(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤのベルト層における少なくとも最外層が、３００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の強度を持つ線状材であって、複数の異なった捲縮率の部分が連続するように同一平面内での二次元の波形をなす波付け加工が施され、その切断時伸度が３〜５％である線状材を補強材とし、該補強材を前記波付け加工の振幅の方向が厚み方向をなすように配列したベルトよりなることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
ベルト層が、補強材の方向が交叉する２層のカットベルトからなり、これら両ベルトの補強材が、その厚み方向に振幅を有する波付け加工が施されてなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
ベルト層が、補強材の方向が交叉する２層のカットベルトと、その上にタイヤ周方向に対し実質的に０°でスパイラル巻したベルトとからなり、前記スパイラル巻のベルトの補強材が、その厚み方向に振幅を有する波付け加工が施されてなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
波付け加工された補強材の複数の異なった捲縮率の部分が、振幅およびピッチのいずれか一方もしくは双方の変化により捲縮率を異にしたものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
下記の式で求められる補強材全体としての捲縮率が０．０５％以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
捲縮率（％）＝１００（Ｂ−Ａ）／Ａ
ここで、Ａ：ストレート時の単位長さ当りの重量（ｇ／ｍ）
Ｂ：捲縮加工後の単位長さ当り重量（ｇ／ｍ）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に自動車用の空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
ラジアルタイヤ等の自動車用の空気入りタイヤにおいて、ベルト層等の内部補強層には、高炭素鋼からなるスチール製や合成樹脂製のフィラメントもしくはコード等の線状材よりなる補強材が、多数並列してゴム材に埋設されシート化されて用いられている。
【０００３】
このタイヤ補強層における補強素子としては、通常、ストレート形態の線状材が一般に用いられているが、伸びや柔軟性が芳しくなく、衝撃吸収性、耐疲労性に劣るといった問題があることから、例えば、高炭素鋼からなるスチール製の単一フィラメント構造の線状材で、波状やスパイラル状の形付け加工（いわゆる捲縮加工）を施した補強材の実用化が考えられている（例えば▲１▼特開平４−３０４３１９号公報、▲２▼実開平４−８４３９５号公報）。
【０００４】
しかし、前記の捲縮加工を施したスチール製フィラメント等の補強材は、柔軟性は増すものの、低荷重負荷時の伸び特性に問題がある。例えば、形付け加工されたフィラメントを引張テストすると、引張荷重の負荷により、まず形付け加工による波形状やスパイラル形状がストレート状に伸びることから、低荷重負荷で大きな伸びを示し、ストレート状に伸び切ったところに変曲点（一次弾性限）が現われる。この変曲点は、図８の荷重−伸び特性図において（ｂ）で示すように比較的低荷重域に存在する。そのため、前記の変曲点以上の荷重が負荷されると、捲縮加工による波形状やスパイラル形状が元の状態に復元せず、永久歪を生じてストレートのフィラメントを使用した場合と変らないことになる。
【０００５】
また、一次弾性限による変曲点が、タイヤ加硫時のリフト率に近いところにある場合、加硫後の物性は、ストレートの補強材を用いた場合と同じになり、タイヤ性能上、形付け加工を施した補強材を用いたことによる特徴を発揮できないことになる。
【０００６】
特に、前記▲１▼に開示の場合、形付け率が１３０〜３００％であって、切断伸度が大きくなるため、これをタイヤのベルト層に使用した場合には、耐摩耗性やコーナリングパワーを発揮できないきらいがある。
【０００７】
また前記のような問題を解消するものとして、略スパイラル状の小さいくせ付け加工と、そのくせ形状とは別の比較的大きいうねりとの２種の形付け加工を複合させて施したフィラメントが提案されたが（実開平７−２４９９５号公報）、この場合、フィラメントワイヤー時点では大きいうねりは存在するが、ゴムに埋設するときの張力や埋設後の工程取扱時に作用する力でうねりが伸びてなくなりその結果、製品タイヤ時点では従来の単一のスパイラル加工を施したうねりを持たないフィラメントと変らない状態となる。
【０００８】
なお前記のスパイラル状の加工を施した補強材を配列してベルト層に使用した場合、加硫されたタイヤにエア溜り不良が発生するおそれもある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなしたもので、ベルト層における最外層の補強材を、異なった捲縮率の部分が複合する特殊な波付け加工を施したものにして、この補強材を使用したことによる効果を充分に発揮でき、製品時の伸びを適度に残して、操縦安定性、耐摩耗性および耐久性に優れる空気入りタイヤを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決する空気入りタイヤであり、請求項１の発明は、タイヤのベルト層における少なくとも最外層が、３００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の強度を持つ線状材であって、複数の異なった捲縮率の部分が連続するように同一平面内での二次元の波形をなす波付け加工が施され、その切断時伸度が３〜５％である線状材を補強材とし、該補強材を前記波付け加工の振幅の方向が厚み方向をなすように配列したベルトよりなることを特徴とする。
【００１１】
これにより、前記ベルト層における少なくとも最外層の補強材が、荷重−伸び特性において複数の変曲点を持ち、該補強材の変曲点の一つがタイヤ加硫時のリフト率付近にあっても、加硫後のタイヤにおいて変曲点を保有でき、しかもタイヤ加工中の波形の崩れや伸びが発生しにくく、安定した物性を持つベルト層を構成でき、タイヤ性能上犠牲になる特性がなくなり、操縦安定性、耐摩耗性、耐久性等の特性が向上する
前記の強度が３００ｋｇｆ／ｍｍ2 未満であると、２種の波付け加工を施したものであっても、タイヤ加工中に波形形状が崩れ易く、伸びが発生し易くて、安定した物性を持つベルト層が得られない。
【００１２】
さらに前記の切断時伸度が５％を越えると、タイヤベルト層での使用において、耐摩耗性が悪化し、またコーナリングパワーが得られず、操縦安定性が低下する。また切断時伸度が３％未満であると、ベルト折れが生じ易く耐久性が急激に低下する。
【００１３】
請求項２の発明は、前記の空気入りタイヤにおいて、ベルト層が、補強材の方向が交叉する２層のカットベルトからなり、これら両ベルトの補強材が、その厚み方向に振幅を有する前記の波付け加工が施されてなるものである。
【００１４】
請求項３の発明は、前記のベルト層が、補強材の方向が交叉する２層のカットベルトと、その上にタイヤ周方向に対し実質的に０°でスパイラル巻したベルトとからなり、前記スパイラル巻のベルトの補強材が、その厚み方向に振幅を有する前記の波付け加工が施されてなるものである。
【００１５】
請求項４の発明は、前記の空気入りタイヤのベルト層にいて、波付け加工された補強材の複数の異なった捲縮率の部分が、振幅およびピッチのいずれか一方もしくは双方の変化により捲縮率を異にしたものであることを特徴とする。
【００１６】
【実施例】
次に本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の空気入りタイヤの第１の実施例の断面図、図２は同上のベルト層の少なくとも最外層のベルトに使用する波付け加工を施した補強材を拡大して示し、図３は同補強材を多数並列させてゴムで被覆した状態のベルトを拡大した断面図を示している。
【００１８】
図１において、（１）はタイヤ（Ｔ）の内周に沿って両端部が両側のビード部（２）で折返されて支持されたカーカスプライであり、（３）はトレッド部（４）におけるカーカスプライ（１）の外側に配された複数層からなるベルト層である。
【００１９】
前記カーカスプライ（１）は、コードをタイヤ幅方向センター（赤道）に対して約８０〜９０°の角度に配列したコード配列層からなり、コードとしては、ポリエステルやレーヨン等の有機繊維コードが用いられる。
【００２０】
前記のベルト層（３）は、補強材の方向が交叉する２層のカットタイプのベルト（31）（32）からなる。これら両ベルト（31）（32）の補強材（５）は、高炭素鋼からなるスチール製のストレートのフィラメントで、強度が３００ｋｇｆ／ｍｍ2 の線状材を素材とし、図２に示すように、複数の異なった捲縮率の部分、例えば図のように大波部（5a）と小波部（5b）とが重複することなく所要長さ毎に交互に連続するように同一平面内での二次元の波形をなす波付け加工が施されてなる線状材よりなり、その切断時伸度が３〜５％である。
【００２１】
前記の補強材（５）の複数の異なった捲縮率の部分は、振幅（Ｗ1 ）（Ｗ2 ）またはピッチ（Ｐ1 ）（Ｐ2 ）のいずれか一方もしくは双方を規則的または不規則に変化させることにより捲縮率を異にしたものであり、これによりこの単一のフィラメントの補強材（５）は、複数の捲縮率の組合せにより、図８の荷重−伸び特性図において（ａ）で示すように複数の変曲点を有することになる。なお、図８中の（ｃ）はストレートフィラメントの特性を示している。
【００２２】
また（ｄ）は本発明の捲縮率の上限を越えたフィラメントの荷重〜伸び曲線で低荷重部の伸びが大きすぎる例である。
【００２３】
前記の複数の異なった捲縮率の部分、例えば図の大波部（5a）と小波部（5b）とは、図２のように各々の波形の１ピッチ毎に変化して連続するものに限らず、複数ピッチ等の任意の長さ毎に変化させて連続させることができ、またストレート部を介して連続させる場合もある。
【００２４】
そして、それぞれ図３に示すように前記の補強材（５）を、前記波付け加工の振幅の方向が厚み方向をなすように多数並列させて、これをゴム（６）により被覆して所定の厚みのシート体（30）とし、該シート体を前記２層のベルト（31）（32）に使用して、タイヤを構成する。
【００２５】
図４および図５の実施例は、タイヤ（Ｔ）のベルト層（３）において、補強材が交叉する２層のベルト（31）（32）の層上に、前記同様の補強材（５）を並列させてゴム（６）で被覆したリボン（33）を、前記補強材（５）がタイヤ周方向に対し実質的に０°の角度方向をなすようにスパイラル巻で２層に連続して巻回した場合を示している。（34）はそのスパイラル巻の最外層のベルトを示す。
【００２６】
この実施例においても、前記のリボン（33）を構成する補強材（５）としては、強度が３００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上のスチール製のフィラメントの線状材で、上記同様に２種の捲縮率の部分が交互に重複することなく連続するように波付け加工を施した切断時伸度が３〜５％の線状材を用いる。そして前記の補強材（５）を、図５のように前記波付け加工による振幅の方向が厚み方向をなすように並列させて、これをゴム（６）で被覆し所定幅、所定厚の長尺のリボン状に形成しておいて、このリボン（30）を前記のように通常のスチールコード等よりなるベルト（31）（32）の上にスパイラル巻してベルト（34）を形成する。
【００２７】
このほか、ベルト層を構成する少なくとも１層のベルトが両端部を折曲げた所謂折曲げベルトよりなる場合、またベルト層が偏平な円環状ベルトよりなる場合においも、少なくとも最外層のベルトの補強材に上記同様の波付け加工を施した構造にして実施することができる。
【００２８】
いずれの実施例においても、単一フィラメント構造の補強材（５）としては、乗用車用タイヤの場合には通常０．１〜１．０ｍｍの線径のものが使用され、トラック、バス用タイヤ等の場合には０．１〜２．５ｍｍの線径のものが使用される。もちろん前記以外の線径のフィラメントの使用も可能であり、さらに厚み方向に扁平状をなす平形線材を前記同様の２種の波付け加工を施したものにおいても、同様に実施可能である。
【００２９】
なお、前記の複数の異なった捲縮率の部分を有する波付け加工は、図６のように歯形付きローラ（７）（８）間を通過させることにより行なうことができる。すなわち、加工前のストレートのフィラメント（50）を、前記一対の歯形ロール（７）（８）に導き通すことにより、該歯形ロール（７）（７）の外周に有する高低差のある歯形部（7a）（7b）および（8a）（8b）の噛み合せで、図２に示すように上下に凹凸状をなしかつ振幅および／またはピッチの異なる大波部（5a）と小波部（5b）とが交互に連続する波形状の捲縮加工が施される。
【００３０】
この波形の振幅は、前記の歯形部（7a）（7b）および（8a）（8b）の噛み合せの深さによって決定でき、また波形のピッチは、歯形部（7a）（7b）および（8a）（8b）の間隔によって決定できる。
【００３１】
また、補強材（５）の波付け加工の形状としては、図２のような略正弦波形のほか、略三角波、略台形波等の種々の波形状とすることができる。これらは図６の装置の歯形部の断面形状により設定できる。
【００３２】
さらに上記の実施例においては、補強材（５）がスチール製の単一フィラメントよりなる場合を例にして説明したが、強度が３００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上のものであれば、他のどのような素材の線状材であってもよい。いずれにしても、上記した波付け加工を施して、その切断時伸度を３〜５％に設定した補強材を、上記同様に配列してベルト層に使用することができる。
【００３３】
上記の波付け加工は、補強材の材質等に応じて切断時伸度５％を越えない範囲で、次の式で求められる補強材全体としての捲縮率を０．０５％以上に設定し、波付け加工を施したことによる効果を保持させるのが好ましい。中でも複数の捲縮率の部分のいずれもが０．０５％以上の捲縮率を持つものが、耐疲労性を向上させる上で特に好適である。
【００３４】
捲縮率（％）＝１００（Ｂ−Ａ）／Ａ
ここで、Ａ；ストレート時の単位長さ当りの重量（ｇ／ｍ）
Ｂ：捲縮加工後の単位長さ当り重量（ｇ／ｍ）
またベルト層内における各補強材は、すべての補強材の捲縮率あるいは切断時伸度を同じにするほか、それぞれ個々に、あるいは１〜所要数本毎に、捲縮率や切断時伸度を異にすることもできる。
【００３５】
上記のように構成されるタイヤ（Ｔ）は、前記ベルト層（３）のうちの少なくとも最外層のベルト（31）または（34）に使用されている補強材（５）が、強度３００ｋｇｆ／ｍｍ2 の線状材に、２種の捲縮率の部分が連続する二次元の波付け加工を施したものであって、切断時伸度が３〜５％であること、さらに波付け加工の振幅の方向がベルトの厚み方向をなすように配列されていることにより、波付け加工を施したことによる効果を失わず、しかもタイヤ加工中の形崩れや伸びが抑制され、また操縦安定性あるいは耐摩耗性や高速耐久性等といった各特性の全てが向上し満足できるものとなる。
【００３６】
上記の効果を確認するために、下記のとおりの比較テストを行なった。
【００３７】
（テスト１）
実施例１及び実施例２として、強度３００ｋｇｆ／ｍｍ2 、線径０．２７ｍｍのスチール製フィラメントを素材とし、図６の歯形ロール（７）（８）間を通して、下記表１に記載の条件で２種の異なった捲縮率の部分が交互に連続する波付け加工を施して図２のような補強材（５）を作り、この補強材（５）を、その振幅の方向が厚み方向をなすように多数並列して図３のようにゴム（６）で被覆して厚み１ｍｍのシート体を得た。このシート体を、図１のようなベルト層の２層のベルトの双方に交叉角２３°で使用し、サイズ１９５／６０Ｒ１６のタイヤを製作した。得られたタイヤについて、コーナリングパワー（ＣＰ）、上下軸加速度、ベルト折走行距離、ころがり抵抗（ＲＲ）を測定した。
【００３８】
比較例として、下記表１に記載のとおり、強度２８０ｋｇｆ／ｍｍ2 、線径０．２７ｍｍのスチール製フィラメントを素材とし、単一の波付け加工を施した補強材を、前記同様に２層のベルトに使用したもの（比較例１）と、２種の波付け加工を施した補強材を同様に２層のベルトに使用したもの（比較例２）、さらに強度３００ｋｇｆ／ｍｍ2 、線径０．２７ｍｍのスチール製フィラメントを素材とし、単一の波付け加工を施した補強材を前記同様に２層のベルトに用いたもの（比較例３）、さらに本発明と同様の強度３００ｋｇｆ／ｍｍ2 のフィラメントを素材として２種の波付け加工を施し、その切断時伸度を２．０％にした補強材を同様に２層のベルトに使用したもの（比較例４）、および切断時伸度５．５％にした補強材を２層のベルトに使用したもの（比較例５）についても、それぞれ上記同様に、コーナリングパワー（ＣＰ）、上下軸加速度、ベルト折走行距離およびころがり抵抗（ＲＲ）を測定した。
【００３９】
これらの測定の結果は、下記の表１において、従来一般的な比較例１の場合を１００として指数で表示した。このうち、コーナリングパワー（ＣＰ）と、ベルト折れ走行距離は、指数値が大きいものほど良好であることを示し、また上下軸加速度と、ころがり抵抗（ＲＲ）は、それぞれ数値が小さいものほど良好であることを示している。
【００４０】
なお、コーナリングパワー（ＣＰ）については、ドラム試験機を使用し、タイヤを標準リムに装着し、規定の空気圧、荷重にして行ない、横すべり角を単位量変化させた時に生じるコーナリングフォースの変化量を測定（スベリ角±１°で測定）した。
【００４１】
ベルト折走行距離については、空気圧１ｋｇ／ｃｍ2 とした２個のタイヤを並列に鉛直方向の軸で支持して接触させ、その荷重をＪＩＳ標準の５０％に設定して、一方の軸を回転数４００ｒｐｍで回転駆動させ、ベルト折れまでの走行距離を測定した。またころがり抵抗（ＲＲ）については、アメリカ自動車技術協会（ＳＡＥ）の規格のＪ１２６９の試験方法に準じて行なった。
【００４２】
上下軸加速度は、突起付ドラム上で速度６０ｋｍ／Ｈでタイヤを走行させて、突起を乗り越した時に発生する上下軸方向の加速度を測定した。
【００４３】
表１中で、２種の波付け加工を施したものについては、両者のピッチおよび振幅をあらわしている。
【００４４】
【表１】
0003658662.tif 000002
上記の結果、補強材の強度が３００ｋｇｆ／ｍｍ2 であっても、単一の波付け加工によるものは、いずれも比較例１に比して殆ど効果がなく、また２種の波付け加工を施したものであって、補強材の強度が２８０ｋｇｆ／ｍｍ2 のものもそれほど効果がない。さらに補強材の切断時伸度が２％の比較例４は、上下軸加速度が低下する上、ベルト折れが早期に発生することになって耐久性が著しく低下し、また切断時伸度が５．５％になると、耐久性および上下軸加速度が向上する一方、コーナリングパワーおよびころがり抵抗が低下する。
【００４５】
これに対し、実施例１および実施例２は、コーナリングパワー、上下軸加速度、ベルト折走行距離およびころがり抵抗の全てが、比較例１に比して改善されている。
【００４６】
（テスト２）
上記と同様の強度３００ｋｇｆ／ｍｍ2 、線径０．２７ｍｍのスチール製フィラメントを素材として２種の捲縮率の部分が連続する二次元の波付け加工を施した補強材を、その振幅の方向が厚み方向をなすように配列してゴムで被覆し、厚み１ｍｍ、幅９．５ｍｍの長尺のリボンを作成した。そして２＋２×０．２５ｍｍのスチールコードを配列しゴムで被覆したシート体を交叉角２３°で２層のベルトに使用し、その上に前記のように製作された長尺のリポンを、タイヤ周方向に対し実質的に０°でスパイラル巻して図４に示す構造のサイズ１９５／６０Ｒ１６のタイヤを製作した。
【００４７】
この構造のタイヤで、前記スパイラル巻のベルトの補強材の切断時伸度を、ピッチおよび振幅を変えることにより異にしたタイヤについて、それぞれの高速耐久性を比較した。この結果は、図７に示す通りとなった。
【００４８】
なお、高速耐久性は、ＦＭＶＳＳの１０９  ステップ・スピードの試験方法に準じて行ない、故障したときまでの時間を調べた。図７におけるグラフの高速耐久力は、前記スパイラル巻のベルトがない場合を１００とする指数値で表わしている。
【００４９】
このテスト結果によれば、補強材の切断時伸度は５％以下が高速耐久性に優れることになる。その一方、切断時伸度が２％になると伸びや柔軟性がなくなり、かえって耐久性が低下するので、波付け加工した補強材の切断時伸度は３〜５％の範囲に設定するのがよい。
【００５０】
（テスト３）
強度３００ｋｇｆ／ｍｍ2 、線径０．２７ｍｍのスチール製フィラメントを素材とし、異なった捲縮率の部分のピッチを５／５ｍｍ、振幅を０．５／０．２７ｍｍとする２種の波付け加工を施した切断時伸度４．３％の補強材を、その振幅の方向が厚み方向をなすように並列してゴムで被覆した厚み１ｍｍのシート体を作り、このシート体を２層のベルトに交叉角２３°で使用したタイヤ（実施例３）と、前記補強材を、その振幅の方向を横方向（面方向）にして並列してゴムで被覆したシート体を作り、このシート体を同様に２層のベルトに使用したタイヤ（比較例ａ）と、さらに通常のスパイラル加工を施して切断時伸度４．３％にしたシート体を作り、このシート体を同様に２層のベルトに使用したタイヤ（比較例ｂ）とについて、交叉角２３°で２層のベルトに使用したタイヤを製作した。これらのタイヤの加硫によるエア入り不良状態（１００本についての不良の割合）を調べた。その結果は下記の表２のとおりとなった。
【００５１】
【表２】
0003658662.tif 000003
このように、二次元の波付け加工を施した補強材を用いるものであっても、その振幅の方向を層厚に対し横方向（面方向）にしたもの、およびスパイラル加工した補強材を使用したものは、いずれもエア入り不良が見られたが、前記二次元の波付け加工による振幅の方向を厚み方向にした本発明の実施例の場合、エア入り不良は見られなかった。
【００５２】
したがって、本発明のように、複数の捲縮率の部分が連続する特殊な二次元の波付け加工を施した補強材を、その振幅の方向を厚み方向にして配列した構造とするのが、スパイラル加工に比して加工が容易で、加硫による不良も少なく、特に好適なものとなる。
【００５３】
【発明の効果】
上記したように本発明の空気入りタイヤによれば、前記ベルト層における少なくとも最外層の補強材が所定強度および切断時伸度を持つ特殊な二次元の波付け加工を施したものであるから、波付け加工した補強材を用いたことによる効果を充分に発揮でき、複雑かつ任意の伸び特性を持ち、タイヤ加工中の波形の崩れや伸びが発生しにくく、安定した物性を持つベルト層を構成でき、タイヤ性能上犠牲になる特性がなくなり、操縦安定性、耐摩耗性、耐久性等の特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気入りタイヤの１実施例を示す略示断面図である。
【図２】同上のタイヤのベルト層に使用する補強材の１実施例を示す一部の拡大正面図である。
【図３】同上の補強材を並列しゴムで被覆したシート体の一部の拡大断面図である。
【図４】本発明の空気入りタイヤの他の実施例を示す一部の略示断面図である。
【図５】同上のタイヤベルト層に使用する補強材を用いたリボンの拡大断面図である。
【図６】波付け加工方法の１例を示す概略説明図である。
【図７】スパイラル巻によるベルトの補強材の切断時伸度を変えた場合の高速耐久性の比較を示すグラフである。
【図８】タイヤ用補強材の荷重−伸び特性図である。
【符号の説明】
（１）    カーカスプライ
（２）    ビード部
（３）    ベルト層
（30）    シート体
（31）（32）  ベルト
（33）    リボン
（34）    スパイラル巻のベルト
（５）    補強材
（5a）    大波部
（5b）    小波部
（６）    ゴム
【図１】
0003658662.tif 000004
【図２】
0003658662.tif 000005
【図３】
0003658662.tif 000006
【図４】
0003658662.tif 000007
【図５】
0003658662.tif 000008
【図６】
0003658662.tif 000009
【図７】
0003658662.tif 000010
【図８】
0003658662.tif 000011