JPS583844B2

JPS583844B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPS583844B2
Application number: JP54010298A
Authority: JP
Inventors: 稲沢康治; 高橋健; 友田一
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1979-02-02
Filing date: 1979-02-02
Publication date: 1983-01-24
Also published as: JPS55102707A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は金属コードから成るカーカスブライを有し、
前記金属コードがタイヤ周方向に対してほぼ９０°に配
列されたトラック、バス、その他の重重量物運搬車輌に
使用されるラジアル構造の空気入りタイヤ（以下ラジア
ルタイヤという）に関し、特にそのピード部の補強構造
に関する。

従来構造のラジアルタイヤは、金属コードカーカス
プライをビードの内周に沿って巻き上げた位置で終端し
、該カーカスプライの外側に少くも１枚の金属コード
補強層または繊維コード補強層が配置されている。

これらの補強層は、金属コードカーカスプライの端
末付近および金属コード補強層の上部端末付近に生じ易
いコードととその周辺ゴムすなわちコード被覆ゴムとの
セパレーション故障を防止するためにビード部に配置さ
れるものである。

さらに、セパレーション故障の防止のために、前記補強
層の配置に加えて金属コードカーカスブライの端末
付近および補強ｉ層の上部端末付近のゴム硬さを種々組
合せて、コードと周辺ゴムとの間で剛性が急変するのを
防止することも従来行なわれてきた。

しかし、ラジアルタイヤの普及によってその用途が多様
化し、重重量物運搬車輌にも使用されるようになった今
日、当該車輌に用いたタイヤは路面の凹凸や速度によっ
ては相当の動荷重を受け、普用タイヤに比べて構造上サ
イド部に特に大きな変形が生じるラジアルタイヤでは依
然セパレーンヨン故障が発生しており、該セパレーショ
ンは繊維コードの補強層を破ってタイヤの外皮にまで成
長する場合がある。

このため、金属コードカーカスプライの端末部付近
の外側に金属コード補強層や繊維コードのすだれ構造補
強層を数層にわたって配置するばかりでなく、すだれ構
造補強層を前記カーカスプライの端末部を包囲するよう
に巻き込む等の改良が提案されてきた。

この補強層の巻き込み配置はタイヤ製造工程を複雑化さ
せ、作業能率およびコストの点で不利である。

また、前記ゴム硬さの組．合せもショアーゴム硬度で６
０〜８５程度の範囲でのゴム硬さの変化では、金属コー
ドとゴムとの弾性率の差を近付けるには十分でなく、両
者の剛性の不連続性を解消させるには至っていない。

また、部分的にゴムの硬さを大きく変えようとすれば、
異種ゴム間の接着性の問題が生じてくる。

ところで、金属コードカーカスプライの端末や金属
コード補強層の上部端末に発生するコードと周辺ゴムと
のセパレーションは、これらの端末に作用する応力また
は歪に起因するが、前記端末にはコードとその周辺のゴ
ムとの間の剛性の不連続性により大きな応力または歪が
集中する。

この応力集中を減少すべく、前記補強層として平織購造
の繊維コードを用いたタイヤが提案された（特開昭５１
−１３９００２号公報）。

前記平織構造の補強層は繊維コードが縦横に織られてい
ることから応力分散機能に秀れ、あらゆる方向に対して
補強効果を発揮して複雑な変形に対処することができ、
従って該補強層を配置したタイヤは、厳しい使用条件下
での使用においても金属コードカーカスプライや金
属コード補強層の端末付近におけるセパレーションの発
生を阻止することができ、タイヤ耐久性を著しく増大す
ることができた。

すなわち、タイヤの最初のりトレツデイングに至る迄の
第１寿命中には、セパレーショ４障の発生はまったく生
じなくなった。

しかし、この補強層の前記のような改良によってタイヤ
寿命が延びると、これまでに考えられなかった第２寿命
すなわち最初のリトレツデイング後の走行が可能になっ
たことにより、平織構造の補強層を備えたタイヤには第
２寿命中においてもセパレーション故障の発生が防止で
きるようにしなげればならないとする全く新しい要求が
寄せられるに至った。

この第２寿命中におけるセパレーションには、金属コー
ドカーカスプライおよび金属コード補強層の端末に
発生する従来から問題にされてきたセパレーションのほ
か、金属コードカーカスプライ端末付近での平織構造
捕強層とビード部クッションゴムとの間に発生するセパ
レーションカ含まれる。

この後者のセパレーションは、タイヤに繊維コードの平
織構造補強層を配置したこと、タイヤの第２寿命または
その後の第３寿命を考慮した場合該補強層とビード部ク
ッションゴムとは一体性が不十分であることに起因して
いる。

従って、本発明の目的は上記いずれのセパレーションに
対してもこれに対処することができるようにビード部補
強構造を改良した、より耐久性の高い、長寿命の空気入
りタイヤを提供することにある。

本発明に係る空気入りタイヤは、金属コードを含むカー
カスプライの端末付近を環状のビード束の周りに巻き
上げてなるビード部を有するラジアル構造の空気入りタ
イヤにおいて、ビード部が、前記カーカスプライの外
側に配置された金属コード補強層と、前記カーカスプ
ライおよび金属コード補強層の外側にそれらの端部を覆
って配置された繊維コードの平織構造補強層と、該平織
構造補強層の外側に配置された繊維コードのすだれ構造
補強層と、該すだれ構造補強層の外側に配置されたゴム
クッション層とを備えることを特徴とする。

本発明が特徴とするところは、図面を参照してのμ下の
説明により、さらに明らかとなろう。

まず、前記した従来のラジアルタイヤにおげるビード部
補強構造を図面でみるに、第１図に示すように、ビード
束１０の周りに折り返えされた金属コードカーカス
プライ１２およびその外側に配置した金属コード補強層
１４．１６の各端末部１２ａ，１４ａ，１６ａ付近に剛
性の不連続性による応力集中が生じ、これら端末部で金
属コードと周辺ゴムとのセパレーションが生じた。

このセパレーションを防止するために、第２図に示すよ
うに、繊維コードからなる複数のすだれ構造補強層１８
．２０を金属コード補強層の外側に配置することが提案
された。

しかしながら、タイヤのビード部に生じる歪は単なる負
荷時における静的な歪に限られず、悪路、良路、コーナ
リング、制動、加速などの車輌走行条件によってタイヤ
に各種の複雑な変形歪すなわち動的歪が発生し、その結
果すだれ構造補強層１８．２０の繊維コードがゴム中で
動き、前記金属コート゛端末部付近でのセパレーション
の発生を十分に阻止し得なかった。

そこで、第３図に示すようなビード部補強構造、すなわ
ち金属コード補強層１４の外側に繊維コードからなる平
織構造の補強層２２をビード部に＾己置することが提案
された。

この構造によれば、補強層２２はタテコードとヨココー
ドとが織られた平織組織を有することから前記したよう
にあらゆる方向への変形に抵抗性を有し、これまでに使
用されてきたすだれ構造補強層がコード方向へのみ補強
効果があったのに対し著しく補強効果を増大させるもの
であった。

平織構造補強層２２の配置によって、前記したように、
リトレツデイングによるタイヤの第２寿命期以降の使用
が可能となり、そこで新たに平織構造補強層２２とビー
ド部クッションゴム２４との間のセパレーションが問題
となってきたのである。

第３図に示したビード部補強構造を有するタイヤにおけ
る補強層２２とビート部クッションゴム２４とのセハレ
ーション現象を分析してみたところ、ビード部クッショ
ンゴム２４のモジュラスが約３０％高くなっており、ま
た抗張力が約２０％および伸びが１０〜２０％程度低下
しており、一種のゴム硬化現象を起していることが判明
した。

このことから、セパレーションは、第１寿命期の走行に
よりゴムが硬化しているところに平織布とビート部クッ
ションゴムと間に大きな力が作用して単位体積当りの歪
を大きくし、これが引金となって発生すると考えること
ができる。

ことに、平織構造補強層２２では、繊維コードがタテ、
ヨコに織られて四角形空間を構成しており、ビード部に
大きな力が作用すると、平織組織をもった繊維コードと
ビード部クッションゴムとの間に剪断歪が発生する。

ビード部クッションゴムが前記のようなゴム硬化現象を
起していると、マス、繊維コードとビード部クッション
ゴムとの間にセパレーションが発生し、次いで繊維コー
ドが規定する四角形空間内のゴムに剪断歪が生じコード
とゴムとのセパレーションを促進すると考えられる。

従って、この種のセパレーションすなわチ平織構造補強
層とビード部クッションゴムとの間に生じるセパレーシ
ョンを防止するには、両者間に生じる剪断歪を減少させ
ることが必要である。

第３図に示した構造のタイヤに内圧および荷重を及ぼす
と、金属コードカーカスプライの端末１２ａおよび
金属コード補強層の端末１４ａ付近には、第４図ａに示
すように平織構造補強層２２の繊維コードが構成する四
角形Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは全体にタイヤ周方向（θ方向）へ
伸び、これと直角なタイヤ半径方向（ｒ方向）へ縮み、
全体にＡ′，Ｂ′，Ｃ′，′Ｄ′に変化し、この際の繊
維コード結節点の動きによってθ方向およびｒ方向の双
方に剪断歪が発生する。

この剪断歪（γｒθ）は、第４図ｂに示すようにタイヤ
周方向の変位割合すなわち歪 εθ（Ｂ’Ｄ’／ＢＤ）とタイヤ半径方向の変位
割合すなわち歪εγ（ＡＣＶＡＣ）より、ベクトル量と
して求められる。

さて、前記剪断歪の発生を防止することによって平織構
造補強層とビード部クッションゴムとのセパレーション
を阻止し、タイヤの耐久性を一層向上させようとする本
発明は、実施上第５図に示す構造とすることが好ましい
。

以下第５図の実施例について説明する。

リム２８に着座するタイヤのビード部において、第１〜
３図に示したと同様にビード束１００周りに金属コード
カーカスプライ１２が巻き上げられており、該金属
コードカーカスプライに沿ってその外側には金属コ
ード補強層１４が配置されている。

該補強層１４の上端部１４ａは、第５図上、金属コード
カーカスプライ１２の端末１２ａ近傍の下方で終端
しているが、該端末１２ａ近傍の上方で終端させてもよ
い。

金属コード補強層１４に接してその外側に、第３図の従
来例におけると同様な繊維コードの平織構造補強層２２
が、金属コードカーカスプライ１２および金属コー
ド補強層１４の端末付近におけるコードと周辺ゴムのセ
パレーション防止のために、配置されている。

さらに、本発明に従って、平織構造補強層２２の外側、
すなわち該補強層とビード部クッションゴム２４との間
には繊維コードのすだれ構造補強層３０が配置される。

このすだれ構造補強層３０は、すだれ状に繊維コードを
並列させかつこれをゴム被覆して成り、該補強層の配置
により平織構造補強層２２に発生する前記剪断歪（γｒ
θ）を軽減し、平織構造補強層２２とビード部クッショ
ンゴム２４との接着性を維持し、その間の耐セパレーシ
ョン性を高める作用をなす。

なお、ビード部クッションゴムは、金属コードカーカ
スプライおよび金属コード補強層の両端末付近におい
て補強層側に弾性率（１００％モジュラス）２４ｋｇ／
ｃｒＡ．リムフランジ側に弾性率６３ｋｇ／ｃｒｉｔ
のゴムを使用し、これらのゴムはほぼ均等の厚さを有す
る。

この例に限らず、補強層側に弾性率２０〜３５ｋ９／
ｃｒＡまたリムフランジ側に５５〜７０ｋｇ／ＣｒＩＬ
のゴムを用いることができる。

平織構造補強層２２の繊維コードは、ナイロン、ポリエ
ステル等の有機合成繊維からなり、例えばナイロン、１
２６０デニール１本撚り、コード密度がタテ３１本／
５０ｍ、ヨコ３１本／５０ｍｍのコードを用
いることができる。

すだれ構造補強層３０の繊維コードは、ナイロン、ポリ
エステル等の有機合成繊維からなり、例えばナイロン、
１２６０テニール２本撚り、コード密度４０本７５０ｍ
ｍのコードを用いることができる。

金属コードカーカスプライ１２および金属コード補
強層１４の各コード被覆ゴムはそれぞれ弾性率６５
ｋｇ／ｃ４，４５〜７０ｋｇ／ｃｍ２とする
ことが加工性および剛性の点から好ましい。

平織構造補強層２２およびすだれ構造補強層３０の繊維
コード被覆ゴムは弾性率２４ｋｇ／ｃｔｉｉとし、該被
覆ゴムは前記金属コード被覆ゴムの弾性率より低い１５
〜３５ゆ肩の弾性係数のものを用いることが好ましい。

弾性率３５ｋｇ／ｃ４１Ｊ，上の場合、ゴムのコー
ドに対する接着性が低下し、また弾性率１５ｋｇ／ｃ
ｙ４１Ｊ．下のものは剛性が不足する。

なお、ここでいう弾性率はゴム試験片を初期長さの２倍
の長さに引き伸ばすのに要する引張力をゴム試験片の初
期断面積で除した値である。

すだれ構造補強層３０におけるコード被覆ゴムは、繊維
コードの並例配置に起因してゴムの動きに大きな自由度
を許す。

これは、平織構造ではタテコードとヨココードが密に織
られているのに対し、すだれ構造では実質的にタテコー
ドのみから構成され横方向へはタテコードの乱れを防止
して平面状に維持するための糸が配置されているにすぎ
ず、このためすだれ構造では並列するコード間にゴムが
充填されるに十分な間隔があることによる。

従って、すだれ構造は平織構造に比較してゴムの自由度
が高く、歪の分散に有利である。

第６図のグラフには金属コードカーカスプライ１２
および金属コード補強層の端末間（その間約１０ｍｍ）
の近傍における位置ｐ．ａ．ｓでの剪断歪（γｒθ）が
、第３図の構造のタイヤＡと第５図のタイヤＢ−Ｈとの
比較で示されている。

タイヤＢ−Ｈは本発明に従ってすだれ構造の補強層３０
が平織構造補強層２２の外側に配置されており、すだれ
構造補強層におけるコードのタイヤ放射方向に対する角
度はタイヤＢが００、タイヤＣが２０°、タイヤＤ−Ｈ
はそれぞれ３０°から１０°づつ角度を増している。

このグラフから、タイヤＤ−Ｈにみられるようにコード
角度が３０°以上となると従来構造のタイヤに比較して
剪断歪の減少量が１／２〜４／５になる。

コード角度は図示３０°〜７０°の範囲で選択する３
００ＩＩ下では剪断歪の減少効果は小さく、また７０°
を超えるとコードがタイヤ周方向へ寄り過ぎ、製造工程
でコード並びが乱れ易く、コード角のバラツキも大きく
なり、それぞれ好ましくない。

第７図はタイヤａ，ｂおよびＣの走行粁と各タイヤの金
属コードカーカスプライおよび金属コード補強層の
端末のセパレーション故障（グラフ上三角印）との関係
と、同じタイヤの走行粁と前記端末付近の補強層とビー
ドクッションゴムとの間のセパレーション故障（グラフ
上丸印）トノ関係を示す。

このグラフ上、タイヤａは第２図に示した構造のタイヤ
、タイヤｂは第３図のまたタ・イヤＣは本発明に係る第
５図の構造のタイヤである。

第１図から明らかなように、タイヤａは金属コード端末
付近における補強層とビード部クッションゴムとの間の
故障はないが、金属コードカー・カスプライ端末ま
たは金属コード補強層の端末に故障が発生し、走行寿命
は約５万絆であった。

トレッド溝の深さから第１寿命走行粁が約７万粁である
ので、タイヤａは第１寿命期内の完走もできなかったこ
とにある。

タイヤｂは第１寿命を完走する間には何等故障を生じな
かったが、第２寿命期に金属コード端末付近において補
強層とビード部クッションゴムとの間に故障を生じた。

タイヤＣすなわち本発明に係るタイヤは、第１および第
２寿命期を故障なく完走したのち、第３寿命期において
小さな故障を発生するが、第３寿命は完走することがで
きた。

厳しい使用条件下では第３寿命がゴムの疲労の点から限
界と考えられるが、タイヤＣはタイヤｂの約２倍の耐久
寿命をもつことが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１，２．３図はそれぞれ従来タイヤのビード部補強
構造を示す部分断面図、第４図ａ，ｂは平織構造補強層
の繊維コードの変位および剪断歪の説明図、第５図は本
発明に係るタイヤのビード部補強構造を示す部分断面図
、第６図ａ，ｂはタイヤの金属コード端末付近の各点で
の剪断歪を示す図、第１図はタイヤの走行粁と故障率と
の関係を示すグラフである。１２・・・・・・金属コードカーカスプライ、１４
・・・・・゜金属コード補強層、１２ａ，１４
ａ・・・・・・金属コード端末、２２・・・・・・繊維
コードの平織構造補強層、２４・・・・・・ビード部ク
ッションゴム、３０・・・・・・繊維コードのすだれ構
造補強層。

Claims

【特許請求の範囲】

１金属コードを含むカーカスブライの端末付近を環
状のビード東の周りに巻き上げてなるビード部を有する
ラジアル構造の空気入りタイヤにおいて、前記ビード部
が、前記カーカスプライの外側に配置された金属コー
ド補強層と、該金属コード補強層の外側に前記カー力ス
プライおよび金属・コード補強層の端部を覆って配置
された繊維コードの平織構造補強層と、該平織構造補強
層の外側に配置された繊維コードのすだれ構造補強層と
、該すだれ構造補強層の外側に配置されたゴムクッショ
ン層とを含み、前記すだれ構造補強層の繊維コードはタ
イヤ放射方向に対して３０〜７０度の角度をなす、空気
入りタイヤ。