JP4138296B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐久性を向上しうる空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
トラック、バスなどに使用される重荷重用ラジアルタイヤのカーカスプライには、例えば図４に示すように、複数本のスチール素線ａからなるコアａ１の周囲に、スチール素線ｂからなるシースを形成した層撚りのスチールコードが採用されるのが一般的である。このような層撚りのスチールコードは、その長手方向と直角な断面形状が真円に近く耐久性等においてその強力が均等に発揮され易いため、前記タイヤのカーカス等に多用される。
【０００３】
一方、束撚りのスチールコードは、複数のスチール素線を一度に撚りあげるため、コードの生産性と言う観点では最も良好でありかつ価格も比較的安価であるが、撚り上がり後のコードの断面形状が、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、長径Ｌ１と、それと直角な短径Ｌ２とを有する多角形状となりやすい。そしてタイヤの加硫中にスチール素線間にゴムが浸透することにより、かかる多角形状化がさらに顕著となる傾向がある。
【０００４】
このような束撚りのスチールコードをカーカスプライに用いた場合、通常、隣り合うコード同士の撚りピッチの位相が揃うことは稀であるため、図３に示すように、カーカスコード１０、１０間に介在する最小のゴム介在距離Ｓが種々異なるものとなる。発明者らの実験によると、このようなゴム介在距離Ｓのバラツキは、カーカスプライにおいて見かけ上のスチールコードの粗密化を招き、タイヤの耐久性に影響を与えることが判明した。
【０００５】
とりわけ、ビードコアの周りで折り返されたカーカスプライの折返し部の外端では、ゴムとの接着力が低いスチールコードの切断面において微小な剥離（コードグルービング）が生じやすく、この剥離は前記ゴム介在距離Ｓの小さな部分では比較的に早期に隣のカーカスコードにまで成長しコードルースを進展させるなどタイヤの耐久性を損ねる原因となる。このため、実質的に均等なコード間隔となる層撚りのカーカスコードを用いたタイヤよりもビード部の耐久性が低下していると考えられる。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、カーカスプライの折返し部の外端において、カーカスコードのコード断面の長径Ｌ１と短径Ｌ２との比（Ｌ１／Ｌ２）を一定範囲に規制すること、及びカーカスコードの平均間隔Ｐと前記長径Ｌ１、短径Ｌ２の各比を一定範囲に規制することを基本として、カーカスプライの折返し部に生じがちな損傷を長期に亘り抑制することにより耐久性を大巾に向上しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至る本体部に該ビードコアの回りで折り返された折返し部を一体に具えたラジアル配列のカーカスコードを有する１枚以上のカーカスプライからなるカーカスと、
このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されたベルト層とを有する空気入りタイヤであって、
前記カーカスコードは、ｎ本のスチール素線を束撚りした１×ｎ（ｎ＝６〜１５本）構造をなし、 かつ前記折返し部の外端における前記カーカスコードの長手方向と直角な断面は、該カーカスコードの直径が最大となる長径Ｌ１と、この長径Ｌ１と直角な向きの短径Ｌ２との比（Ｌ１／Ｌ２）が１．３６以上かつ１．５以下であるとともに、
前記断面において、カーカスコードの平均間隔Ｐと前記長径Ｌ１との比（Ｐ／Ｌ１）が１．２以上であり、
しかも前記平均間隔Ｐと前記短径Ｌ２との比（Ｐ／Ｌ２）が２．５以下であることを特徴としている。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、前記カーカスコードは、前記ベルト層のタイヤ軸方向の外端を通るタイヤ赤道面と平行な断面において、前記比（Ｌ１／Ｌ２）が１．１３以上かつ１．５以下であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態を示す空気入りタイヤ１のタイヤ軸を含むタイヤ子午断面図を示している。図において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２と、その両端からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３の内方端に位置するビード部４とを具え、本実施形態では、トラック（大型、小型を含む）、バスなどに用いられる重荷重用のチューブレスタイプのラジアルタイヤを例示している。
【００１０】
前記空気入りタイヤ１は、カーカス６とこのカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されたベルト層７とを具える。
【００１１】
前記カーカス６は、本実施形態では１枚のカーカスプライ６Ａから構成されている。該カーカスプライ６Ａは、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至る本体部６ａと、この本体部６ａの両端部にビードコア５の回りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを一体に具えたラジアル配列のカーカスコード１０（図２に示す）を有する。該カーカスコードは、例えばタイヤ赤道Ｃに対して７０〜９０°の角度、より好ましくは９０゜（本例では９０゜）で傾けて配列されたラジアル構造をなす。またカーカスプライ６Ａの本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側に先細状にのび例えば硬質のゴムからなるビードエーペックスゴム８が配されている。これにより、ビード部４の曲げ剛性などを適度に向上させることができる。
【００１２】
また前記ベルト層７は、本実施形態ではベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば６０±１５°程度の角度で配列した最内のベルトプライ７Ａと、タイヤ周方向に対して１０〜３０°の小角度で配列したベルトプライ７Ｂ、７Ｃ、７Ｄとの４枚構造の場合を例示している。前記ベルトコードにはスチールコードが用いられている。また、ベルト層７は、ベルトコードがプライ間で互いに交差する箇所を１箇所以上設けて重置されている。これにより、トレッド部２の剛性を高め、耐摩耗性などを向上しうる。なおベルト層７は、２ないし３枚のベルトプライで構成する場合もある。また本例では、タイヤ半径方向の内側から数えて２番目のベルトプライ７Ｂがタイヤ軸方向において最大巾をなしており、このベルトプライ７Ｂの外端をベルト層７の外端７ｅとする。
【００１３】
また本実施形態の前記カーカスコード１０は、図２（Ａ）、（Ｂ）にその長手方向と直角な断面の例を示すように、ｎ本、本例では９本のスチール素線Ｆ１〜Ｆ９（総称するとき、単に「スチール素線Ｆ」ということがある。）を束撚りした１×９構造のスチールコードが採用されている。即ち、９本のスチール素線Ｆを一括してＳ方向又はＺ方向に撚り合わせて構成される。このような束撚りのスチールコードは、生産性に優れかつ低コストで供給できるため、該コードをカーカスコード１０として用いることによりタイヤの生産性の向上と低コスト化に役立つ。
【００１４】
また本例のカーカスコード１０は、スチール素線Ｆをある程度バラつかせかつ長手方向の位置によって断面形状が変化するように撚り合わせたオープン構造のものを示す。各スチール素線Ｆが、その周囲を取り囲む他のスチール素線Ｆのうちの少なくとも一本、より好ましくは複数本との間に間隙ｈを有して撚り合わされている。具体的には、図２（Ａ）においてスチール素線Ｆ８は、スチール素線Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６及びＦ９によって取り囲まれているが、本例ではスチール素線Ｆ４、Ｆ５及びＦ６の合計３本との間に間隙ｈを形成している。このような間隙ｈを設けることにより、カーカスコード１０内へのゴムの浸透度を高めることができ、ひいてはゴムと各スチール素線Ｆとの接着面積を大とし、耐腐食性を向上するのに役立つ。
【００１５】
また前記スチール素線Ｆは、特に限定されるものではないが、例えばその直径ｄを０．１０〜０．５０mm、より好ましくは０．１５〜０．４５mmとするのが望ましい。前記スチール素線Ｆの直径ｄが０．１０mm未満になると、素線１本当たりの強力が低下するため、スチールコード１０の破断強度も低いものとなり好ましくなく、逆に０．５０mmを越えると、コードの曲げ剛性が過大となって、タイヤの乗り心地性能を損ねるとともにタイヤの製造をも困難とする傾向がある。さらスチール素線Ｆの本数も特に限定はされないが、重荷重用ラジアルタイヤの場合、前記本数ｎを６〜１５としている。より好ましくは８〜１２とするのが良い。前記スチール素線Ｆの本数ｎが６未満であると、カーカスコード１０としての強力が不足する傾向にあり、逆に１５を超えると、束撚りが困難となる他、コード直径が著しく大となる傾向がある。
【００１６】
本発明の空気入りタイヤ１は、前記折返し部６ｂのタイヤ半径方向の外端６ｂｅにおける前記カーカスコード１０の長手方向と直角な断面Ｋ１は、該カーカスコード１０の直径が最大となる長径Ｌ１と、この長径Ｌ１と直角な向きの短径Ｌ２との比（Ｌ１／Ｌ２）を１．５以下、しかも［表１］の実施例１の記載から１．３６〜１．５の値に規制する。発明者らの鋭意研究の結果、前記折返し部６ｂの外端６ｂｅでは、カーカスコード１０がいわゆる片持ち状態となるためコード断面がさらに扁平化が促進されやすい。そして、前記比（Ｌ１／Ｌ２）が１．５を超えると、長径Ｌ１がタイヤ周方向に沿ったカーカスコード１０、１０が隣り合うとき、カーカスコード１０、１０間に介在するゴム量が減じられ、コード間に早期にクラックが成長するなどタイヤの耐久性の低下を招きやすい。
【００１７】
なお本実施形態の場合、カーカスコード１０がタイヤ赤道Ｃに対して９０゜で傾くため、前記折返し部６ｂの外端６ｂｅに現れるカーカスコード１０の切断面は、図２のものと一致している。他方、カーカスコード１０がタイヤ赤道Ｃに対して９０゜よりも小さな角度で傾くときには、外端６ｂｅからタイヤ半径方向内側に５mmを隔てた位置においてコードの長手方向と直角な断面で前記比を特定する。また、前記比（Ｌ１／Ｌ２）は、前記折返し部６ｂの外端６ｂｅに現れる全てのカーカスコード１０の長径の平均値、短径の平均値を用いて計算するものとする。
【００１８】
図３には、折返し部６ｂの外端６ｂｅにおける前記断面Ｋ１を示す。
本発明の空気入りタイヤ１は、折返し部６ｂの外端６ｂｅにおける前記断面Ｋ１において、カーカスコード１０の平均間隔Ｐと、前記長径Ｌ１との比（Ｐ／Ｌ１）が１．２以上であり、しかも前記平均間隔Ｐと前記短径Ｌ２との比（Ｐ／Ｌ２）が２．５以下に設定される。前記平均間隔Ｐは、前記折返し部６ｂの外端６ｂｅに沿ったタイヤ周方向長さを全カーカスコード１０の全打ち込み本数で除することにより計算する。また前記カーカスコード１０の長径Ｌ１、短径Ｌ２には、前記断面Ｋ１における全てのカーカスコード１０の長径、短径を測定しこれらの平均値を用いる。
【００１９】
前記比（Ｐ／Ｌ１）が、１．２未満であると、長径Ｌ１がタイヤ周方向に沿ったカーカスコード１０が隣り合うとき、両コード間に介在するゴム量が少なくなり、この間をクラックが成長し易くなるため好ましくない。より好適には前記比（Ｐ／Ｌ１）を１．３以上、さらに好ましくは１．４以上とすることが望ましい。また前記比（Ｐ／Ｌ２）が２．５よりも大になると、短径Ｌ２がタイヤ周方向に沿ったカーカスコード１０が隣り合うとき、両コード間に介在するゴム量が多くなって、該折返し部６ｂの端部６ｂｅに作用する歪が著しく増加するため、同様にビード部４の耐久性が低下してしまう。より好適には前記比（Ｐ／Ｌ２）を２．４以下、さらに好ましくは２．０以下とすることが望ましい。このように、前記比（Ｐ／Ｌ１）、（Ｐ／Ｌ２）を限定することにより、束撚りのカーカスコード１０と前記平均間隔Ｐとの関係を最適化し折返し部の耐久性を向上できる。
【００２０】
またベルト層７の外端７ｅは、いわゆる片持ち状態となるため荷重負荷走行時での変形が比較的大きくなる。そして、このようなベルト層７の外端７ｅの大きな変形は、とりわけ該外端７ｅを通るタイヤ赤道面と平行な断面ＶＰと交わる位置のカーカスコードにも強く影響を与えるものとなる。本例ではこのような観点より、前記断面ＶＰにおいても、カーカスコード１０の断面形状ないし前記平均間隔Ｐとの関係を規制したもの例示している。即ち前記断面ＶＰの位置において、前記比（Ｌ１／Ｌ２）を１．５以下とし、かつ前記比（Ｐ／Ｌ１）を１．７５以上とするとともに前記比（Ｐ／Ｌ２）を３．０以下に設定したものを例示している。なお前記Ｌ１、Ｌ２、Ｐは、いずれも前記断面ＶＰとカーカスプライの厚さの中心線との交点を通るカーカスコード１０の長手方向と直角な断面で測定され、Ｌ１、Ｌ２については折返し部６ｂの場合と同様に平均値を用いる。
【００２１】
前記比（Ｌ１／Ｌ２）を規制したのは、折返し部６ｂの外端６ｂｅでの場合と同趣旨である。また発明者らの実験の結果、前記断面ＶＰにおいて比（Ｐ／Ｌ１）が１．７５よりも小になると、サイドウォール部３を形成するサイドウォールゴムとカーカスコード１０との間で接着力の低下が生じやすくなる傾向があることが判った。とりわけ悪路走行や縁石にタイヤが衝突したときなどの衝撃を繰り返すうちに、前記接着力不足からルースを引き起こしやすい。このように、前記断面ＶＰにおいては、コードの平均間隔Ｐがカーカスコードの長径Ｌ１に対して比較的大きく設定されることが必要であり、これによりカーカスコードの変形に追随させることができ、セパレーションの防止効果を発揮できる。
【００２２】
また前記比（Ｐ／Ｌ２）が３．０を超えると、カーカスコードとインナーライナーゴムとの対セパレーション性能が著しく低下する傾向がある。一般に重荷重用ラジアルタイヤは、高内圧条件下で使用されるが、走行中、この内圧によってインナーライナーゴムは絶えずタイヤ外側に押し付けられる。これを保持しているのはカーカスコードである。従って、カーカスコードの間隔Ｐ、とりわけ比（Ｐ／Ｌ２）が大きくなると、コード間のゴムはタイヤ外側に押さえ付けられ、インナーライナーゴムがカーカスコード間に凸となる波打ち状となる。前記比（Ｐ／Ｌ２）が３．０を超えると、このような現象がより顕著となり、タイヤ内側よりコードへの空気及び水分透過量が多くなり耐セパレーション性能が低下する。
【００２３】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について重荷重用タイヤを例に挙げ詳述したが、乗用車用タイヤなど種々のタイヤに適用しうるのは言うまでもない。また本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。
【００２４】
【実施例】
図１の構造をなすタイヤサイズが１１Ｒ２２．５ １４ＰＲの重荷重用ラジアルタイヤを表１の仕様で試作した。そして、ビード耐久性、カーカスコードの接着力、耐プライセパレーション性能についてテストを行い性能を評価した。また本発明の構成外のタイヤについても併せて試作し性能を比較した。各タイヤの共通の仕様として、カーカスコード角度がタイヤ赤道に対して９０゜とし、ベルト層には、スチールコードの４層のベルトプライを採用した。またインナーライナーには、１００ハロゲン化ブチルゴムを採用した。さらに、各タイヤのビードコア内側でのカーカスコード打ち込み本数は次の通りである。
従来例 ：３８本／５cm
比較例１：４４本／５cm
比較例２：４８本／５cm
比較例３：３２本／５cm
実施例１〜３：４０本／５cm
テスト方法は次の通りである。
【００２５】
（１）ビード耐久性
試供タイヤを８．２５×２２．５のリムにリム組みし内圧１０００ｋＰａを充填するとともに、荷重８８．３ｋＮを負荷して台上ドラム試験機のドラム上を速度２０ｋｍ／ｈで走行させ、タイヤが破損するまでの走行距離を測定した。結果は、従来例を１００とする指数で表示し、数値が大きいほど良好であることを示す。
【００２６】
（２）カーカスコードの接着力
加硫済みのタイヤを用いるとともに、ベルト層の外端を通るタイヤ赤道面と平行な断面がカーカスに交わる位置において、カーカスコードをゴム中から剥離するときの剥離力を測定し、従来例を１００とする指数にて評価した。数値が大きいほど良好である。
【００２７】
（３）耐プライセパレーション性能
試供タイヤを８．２５×２２．５のリムにリム組みしタイヤ内に水を注入して内圧１０００ｋＰａを充填するとともに、荷重３７．３ｋＮを負荷して台上ドラム試験機のドラム上を速度８０ｋｍ／ｈで走行させ、カーカスプライにセパレーションタイヤが生じるまでの走行距離を測定した。結果は、従来例を１００とする指数で表示し、数値が大きいほど良好であることを示す。
テストの結果などを表１に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
テストの結果、実施例のものは、いずれもビード耐久性、接着力、耐プライセパレーション性能を向上していることが確認できた。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気入りタイヤは、カーカスコードに生産性、低コストの束撚りのスチールコードを用いながらも、ビード部の耐久性を従来と同程度に確保しうる。これにより、タイヤの生産性の向上と低コスト化を実現しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のタイヤの断面図である。
【図２】カーカスコードを拡大して示す断面図である。
【図３】図１の断面Ｋ１を示す部分断面図である。
【図４】層撚りのスチールコードの断面図である。
【符号の説明】
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６Ａ カーカスプライ
１０ カーカスコード
Ｆ スチール素線

Claims (2)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至る本体部に該ビードコアの回りで折り返された折返し部を一体に具えたラジアル配列のカーカスコードを有する１枚以上のカーカスプライからなるカーカスと、
   このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されたベルト層とを有する空気入りタイヤであって、
   前記カーカスコードは、ｎ本のスチール素線を束撚りした１×ｎ（ｎ＝６〜１５本）構造をなし、 かつ前記折返し部の外端における前記カーカスコードの長手方向と直角な断面は、該カーカスコードの直径が最大となる長径Ｌ１と、この長径Ｌ１と直角な向きの短径Ｌ２との比（Ｌ１／Ｌ２）が１．３６以上かつ１．５以下であるとともに、
   前記断面において、カーカスコードの平均間隔Ｐと前記長径Ｌ１との比（Ｐ／Ｌ１）が１．２以上であり、
   しかも前記平均間隔Ｐと前記短径Ｌ２との比（Ｐ／Ｌ２）が２．５以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記カーカスコードは、前記ベルト層のタイヤ軸方向の外端を通るタイヤ赤道面と平行な断面において、前記比（Ｌ１／Ｌ２）が１．１３以上かつ１．５以下であり、
   かつ前記比（Ｐ／Ｌ１）が１．７５以上であるとともに前記比（Ｐ／Ｌ２）が３．０以下であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。

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