JP4349612B2

JP4349612B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4349612B2
Application number: JP2003197863A
Authority: JP
Inventors: 千佳子池田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-07-16
Also published as: JP2005035335A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りタイヤに関し、詳しくは、タイヤ中央部の強度を変えずにタイヤベルト端での耐カット性を改善した空気入りタイヤ、特には重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、空気入りタイヤ、特に重荷重用空気入りラジアルタイヤには、補強材として各種撚り構造のスチールコードが使用されている。例えば、重荷重用空気入りタイヤのベルト層に供されるスチールコードとしては、同線径の素線を撚り合わせた各種スチールコードが使用されてきた。また、従来のベルト層のタイヤ赤道面に対するコード角度は、ほぼ一定であった。
【０００３】
ところで、タイヤは走行時にベルトへの張力がかかるため、層間剪断歪が発生するが、ベルト端ではその歪が大きいため、ベルト端セパレーションが起こる原因となっていた。かかる問題に対して、特許文献１では、タイヤの赤道面の位置からベルト層端縁に向かって剛性が徐々に小さくなるようにコード密度を変化させたベルト構造が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−８１１０９号公報（特許請求の範囲等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スチールコードは加工（曲げ）にくく、特許文献１記載のベルト構造を採用する場合、必ずしも所望の精度（角度）が得られないのが現状である。すなわち、これまでは、１枚のベルト層の中で撚り数は常に均一であり、タイヤ幅方向において撚り数を変化させることは、タイヤ製造技術上の問題から実際上は不可能であったからである。
【０００６】
そこで本発明の目的は、従来技術の問題点を解消し、タイヤ中央部の強度を変えずにタイヤベルト端での耐カット性を改善した空気入りタイヤを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の装置を用いて１枚のベルト層の中でコードの撚り数を変化させ、ベルト端でのコード内へのゴム浸透性を高めたところ、タイヤ中央部の強度を変えずにタイヤベルト端での耐カット性を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。また、１本のコードにおいて撚り数を変化させることにより、ベルトコードの曲げを精度良く行うことができ、その結果、ベルト端セパレーションを抑制することができ、より一層ベルト端部の耐カット性を高めることができることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明の空気入りタイヤは、少なくとも一対のビードコア間に跨がってトロイド状をなすカーカスのクラウン部外周に、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びる複数本のコードを配列した少なくとも１枚のベルト層と、該ベルト層のタイヤ径方向外側に設けられるトレッド部と、を備えた空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト層のうち少なくとも１枚のベルト層内に配列されたコードの撚り数が、ベルト端領域においてタイヤ中央領域よりも少ない部分を有するとともに、前記タイヤ中央領域と前記ベルト端領域とでコードの撚り数が変化する範囲に屈曲部を有し、該屈曲部においてタイヤ赤道面に対するコードの傾斜角度が変化することを特徴とするものである。ここで、タイヤ中央領域とは、そのタイヤの赤道面からベルト端までの領域のうち該赤道面からほぼ５０％までの領域とし、それ以外の領域をベルト端領域とする。
【０００９】
本発明の空気入りタイヤ、特には重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいては、前記屈曲部が、前記ベルト層のタイヤ赤道面からベルト端までの８０％以上の範囲内に位置することが好ましい。さらに、前記ベルト層のタイヤ中央領域におけるコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度をθ_ＣＬとし、前記屈曲部からベルト端までを結んだコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度をθ_Ｅとしたとき、次式、
−１／６θ_ＣＬ≦θ_Ｅ≦５／６θ_ＣＬ
で表される関係を満足することが好ましい。
【００１０】
１枚のベルト層の中で全てコードの撚り数が均一である従来の空気入りタイヤと比べて、本発明の空気入りタイヤにおいては、タイヤ中央部の強度を変えずにベルト端のコード撚り数を低減することができる。これにより、当該ベルト端におけるコード中へのゴム浸透性を高めることができ、結果として、ベルト端部の耐カット性を高めることができる。また、タイヤ赤道面に対するコードの傾斜角度を適宜変化させることにより、ベルト端セパレーションを抑制することができ、より一層ベルト端部の耐カット性を高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の空気入りタイヤの実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤはビード部１に埋設されたビードコア２の周りにタイヤ内側から外側に折返して係止されるカーカス３と、カーカス３の本体部３Ａと巻上部３Ｂとの間に配置されるビードフィラー５と、カーカス３のクラウン部に位置するトレッド部６と、カーカス３のサイド部に位置するサイドウォール部８と、トレッド部６の内側に配置された二層のベルト層４を備えている。カーカス３は、コードを実質的に周方向と直交する方向に配列されており、本実施形態では一枚のカーカスプライから構成されている。
【００１２】
本実施形態のベルト層４は、タイヤ赤道面ＣＬに対して傾斜して延びる複数本のスチールコードを配列した１層の傾斜ベルト層４Ａと、この傾斜ベルト層４Ａ上に位置し、該スチールコードに対して交錯する複数本のスチールコードを配列した傾斜ベルト層４Ｂと、からなる。ベルト層４の枚数は特に制限されるべきものではなく、タイヤの用途及び種類に応じ適宜定めればよい。
【００１３】
本発明においては、傾斜ベルト層４Ａおよび傾斜ベルト層４Ｂの少なくとも１枚のベルト層中に配列されたスチールコードの撚り数を、ベルト端領域Ｓ_Eにおいてタイヤ中央領域Ｓ_CLよりも少ない部分を有するようにすることが重要である。これにより、当該ベルト端におけるコード中へのゴム浸透性を高めることができ、ベルト端部の耐カット性を高めることができる。この際、ベルト端領域Ｓ_Eのすべてのコードの撚り数を少なくする他、本発明の所期の効果を奏し得る範囲内で、一部のコードの撚り数のみを少なくしてもよい。また、タイヤ中央領域Ｓ_CLとは、そのタイヤの赤道面からベルト端まで領域のうち該赤道面からほぼ５０％までの領域とし、それ以外の領域をベルト端領域Ｓ_Eとする（図２参照）。
【００１４】
また、本発明の一実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤは、同時に、傾斜ベルト層４Ａおよび傾斜ベルト層４Ｂの少なくとも１枚のベルト層の中央領域Ｓ_CLとベルト端領域Ｓ_Eとでコードの撚り数が変化する範囲に屈曲部Ｂを有し、屈曲部Ｂにおいてタイヤ赤道面に対するコードの傾斜角度が変化している。この屈曲部Ｂは、ベルト層のタイヤ赤道面からベルト端までの８０〜１００％の範囲に位置することが好ましく、さらに、ベルト層のタイヤ中央領域におけるコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度をθ_CLとし、屈曲部Ｂからベルト端までを結んだコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度をθ_Eとしたとき、次式、
−１／６θ_CL≦θ_E≦５／６θ_CL
で表される関係を満足することが好ましい。
【００１５】
図３に示すように、屈曲部Ｂがタイヤ赤道面からベルト端までの範囲の８０％より小さい値の個所に位置すると、タイヤ中央領域の径成長が大幅に大きくなり始めるため、屈曲部Ｂは８０％以上の位置とすることが好ましい。また、屈曲部があまりベルト端に近すぎると、ベルト端でのセパレーション発生の抑制効果が不十分となる傾向がある。より好ましくは、屈曲部Ｂは上記範囲の８５〜９５％の範囲の位置とする。
【００１６】
また、屈曲部Ｂからベルト端までを結んだコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度θ_Eは、図４に示すように、−１／６θ_CLから５／６θ_CLまでの範囲内においてベルト端での亀裂成長速度が抑制される。
【００１７】
このように、ベルトコード毎に撚り数を変化させ、ベルト端部を曲げることによって交錯するベルト層のベルト端の剪断力を下げることができ、歪が軽減される。その結果、ベルト端でのセパレーションの発生が抑えられ、ベルトの耐久力が向上する。
【００１８】
なお、傾斜ベルト層４Ａおよび傾斜ベルト層４Ｂのタイヤ中央領域におけるコードの傾斜角度θ_CLは、夫々１５°〜４５°および−１５°〜−４５°の範囲であることが好ましい。また、傾斜ベルト層４Ａおよび傾斜ベルト層４Ｂのスチールコードの打ち込み数は、５０ｍｍ当たり１５〜５０本の範囲内にすることが好ましい。
【００１９】
さらに、ベルト層４のコードはスチールコードに限られず、有機繊維材料からなるコードでもよく、また、コードと有機繊維とを撚り合わせた複合体もよい。
【００２０】
コードの撚り数を変化させる手段は、特に制限されるものではないが、これまで困難とされてきた、コードの撚り数を変化させることのできる撚り機が最近開発され、本願出願人は先に当該撚り機について特許出願を行っている（特願２００２−３４１０３７号）。よって、この撚り機について以下に詳述する。
【００２１】
かかる撚り機は、供給された複数本の線材を撚って撚り線とする回転体と、前記撚り線を前記回転体から搬出する搬出手段と、を有し、撚り点の前後で撚り線側又は線材側の何れか一方を開放している撚り機である。ここで、開放しているとは、撚り点の片方の端部を撚り回転に応じて回転できる状態にしていることをいう。
【００２２】
具体的には、図５に示すタイプの撚り機２２を好適に使用することができる。図５は、コード製造ライン１０に設けられた撚り機２２の構成を示す側面図である。コード製造ライン１０には、素線がそれぞれ巻かれている複数のボビン１４Ａ〜Ｃと、ボビン１４Ａ〜Ｃから巻き出された素線１８Ａ〜Ｃのテンションを制御するテンション制御部１６Ａ〜Ｃと、テンション制御部１６Ａ〜Ｃを経由した素線１８Ａ〜Ｃを撚ってコード２０にする撚り機２２と、が設けられている。撚り機２２は、素線１８Ａ〜Ｃを撚って１本のコード２０を製造する送り・回転一体式の装置である。
【００２３】
撚り機２２は、素線１８Ａ〜Ｃにクセ（型）を付けるクセ付け部（型付け部）２４と、撚り点２６を形成している撚り点形成部２８と、撚り点形成部２８の下流側に設けられた回転体３０と、回転体３０に回転力を与えると共にコード２０を回転体３０から送り出す送り力を与えるモータ３４と、を備えている。回転体３０は、撚り機２２に設けられたベアリング部３６Ａ、Ｂによって回転可能に保持されている。
【００２４】
図５、図６に示すように、回転体３０の下流側には、回転体３０のハウジング３１から短筒状に延び出した回転駆動用軸部４０に回転駆動用プーリ４２が固定されており、回転駆動用プーリ４２と、モータ３４に取付けられた第１回転板４４とには無端ベルト４６が掛けられている。
【００２５】
回転駆動用軸部４０には、コード２０の送り力を伝達する細長筒状の送り駆動用軸部材５０が、回転軸が一致するように挿通しベアリング部５１によって回転体３０に支えられている。そして、回転駆動用プーリ４２の下流側には、送り駆動用軸部材５０に固定された送り駆動用プーリ５２が設けられており、送り駆動用プーリ５２と、モータ３４に取付けられた第２回転板５４とには無端ベルト５６が掛けられている。
【００２６】
ハウジング３１内には、コード２０を送る送り機構５８が設けられている。送り機構５８は、送り駆動用軸部材５０の同軸上で先端側に固定された第１ギア６０と、第１ギア６０と噛み合う第２ギア６２と、を有する。第２ギア６２の回転中心には小径の小ギア部６４が設けられている。また、送り機構５８は、コード２０が数回巻かれる巻回部６６を有すると共に小ギア部６４と噛み合う大ギア部６７を有する多段巻きキャプスタン６８と、多段巻きキャプスタン６８に当接してコード２０を巻回部６６に押し付けるピンチローラ７０と、を有する。更に、送り機構５８は、多段巻きキャプスタン６８に巻回されたコード２０が更に数回巻かれる多段巻きダミープーリ７２を有する。
【００２７】
多段巻きキャプスタン６８及び多段巻きダミープーリ７２の径は、回転体３０から送り出されたコード２０を使用する際に真直性の観点で支障がないように、素線１８Ａ〜Ｃの径、材質等を考慮して決定されている。
【００２８】
また、撚り機２２には、送り駆動用軸部材５０を挿通して、多段巻きダミープーリ７２から巻き出されたコード２０を回転体３０の下流側へ案内するコード排出用パイプガイド７４が設けられている。
【００２９】
第２回転板５４に比べ、第１回転板４４の径は少し大きくされており、回転体３０の回転速度（撚り線の撚り速度）と、コード２０の送り速度との比が調整されている。
【００３０】
このように、本形態では、回転駆動用軸部４０と送り駆動用軸部材５０とを同軸上に配置しており、回転体３０に送り駆動用のモータを更に設けることに比べ、撚り機２２の構成が簡素になっている。
【００３１】
撚り機２２を使用するには、モータ３４を所定回転数で回転させると、送り駆動用プーリ５２が回転し、第１ギア６０、第２ギア６２、多段巻きキャプスタン６８、多段巻きダミープーリ７２に回転力が順次伝達される。この結果、撚り点形成部２８を経由した素線１８Ａ〜Ｃが所定の送り出し速度で回転体３０から送り出される。
【００３２】
また、回転駆動用ダミープーリ７２が回転し、回転体３０が所定回転速度で回転する。従って、素線１８Ａ〜Ｃは、撚り点形成部２８から引き出されつつ撚られ、コード２０となって回転体３０から送り出される。
【００３３】
このように、コード２０の送り駆動は、回転体３０上で送り駆動用軸部材５０が回転駆動用軸部４０と相対的に回転することで行われ、すなわち送り駆動用の軸の回転数と回転体３０の回転数との差によって送り速度が決定される。
【００３４】
回転駆動用軸部４０と送り駆動用軸部材５０との回転速度比を変速式である構造にしたり、上記の２軸を別々に駆動して回転速度の任意の速度に設定できる構造にすることで、撚り数を自在にその都度変更することが可能である。これにより、一本の連続したコード部材の中でも撚り数を変化させ、本発明に係るベルト層に合わせて撚り数を変更することができる。
【００３５】
なお、このような可変数機能を有する撚り機を使用して製造されたコードをタイヤに使用することは、従来、非常に困難であった。従って、この機能を十分活かすためには、タイヤの使用部位との位置決めを容易にする上で、撚り機を設ける位置をタイヤ部材あるいはタイヤそのものを製造する装置の近くにすることが好ましく、さらにはこの装置と連携して複合的に動作できるようにすることが望ましい。
【００３６】
撚り機２２で製造できるコードはスチールコードに限られず、有機繊維材料からなるコードも製造でき、同様の効果を得ることができる。更に、コードと有機繊維とを撚り合わせた複合体、コードとひも状のゴムとを撚り合わせた複合体、コードと有機繊維とひも状のゴムとを撚り合わせた複合体、の何れも製造することができ、要求されるタイヤ品質に合った補強材を提供することが可能である。
【００３７】
また、線材の材質は特に限定されず、また、線材は素線であってもストランドであってもよい。撚り方は、単撚り、複撚り、層撚り等、特に限定しない。線材が素線である場合にはストランドが製造される（例えば、素線の材質がスチールである場合には、撚り機でスチール製のストランドが製造される）。
【００３８】
撚り機２２においては、回転体３０には、回転体全体を回転駆動するための回転駆動用軸部４０と、ベアリング部５１によって回転駆動用軸部４０と同軸上に保持された送り駆動用軸部材５０と、を設けており、これらの２軸は１台のモータ３４によって回転駆動される。これにより、撚り機２２の構成を著しく簡素にすることができる。なお、送り機構５８の駆動力を発生させるため回転体３０に電気モータなどを設けてもよいが、より簡潔な装置にするために、回転体３０の回転軸と同軸上に送り駆動用の軸を配して、回転体３０内の送り機構５８を駆動するようにしている。
【００３９】
また、多段巻きキャプスタン６８及び多段巻きダミープーリ７２によって撚り点形成部２８からコード２０を引出して回転体３０から送り出しているので、ピンチローラ７０でコード２０をさほど高い力で押圧しなくても済む。また、多段巻きキャプスタン６８及び多段巻きダミープーリ７２の巻き方向が逆であり、しかも、コード２０をリールに巻き取らなくてもよいので、真直性が大幅に改善されたコード２０を製造することができる。
【００４０】
かかる撚り機２２においては、複数の単線を撚って回転体から搬出することにより撚り線を形成でき、従来のように撚り線を回転体から巻き取らなくても済む撚り機が実現される。これにより、回転性、真直性に優れた撚り線を形成することができるコンパクトな撚り機を実現することができ、スチールコードの製造に一般的に使用されている従来の撚り機に比べ、スペース、価格とも１／１０以下とすることが可能となる。また、かかる撚り機を用いて撚り線を製造する際、線材の選定は任意に行うことができる。例えば、コアとなる複数本の素線と、シースとなる複数本の素線と、を線材として供給し、コアとシースとが同方向、同数で撚り合わされたコンパクトな構造の層撚りコードを製造してもよい。また、コアとなる複数本の素線を既に撚り合わせた状態で巻き出して撚り機に供給し、シースとで撚り数が異なる層撚りコードを製造してもよい。更に、巻き出して供給する線材として２〜７本の素線を既に撚り合わせたストランドを使用し、複撚りのコードを製造してもよい。また、供給する線材として複数本の素線の材質を非同一とすることにより、製造する撚り線の材質を２種以上にしてもよい。また、スチールその他の素線と同時に、ゴム被覆済みの線材或いはひも状にした加工したゴムを撚り合わせることで、コードとゴムとの複合体を製造してもよい。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
供試タイヤとして、実施例１〜４のタイヤ及び従来例のタイヤを用意し、タイヤ中央領域の径成長量およびベルト端亀裂成長速度を比較評価した。
【００４２】
供試タイヤはいずれも、タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５、リムサイズ：８．２５、内圧：７００ｋＰａとし、最外層ベルトのスチールコードの撚り数、傾斜角度θ_CL、ベルト幅、傾斜角度θ_Eおよび屈曲部Ｂの位置を下記の表１に示すように夫々変動させた。その他のベルト層の条件は全て同一とし、撚り構造：１＋６×０．３４（ｍｍ）、打込数：１２本／５０ｍｍとした。
【００４３】
タイヤ中央領域の径成長量は、供試タイヤを実車に装着し、５０００ｋｍ走行後の径成長量を測定し、従来例を１００とする指数で表示した。数値が大きいほど、径成長量が小さい結果を示している。
【００４４】
ベルト端亀裂成長速度は、６５ｋｍ／ｈの定速度で荷重がかかるドラム上を４０００ｋｍ走行させてドラム走行試験を実施することにより行った。荷重は、下記の表１中に示すように時間ごとに変化させるステップ荷重条件にて付加した。結果は、従来例を１００とする指数で表示した。数値が大きいほど、ベルト端亀裂成長速度が遅く、良好であることを示している。
【００４５】
【表１】

【００４６】
【表２】

【００４７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、空気入りタイヤのタイヤ中央部の強度を変えずにタイヤベルト端での耐カット性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気入りラジアルタイヤの断面図である。
【図２】ベルト層のコード配列を示す平面図である。
【図３】屈曲部Ｂの位置と、タイヤ中央領域の径成長量との関係を示すグラフである。
【図４】傾斜角度θ_Eとベルト端での亀裂成長速度との関係を示すグラフである。
【図５】撚り機の構成を示す側面断面図である。
【図６】図５に示す撚り機の平面断面図である。
【符号の説明】
１ビード部
２ビードコア
３カーカス
４ベルト層
５ビードフィラー
６トレッド部
８サイドウォール部
１８Ａ〜Ｃ素線
２０コード
２２撚り機
３０回転体
５８送り機構

Claims

少なくとも一対のビードコア間に跨がってトロイド状をなすカーカスのクラウン部外周に、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びる複数本のコードを配列した少なくとも１枚のベルト層と、該ベルト層のタイヤ径方向外側に設けられるトレッド部と、を備えた空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト層のうち少なくとも１枚のベルト層内に配列されたコードの撚り数が、ベルト端領域においてタイヤ中央領域よりも少ない部分を有するとともに、前記タイヤ中央領域と前記ベルト端領域とでコードの撚り数が変化する範囲に屈曲部を有し、該屈曲部においてタイヤ赤道面に対するコードの傾斜角度が変化することを特徴とする空気入りタイヤ。
前記屈曲部が、前記ベルト層のタイヤ赤道面からベルト端までの８０％以上の範囲内に位置する請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記ベルト層のタイヤ中央領域におけるコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度をθ_ＣＬとし、前記屈曲部からベルト端までを結んだコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度をθ_Ｅとしたとき、次式、
−１／６θ_ＣＬ≦θ_Ｅ≦５／６θ_ＣＬ
で表される関係を満足する請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
重荷重用空気入りラジアルタイヤである請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。