JPS5847364B2 - 乗用車用ラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は乗用車用ラジアルタイヤにおける操縦性能の改
善、乗り心地の維持ならびにタイヤの軽量化をはかるこ
とを目的とするものである。

ラジアルタイヤにおいて、スチールコードベルトを有す
るものはＣ−Ｐ（コーナリングパワー）特性が良くて操
縦性能にすぐれているが乗り心地に問題を有しており、
一方、有機繊維コードベルトを有するものは乗り心地の
良さにすぐれているがＣ−Ｐ特性に問題を有しているこ
とはよく知られている。

そこで両者の利点を併せ有するようなタイヤを得るべく
種々の試みがなされている。

例えばベルトにスチールコードを用い、路面の凹凸に乗
り上げた際発生する衝撃振動をビード部に設けた緩衝層
で吸収する方式、また有機繊維コードのベルトに短繊維
を配合したゴムよりなる補強層を当接する方式などが提
案されている。

しかしながらそれ等各方式は製造上での工程が増大する
のでコスト高となるし、タイヤ重量の増加によって燃費
の高騰を招く問題があり、コスト減および省エネルギー
の目的に叶わない欠点があるのが難とされていた。

このような実状に鑑みて、本発明は操縦性能および乗り
心地にすぐれていながら、しかも製造工程の単純化と、
タイヤ軽量化とをはかつて所期の目的を達戒し得るごと
き新規な乗用車用ラジアルタイヤを提供すべく発明され
たものであり、特に１層のスチールコードプライと、少
くとも１層の有機繊維コードプライとを特定のコード角
関係の下で重合してベルト層を構成したところに特徴が
存するものである。

かかる特徴を有する本発明の内容に関して、以嚢会下に
図面を参照しつつ詳細説明する。

空気入りタイヤにおける操縦性能面の特性を考察すると
、タイヤ接地面内の垂直軸まわりの曲げ剛性が大きいタ
イヤは車輛が旋回するときの遠心力で進行軌道からタイ
ヤがそれようとするのを軌道内に留める作用が大きく、
従って操縦性能が良いとされる。

このときの力をＣ−Ｐ（コーナリングパワー）として定
量的に表わしている。

一方、乗り心地については、石などにタイヤが乗り上げ
たとき、凹凸の形状に沿ってトレッド面が容易に変形し
得る如き厚み方向曲げ剛性の小さいタイヤは乗り心地が
良い。

バイアスタイヤに比較して、タイヤのトレッド部にスチ
ールコードを周方向に対して小さい角度で交叉配夕１ル
たベルト層を有するラジアルタイヤは、トレッド部の剛
性が大きく、耐摩耗性、操縦性はすぐれているが、乗り
心地の面で劣っている。

一方、レーヨン、ポリエステルなどの有機繊維コードを
配列したベルト層を有するラジアルタイヤは、前述のス
チールラジアルタイヤと前記バイアスタイヤに対して中
間的性能を有している。

このことは下記の各ベルト用コード特性表において引張
弾性率を参照すれば容易に理解できる。

タイヤに使用されるベルト層の剛性を高めるには、タイ
ヤ周方向の引張り剛性と横変形に対する剪断剛性を高く
すればよく、引張り剛性と剪断剛性とはコードの配列角
度によって大きく変り、コード配列角に対しての引張り
剛性と剪断剛性とは逆相関の傾向にあり、両者を勘案し
て１０〜３００の範囲内が実用範囲とされている。

また、ベルトの剛性はその巾が広い方が大きく特に弾性
率の大きいスチールコードベルトプライの巾を広くする
ことが必要で、その巾はトレッド巾の８０〜１００％に
するのが好ましい。

スチールコードベルトプライ巾が８０％以下ではコーナ
リングパワーが小さく、巾が１００％以上ではベルトフ
ライ端のトレッドゴム側面近傍に達するのでトレッドゴ
ム側部に亀裂が入りやすいことが知られている。

このような理論的背景にもとづいて、本発明に係るラジ
アルタイヤは１層のスチールコードプライと、ポリエス
テル、ビニロン、ポリアミドの如き有機繊維コードを有
する少くとも１層の有機繊維コードプライとを重合して
ベルト層を形成することによって、操縦性、乗り心地感
の両面の改善をはかったものであって、第１図および第
２図に例示する如く、１対のビードコア７に定着したカ
ーカスプライ５の中央部分とトレッドゴム６との間に挿
入した環状のベルト層３を、コード角３００以下の１層
のゴム付スチールコードプライ１と、該プライ１とはコ
ードが交叉するコード角３０°以下の１層のゴム付有機
繊維コードプライ２との重合によって形戒している。

このような理論的背景にもとづいて、本発明に係るラジ
アルタイヤは１層のスチールコードプライト、ポリエス
テル、ビニロン、ポリアミドの如き有機繊維コードを有
する少なくとも１層の有機繊維コードプライとを重合し
てベルト層を形或することによって、操縦性、乗り心地
感の両面の改善をはかったものであって、第１図および
第２図に例示する如く、１対のビードコア７に定着した
カー力スプライ５の中央部分とトレッドゴム６との間に
挿入した環状のベルト層３を、コード角３０°以下の１
層のゴム付スチールコードプライ１と、該プライ１とは
コードが交叉するコード角３００以下の１層のゴム付有
機繊維コードプライ２との重合によって形戒している。

前記カー力スプライ５はコード角が略々９０°のコード
を有する通常のカー力スプライ５である。

しかして両図に示すタイヤは、ベルト層３においてショ
ルダ一部分に位置する両側端を補強することによってＣ
−Ｐ特性をより向上させているが、第１図々示例はカー
力スプライ５に近い方のゴム付有機繊維コードプライ２
をゴム付スチールコードプライ１に比べて広巾のものを
用い、その両側端部をゴム付スチールコードプライ１の
対応する側端部に沿って適当長折り返しの上密着するこ
とにより、ベルト層３の端部を補強した構造であり、一
方、第２図々示例は有機繊維コードプライ２のゴムに比
べて硬度が高い配合ゴムからなる補強ゴム４をベルト層
３の両側端部に当接することにより、同じくベルト層３
の端部を補強した構造となしている。

かかる構造となしたラジアルタイヤは、ベルト層を有機
繊維コード単独で構成したものと、乗り心地については
略々同じとなり、一方、操縦性能はスチールコード単独
でベルト層を構成したもの→１と略々同等となることが
後述する比較実測の結果明らかとなった。

また、有機繊維コードをベルト層に用いた通常のベルト
は４層のプライで構成し、スチールコードを用いたベル
トは２層のプライで構成しているものであるが、前述の
両例のタイヤはスチールコードプライ１１層と有機繊維
コードプライ２１層とで構成しているので、ベルト重量
が著しく軽くなり、タイヤの軽量化に寄与するものであ
ることは言う迄もない。

ところでタイヤの強力の面を考えると、ラジアル方向に
ついてはカーカスプライが負担し、周方向についてはベ
ルト層３が負担しており、単一材料でベルトプライを形
或するときは左り向きと右向きのべルトプライの物性に
大きな差が無いので、強度に関し厳密な計算をしなくて
もよいが、引張り弾性率に著しい差のあるスチールコー
ドと有機繊維コードとを、２層に交叉配夕１ルた場合、
コードの配列角度を厳密に計算しないと一方に応力が集
中してコードが切断することがある。

交叉した両コードプライ層に強力を分担させるには、ベ
ルトを一方向強化シートの積層体と考え、タイヤ周方向
の複合引張弾性率をほぼ同じ大きさにし、両者に均等に
張力が加わるようにするのが望ましいことである。

一方向強化シートのコード角と複合弾性率との関係につ
いて種々の理論式が出されているが、それ等は何れも複
雑な算式で電子計算機の助けを必要とし、専門知識を有
するもの以外は自在に扱うには難点があり、また、実測
値とは完全な一致は得られていない。

従来知られているそれ等の式を仔細に検討したところ、
本発明者等は次の近似式が実測値と比較的合致すること
を見出すに至り、この近似式によってベルト層３におけ
るプライの複合弾性率を容易に算出し得て、所期の目的
に叶うラジアルタイヤを設計段階で簡単に決定すること
が可能となった。

上記計算式によって計算した値が適正であることを立証
するために、１×４本Ｘ０．２２％の構造をもったスチ
ールコードを２ ２本／ ２ ５．４ｍｍのエンド数に
して、引張弾性率ｌ．５ｋｇ／／ｎｆＬのゴムに埋設し
た厚み１．１間のゴム付スチールコードプライの複合弾
性率Ｅｓと、１５００デニール／３本撚のポリエステル
コードをエンド数１７本／２５．４能にして、引張弾性
率ｌｖ！Ａのゴムに埋設して厚み１．３間のゴム付有機
繊維コードプライの複合弾性率Ｅｔとが角度に対する関
係を、前記式によって算出したものと実測値とで対比し
たところ、第３図に示す如き結果が得られ、計算式が近
似値を得るものとして適当であることが明らかとなった
。

しかしてスチールコードと有機繊維コードの各プライを
交叉配夕１ルたベルト層においてその特性を検討したと
ころ、ｌｏｇＥｓとｌｏｇＥｔとをほぼ同じ大きさにす
ることによって周方向の張力に対抗する強力を適正に分
担し、しかも少量の材料を有効に作用させながら強力の
大きいベルトが得られることが判った。

この場合、ｌｏｇＥｔのｌｏｇＥｓに対する比が、０，
８５〜１，１５の範囲になるのが望ましいことが明らか
となった。

ベルトの両側端ではコードの交叉によって形或されたネ
ット構造が有効に作用せず、いわゆるベルト端における
剛性の肩落ち現象があり、実質的に有効なベルト幅は配
置した実際の幅よりも狭くなる。

従って第１図、第２図に図示するように、有機繊維コー
ドプライを折り返してベルト端を補強するか、硬度の高
いゴムでベルト端を補強することによって有効ベルト幅
が大きくなり、操縦性能すなわちコーナリングパワー特
性が向上する。

通常使用されている幅１２０ｍｍのべルトプライを一方
向強化シートとしてみなして有効に作用していない幅を
計算すると、両側端部の各々に全幅の約１５％程度の部
分があり、従ってその約２倍の量、２０〜３０％を折り
返しによって重ねるのが好ましい。

一方、ベルト端の補強ゴムは有機繊維コードの埋設ゴム
よりもＪＩＳ硬度で５度以上大きいことが好ましい結果
を得た。

次に本発明タイヤの実施例としてスチールコードプライ
１層と有機繊維コードプライ１層の重合になるベルト層
を用いたラジアルタイヤの数種を挙げ、比較例タイヤと
ともに性能を対比した結果を示すと下記の通りである。

なお、スチールコードプライと、これに隣接する有機繊
維コートプライとがほぼ同じ周方向の複合弾性率である
範囲内のものであれば、有機繊維コードと同じ方向にさ
らに有機繊維コードプライを１層以上追加することは当
然本発明の範囲に含まれるものである。

実施例 １ 引張弾性率１ ６． ６ ８ ０ ’９／，，ｉのスチ
ールコードをエンド数２２本／２５．４ｍｍの割合で引
張弾性率１． ５ ｋｇ／ｎ，４のゴムに、コードの体
積率０．１８になるよう埋設してコード角が２００にな
るよう配置した幅１２０ｍｍのゴム付スチールコードプ
ライ１の下に、弾性率８ ０ ０ ｋｇ／ｎ，ｊのポリ
エステルコードをエンド数１７本７２５．４ｍｍの割合
で弾性率０．８嗅４ｄ、硬度６５（ＪＩＳ）のゴムに、
コードの体積率が０． ２ ５ ９になるよう埋設して
スチールコードと反対向きにコード角が１３° になる
よう配置したゴム付ポリエステルコードプライ２０両端
を各々３０ｍｍ折り返し、スチールコードプライ１の両
端を包むようにして当接したベルト層３をカーカスプラ
イ５とトレッドゴム６の間に配置したラジアルタイヤ（
サイズ１６５ＳＲ１３、トレッド巾１３０ｍｍ）に形成
した。

（以下各例については同サイズ） 実施例 ２ 実施例１に用いたのと同じベルトプライを素材としてい
るが、ポリエステルコードのコード角が１７°であり、
かつ折り返しの幅が２５ｍｍである点が実施例１と異な
っているラジアルタイヤ。

実施例 ３ 実施例１に用いたのと同じベルトプライを素材とし、ゴ
ム付スチールコードプライ１をコード角１５° に配夕
１ル、一方、ポリエステルコードプライ２をその上にコ
ード角１５°で配置してなるベルト層３０両端を覆うよ
うにしてＪＩＳ硬度７５度の補強ゴム４を当接したベル
ト構造のラジアルタイヤ、 比較例 １ 実施例１に用いたのと同じベルトプライ素材を用いたゴ
ム付スチールコード層をコード角２５°で、ゴム付ポリ
エステルコード層をコード角１５°でスチールコード層
の上に配置した以外は実施例２と同構造のタイヤ。

比較例 ２ 実施例１で用いたゴム付ポリエステルコード層※※を４
層交互にコード角２０°で交叉するよう積層してなるベ
ルト層を有する従来のタイヤ。

比較例 ３ 実施例１に用いたゴム付スチールコード層の２層を、コ
ード角が相互に反対向きで２０°になるように積層した
ベルト層を有する従来タイヤ、試験方法 操縦性能：米国自動車技術者協会規格（ Ｓ ｏｃｉｅ
−ｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉ−
ｎｅｅｒｓ ） ＳＡ．Ｅ−Ｊ １ １ ０ ６に記
載の方法に準じて、内圧１．９ｋｇ／６１１￥荷重４２
０ｋｇ，スリップ角２°にお けるコーナリングパワー（Ｃ−Ｐ） を測定し、従来タイヤ（比較例２） を１００として指数表示、 乗り心地二車輛の進行方向直角に三角柱を付設した路面
を５ ０ ”／Ｈの速度で通過 するときの上下方向振動の振幅を測 定し、その逆数の比を従来タイヤ （比較例２）を１００として指数表 小、 ドラムテスト：米国自動車安全基準ＦＭＶＳＳ１０９の
規定の条件でドラムテストを行っ た後、タイヤを解体してコード切断 の有無を観察する。

コード切断の無いものは○、切断の認められるもの は×で表示。

これらの実験の結果、ｌｏｇＥｔ／１ｏｇＥｓの値が凡
そ１．０±０．１５の範囲となるようスチールコードと
有機繊維コードの各コード角を設定したとき、操縦性能
は１ｏｇＥｔ／ｌｏｇＥｓが大になるに伴って向上する
が乗り心地は僅かに低下する。

しかし乗り心地は従来タイヤのうちで最良のものと比し
て遜色のない程度に良好であることが判明した。

本発明は以上詳記したことから明らかなように、１層の
スチールコードプライがコーナリング特性の向上に寄与
し、一方少なくとも１層の有機繊維コードプライが乗り
心地良さの保持に寄与して両特徴を十分に発揮し得るす
ぐれた乗用車用ラジアルタイヤを提供することが可能で
ある。

しかも、スチールコードプライがｌ層だけであるので、
ベルトの重量を著しく軽くし、タイヤ全体の軽量化をは
かつて燃費の向上に果す役割りは多大である。

一方、タイヤ製造面においては、一般のラジアルタイヤ
製造工程を改変することなく、容易にかつ能率的に量産
できるのでタイヤ製品コストの低減が果される。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明タイヤの各例を左半部示し
た断面図、第３図はタイヤに用いるベルト層のコード角
と複合弾性率の関係を実測値と演算値との対比で示した
線図である。 １・・・・・・ゴム付スチールコードプライ、２・・・
・・・ゴム付有機繊維コードプライ、３・・・・・・ベ
ルト層、４・・・・・・補強ゴム、５・・・・・・カー
力スプライ、６・・・・・・トレッドゴム、７・・・・
・・ビードコア。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コード角が略々９００のコードを有し、両端を１対
   のビードコアに定着したカーカスプライと、トレッドゴ
   ムとの間にベルト層を有しており、該ベルト層をコード
   角３００以下の１層のゴム付スチールコードプライと、
   このスチールコードプライとはコードが交叉するコード
   角３０°以下の少なくとも１層のゴム付有機繊維コード
   プライとの重合により形成せしめると共に、前記ベルト
   層の各コードプライについてタイヤ周方向複合弾性率Ｅ
   を下記式で求め、前記ゴム付スチールコードプライの複
   合弾性率の対数値に対する前記ゴム付有機繊維コードプ
   ライの複合弾性率の対数値の比が１±０．１５の範囲に
   なるように、ゴム付有機繊維コードプライのコード角を
   設定してなることを特徴とする乗用車用ラジアルタイヤ
   。 ２ ベルト層が、ゴム付有機繊維コードプライの両側端
   部な折り返してベルト層両側端を補強している特許請求
   の範囲第１項記載の乗用車用ラジアルタイヤ。 ３ ゴム付有機繊維コードプライの前記折り返し部がベ
   ルト層の幅に対して２０乃至３０％の幅を有している特
   許請求の範囲第２項記載の乗用車用ラジアルタイヤ。 ４ ベルト層が、ゴム付有機繊維コードプライのゴムに
   比し、ＪＩＳ硬度で少くとも５度高い配合ゴムの補強体
   を、該ベルト層の両側端部に当接して有する特許請求の
   範囲第１項記載の乗用車用ラジアルタイヤ。