JP2006076385A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 カーカスプライの折り返し端部におけるプライコード端からのセパレーションの発生を抑制して、ビード部耐久性のさらなる向上を図った空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】 一対のビード部１１に夫々埋設されたビードコア１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プライ２を備える空気入りラジアルタイヤ１０である。カーカスプライ２の折り返し端部におけるプライコード端２Ａが、タイヤ半径方向では周期的な高低差を有し、かつ、タイヤ軸方向では周期的なジグザグ配列をなす。
【選択図】 図２

Description

本発明は空気入りラジアルタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、カーカスプライ折り返し端部におけるプライエンドセパレーション性（ＰＥＳ性）を改良することにより、ビード部耐久性の向上を図った空気入りラジアルタイヤに関する。

一般に、空気入りラジアルタイヤは、ラジアル方向に延びるコードをゴムにより被覆してなるカーカスを備え、このカーカスの端部は、それぞれビードコアの周りに折り返されて係止されている。図５（ａ）、（ｂ）（図中の（ｂ）は（ａ）中の矢印Ｘ方向から見たプライコード配列を示す）に示すように、従来、カーカスプライ１００（コーティングゴムは図示せず）の折り返し端部においては、平行に配列されたコード１０１の端部１０１Ａが、タイヤ周方向（矢印Ｓ方向）に沿って一直線上（実質的には円周上）に並べられていた。

一方、空気入りラジアルタイヤのビード部故障の主たる要因としては、カーカスプライのコード端部近傍において生ずるセパレーションが挙げられる。このセパレーションの発生のメカニズムは、タイヤが負荷転動した際にコード端１０１Ａがゴムに衝突して、コード端１０１Ａと周囲のゴムとが剥離を生じ、この剥離部分を核とした亀裂が隣接するコード端１０１Ａからの亀裂と結合することによるものと考えられている。

このセパレーションを抑制するためには、例えば、有機繊維コードからなる補強層を設けることが考えられるが、この場合、タイヤの重量増やコストの上昇を招く難点がある。また、有機繊維コード層は、かかるプライコード端１０１Ａからのセパレーションの抑制には効果を有するが、一方で、この有機繊維コード層からセパレーションを引き起こすという新たな問題も有していた。

これに対し、例えば、特許文献１には、カーカス層の巻き上げ端部のタイヤ径方向の位置を、タイヤ周方向に一定の周期と振幅をもったサイン波、ジグザグ波または矩形波等の形状に変化させて、そのタイヤ径方向の振幅をプライの巻き上げ高さｈ（最大高さと最小高さの平均）の１／１０〜１／５、位置変化の周波数を少なくとも４周期以上とする技術が記載されている。また、特許文献２には、カーカスの巻上げ部の端部をタイヤ周方向にジグザグ形状または波形状に配置した空気入りタイヤが記載されており、振幅は好ましくはカーカスの平均高さの５〜４０％範囲内、特にＬＴＵ構造（巻上げ部がリムフランジ付近で終端するもの）では１５〜４０％、また、ＨＴＵ構造（巻上げ部がサイドウォール中央部をこえた位置で終端するもの）では５〜２５％の範囲内であり、ジグザグ、波状の周方向のピッチは好ましくはカーカス平均高さの５〜１００％の範囲内であることも記載されている。

さらに、特許文献３には、カーカス層の折り返し端部の端末でスチールコードの端末の半径方向高さを互いに異ならせ、好ましくはその差を１．０〜２０．０ｍｍとし、直接の離間距離を１．０〜２０．０ｍｍとした空気入りタイヤが記載されており、特許文献４には、カーカスプライの折り返し部分のコード端部をタイヤ周方向にジグザグ配列した空気入りラジアルタイヤが記載されている。
特開平５−８６１５号公報（特許請求の範囲、［０００７］、［０００８］） 特開平３−１６９７１２号公報（特許請求の範囲、第１頁右下欄７〜１１行、第２頁左下欄１５行目〜右下欄４行目） 特開２０００−１６８３０９号公報（特許請求の範囲、Ｂ［００１０］） 特開平７−１９５９１５号公報（特許請求の範囲等）

上記特許文献１〜３に記載の技術は、いずれもカーカスプライ折り返し端部におけるコード端の配置をタイヤ半径方向に変化させて、コード端間距離を大きく取ることによりプライエンドセパレーションの発生を抑制するものであるが、高内圧・高荷重条件下での耐久時において、このようなプライコード端の高低差のみにより隣接プライコード端間距離を十分に取ろうとすると、プライコード端の高い位置ではサイドウォール部の撓み、プライコード端の低い位置ではリムからの突き上げの影響を大きく受けてしまい、亀裂進展速度が増大するために、結果として周方向亀裂進展の抑制効果が小さくなってしまうという問題があった。

これに対し、上記特許文献４に記載の技術は、コード端部をタイヤ軸方向にジグザグ配列してコード端間距離を大きく取ることで、上記特許文献１〜３の技術のような問題を生ずることなくプライ端からのセパレーションの発生を抑制することができるものであるが、より優れたビード部耐久性を備えるタイヤを実現するために、ＰＥＳ性のさらなる改善を図ることのできる技術が望まれていた。

そこで本発明の目的は、カーカスプライの折り返し端部におけるプライコード端からのセパレーションの発生を抑制して、ビード部耐久性のさらなる向上を図った空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、カーカスプライ折り返し端部における隣接するプライコード端間の位置関係を適切に設定することで、プライコード端において生ずる亀裂の進展を抑制して、これによりセパレーションの発生を防止することができることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、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プライを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記カーカスプライの折り返し端部におけるプライコード端が、タイヤ半径方向では周期的な高低差を有し、かつ、タイヤ軸方向では周期的なジグザグ配列をなすことを特徴とするものである。

本発明においては、前記プライコード端間の高低差が１２ｍｍ以下であり、該高低差の下限値ｚ_minと、該プライコード間のタイヤ周方向距離ｙとが、下記式、
ｚ_min≧ｙ／√３
を満足し、かつ、タイヤ半径方向に略垂直な面内において、前記プライコード端間を結ぶ線とタイヤ周方向とがなす角度θが、１５〜６０°の範囲内であることが好ましい。また、前記プライコード端の周期的な変動は、好適にはタイヤ周方向に１〜４本置きに存在する。

本発明は、特に、前記プライコードが偏平プライコードである場合に有用であり、また、有機繊維からなるビード補強部材を有しないタイヤにおいてより効果的である。

本発明によれば、上記構成としたことにより、カーカスプライ折り返し端部における各プライコード端からの亀裂の伝播、進展を効果的に抑制することができ、隣接するプライコード端間におけるかかる亀裂の結合に起因するセパレーションの発生を防止することができる。従って、高内圧・高荷重条件下での耐久時においてもビード部故障の発生のない、ビード部耐久性を向上した空気入りラジアルタイヤを実現することが可能となる。また、カーカスプライコードとして偏平プライコードを用いた場合には、隣接するプライコード間距離が狭くなるので、本発明の適用がより効果的である。さらに、本発明によれば、従来の有機繊維からなるビード補強部材を使用しなくても、ビード部耐久性を確保することができるため、タイヤの軽量化やコストダウンに繋がるという効果も得ることができる。

以下、本発明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１に、本発明の一好適例の空気入りラジアルタイヤの部分断面図を示す。図示するように、本発明のタイヤ１０は、一対のビード部１１に夫々埋設されたビードコア１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プライ２を備えている。本発明は、かかるカーカスプライ２折り返し端部におけるプライコード端２Ａ配置の改良に係る技術である。

図２に、本発明のタイヤにおけるプライコード端配置を示す拡大斜視図を示す。また、図３（Ｘ）、（Ｙ）および（Ｚ）は、それぞれ図２中の矢印Ｘ方向（タイヤ軸方向）、Ｙ方向（タイヤ周方向）およびＺ方向（タイヤ半径方向）から見たプライコード配列の概略図を示す。図示するように、本発明においては、カーカスプライ２の折り返し端部におけるプライコード端２Ａが、タイヤ半径方向では周期的な高低差を有し（図３（Ｘ）参照）、かつ、タイヤ軸方向では周期的なジグザグ配列をなす（図３（Ｙ）、（Ｚ）参照）点に特徴を有する。

前述したように、プライコード端位置をタイヤ半径方向のみで変化させる従来の２次元的なプライコード端距離の確保方法ではＰＥＳ性の向上効果には限界があったが、本発明においては、プライコード端をタイヤ半径方向および軸方向の双方に変動させ、即ち、プライコード端を３次元的に配置することで、従来に比しより大きなＰＥＳ性の改善効果が得られるものである。

本発明に係るプライコード端２Ａの具体的な位置は、特に制限されるものではないが、プライコード端２Ａ間の高低差ｚは、１２ｍｍ以下、特には３〜９ｍｍの範囲内とすることが好ましい（図３（Ｘ）参照）。プライコード端２Ａ間の高低差ｚが大きすぎると、タイヤ周方向における亀裂進展モードが変化して亀裂進展速度が急激に速くなるか、または、プライコードの引き抜けの危険性が生ずるために、結果的にビード耐久性が落ちてしまう。従って、本発明に係るプライコード端２Ａ間の高低差ｚによる効果を引き出すためには、プライコード端２Ａ間の高低差ｚを上記範囲内とすることが好ましく、これにより、亀裂進展速度の増大やプライコードの引き抜けを防止しつつ、ビード部耐久性を向上することが可能となる。

また、本発明においては、プライコード端２Ａ間の高低差ｚの下限値ｚ_minと、プライコード間のタイヤ周方向距離ｙとが、下記式、
ｚ_min≧ｙ／√３
を満足することが好ましい（図３（Ｘ）参照）。プライコード端２Ａからのタイヤ周方向亀裂伝播の要因となる傘型亀裂の角度は一般に３０〜６０°程度であるので、上記条件を満足することで、タイヤ周方向における亀裂伝播を抑制することが可能となる。プライコード端２Ａ間の高低差の下限値ｚ_minとプライコード間のタイヤ周方向距離ｙとの関係がｚ_min＜ｙ／√３を満たす場合、プライコード端２Ａからの亀裂が繋がりやすくなり、本発明の効果が十分に得られなくなるおそれがある。

さらに、タイヤ軸方向に係るプライコード端２Ａの配置に関しては、タイヤ半径方向に略垂直な面内において、プライコード端間を結ぶ線とタイヤ周方向とがなす角度θを、１５〜６０°の範囲内とすることが好適である（図３（Ｚ）参照）。角度θを上記範囲で配置することにより、プライコード端２Ａ間の距離を３次元的に確保することが可能となる。角度θが１５°未満の場合は、隣接プライコード端２Ａ距離が短いためにＰＥＳ性の改善効果が小さく、一方、角度が６０°を超える場合は、一部のプライコード端２Ａがタイヤ表層に近い部位に位置することになるため、リムからの突き上げの影響を強く受け、やはりＰＥＳ性の改善効果が小さくなってしまう。

かかるプライコード端２Ａの周期的な変動は、全プライコード端２Ａのうちタイヤ周方向に少なくとも４本置きに設けることが好ましく、プライコード端２Ａの変動位置を１〜４本置きに、特には１本置きに設けて、タイヤ半径方向および軸方向の双方におけるプライコード端２Ａの配置を周期的に変化させることで、タイヤ周方向における亀裂をより効果的に抑制することができる。図４に、プライコード端２Ａの周期的な変動を４本置きに設けた場合のプライコード配列の概略図を示す。図中の（Ｘ）、（Ｙ）、（Ｚ）は、図３中と同様に、それぞれ図２中の矢印Ｘ方向（タイヤ軸方向）、Ｙ方向（タイヤ周方向）、Ｚ方向（タイヤ半径方向）に対応する。

なお、本発明に係る上記プライコード端配置を備えるカーカスプライは、例えば、以下のような手法で作製することができる。
（１）スティフナー３の押出後、刃型のついたロールを用いて周方向に周期的に溝を形成する手法である。これにより、溝のある場所とない場所とでプライコード端の軸方向位置を変えることができる。
（２）いわゆるコア製法でプライコードを１本１本打ち込む際に、プライコード端相当部分にクッションとなるゴムを配置したコードと配置しないコードとを用いることで、プライコード端の軸方向位置を変える手法である。
（３）あらかじめ作製した２層のトリートメントを、プライコード同士が重ならないように配置する手法である。

本発明は、特に、プライコードとして、断面が真円形状でない、いわゆる偏平プライコード（例えば、２＋７構造等）を用いる場合に有用である。即ち、偏平プライコードを適用すると、断面形状が真円形状のプライコードに比べてタイヤ周方向のプライコード間距離が狭くなるため、セパレーションが発生しやすくなるが、本発明によれば、この場合でも、上記プライコード端配置の適用により隣接するプライコード端間距離を十分確保することができ、亀裂進展の抑制効果を得ることができるため、ビード部耐久性を確実に向上できるのである。

また、本発明によれば、ナイロンチェーファー等の従来の有機繊維からなるビード補強部材を使用することなく、十分なビード部耐久性を確保することができるため、部材の削減によるタイヤの軽量化や、コストダウン等の利点も得られるものである。

本発明の空気入りラジアルタイヤは、カーカスプライのプライコード端の配置に関して上記条件を満足するものであればよく、これにより本発明の所期の効果を得ることができ、それ以外のタイヤ構造や構成部材、材質等については常法に従い適宜構成すればよく、特に制限されるものではない。

例えば、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接地するトレッド１２が配置され、このトレッド１２表面には適宜トレッドパターンが形成される。また、ビードコア１とトレッド１２の両端部との間を繋ぐ部分のカーカスプライ２上にはサイドウォール部１３が配置され、タイヤの最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成される。さらに、カーカスプライ２とトレッド１２との間には少なくとも１層、図示する例では３層のベルト層４が配設され、カーカスプライ２の、一対のビードコア１間に延びる本体部と、ビードコア１の周囲に折り返された折り返し部との間には、ビードコア１からタイヤ半径方向に向かい略半径方向に延びるスティフナー３が配置される。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
タイヤサイズ１１Ｒ２２．５にて、下記の表１、２中に示す条件で作製した各実施例および比較例の供試タイヤをテスト車に装着して、内圧９００ｋＰａ・荷重５８８００Ｎ（６０００ｋｇ）の高内圧・高荷重条件下でドラム走行試験を行い、ビード部故障が発生するまでの走行距離を測定することにより、ビード部耐久性を評価した。なお、カーカスプライの折り返し端部におけるスチールプライコード端は、比較例については１次元的（変動なし、図５に対応）または２次元的（タイヤ半径方向のみに変動、図６に対応）に、実施例については３次元的（図２に対応）に、それぞれ配置した。その結果を表１中に、比較例１を１００とした指数にて示す。数値が大なるほどビード部耐久性が高く、良好な結果である。

上記表１の結果からわかるように、プライコード端の位置をタイヤ半径方向および軸方向の双方において周期的に変動させた実施例１〜５の空気入りラジアルタイヤにおいては、いずれも、プライコード端の位置を全く変動させない比較例１のタイヤに比してビード部耐久性が極めて向上していることが明らかである。

本発明の一好適例の空気入りラジアルタイヤを示す部分断面図である。 本発明に係るプライコード端配置を示す拡大斜視図である。 （Ｘ）〜（Ｚ）は、それぞれ図２中の矢印方向Ｘ〜Ｚから見たプライコード配列を示す概略図である。 （Ｘ）〜（Ｚ）は、それぞれ図２中の矢印方向Ｘ〜Ｚに対応する本発明の他のプライコード配列を示す概略図である。 （ａ）は従来のプライコード端配置を示す拡大斜視図であり、（ｂ）は（ａ）中の矢印方向から見たプライコード配列を示す断面図である。 （ａ）は従来の他のプライコード端配置を示す拡大斜視図であり、（ｂ）は（ａ）中の矢印方向から見たプライコード配列を示す断面図である。

符号の説明

１ ビードコア
２ カーカスプライ
２Ａ プライコード端
３ スティフナー
４ ベルト層
１０ 空気入りラジアルタイヤ
１１ ビード部
１２ トレッド
１３ サイドウォール部

Claims (5)

1. 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プライを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記カーカスプライの折り返し端部におけるプライコード端が、タイヤ半径方向では周期的な高低差を有し、かつ、タイヤ軸方向では周期的なジグザグ配列をなすことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記プライコード端間の高低差が１２ｍｍ以下であり、該高低差の下限値ｚ_minと、該プライコード間のタイヤ周方向距離ｙとが、下記式、
   ｚ_min≧ｙ／√３
   を満足し、かつ、タイヤ半径方向に略垂直な面内において、前記プライコード端間を結ぶ線とタイヤ周方向とがなす角度θが、１５〜６０°の範囲内である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記プライコード端の周期的な変動が、タイヤ周方向に１〜４本置きに存在する請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記プライコードが偏平プライコードである請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 有機繊維からなるビード補強部材を有しない請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。

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