JP2005231575A

JP2005231575A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2005231575A
Application number: JP2004046159A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Kamegawa; 龍彦亀川
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2005-09-02
Anticipated expiration: 2024-02-23
Also published as: JP4376087B2

Abstract

【課題】チェーファーのコードを改良することにより、ビード部耐久性のさらなる向上を図った空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】一対のビード部１に夫々埋設されたビードコア２の周りに内側から外側に折り返して係止されたカーカス３と、カーカス３の、ビードコア２間にトロイド状に延在する本体部３Ａと、本体部３Ａに連続して設けられビードコア２の周りに折り返された巻上部３Ｂと、の間に、ビードコア２から略半径方向に、本体部３Ａに沿って配置されたスティフナー４と、カーカス３の巻上部３Ｂの外側に配置され、タイヤ軸方向外側端が巻上部３Ｂのタイヤ半径方向外側まで延在する少なくとも一枚のチェーファー５と、を備える空気入りタイヤである。チェーファー５を構成するコードの撚りピッチが、少なくとも巻上部３Ｂのタイヤ軸方向外側の一箇所において、変化している。
【選択図】図１

Description

本発明は空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、ビード部に埋設されたチェーファーを改良することにより、ビード部耐久性の向上を図った重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。

荷重負荷下で転動する空気入りタイヤにおいては、負荷に伴いサイドウォール部が大きくたわみ、その結果、ビード部がタイヤ外側に倒れこむと同時に、荷重時踏み蹴り付近では円周方向に変形する現象が生ずる。この現象により、ビード部の折り返しプライ端部には大きなせん断歪が作用することが知られており、ビード部故障を惹起して、タイヤの耐久性を低下させる原因となっていた。

そのため、この問題に対しては、従来より種々検討がなされてきている。例えば、本出願人らは、特許文献１において、ビード部の内外を独立した強化層により補強することで、プライ端保護効果によるビード部耐久性の向上と、軽量化およびコスト低減との両立を図ったラジアルタイヤを提案している。また、特許文献２においては、コード特性を所定に規定したチェーファーで、ラジアルカーカスを包み込んでプライ端を覆うことにより、上記せん断歪みを緩和して、故障端をプライ端からチェーファー端に移行することで、ビード部耐久性を向上した空気入りラジアルタイヤを提案している。その他、チェーファーに用いる撚りコードの特性に言及した技術としては、例えば、特許文献３〜６等に記載の技術がある。
特開昭５９−２１６７０９号公報特開２００３−８９３０５号公報特開昭６０−１６９３０３号公報特開２０００−８５３１０号公報特開昭５２−１５００４号公報特開昭６０−５０００６号公報

上述のように、空気入りタイヤにおけるビード部耐久性の向上については種々の技術が提案されているが、より軽量かつ高耐久のタイヤが求められる中、上記の耐久性改善手段では不十分となってきており、更なる技術改良の必要性が高まっている。

特に、上記特許文献２に記載の技術のように故障端をチェーファー端に移行させた場合、チェーファー端にはプライ端と同様の理由でせん断歪が作用するが、チェーファーに角度が付いていることからコード端における亀裂のモードが変化し、亀裂がコードに沿う形で進行するため、結果としてビード部耐久性を向上させることができる。しかし、この場合、同文献中にも記載されている通り、コードの曲げ剛性を不適切に低く設定すると亀裂がコードから離れて互いにつながり、チェーファー端から故障が発生してしまう場合がある。また一方、コードの曲げ剛性が適当で、亀裂がコードに沿って進行したとしても、その進展速度が速いと早期に亀裂がプライ端まで到達して故障に至ってしまい、所期の耐久性が得られない場合もあり、これらの問題を解消することが求められていた。

そこで本発明の目的は、チェーファーのコードを改良することにより、上記問題を解消して、ビード部耐久性のさらなる向上を図った空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記問題を解消すべく鋭意検討した結果、亀裂の進展速度を遅くするためには、コードの曲げ剛性を低くしてチェーファーのコード端での歪を緩和することが有効であることを見出した。そこで、さらに検討した結果、チェーファーのコードの撚りピッチを所定箇所で変化させ、これによりその曲げ剛性を変化させることによって、亀裂をコードに沿って進行させ、かつ、その進展速度を十分に抑えることが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部に夫々埋設されたビードコアの周りに内側から外側に折り返して係止されたカーカスと、該カーカスの、前記ビードコア間にトロイド状に延在する本体部と、該本体部に連続して設けられ該ビードコアの周りに折り返された巻上部と、の間に、前記ビードコアから略半径方向に、前記本体部に沿って配置されたスティフナーと、前記カーカスの巻上部の外側に配置され、タイヤ軸方向外側端が該巻上部のタイヤ半径方向外側まで延在する少なくとも一枚のチェーファーと、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記チェーファーを構成するコードの撚りピッチが、少なくとも前記巻上部のタイヤ軸方向外側の一箇所において、変化していることを特徴とするものである。

また、本発明者の検討の結果、亀裂の進展速度を遅くするためのもうひとつの手段として、コード表面の凹凸量を増やして亀裂が進展するパス（道程）を長くすることが効果的であることもわかった。コードの撚りピッチが短くなるほど亀裂が進む方向のコード表面凹凸は増大するため、亀裂の発生するチェーファー端近傍の撚りピッチを短くすることで、亀裂の進行をさらに遅延させることが可能となると考えられる。

従って、本発明においては、前記チェーファーのタイヤ軸方向外側端から前記撚りピッチの変化する箇所までの間の撚りピッチをＰ₁、該撚りピッチの変化する箇所から前記チェーファーのタイヤ軸方向内側端までの間の撚りピッチをＰ₂としたとき、Ｐ₁＜Ｐ₂であることが好ましい。

また、ビードベースを基準とした、前記撚りピッチの変化する箇所の高さをＨ、前記カーカスの折り返し巻上部端の高さをＬとしたとき、Ｈ≦Ｌであることが好ましい。本発明の空気入りタイヤは、特に、トラック、バス等における重荷重用空気入りラジアルタイヤとして使用する際に効果的である。

本発明によれば、チェーファーのコードの撚りピッチを介してその曲げ剛性を変化させることで、荷重時に発生する亀裂をコードに沿って進行させ、かつ、その進展速度を十分に抑えることができ、これによりビード部耐久性を向上することが可能となる。また、特に、撚りピッチの長さをチェーファー端近傍において短く設定した場合には、故障に至るまでの時間をより遅延させることができ、さらに、撚りピッチの変化する箇所をカーカスの折り返し巻上部端と同じかまたはそのタイヤ半径方向内側に位置させることで、この効果を最大限に得ることができる。

以下、本発明の空気入りタイヤの好適な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図示するように、本発明の空気入りタイヤは、ビード部１に埋設されたビードコア２の周りに内側から外側に折り返して係止されたカーカス３と、カーカス３の本体部３Ａ（ビードコア２間にトロイド状に延在する部分）と巻上部３Ｂ（ビードコア２の周りに折り返された部分）との間に、ビードコア２から略半径方向に、本体部３Ａに沿って配置されたスティフナー４と、巻上部３Ｂの外側に配置され、両端が巻上部３Ｂのタイヤ半径方向外側まで延在するチェーファー５と、を備えている。図中の符号１０はリムを示す。

本発明においては、チェーファー５を構成するコードの撚りピッチが、巻上部のタイヤ軸方向外側において、少なくとも一箇所（図中のＡ₁）で変化している点が重要である。これによりチェーファー５の曲げ剛性を変化させて、亀裂の進展を遅延させることで、ビード部耐久性を向上することができる。

撚りピッチの変化のさせ方には特に制限はないが、好適には、チェーファー５のタイヤ軸方向外側端Ａ₀から撚りピッチの変化する箇所Ａ₁までの間の撚りピッチをＰ₁、撚りピッチの変化する箇所Ａ₁からチェーファーのタイヤ軸方向内側端Ａ_nまでの間の撚りピッチをＰ₂としたとき、Ｐ₁＜Ｐ₂となるよう変化させる。Ａ₀−Ａ₁間の撚りピッチＰ₁をＡ₁−Ａ_n間の撚りピッチＰ₂より短くすることにより、チェーファー端からの亀裂進展パスを増大させて、亀裂の進展をさらに遅延させることができ、ビード部の耐久性向上効果をより大きくすることができる。

また、ビードベースを基準とした、撚りピッチの変化する箇所Ａ₁の高さをＨ、カーカス３の折り返し巻上部端Ｘの高さをＬとしたとき、Ｈ≦Ｌであることが好ましい。即ち、撚りピッチの変化する箇所Ａ₁を、その高さＨがカーカス３の折り返し巻上部端Ｘの高さＬと同じか、それより低くなるようにすることで、チェーファー端Ａ₀からカーカス端Ｘに至るまでの全範囲において上記亀裂進展パスの増大効果を得ることができ、本発明に係るビード部耐久性向上効果を最大化することが可能となる。

撚りピッチは少なくとも一箇所で変化させればよく、これにより本発明に係るビード部耐久性の向上効果を得ることができるが、二箇所以上で変化させてもよい。この場合においても、チェーファー５のタイヤ軸方向外側端Ａ₀に最も近い撚りピッチの変化する箇所をＡ₁とすれば、Ａ₀−Ａ₁間の撚りピッチＰ₁が、それ以外の部分の撚りピッチよりも短いことが好ましく、また、撚りピッチの変化する箇所Ａ₁の高さＨが、Ｈ≦Ｌを満足することが好ましい。

図示する例では、チェーファー５の両端を巻上部３Ｂのタイヤ半径方向外側まで延在させているが、本発明においては、少なくともそのタイヤ軸方向外側端Ａ₀が巻上部３Ｂのタイヤ半径方向外側まで延在していればよく、タイヤ軸方向内側端Ａ_nの配設位置については特に制限されるものではない。即ち、図２に示すように、チェーファー５のタイヤ軸方向内側端Ａ_nがビードコア２のタイヤ軸方向外側近傍に位置している場合や、図３に示すように、チェーファー５が切り離された一対のチェーファー５Ａ、５Ｂからなるような場合も、本発明は含むものである。なお、図３に示す一対のチェーファー５Ａ、５Ｂの場合には、少なくともタイヤ軸方向外側に配置されたチェーファー５Ａについて上記本発明の条件に従い撚りピッチを変化させればよく、チェーファー５Ｂの撚りピッチについては、特に制限されるものではない。

本発明のタイヤにおいては、チェーファー５に関して上記条件を満足するものであれば、それ以外の部分の具体的構成については特に制限されるものではない。チェーファー５は、図示する例では一枚であるが二枚以上で設けてもよく、その撚りコードとしては、高剛性の材料、例えば、スチールや、ケブラーなどの高強度有機繊維からなるものを用いる。また、図示はしないが、本発明のタイヤのクラウン部には、ゴム材により円環状に形成されて路面に設置するトレッドが配置され、このトレッドには適宜トレッドパターンが形成される。さらに、ビードコア２とトレッドの両端部との間を繋ぐ部分のカーカス３上にはサイドウォール部が配置され、タイヤの最内層にはインナーライナーが形成される。さらにまた、カーカス３とトレッドとの間にはベルト層が配設される。

本発明においてチェーファー５のコードの撚りピッチを変化させる手段は、特に制限されるものではないが、これまで困難とされてきた、コードの撚りピッチを変化させることのできる撚り機が最近開発され、本願出願人は先に当該撚り機について特許出願を行っている（特願２００２−３４１０３７号）。よって、この撚り機について以下に詳述する。

かかる撚り機は、供給された複数本の線材を撚って撚り線とする回転体と、前記撚り線を前記回転体から搬出する搬出手段と、を有し、撚り点の前後で撚り線側又は線材側の何れか一方を開放している撚り機である。ここで、開放しているとは、撚り点の片方の端部を撚り回転に応じて回転できる状態にしていることをいう。

具体的には、図７に示すタイプの撚り機２２を好適に使用することができる。図７は、コード製造ライン１０に設けられた撚り機２２の構成を示す側面図である。コード製造ライン１０には、素線がそれぞれ巻かれている複数のボビン１４Ａ〜Ｃと、ボビン１４Ａ〜Ｃから巻き出された素線１８Ａ〜Ｃのテンションを制御するテンション制御部１６Ａ〜Ｃと、テンション制御部１６Ａ〜Ｃを経由した素線１８Ａ〜Ｃを撚ってコード２０にする撚り機２２と、が設けられている。撚り機２２は、素線１８Ａ〜Ｃを撚って１本のコード２０を製造する送り・回転一体式の装置である。

撚り機２２は、素線１８Ａ〜Ｃにクセ（型）を付けるクセ付け部（型付け部）２４と、撚り点２６を形成している撚り点形成部２８と、撚り点形成部２８の下流側に設けられた回転体３０と、回転体３０に回転力を与えると共にコード２０を回転体３０から送り出す送り力を与えるモータ３４と、を備えている。回転体３０は、撚り機２２に設けられたベアリング部３６Ａ、Ｂによって回転可能に保持されている。

図７、図８に示すように、回転体３０の下流側には、回転体３０のハウジング３１から短筒状に延び出した回転駆動用軸部４０に回転駆動用プーリ４２が固定されており、回転駆動用プーリ４２と、モータ３４に取付けられた第１回転板４４とには無端ベルト４６が掛けられている。

回転駆動用軸部４０には、コード２０の送り力を伝達する細長筒状の送り駆動用軸部材５０が、回転軸が一致するように挿通しベアリング部５１によって回転体３０に支えられている。そして、回転駆動用プーリ４２の下流側には、送り駆動用軸部材５０に固定された送り駆動用プーリ５２が設けられており、送り駆動用プーリ５２と、モータ３４に取付けられた第２回転板５４とには無端ベルト５６が掛けられている。

ハウジング３１内には、コード２０を送る送り機構５８が設けられている。送り機構５８は、送り駆動用軸部材５０の同軸上で先端側に固定された第１ギア６０と、第１ギア６０と噛み合う第２ギア６２と、を有する。第２ギア６２の回転中心には小径の小ギア部６４が設けられている。また、送り機構５８は、コード２０が数回巻かれる巻回部６６を有すると共に小ギア部６４と噛み合う大ギア部６７を有する多段巻きキャプスタン６８と、多段巻きキャプスタン６８に当接してコード２０を巻回部６６に押し付けるピンチローラ７０と、を有する。更に、送り機構５８は、多段巻きキャプスタン６８に巻回されたコード２０が更に数回巻かれる多段巻きダミープーリ７２を有する。

多段巻きキャプスタン６８および多段巻きダミープーリ７２の径は、回転体３０から送り出されたコード２０を使用する際に真直性の観点で支障がないように、素線１８Ａ〜Ｃの径、材質等を考慮して決定されている。

また、撚り機２２には、送り駆動用軸部材５０を挿通して、多段巻きダミープーリ７２から巻き出されたコード２０を回転体３０の下流側へ案内するコード排出用パイプガイド７４が設けられている。

第２回転板５４に比べ、第１回転板４４の径は少し大きくされており、回転体３０の回転速度（撚り線の撚り速度）と、コード２０の送り速度との比が調整されている。

このように、本形態では、回転駆動用軸部４０と送り駆動用軸部材５０とを同軸上に配置しており、回転体３０に送り駆動用のモータを更に設けることに比べ、撚り機２２の構成が簡素になっている。

撚り機２２を使用するには、モータ３４を所定回転数で回転させると、送り駆動用プーリ５２が回転し、第１ギア６０、第２ギア６２、多段巻きキャプスタン６８、多段巻きダミープーリ７２に回転力が順次伝達される。この結果、撚り点形成部２８を経由した素線１８Ａ〜Ｃが所定の送り出し速度で回転体３０から送り出される。

また、回転駆動用ダミープーリ７２が回転し、回転体３０が所定回転速度で回転する。従って、素線１８Ａ〜Ｃは、撚り点形成部２８から引き出されつつ撚られ、コード２０となって回転体３０から送り出される。

このように、コード２０の送り駆動は、回転体３０上で送り駆動用軸部材５０が回転駆動用軸部４０と相対的に回転することで行われ、すなわち送り駆動用の軸の回転数と回転体３０の回転数との差によって送り速度が決定される。

回転駆動用軸部４０と送り駆動用軸部材５０との回転速度比を変速式である構造にしたり、上記の２軸を別々に駆動して回転速度の任意の速度に設定できる構造にすることで、撚りピッチを自在にその都度変更することが可能である。これにより、一本の連続したコード部材の中でも撚りピッチを変化させ、本発明に係るチェーファーに合わせて撚りピッチを変更することができる。

なお、このような可変数機能を有する撚り機を使用して製造されたコードをタイヤに使用することは、従来、非常に困難であった。従って、この機能を十分活かすためには、タイヤの使用部位との位置決めを容易にする上で、撚り機を設ける位置をタイヤ部材あるいはタイヤそのものを製造する装置の近くにすることが好ましく、さらにはこの装置と連携して複合的に動作できるようにすることが望ましい。

撚り機２２で製造できるコードはスチールコードに限られず、有機繊維材料からなるコードも製造でき、同様の効果を得ることができる。更に、コードと有機繊維とを撚り合わせた複合体、コードとひも状のゴムとを撚り合わせた複合体、コードと有機繊維とひも状のゴムとを撚り合わせた複合体、の何れも製造することができ、要求されるタイヤ品質に合った補強材を提供することが可能である。

また、線材の材質は特に限定されず、また、線材は素線であってもストランドであってもよい。撚り方は、単撚り、複撚り、層撚り等、特に限定しない。線材が素線である場合にはストランドが製造される（例えば、素線の材質がスチールである場合には、撚り機でスチール製のストランドが製造される）。

撚り機２２においては、回転体３０には、回転体全体を回転駆動するための回転駆動用軸部４０と、ベアリング部５１によって回転駆動用軸部４０と同軸上に保持された送り駆動用軸部材５０と、を設けており、これらの２軸は１台のモータ３４によって回転駆動される。これにより、撚り機２２の構成を著しく簡素にすることができる。なお、送り機構５８の駆動力を発生させるため回転体３０に電気モータなどを設けてもよいが、より簡潔な装置にするために、回転体３０の回転軸と同軸上に送り駆動用の軸を配して、回転体３０内の送り機構５８を駆動するようにしている。

また、多段巻きキャプスタン６８および多段巻きダミープーリ７２によって撚り点形成部２８からコード２０を引出して回転体３０から送り出しているので、ピンチローラ７０でコード２０をさほど高い力で押圧しなくても済む。また、多段巻きキャプスタン６８および多段巻きダミープーリ７２の巻き方向が逆であり、しかも、コード２０をリールに巻き取らなくてもよいので、真直性が大幅に改善されたコード２０を製造することができる。

かかる撚り機２２においては、複数の単線を撚って回転体から搬出することにより撚り線を形成でき、従来のように撚り線を回転体から巻き取らなくても済む撚り機が実現される。これにより、回転性、真直性に優れた撚り線を形成することができるコンパクトな撚り機を実現することができ、スチールコードの製造に一般的に使用されている従来の撚り機に比べ、スペース、価格とも１／１０以下とすることが可能となる。また、かかる撚り機を用いて撚り線を製造する際、線材の選定は任意に行うことができる。例えば、コアとなる複数本の素線と、シースとなる複数本の素線と、を線材として供給し、コアとシースとが同方向、同数で撚り合わされたコンパクトな構造の層撚りコードを製造してもよい。また、コアとなる複数本の素線を既に撚り合わせた状態で巻き出して撚り機に供給し、シースとで撚りピッチが異なる層撚りコードを製造してもよい。更に、巻き出して供給する線材として２〜７本の素線を既に撚り合わせたストランドを使用し、複撚りのコードを製造してもよい。また、供給する線材として複数本の素線の材質を非同一とすることにより、製造する撚り線の材質を２種以上にしてもよい。また、スチールその他の素線と同時に、ゴム被覆済みの線材或いはひも状にした加工したゴムを撚り合わせることで、コードとゴムとの複合体を製造してもよい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
供試タイヤとして、下記の表１中に示すようにチェーファーのコードの撚りピッチ（Ｐ₁、Ｐ₂）を変化させたトラック・バス用１５°テーパラジアルタイヤ（チューブレスタイヤ）を作製した。タイヤサイズは１１／７０Ｒ２２．５とした。得られた各供試タイヤにつき、下記条件にてビード部耐久性試験を実施した。

〈ビード部耐久性試験〉
内圧８．０ｋｇｆ／ｃｍ²を充填した供試タイヤに荷重５０００ｋｇを負荷し、ドラムに押し当てて時速６０ｋｍ／ｈにて走行させ、ビード部に故障破損が生ずるまでの走行距離を測定した。各タイヤの走行距離の測定結果は、下記の表１中に、従来例１の走行距離を１００として、指数にて示す。数値が大なるほど耐久性が良好である。

従来例２のタイヤは、従来例１のタイヤに対しチェーファーのコードの撚りピッチを短くしたものであり、亀裂がコードに沿わず、従来例１よりも早期に故障した。また、従来例３のタイヤは撚りピッチを長くしたものであり、亀裂が早期にプライ端に達したため、従来例１よりも早期に故障した。これに対し、実施例１のタイヤにおいては、撚りピッチを変化させたことで耐久性が従来例１よりも向上し、また、Ｐ１＜Ｐ２とした実施例２のタイヤではさらに耐久性が向上した。さらに、Ｐ１＜Ｐ２かつＨ＜Ｌとした実施例３のタイヤにおいて、最も耐久性が向上した。

本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤのビード部近傍を示す断面図である。本発明の他の実施の形態に係る空気入りタイヤのビード部近傍を示す断面図である。本発明のさらに他の実施の形態に係る空気入りタイヤのビード部近傍を示す断面図である。実施例１、２に係る空気入りタイヤのビード部近傍を示す断面図である。実施例３に係る空気入りタイヤのビード部近傍を示す断面図である。従来例１〜３に係る空気入りタイヤのビード部近傍を示す断面図である。撚り機の構成を示す側面断面図である。図７に示す撚り機の平面断面図である。

符号の説明

１ビード部
２ビードコア
３、３Ａ、３Ｂカーカス
４スティフナー
５、５Ａ、５Ｂチェーファー
１０リム
１８Ａ〜Ｃ素線
２０コード
２２撚り機
３０回転体
５８送り機構

Claims

一対のビード部に夫々埋設されたビードコアの周りに内側から外側に折り返して係止されたカーカスと、該カーカスの、前記ビードコア間にトロイド状に延在する本体部と、該本体部に連続して設けられ該ビードコアの周りに折り返された巻上部と、の間に、前記ビードコアから略半径方向に、前記本体部に沿って配置されたスティフナーと、前記カーカスの巻上部の外側に配置され、タイヤ軸方向外側端が該巻上部のタイヤ半径方向外側まで延在する少なくとも一枚のチェーファーと、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記チェーファーを構成するコードの撚りピッチが、少なくとも前記巻上部のタイヤ軸方向外側の一箇所において、変化していることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記チェーファーのタイヤ軸方向外側端から前記撚りピッチの変化する箇所までの間の撚りピッチをＰ₁、該撚りピッチの変化する箇所から前記チェーファーのタイヤ軸方向内側端までの間の撚りピッチをＰ₂としたとき、Ｐ₁＜Ｐ₂である請求項１記載の空気入りタイヤ。
ビードベースを基準とした、前記撚りピッチの変化する箇所の高さをＨ、前記カーカスの折り返し巻上部端の高さをＬとしたとき、Ｈ≦Ｌである請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
重荷重用空気入りラジアルタイヤである請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。