JP3151041B2

JP3151041B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP3151041B2
Application number: JP07731292A
Authority: JP
Inventors: 俊哉宮園; 好秀河野; 洋一岡本
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 2001-04-03
Anticipated expiration: 2016-04-03
Also published as: JPH05278411A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、空気入りタイヤ、特
にその補強層、すなわち、タイヤの骨格をなすカーカ
ス、トレッド補強を司るベルトまたはビード部補強材の
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】空気入りタイヤの補強層、例えばベルト
は、タイヤの赤道に対して斜めの並行配列をなす補強素
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。従来、スチールコードによる補強素子には、
複撚りの補強素子が用いられてきたが、撚り工程が複雑
で生産性が低いため、さらにはタイヤの軽量化を促進す
るため、複撚りのものから、層撚りおよび単撚りのも
の、すなわち簡素化されたコードへ移行する傾向にあ
る。層撚り補強素子としては、特に１または２層のもの
が用いられている。

【０００３】また、有機繊維においては、マルチフィラ
メントヤーンに適宜撚りを加えた片撚りコードを、さら
に撚り合わせたコードが用いられてきたが、上記と同様
の理由から、マルチフィラメントヤーンからなるコー
ド、片撚りコードおよびモノフィラメント、すなわち簡
素化されたコードが用いられてきている。

【０００４】

【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、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み、いわゆる
ベルトセパレーションに至る亀裂進展速度は格段に速く
なり、これがタイヤベルト部の耐久性を決定づける。

【０００５】一方、補強素子の並行配列が等間隔とされ
て来た従来のカーカスプライにあっては、特にカーカス
折返し部の終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、はじめに微細
なクラックを生じ、やがて補強素子の隣接相互間にまた
がって成長し、その後はサイドウォール部やスティフナ
ーへ向かって進展して急速に拡大し、これがタイヤビー
ド部の耐久性を決定づける、一つの要因である。

【０００６】さらに、補強素子の並行配列が等間隔とさ
れて来た従来のビード部補強層にあっては、その補強素
子のタイヤ軸方向外側での端末、およびビード部補強層
がビードコア付近からさらにタイヤの内方に延ばされて
いる場合は、補強素子のタイヤ軸方向内側での端末にお
いて、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、はじめに微細なクラックを
生じ、やがて補強素子の隣接相互間にまたがって成長
し、その後は隣接するビード部補強層間でつながるか、
さらにはカーカスプライやタイヤの外側へ向かって進展
して急速に拡大し、これがタイヤビード部の耐久性を決
定づける、別の要因となる。

【０００７】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、
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。ところで、補強素子の生産性および
タイヤの軽量化の要請から適用される、スチール製補強
素子からなる簡素化補強素子にあっては、該補強素子の
断面積が在来の複撚り補強素子に比較して小さいから、
補強層（ベルト、カーカスプライ、ビード部補強層）に
おける強力または剛性を保持するために、当然乍ら補強
素子の打ち込みを多くする外はなく、補強素子の間隔は
却って狭くなり亀裂の成長抑制とは相容れないところで
ある。

【０００８】また、有機繊維からなる簡素化補強素子に
あっては、該補強素子の断面積が在来の片撚りコードを
撚り合わせたものに比較して小さいから、補強層（ベル
ト、カーカスプライ、ビード部補強層）における強力ま
たは剛性を保持するために、当然乍ら補強素子の打ち込
みを多くする外はなく、この場合も、補強素子の間隔は
却って狭くなり亀裂の成長抑制とは相容れないところで
ある。

【０００９】そこで補強層の端部にてゴム中に補強素
子、特に簡素化された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、補強層耐
久性の劣化に対して有効適切な解決を与えることが、こ
の種の補強層に課される問題であり、この課題に対して
有利に適合し得るように改良した補強層をそなえる空気
入りタイヤを与えることが、この発明の目的である。

【００１０】

【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。簡素化コードによる
補強素子を並行配列させたゴム引き層として、タイヤの
補強に供した補強層をそなえる空気入りタイヤであっ
て、該補強層は、その層内を占める個々に独立した上記
補強素子を数本以内の束毎に区分することにより、その
束とこれに隣接する補強素子との分散間隔を、上記補強
素子を等間隔配列した場合の各補強素子間の間隔に比し
て広げる補強素子の配列になり、さらに各束は、その補
強層の厚み方向に、補強素子を少なくとも２段に重ねて
なることを特徴とする、空気入りラジアルタイヤ。な
お、補強素子に用いる簡素化コードには、スチール製の
場合は単撚りおよび層撚りのコードが適合し、また有機
繊維においては、マルチフィラメントヤーンからなるコ
ード、片撚りコードまたはモノフィラメントが適合す
る。

【００１１】ここに、束が同一本数の補強素子よりなる
こと、そして束が異なる本数の補強素子よりなること、
束内にて隣り合う少なくとも一部の補強素子が、互いに
接触する配列になること、そして束内にて隣り合う補強
素子の離間間隔が束の分散間隔よりも狭い配列になるこ
との各場合が含まれる。

【００１２】ここで、ベルト、カーカスプライおよびビ
ード部補強層に必要とされる補強素子の総本数の如何に
よって束の区分上の剰余を生じることがあり得るので、
束の区分からはみ出した補強素子については、タイヤの
全周にわたってほぼ均整になるような分散配置とするを
可とする。

【００１３】この発明では、補強層に供する補強素子の
ゴム引き層を用意するため、特に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をまずつくる。
この櫛歯形ロールは、補強素子を数本毎、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するように役立てる。

【００１４】櫛歯形ロールは、補強素子の上記配列のた
めの複数の周溝を有し、この周溝は区分束の隣接相互間
をへだてるためのカラー状櫛歯によって区画する。なお
周溝は、束を構成する補強素子の段数に対応する溝深さ
と、束を構成する、並置配列方向の補強素子の数に対応
する溝幅を有する。さらに、周溝の底部は、必ずしも平
らである必要はなく、段付きでも構わない。またカレン
ダーロール通過に際して補強素子がゴムにより押しつぶ
されて、トリートの幅方向に並列させないために、補強
素子に所定の張力を付与してカレンダがけするとよい。
さらに束内の補強素子を２段以上に重ねるために、櫛歯
形ロールの溝深さを適宜調節して、重なる段数を調整す
る。

【００１５】このようにしてつくられるトリートは、こ
れを、例えばベルト補強に用いるとき、補強素子のタイ
ヤの赤道に対する必要な傾斜に応じてトリート幅を斜め
裁ちし、ついでトリートの幅端の耳同士を再接合したゴ
ムストリップとし、ライナーとともに原反コイルに巻き
とって、タイヤの造成工程に供される。また、カーカス
プライおよびビード部補強層において、補強素子をタイ
ヤの赤道に対して傾斜させる場合は、その必要な傾斜に
応じてプライ幅を斜め裁ちし、ついでプライの幅端の耳
同士を再接合したゴムストリップとし、ライナーととも
に原反コイルに巻きとって、タイヤの造成工程に供され
る。

【００１６】

【作用】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。これに対しこの発明にあっては、
束と束又は束に属しない補強素子が混在するときはその
補強素子と束との分散間隔が、従前の等間隔配列の場合
に比しはるかに広がるため、この分散間隔を隔てて隣接
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】また、カーカスプライの終端およびビード
部補強層の端末におけるゴム破壊の過程は、同様に、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、カーカスプ
ライでは、即座にタイヤ外皮に向かって、あるいはそれ
と逆方向に急拡大し、一方ビード部補強層では、該補強
層の積層相互間で、またはカーカスプライとつながって
急拡大する不利があった。これに対しこの発明にあって
は、束と束又は束に属しない補強素子が混在するときは
その補強素子と束との分散間隔が、従前の等間隔配列の
場合に比しはるかに広がるため、この分散間隔を隔てて
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。なお、上述のように、カーカスプラ
イの場合には、クラックの発生は主にカーカスプライの
終端である巻返し端部からであるので、少なくともこの
部分の補強素子を束にすればよい。

【００１８】この亀裂拡大の抑制は、スチール製の補強
素子の場合においては、簡素化コードを用いて、その打
込み本数が複撚りコードでの場合より増加する場合に、
特に有利であり、タイヤの耐久性を低下することなし
に、簡素化コードを適用し得る。また、有機繊維の補強
素子の場合も、簡素化コードを用いて、その打込み本数
が片撚りコードを撚り合わせたコードを用いた場合より
も増加するときに、特に有利である。

【００１９】なお束の分散間隔はゴム引き層の全域にわ
たって一定である必要はなく、ベルト、カーカスプライ
およびビード部補強層の基本性能を阻害しない限り、そ
の間隔が変化してもよい。

【００２０】ここで、ベルト、カーカスプライおよびビ
ード部補強層の補強素子の総本数のうちごく一部の補強
素子のみを束として、タイヤの全周に渡ってほぼ均整に
なる様な分散配置としても、束とこれに隣接する補強素
子との間隔が従来の技術に従い等間隔配列とした場合の
補強素子の間隔に比べて広がることから、ベルトセパレ
ーションに急進展するベルトの積層相互間への亀裂の拡
大は抑制される。しかしながらその効果は著しいものと
は言えない場合もあるから束の区分に関しては全周の少
なくとも半数以上の補強素子を対象とし、その効果を著
しいものとする。

【００２１】さらに束内の補強素子本数を数本以内とす
るのは、この本数が多い程分散間隔は広くできて有利で
はあるが、束内の補強素子端末の未接着部分が連なって
大きくなり、束内に起きる亀裂進展の不利を伴うことか
らせいぜい数本の束にすることが必要である。

【００２２】

【実施例】

実施例１図１に断面を示したサイズ235/75 SR15 の乗用車用ラジ
アルタイヤ１のトレッド補強用ベルト２として、従来例
における補強素子の等間隔配列による場合と、この発明
に関して上記したトリートを用いた場合における補強素
子の種々の配列を、対比して図２にてトレッド補強用ベ
ルト２の補強素子の軸方向に直交する断面で図解し、３
は補強素子、４はその束である。

【００２３】トレッド補強用ベルト２は、図２の上段
(a) に示した、片撚りコードを２本撚り合わせたコード
を間隔Ｓ_aで等間隔配列した従来例と、この従来例より
も小径の補強素子（片撚りコード）を用いて打込み本数
を増加した、同図(b) に示した比較例とで、ゴム引き層
中における補強素子３の配列が等間隔Ｓ_bである比較例
に対し、同じく下段(c) でこの発明の事例を示すよう
に、補強素子３の２本毎の区分束４として、比較例の補
強素子の等間隔配置に比しより広い離間間隔Ｓ_cに配列
されている。さらにこの発明の事例では、各束４を構成
する補強素子３を、ベルトの厚み方向に重なる２段配置
とした。

【００２４】上記したところに従って試作した、次の表
１に示す各供試タイヤを内圧2.5 kgf/cm²、荷重920 k
g、スリップアングル±１°（10秒間のアングル付与を1
0秒間隔で実施）の条件下で、ドラム試験機にかけ速度9
0km/hで６万km走行させたのちに解剖して、ベルト２の
幅端近くに生じた亀裂長さを測定した結果を表１に併記
する。

【００２５】

【表１】

【００２６】なおベルト２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。

【００２７】上記したベルト幅端近くに生じた亀裂はト
レッド側から２枚め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。この事実にも
とづけば、本発明のゴム引き層をかかるトレッド側から
２枚めの層にのみ用いることはもちろん可である。

【００２８】実施例２図３にビード部の断面を示したサイズ235/75 SR15 の乗
用車用タイヤのカーカスプライ５として、従来例（片撚
りコードを２本撚り合わせたコード）と、この従来例よ
りも小径の補強素子を用いて打込み本数を増加した比較
例（片撚りコード）とにおける補強素子の等間隔配列に
よる場合と、この発明に関して上記したトリートを用い
た場合における補強素子の配列を対比して、図４にてカ
ーカスプライ５の補強素子の軸方向に直交する断面で図
解した。

【００２９】そして、図４に従って試作した、次の表２
に示す各供試タイヤを、内圧2.0 kgf/cm²、荷重1000kg
の条件下で、ドラム試験機にかけ速度90km/hで６万km走
行させたのちに解剖して、カーカスプライ５の折返し端
近くに生じた亀裂長さを測定した結果を表２に併記す
る。なおカーカスプライ５の補強素子は、タイヤ赤道に
対して、実質直交する配向とした。

【００３０】

【表２】

【００３１】実施例３図５に断面を示したサイズ10.00 R20 のトラック・バス
用ラジアルタイヤのトレッド補強用ベルト２として、従
来例（複撚りコードを間隔Ｓ_aで等間隔配列）と、この
従来例よりも小径の補強素子を用いて打込み本数を増加
した比較例（単撚りコード）とにおける補強素子の等間
隔配列による場合と、この発明に関して上記したトリー
トを用いた場合における補強素子の配列を対比して、図
６および７にてベルト２の補強素子の軸方向に直交する
断面で図解した。

【００３２】そして、図６および７に従って試作した、
次の表３に示す各供試タイヤを、内圧8.0 kgf/cm²、荷
重3000kg、スリップアングル±２°（30秒間のアングル
付与を30秒間隔で実施）の条件下で、ドラム試験機にか
け速度60km/hで８万km走行させたのちに解剖して、ベル
ト２の幅端近くに生じた亀裂長さを測定した結果を表３
に併記する。

【００３３】

【表３】

【００３４】なおベルト２はこの例で４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18°、左18°、右18°および右52°で傾斜して
いる。そして上記したベルト幅端近くに生じたき裂は、
トレッド側から２枚目の層にのみ発生しており、従って
その測定結果もトレッド側から２枚目の層のみについて
である。この事実に基づけば、この発明のゴム引き層を
トレッド側から２枚目のベルトにのみ適用することもも
ちろん可とするものである。

【００３５】実施例４図８(a) にビード部の断面を示したサイズ11R22.5 のト
ラック・バス用タイヤのカーカスプライ５として、従来
例（複撚りコード）と、この従来例よりも小径の補強素
子（単撚りコード）を用いて打込み本数を増加した比較
例とにおける補強素子の等間隔配列による場合と、この
発明に関して上記したトリートを用いた場合における補
強素子の配列を対比して、図９にてカーカスプライ５の
補強素子の軸方向に直交する断面で図解した。

【００３６】そして、図９に従って試作した、次の表４
に示す各供試タイヤを、内圧7.7 kgf/cm²、荷重2700kg
の条件下で、ドラム試験機にかけ速度60km/hで８万km走
行させたのちに解剖して、カーカスプライ５の折返し端
近くに生じた亀裂長さを測定した結果を表４に併記す
る。なおカーカスプライ５の補強素子は、タイヤ赤道に
対して実質直交する配向とした。

【００３７】

【表４】

【００３８】実施例５図８(b) にビード部の断面を示したサイズ11R22.5 のト
ラック・バス用タイヤのビード部補強材６として、在来
例（複撚りコード）と、この在来例よりも小径の補強素
子（単撚りコード）を用いて打込み本数を増加した比較
例とにおける補強素子の等間隔配列による場合と、この
発明に関して上記したトリートを用いた場合における補
強素子の配列を対比して、図10にてビード部補強材６の
折返し端からタイヤ径方向内側へ数mmを隔てる位置にお
ける、タイヤ回転軸を中心とする円周の接線に沿う断面
で図解した。

【００３９】そして、図10に従って試作した、次の表５
に示す各供試タイヤを、内圧8.0 kgf/cm²、荷重2500kg
の条件下で、ドラム試験機にかけ速度60km/hで10万km走
行させたのちに解剖して、ビード部補強材６の折返し端
近くに生じた亀裂長さを測定した結果を表５に併記す
る。なおビード部補強材６の補強素子は、規定フランジ
高さにおける、タイヤ回転軸を中心とする円周と補強素
子との交点を仮想して、この交点における上記円周の接
線に対する補強素子の挟角が30°となる配置とした。ち
なみに、この傾斜角は、ビード部補強材６の補強素子に
あっては、10〜90°の範囲にあることが好ましい。

【００４０】

【表５】

【００４１】なお、補強素子の他の配置例を図11(a) お
よび(b) に示すように、各補強素子の配置は自由に選択
でき、さらに束内の補強素子の配置は、上記実施例１〜
５に限定されるものでなく、例えば図12(a) 〜(c) に示
されるような、３段以上の重なりで配置してもよい。

【００４２】

【発明の効果】この発明により、空気入りタイヤの補強
層の弱点とされて来たゴム引き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】乗用車用の供試タイヤの断面図である。

【図２】補強素子の配列を示す模式図である。

【図３】乗用車用の供試タイヤの断面図である。

【図４】補強素子の配列を示す模式図である。

【図５】トラック・バス用の供試タイヤの断面図であ
る。

【図６】補強素子の配列を示す模式図である。

【図７】補強素子の配列を示す模式図である。

【図８】トラック・バス用の供試タイヤの断面図であ
る。

【図９】補強素子の配列を示す模式図である。

【図１０】補強素子の配列を示す模式図である。

【図１１】補強素子の配列を示す模式図である。

【図１２】補強素子の配列を示す模式図である。

【符号の説明】

１タイヤ２トレッド補強用ベルト３補強素子４束５カーカスプライ６ビード部補強材

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】簡素化コードによる補強素子を並行配列
させたゴム引き層として、タイヤの補強に供した補強層
をそなえる空気入りタイヤであって、該補強層は、その
層内を占める個々に独立した上記補強素子を数本以内の
束毎に区分することにより、その束とこれに隣接する補
強素子との分散間隔を、上記補強素子を等間隔配列した
場合の各補強素子間の間隔に比して広げる補強素子の配
列になり、さらに各束は、その補強層の厚み方向に、補
強素子を少なくとも２段に重ねてなることを特徴とす
る、空気入りラジアルタイヤ。
【請求項２】束が同一本数の補強素子よりなる請求項
１に記載のタイヤ。
【請求項３】束が異なる本数の補強素子よりなる請求
項１に記載のタイヤ。
【請求項４】束内にて隣り合う少なくとも一部の補強
素子が、互いに接触する配列になる請求項１，２または
３に記載のタイヤ。
【請求項５】束内にて隣り合う補強素子の離間間隔が
束の分散間隔よりも狭い配列になる請求項４に記載のタ
イヤ。