JPS5839438A - 乗用車用ラジアルタイヤの製造法 - 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】 この発明はペルトゲライの端部を補強した乗用車用ラジ
アルタイヤの製造法に関する。

自動車を高速走行すると、タイヤにはタイヤ回転による
遠心力が作用し、この遠心力は式遠心力＝タイ、ヤ質量
×タイヤ半径×（角速度）２で算出される。タイヤ半径
が比較的に小さい乗用車用タイヤは、同一の高速で走行
するためには、タイヤ半径が小さい分だけ角速度が大き
くなるので、タイヤには大きな遠心力が作用し、この遠
心力がタイヤ重量の約半分を占めるトレッドゴム内に外
周方向の引張〕応力として作用する。ところがトレッド
ゴムに埋設されているベルト層はトレッドゴムに比べて
剛性がはるかに大きいために、上記トレッドゴム内の外
周方向の引張り応力が抑制され、タイヤが半径方向に伸
びるのが阻止されている。

しかしながらラジアルタイヤにおいては、第１図に示す
ように、ベルト層Ｂの中央部ＢｍはスチールコードＣが
互いに交差しているが、ベルト層Ｂの両端部Ｂｅはスチ
ールコードＣの端部ｃｅが上記中央部Ｂｍは剛性が大き
いが両端部Ｂｅの剛性ｉ小さくなっていわゆる剛性の肩
落ちＤを生じている。その結果、第３図に示すようにク
ラウン部ＴＷＫ遠・６カにょる部間方向の引張）応力Ｆ
が作用し九とき、上記ベルト層Ｂの両端部Ｂｅｄ上記上
記引張力応力する抵抗が小さいために、点線に示すよう
にクラウン部ＴＷの両端部が外方に膨゛れてその外面が
凹状に変形する門このような状態のタイヤが接地したと
き忙は膨れた部分に大きに圧縮力が作用することになる
。このようにクラウン部’ＴＷの外面両端部では、遠心
力による伸長と、接地による圧縮とを繰や返した歪を受
けるので、コードとゴムの剥離（セパレーション）を生
ずるなどの問題があった。

上記ラジアルタイヤの問題を解決するために、種々の方
法が提案されている。

ベルト層の幅をトレッド幅と同じかまたはそれよシ大き
くしてベルト層の剛性有効幅を大きくすることが知られ
ているが、この公知の方法ではベルト層の端部が、最も
歪の大きいショルダ部の近くとなって応力が集中し、ベ
ルト層のコード切れなどの故障が発生し易いと、いう欠
点がある。またベルトプライの両端に、熱収縮性コード
をタイヤ円周方向に配列し、加硫工程において熱収縮性
コードを熱収縮させてベルト層を補強する方法（特開昭
４７−１４８０５号公報参照）が知られているが、加硫
工程において熱収縮されたコードはモジュラスが著しく
低下されるので遠心力によってベルトプライ端部が円周
方向に拡張するのを防止する効果は小さく、また高速運
転時の発熱によるタイヤ温度の上昇によってさらにモジ
ュラスが低下して補強効果は小さくなる。さらに一部の
べμドブライの両端部を折り返して他のベルトプライの
端部に重ねて肩落ち現象を防止する方法（特公昭４４−
１９５６１号公報参照）が知られているが、この公知の
方法では輪帯状のべ／１／）プライの両端部を折〕返す
ために多くの工数と特別の設備を必要とし、また両端部
の折シ返し幅が不均一ベなってタイヤのユニフオミテイ
が低下するなどの問題がある。さらにまた最終伸度３％
のスチールコードからなるベルトプライの円周方向外側
゛に、最終伸度４〜８％のスチールコードをベルトプラ
イと同じ幅に設けたパスなどの大型車両用ラジアルタイ
ヤ（特開昭５２−８４６１０号公報、特開昭５４−１２
６３０６号公報参照）が知られているが、上記スチール
コートはスチールフィラメントを束ねてスＦランドとし
これに片寄りを施して最終伸度を大きくしたいわゆる高
伸度コードであって、各スチールフィラメントは隣接す
るスチールフィラメントと線接触をし、かつコード内部
には空隙が存在しており、このコードをゴム中に埋設す
るに際してゴムはコード内部に十分に侵入せず空隙が残
っている。従ってタイヤ走行中に受けた外傷から浸入し
た水が上記タイヤ内部の空隙を伝ってタイヤ全周内部に
浸透してタイヤコードがさび、接着力および強力が低下
し、その結果セパレーションおよヒタイヤー破損を生ず
る。またタイヤ成型時に幅中心部のコードは３〜８％伸
長されるがベルトプライの端部はそれほど伸長されない
ので、上記補強層コードの両端部はかなり大きい残存伸
度を有しているためにモジュラスが小さく、従ってべ〃
ドブライの端部を緊持する作用は不十分であるなどの問
題がある。

本発明者らは、上記ラジアルタイヤのベルトプライ両端
部を補強してタイヤ走行の遠心力によるトレッドゴム両
端部の膨張を防止することを目的として種々研究した結
果、この発明を完成するに至ったのである。

すなわちこの発明は、有機繊維コードがタイヤ円周方向
に対して直角に配列されたカーカスプライの両端部が１
対のビードコアに係止され、該カーカスプライの中央部
の外側に、スチールコードがタイヤ円周方向に対して１
０〜３０度の角度で平行に配列されたベルトプライの少
なくとも２枚を相互に反対方向に重合してなるベルト層
が配置され、上記少々くとも１枚のべ／Ｌ’）プライの
両端部に、円筒コイル状スチールフィラメントがタイヤ
円周方向に平行に配列された補強層が重合され、上記各
層全体が中央部のトレッドゴムとこれに連続するｌ対の
サイドウオールゴムとで覆われてなるグリーンタイヤを
、該グリーンタイヤより若干大きい直径を有するモール
ド内で加硫成型することを特徴とする乗用車用ラジアル
タイヤの製造法である。

との発明のタイヤの軸方向断面構造を第４図によって説
明する。第４図の左半分は加硫成型前のグリーンタイヤ
ＧＴ、右半分は加硫成型されたタイヤＭＴを示すもので
ある。１は有機繊維コードがタイヤ円周方向に対して直
角に配列された１層のカーカスプライであって、このカ
ーカスプライｌの両端部は１対のビードコア２に係止さ
れている。該′カーカスプライｌの中央部の円周方向外
側に、スチールコードがタイヤ円周方向に対して１０〜
３０度の角度で平行に配列された内側ベルトプライ３と
、この内側ベルトプライ３のスチールコードと反対の角
度で平行に配列された外側ベルトプライ４とでベルト層
５が形成され、上記外側ベルトプライ４の幅は内側ぺ〃
ドブライ３の幅よル若千小さくて両端部に段部５ａが形
成されて□− いる。上記外側ベルトプライ４の外側に、内側ベルトプ
ライ３および外側べＡ／）プライ４の端部を覆うように
複数本の円筒コイル状スチールフィラメント６が円周方
向に平゛行に配列された補強層７が重合されている。そ
して上記ベルト層５、補強層７、およびカーカスプライ
１の中央部はトレッドゴム組成物８にて覆われ、カーカ
スプライ１の両側部は上記トレッドゴム組成物８に連続
する１対のサイドウオールゴム組成物９にで覆われてグ
リーンタイヤＧＴが形成されている。

第４図に示す成型タイヤＭＴにおいて、１０１ｉトレツ
ド外周面に成型された凹状のトレッドパターンであり、
その他の符号は上記第４図のグリーンタイヤＧＴと同じ
である。

上記べμト層５の両端部に重合された補強層７の幅は；
ぺ／ｌ／）層５の全幅の５分の１以下、具体的には５〜
５０ｓｏｇが好ましく、特［１０〜４０２１１が好まし
い。補強層７０幅が５層未満であるとベルト層Ｂの端部
Ｂｅの剛性肩落ちを補強することができず、また５０ｇ
ＩＩＩを越えるとシェービング工程における補強層端部
側のスチールフィラメントの伸長率が補強層中心側のス
チールフィラメントの伸長率に比べて小さくな〕、その
結果ベルト層Ｂの端部Ｂｅを緊持する作用が小さくなっ
てベルト層Ｂの端部Ｂｅの補強効果が減少されることに
なる。補強層７を形成する円筒コイル状スチールフィラ
メントは、タイヤ成型工程におけるベルト層Ｂ端部の伸
長に追随するための伸長率と、タイヤ回転時の遠心力に
よるクラウン部端部の膨張に対応する九めの剛性とを具
備するものであり、上記伸長率と剛性とを満足するよう
に円筒コイμ状スチールフィラメントの形状が設定され
る。

一般にカーカスプライに有機繊維コードを使用した乗用
車用ラジアルタイヤは、上下に二分割された簡単外構造
のモールドによって加硫成型され、上記凹状のトレッド
パターン１０を成型するためにモールド内面に形成した
凸状部の先端でグリーンタイヤＧＴのトレッドゴム組成
物８０表面が引き掻かれるのを防止することを目的とし
て、グリーンタイヤＧＴの外径ＲＧは、モールド（図示
されていない）の内径、すなわち成型タイヤＭＴの外径
より小さくしてお勺、グリーンタイヤＧＴが加硫成型中
に膨張されて成型タイヤＭＴが成型されるようにしてお
シ、この際クラウン部ＴＷの中心部の直径ＲＣはクラウ
ン部両端部の直径Ｒ８より大きく膨張される。グリーン
タイヤＧＴをモールド内に１填して加硫成型する工程に
おいては、モールド内の空気を排出させると共にグリー
ンタイヤを均一に膨張させるために、タイヤ内−にプラ
ダ−を介して圧力１〜３　ｋｔｉ／ｃｄのスチームを供
給するいわゆるシェービング工程を経たのち、圧力２０
〜３０４９／ｄの高圧スチームを供給して加圧加熱して
加硫成型を行なうものであるが、上記タイヤ成型時のグ
リーンタイヤの膨張は主として上記シェービング工程で
行なわれる。そして上記タイヤ成型時の膨張により、カ
ーカスプライ１およびベルト層重が外方に伸長され、そ
の伸長程度はトレッドパターン１０の深さ、クラウン部
ＴＷの曲率半径によって異なるが、通常ベルト層５の中
心部の伸長率は３〜８％、ベルト層の両端部の伸長率は
１〜３％である。前記したようにこの発明におト層６の
幅の５゛分の１以下に設けられるものキあるから補強層
７の伸長率は１．５〜６％であることが好ましい。

一方、シェービング工程においてぺμト層５に作用する
応力は、シェービング圧（＆９／ｄ　）とベルト層直径
（ｃＩＲ）との積の２分の１で表わされ、通常の乗用車
用タイヤでは上記ベルト層に作用する応力は＠　ｌ　ｃ
ｍ当り７　ｋｇであると・とが平均的数値である。従っ
て円筒コイル状スチールフィラメントに作用する応力Ｓ
はＬ　５＝７Ｘｌ／ｎ　（但し、ｌは補歓強層の幅ｎ、
ｒｔはフィラメント本数）となる。以上の説°明から理
解できるよう″に、円筒コイル状スチーμフィラメント
がタイヤ成型工程におけるベルト層端部の伸長に追随す
るためには、７×（ｋｔｉ１本）の応力における伸長率
が１．５〜６％であ円筒コイμ状スチールフィラメント
が、呈記のようにタイヤ成型時に伸長されたのちは、タ
イヤ回転時の遠心力によるクラウン部端部の膨張を抑制
するための剛性を有することが必要である。この剛性は
、第５図に示す引張シ応力と伸長率との関係を表わすグ
ラフにおける最大引張シ接線モジュラスによって示され
る。円筒コイμ状スチールフィラメントを伸長すると、
初期には円筒コイル状フィラメントのコイルピッチが長
くなって変形するので小さい応力で伸長率が曲線的に増
大し、更に伸長を続けるとコイルは伸び切ってフィラメ
ント自体が伸長するので伸長率の勾配は大きくかつ直線
的に増大し遂に切断に至る。そして最大引張り接線モジ
ュラスは、上記フィラメント自体の伸長域におけるセ配
が最大になるときの接線の任意の点Ｆに対応する引張り
応力ｆ１および点Ｆにおける伸長率ｍ（％）と接線の引
張シ応力が０における伸長率ｎ（％）との差ｍ−ｎ（％
）をもって次式によ〕算出される。

最大引張〕接線モジュラス＝　（ｍ−ｎ）、ａｘ　１ｏ
ｏＣｋＶｄ＞ただしａはフィラメントの総断面積、（−
）である。

この発明においては、円筒コイル状スチールフイラメン
Ｆの最大引張り接線モジュラスは５０００〜１５０００
Ｖ−であることが好ましい。スチールフィラメントの最
大引張り接線モジュラスが５０００ｋｔｉ／−未満であ
るとベルトプライ端部の受ける遠心力に対する補強効果
は小さくなシ、また１５０００に９／−を越えると円筒
コイμ状に成形したときの上記所望の伸長率が得られに
くい。

上記所望の漫大引張り接線モジュラスを有するスチール
フィラメントをもって、上記所望の伸長率を有する円筒
コイμ状スチールフィラメントを成形するには、スチー
ルフィラメントの太さく直径）、円筒コイル状スチール
フィラメントのコイル外径およびコイルピッチ長さを適
宜に設定することによって得られる。スチールフィラメ
ントの太さは従来のスチールコードに使用されているス
チールフィラメントの太さの範囲であって０．１〜０、
４　ＩＩＩである。円筒コイル状ヌチールフィラメント
のコイル外径の好ましい範囲は、スチールフィラメント
の太さの３〜２０倍、特に好ましくけ４〜１０倍であり
、コイル外径が３倍未満であるとコイルを伸長するのに
大きなカを要し換言すれば上記所望の伸長率は得られず
、またコイル外径が２０倍を越えると補強層の厚みが大
きくなってタイヤ走行時の発熱が多くな〕、セパレーシ
ョン発生の原因となる。コイルのピッチ長さは好ましく
は２０Ｈ以下、特に好ましくは５〜１５０である。

コイルピッチ長さが２０ｍを越えると所定の伸長率が得
られない。

なお、上記スチールフィラメントの太さ、円筒コイル状
スチールフィラメントのコイル外径およびコイルピッチ
長さの範囲であれば所望の伸長率が得られるという意味
ではなく、上記範囲のうちの数値を適宜に選択１組合せ
ることによって所望の伸長率が得られるのである。

上記の性能を有する円筒コイル状スチールフィラメント
で補強層を形成するには、上記スチールフィラメントの
１本ずつを平行に配列したものでもよいし、またスチー
ルフィラメントの数本（２〜２０本）を束ねたスチール
フィラメント束を平行に配列したものでもよい。スチー
ルフィラメント束を使用する場合は、上記円筒コイル状
スチールフィラメントの伸長率の範囲１．５〜６％を規
定するための引張り応力の式５＝７Ｘ１／ｎ中のｎはフ
ィラメント束の個数を使用する。

上記に説明した第５図は、下記第１表に示す各種形状の
円筒コイル状スチールフイ、ラメント束の引張シ応カー
伸長率の関係を示すグラフである。

第１表 第５図のグラフで示すように、スチールフィラメント束
の試料（イ）、（ロ）はコイルが延びるまでの伸長率は
この発明の好まし−い範囲にあるが、試料（ハ）は好ま
しい範囲を外れるものである。なお、グラフ中の試料に
）はベルト層に使用するスチールコードで、そのフィラ
メント径Ｑ、２５ｆｆ、フィラメント数５本、コード外
径Ｑ、７＋ｗｓ＋、撚りピッチ１０朋である。

上記の補強層を形成するには、直線状のスチールフィラ
メントを円筒コイル状にくせずけしたものを配列してゴ
ム中に埋設したものであシ、その方法の一例は特開昭４
７−１３６８４号公報に開示されている。

補強層を設ける位置は、第４図に示すように、内側ベル
トプライ３および外側ベルトプライ４のそれぞれの端部
を覆うような位置のほかに、第６図に示すように、内側
ベルトプライ３と外側ベルトプライ４との間に内側ベル
トプライ３の端部に至るような位置でもよく、また第７
図に示すように、内側ベルトプライ３の端部のみを覆う
外側で補強層７のタイヤ中心部側端部が外側ベルトプラ
イ４の端部に近接するような位置でもよい。

上記のように構成されたグリーンタイヤは、グリーンタ
イヤの半径ＲＧよシ若干大きい半径の二つ割りモールド
に装填して加硫成型される。

加硫成型された成型タイヤ内の補強層におけるスチール
フィラメントは、タイヤ成型時に伸長されたものである
が、その伸長程度は補強層幅のタイヤ中心部側からタイ
ヤショルダ部側に向って漸次大きくなり、補強層幅の半
分のタイヤ中心部側では、コイルは未だ伸び切っておら
ず、もとの円筒コイル状スチールワイヤに対して、コイ
ルピッチ長さＦｉ１〜６％長く、コイル外径は５〜７０
％小さくなっている。

以上に説明したように、この発明のタイヤ補強層は、円
筒コイル状スチールフイ→メントモシくはフィラメント
束を使用するものであるから、スチールフィラメント同
士が線接触をしておらず、そのためにフィラメント間に
空隙を、生ずることがない。その結果、タイヤ走行時に
できた外傷から水が浸入しても、補強層のスチールフィ
ラメントがさびたル、セパレージせンをおこしたシする
ことがない。

以下にこの発明の詳細な説明する。

実施例１ ポリエステルコードからなる１層のカーカスプライの中
央部外側に、ｌＸ６Ｘ０．２５１ｆｍ１．撚りピッーＦ
−ＩＱｆｉ、コード径０−７１１１１のスチールコード
からなり、タイヤ円周方向に対して角度２０度で平行に
配列されたベルトプライの２枚を相互に反対方向に重合
したベルト層を配置し、このベルト層の両端部に前記第
１表の円筒コイル状スチールフィラメント束（イ）また
は（ロ）からなる補強層を第４図に示スように内側ベル
トプライ３および外側べ〃ドブライ４の両側端部を覆う
ように配置し、これら各層をトレッドゴム組成物とこれ
に連続するサイドウオールゴム組成物で覆ってグリーン
タイヤを形成し、このグリーンタイヤを、グリーンタイ
ヤの外径より４％大きい内径を有するモールドに真填し
たのち加硫成型してモールドの内径と同じ大きさに膨張
されたサイズ１８５／７０ＨＲ１３のラジアルタイヤを
製造した。この実施例１における補強層の構造およびタ
イヤの性能を下記第２表に示す。

第２表の比較例１のフィラメント束（ハ）は前記第１表
に示すフィラメント束であり、比較例２の（ホ）はぺＡ
／）プライに使用したスチールコードであり、比較例３
の（へ）は１２６０ｄ／２、上下各撚数４回／ｃＮの熱
収縮性ナイロンコードである。

上記第２表において成型タイヤのコイル外径およびコイ
ルピッチ長さは、成型タイヤからトレッドゴムが付着し
た状態で補強層を剥ぎ取り、レントゲン写真による画像
から測定した値で、補強層の幅中心付近のスチールフィ
ラメントの測定値を示した。

成型タイヤの高速耐久性は、欧洲経済委員会規則ＥＣＥ
　（Ｄ　ＲｅｇｕｌａｔｉＯｎＡ３の規定に準じ、タイ
ヤ内圧２．９　＃／ｄ　、荷重４００ｆの条件で回転試
験機でタイヤを回転させ、回転速度を１０分毎に１０＆
ｊＩＺ時ずつ増加してタイヤの故障が発生するに至ると
きの速度（ｂ４ｔ　）をもって示した。

耐食性は、成型タイヤの両側の補強層の位置のタイヤ円
周上に、９０度間隔で補強層に達するまでの釘穴をあけ
、この成型タイヤを取付けた自動車を、途中に海水の水
溜めを設けた１周２．５ｂの走行試験路で約５０００ｂ
走行させ、走行後のタイヤを解体して補強層のスチール
フィラメントのゴム付着率および錆発生状況を観察した
。そしてゴム付着率は、トレッドゴムと補強層との間を
切）裂くように剥離して補強層のスチールフィラメント
の露出の程度を、Ａ：１０％以下、Ｂ：１０〜７０％、
Ｃニア０％以上に区分して判定し、露出程度をもってス
チールフィラメントの接着性低下を評価した。また錆の
発生は、Ａ：補強層に錆の発生が無いもの、Ｂ：釘穴を
あけた部分のみに錆が発生したもの、Ｃ：３〜５本のフ
ィラメント束の全局にわたって錆が発生したものに区分
して判定した。

上記第２表でみられるように、この実施例１の各タイヤ
はいずれも高速耐久性および耐食性が良好であるが、比
較例１（円筒コイル状スチールフィラメントの伸長率が
大きい）は、高速耐久性が低下し、かつ錆が発生した。

また比較例２（スチールコード使用）は、高速耐久゛性
は変らないがその耐食性がはるかに劣る。比較例３（熱
収縮性ナイロンコード使用）は、耐食性は劣らないが最
大伸長接線モジュラスが低く、高速耐久性が劣っている
。

実施例２ 上記実施例１において、補強層を第６図に示すように内
側ベルトプライ３の両端部にて内側ベルトプライ３と外
側ぺμドブライ４との間に設けた以外は実施例１と同様
にして成型タイヤを製造した。

実施例３ 上記実施例１において、補強層を第７図に示すように外
側ベルトブライ４の端部より１０１１１長い内側べμド
ブライ３の端部のみに幅７ｆｆの補強層を設けた以外は
実施例１と同様にして成型タイヤを製造した。

上記実施例２および３の補強層の構造およびタイヤの性
能を下記第３表に示す。

第３表 なお、タイヤの耐食性は実施例１と同様にＢ級であった
。

【図面の簡単な説明】

第１図ｉラジアルタイヤのベルトブライコードの展開平
面図、第２図はベルト層の幅と剛性との関係を示すグラ
フ、第３図はトレッド部の変形状態を説明する切断正面
図、第４図はこの発明の実施例のグリーンタイヤと成型
タイヤの切断正面図、第５図は円筒コイル状スチールフ
ィラメントの応カー伸長率の関係を示すグラフ、第６図
および第７図はこの発明の他の実施例の切断正面図であ
る。 １：カーカスプライ、２：ビードコア、３：内側ベルト
プライ、４：外側ベルトブライ１．５：ベルトｆｆ、６
：円筒コイル状スチールフィラメント、７：補強層、８
ニドレツドゴム、９：サイドウオールゴム、ＧＴ　ニゲ
リーンタイヤ、ＭＴ　：成型タイヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕有機繊維コードがタイヤ円周方向に対して直角に
   配列されたカーカスプライの両端部が１対のビードコア
   に係止され、該カーカスプライの中央部の外側に、スチ
   ールコードがタイヤ円周方向に対して１０〜３０度の角
   度で平行に配列されたベルトプライの少なくとも２枚を
   相互に反対方向に重合してなるベルト層が配置され、上
   記少なくとも１枚のベルトプライの両端部に、円筒コイ
   ル状ヌチーμフィラメントがタイヤ円周方向に平行に配
   列された補強層が重合され、上記各層全体が中央部のト
   レッドゴムとこれに連続する１対のサイドウオールゴム
   とで覆われてなるグリーンタイヤを、該グリーンタイヤ
   よシ若千大きい直径を有するモールド内で加硫成型する
   ことを特徴とする乗用車用ラジアルタイヤの製造法。 （２）　補強層は円筒コイル状スチールフィラメントが
   等間隔に配列されたものであ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の製造法。 〔３〕補強層は円筒コイル状スチールフィラメントが数
   本束ねられたフィラメント束であ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の製造法。 〔４〕補強層の幅が５〜５Ｑｆｆｆｆである特許請求の
   範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の乗用車用ラ
   ジアルタイヤの製造法。 （５）円筒コイル状スチールフィラメントは、式Ｓ　＝
   　７１／ｎ　（Ｓは引張り応力に９、ｌは補強層の幅ｆ
   ｆ、ｎはスチールフィラメント本数）で示される引張り
   応力による伸長率が１．５〜６％である特許請求の範囲
   第１項ないし第４項のいずれかに記載の乗用車用ラジア
   ルタイヤの製造法。 （６）円筒コイル状スチールフィラメントの最大引張シ
   接線モジュラスが５０００〜１５０００に９／−である
   特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の
   乗用車用ラジアルタイヤの製造法。