JPS63134307A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ラジアル・プライ・タイヤのベルト及びカー
カスのコードに全芳香族ポリエステル繊維を有効利用す
ることにより、タイヤ転勤抵抗を減少させると共に高速
性、耐久性、及び操縦安定性に優れたタイヤを提供する
ものである。

〔従来技術〕

自動車の普及、高速道路の充実と共に、タイヤのラジア
ル化が進み、乗用車用のラジアル化率は８０％強、トラ
ック、バス用タイヤのラジアル化率は５０％強にも達し
ている。

このように、ラジアルタイヤが普及してきたのは、その
独特なラジアル構造により耐摩耗性、耐高速性、操縦安
定性が従来のバイアスタイヤに比べて優れていることに
起因している。

良く知られているラジアル・プライ・タイヤの構造は、
トレッド部とそのトレッド部の両肩で、それに連らなる
一対のサイド部とサイド部の内周にそれぞれ形成した一
対のビード部をそなえ、タイヤの半径方向にコードを配
列してなるカーカス、及びカーカスを取巻くベルトより
構成されている。

前記カーカス部、ベルト部はビード部と共にタイヤの強
度を保持する重要な役割をもっている。

そして、一般的に、ベルトはタイヤ周方向に対しコード
を１０°〜３０°に配列した２層以上のプライから成り
、また、カーカスは周方向に対しほぼ９０°に配列され
た１層または２層のプライから形成されている。

ラジアルタイヤの特徴は、前記ベルト、カーカスにある
。カーカスはタイヤに柔軟性を与え、ベルトはカーカス
を拘束し、それは、あたかも桶の“タガのような役割を
もっている。このベルトにより、トレッド踏面部がかた
められるため、トレッド踏面部の動きが押さえられ、前
記良好なタイヤ特性が得られる。

昭和４８年のオイルショック以来、省エネルギーが叫ば
れ、自動車においてもその低燃費性は大きな車両特性と
なり、従来タイヤに比べ、良好なタイヤ特性をもつラジ
アル・プライ・タイヤにおいても様々な角度から改善が
要求されている。

自動車における低燃費性は、エンジンの熱効率を向上さ
せることと、いかに走行抵抗を低減化させることができ
るかによる。

自動車にとって重要部品の一つであるタイヤは、走行抵
抗に大きく影響するもので、前記低燃費化の一翼をにな
うものである。

この車両の走行抵抗は、一般に、■各軸受摩擦などの機
械的損失に起因する転勤抵抗、■空気抵抗、■勾配抵抗
、■加速抵抗、および■タイヤ転動抵抗、と大別するこ
とができる。このうち前記■のタイヤ転勤抵抗の占める
割合は、車両の速度によって変化するが、空気抵抗の小
さい１１００ｋ／ｈ以下の速度域−では５０％以上に達
すると言われている。

タイヤの転勤抵抗は更にそのメカニズムから分析すると
、（ａ）ヒステリシス・ロス、（ｂ）摩擦抵抗、（Ｃ）
空気抵抗に分けられ、このうち前記ヒステリシス・ロス
はタイヤ転勤抵抗の９０％以上を占めると言われている
。

このヒステリシス・ロスを低減させることが、前記タイ
ヤ転勤抵抗を低減化するのに極めて有効であることは言
うまでもない。

そして、このヒステリシス・ロスによって生ずる転勤抵
抗は、次式によって表わされることが一般的に知られて
いる。

転勤抵抗＝Ｈ／２πｒ ここで、 Ｈ＝ΣＵｉ−ｓｉｎδ・Ｖｉ ｒ−タイヤ半径 Ｕｉ　：タイヤ各部の歪エネルギー ｓｉｎδ：タイヤ各部のエネルギー損失量Ｖｉ　：タイ
ヤ各部の体積 これから、ヒステリシス・ロスを小さくする要因をタイ
ヤ半径を一定として考えると、ヒステリシス・ロスはＵ
ｉｓ　ｓｉｎδ、Ｖｉに影響を受けることがわかる。

Ｕｉは、タイヤ形状、その他、外的要因によって影響を
受は易く、また、それを定量的に把握することはむずか
しい。このため、ヒステリシス・ロスを小さくする手段
として、現在、一般的に用いられているのはｓｉｎδ、
Ｖｉを小さくする方法が取られている。

これまでにｓｉｎδ、Ｖｉを小さくする方法として取ら
れてきたのはｓｉｎδについては低発熱トレッド、コン
パウンドの採用、また、タイヤのベルト部の剛性を高め
る事により踏面の変形を小さくしエネルギー損失を小さ
くする方法、また、Ｖｉについては各部材の軽量化であ
る。トレッド、コンパウンドを低発熱化すると、湿潤路
特性が低下し、ウェット路面に於ける安全性が低下し、
安易にこの方法を取ることができない。また、タイヤベ
ルト部の剛性を高くする方法は、乗心地が悪化する為、
限度がある。

また、各部材の軽量化は効果があるが、しかし、単純に
各部材の重量を軽減するだけでは、耐久性が低下するだ
けでなく、タイヤの基本性能が低下してしまうので、現
行、基本性能を維持し、各部材を軽量化することはむず
かしいことは周知の事実である。これらのむずかしい条
件の中で、タイヤの軽量化を計るには、従来の材料に匹
敵する特性をもつ新材料で、しかも、軽量な新材料が要
求されていた。

〔発明の目的〕

本発明は、転勤抵抗を減少させると共に高速性、耐久性
、操縦安定性を向上せしめたラジアルタイヤを提供する
ことを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は、ラジアルタイヤであって、該タイヤの補強層
に、引張強度１５ｇ／ｄ以上、引張弾性率３００ｇ／ｄ
以上の全芳香族ポリエステル繊維に下記撚り係数Ｋが８
００〜２８００の範囲となるように撚りを付与したコー
ドを用いてなるラジアルタイヤを要旨とする。

Ｋ＝ＴＪ■− に：撚り係数 Ｔ：撚り数（Ｔ／１０ｃｍ） Ｄ：コードの総デニール数 以下、本発明の構成につき詳しく説明する。

現在、一般に用いられているラジアルタイヤのうち乗用
車用ラジアル・プライ・タイヤの構造は、タイヤ周方向
に対し、コードをほぼ９０゜に配列したカーカスプライ
とタイヤ周方向に対しコードを１５°〜３０°に配列し
たベルトより構成されている。

そして、カーカス部材としては、ナイロン、ポリエステ
ル等の有機繊維が用いられている。

ベルトには、スチールが主として用いられている。

スチールは初期モジュラスが前記有機繊維より大きく、
このため、ベルト部の剛性が高められ、前記乗用車用ラ
ジアル・プライ・タイヤの優れた特性を保持する上で重
要な材料となっている。

しかし、一方、スチールは重量当りの引張強さが極めて
低いので、タイヤ重量、特にベルト部の重量が大きくな
り、このためスチール・ベルトの重量はタイヤ全体の重
量の１５〜１７％を占めている。

即ち、ベルト部の重量を如何に低減するかと言うことが
、タイヤ転勤抵抗を減らす上に重要となっている。

軽量化という面で考えれば、ベルト材とじて前記有機繊
維があるが、これらは初期モジュラスがスチールより低
いため、ベルト部の剛性が不足し、操縦安定性、耐摩耗
性が低下し、また、高温時のモジュラス低下により、高
速走行時の耐久性が悪くなり、スチールの代用として使
用できない。従って、スチールに代りうる軽量かつ高強
度、高弾性な繊維素材の開発が望まれていた。

本発明者等は、種々検討の結果、芳香族環とエステル結
合からなる全芳香族ポリエステル繊維を有効に利用する
事によりスチールベルトタイヤに比較し、かなり重量を
軽減でき、又、諸性能を満足できる事がわかった。

一般に、乗用車用ラジアル・プライ・タイヤは、カーカ
スとベルト材をそれぞれの機能に合わせで異種材料を使
用しているが、本発明コードはベルト、カーカスにそれ
ぞれ同一種類の材料を使え、生産性の面でも有利となる
。

本発明の空気入りタイヤに使われる全芳香族ポリエステ
ル繊維は、次のような材料である。

即ち、下記に示すような芳香族ジカルボン酸、芳香族ジ
オール、芳香族ヒドロキシカルボン酸から選ばれる２つ
以上の化合物から共重合する事で得られる全芳香族ポリ
エステル繊維である。

Ｈ これらの繊維は、一般に、分子が剛直な為、耐屈曲疲労
性が悪く、タイヤの補強に用いる場合には適切な撚りを
付与してやる必要がある。

即ち、下記式で表わされる撚り係数Ｋが８００〜２８０
０の範囲にある撚りを付与する必要がある。

特に、この繊維をベルト層に用いる場合には８００〜２
２００、カーカス層に用いる場合には１３００〜２８０
０がより好ましい。

ベルトに用いる場合、撚係数が高すぎると強度、モジュ
ラス（引張弾性率）が大きく低下し、特にモジュラスの
低下はベルト剛性を低下させ、操縦安定性を悪化させる
。

一方低すぎるとコードの収束性が低下し、接着性が低下
する為、タイヤの耐久性が低下する。

一方、カーカスに於いては、撚数が低いと耐疲労性が低
下するのでタイヤの耐久性が低下し、又、撚数が高すぎ
ても強度、モジュラスが低下し、操縦性能の悪化や高速
性能の低下という問題を生ずる。

Ｋ＝ＴＪ１− に：撚り係数 Ｔ：撚り数（回／１０ｃｍ） Ｄ：コードの総デニール数 また、撚りを付与される前の全芳香族ポリエステル繊維
の引張強度は１５ｇ／ｄ以上、好ましくは２０ｇ／ｄ以
上、又、引張弾性率は３００ｇ／ｄ以上、好ましくは４
００ｇ／ｄ以上である事が必要である。

何故ならば、耐疲労性、接着性を改良する為に撚りを付
与すると強度、モジュラスは大きく低下する。従って、
スチールコード代替としての適切な強度、モジュラスを
有するコードを作成する為には、上記強度、モジュラス
を有する繊維を用いる必要がある。

このようにして得られたコードは、接着剤を塗布し熱処
理した後、ゴムに埋設され用いられる。

この繊維コードに対しては、接着の観点から、エポキシ
樹脂やイソシアネート化合物で前処理した後に、レゾル
シン・ホルマリン・ラテックスの混合物（ＲＦＬ）で処
理する事がより好ましい。

以下に実施例を示す。

〈実施例〉 本発明の空気入りタイヤに使用する全芳香族ポリエステ
ル繊維として叶オキシ安息香酸（Ｉ）と２オキシ６−ナ
フトエ酸（ＩＩ）の共重合で得られた下記式（Ｉ）で表
わされる ＯＯＨ ポリマーを熱溶融紡糸し、熱処理する事で製造した。こ
の繊維は５ｄのフィラメント多数本からなる１５００　
ｄの繊維で、引張強度は２３ｇ／ｄ　、引張弾性率は５
６０ｇ／ｄの特性を有するものである。

この糸条に下撚を加え、さらに下撚を加えたコードを２
本合せて上撚りをかけ、１５００ｄ／２のコードを作成
した。

この際、撚り係数の異なる４種のコードを作成した。こ
れらのコードに、水溶性エポキシ樹脂を１％付着させ、
熱処理した後、さらにＲＦＬを８％付着させ熱処理し、
接着処理コードを得た。得られた接着処理済コードａ　
−ｄの特性を表１に示す。

ａ　　　　ｂ　　　　　ｃ　　　　ｄ 注） 測定法はＪＩＳ　Ｊ　１０１７に準拠。

前記コードａ〜ｄを用いてタイヤを試作し、評価した。

試作タイヤは２０５／６０Ｒ１５である。

評価項目は、高速耐久性能、耐久性能、転がり抵抗、操
縦安定性、及びタイヤ重量である。

高速耐久性能及び耐久性能はＪＩＳ　Ｄ　４２３０に準
拠し、テストを行った。又、転がり抵抗は、タイヤをド
ラム上で周速１５０ｋｍ／ｈｒで回転させ、その後、ド
ラムを随行運転させ、ドラムの減衰速度と時間の関係か
らタイヤとドラムの転がり抵抗を算出し、無負荷時のド
ラムの回転抵抗を差し引いてタイヤ転がり抵抗とした。

操縦安定性は、テストドライバーによるフィーリングテ
ストによった。

くベルトテスト〉 タイヤの仕様。

前記コードａ、ｂ、ｄの各々をベルトに用いたタイヤを
作成した。コードを５　ｃｍ当り５５本の打込み数にて
、コード角度がタイヤ周方向に対し２４°となるように
、カーカス層側ベルト層に配置し、その左右両端をトレ
ンド部側に折り曲げ、さらにこの各折曲部によってトレ
ッド部側ベルト層（カーカス層側ベルト層に交差してな
るタイヤ周方向に対し２４°のコード角を有する）の左
右両端を被覆した、所謂フォールデッドベルト構造とし
た。

また、対比としてスチールコードをベルトに用いたタイ
ヤも作成した。使用したスチールコ一層はＩ　Ｘ　５　
（０，２５）である。

このタイヤのベルト構造は、下記の仕様である。

５ω当り４０本の打込み数にてタイヤ周方向にコード角
が２１°となるようにし、互いに交差した２層ベルト構
造である 上記ベルトテストのタイヤのカーカスは、ポリエチレン
テレフタレート繊維１５００ｄ／２撚り数４０　Ｘ　４
０回／１０ｃｍを用い、コード角度がタイヤ周方向に対
して９０°となるよう、又、タイヤ赤道面で５ｃｍ当り
４０本の打込み数となるよう一層配置した。

第１図に）、■に前記コードａ、ｂ、ｄをベルトに用い
たタイヤ構造を、また、第２図にスチールコードをベル
トに用いたタイヤ構造を示す。

これらの図において、左右一対のビードワイヤ３．３間
にカーカス層４が装架されており、トレッド１において
はカーカス層４の上にベルト層５がタイヤ周方向ＥＥ’
　に環状に配置されている。第１図■においては、第１
図■に示すように、下側ベルト層５ｄの両端部が上方に
折り曲げられて折り返され、上側ベルト層５ｕの両端部
を覆っている。２はサイドウオールである。

〈カーカステスト〉 ａ、ｃ、ｄのコード各々を用い、コード角度がタイヤ周
方向に対して９０°となるよう、又、タイヤ赤道面で５
　ｃｍ当り４０本の打込み数となるよう一層配置したタ
イヤを作成した。

このタイヤのベルト構造は、前記ベルトテストでスチー
ルコードを用いたものと全て同一の仕様である。

タイヤ評価結果を表２に示す。

（本頁以下余白） 表２に示すように、本発明のコードをタイヤのベルトに
用いた場合、タイヤの重量が軽減し二転がり抵抗が従来
タイヤに比較し明らかに良くなる。又、操縦安定性も従
来タイヤと変わらないレベルが得られる。又、撚り係数
が８００未満の場合、高速耐久性や耐久性能が低下する
。このタイヤはいずれも、ベルトコードの接着悪化に起
因するベルトエツジセパレーションによる故障である。

一方、撚り係数が２８００を超えると、コードのモジュ
ラスが低下する結果、ベルト部の剛性が低下し、操縦安
定性が低下し、又、高速耐久性能も改善されない。

一方、タイヤのカーカス材として用いた場合、タイヤ重
量は軽減しないが、カーカス材のハイモジュラス性によ
り高速耐久性能が向上し、又、転がり抵抗も改善される
。これは、カーカスコードがハイモジュラス故に、ベル
ト部のタイヤ回転走行中のセリ上り現象が抑制される結
果と考えられる。

カーカスコードとして用いた場合、撚り係数が低いと耐
久性能が極めて悪化する事がわかる。

又、撚り係数が高すぎると何ら従来タイヤと変わらない
特性となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のコードをタイヤのベルトに
用いる事により、高速耐久性、耐久性、操縦安定性を損
なう事なくタイヤの軽量化がはかれ、又、転がり抵抗が
低減できる。又、カーカスに用いる事でも高速耐久性、
転がり抵抗が従来タイヤ以上に改善される。尚、本発明
のコードは、トラック、バス用タイヤ等にも用いられる
事は言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図に）はタイヤの一部切欠き半断面斜視説明図、第
１図■は第１図に）におけるベルト層の構造を示す断面
説明図、第２図は別のタイヤの一部切欠き半断面斜視説
明図である。 １・・・トレッド、２・・・サイドウオール、３・・・
ビードワイヤ、４・・・カーカス層、５・・・ベルト層
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ラジアルタイヤであって、該タイヤの補強層に、引張強
   度１５ｇ／ｄ以上、引張弾性率３００ｇ／ｄ以上の全芳
   香族ポリエステル繊維に下記撚り係数Ｋが８００〜２８
   ００の範囲となるように撚りを付与したコードを用いて
   なるラジアルタイヤ。 Ｋ＝Ｔ√Ｄ Ｋ：撚り係数 Ｔ：撚り数（Ｔ／１０ｃｍ） Ｄ：コードの総デニール数