JP3744651B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、芯線の周囲にレイヤー層を複数層積層して形成したビードコアを有する空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高速、重荷重で使用される空気入りタイヤ、例えば航空機用空気入りタイヤにおいては、走行時にビード部に大きな応力が作用するため、該ビード部にはこのような大きな応力に耐えうるビードコアを設置しなければならない。
【０００３】
従来、このような大きな応力に耐えうるビードコアとしては、例えば特開昭５３ー５１８０４号公報に記載されているようなビードコア、即ち、１本の太径芯線の周囲に、細径レイヤー線を略螺旋状に巻き付けることで構成したレイヤー層を複数層積層して形成した、いわゆるケービルビードと呼ばれるビードコアが知られており、このようなビードコアの各レイヤー層は、前述のような大きな応力を負担することができるようレイヤー線を最密状態で巻き付けている。ここで、最密状態とは、当該レイヤー層に最大本数のレイヤー線が打ち込まれている状態をいう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のビードコアを設けた空気入りタイヤは、長期間使用すると、最外側から２番目のレイヤー層におけるレイヤー線に疲労破壊が発生してビード部耐久性が低下してしまうという問題点がある。その理由は以下の通りである。即ち、各レイヤー層は前述のようにレイヤー線を最密状態で巻き付けて構成しているが、この最密状態におけるレイヤー線の打ち込み本数は必ず正の整数値であるため、隣接するレイヤー線（裸線）の外表面同士は通常密着しておらず、これらの間に僅かの間隙が存在している（１枚のレイヤー層における全間隙を合計した値は、零より大きいがレイヤー線１本の直径より小さい）のである。このため、前述のような空気入りタイヤの加硫を行うと、隣接するレイヤー線間の僅かな間隙を通じて、ビードコアの周囲に配置されたゴムが半径方向内側に流入、例えば、航空機用空気入りタイヤの場合には、最外側のレイヤー層のレイヤー線を全周において覆いながら、この最外側のレイヤー層のレイヤー線間を通じて、最外側から２番目のレイヤー層のレイヤー線の半径方向外側部を10〜20％覆う程度まで半径方向内側に流入するのである。このようなことから従来のビードコアにおいては、最外側から２番目のレイヤー層における隣接レイヤー線同士は大部分が裸線の状態で、また、３番目以降のレイヤー層における隣接レイヤー線同士は全部が裸線の状態で対向していることになる。ここで、前記空気入りタイヤを重荷重で高速走行させたとき、レイヤー層（レイヤー線）に発生する変形量は外側のレイヤー層ほど大きいため、裸線である２番目レイヤー層における隣接レイヤー線同士が直接接触して強力に擦れ合い、この結果、該２番目レイヤー層のレイヤー線の内部に大きな繰り返し応力が発生して疲労破壊してしまうのである。なお、最外側レイヤー層に発生する変形量はレイヤー層の中で最も大きいが、この最外側レイヤー層のレイヤー線は前述のようにゴムによって全周が覆われているので、レイヤー線同士が直接擦れ合うようなことはなく、この結果、該最外側レイヤー層のレイヤー線が疲労破壊することは殆どないのである。
【０００５】
この発明は、最外側から２番目のレイヤー層におけるレイヤー線の疲労破壊を効果的に抑制することでビード部耐久性を向上させることができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、１本の太径芯線の周囲に、細径レイヤー線を略螺旋状に巻き付けることで構成したレイヤー層を複数層積層して形成したビードコアをビード部に有する空気入りタイヤにおいて、最外側から２番目のレイヤー層を構成する各レイヤー線の周囲を予め被覆ゴムで覆って被覆線とした空気入りタイヤにより達成することができる。
【０００７】
請求項１に記載の発明のように最外側から２番目のレイヤー層を構成する各レイヤー線の周囲を予め被覆ゴムで覆って被覆線とすれば、２番目レイヤー層における隣接レイヤー線同士の直接接触はこの被覆ゴムによって阻止されて擦れ合いが防止され、これにより、該レイヤー線の疲労破壊が効果的に抑制される。
【０００８】
また、被覆ゴムの厚さを請求項２に記載の範囲内とすれば、重量増加の弊害を招くことなくレイヤー線の疲労破壊を抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１において、11は航空機に装着される空気入りラジアルタイヤであり、このタイヤ11は断面円形のビードコア12がそれぞれ埋設された一対のビード部13と、これらビード部13からそれぞれほぼ半径方向外側に向かって延びるサイドウォール部14と、これらサイドウォール部14の半径方向外端同士を連ねる略円筒状のトレッド部15とを有する。また、このタイヤ11は一方のビード部13から他方のビード部に亘って延びるトロイダル状をしたカーカス層21によって補強されており、このカーカス層21は互いに重なり合わされた複数枚のカーカスプライ22から構成されている。これらのカーカスプライ22のうち大部分のプライは幅方向両端部が前記ビードコア12の回りに軸方向内側から軸方向外側に向かって折り返されたターンアッププライとなっており、また、外層側に位置する一部のカーカスプライ22は折り返し部の外側に沿ってビードコア12まで延びるダウンプライとなっている。そして、各カーカスプライ22内にはタイヤ赤道面Ｅに実質上直交する（ラジアル方向に延びる）多数本のテキスタイル等からなるコードが埋設されている。前記カーカス層21の半径方向外側にはトレッドゴム23が配置され、このトレッドゴム23の外表面には複数本の主溝24およびこれら主溝24に交差する複数本の図示していない横溝が形成されている。前記カーカス層21とトレッドゴム23との間にはベルト層25が配置され、このベルト層25は互いに重なり合わされた複数枚のベルトプライ26から構成されている。これらベルトプライ26内にはテキスタイル等からなりタイヤ赤道面Ｅに対して傾斜した多数本のコード、あるいは螺旋状に巻き付けられタイヤ赤道面Ｅに実質状平行に延びるコードが埋設されている。
【００１０】
図２、３において、前記各ビードコア12は１本のリング状をした太径の芯線31を有し、この芯線31は裸（ゴム被覆されていない）のスチール単線からなる。32は芯線31の周囲に積層された複数層、ここでは４層のレイヤー層であり、各レイヤー層32は芯線31より細径であるレイヤー線33を該芯線31の周囲に略螺旋状に多数回巻き付けることで構成しているが、各レイヤー層32を構成するレイヤー線33の巻き方向は隣接するレイヤー層32において逆方向である。また、各レイヤー層32のレイヤー線33も前記芯線31と同様に裸のスチール単線から構成されている。そして、各レイヤー層32におけるレイヤー線33の打ち込み本数は、半径方向外側のレイヤー層32ほど周方向長さが長くなるため、多くなっている。ここで、最外側から２、３、４番目のレイヤー層32ｂ、ｃ、ｄにおいてはレイヤー線33ｂ、ｃ、ｄの打ち込み本数を従来技術と同様に、当該レイヤー層32ｂ、ｃ、ｄにおけるレイヤー線33ｂ、ｃ、ｄの最密状態での打ち込み本数と同数としているが、最外側のレイヤー層32ａにおいてはレイヤー線33ａの打ち込み本数を、該最外側のレイヤー層32ａにおけるレイヤー線33ａの最密状態での打ち込み本数より小としている。ここで、最密状態とは、当該レイヤー層32に最大本数のレイヤー線33が打ち込まれている状態をいい、この最密状態における各レイヤー層32のレイヤー線33の打ち込み本数は、以下の２つの式を満足する打ち込み本数の最大整数値として求めることができる。
cosＱ＝cot（π／Ｍ）／｛（Ｐ／Ｇ）^２−１｝^１／２
tanＱ＝Ｎ×Ｐ／Ｒ
ここで、Ｍとはレイヤー層32におけるレイヤー線33の打ち込み本数、Ｎとはレイヤー層32におけるレイヤー線33のピッチ数で３以上の正の整数、Ｐとはレイヤー層32におけるレイヤー線33の芯線31の中心からの曲率半径、Ｇとはレイヤー層32におけるレイヤー線33の線径（直径）、Ｒとは芯線31のタイヤ中心からの曲率半径、Ｑとはレイヤー層32におけるレイヤー線33の芯線31に対する巻き付け角（螺旋角）のことである。例えば、芯線31の曲率半径Ｒが 553.3mm、最外側から１、２、３、４番目のレイヤー層32ａ、ｂ、ｃ、ｄにおけるレイヤー線33ａ、ｂ、ｃ、ｄの線径Ｇ1、Ｇ2、Ｇ3、Ｇ4がいずれも 2.2mm、ピッチ数Ｎ1、Ｎ2、Ｎ3、Ｎ4がそれぞれ５、５、６、６であるビードコア12において、レイヤー線33ａ、ｂ、ｃ、ｄの曲率半径Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4 がそれぞれ10.2、 8.0、 5.8、 3.6mmであるとき、最外側から１、２、３、４番目のレイヤー層32ａ、ｂ、ｃ、ｄにおけるレイヤー線33ａ、ｂ、ｃ、ｄの最密状態での打ち込み本数はそれぞれ28、22、16、10本となる。
【００１１】
そして、前述のように最外側のレイヤー層32ａにおけるレイヤー線33ａの打ち込み本数を最密状態での打ち込み本数より小とすれば、最外側レイヤー層32ａのレイヤー線33ａ間に存在する合計間隙は、最密状態における最外側レイヤー層のレイヤー線間に存在する合計間隙（零より大であるがレイヤー線１本の直径Ｇ1 より小さい）より、レイヤー線33ａの直径Ｇ1 に減少させた打ち込み本数を乗じた分だけ広くなり、この結果、最外側レイヤー層32ａの隣接レイヤー線33ａ間の間隙が広くなる。このような状態でタイヤ11の加硫を行うと、ビードコア12の周囲に配置されたゴムは最外側レイヤー層32ａにおける隣接レイヤー線33ａ間の広くなった間隙を通じて容易に２番目のレイヤー層32ｂのレイヤー線33ｂの周囲まで半径方向内側に流入し、例えば、打ち込み本数を１本減少させるだけで、２番目レイヤー層32ｂのレイヤー線33ｂを全周において覆い、３番目レイヤー層32ｃのレイヤー線33ｃの半径方向外側部を部分的に覆うまで半径方向内側に流入するのである。これにより、タイヤ11を重荷重で高速走行させたときの２番目レイヤー層32ｂにおける隣接レイヤー線33ｂ同士の直接接触が阻止されて擦れ合いが防止され、該レイヤー線33ｂの疲労破壊が効果的に抑制される。ここで、３番目レイヤー層32ｃ以降のレイヤー層32ｃ、ｄにおける隣接レイヤー線33ｃ、ｄ同士は、裸線の状態で対向しているものについては、直接接触して擦れ合うことになるが、このような３番目レイヤー層32ｃ以降のレイヤー層32ｃ、ｄにおけるレイヤー線33ｃ、ｄに発生する変形量は比較的小さな値であるため、疲労破壊することはあまりなく問題はないのである。
【００１２】
そして、最外側のレイヤー層32ａにおけるレイヤー線33ａの減少本数が多くなるほどゴムがさらに半径方向内側のレイヤー層32へと流入し、これにより、ゴムに覆われるレイヤー線33が増加する。このようなことから最外側のレイヤー層32ａにおけるレイヤー線33ａの減少本数は多いほど良好である。ここで、この減少本数が最密状態でのレイヤー線33ａの打ち込み本数の 0.2倍となると、３番目レイヤー層32ｃにおけるレイヤー線33ｃが全周においてゴムに覆われるが、これ以上減少本数を増加させても、即ち、最外側のレイヤー層32ａにおけるレイヤー線33ａの打ち込み本数を最密状態でのレイヤー線の打ち込み本数の 0.8倍未満としても、この３番目レイヤー層32ｃより半径方向内側へはゴムは流入することはなく効果が飽和し、逆にビードコア12の強力低下の弊害が目だつようになる。このようなことから最外側レイヤー層32ａにおけるレイヤー線33ａの打ち込み本数は、最密状態でのレイヤー線33ａの打ち込み本数の 0.8倍以上とすることが好ましい。
【００１３】
また、２番目レイヤー層32ｂ以降のレイヤー層、ここでは３、４番目レイヤー層32ｃ、ｄにおけるレイヤー線33ｃ、ｄに疲労破壊が発生するような場合には、このような疲労破壊を抑制するために、前記最外側のレイヤー層32ａと最内側（ここでは４番目）のレイヤー層32ｄとの間の２、３番目レイヤー層32ｂ、ｃにおけるレイヤー線33ｂ、ｃの打ち込み本数を、当該レイヤー層32ｂ、ｃにおけるレイヤー線33ｂ、ｃの最密状態での打ち込み本数より小とするとよい。このようにすれば、ゴムが前述の場合よりさらに半径方向内側のレイヤー層32、即ち３、４番目のレイヤー層32ｃ、ｄへと流入し、レイヤー線33ｃ、ｄの疲労破壊が効果的に抑制される。
【００１４】
図４、５はこの発明の第１実施形態を示す図である。この実施形態においては、最外側レイヤー層32ａを含む全てのレイヤー層32ａ、ｂ、ｃ、ｄにおけるレイヤー線33ａ、ｂ、ｃ、ｄの打ち込み本数を、従来技術と同様に最密状態での打ち込み本数と同数としているが、最外側から２番目のレイヤー層32ｂを構成する各レイヤー線33ｂの周囲を予め、即ち巻き付け以前に被覆ゴム35で覆って被覆線36としている。このように最外側から２番目のレイヤー層32ｂに前述のような被覆線36を用いれば、タイヤ11を重荷重で高速走行させても、該２番目レイヤー層32ｂにおける隣接レイヤー線33ｂ同士の直接接触は被覆ゴム35により阻止されて擦れ合いが防止され、これにより、該レイヤー線33ｂの疲労破壊が効果的に抑制される。
【００１５】
ここで、前記被覆ゴム35の厚さｔは 0.2mmからレイヤー線33ｂの直径Ｇ2 の 0.2倍までの範囲内とすることが好ましい。その理由は、厚さｔが 0.2mm未満であると、レイヤー線33ｂの周囲を均一厚さのゴムで被覆することが困難となるからであり、一方、厚さｔがレイヤー線33ｂの直径Ｇ2 の 0.2倍を超えると、疲労破壊の抑制効果が飽和する反面、重量増加の弊害が目についてくるからである。また、前述した最外側から２番目のレイヤー層32ｂを含む全てのレイヤー層32ａ、ｂ、ｃ、ｄに被覆線36を用いるようにしてもよい。このようにすれば、いずれのレイヤー層32におけるレイヤー線33同士の直接接触も阻止することができ、これらレイヤー線33における疲労破壊を効果的に抑制することができる。なお、この実施形態においては各レイヤー層32にレイヤー線33を前述のように最密状態で打ち込むようにしているが、少なくとも最外側のレイヤー層32ａにおけるレイヤー線33ａの打ち込み本数を前記説明したように最密状態での打ち込み本数より少ない本数としてもよい。
【００１６】
【実施例】
次に、第１試験例について説明する。この試験に当たっては、最外側のレイヤー層におけるレイヤー線の打ち込み本数が最密状態での打ち込み本数と同数本、ここでは前述のように28本であるビードコアを有する従来タイヤ１と、最外側のレイヤー層におけるレイヤー線の打ち込み本数が最密状態での打ち込み本数より１本だけ少ない27本であるビードコアを有する供試タイヤ１とを準備した。ここで、これら各タイヤのサイズはＡＰＲ46×17Ｒ20／30ＰＲであり、また、いずれのタイヤにおいても２、３、４番目のレイヤー層におけるレイヤー線の打ち込み本数は最密状態での打ち込み本数と同数本、ここでは前述のようにそれぞれ22本、16本、10本であった。次に、これら各タイヤに 17.1kgf/cm^２の内圧を充填してドラム試験機のリム（45×16ー20）に装着した後、16700kgfの荷重を負荷させがら時速64kmで１時間に10分間だけ 800回繰り返し走行させた。次に、このような試験済みタイヤおよび新品タイヤから最外側から２番目のレイヤー層におけるレイヤー線を約30cmだけ取り出して引張試験機にセットし、これらレイヤー線の破断強力をそれぞれ求めた。その結果は新品タイヤにおける破断強力を指数 100とすると、従来タイヤ１においては97.5であったが、供試タイヤ１においては99.5と残強力が向上していた。
【００１７】
次に、第２試験例について説明する。この試験例に当たっては、いずれのレイヤー層のレイヤー線も裸線である（ゴム被覆されていない）ビードコアを有する従来タイヤ２と、全レイヤー層のレイヤー線が厚さ0.44mmのゴムで被覆されているビードコアを有する供試タイヤ２とを準備した。ここで、各タイヤのサイズは前述と同様にＡＰＲ46×17Ｒ20／30ＰＲであり、また、いずれのレイヤー層におけるレイヤー線の打ち込み本数も最密状態での打ち込み本数と同数であった。次に、前記第１試験例と同様にこれら各タイヤに対して試験を行った後、最外側から２番目のレイヤー層におけるレイヤー線の破断強力を求めた。その結果は新品タイヤにおける破断強力を指数 100とすると、従来タイヤ２においては97.5であったが、供試タイヤ２においては99.5と残強力が向上していた。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、最外側から２番目のレイヤー層におけるレイヤー線の疲労破壊を効果的に抑制することでビード部耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 空気入りタイヤの子午線断面図である。
【図２】 ビードコアの断面図である。
【図３】 ビードコアの側面から見た説明図である。
【図４】 この発明の第１実施形態を示すビードコアの断面図である。
【図５】 １本のレイヤー線を示す断面図である。
【符号の説明】
11…空気入りタイヤ 12…ビードコア
13…ビード部 31…芯線
32…レイヤー層 33…レイヤー線
36…被覆線

Claims (2)

1. １本の太径芯線の周囲に、細径レイヤー線を略螺旋状に巻き付けることで構成したレイヤー層を複数層積層して形成したビードコアをビード部に有する空気入りタイヤにおいて、最外側から２番目のレイヤー層を構成する各レイヤー線の周囲を予め被覆ゴムで覆って被覆線としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記被覆ゴムの厚さｔは 0.2mmからレイヤー線の直径Ｇの 0.2倍までの範囲内である請求項１記載の空気入りタイヤ。

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