JP2005125815A

JP2005125815A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2005125815A
Application number: JP2003360233A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Kono; 好秀河野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2023-10-21
Also published as: JP4311725B2

Abstract

【課題】空気入りタイヤの補強ベルトを強化すると共に加硫時の膨張に容易に追従できるようにする。
【解決手段】リボン材２をタイヤの赤道面に対して傾斜したベルト材１上に複数回リボン巻きして形成した補強ベルト２を備えた空気入りタイヤにおいて、リボン材の補強を行う補強素子５として波形スチールモノフィラメントを用いると共に、その補強素子５の打ち込み密度をリボン材２のセンター部に対しその端部において粗とし、補強ベルトの最外端での補強を図るとともに、同時にタイヤの加硫時における膨張に追従できるように、そのスチールフィラメントの径ｄと補強材５の片振幅ａとの比ｄ／ａを１．５以下とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、とくに乗用車、トラック、バス用タイヤ、或いは鉱山車両用の周方向補強に用いる波状ベルトの耐久性を向上させた空気入りタイヤに関する。

重車両に用いる空気入りタイヤは、長時間にわたり重荷重負荷の作用を受けた状態で使用されるため、ベルトに故障が生じやすい。そこで、走行時のタイヤの成長（走行成長）の抑制のために、カーカスとトレッドとの間でコード交差層の外側にスチールコード或いはスチールのモノフィラメントからなる補強素子を備えた波状ベルトが用いられている。
この波状ベルトは内圧時に発生するベルト張力を殆ど全て負担し、かつ荷重負荷転動時においては、波状ベルトの幅方向の最外側の補強素子に大きな張力が付加されるため、最外側の補強素子が破断してしまうケースが発生する。

図３Ａ、Ｂに示すものは何れも文献に記載されたものではないが、このような従来の波状ベルトのリボン材（ストリップ）を模式的に示した図である。図３Ａに示す波状ベルトでは、その補強素子の打ち込みの密度が、そのセンタ−部がその両端部よりも密であるため、リボンを複数回巻回して周方向ベルトを形成したとき、リボン端の１ないし２本の補強素子であるフィラメントが孤立し、これら最外側の補強素子にも張力がかかりタイヤ走行中に切断することがある。
また、図３Ｂに示すリボン材は打ち込みの粗密がセンター部と端部とで均一なリボン材を模式的に示した図である。このリボン材により周方向ベルトを形成したときには、周方向ベルトの最外側補強素子に加わる張力は前記図３Ａに示す場合よりも小さくなるが、張力低減効果は十分ではない。

また、周方向ベルトを補強する他の従来技術としては、波状ベルトにおける最外側補強素子の切断を防止するため、波状ベルトのラジアル方向端部を補強することが行われている。例えば、図４Ａに要部（子午線）断面図を、また、図４Ｂに補強層を示すラジアルタイヤでは、ラジアル方向に延びるコードが多数本埋設されたトロイダル状でカーカスプライ４ａからなるカーカス層２ａと、カーカス層２ａの半径方向外側に配置されたベルト層６ａと、カーカス層２ａの半径方向外側に配置され前記ベルト層６ａに対しほぼ全幅に亘って重なり合う補強層１４ａと、を備えた空気入りラジアルタイヤであって、前記補強層１４ａを、波状またはジグザグ状に屈曲した少なくとも１本のコード又はモノフィラメントからなる補強素子１８ａを低弾性率の高分子材料からなる被覆部材１９ａで被覆した帯状体１７ａを周方向に複数回螺旋状に巻回して構成するとともに、該補強層１８ａの幅方向両端部における単位幅当りの補強素子１８ａの密度を幅方向中央部における単位幅当りの補強素子密度より大にして補強している（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に記載されたラジアルタイヤでは、カーカスプライ４ａ上に所定の密度で打ち込んだ補強素子（スチールコード）を備えた細長い帯状体を巻回して補強層１４ａを形成する際に、補強層１４ａの端部のところで２重巻きしてその端部とセンター部とでスチールコードの密度が異なるようにしたものであるから、センター部と端部とで厚みに差ができることに加え、巻回の仕方も複雑であるという問題がある。

そこで、波状ベルト層における波状スチールコードの打ち込み密度を、波状ベルト層の中央部よりも外側部において密にしたものも提案されている。即ち、図５は、他の重荷重用空気入りラジアルタイヤを示す。
このラジアルタイヤは、トレッドの耐久性を向上させて、トレッドショルダー部の早期摩耗を抑制することを目的に、カーカスのクラウン部の外周側で相互に交差して延在するそれぞれのスチールコードよりなる、少なくとも二層の傾斜ベルト層１ｂ、２ｂと、それらの傾斜ベルト層のさらに外周側で実質的にタイヤ周方向に延在する波状スチールコード５ｂよりなる波状ベルト層３ｂ、４ｂと、波状ベルト層４ｂの外周側にそれと同幅の保護ベルト層６を設け、この保護ベルト層６の外周側に配設したトレッド７ｂとを具え、少なくとも一層の波状ベルト層４ｂの、幅方向中央部分での波状スチールコード５ｂの打込み密度（例えば、０．２８本／mm）を、その側端部分の打込み密度（例えば、０．５５本／mm）より小さくしている（特許文献２参照）。

これによりトレッドショルダー部とセンター部との径成長量の差を小さくでき、その結果、接地圧分布がトレッド踏面部の全幅にわたって均一となり、トレッドショルダーの早期の摩耗を抑制することが期待されるが、実際には、このようにベルト幅全体で補強素子である波状スチールコードの密度に粗密を付けると、コードの張力負担がセンター部と端部とで極端に異なるため、補強素子の密度が粗となるセンター部でも径成長がし易くなるという問題が生じる。

ところで、補強素子に加わる張力を減少させるための他の方策として、単位幅当たりに存在する補強素子の断面積を大きくすることが考えられるが、補強素子にコードが用いられている場合には、そのコードの内部の空隙分だけ断面積を増やすことができないという問題もある。そこで、本発明は、補強素子にスチールコードを用いずこれをスチールモノフィラメントにするものであるが、そのフィラメントの径が片振幅に対して一定値以上となると、加わる張力に対する強度は増大するものの、逆に加硫時にスムースに伸張しないという問題が生じる。

特許第２８７８３４６号公報特開平６−１９１２１９号公報

本発明は、以上の従来の問題を解決すべくなされたものであって、その第１の目的は、乗用車、トラック、バスなどに用いるタイヤの周方向における補強に用いる周方向ベルト（波状ベルト）の補強素子が、荷重負荷転動時に切断するのを防止することである。
第２の目的は、そのような補強ベルトを簡易な構成で実現することである。
第３の目的は、そのような補強ベルト備えたラジアルタイヤの加硫時においてタイヤの伸張に補強ベルトが容易に追従できるようにすることである。

請求項１の発明はカーカスと、補強素子を備えたリボン材を赤道面に実質的に平行に複数回リボン巻きして形成された周方向ベルトと、スチールコード又はスチールフィラメントからなり、かつ赤道面に対して傾斜した少なくとも１枚のベルト材と、上記リボン材の補強素子の密度を、リボン材のセンター部で粗かつリボン端で密にしたことを特徴とする空気入りタイヤである。
請求項２の発明は、上記リボン材の補強素子の単位幅当たりの断面積が、リボン材端でリボン材センタの１．１倍以上であることを特徴とする請求項１に記載された空気入りタイヤである。
請求項３の発明は、上記周方向ベルトの上記リボン材を構成する補強素子は波状でかつスチールモノフィラメントからなることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載された空気入りタイヤである。
請求項４の発明は、片振り幅ａ、フィラメント径をｄとするとき、ｄ／ａが１．５以下であることを特徴とする請求項３に記載された空気入りタイヤである。

本発明によれば、空気入りタイヤのベルトのリボン材の補強素子の密度をリボン材のセンタ部で粗としかつリボン材端部で密に配置したことにより、リボン材を複数回巻回してベルト材を形成したときに、そのベルト材の全幅でみたときの補強素子の密度の粗密が補強材の端部とセンター部とで極端に異なることが防止でき、端部だけでなくセンター部での径成長を抑制でき、長距離走行後においても補強素子の切れや、セパレーションの発生のない空気入りタイヤを得ることができる。

本発明の空気入りタイヤについて、図面を参照して説明する。
図１は本発明の空気入りタイヤの１実施形態を概略的に示す要部断面図である。図示の空気入りタイヤは、カーカス（図示せず）と、カーカス上に巻回して貼り付けたベルト材１と、ベルト材１上でリボン材２をそれぞれ赤道面に実質的に平行にかつ複数回リボン巻きして形成された２層の周方向ベルトと３、４と、周方向ベルト４上に設けた保護ベルト層６及びトレッド７とを備えている。ここでベルト材１は、少なくとも１枚のスチールコード又はスチールフィラメントからなりかつ赤道面に対して傾斜しており、かつ上記リボン材２を構成する補強素子は、例えば波状のスチールモノフィラメント４からなっている。
また、上記リボン材の補強素子５の密度は、リボン材のセンターで粗でかつリボン端で密とし、このリボン材をベルト材上で複数回巻回して周方向ベルトを形成し、それを２回行うことで前記２層の周方向ベルトを形成している。
本実施形態では、補強素子のリボン端での打ち込みを密にすることで最外側補強素子に加わる張力を大幅に低減するようにしている。

また、補強素子に加わる張力を減少させる他の方策として、リボン材の単位幅当たりに存在する補強素子の断面積を大きくすることが考えられる。
その断面積は以下で示す実施例についての試験結果から、リボン材の補強素子であるモノフィラメントの単位幅当たりの断面積をみると、リボン端で同センターでの前記断面積の１.１倍以上であると良好な結果が得られる。即ち、各実施例において使用するスチールモノフィラメントはφ０.６mmでリボン端及びセンターで同一であるから、この場合は、その単位長さ当たりの本数の比がモノフィラメントの単位巾当たりの断面積となる。これによれば、実施例（１）ではその比は１．４／１．３５（約１．０３７）、同（２）、（３）では１．４５／１．３（約１．１２）であり、実施例（１）では後述のように周上で２箇所でスチールモノフィラメントの切断が観察されているから、これを考慮すれば、その比が１．１以上、つまりスチールモノフィラメントの単位巾当たりの断面積が、リボン材端でリボン材のセンターの１．１倍以上あれば切断が確実に生じないということが分かる。
なお、この場合、補強素子にコードを用いると、コードがフィラメントを撚って形成する構造であるため、コード内に必然的に空隙が生じ、その分断面積を増やすことができない。そこで、補強素子にモノフィラメントを用いることが望ましい。たた、その場合、モノフィラメントの径をｄとし、その屈曲した波形の片振幅をａとしたときには、以下の試験結果（比較例（３）参照）から、前記モノフィラメントの単位巾当たりの断面積比が１．４５／１．３（約１．１２）で１．１を超えていても、ｄ／ａが１．５以上の時は、モノフィラメントの伸張に対する抵抗が大きくなり、加硫時にスムーズに伸びてくれないという問題があることが分かった。そのため、本発明ではモノフィラメントの径に対する波形の片振幅を相対的に大きくしてｄ／ａを１．５以下にして、加硫での拡張に追随させることができるようにしている。

本発明に係る空気入りタイヤの効果を確認するため、以下の条件で、リボン材を補強材として使用したタイヤを走行試験を行った。
即ち、まず、比較例として、
タイヤサイズ：トラック・バス用扁平ラジアルタイヤ（435／45R225荷重56KN）
主張力層１ベルト：波状フィラメントφ０．６mm、振幅３mm、波長３６mm、打ち込み２７本／２０mm、ほぼ０゜
主張力層２ベルト：波状フィラメントφ０．６mm、振幅3mm、波長３６mm、打ち込み２７本／２０mm、ほぼ０゜
付加ベルト層１：右上がり５２゜、スチールコード１＋６x０．３４２４本／５０mm、
付加ベルト層２：右上がり５２゜、スチールコード１＋６x０．３４２４本／５０mm
走行ドラム条件：空気圧900kpa、速度６０km／h、荷重５６KNにおいて、５万km走行させ、波状ベルトの補強素子の切れ本数をタイヤを解剖することでチェックした。この結果は、比較例１に示すとおりである。本発明に係る空気入りタイヤの試験或いは他の比較例は、この比較例のタイヤを基準に、一部の構造を下記のものに置き換えて試験を行った。
（実施例）

（１）巾２０mmのリボン材を作成し、実質的に２層になるようにリボン巻きする。補強素子としてφ０．６mmのスチールモノフィラメントを使用し、巾1mmあたりの補強素子本数は、リボンの中心で１．３５本／mm、リボン端で１．４０本／mmとし、かつフィラメント径をｄ、片振幅ａの比、ｄ／ａを０．３とした。
５万キロ走行させた後全周を解剖し、補強素子の切れ本数を調べたところ、周上で２箇所の切れが発見されたが、そこからのセパレーションは発生していなかった。

（２）巾２０mmのリボン材を作成し、実質的に２層になるようにリボン巻きする。補強素子としてφ０．６mmのスチールモノフィラメントを使用し、巾1mmあたりの補強素子本数は、リボンの中心で１．３本／mm、リボン端で１．４５本／mmとし、かつフィラメント径をｄ、片振幅ａの比、ｄ／ａを０．３とした。
このリボン材を補強材として使用したタイヤの走行試験を行った。
５万キロ走行させた後全周を解剖し、補強素子の切れ本数を調べたところ、全周で切れが発見されなかった。

（３）巾２０mmのリボン材を作成し、実質的に２層になるようにリボン巻きする。補強素子としてφ０．６mmのスチールモノフィラメントを使用し、巾1mmあたりの補強素子本数は、リボンの中心で１．３本／mm、リボン端で１．４５本／mmとし、かつフィラメント径をｄ、片振幅ａの比、ｄ／ａを１．４とした。
このリボン材を補強材として使用したタイヤの走行試験を行った。
５万キロ走行させた後全周を解剖し、補強素子の切れ本数を調べたところ、全周で切れが発見されなかった。但し、この補強材を用いてタイヤを製造する際に、リボン材は加硫で伸びにくく、若干バックリングが発生したが、問題になるレベルではなかった。
（比較例）

（１）巾２０mmのリボン材を作成し、実質的に２層になるようにリボン巻きする。補強素子としてφ０．６mmのスチールモノフィラメントを使用し、巾1mmあたりの補強素子本数は、リボンの中心で１．３５本／mm、リボン端で１．３５本／mmとし、かつフィラメント径をｄ、片振幅ａの比、ｄ／ａを０．３とした。
このリボン材を補強材として使用したタイヤの走行試験を行った。
５万キロ走行させた後全周を解剖し、補強素子の切れ本数を調べたところ、周上で５箇所の切れており、そのうち１箇所でセパレーションが発生していた。

（２）巾２０mmのリボン材を作成し、実質的に２層になるようにリボン巻きする。補強素子としてφ０．６mmのスチールモノフィラメントを使用し、巾1mmあたりの補強素子本数は、リボンの中心で１．４５本／mm、リボン端で１．４０本／mmとし、かつフィラメント径をｄ、片振幅ａの比、ｄ／ａを０．３とした。
このリボン材を補強材として使用したタイヤの走行試験を行った。
５万キロ走行させた後全周を解剖し、補強素子の切れ本数を調べたところ、周上で１２箇所の切れており、そのうち３箇所でセパレーションが発生していた。

（３）巾２０mmのリボン材を作成し、実質的に２層になるようにリボン巻きする。補強素子としてφ０．６mmのスチールモノフィラメントを使用し、巾1mmあたりの補強素子本数は、リボンの中心で１．３本／mm、リボン端で１．４５本／mmとし、かつフィラメント径をｄ、片振幅ａの比、ｄ／ａを１．５とした。
このリボン材を補強材として使用したタイヤの走行試験を行った。
５万キロ走行させた後全周を解剖し、補強素子の切れ本数を調べたところ、全周上で切れがなかった。但し、加硫で伸びが十分でなく、バックリングが発生した。
なお、本発明において、リボン材の補強素子であるスチールモノフィラメントの屈曲形状は、図示の波形に限らず三角形波、矩形波、正弦波などその他の波形であってもよい。

本発明の１実施形態に係る空気入りタイヤの要部断面図である。リボン材の展開図である。従来のリボン材の展開図である。図４Ａは従来の空気入りタイヤの要部断面図であり、図４Ｂはその補強層の一部断面図である。従来の他の空気入りタイヤの要部断面図である。

符号の説明

１・・・ベルト材、２・・・リボン材、３，４・・・周方向ベルト、５・・・補強要素（スチールモノフィラメント）、６・・・保護層、７・・・トレッド。

Claims

カーカスと、
補強素子を備えたリボン材を赤道面に実質的に平行に複数回リボン巻きして形成された周方向ベルトと、
スチールコード又はスチールフィラメントからなり、かつ赤道面に対して傾斜した少なくとも１枚のベルト材と、
上記リボン材の補強素子の密度を、リボン材のセンター部で粗かつリボン端で密にしたことを特徴とする空気入りタイヤ。
上記リボン材の補強素子の単位幅当たりの断面積が、リボン材端でリボン材センターの１．１倍以上であることを特徴とする請求項１に記載された空気入りタイヤ。
上記リボン材を構成する補強素子は波状でかつスチールモノフィラメントからなることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載された空気入りタイヤ。
片振り幅ａ、フィラメント径をｄとするとき、ｄ／ａが１．５以下であることを特徴とする請求項３に記載された空気入りタイヤ。