JP7177831B2 - ケーブルビードおよびこれを用いたタイヤ - Google Patents

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、軽量性を維持しつつ、タイヤの破壊耐圧性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円の内径を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。

また、特許文献１では、シースフィラメントの炭素含有量についても検討されている。具体的には、シースフィラメントの炭素含有量が０．５０重量％未満であると、走行中にビードが受ける応力に耐えがたく、また逆に０・９０重量％より大きくなった場合、型付け時に曲げにくいことや、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を確保できない、と述べられている。

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、タイヤの破壊耐圧性と軽量化が挙げられる。航空機機体を支える芯の役割を果たすケーブルビードは、破壊耐圧性を基準として、ケーブルビードの構造、すなわち、コア径、シース径およびシースフィラメント本数が決められている。

破壊耐圧性はシースフィラメント１本の強力およびシースフィラメント本数によって大きく影響受け、高い破壊耐圧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が太くなると、ケーブルビードの重量が重くなってしまう。したがって、タイヤの破壊耐圧性と軽量性とは、二律背反の関係にある。

そこで、本発明の目的は、軽量性を維持しつつ、タイヤの破壊耐圧性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、シースフィラメントの炭素含有量、およびクロムの含有量を所定の範囲としたうえで、シースフィラメント径を所定のものとすることで、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、該コアの周りにスチールからなる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２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、
前記シースフィラメントの炭素含有量が０．９０質量％以上０．９５質量％以下、クロム含有量が０．１５質量％以上０．３０質量％以下であり、かつ、
前記シースを構成するシースフィラメントとして、最内層シース層のシースフィラメントよりも線径が小さいシースフィラメントが少なくとも１種用いられており、
前記シースフィラメントの径が、１．２０ｍｍ以上２．４０ｍｍ以下であることを特徴とするものである。

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においては、ｎ層目のシース層のシースフィラメント径をｄｓ_ｎ、（ｎ＋１）層目のシース層のシースフィラメント径をｄｓ_ｎ＋１としたとき、下記関係式、
ｄｓ_ｎ≧ｄｓ_ｎ＋１
を満足することが好ましい。また、本発明のケーブルビードにおいては、層構造は、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、前記シースフィラメントは、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。

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、軽量性を維持しつつ、タイヤの破壊耐圧性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の周りにスチールからなる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＋８＋１６＋２７＋３３＋３９構造である。

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２の炭素含有量は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。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、前述したような、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、タイヤの軽量化に寄与することができる。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０．１７質量％以上０．２５質量％以下、より好適には、０．２０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。

また、本発明のケーブルビード１０においては、シース３を構成するシースフィラメントとして、最内層シース層のシースフィラメントよりも線径の細いシースフィラメントが少なくとも１種用いられている。従来のケーブルビードにおいては、シースフィラメントは全て同径であった。しかしながら、本発明のケーブルビード１０は、前述のとおり、シースフィラメント２の強力を大きくすることができるため、シースフィラメント２の細径化が可能となっている。したがって、シースフィラメント２として、最内層シース層のシースフィラメントよりも細径のシースフィラメントを少なくとも１種用いることで、タイヤの軽量化に寄与することができる。例えば、第２シース層以降のシースフィラメントを全て細径化してもよいし、所定のシース層のシースフィラメントのみを細径化してもよい。

本発明のケーブルビード１０においては、ｎ層目のシース層のシースフィラメント径をｄｓ_ｎ、（ｎ＋１）層目のシース層のシースフィラメント径をｄｓ_ｎ＋１としたとき、下記関係式、
ｄｓ_ｎ≧ｄｓ_ｎ＋１
を満足することが好ましい。すなわち、最内層シース層から最外層シース層、図示例においては第５シース層３ｅに向かって、シースフィラメントの径が細径化していくことが好ましい。ケーブルビード１０に対する曲げ入力時には、外層シース層のシースフィラメントほど曲げが大きい。そこで、外層シース層のシースフィラメントを細径化することでシースフィラメントの柔軟性を確保し、その結果、ケーブルビード１０の良好な疲労性を確保することができる。図示するケーブルビード１０においては、第１シース層３ａから、第２シース層３ｂ、第３シース層３ｃの順にシースフィラメント径が細径化しており、第３シース層３ｃ、第４シース層３ｄ、第５シース層３ｅの各シースフィラメントは同径となっているが、本発明のケーブルビード１０は、上記関係式を満足するのであれば、これに限られるものではない。

本発明のケーブルビード１０においては、シース層は２層以上７層以下であることが好ましい。特に、１＋Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ構造であることが好ましく、図示例のタイヤにおいては、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。また、シースフィラメント２の本数は、好適には、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タイヤのビードコアに用いた場合に、軽量性を維持しつつ、タイヤの破壊耐圧性を向上させることができる。

また、本発明のケーブルビード１０においては、シースフィラメント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。シースフィラメント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。

さらに、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２の抗張力は２０００ＭＰａ以上であることが好ましい。シースフィラメント２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、シースフィラメント２の抗張力が高いほど、シースフィラメント２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２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、タイヤの軽量性を維持することができ、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、シースフィラメント２中の炭素含有量およびクロム含有量が上記範囲を満足し、かつ、シースフィラメント２の径を上述のとおりとすればよく、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。前述のとおり、本発明のケーブルビードは、タイヤの軽量性を維持しつつ、破壊耐圧性を向上させることができるケーブルビードである。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、破壊耐圧性が向上しながらも、軽量性を維持しており、航空機用タイヤに好適である。

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、比較例１～５および実施例１～３＞
表１、２に示す炭素含有量およびクロム含有量を有するスチール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た際の重量を計算により求めた。結果は、比較例３のタイヤの重量を１００としたときの指数値にて示した。また、比較例３について、得られたケーブルビードを用いて、図２に示すタイプの航空機タイヤ（タイヤサイズ：５２×２１Ｒ２２）を作製し、下記の手順で安全率を測定した。比較例１、２、４、５および実施例１～３については、比較例３の総強力の比に基づいて安全率を算出し指数化した。得られた結果を同表に併記する。数値が大きいほど耐圧性が良好である。なお、安全率においては、指数１ポイントの差は有意であり、差として十分に認識できるものである。

＜安全率＞
比較例３のタイヤをリムサイズ５２×２１Ｒ２２のリムに装着し、タイヤ内を水で満たし内圧を上昇させた時、タイヤが破壊する圧力と、ＴＲＡで定められた規定内圧に対する比（タイヤが破壊する圧力／ＴＲＡで定められた正規内圧）を測定した。

以上より、本発明のケーブルビードは、軽量性を維持しつつ、タイヤの破壊耐圧性を向上し得るものであることが分かる。

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 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 (6)

1. 環状に形成されたスチールからなるコアと、該コアの周りにスチールからなる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２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、
   前記シースフィラメントの炭素含有量が０．９０質量％以上０．９５質量％以下、クロム含有量が０．１５質量％以上０．３０質量％以下であり、かつ、
   前記シースを構成するシースフィラメントとして、最内層シース層のシースフィラメントよりも線径が小さいシースフィラメントが少なくとも１種用いられており、
   前記シースフィラメントの径が、１．２０ｍｍ以上２．４０ｍｍ以下であることを特徴とするケーブルビード。
2. ｎ層目のシース層のシースフィラメント径をｄｓ_ｎ、（ｎ＋１）層目のシース層のシースフィラメント径をｄｓ_ｎ＋１としたとき、下記関係式、
   ｄｓ_ｎ≧ｄｓ_ｎ＋１
   を満足する請求項１記載のケーブルビード。
3. 層構造が、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. 前記シースフィラメントが、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. 請求項１～５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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