JP2019214250A - ケーブルビードおよびこれを用いたタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの軽量化とビード部の耐久性とを向上し得るケーブルビードおよびこれを用いたタイヤを提供する。【解決手段】環状に形成されたスチールからなるコア１と、コア１の周りにシースフィラメント２が螺旋状に巻き付けられてなる、少なくともＮ（Ｎ≧３）層のシース層からなるシース３と、を有するケーブルビード１０であり、（Ｎ−１）層目のシースフィラメント２以外のシースフィラメント２がスチールフィラメントであり、（Ｎ−１）層目のシースフィラメント２が、スチールフィラメントよりも軟質金属のフィラメントまたは非金属フィラメントからなる。【選択図】図１

Description

本発明は、ケーブルビードおよびこれを用いたタイヤに関し、詳しくは、タイヤの軽量化とビード部の耐久性とを向上し得るケーブルビードおよびこれを用いたタイヤに関する。

航空機用タイヤのビードコアとして、環状のコアの周囲に、シースフィラメントを螺旋状に巻付けてなる１層以上のシースを形成した断面円形状である、いわゆるケーブルビードが知られている。このようなケーブルビードの改良技術として、特許文献１では、５層構造のケーブルビードが提案されている。

このケーブルビードは、シースフィラメントがブラスめっきされた炭素鋼であり、コアがシースフィラメントと同等もしくはそれ以下の炭素含有量の炭素鋼から構成されている。そして、このケーブルビードを用いた新品タイヤからケーブルビードを取り出し、コイル状に巻き付けられているシースフィラメントをほぐした時のフィラメントの内径をｂ、タイヤに埋設されていたときのビード内径をａとしたとき、ｂ／ａ＞０．９０超とすることで、ビードの耐久性を向上させている。

特開平０６−２１１００９号

今日における航空機機体メーカーからタイヤメーカーに対する要求として、軽量性および耐久性が挙げられる。耐久性を確保するためには、シースフィラメント強力を高くする必要がある。そのため、従来はシースフィラメント径を太くして、シースフィラメントの強力を高めていた。しかしながら、シースフィラメント径を太くしても、必ずしもタイヤの耐久性が向上せず、また、軽量性においても不利になり、さらなる検討が求められているのが現状である。

そこで、本発明の目的は、タイヤの軽量化とビード部の耐久性とを向上し得るケーブルビードおよびこれを用いたタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。すなわち、３層以上のシース層を有するケーブルビードでは、シース層を外側から数えて２層目、すなわち、Ｎ層のシース層を有するケーブルビードの（Ｎ−１）層目のスチールフィラメントに優先的に折れが生じることを見出した。かかる知見をもとに、本発明者はさらに鋭意検討した結果、上記課題を解消できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のケーブルビードは、環状に形成されたスチールからなるコアと、該コアの周りにシースフィラメントが螺旋状に巻き付けられてなる、少なくともＮ（Ｎ≧３）層のシース層からなるシースと、を有するケーブルビードにおいて、
（Ｎ−１）層目のシースフィラメント以外のシースフィラメントがスチールフィラメントであり、前記（Ｎ−１）層目のシースフィラメントが、前記スチールフィラメントよりも軟質金属のフィラメントまたは非金属フィラメントからなることを特徴とするものである。

本発明のケーブルビードにおいては、（Ｎ−１）層目のシースフィラメントは軟質金属のフィラメントであり、該軟質金属のフィラメントは、軟鋼、アルミニウム合金、銅合金およびチタン合金から選ばれる少なくとも１種からなることが好ましい。また、本発明のケーブルビードにおいては、１＋Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ構造であり、Ａが６以上１４以下、Ｂが８以上２２以下、Ｃが１４以上３０以下、Ｄが２６以上４２以下、Ｅは３２以上５０以下であることが好ましい。ここで、層構造における１は、コアを表す。さらに、本発明のケーブルビードにおいては、前記スチールフィラメントは、ブラスめっきを施されていることが好ましい。さらにまた、本発明のケーブルビードにおいては、前記シースフィラメントの抗張力は、２０００ＭＰａ以上であることが好ましい。また、本発明のケーブルビードにおいては、前記シースフィラメントの径は、１．２０ｍｍ以上２．４０ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明のタイヤは、本発明のケーブルビードを備えてなることを特徴とするものである。

本発明によれば、タイヤの軽量化とビード部の耐久性とを向上し得るケーブルビードおよびこれを用いたタイヤを提供することができる。本発明のタイヤは、航空機用タイヤに好適に用いることができる。

本発明の一好適な実施の形態に係るケーブルビードの概略断面図である。 本発明の一好適な実施の形態に係るタイヤのタイヤ幅方向における概略断面図である。

以下、本発明のケーブルビードについて、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一好適な実施の形態に係るケーブルビードの概略断面図である。本発明のケーブルビード１０は、環状に形成されたスチールからなるコア１と、コア１の周りにシースフィラメント２が螺旋状に巻き付けられてなる、少なくとも１層のシース層からなるシース３と、を有する。図示例においては、シース３は、最内層シース層である第１シース層３ａ、第２シース層３ｂ、第３シース層３ｃ、第４シース層３ｄ、および第５シース層３ｅの５層のシース層を有しているが、本発明のケーブルビード１０の構造はこれに限られるものではなく、シース層は５層以上であってもよい。図示するケーブルビード１０においては、１＋１０＋１６＋２２＋２８＋３４構造である。

本発明のケーブルビード１０においては、（Ｎ−１）層目、図示例においては、第４シース層３ｄ以外のシースフィラメントがスチールフィラメントであり、（Ｎ−１）層目、図示例において第４シース層３ｄのシースフィラメントが、他のシース層のスチールフィラメントよりも軟質金属のフィラメントまたは非金属フィラメントからなる。前述のとおり、３層以上のシース層を有するケーブルビードでは、シース層を外側から数えて２層目に優先的に折れが生じる。そこで、Ｎ層のシース層を有するケーブルビード１０の（Ｎ−１）層目に、衝撃吸収層として、軟質金属のフィラメントまたは非金属フィラメントを用いることで、（Ｎ−１）層目のフィラメントの折れを防止し、ケーブルビード１０の耐久性を向上させている。

本発明のケーブルビード１０においては、（Ｎ−１）層目のシース層に用いるフィラメントとしては、他の層に用いたスチールフィラメントよりも軟質であれば特に制限はない。例えば、ビッカース硬さ（ＨＶ）が、７００以下の金属、好ましくはＨＶが２００以下の金属を用いることができる。具体的には、軟質金属のフィラメントとしては、軟鋼、アルミニウム合金、銅合金およびチタン合金から選ばれる少なくとも１種からなるフィラメントを用いることができる。また、非金属フィラメントとしては、例えば、ナイロン、アラミド等のポリアミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、レーヨン、ポリケトン、ビニロン等の有機繊維からなる撚りコードを用いることができるが、これら以外にも、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維等を用いることもできる。

本発明のケーブルビード１０においては、スチールフィラメントとしては特に制限はなく、従来より用いられているスチールフィラメント等を用いてもよいが、炭素含有量は０．９０質量％以上０．９５質量％以下であり、かつ、クロム含有量は０．１５質量％以上０．３０質量％以下であるスチールフィラメントを好適に用いることができる。かかる条件を満足することで、シースフィラメント２を細径化することが可能となり、ケーブルビード１０を軽量化することができる。すなわち、クロム含有量を上記範囲とすることで、炭素含有量を０．９０質量％超としても、シースフィラメントが型付け時に曲げにくい、タイヤ走行中に働く応力に耐えられるビードに必要最小限の伸びが確保できない、といった不具合を生じることなく、シースフィラメント２の強力を向上させることができる。その結果、シースフィラメント２の細径化が可能になり、タイヤの軽量化を実現することができる。シースフィラメント２中のクロム含有量が０．１５質量％未満であると、上記効果が得られず、シースフィラメント２に十分な強力を与えることができない。なお、クロム含有量が０．３０質量％を超えると、コストの面で不利になり、また、本発明の効果が飽和してしまうため、好ましくない。炭素含有量は、好適には０．９１質量％以上０．９４質量％以下であり、クロム含有量は、好適には０．２０質量％以上０．２５質量％以下、より好適には、０．１７質量％以上０．２３質量％以下である。このような条件を満足することで、ケーブルビード１０全体における炭素量含有量およびクロム含有量のバラツキを抑えることができ、その結果、ケーブルビード１０の物性のバラツキが少なくなる。

ここで、炭素含有量は、ＪＩＳ Ｇ１２１１に準拠した赤外線吸収法（附属書３：全炭素定量法−高周波誘導加熱炉燃焼）により測定され、より詳細には、ＬＥＣＯ製「ＣＳ−４００」なる装置を用い、鋼を高周波加熱により溶解し、赤外線吸収法で定量分析を行うことにより求めることができる。また、クロム、ケイ素およびマンガンの含有量は、ＪＩＳ Ｇ１２５８−１（発光強度比法）に準拠して測定され、より詳細には、塩酸：硝酸：水＝１：１：２（質量比）の水溶液に鋼材を溶解し、ＩＣＰ分析（発光分光分析）することにより測定できる。

本発明のケーブルビード１０においては、層構造は、シース層が３層以上であれば特に制限はないが、３層以上５層以下とすることが好ましく、特に、１＋Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ構造であること、すなわち、図示するように、コア１の周りに設けられるシース３は５層のシース層からなることが好ましい。また、シースフィラメント２の本数は、Ａが６以上１４以下、Ｂが８以上２２以下、Ｃが１４以上３０以下、Ｄが２６以上４２以下、Ｅは３２以上５０以下であり、より好適には、Ａは７以上１２以下、Ｂは１２以上２０以下、Ｃは１８以上２６以下、Ｄは２８以上４０以下、Ｅは３４以上４８以下である。かかる構造とすることで、本発明のケーブルビードを航空機用タイヤのビードコアに用いた場合に、十分に軽量化しつつ、ビード部の耐久性の向上を図ることができる。

また、本発明のケーブルビード１０においては、スチールフィラメント２はめっき処理が施されていることが好ましい。めっき処理としては、ブラスめっきやブロンズめっき、銅めっき，亜鉛めっき、銅-コバルト-亜鉛めっき等の三元系合金めっき等が挙げられるが、ブラスめっきが好ましい。スチールフィラメント２にブラスめっきを施すことで、ケーブルビード１０とゴムとの接着性を向上させることができ、タイヤの耐久性を向上させることができる。なお、ブラスめっきの組成としては、特に制限されるものはないが、好適には銅の含有率は６０質量％以上である。また、本発明のケーブルビード１０においては、（Ｎ−１）層目のシース層のフィラメントとして非金属フィラメントを用いる場合、ゴムとの強固な接着を可能とするため、接着剤処理を施すことが好ましい。この接着剤処理は、常法に従って行うことができる。

さらに、本発明のケーブルビード１０においては、スチールフィラメントの抗張力は２０００ＭＰａ以上であることが好ましい。スチールフィラメントの抗張力を２０００ＭＰａ以上とすることで、本発明のケーブルビード１０を航空機用タイヤのビードコアとして用いた場合、十分な強度を発揮することができる。また、スチールフィラメントの抗張力が高いほど、スチールフィラメントの本数を少なくすることができるため、タイヤの軽量化の面でも好ましい。

さらにまた、本発明のケーブルビード１０においては、シースフィラメントの径は、１．２０ｍｍ以上２．４０ｍｍ以下であることが好ましい。シースフィラメントの径をかかる範囲とすることで、本発明のケーブルビード１０を航空機用タイヤのビードコアとして用いた場合、タイヤの軽量化を十分に達成することができ、また、十分な強度を発揮することができる。なお、本発明のケーブルビード１０を航空機用タイヤに適用する場合、コアフィラメントの径は、軽量性および強度の観点から、２．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下が好ましい。

本発明のケーブルビード１０は、Ｎ層（Ｎ≧３）のシース層を有するケーブルビードであって、（Ｎ−１）層目のシースフィラメント以外のシースフィラメントがスチールフィラメントであり、（Ｎ−１）層目のシースフィラメントが、他の層のスチールフィラメントよりも軟質金属のフィラメントまたは非金属フィラメントからなるものであれば、それ以外については特に制限はない。例えば、ケーブルビード１０のコア１は、コアフィラメントの両端を突き合わせて溶接して環状に製造することができる。その後、例えば、供給リールに巻回されることにより螺旋型付けされた、上記要件を満足するシースフィラメント２を、コア１に螺旋状に巻き付けることで、本発明のケーブルビード１０を製造することができる。コアフィラメントの材質についても特に制限はなく、従来ケーブルビードのコアとして用いられてきた材質を用いることができる。

次に、本発明のタイヤについて説明する。図２は、本発明の一好適な実施の形態に係るタイヤのタイヤ幅方向における概略断面図である。図示するタイヤ１００は、トレッド部１０１と、トレッド部１０１のタイヤ幅方向両外側に位置する一対のショルダー部１０２と、ショルダー部１０２の側部からタイヤ径方向内方に延びる一対のサイドウォール部１０３と、各サイドウォール部１０３のタイヤ径方向内方に連なるビード部１０４と、ビード部１０４に埋設されてなる断面円形のビードコア１０５を備えている。

また、タイヤ１００は、トロイド状に延在し、タイヤ赤道面に対して７０°以上９０°以下の範囲の角度で延びる複数本の有機繊維コードからなる、カーカスプライにて構成したラジアルカーカス１０６を備えている。このラジアルカーカス１０６は、各ビードコア１０５の周りに、タイヤ幅方向の内側から外側へ巻上げてなるターンアッププライと、これらのターンアッププライの、ビードコア１０５に対する巻上げ部分を覆って半径方向内方に延びて、少なくとも、ビードコア１０５の半径方向内方部分まで延在する、ダウンプライとからなる、いわゆるアップダウン構造を有する。このようなアップダウン構造とすることにより、ターンアッププライおよびダウンプライのそれぞれに働くビードコア１０５の周りの張力の相殺による、それら相互の引き抜け拘束力の作用下で、カーカスプライが引き抜けるのを有効に防止することができる。その結果、航空機用ラジアルタイヤに求められる耐圧性、耐荷重性等を十分に確保することができる。

本発明のタイヤ１００は、ビード部１０４に埋設されてなるビードコア１０５として、本発明のケーブルビードを用いる。したがって、本発明のタイヤ１００は、従来のタイヤと比較して、軽量性およびビード部の耐久性に優れており、航空機用タイヤに好適に用いることができる。

本発明のタイヤ１００は、ビードコア１０５として本発明のケーブルビードを用いたこと以外に特に制限はなく、その他の構造等については、既知の構造を採用することができる。例えば、図示例においては、トレッド部１０１のラジアルカーカス１０６のタイヤ径方向外方には、４層のベルト層からなるベルト１０７および１層のベルト保護層１０８が順次配設されている。また、ベルト保護層１０８のタイヤ径方向外方には、トレッドゴムが配設されており、トレッドゴムの表面には、タイヤ周方向に延びる周方向溝等の溝１０９が形成されている。なお、図示例では、ベルト１０７が合計４層のベルト層からなる場合を示しているが、本発明のタイヤ１００においては、ベルト層の数や配設位置は、必要に応じて任意の数や配設位置とすることができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜従来例１、２、比較例および実施例１〜５＞
第４層目のシースを構成するフィラメントとして、表１、２に示すフィラメントを用い、同表に示す構造のケーブルビードを作製し、重量を求めた。従来例１、２および比較例では、第４層以外のシース層には、第４層シース層と同じ材質のスチールフィラメントを用いた。実施例１〜５については、第４層以外のシース層には、高炭素鋼（９２Ｃ）を用いた。結果は、従来例２のタイヤの重量を１００としたときの指数値にて示した。次に、得られたケーブルビードを用いて、図２に示すタイプのタイヤ（タイヤサイズ：５２×２１Ｒ２２ ３８ＰＲ）を作製した。このタイヤを用いて、下記の手順で耐久性を測定した。得られた結果を同表に併記する。

なお、抗張力はＪＩＳ Ｚ２２４１の引張試験に基づいて、ビッカース硬さはＪＩＳ Ｚ２２４４に基づいて測定した。

＜耐久性＞
タイヤをリムに装着する際、ＴＲＡで定められた５２×２１Ｒ２２ ３８ＰＲの規定内圧相当の内圧を充填して、規定荷重の８０％を負荷させながら、時速６４ｋｍ／ｈで１時間に１０分間だけ所定の回数を繰り返し走行させた。その所定回数の走行後、（Ｎ−１）層目のフィラメントを取り出して折れの数や残存引張強力などを測定し、その結果を従来例が１００となる指数値で示した。この数値が大きいほど、耐久性が高く性能が良いことを示す。

※１：炭素含有量 ０．８２質量％
※２：炭素含有量 ０．９２質量％
※３：炭素含有量 ０．７２質量％

以上より、本発明のケーブルビードを用いたタイヤは、軽量化とビード部の耐久性とが両立できていることが分かる。

１ コア
２ シースフィラメント
３ シース
１０ ケーブルビード
１００ 航空機用タイヤ（タイヤ）
１０１ トレッド部
１０２ ショルダー部
１０３ サイドウォール部
１０４ ビード部
１０５ ビードコア
１０６ ラジアルカーカス
１０７ ベルト
１０８ ベルト保護層
１０９ 溝

Claims (7)

1. 環状に形成されたスチールからなるコアと、該コアの周りにシースフィラメントが螺旋状に巻き付けられてなる、少なくともＮ（Ｎ≧３）層のシース層からなるシースと、を有するケーブルビードにおいて、
   （Ｎ−１）層目のシースフィラメント以外のシースフィラメントがスチールフィラメントであり、前記（Ｎ−１）層目のシースフィラメントが、前記スチールフィラメントよりも軟質金属のフィラメントまたは非金属フィラメントからなることを特徴とするケーブルビード。
2. （Ｎ−１）層目のシースフィラメントが軟質金属のフィラメントであり、該軟質金属のフィラメントが、軟鋼、アルミニウム合金、銅合金およびチタン合金から選ばれる少なくとも１種からなる請求項１記載のケーブルビード。
3. １＋Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ構造であり、Ａが６以上１４以下、Ｂが８以上２２以下、Ｃが１４以上３０以下、Ｄが２６以上４２以下、Ｅは３２以上５０以下である請求項１または２記載のケーブルビード。
4. 前記スチールフィラメントが、ブラスめっきを施されている請求項１〜３のうちいずれか一項記載のケーブルビード。
5. 前記シースフィラメントの抗張力が、２０００ＭＰａ以上である請求項１〜４のうちいずれか一項記載のケーブルビード。
6. 前記シースフィラメントの径が、１．２０ｍｍ以上２．４０ｍｍ以下である請求項１〜５のうちいずれか一項記載のケーブルビード。
7. 請求項１〜６のうちいずれか一項記載のケーブルビードを備えてなることを特徴とするタイヤ。

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