードを
埋設するとともに、その幅を　１７０ｍｍとし、さらに
前記値Ｂを　９．３としたタイヤであり、比較タイヤ２
は前記比較タイヤ１の第１、第２プライの配置を逆転、
即ち第１プライを半径方向内側に、第２プライを半径方
向外側に配置し、他は比較タイヤ１と同様のタイヤであ
る。ここで、これら各タイヤのサイズは２０５／８０　
　Ｒ１５であった。次に、これら各タイヤに２．Ｏｋｇ
ｆ／ｃｍ２の内圧を充填した後、２００　ｋ　ｇｆ、　
５２０ｋｇｆ　（正規荷重）、　８００ｋｇｆの荷重を
それぞれ作用させながら、試験ドラム上を時速５０ｋｍ
で走行させ、スリップ角１度のときのコーナリングパワ
ーを測定した。その結果を従来タイヤを指数１００とし
て第３図に示す。第３図において、白丸は供試タイヤｌ
、黒丸は供試タイヤ２、白三角は比較タイヤ１、黒三角
は比較タイヤ２である。

この第３図から明らかなように、タイヤ赤道面に対して
傾斜したコードを有機繊維（ここではアラニミド繊維）
から構成していると、コーナリングパワーが低下し、特
にタイヤに作用する荷重が正規荷重以上となったとき著
しく低下し、実用に供することができない。

次に、第２試験例について説明する。この試験において
は、前記供試タイヤ１と構造的に類似した比較タイヤ３
．４．５．６および供試タイヤ３、　４、５を準備した
。ここで、これら比較、供試タイヤは第２プライのスチ
ールコードを同一コード種、同−打ち込み本数とし、第
１プライのスチールコードを同一コード種としながら打
ち込み本数を互いに異ならせて、第１プライのコードの
全重量を第２プライのコードの全重量で除した値Ｂを変
化させている。即ち、第１プライのコードの全重量を第
２プライのコードの全重量で除した値Ｂを、比較タイヤ
３では０．２５、供試タイヤ３では０．５、供試タイヤ
４では１．０、供試タイヤ５では１．５、比較タイヤ４
では２．０、比較タイヤ５では３．０、比較タイヤ６で
は４．０とした。次に、このような各タイヤのコーナリ
ングパワーを前記として示す、この第４図から明らかな
ように、値Ｂが０．５未満であると、コーナリングパワ
ーが実用上許容できる値（９０）以下となるため使用す
ることができず、一方、値Ｂが１．５を超えると、コー
ナリングパワーの増大が飽和して重量増加のデメリット
だけが大きくなるからであり、実際に使用できるのは、
前記値Ｂが０．５から　１．５の範囲内だけである。

次に、第３試験例を説明する。この試験に当たっては、
比較タイヤ７および前記比較タイヤ１さらに前記供試タ
イヤ４を準備した。ここで、比較タイヤ７は半径方向外
側の第１プライ内にタイヤ赤道面に沿って延びるととも
に波状に屈曲したスチールコード（コード種１ｘ　４ｘ
０．２３）を埋設するとともに、半径方向内側の第２プ
ライ内にタイヤ赤道面に対して２５度の角度で交差する
スチールコード（コード種ＬＸ　５Ｘ０．２３）を埋設
したこのような各タイヤに　２．　Ｏｋｇｆ／　ｃ＋ｎ
２の内圧を充填した後、正規荷重（５２０ｋｇｆ）を負
荷しながらドラム上を時速５０ｋｍで走行させ、スリッ
プ角１度のときのコーナリングパワーを測定した。その
結果を指数表示で示すと、比較タイヤ７にあっては、　
１００であったが、比較タイヤ１では６５まで低下し、
一方、供試タイヤ４では１０５に向上していた。次に、
前記各タイヤに正規荷重を負荷しながらドラム上を２度
のスリップ角を与えながら時速６０ｋｍで合計４万ｋｍ
走行させ、走行終了時においてコードの折れ本数を計数
した。その結果を示すと、比較タイヤ７では１０本折れ
ていたが、比較タイヤ１、供試タイヤ４のいずれもが１
本も折れていなかった。

次に、第４試験例を説明する。この試験に当たっては、
供試タイヤ１および比較タイヤ８を準備した。ここで、
比較タイヤ８は、第１、第２プライの幅を供試タイヤ１
と同一とし、また、第２プライの補強素子にアラミド繊
維を用いたタイヤン、 ごである。次に、第３試験例と同様の耐久ドラム条ン−
′ ・件でスリップ角２度を与えながら時速６０ｋｍで走行
させた。その結果を示すと、供試タイヤ１は異常なく４
万ｋｍ完走したが、比較タイヤ８は３万２千ｋｍで折り
返し端部のセパレーションから破壊に到った。

次に、第５試験例を説明する。この試験に当たっては、
前記供試タイヤに構造的に類似した比較タイヤ９および
供試タイヤ６．７．８を準備した。ここで、これら比較
、供試タイヤは第２プライのスチールコードを同一コー
ド種、同−打ち込み本数とし、第１プライのコード種を
互いに異ならせることにより、第１プライの補強素子の
断面２次モーメントを第２プライの補強素子の断面２次
モーメントで除した値Ｃを互いに異ならせた。

即ち、前記値Ｃを供試タイヤ６では０．３８（第１プラ
イにＬＸ　　５Ｘ０．１８のコードを使用）、供試タイ
ヤ７では０．６４　（第１プライにＬＸ　３Ｘ０．３０
を使用）２、供試タイヤ８では１．００　（第１プライ
に第２プラ″：Ｉと同一の１ｘ　５ｘ０．２３を使用）
、比較タイヤ９では１．４０（第１プライに　ＬＸ　　
５Ｘ０．２５を使用）とした。ここで、第２プライの補
強素子は、１×５Ｘ０．２３を使用している０次に、こ
のような各タイヤに正規内圧を充填するとともに正規荷
重を負荷し、スリップ角８度を与えながら時速５ｋｍで
走行させ、このときの各タイヤの内面のバックリング量
を内面レーザー測定法を用いて測定した。その結果を第
５図に、前記値Ｃの値がｉ、ｏｏである供試タイヤ８を
指数１００として示す。この第５図から明らかなように
、値Ｃが１．００を超えると、バックリング量が増加し
、その結果、踏面の浮き上がりが大きくなる、即ち、接
地性が悪化するのである。

したがって、実際に使用できるのは、前記値Ｃが１．０
０以下のときだけである。

ｌ１豊１１ 以上説明したように、この発明によれば、プライ端での
セパレーションを防止できるとともに、ベルト層に埋設
された補強素子の疲労破壊を防止することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す子午線断面図、第２
図は一部が破断された第１図のＸ−Ｘ矢視図、第３図は
荷重とコーナリングパワーとの関係を示すグラフ、第４
図は値Ｂとコーナリングパワーとの関係を示すグラフ、
第５図は値Ｃとバックリング量との関係を示すグラフで
ある。 ｌ・・・空気入りタイヤ　　８・・・カーカス層１１・
・・カーカスプライ　１２・・・コード１４・・・ベル
ト層　　　　１５・・・１１プライ１６・・・第２プラ
イ　　　１８・・・補強素子２０・・・補強素子 Ｓ・・・タイヤ赤道面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）タイヤ赤道面にほぼ直交する多数本のコードが埋
   設された少なくとも１層のカーカスプライからなるカー
   カス層と、カーカス層の半径方向外側に配置されたベル
   ト層と、を備えた空気入りタイヤにおいて、上記ベルト
   層を、内部に初期伸びが大きく螺旋状に多数回巻き付け
   ることによりタイヤ赤道面と実質上平行に延びる金属補
   強素子が埋設された第１プライと、第１プライに重なり
   合うとともに幅方向両側端に切断端を有し、内部にタイ
   ヤ赤道面に対して１５度から７５度の角度で交差する多
   数本の金属補強素子が埋設された単一層の第２プライと
   、から構成し、前記第１プライに埋設された補強素子の
   全重量を、第２プライに埋設された補強素子の全重量の
   ０．５倍から１．５倍の範囲内としたことを特徴とする
   空気入りタイヤ。
2. （２）前記第１プライに埋設された補強素子の曲げこわ
   さが、前記第２プライに埋設された補強素子の曲げこわ
   さ以下である請求項１記載の空気入りタイヤ。