JPH06328916A - 自動車タイヤ用ビードコア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アラミド繊維コード及びこれを用いたビード
コアの構成に新たな工夫を施すことにより、鋼線ビード
を用いた従来タイヤに劣らぬ耐圧強度が得られ、かつ軽
量化も充分に達せられるタイヤ用ビードコアを提供す
る。 【構成】 撚り係数が０〜５００の範囲にあるアラミド
繊維コードをマトリックス樹脂で固めることなくゴム被
覆した後、該被覆コードの一本を芯金の幅方向にずらし
ながら複数回巻回して第１層を形成し、次いでずらし方
向を逆にして前記第１層の上に複数回巻回して第２層を
形成し、以下同様に交互にずらし方向を逆にして順次巻
回して複数層を重合し構成されてなる自動車タイヤ用ビ
ードコア。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、乗用車用空気入りタイ
ヤのカーカスプライの端を係止する環状のビードコアに
関し、特にアラミド繊維コードよりなるビードコアを備
えた空気入りタイヤの耐圧強度の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、乗用車用空気入りタイヤのビード
コアとしては、直径０．５〜２mmの鋼線３〜８本を並列
してゴム被覆したバンドを３〜８回巻回して断面４角形
の環状体に形成したものが用いられてきた。ところが、
最近にいたり車両の軽量化と低燃費性の向上という目的
から、タイヤの重量を下げることが必要となり、その一
環としてビードコアを構成する鋼線に代えて、比重の軽
いアラミド繊維を用いてビードコアを構成する方法が提
案されるようになった。

【０００３】アラミド繊維は高強力、高モジュラスであ
り、伸びが小さく、優れた耐熱性とクリープ特性を有す
るため、鋼線に代わるビード部材として特に注目されて
いるものであるが、ビードコアを構成するに当っては、
通常多数のフィラメントを集束したヤーンまたはその複
数本を撚合わせてなるコードの形態として使用されてい
る。

【０００４】アラミド繊維コードに限らず一般に、ヤー
ンが撚られると螺旋構造となるが、下式（１）で示され
る撚り係数（Ｋ）が大きいほどコード軸線に対するヤー
ンの傾斜角が大きくなって、小さい力で伸びやすくな
る。 Ｋ＝Ｎ（Ｄ／ρ）^1/2 ‥‥‥‥（１） （但し、Ｎは上撚りと下撚りのコード１０cm当りの平均
撚り数、Ｄはコードのデニール数、ρは比重である。）

【０００５】撚り係数（Ｋ）が大きく伸びやすいコード
で形成されたビードコアは、リムを締め付ける圧力が小
さくてビード外れが生じ易く、実用に耐えるタイヤは得
られない。そこで、アラミド繊維コードを使用した場合
にも、従来のタイヤ成型方法が適用でき、しかも成型後
のタイヤとしてビード外れの心配がないビードコアの開
発が種々試みられている。例えば、特開昭５６−４３０
１０号公報及び特開昭５７−６６００７号公報において
は、撚り数の小さい又は無撚りのコードを使用して１％
伸長時の強力を向上させ、かつ液状の熱硬化性樹脂を含
浸し硬化させてビードコアを構成することにより、上記
のごとき問題が解消され、かつタイヤ重量を大幅に軽減
しうることが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする問題点】一般にタイヤを設計
する場合には、コードの強力に最大限の考慮が払われ
る。このことはアラミド繊維コードを用いたビードコア
についても同じであって、前記の公報記載の空気入りタ
イヤにおいては、樹脂を含浸した無撚りのアラミド繊維
コードのワインディングによってビードコアを形成する
と共に、ビードコアの破断荷重（繊維束一本当りの破断
荷重とビードコア断面の繊維束本数の積で計算される
値）が鋼線ビードコアのそれと同等の値になるように構
成してタイヤを試作し、各種のタイヤ性能が測定されて
いる。

【０００７】これによると、このアラミド繊維コードよ
りなるビードコアを備えた空気入りタイヤは、鋼線ビー
ドコアを備える従来のタイヤとほぼ同等の走行性能を発
揮し得るとされているので、アラミド繊維コードよりな
るビードコアの実用化に向けて鋭意研究を行ったとこ
ろ、樹脂を含浸したコードのワインディングにより形成
したビードコアを備えるタイヤは、破断荷重がこれと同
等の鋼線ビードコアからなる従来のタイヤに比して、耐
圧強度が著しく小さくなることが判明した。ここでいう
耐圧強度とは、タイヤをリムに装着しその閉空間内に水
を導入し漸次水圧をあげてタイヤが破壊するまで加圧し
た時の破壊圧力であり、タイヤの安全性を保証する上で
重要な指標となるものである。

【０００８】上記のワインディング方式においては、一
本のコードをずらしながら巻回して下層を形成したあと
再び巻始め位置に戻して同様に巻回して順次上層を形成
してゆく方法と、先に形成した下層の終りからずらし方
向を逆にして巻回して順次上層を形成して行く方法の２
法がある。このいずれの方法においても上下層のコード
が相互に交差することになる。即ち、前者では巻終り端
から巻始め端位置に戻されるコードが下層のコードの上
を横切ることになり、後者では上下層でずらし方向が逆
なので上下層のコードは相互に交差することになる。こ
のようにコードが交差した部分を有するビードコアに、
カーカスプライの張力による径方向の応力とビードをリ
ムに固定する圧縮応力が作用すると、交差部の上下コー
ド間に剪断歪みが発生する。

【０００９】鋼線からなるビード部材は、図２に示すよ
うに、降伏点を過ぎて大きく変形しても強度は保持され
るが、破断伸度の小さいアラミド繊維コードからなるビ
ード部材の場合はこれら交差部におけるコードの表面フ
ィラメントが相互に食込み合って剪断歪みを受けて切断
し、未切断フィラメントに応力が集中して順次フィラメ
ントが切れて全体としての強度か低下することになる。
前記のごとくワインディングにより形成されたアラミド
ヒードコアについて認められた耐圧強度の低下は、以上
のごとき理由によるものと考えられる。

【００１０】本発明はかかる事情に鑑みなされたもので
あって、その目的とするところは、ビードコア部材とし
てのアラミド繊維コード及びこれを用いたビードコアの
構成に新たな工夫を施すことにより、鋼線ビードを用い
た従来タイヤに劣らぬ耐圧強度がえられ、かつ軽量化も
充分に達せられるタイヤ用ビードコアを提供することに
ある。

【００１１】

【問題を解決するための手段】しかして、上記の目的を
達成するため本発明は、撚り係数が０〜５００の範囲に
あるアラミド繊維コードをマトリックス樹脂で固めるこ
となくゴム被覆したのち、該繊維コードの一本を芯金の
幅方向にずらしながら複数回巻回して第１層を形成し、
次いでずらし方向を逆にして前記第１層の上に複数回巻
回して第２層を形成し、以下同様に交互にずらし方向を
逆にして順次巻回して複数層を重合し構成されてなるこ
とを特徴とする自動車タイヤ用ビードコアをその要旨と
するものである。

【００１２】乗用車タイヤの場合、一般にタイヤの内径
はリムの外径より１〜３mm小さく形成されており、タイ
ヤをリムに装着した際に、ビードコアより内径側にある
ゴム層をタイヤ内径とリム外径の差だけ圧縮し、その反
力（２０〜４０kg／cm² ）でタイヤをリムに締め付け固
定するようになっている。このような機能を課せられる
ビード部材は、鋼線に劣らない破断強度と高いモジュラ
スを有すると共に、伸びが小さくなければならない。

【００１３】従って、本発明において使用されるコード
としては、多数本のアラミドフィラメントからなるヤー
ン又はこれを集束可能な程度に撚り合わせたストランド
の複数本を引き揃えて、前記（１）式で示される撚り係
数（Ｋ）が０〜５００の範囲にあるように撚り合わせて
なるアラミド繊維コードであることが要件であり、この
限りにおいては無撚りコードであっても下撚りされてい
ない片撚りコードであってもよく、また下撚りと上撚り
の施されたコードであっても構わない。図１は本発明に
係わる代表的アラミド繊維コードの撚り係数と伸び率の
関係を示したグラフであり、本発明のコードは撚り係数
５００までは一定荷重（2.25 g／D)の伸び率（中間伸
度）が無撚りコードの伸び率とほとんど変わらず、しか
も他の有機繊維コードでは得られない極めて低い伸び率
を有するものであることが判る。

【００１４】かかる要件を満足するアラミド繊維として
は、例えばポリ（1,4-フェニレンテレフタルアミド）繊
維、ポリ-1,4- フェニレンテレフタルアミド-3,4' - ジ
アミノジフェニルエーテル共重合体繊維、ポリ（1,4-ベ
ンズアミド）繊維、ポリ（1,3-フェニレンイソフタルア
ミド）繊維等を挙げることができるが、中でもデュポン
社製ケブラー繊維は、図１に示したように、撚り係数５
００までは０．５％の低い伸び率を有するコードが得ら
れるので特に推奨される。

【００１５】このアラミド繊維コードは通常はそのまま
ゴム被覆されるが、必要ならば接着剤処理をした後、ゴ
ム被覆してもよい。しかし、所謂マトリックス樹脂によ
る含浸処理は行わない。ついで、該被覆コードの一本を
ビード成形機の芯金上の一側から他側え幅方向にずらし
ながら密着させて複数回巻回して第１層を形成し、次い
で上記他側からずらし方向を逆にして巻回して第２層を
形成し、以下同様にずらし方向を逆にして順次巻回して
複数層を重合し、連続した一本のコードよりなるビード
コアを構成するものである。。

【００１６】アラミド繊維コードにゴムを被覆する方法
としては、口金にコードが通る溝を設けたゴム押出機を
用いてゴム被覆する方法、或いは内部にまでは含浸し難
い粘度のゴム糊にコードを浸漬したのち乾燥させて被覆
する等公知の方法がいずれも適用可能である。こうして
コード周りに付着されるゴム被覆層は通常０．０１〜１
mmの厚さに形成されるが、その際には完成後のビードコ
アの寸法が所定の大きさになるように、コードの太さを
勘案しつつ、この範囲内の厚さを適宜選択し被覆層を形
成することができる。

【００１７】また、本発明においては、コード一本当た
りの強力が現行タイヤのビード用鋼線（０．９６mmφ）
の強力より大きくなるように構成したアラミド繊維コー
ドを使用することが好ましい。具体的には総デニール数
９０００Ｄ（３０００Ｄのヤーン３本を引き揃えたも
の）又は総デニール数１２０００Ｄ（３０００Ｄのヤー
ン４本を引き揃えたもの）のコードが好適である。コー
ドとしての強力がこれより小さいと多数本のコードを用
いる必要があり、ビードコアの形状寸法が現行のものよ
り大きくなってタイヤの設計並びに製造上支障をきたす
ばかりでなく、重量が大となって軽量化効果が減少する
など種々の難点が生ずるからである。

【００１８】

【作用】本発明の自動車タイヤ用ビードコアは、撚り係
数が０〜５００の範囲にあるアラミド繊維コードから構
成されているので、伸びが小さくタイヤに用いてビード
外れの心配がない。また、ゴム被覆した単一コードを螺
旋状に巻回して構成されているので、巻き始めと巻き終
りの引張強さに関与しない解放部分の割合が少なく先端
部分近傍におけるリム締付け力の低下がほとんど無視で
きる。

【００１９】本発明に係わるアラミド繊維コードは、マ
トリックス樹脂で固められていないので、上下層のコー
ドの交差部に剪断歪みが発生してもフィラメントが容易
にずれ動くことができ、これにより剪断応力を吸収し緩
和することが可能であり、しかも下の層を巻回し終えて
上の層に移行する際、上下層の間に挟まれるコードがな
くなるので、移行するコードが上下層に食込んで損傷す
るようなことがなくなる。したがって、かかる構成のビ
ードコアを備えるタイヤは、従来のアラミド繊維ビード
を備えるタイヤに比して耐圧強度が向上し、かつそれに
劣らぬ軽量化が達せられる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明の特徴
を更に詳細に説明する。表１に示すアラミド繊維コード
および鋼線よりなるビードコアについて、重量比、破断
荷重を測定し、これらのビードコアを備えるタイヤサイ
ズ１７５／７０Ｒ１３のラジアルタイヤの耐圧強度をそ
れぞれ測定した。なお、ビード破断荷重はビードを構成
するアラミド繊維コード或いは鋼線の一本当たりの破断
荷重にコア断面のコード本数をかけて求められる値であ
り、いずれのアラミドコアについても現行鋼線ビードの
破断荷重（２．２ｔ）より高く設定された。耐圧強度は
リム組したタイヤ内に空気の代わりに水を圧入しタイヤ
が破壊するまで加圧してゆき、タイヤが破壊した時の水
圧を測定することにより求めた値である。

【００２１】

【表１】

【００２２】実施例１ デュポン社製アラミド繊維（商品名；ケブラー１４９）
よりなる３０００Ｄのヤーン４本を引き揃えて、１０cm
当たり４回の撚り数で撚り合わせてなるアラミド繊維コ
ード（総デニール数１２０００Ｄ、撚り係数３６５）を
常法によりゴムで被覆し、その一本をビード成形機の芯
金上に螺旋状に巻回して４列４段に組んで形成したビー
ドコアについての試験結果である。

【００２３】実施例２ ここでは実施例１と同じ３０００Ｄのアラミドヤーンの
３本を引き揃えて、１０cm当たり３回の撚り数で撚り合
わせてなるアラミド繊維コード（総デニール数９０００
Ｄ、撚り係数２３７）をゴムで被覆し、その一本を螺旋
状に巻回して５列５段に組んで形成したビードコアにつ
いての試験結果である。

【００２４】比較例１ アラミド繊維コードにエポキシ樹脂の初期重合体をコー
ド重量の１０％になるように含浸させた後、ゴム被覆し
た以外は実施例１と同様にして形成したビードコアの結
果である。

【００２５】比較例２ 直径０．９６mmφの鋼線をビード押出機を介して４本並
列してバンド状にゴム被覆し、得られた被覆バンドをビ
ード成形機の芯金に４回積層巻回して４列４段に組んで
形成したビードコアであり、その巻き終り端末は巻き初
め端より１／８周越えた位置まで長く巻かれている。

【００２６】表１より明らかなごとく、実施例１及び２
のアラミド繊維コードよりなるビードコアの重量は、と
もに比較例２の鋼線よりなるビードコアの重量の１／３
以下であり、極めて軽量である。実施例１と比較例１の
耐圧強度を比較すると、アラミド繊維コードに樹脂を含
浸しないでゴム被覆した実施例１の方が耐圧強度が向上
している。即ち、樹脂を含浸してゴム被覆した場合に
は、耐圧強度か鋼線ビードを用いた比較例２の６４％と
小さいが、ゴムを含浸しないでゴム被覆した場合には、
この値が同鋼線ビードの８２％に向上する。実施例２の
総デニール数９０００Ｄのアラミド繊維コードよりなる
５列５段のビードコアでは、耐圧強度を比較例２の鋼線
ビード並みに向上できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動車タ
イヤ用ビードコアにおいては、特定の要件を満足するア
ラミド繊維コードに樹脂を含浸することなくゴムを被覆
し、被覆コードの一本を螺旋状に巻回してビードコアを
形成したので、軽量化と同時に耐圧強度の向上した乗用
車用ラジアルタイヤが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる代表的アラミド繊維コードの撚
り係数と中間伸度の関係を示すグラフである。

【図２】本発明に係わるアラミド繊維コードと従来の鋼
線ビード素材の応力−歪み曲線の一例である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撚り係数が０〜５００の範囲にあるアラ
   ミド繊維コードをマトリックス樹脂で固めることなくゴ
   ム被覆した後、該被覆コードの一本を芯金の幅方向にず
   らしながら複数回巻回して第１層を形成し、次いでずら
   し方向を逆にして前記第１層の上に複数回巻回して第２
   層を形成し、以下同様に交互にずらし方向を逆にして順
   次巻回して複数層を重合し構成されていることを特徴と
   する自動車タイヤ用ビードコア。
2. 【請求項２】 アラミド繊維コードが総デニール数９０
   ００Ｄ又は１２０００Ｄのコードである請求項１記載の
   自動車タイヤ用ビードコア。