JP7378330B2 - ゴム製品及び空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ゴム製品及び当該ゴム製品が用いられた空気入りタイヤに関する。

従来、例えば空気入りタイヤの各部を補強するカーカスや傾斜ベルトなどの補強材として、互いに平行に配列された複数本のコードと、複数本のコードを被覆するゴム部とを有するゴム製品が用いられている。

このようなゴム製品では、コードとして、複数本のスチール製の素線（フィラメント）が撚り合わされた１本のストランドからなるコードや、該ストランドを複数本撚り合わせてなるコード等が用いられる。

しかし、コードは、該コードを被覆するゴム部よりも伸張し難く、また、それぞれの素線の端面（切断面）はゴム部に接着していないため、コードの端部が繰り返しの歪みを受けると、それぞれの素線の端面が破壊核となって、ゴム部に亀裂が発生する虞がある。特に、上記ゴム製品が補強材として用いた空気入りタイヤである場合は、タイヤ内圧充填時や走行時に、コードの端部が繰り返しの歪みを受けることになるので、コードの端部においてゴム部に亀裂やセパレーション等の故障が発生する虞がある。

破壊力学の見地からみると、破壊核の間隔が小さいほど亀裂端の応力拡大係数は大きくなるので、上記の問題は、コードの端部における素線の端面の間隔が狭いほど生じ易くなる。そこで、コードの端部において素線の撚りを解し（即ち、解撚し）、素線の端面を互いに離間させた構成とすることで、コードの端部における応力拡大係数を低減させて、故障の発生を抑制するようにした手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３－１５１２２８号公報

しかし、上記従来の手法によっても、繰り返しの歪みを受けた際の応力拡大係数の低減は十分ではなく、ゴム製品及びこれを用いた空気入りタイヤの耐久性能を向上させるという点において改善の余地があった。

本発明は、上記課題を鑑みて成されたものであり、その目的は、コードの端部における応力拡大係数を十分に低減させた耐久性の高いゴム製品及びこれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明のゴム製品は、互いに平行に配列された複数本のコードと、複数本の前記コードを被覆するゴム部とを有するゴム製品であって、複数本の前記コードは、複数本の素線が撚り合わされたコード本体部と、前記コード本体部の少なくとも一端側に設けられ、複数本の前記素線の撚りが解かれたコード解撚端部と、を有し、第１の前記コードの前記コード解撚端部における隣り合う前記素線の端面の間隔の最小値をＤｍｉｎとし、第１の前記コードの前記コード解撚端部における前記素線の端面と第１の前記コードに隣接する第２の前記コードの前記コード解撚端部における前記素線の端面との間隔の最小値をＤａとしたときに、０．５＜Ｄｍｉｎ/Ｄａ＜１．５を満たすように、複数本の前記素線の端面が配置されている、ことを特徴とする。

本発明のゴム製品は、上記構成において、第１の前記コードの前記コード解撚端部における隣り合う前記素線の端面の全ての間隔と、第２の前記コードの前記コード解撚端部における隣り合う前記素線の端面の全ての間隔とが、略同一であるのが好ましい。

本発明のゴム製品は、上記構成において、前記コードが、スチールコードである構成とすることができる。

本発明の空気入りタイヤは、上記何れかのゴム製品が用いられていることを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤは、上記構成において、前記ゴム製品が、カーカスとして用いられているのが好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、上記構成において、前記ゴム製品が、トレッド部の内部に、前記コードがタイヤ周方向に対して傾斜する姿勢で配置された傾斜ベルトとして用いられているのが好ましい。

本発明によれば、コードの端部における応力拡大係数を十分に低減させた耐久性の高いゴム製品及びこれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤの、リムに装着した状態におけるタイヤ幅方向断面図である。 本発明の一実施の形態に係るゴム製品の内部構造を、該ゴム製品の一部を破断除去して示す説明図である。 図２に示すコードの、コード解撚端部を拡大して示す斜視図である。 図２に示すゴム製品の、コード解撚端部における素線の端面の配置を示す説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳細に例示説明する。

本発明の空気入りタイヤは、例えばカーカスや傾斜ベルトなどの、タイヤの各部を補強する補強層を構成する補強材として、本発明のゴム製品が用いられていることを特徴とするものである。

本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤ１は、ホイールのリム２に装着され、内部空間に空気や窒素等の気体を充填して使用される中空のものである。図１に示すように、空気入りタイヤ１は、トレッド部３と、トレッド部３のタイヤ幅方向のそれぞれの側部からタイヤ径方向内側に向けて延びる一対のサイドウォール部４と、それぞれのサイドウォール部４のタイヤ径方向内側に連なる一対のビード部５とを備えている。トレッド部３、サイドウォール部４及びビード部５は、それぞれ合成ゴムを主体として構成されている。

トレッド部３のタイヤ径方向外側を向く表面（トレッド部３の踏面）には、複数本の溝３ａが設けられている。トレッド部３の表面に設けられる溝３ａの形状ないし数等は種々変更可能であり、また溝３ａが設けられない構成とすることもできる。

空気入りタイヤ１は、一対のビード部５の間に延在するカーカス６を備えている。本実施の形態では、カーカス６は、１プライからなるラジアルカーカスであり、互いに平行に配列された複数本のコードと、複数本のコードを被覆するゴム部とを有する構成となっている。カーカス６は、トレッド部３から一対のサイドウォール部４を介して一対のビード部５に亘って延びるトロイド状となっており、それぞれ両端部分は対応するビード部５の内部に埋設された断面略六角形のビードコア７の周りでタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に向かって折り返されている。

なお、本実施の形態では、カーカス６のプライ数は１プライとなっているが、必要に応じて２プライ以上とすることもできる。また、本実施の形態では、カーカス６はラジアルカーカスであるが、バイアスカーカスであってもよい。さらに、カーカス６のビード部５における折り返し形式は、特に限定されることなく、種々変更可能である。

トレッド部３の内部には、カーカス６のタイヤ径方向外側（クラウン部外周側）に位置してベルト部８が埋設されている。

本実施の形態では、ベルト部８は３層のベルト層８ａ、８ｂ、８ｃから構成されている。３層のベルト層８ａ、８ｂ、８ｃは、それぞれ、互いに平行に配列された複数本のコードと、複数本のコードを被覆するゴム部とを有する構成となっている。

ベルト層８ｂとベルト層８ｃは、それぞれ、コードがタイヤ周方向に対して所定の角度で傾斜する姿勢で配置された傾斜ベルトとして構成されている。また、ベルト層８ｂとベルト層８ｃは、互いのコードがタイヤ赤道面ＣＬを挟んで相互に交差するように、コードのタイヤ周方向に対する傾斜方向を互いに逆向きとして配置されて交差ベルトを構成している。

なお、ベルト部８は、３層のベルト層８ａ、８ｂ、８ｃを有する構成に限らず、任意の数のベルト層を有する構成とものとすることができる。また、トレッド部３は、ベルト部８とは別のベルト補強層がさらに埋設された構成であってもよい。

それぞれのビード部５のビードコア７のタイヤ径方向外側には、カーカス６に沿ってタイヤ径方向外側に向けて厚みが漸減する断面略三角形のビードフィラー９が埋設されている。また、ビード部５のカーカス６のビードコア７側とは反対側には、カーカス６を保護するワイヤーチェーファー１０が埋設されている。

本実施の形態の空気入りタイヤ１は、カーカス６、ベルト層８ａ、８ｂ、８ｃ及びワイヤーチェーファー１０の少なくとも一つに、本発明のゴム製品が用いられていることを特徴とするものである。特に、空気入りタイヤ１では、カーカス６及び傾斜ベルトとして構成されたベルト層８ａ、８ｂ、８ｃとして、本発明のゴム製品が用いられた構成とするのが好ましい。

次に、本発明の一実施の形態に係るゴム製品２０について説明する。

本実施の形態のゴム製品２０は、例えば、図１に示す空気入りタイヤ１の、カーカス６、ベルト層８ａ、８ｂ、８ｃ、ワイヤーチェーファー１０などの各種の補強材として用いることができるものである。

図２に示すように、本実施の形態のゴム製品２０は、互いに平行に配列された複数本のコード３０と、複数本のコード３０を被覆するゴム部４０とを有している。

コード３０を被覆するゴム部４０としては、タイヤ補強材として通常用いられているゴム組成物を使用することができる。具体的には、ゴム部４０としては、特に限定されることなく、例えば、ゴム成分として天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）又はブタジエンゴム（ＢＲ）、或いは、これらのゴム成分の混合物を含むゴム組成物を用いることができる。

コード３０は、複数本の素線（フィラメント）３１を用いて構成されている。本実施の形態では、図２に示すように、コード３０は、７本の素線３１を用いて構成されている。なお、図２においては、便宜上、１つの素線３１にのみ符号を付してある。コード３０を構成する素線３１の本数は、複数本であれば種々変更可能である。

本実施の形態では、コード３０はスチールコードである。すなわち、本実施の形態では、コード３０を構成する素線３１は、それぞれスチール製である。なお、コード３０ないし素線３１は、スチール製に限られるものではないが金属を用いることが好ましい。

コード３０を構成する素線３１として、スチール等の金属を用いた場合には、素線３１の表面を、銅－亜鉛からなる二元メッキ、または銅－亜鉛－コバルトからなる三元メッキによりメッキ処理した構成とするのが好ましい。これにより、素線３１の、ゴム部４０への接着性を向上させることができる。

素線３１に対するメッキ処理の方法としては、例えば、二元メッキ及び三元メッキによる電解処理や、銅メッキ、亜鉛メッキ浴にそれぞれ浸透させ積層メッキ処理をした後に、加熱処理を行うことにより合金化する方法など、公知の方法を採用することが可能であるが、特に、ゴム部４０との接着性に優れ、環境負荷の少ない方法として、銅と亜鉛の合金をブラスメッキとして施した後に、遷移金属塩としてコバルトを含む水溶液にて洗浄する方法を採用するのが好ましい。

コード３０は、コード本体部３２とコード本体部３２の少なくとも一端側に設けられたコード解撚端部３３とを有している。本実施の形態では、コード本体部３２の両端側のそれぞれにコード解撚端部３３が設けられている。コード本体部３２は、コード解撚端部３３に対して、その長さが十分に長くなっている。例えば、コード本体部３２の長さは、コード解撚端部３３の長さの１０倍以上であるのが好ましい。

コード本体部３２は、複数本の素線３１が撚り合わされた構成となっている。本実施の形態では、コード本体部３２は、複数本の素線３１を撚り合わせてなる１本のストランドからなっているが、それぞれ複数本の素線３１を撚り合わせた構成の複数のストランドを撚り合わせた構成とすることもできる。コード本体部３２を構成する素線３１やストランドの撚り方は、任意の撚り方とすることができる。

図３に示すように、コード解撚端部３３は、複数本の素線３１の撚りが解かれた構成となっている。すなわち、コード本体部３２では撚り合わされていた複数本の素線３１は、コード解撚端部３３では解撚されて撚り合わされておらず、撚りピッチが無限大となっている。

また、コード解撚端部３３において複数本の素線３１は互いに離間している。これにより、複数本の素線３１の端面３１ａは互いに離隔して配置されている。本実施の形態では、それぞれのコード３０のコード解撚端部３３において、複数本の素線３１の端面３１ａは、長手方向から見て、１本の素線３１の端面３１ａが中心となり、他の６本の素線３１の端面３１ａが当該中心の端面３１ａを囲うように等間隔に離れて放射状に配置された構成となっている。

ここで、本実施の形態のゴム製品２０では、図４に示すように、隣り合う２本のコード３０の一方のコード（第１のコード）３０のコード解撚端部３３における隣り合う素線３１の端面３１ａの間隔の最小値をＤｍｉｎとし、当該コード（第１のコード）３０のコード解撚端部３３における素線３１の端面３１ａと、当該コード（第１のコード）３０に隣接するコード（第２のコード）３０のコード解撚端部３３における素線３１の端面３１ａとの間隔の最小値をＤａとしたときに、０．５＜Ｄｍｉｎ/Ｄａ＜１．５を満たすように、複数本の素線３１の端面３１ａが配置された構成となっている。

より具体的には、隣り合う２本のコード３０の一方のコード（第１のコード）３０のコード解撚端部３３において、互いに隣接する素線３１の端面３１ａの組み合わせは多数あるが、これら多数の組み合わせにおいて最も互いの端面３１ａの間隔が狭くなる組み合わせにおける一対の端面３１ａの間隔がＤｍｉｎとされる。また、隣り合う２本のコード３０の一方のコード（第１のコード）３０のコード解撚端部３３における素線３１の端面３１ａと、他方のコード（第２のコード）３０のコード解撚端部３３における素線３１の端面３１ａとの組み合わせは多数あるが、これら多数の組み合わせにおいて最も互いの端面３１ａの間隔が狭くなる組み合わせにおける一対の端面３１ａの間隔がＤａとされる。そして、隣り合う２本のコード３０のそれぞれのコード解撚端部３３における複数本の素線３１の端面３１ａが、０．５＜Ｄｍｉｎ/Ｄａ＜１．５を満たすように、複数本の素線３１の端面３１ａが配置されている。

コード解撚端部３３における複数本の素線３１の解撚方法及びこれらの端面３１ａの配置は、特に限定されることなく、例えばゴム部４０が未加硫の状態において、複数本の素線３１の１本１本を、ペンチ等の工具を用いて、それぞれの素線３１の端面３１ａが上記配置となるように解すことで行うことができる。この場合、コード解撚端部３３における複数本の素線３１の解撚及びこれらの端面３１ａの配置を完了した後、ゴム部４０を加硫することで、それぞれのコード３０がゴム部４０により被覆されるとともにそれぞれの素線３１の端面３１ａが上記の通りに配置されたゴム製品２０とすることができる。

上記構成を有する本実施の形態のゴム製品２０は、ゴム部４０に埋設される複数本のコード３０が、それぞれ複数本の素線３１を撚り合わせたコード本体部３２を有する高い引張強度を有するものとなっている。したがって、これら複数本のコード３０によりゴム部４０を補強して、ゴム製品２０を、コード３０の長手方向について高い引張強度を有するものとすることができる。よって、本実施の形態のゴム製品２０を、空気入りタイヤ１のカーカス６、ベルト層８ａ、８ｂ、８ｃ、ワイヤーチェーファー１０などの各種の補強材として用いた場合には、当該補強材としての所期の機能を発揮することができる。

また、上記構成を有する本実施の形態のゴム製品２０では、コード本体部３２の少なくとも一端側に、複数本の素線３１の撚りが解かれたコード解撚端部３３を設けるとともに、コード解撚端部３３において、複数本の素線３１の端面３１ａを、コード３０のコード解撚端部３３における隣り合う素線３１の端面３１ａの間隔の最小値をＤｍｉｎとし、コード３０のコード解撚端部３３における素線３１の端面３１ａと、当該コード３０に隣接するコード３０のコード解撚端部３３における素線３１の端面３１ａとの間隔の最小値をＤａとしたときに、０．５＜Ｄｍｉｎ/Ｄａ＜１．５を満たすように配置された構成としたので、それぞれのコード３０のコード解撚端部３３における複数本の素線３１の端面３１ａを、互いに十分に離れた構成とすることができる。これにより、ゴム製品２０に繰り返しの歪みが与えられた際に、ゴム製品２０のコード３０の端部における応力集中が緩和されるようにして、ゴム製品２０を、コード３０の端部における応力拡大係数を十分に低減させた耐久性の高いものとすることができる。

上記構成を有する本実施の形態のゴム製品２０においては、２本のコード３０のそれぞれのコード解撚端部３３における複数本の素線３１の端面３１ａが、Ｄｍｉｎ/Ｄａ＝１を満たすように配置された構成とするのが最も好ましい。一方、複数本の素線３１の端面３１ａを配置する際のばらつきを考慮して、０．５＜Ｄｍｉｎ/Ｄａ＜１．５を満たすように複数本の素線３１の端面３１ａを配置した構成とすることで、上記構成を有するゴム製品２０の製造を容易にしつつ、ゴム製品２０を、コード３０の端部における応力拡大係数を十分に低減させた耐久性の高いものとすることができる。

また、本実施の形態のゴム製品２０を空気入りタイヤ１に用いることで、当該空気入りタイヤ１を、コード３０の端部における応力拡大係数を十分に低減させた耐久性の高いものとすることができる。

特に、本実施の形態では、ゴム製品２０を、空気入りタイヤ１のカーカス６として用いるようにしたので、カーカス６により空気入りタイヤ１に対して十分な補強効果を得つつ、カーカス６の端部（即ち、素線３１の端面３１ａが位置する部分）における応力集中を十分に緩和して、亀裂やセパレーション等の故障の発生を抑制することができる。よって、空気入りタイヤ１を、より耐久性の高いものとすることができる。

また、本実施の形態では、ゴム製品２０を、空気入りタイヤ１のトレッド部３の内部に、コード３０がタイヤ周方向に対して傾斜する姿勢で配置された傾斜ベルト（ベルト層８ｂ、８ｃ）として用いるようにしたので、傾斜ベルトにより空気入りタイヤ１のトレッド部３に対して十分な補強効果を得つつ、それぞれの傾斜ベルト（ベルト層８ｂ、８ｃ）の端部（即ち、素線３１の端面３１ａが位置する部分）における応力集中を十分に緩和して、亀裂やセパレーション等の故障の発生を抑制することができる。よって、空気入りタイヤ１を、より耐久性の高いものとすることができる。

本実施の形態のゴム製品２０においては、素線３１の端面３１ａにおける応力集中を十分に緩和する観点から、あるコード（第１のコード）３０のコード解撚端部３３における隣り合う素線３１の端面３１ａの全ての間隔と、当該コード３０に隣接するコード（第２のコード）３０のコード解撚端部３３における隣り合う素線３１の端面３１ａの全ての間隔とを、略同一とした構成とするのが好ましい。本実施の形態では、図４に示すように、あるコード３０のコード解撚端部３３において、中心の素線３１の端面３１ａと他の６本の素線３１の端面３１ａとの間隔を全て略同一とするとともに、当該コード３０に隣接する他のコード３０のコード解撚端部３３においても、中心の素線３１の端面３１ａと他の６本の素線３１の端面３１ａとの間隔を全て略同一としている。

このように、あるコード（第１のコード）３０のコード解撚端部３３における隣り合う素線３１の端面３１ａの全ての間隔と、当該コード３０に隣接するコード（第２のコード）３０のコード解撚端部３３における隣り合う素線３１の端面３１ａの全ての間隔とを、略同一とした構成とすることにより、ゴム部４０に埋設される複数本のコード３０の、それぞれのコード解撚端部３３における素線３１の端面３１ａを、ゴム部４０の内部の限られたスペースにおいて、互いに最大限に離間した構成とすることができる。これにより、ゴム製品２０に繰り返しの歪みが与えられた際に、ゴム製品２０のコード３０の端部における応力集中を最大限に緩和することができ、ゴム製品２０を、コード３０の端部における応力拡大係数を十分に低減させて耐久性の高いものとすることができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

例えば、前記実施の形態では、コード３０は、コード本体部３２の両端にコード解撚端部３３を備えた構成とされているが、コード３０は、コード本体部３２の一端側にのみコード解撚端部３３を備えた構成とすることもできる。

また、前記実施の形態では、コード解撚端部３３における複数本の素線３１の端面３１ａは、長手方向から見て、１本の素線３１の端面３１ａが中心となり、他の素線３１の端面３１ａが当該中心の端面３１ａを囲うように放射状に配置された構成とされているが、複数の素線３１の端面３１ａが、互いに略同一の間隔を空けて並ぶ配置であれば、当該配置は種々変更可能である。

さらに、前記実施の形態では、本実施の形態のゴム製品２０を空気入りタイヤ１に用いた場合を示したが、ゴム製品２０は、例えばベルトコンベアーを構成する環状のベルト体などの、他の用途に用いられるものとしてもよい。

１ 空気入りタイヤ
２ リム
３ トレッド部
３ａ 溝
４ サイドウォール部
５ ビード部
６ カーカス
７ ビードコア
８ ベルト部
８ａ ベルト層
８ｂ ベルト層
８ｃ ベルト層
９ ビードフィラー
１０ ワイヤーチェーファー
２０ ゴム製品
３０ コード
３１ 素線
３１ａ 端面
３２ コード本体部
３３ コード解撚端部
４０ ゴム部
ＣＬ タイヤ赤道面

Claims (6)

1. 互いに平行に配列された複数本のコードと、複数本の前記コードを被覆するゴム部とを有するゴム製品であって、
   複数本の前記コードは、
   複数本の素線が撚り合わされたコード本体部と、
   前記コード本体部の少なくとも一端側に設けられ、複数本の前記素線の撚りが解かれたコード解撚端部と、を有し、
   第１の前記コードの前記コード解撚端部における隣り合う前記素線の端面の間隔の最小値をＤｍｉｎとし、
   第１の前記コードの前記コード解撚端部における前記素線の端面と第１の前記コードに隣接する第２の前記コードの前記コード解撚端部における前記素線の端面との間隔の最小値をＤａとしたときに、
   ０．５＜Ｄｍｉｎ/Ｄａ＜１．５を満たすように、複数本の前記素線の端面が配置されている、ことを特徴とするゴム製品。
2. 第１の前記コードの前記コード解撚端部における隣り合う前記素線の端面の全ての間隔と、第２の前記コードの前記コード解撚端部における隣り合う前記素線の端面の全ての間隔とが、略同一である、請求項１に記載のゴム製品。
3. 前記コードが、スチールコードである、請求項１又は２に記載のゴム製品。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載のゴム製品が用いられていることを特徴とする、空気入りタイヤ。
5. 前記ゴム製品が、カーカスとして用いられている、請求項４に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記ゴム製品が、トレッド部の内部に、前記コードがタイヤ周方向に対して傾斜する姿勢で配置された傾斜ベルトとして用いられている、請求項４又は５に記載の空気入りタイヤ。

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