JP2003170703A - 空気入りタイヤ - Google Patents

空気入りタイヤ

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JP2003170703A
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belt
pneumatic tire
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Chishiro Tanabe
千城 田邊
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Bridgestone Corp
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    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
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    • B60C9/0007Reinforcements made of metallic elements, e.g. cords, yarns, filaments or fibres made from metal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60C9/00Reinforcements or ply arrangement of pneumatic tyres
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    • B60C9/20Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers built-up from rubberised plies each having all cords arranged substantially parallel
    • B60C9/2003Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers built-up from rubberised plies each having all cords arranged substantially parallel characterised by the materials of the belt cords
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルト層の端部にてゴム中に補強素子の末端
に面して発生する微細な亀裂の、その後の成長進展に由
来する、ベルト耐久性の劣化に対して有効適切な解決手
段を与える。 【解決手段】 タイヤの赤道面に対して斜めの平行配列
をなすスチールコードまたはモノフィラメントによる補
強素子のゴム引き層として、トレッドの補強に供した少
なくとも2層のベルトをそなえる空気入りタイヤであっ
て、該補強素子は、楕円形の輪郭形状を有し、補強素子
をその楕円の長軸がタイヤの径方向に揃う配置の下にベ
ルト層内に埋設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、空気入りタイ
ヤ、特にそのトレッドの補強を司るベルトの補強材の改
良によって、耐久性の向上を図ったタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】空気入りタイヤのベルトは、タイヤの赤
道に対して斜めの並行配列をなす、スチールコードやス
チールモノフィラメントの補強素子が、通常等間隔に埋
設されたゴム引き層として一般に用いられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】補強素子の並行配列が
等間隔とされて来た従来のベルトにあっては、各ベルト
層の幅端にて各補強素子の端末に面するゴムがタイヤの
接地変形の度毎につつかれるため、微細な亀裂を生じ
る。すなわちベルト層の幅端における各補強素子の端面
には接着層がなく、この端面とゴムとは接着されていな
いため、タイヤ転動時の接地変形によって補強素子の端
末がそれに面するゴムをつつくことになり、ここにゴム
が剥離し続いて微細な亀裂へ成長するのである。そして
亀裂は、やがて補強素子の隣接相互間にまたがって成長
し、その後ベルトの積層相互間にもつながって拡大す
る。この亀裂の拡大は、タイヤの荷重負荷転動中にベル
ト層間で発生する剪断歪みに助けられて急速に進む傾向
にあり、この亀裂の進展は、やがてベルトセパレーショ
ンへ至る可能性があることから、この亀裂進展速度がタ
イヤのベルトの耐久性を決定づける、1つの要因になっ
ている。
【0004】ここに、上記した補強素子の隣接相互間に
またがる過程でのクラックの成長を抑えることが重要で
あり、そのためには補強素子の隣接相互間の間隔の広い
方がもちろん有利である。しかしながら、タイヤの性能
を維持するためには所定のベルト強度が必要であり、補
強素子の隣接相互間の間隔を広くとることは補強素子の
打ち込み数の低減を意味するため、当該間隔を広くする
ことには自ずと限界がある。
【0005】そこで、この発明は、ベルト層の端部にて
ゴム中に補強素子の末端に面して発生する微細な亀裂
の、その後の成長進展に由来する、ベルト耐久性の劣化
に対して有効適切な解決手段を与えることを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、次に要約
する構成により的確に成就される。 (1)タイヤの赤道面に対して斜めの平行配列をなすス
チールコードまたはモノフィラメントによる補強素子の
ゴム引き層として、トレッドの補強に供した少なくとも
2層のベルトをそなえる空気入りタイヤであって、該補
強素子は、楕円形の輪郭形状を有し、かつ楕円の長軸が
タイヤの径方向に揃う配置の下にベルト層内に埋設され
たことを特徴とする空気入りタイヤ。
【0007】(2)補強素子の輪郭形状における長軸
の、タイヤの径方向に対する傾きが30°以内である上記
(1)に記載の空気入りタイヤ。
【0008】(3)補強素子の楕円形輪郭形状における
長軸D1 と短軸D2 との比D1 /D2 が1.2 以上3.0 未
満である上記(1)または(2)に記載の空気入りタイ
ヤ。
【0009】(4)補強素子のゴム引き層は、補強素子
の楕円の長軸がゴムの厚み方向に揃う配置で未加硫ゴム
とともに押し出して製造されたものである上記(1)、
(2)または(3)に記載の空気入りタイヤ。
【0010】(5)ベルト層内の補強素子は等間隔の配
列をなす上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の空
気入りタイヤ。
【0011】(6)ベルト層は、その層内を占める個々
に独立した補強素子を数本以内の束毎に区分し、その束
とこれに隣接する補強素子との分散間隔を、補強素子を
等間隔配列した場合の補強素子間の間隔に比して広げる
補強素子の配列になる上記(1)ないし(4)のいずれ
かに記載の空気入りタイヤ。
【0012】(7)ベルトが複数層からなる上記(1)
ないし(6)のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【0013】
【発明の実施の形態】さて、図1に、この発明に従う空
気入りタイヤの具体例を図解する。この空気入りタイヤ
は、1対のビード部1間でトロイド状に延びるカーカス
2、このカーカス2のクラウン部のタイヤ径方向外側に
配置した、少なくとも2層、図示例で2層のベルト3お
よびこのベルト3のタイヤ径方向外側に配置したトレッ
ド4から成り、ベルト3に、楕円形の輪郭形状を有する
スチールコードまたはスチールモノフィラメントによる
補強素子5を有利な配置の下に適用することを特徴とす
る。
【0014】ここで、上記補強素子5の輪郭形状とは、
スチールコードの場合、コード軸方向と直交する断面に
おける全フィラメントが共通して内接する仮想線分で定
義され、またスチールモノフィラメントの場合、フィラ
メントの軸方向と直交する断面そのものである。従っ
て、補強素子がスチールコードの場合、その輪郭形状が
後述する条件を満足していれば、コード構造自体は限定
する必要がない。
【0015】この発明に従うベルト層は、図2の上段
(a) に示した、輪郭形状が円形の補強素子5を間隔Sa
で配列した従来例に対して、同図(b) に示すように、輪
郭形状が楕円形の補強素子5を、その楕円の長軸がタイ
ヤの径方向に揃う配置の下に埋設し、補強素子5相互の
間隔を、従来の補強素子5相互の間隔Sa より広い間隔
Sb としたところに特徴がある。なお、図2は、ベルト
層端部からタイヤの赤道面側に数mmを隔てた位置におけ
るコード軸方向と直交する断面を示したものである。ち
なみに、ベルト強度は、補強素子の断面積が等しい場
合、主にベルト層内での打込み数に支配される。従っ
て、上記した図2の比較は、補強素子の打込み数を同じ
にした場合に、輪郭形状が楕円形の補強素子の長軸をタ
イヤの径方向に揃えることによって、補強素子相互の間
隔が広くなることを意味している。
【0016】すなわち、タイヤのベルトの幅端における
ゴム破壊の過程は、既に述べたように、補強素子の端末
に生じた微細な亀裂が補強素子の表面に沿って進む初期
段階はともかくとして、従来の技術に従い等間隔で補強
素子が並行配列された場合にいち早く補強素子の隣接相
互間にまたがって成長し始めるや即座に、補強層に沿っ
て、またはその積層相互間につながって急拡大し、セパ
レーションに進展する不利があった。これに対して、こ
の発明にあっては、図2に比較して示したように、輪郭
形状が楕円形の補強素子5をその楕円の長軸がタイヤの
径方向に揃う配置の下に配列したことによって、補強素
子相互の間隔Sb が、図2(a)に示した従前の間隔S
a の場合に比しはるかに広がるため、この広い間隔Sb
を隔てて隣接する補強素子間での亀裂成長に到らずに、
従ってその後にセパレーションに急進展するような、亀
裂拡大は有効に抑制される。
【0017】なお、補強素子5をその楕円の長軸がタイ
ヤの径方向に揃う配置で配列することは、該長軸がタイ
ヤ径方向に重なる場合は勿論、長軸がタイヤの径方向か
らずれる場合であっても、そのずれ、つまり図2(b)
に示す長軸のタイヤの径方向に対する傾き角αが30°以
内である場合も含まれる。この傾き角αの範囲内にあれ
ば、ベルト層内における補強素子の姿勢が一定である必
要はなく、ある程度のばらつきは許容される。
【0018】また、図3に示す、補強素子の輪郭形状を
規制する楕円形において、その長軸D1 と短軸D2 との
比D1 /D2 が1.2 以上3.0 未満とすることが好まし
い。すなわち、比D1 /D2 が大きく、つまり長軸D1
が長くなるほど上記間隔Sb を拡げることができるが、
長軸D1 が長くなりすぎると、ゴム引き層が厚くなって
耐発熱性が悪化し、この発明によるベルトセパレーショ
ンの抑制効果を阻害することになるため、D1 /D2 は
3.0 未満とする。一方、長軸が短すぎると、上記間隔S
b を拡げることの効果が不十分になるため、比D1 /D
2 は1.2 以上とする。
【0019】さらに、ベルト層において、図4(b)に
示すように、その層内を占める個々に独立した補強素子
5を数本以内の束毎に区分し、その束とこれに隣接する
補強素子5との分散間隔SB を、図4(a)に示す補強
素子5を等間隔配列した場合の補強素子5間の間隔Sb
に比して広げる補強素子の配列とすることによって、上
記した亀裂の進展を更に送らせることが可能である。な
お、束とする補強素子の本数は任意であり、束化による
余剰分の補強素子は、図4(a)に示す個別配置とすれ
ばよい。
【0020】なお、ベルトが2層、さらには3層以上の
複数層からなる場合は、図4(a)または(b)に示し
た補強素子の配列を全てのベルト層に適用することが有
利であるのは勿論である。
【0021】ところで、ベルト層に供する補強素子のゴ
ム引き層を用意するには、従来、櫛歯形ロールを改良し
たカレンダがけロールによってトリート材を製造するの
が通例であった。この櫛歯形ロールは、補強素子を1本
または数本毎、例えば2本宛の束の区分を想定した場
合、補強素子径の1〜1.3 倍程度の溝幅を有する周溝を
もち、カレンダがけロールによりゴムシートと合体して
いた。
【0022】しかしながら、従来のカレンダーによる手
法では、この発明に従う補強素子の配置を実現すること
が難しい。つまり、カレンダがけの工程において、補強
素子の姿勢を一定に維持しておくことが難しく、この発
明の実現には、次に示す押出しによるトリート材の製造
が不可欠である。
【0023】すなわち、ベルト層に供するトリート材の
断面形状に対応する口金を有する押出機を用いて、トリ
ート材の厚み方向に、補強素子の楕円の長軸が揃う姿勢
で補強素子を口金内に案内しながら、同時に口金に未加
硫ゴムを案内して押し出しを行って両者を合体する。か
くして押出されたトリート材は、補強素子がその楕円の
長軸がゴム厚み方向に揃う配置の下に、ゴム中に埋設さ
れているため、このトリート材をベルト層に適用すれ
ば、この発明で所期したベルト層が形成される。
【0024】
【実施例】実施例1 図1に断面を示したサイズ185/70R14の乗用車用ラジア
ルタイヤ1のベルト3として、従前の円形輪郭形状のス
チールコードによる補強素子によるゴム引き層と、この
発明に従う楕円形輪郭形状のスチールコードによる補強
素子によるゴム引き層とを、表1に示す条件の下に適用
した。ここで、補強素子の断面積は、円形コードと楕円
形コードとで同じであり、ベルト層における打ち込み数
も同じである。
【0025】かくして得られた各供試タイヤを内圧190k
Paおよび荷重4460Nの下、ドラム試験機にかけ速度80km
/hで6万km走行させたのちに解剖してベルト3aの幅端
近くに生じた亀裂長さを測定した。その結果を、比較例
1-1 の結果を100 としたときの指数にて、表1に併記す
る。この指数が小さいほど良好な結果を示している。
【0026】なお、ベルト3はこの例で2枚積層にな
り、各層の補強素子はタイヤ赤道に対して、トレッド側
から左24°および右24°で互いに交差しており、トレッ
ド側の層の方が、カーカス側の層よりやや巾が狭くなっ
ている。上記したベルト幅端近くに生じた亀裂はトレッ
ド側の層にのみ発生しており、従ってその測定結果もそ
の層のみについてである。
【0027】
【表1】
【0028】実施例2 図5にビード部の断面を示したサイズ40.005R57の建設
車両用タイヤのベルト3として、実施例1の場合と同様
のゴム引き層を表2に示す仕様で適用した。かくして得
られた各供試タイヤを内圧700kPaおよび荷重90tの下、
ドラム試験機にかけ速度10km/hで7200km走行させたのち
に解剖してベルト3aの幅端近くに生じた亀裂長さを測
定した。その結果を、比較例2-1 の結果を100 としたと
きの指数にて、表2に併記する。この指数が小さいほど
良好な結果を示している。
【0029】
【表2】
【0030】なお、ベルト3はこの例で5枚積層にな
り、各層の補強素子はタイヤ赤道に対して、トレッド側
から順に、左30°、右20°、左25°、右10°および左10
°で傾斜している。
【0031】
【発明の効果】この発明により、空気入りタイヤのベル
トの弱点とされて来たベルト層の端部でのセパレーショ
ンの原因である、補強素子の末端付近における亀裂の成
長進展を有効に阻むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明のタイヤ構造を示した図である。
【図2】 この発明に従う補強素子の配列を従来例と対
比して示した図である。
【図3】 この発明に従う補強素子の輪郭形状を示した
図である。
【図4】 この発明に従う補強素子の配列例を対比して
示した図である。
【図5】 この発明の別のタイヤ構造を示した図であ
る。
【符号の説明】
1 ビード部 2 カーカス 3 ベルト 3a〜3e ベルト層 4 トレッド 5 補強素子

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タイヤの赤道面に対して斜めの平行配列
    をなすスチールコードまたはモノフィラメントによる補
    強素子のゴム引き層として、トレッドの補強に供した少
    なくとも2層のベルトをそなえる空気入りタイヤであっ
    て、該補強素子は、楕円形の輪郭形状を有し、かつ楕円
    の長軸がタイヤの径方向に揃う配置の下にベルト層内に
    埋設されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 【請求項2】 補強素子の輪郭形状における長軸の、タ
    イヤの径方向に対する傾きが30°以内である請求項1に
    記載の空気入りタイヤ。
  3. 【請求項3】 補強素子の楕円形輪郭形状における長軸
    D1 と短軸D2 との比D1 /D2 が1.2 以上3.0 未満で
    ある請求項1または2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 【請求項4】 補強素子のゴム引き層は、補強素子の楕
    円の長軸がゴムの厚み方向に揃う配置で未加硫ゴムとと
    もに押し出して製造されたものである請求項1、2また
    は3に記載の空気入りタイヤ。
  5. 【請求項5】 ベルト層内の補強素子は等間隔の配列を
    なす請求項1ないし4のいずれかに記載の空気入りタイ
    ヤ。
  6. 【請求項6】 ベルト層は、その層内を占める個々に独
    立した補強素子を数本以内の束毎に区分し、その束とこ
    れに隣接する補強素子との分散間隔を、補強素子を等間
    隔配列した場合の補強素子間の間隔に比して広げる補強
    素子の配列になる請求項1ないし4のいずれかに記載の
    空気入りタイヤ。
  7. 【請求項7】 ベルトが複数層からなる請求項1ないし
    6のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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