JP4349611B2 - 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、空気入りタイヤに関し、詳しくは、タイヤベルト端での亀裂の発生率を変えずに耐プランジャー性を向上させた空気入りタイヤ、特には重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、空気入りタイヤ、特に重荷重用空気入りラジアルタイヤには、補強材として各種撚り構造のスチールコードが使用されている。例えば、重荷重用空気入りタイヤのベルト層に供されるスチールコードとしては、同線径の素線を撚り合わせた各種スチールコードが使用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまでは、１枚のベルト層の中で撚りピッチは常に均一であり、タイヤ幅方向において撚りピッチを変化させることは、タイヤ製造技術上の問題から実際上は不可能であった。
【０００４】
このため、従来のタイヤでは１枚のベルト層の中において、コードの撚りピッチが小さいことにより生じ易くなるベルト端での亀裂と、コードの撚りピッチが大きくなると生じ易くなる耐プランジャー性の低下という二律背反的事項を両立させることはできなかった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、従来技術の問題点を解消し、タイヤベルト端での亀裂の発生率を変えずに耐プランジャー性を向上させた空気入りタイヤを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の装置を用いて１枚のベルト層の中でコードの撚りピッチを変化させたところ、タイヤベルト端での亀裂の発生率を変えずに耐プランジャー性を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の空気入りタイヤは、少なくとも一対のビードコア間に跨がってトロイド状をなすカーカスのクラウン部外周に、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びる複数本のコードを配列した少なくとも１枚のベルト層と、該ベルト層のタイヤ径方向外側に設けられるトレッド部と、を備えた空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト層のうち少なくとも１枚のベルト層内に配列されたコードの撚りピッチが、タイヤ中央部からベルト端に向って小から大に変化していることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の空気入りタイヤ、特には重荷重用空気入りラジアルタイヤは、前記少なくとも１枚のベルト層が、そのタイヤ中央部からベルト端までの領域Ｓのうち該タイヤ中央部から少なくとも５０％までの領域Ｓａにおいて、それ以外の領域Ｓｂに比べコードの撚りピッチが小さくなっていることが好ましく、また、前記少なくとも１枚のベルト層が、そのベルト端からタイヤ中央部方向に少なくとも１０ｍｍまでの領域Ｓｃにおいて、コードの撚りピッチがその他の領域Ｓｄに比べ大きくなっていることが好ましい。さらに、前記少なくとも１枚のベルト層の、タイヤ中央部でのコード撚りピッチＰＣと、ベルト端での撚りピッチＰＳとが次式、
ＰＳ／５≦ＰＣ≦ＰＳ／１．２
で表される関係を満足することが好ましい。
【０００９】
１枚のベルト層の中で全てコードの撚りピッチが均一である従来の空気入りタイヤと比べて、本発明の空気入りタイヤにおいては、タイヤ中央部の強度を変えずにベルト端の亀裂発生を抑制することができ、結果としてタイヤの重量およびコストを下げることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の空気入りタイヤの実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤはビード部１に埋設されたビードコア２の周りにタイヤ内側から外側に折返して係止されるカーカス３と、カーカス３の本体部３Ａと巻上部３Ｂとの間に配置されるビードフィラー５と、カーカス３のクラウン部に位置するトレッド部６と、カーカス３のサイド部に位置するサイドウォール部８と、トレッド部６の内側に配置された二層のベルト層４を備えている。カーカス３は、コードを実質的に周方向と直交する方向に配列されており、本実施形態では一枚のカーカスプライから構成されている。
【００１１】
本実施形態のベルト層４は、タイヤ赤道面ＣＬに対して傾斜して延びる複数本のスチールコードを配列した１層の傾斜ベルト層４Ａと、この傾斜ベルト層４Ａ上に位置し、該スチールコードに対して交錯する複数本のスチールコードを配列した傾斜ベルト層４Ｂと、からなる。ベルト層４の枚数は特に制限されるべきものではなく、タイヤの用途及び種類に応じ適宜定めればよい。
【００１２】
本発明においては、傾斜ベルト層４Ａおよび傾斜ベルト層４Ｂの少なくとも１枚のベルト層中に配列されたスチールコードの撚りピッチを、タイヤ中央部からベルト端に向けて小から大に変化させることが重要である。具体的には、傾斜ベルト層４Ａおよび傾斜ベルト層４Ｂの少なくとも１枚を、そのタイヤ中央部からベルト端までの領域Ｓのうち該タイヤ中央部から少なくとも５０％までの領域Ｓａにおいて、それ以外の領域Ｓｂに比べコードの撚りピッチを小さくする（図２参照）。あるいは若しくは同時に、傾斜ベルト層４Ａおよび傾斜ベルト層４Ｂの少なくとも１枚のベルト層を、そのベルト端からタイヤ中央部方向に少なくとも１０ｍｍまでの領域Ｓｃにおいて、コードの撚りピッチがその他の領域Ｓｄに比べ大きくなるようにする。このようにすることにより、全てスチールコードの撚りピッチが均一である場合に比べて、タイヤ中央部の強度を変えずにベルト端の亀裂発生を抑制することが可能となる。
【００１３】
１枚のベルト層中に配列されたスチールコードの撚りピッチの変化量は、本発明の所期の目的を達成する上で、タイヤ中央部でのコードの撚りピッチをＰＣ、ベルト端でのコードの撚りピッチをＰＳとしたとき、次式、
ＰＳ／５≦ＰＣ≦ＰＳ／１．２
で表される関係を満足することが好ましい。より好ましくは、次式、
ＰＳ／３≦ＰＣ≦ＰＳ／１．２
で表される関係を満足する。
【００１４】
傾斜ベルト層４Ａおよび傾斜ベルト層４Ｂのスチールコードのタイヤ赤道面ＣＬに対する傾斜角度は、夫々１５°〜４５°および−１５°〜−４５°の範囲であることが好ましい。また、傾斜ベルト層４Ａおよび傾斜ベルト層４Ｂのスチールコードの打ち込み数は、５０ｍｍ当たり１５〜５０本の範囲内にすることが好ましい。
【００１５】
なお、ベルト層４のコードはスチールコードに限られず、有機繊維材料からなるコードでもよく、また、コアをスチールコードとし、その周囲の第１シースおよび／または第２シースを有機繊維として、コードと有機繊維とを撚り合わせた複合体でもよい。
【００１６】
尚、コードの撚りピッチを変化させる手段は、特に制限されるものではないが、これまで困難とされてきた、コードの撚りピッチを変化させることのできる撚り機が最近開発され、本願出願人は先に当該撚り機について特許出願を行っている（特願２００２−３４１０３７）。よって、この撚り機について以下に詳述する。
【００１７】
かかる撚り機は、供給された複数本の線材を撚って撚り線とする回転体と、前記撚り線を前記回転体から搬出する搬出手段と、を有し、撚り点の前後で撚り線側又は線材側の何れか一方を開放している撚り機である。ここで、開放しているとは、撚り点の片方の端部を撚り回転に応じて回転できる状態にしていることをいう。
【００１８】
具体的には、図３に示すタイプの撚り機２２を好適に使用することができる。図３は、コード製造ライン１０に設けられた撚り機２２の構成を示す側面図である。コード製造ライン１０には、素線がそれぞれ巻かれている複数のボビン１４Ａ〜Ｃと、ボビン１４Ａ〜Ｃから巻き出された素線１８Ａ〜Ｃのテンションを制御するテンション制御部１６Ａ〜Ｃと、テンション制御部１６Ａ〜Ｃを経由した素線１８Ａ〜Ｃを撚ってコード２０にする撚り機２２と、が設けられている。撚り機２２は、素線１８Ａ〜Ｃを撚って１本のコード２０を製造する送り・回転一体式の装置である。
【００１９】
撚り機２２は、素線１８Ａ〜Ｃにクセ（型）を付けるクセ付け部（型付け部）２４と、撚り点２６を形成している撚り点形成部２８と、撚り点形成部２８の下流側に設けられた回転体３０と、回転体３０に回転力を与えると共にコード２０を回転体３０から送り出す送り力を与えるモータ３４と、を備えている。回転体３０は、撚り機２２に設けられたベアリング部３６Ａ、Ｂによって回転可能に保持されている。
【００２０】
図３、図４に示すように、回転体３０の下流側には、回転体３０のハウジング３１から短筒状に延び出した回転駆動用軸部４０に回転駆動用プーリ４２が固定されており、回転駆動用プーリ４２と、モータ３４に取付けられた第１回転板４４とには無端ベルト４６が掛けられている。
【００２１】
回転駆動用軸部４０には、コード２０の送り力を伝達する細長筒状の送り駆動用軸部材５０が、回転軸が一致するように挿通しベアリング部５１によって回転体３０に支えられている。そして、回転駆動用プーリ４２の下流側には、送り駆動用軸部材５０に固定された送り駆動用プーリ５２が設けられており、送り駆動用プーリ５２と、モータ３４に取付けられた第２回転板５４とには無端ベルト５６が掛けられている。
【００２２】
ハウジング３１内には、コード２０を送る送り機構５８が設けられている。送り機構５８は、送り駆動用軸部材５０の同軸上で先端側に固定された第１ギア６０と、第１ギア６０と噛み合う第２ギア６２と、を有する。第２ギア６２の回転中心には小径の小ギア部６４が設けられている。また、送り機構５８は、コード２０が数回巻かれる巻回部６６を有すると共に小ギア部６４と噛み合う大ギア部６７を有する多段巻きキャプスタン６８と、多段巻きキャプスタン６８に当接してコード２０を巻回部６６に押し付けるピンチローラ７０と、を有する。更に、送り機構５８は、多段巻きキャプスタン６８に巻回されたコード２０が更に数回巻かれる多段巻きダミープーリ７２を有する。
【００２３】
多段巻きキャプスタン６８及び多段巻きダミープーリ７２の径は、回転体３０から送り出されたコード２０を使用する際に真直性の観点で支障がないように、素線１８Ａ〜Ｃの径、材質等を考慮して決定されている。
【００２４】
また、撚り機２２には、送り駆動用軸部材５０を挿通して、多段巻きダミープーリ７２から巻き出されたコード２０を回転体３０の下流側へ案内するコード排出用パイプガイド７４が設けられている。
【００２５】
第２回転板５４に比べ、第１回転板４４の径は少し大きくされており、回転体３０の回転速度（撚り線の撚り速度）と、コード２０の送り速度との比が調整されている。
【００２６】
このように、本形態では、回転駆動用軸部４０と送り駆動用軸部材５０とを同軸上に配置しており、回転体３０に送り駆動用のモータを更に設けることに比べ、撚り機２２の構成が簡素になっている。
【００２７】
撚り機２２を使用するには、モータ３４を所定回転数で回転させると、送り駆動用プーリ５２が回転し、第１ギア６０、第２ギア６２、多段巻きキャプスタン６８、多段巻きダミープーリ７２に回転力が順次伝達される。この結果、撚り点形成部２８を経由した素線１８Ａ〜Ｃが所定の送り出し速度で回転体３０から送り出される。
【００２８】
また、回転駆動用ダミープーリ７２が回転し、回転体３０が所定回転速度で回転する。従って、素線１８Ａ〜Ｃは、撚り点形成部２８から引き出されつつ撚られ、コード２０となって回転体３０から送り出される。
【００２９】
このように、コード２０の送り駆動は、回転体３０上で送り駆動用軸部材５０が回転駆動用軸部４０と相対的に回転することで行われ、すなわち送り駆動用の軸の回転数と回転体３０の回転数との差によって送り速度が決定される。
【００３０】
回転駆動用軸部４０と送り駆動用軸部材５０との回転速度比を変速式である構造にしたり、上記の２軸を別々に駆動して回転速度の任意の速度に設定できる構造にすることで、撚りピッチを自在にその都度変更することが可能である。これにより、一本の連続したコード部材の中でも撚りピッチを変化させ、本発明に係るベルト層に合わせて撚りピッチを変更することができる。
【００３１】
なお、このような可変ピッチ機能を有する撚り機を使用して製造されたコードをタイヤに使用することは、従来、非常に困難であった。従って、この機能を十分活かすためには、タイヤの使用部位との位置決めを容易にする上で、撚り機を設ける位置をタイヤ部材あるいはタイヤそのものを製造する装置の近くにすることが好ましく、さらにはこの装置と連携して複合的に動作できるようにすることが望ましい。
【００３２】
撚り機２２で製造できるコードはスチールコードに限られず、有機繊維材料からなるコードも製造でき、同様の効果を得ることができる。更に、コードと有機繊維とを撚り合わせた複合体、コードとひも状のゴムとを撚り合わせた複合体、コードと有機繊維とひも状のゴムとを撚り合わせた複合体、の何れも製造することができ、要求されるタイヤ品質に合った補強材を提供することが可能である。
【００３３】
また、線材の材質は特に限定されず、また、線材は素線であってもストランドであってもよい。撚り方は、単撚り、複撚り、層撚り等、特に限定しない。線材が素線である場合にはストランドが製造される（例えば、素線の材質がスチールである場合には、撚り機でスチール製のストランドが製造される）。
【００３４】
撚り機２２においては、回転体３０には、回転体全体を回転駆動するための回転駆動用軸部４０と、ベアリング部５１によって回転駆動用軸部４０と同軸上に保持された送り駆動用軸部材５０と、を設けており、これらの２軸は１台のモータ３４によって回転駆動される。これにより、撚り機２２の構成を著しく簡素にすることができる。なお、送り機構５８の駆動力を発生させるため回転体３０に電気モータなどを設けてもよいが、より簡潔な装置にするために、回転体３０の回転軸と同軸上に送り駆動用の軸を配して、回転体３０内の送り機構５８を駆動するようにしている。
【００３５】
また、多段巻きキャプスタン６８及び多段巻きダミープーリ７２によって撚り点形成部２８からコード２０を引出して回転体３０から送り出しているので、ピンチローラ７０でコード２０をさほど高い力で押圧しなくても済む。また、多段巻きキャプスタン６８及び多段巻きダミープーリ７２の巻き方向が逆であり、しかも、コード２０をリールに巻き取らなくてもよいので、真直性が大幅に改善されたコード２０を製造することができる。
【００３６】
かかる撚り機２２においては、複数の単線を撚って回転体から搬出することにより撚り線を形成でき、従来のように撚り線を回転体から巻き取らなくても済む撚り機が実現される。これにより、回転性、真直性に優れた撚り線を形成することができるコンパクトな撚り機を実現することができ、スチールコードの製造に一般的に使用されている従来の撚り機に比べ、スペース、価格とも１／１０以下とすることが可能となる。また、かかる撚り機を用いて撚り線を製造する際、線材の選定は任意に行うことができる。例えば、コアとなる複数本の素線と、シースとなる複数本の素線と、を線材として供給し、コアとシースとが同方向、同ピッチで撚り合わされたコンパクトな構造の層撚りコードを製造してもよい。また、コアとなる複数本の素線を既に撚り合わせた状態で巻き出して撚り機に供給し、シースとでピッチが異なる層撚りコードを製造してもよい。更に、巻き出して供給する線材として２〜７本の素線を既に撚り合わせたストランドを使用し、複撚りのコードを製造してもよい。また、供給する線材として複数本の素線の材質を非同一とすることにより、製造する撚り線の材質を２種以上にしてもよい。また、スチールその他の素線と同時に、ゴム被覆済みの線材或いはひも状にした加工したゴムを撚り合わせることで、コードとゴムとの複合体を製造してもよい。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
供試タイヤとして、実施例１、２のタイヤ及び従来例１、２のタイヤを用意し、耐プランジャー性およびベルト端亀裂長さを比較評価した。
【００３８】
供試タイヤはいずれも、タイヤサイズ：２９５／７５Ｒ２２．５、リムサイズ：８．２５インチ、内圧：７０５ｋＰａとし、ベルト層（３．５ベルト構造）の最外層ベルトのスチールコードの撚り数のみを下記の表１に示すように変動させた。その他のベルト層の条件は全て同一とし、撚り構造：１＋６×０．３４（ｍｍ）、打込数：１４本／５０ｍｍとした。
【００３９】
耐プランジャー性試験は、プランジャー径３８ｍｍにて、ＪＩＳ−Ｄ４２３０に記載された試験法に準拠した。従来例２を１００とする指数で表しており、数値が大きいほど、耐プランジャー性に優れている。
【００４０】
ベルト端亀裂長さは、６５ｋｍ／ｈの定速度で荷重がかかるドラム上を４０００ｋｍ走行させて測定した。荷重は、下記の表１中に示すように時間ごとに変化させるステップ荷重条件にて付加した。結果は、従来例１を１００とする指数で表しており、数値が大きいほど、タイヤベルト端での亀裂の発生率が低いことを示している。
【００４１】
【表１】

【００４２】
【表２】

【００４３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の空気入りタイヤにおいては、タイヤベルト端での亀裂の発生率を変えずに耐プランジャー性を向上させることができ、その結果、タイヤの重量およびコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気入りラジアルタイヤの断面図である。
【図２】ベルト層のコード配列を示す説明図である。
【図３】撚り機の構成を示す側面断面図である。
【図４】図３に示す撚り機の平面断面図である。
【符号の説明】
１ ビード部
２ ビードコア
３ カーカス
４ ベルト層
５ ビードフィラー
６ トレッド部
８ サイドウォール部
１８Ａ〜Ｃ 素線
２０ コード
２２ 撚り機
３０ 回転体
５８ 送り機構

Claims (5)

1. 少なくとも一対のビードコア間に跨がってトロイド状をなすカーカスのクラウン部外周に、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びる複数本のコードを配列した少なくとも１枚のベルト層と、該ベルト層のタイヤ径方向外側に設けられるトレッド部と、を備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルト層のうち少なくとも１枚のベルト層内に配列されたコードの撚りピッチが、タイヤ中央部からベルト端に向って小から大に変化していることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記少なくとも１枚のベルト層が、そのタイヤ中央部からベルト端までの領域Ｓのうち該タイヤ中央部から少なくとも５０％までの領域Ｓａにおいて、それ以外の領域Ｓｂに比べコードの撚りピッチが小さくなっている請求項１記載の重荷重用空気入りタイヤ。
3. 前記少なくとも１枚のベルト層が、そのベルト端からタイヤ中央部方向に少なくとも１０ｍｍまでの領域Ｓｃにおいて、コードの撚りピッチがその他の領域Ｓｄに比べ大きくなっている請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記少なくとも１枚のベルト層の、タイヤ中央部でのコードの撚りピッチＰＣと、ベルト端でのコードの撚りピッチＰＳとが次式、
   ＰＳ／５≦ＰＣ≦ＰＳ／１．２
   で表される関係を満足する請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
5. 重荷重用空気入りラジアルタイヤである請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。

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