JPH11286205A

JPH11286205A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPH11286205A
Application number: JP10089724A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Sato; 至孝佐藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ケーブル構造のビードコアにおける疲労破壊
を抑制することによって、ビード部の耐久性を向上し
た、空気入りタイヤを提供する。【解決手段】１本の芯線の周囲に、該芯線より細径の
金属側線の複数本を略螺旋状に巻き付けた側線層を少な
くとも３層配置して成る、ビードコアを、ビード部に埋
設した空気入りタイヤであって、ビードコアの最外側を
構成する側線層の内側の側線層における、ゴム侵入率を
15％以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気入りタイ
ヤ、とくに高負荷の下に高速で使用される空気入りタイ
ヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高負荷の下に高速で使用される
空気入りタイヤ、例えば航空機用空気入りタイヤでは、
その走行時にビード部に大きな応力が作用するため、こ
のような応力に耐え得る強度のビードコアをビード部に
据える必要がある。

【０００３】従来、高強度のビードコアとしては、例え
ば特開昭53−51804 号公報に記載されている、１本の芯
線の周囲に、該芯線より細径の金属素線の複数本を略螺
旋状に巻き付けた層の複数を配置して成る、いわゆるケ
ーブル構造のものが知られている。このケーブル構造の
ビードコアは、断面が四角形や六角形のビードコアに比
較して強度的に優れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のビードコアをそなえる空気入りタイヤでは、長期間の
使用に伴って、ビードコアの芯線の外側、とりわけ最外
層の内側の層を構成する金属素線に、疲労破壊が発生す
る結果、ビード部の耐久性が低下することが問題となっ
ている。すなわち、空気入りタイヤを高負荷の下に高速
で使用すると、そのタイヤのビードコアには、大きな外
力が作用して捻じりが繰り返し加わる結果、ビードコア
の芯線の外側を構成する金属素線において、引張り変形
および圧縮変形が繰り返され、この変形に伴う繰り返し
応力によって、金属素線の表面から塑性変形が発生し、
最終的に疲労破壊に到るのである。この現象は、特に最
外層の内側の層を構成する金属素線において顕著である
ことが判明した。

【０００５】従って、この発明の目的は、ケーブル構造
のビードコアにおける疲労破壊を抑制することによっ
て、ビード部の耐久性を向上した、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】発明者らは、ビードコア
に引張り変形および圧縮変形が繰り返された際の疲労破
壊について鋭意検討したところ、ビードコアの最外側の
側線層の直ぐ内側の側線層で疲労破壊が多発すること、
該側線層での各側線の動きを確実に拘束することが疲労
破壊の抑制に有効であること、を見出し、この発明を完
成するに到った。

【０００７】この発明は、１本の芯線の周囲に、該芯線
より細径の炭素鋼線による側線の複数本を略螺旋状に巻
き付けた側線層を少なくとも３層配置して成る、ビード
コアを、ビード部に埋設した空気入りタイヤであって、
ビードコアの最外側を構成する側線層の内側の側線層に
おける、ゴム侵入率を15％以上とすることを特徴とする
空気入りタイヤである。

【０００８】ここで、側線層におけるゴム侵入率とは、
側線層における側線相互間の隙間に侵入したゴムの側線
層における比率である。具体的には、タイヤから採取し
たビードコアをその軸線と直交する面で切断して撮影し
た、切断面の写真に基づいて、最外側の側線層の側線と
その内側の側線層の側線との各接点を結ぶ多角形の外接
円、および同内側の側線層の側線とさらにその内側の側
線層の側線との各接点を結ぶ多角形の外接円、の間に挟
まれた領域の面積Ａ、そして最外側の側線層の内側の側
線層を構成する側線の総面積Ｂを測定し、次式（ゴムが侵入している領域の面積）／（Ａ−Ｂ）×100 （％）にて算出する。

【０００９】また、ビードコアの少なくとも最外側を構
成する側線層の内側の側線層を構成する金属側線は、径
ｄが1.0 〜3.0 mmかつ破断伸びが（6.5 ｄ＋16.5）^1/2
％以上であること、そして側線層における金属側線の巻
き方向が、側線層間相互で逆であること、が実施に当た
り好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１に、この発明の空気入りタイ
ヤの典型例として、航空機用タイヤについて示す。図に
おいて、１は１対のビードコアであり、これらビードコ
ア１間でトロイド状に延びるカーカス２を骨格とし、こ
のカーカス２のクラウン部の径方向外側に、複数層のベ
ルト３およびトレッド４を配置して成る。なお、トレッ
ド４には、タイヤの赤道面Ｏにそって延びる複数本の周
溝およびこれら周溝を横切る向きに延びる横溝を適宜配
置してある。

【００１１】カーカス２は、タイヤの赤道面Ｏに対し
て、実質上直交する向きに延びるテキスタイルコードの
多数本からなるカーカスプライを複数枚積層して配置
し、その大部分のカーカスプライをビードコア１のまわ
りでタイヤの内側から外側に巻き回して折り返した、タ
ーンナッププライ2aと、その折り返し部の外側に沿って
ビードコア１まで延ばしたダウンプライ2bと、を組み合
わせて成る。

【００１２】ベルト３は、タイヤの赤道面Ｏに対して傾
斜して延びかつ隣接相互で平行に配列した多数本のテキ
スタイルコードをゴムで被覆した、プライの複数枚を、
その積層プライ間でコードが互いに交差する配置で重ね
合わせた構造、またはタイヤの赤道面Ｏに沿って延びる
多数本のテキスタイルコードをゴムで被覆した、プライ
の複数枚を重ね合わせた構造、のいずれかの構造あるい
は両者の組み合わせ構造から成る。

【００１３】そして、上記ビードコア１は、図２および
３に示すように、１本のリング状鋼線による芯線５と、
この芯線５の周囲に、該芯線５より細径の炭素鋼線によ
る側線６の複数本を略螺旋状に巻き付けた側線層を少な
くとも３層、図示例では４層の側線層7A〜7Dを配置して
成る。これら側線層7A〜7Dは、その巻き方向が層間相互
で逆になる組み合わせが少なくとも１組あればよく、換
言すると、２層間で巻き方向が逆であれば、残りの層間
における巻き方向が同じでもよいが、巻き方向は層間相
互で全て逆にすることが好ましい。なぜなら、層間相互
の巻き方向が逆になると、ビードコアの断面形状がより
真円に近づき、タイヤ製造時のビードコアにカーカスが
均一に巻きつけ易くなるからである。

【００１４】ここで、ビードコア１の最外側を構成する
側線層7Dの内側の側線層7Cにおける、ゴム侵入率を15％
以上、好ましくは30％以上とすることが、肝要である。
なぜなら、最外側を構成する側線層7Dの内側の側線層7C
において、ゴムが侵入し得る空隙を当該側線層の15％以
上にして、この空隙にゴムを確実に侵入させることによ
って、タイヤ転動時のビードコアに引張りと圧縮変形が
繰り返し付加された際に、側線層間および層内での側線
相互の接触力を減少して、側線表面の塑性変形を抑制す
るためである。これによって、側線の耐疲労破壊性を、
格段に改善することができる。すなわち、従来のケーブ
ル構造のビードコアでは、最外側を構成する側線層の内
側の側線層での耐疲労破壊性がとりわけ劣っているた
め、当該側線層のゴム侵入率を15％以上にすることが有
効である。

【００１５】なお、最外側を構成する側線層の内側の側
線層で耐疲労破壊性の劣化が著しいのは、引張りおよび
圧縮の変形が外側の側線層ほど大きいため、側線層相互
間に生じる擦過力は最外層の内側で最も大きくなる結
果、繰り返し応力も、最外層の内側の側線層で最も顕著
に発生するのである。また、当該側線層より内側の側線
層についても同様にゴム侵入率を15％以上にすることに
よって、ビードコアの耐疲労破壊性がさらに向上される
のは勿論である。

【００１６】ちなみに、側線層の空隙にゴムを確実に侵
入させるには、ビードコアの製造に先立って予め側線と
なる鋼線にゴムを被覆しておくか、またはビードコアの
製造時に各側線層の巻き付け形成後にその周囲にゴムシ
ートを巻く作業を行ってから、加硫成形を行う手法、あ
るいは側線層の側線相互間隔を開けて成形後のビードコ
アの外側からゴムの押圧侵入をはかる手法などが、有利
に適合する。

【００１７】さらに、側線は、径ｄが1.0 〜3.0 mmかつ
破断伸びが（6.5 ｄ＋16.5）^1/2％以上であることが、
好ましい。すなわち、側線の径ｄが1.0 mm未満では、側
線１本当たりの強力が小さくなるため、ビードコアに必
要とされる強度を確保するのに側線層の側線本数を多く
する必要があり、ビードコアの生産性が低下する要因に
なる。一方、側線の径ｄが3.0 mmをこえると、ビードコ
ア製造時の側線の型付けが難しくなり、これもビードコ
アの生産性が低下する要因になる。

【００１８】そして、側線の径ｄが1.0 〜3.0 mmの範囲
において、破断伸びを（6.5 ｄ＋16.5）^1/2％以上とす
るのは、側線の破断伸びが（6.5 ｄ＋16.5）^1/2％未満
になると、側線表面が塑性変形し易くなる結果、上述し
た、タイヤ転動時のビードコアに引張りと圧縮変形が繰
り返し付加された際の問題が、より顕著になるからであ
る。なお、この式（6.5 ｄ＋16.5）^1/2は、各種実験に
より経験的に導かれたものである。

【００１９】一般に、径が1.0 〜3.0 mmの鋼線は、ダイ
ス引き抜きによって製造され、その破断伸びは通常1.0
〜5.0 ％の範囲にあり、この鋼線の破断伸びを（6.5 ｄ
＋16.5）^1/2％以上とするには、引き抜き後に、例えば
340 〜460 ℃の温度範囲に保持した加熱炉中にて、所定
の破断伸びが得られるまで熱処理を行えばよい。

【００２０】一方、芯線１の径は、側線６の径の1.3 倍
以上であることが好ましい。すなわち、芯線１の径が側
線６の径の1.3 倍未満では、芯線１に巻き付ける側線６
の本数が少なくなり過ぎて、ビードコアに必要とされる
強度を与えるために、側線層の層数を多くしなくてはな
らず、その結果ビードコア径が太くなって重量の増
加、ひいてはタイヤ重量の増加という、不利をまねく。

【００２１】また、ビードコア１の少なくとも最外層の
内側の側線層7Cは、表面残留応力がゼロあるいは圧縮側
にある側線６で構成することも、耐疲労性の改善に有利
である。なぜなら、側線の表面残留応力が引張側にある
と、特に側線の最表面には、引張変形を受けた際に引張
歪が加わって、疲労破壊が進行し易くなるためである。
すなわち、空気入りタイヤが高負荷の下に転動される
際、タイヤのビードコアの側線に引張りと圧縮変形が繰
り返し付加されると、この変形により各側線には表面か
ら塑性変形による亀裂が発生し、特に側線の表面では、
側線表面の残留応力が引張側の場合に同圧縮側と対比し
て、亀裂の進展が速くなって最終的に側線が破断する。
従って、ビードコアの疲労破壊に対する耐性、いわゆる
耐疲労破壊性は、表面残留応力がゼロまたは圧縮側にあ
る側線にて、ビードコアの少なくとも最外層の内側の層
を構成することによって、格段に向上するのである。勿
論、全ての側線層を、表面残留応力がゼロまたは圧縮側
にある側線にて構成することによって、耐疲労破壊性は
さらに改善される。

【００２２】ちなみに、側線の表面残留応力は、例え
ば、ダイス引き抜き後の側線を、複数のローラーに通し
て、引張りおよび曲げ歪みを適正に与えることによっ
て、ゼロまたは圧縮側に移行できる。

【００２３】

【実施例】図１に示したタイヤのビードコアとして、図
２および３に示した構造のビードコアを表１に示す仕様
の下に適用し、サイズ46×17Ｒ20／30PRの航空機用ラジ
アルタイヤを試作した。

【００２４】なお、この発明に従うビードコアは、次に
示す処理を施すことによって、その最外側の側線層の内
側の側線層におけるゴム侵入率を調整した。すなわち、
ビードコアの製造時において、各側線層の巻き付け形成
後に、その周囲にゴムシートを巻き付けた。この際、所
定のゴム侵入率が得られるようにゴムシートの厚さを変
えた。

【００２５】この側線層のゴム侵入率は、上述したよう
に、ビードコアの切断面の写真から求めた。また、破断
伸びは、JIS Ｚ2241の規定に準拠して測定した。

【００２６】かくして得られた各試作タイヤについて、
耐疲労破壊性を評価した。その評価結果を、表１に併記
する。なお、耐疲労破壊性は、タイヤをドラム試験機の
リム（サイズ45×16−20）に組み込んで17.1kgf ／cm²
の空気圧に調整し、負荷荷重：16700kgfおよび速度：64
km／ｈでの走行を、１時間に10分間の割合で800 時間に
わたって行い、試験後のタイヤを解剖してビードコアの
最外側の側線層の内側の側線層における側線を30cmの長
さで切り出し、その引張り強さを引張試験機にて測定
し、新品タイヤにおいて同様に測定した側線の引張り強
さを100 としたときの指数で表示した。この値が100 に
近いほど、側線の強力低下が小さく、耐疲労破壊性に優
れている。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１において、発明例と比較例との比較か
ら、ゴム侵入率が高くなるに従って、耐疲労破壊性が改
善されることが明らかである。

【００２９】

【発明の効果】この発明によれば、従来技術の問題点で
ある、長期使用に伴うヒードコアの疲労破壊に起因し
た、ビード部の耐久性低下を有利に抑制することがで
き、耐久性に優れた長寿命のタイヤを提供し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のタイヤの幅方向断面を示す図であ
る。

【図２】この発明に従うビードコアの斜視図である。

【図３】この発明に従うビードコアの断面図である。

【符号の説明】

１ビードコア２カーカス３ベルト４トレッド５芯線６側線 7A〜7B 側線層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１本の芯線の周囲に、該芯線より細径の
金属側線の複数本を略螺旋状に巻き付けた側線層を少な
くとも３層配置して成る、ビードコアを、ビード部に埋
設した空気入りタイヤであって、ビードコアの最外側を
構成する側線層の内側の側線層における、ゴム侵入率を
15％以上とすることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】ビードコアの少なくとも最外側を構成す
る側線層の内側の側線層を構成する金属側線は、径ｄが
1.0 〜3.0 mmかつ破断伸びが（6.5 ｄ＋16.5）^1/2％以
上である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】側線層における金属側線の巻き方向が、
側線層間相互で逆であること請求項１または２に記載の
空気入りタイヤ。