JPH02167736A - 帯状の積層補強体並びに空気入りタイヤ - Google Patents
帯状の積層補強体並びに空気入りタイヤInfo
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
FRP)をはじめ、繊維強化熱可塑性プラスチック(F
RTP)、繊維強化ゴム(FRR)など、マトリンクス
と分散材又は強化材より成るような、新しい材料の体系
化の著しい進歩発展に関連して、上記強化材としてとく
に有用と目される帯状の積層補強体、さらにはとくに空
気入りタイヤの補強にも適合させることを自損した開発
研究の成果を、ここに提案しようとするものである。
せて強化が図られたのであるがマトリックス中に分散さ
せた強化繊維の端部にて剛性段差を生じることによる不
利がときに指摘され、またこのような繊維分散によって
は補強芯体の埋設によるような強化は達せられ難い。
利用されて来た空気入りタイヤの補強部材としては、通
常有機繊維ヤーンや、金属とくにスチールワイヤを撚り
合わせて成るコードを互いに平行配列にて引揃えゴム被
覆を施した、ゴム引きコード布が一般に用いられ、なか
でもかかるコード布を用いて少なくとも一対のビードコ
アに係留したトロイド状のカーカスをそなえる空気入り
タイヤでは、カーカスのクラウン部を、上記のゴム引き
コード布を斜めに裁断し、コードが互いに交差する向き
に重ね合わせた複数層よりなる斜文部材のブレーカ又は
ベルトによって補強するを例としている。
いに加えてコードの端末はど動き易いことからコードの
端末が揃って位置するベルトの側縁付近に応力集中がお
こり、耐久性の面で好ましくない。また斜文部材による
たが締め効果はベルトの幅の中心付近では大きいのに反
しベルトの側縁付近では、2あまり大きい張力は負担し
得ないので必要な円周張力を確保するにはより広い幅が
必要になるが、それに伴われてコード長が増すほどコー
ド端末の動き量は増加し、ますまず耐久性の面で好まし
くない。
で折り返すいわゆるフォールド構造や、張力が働く向き
にコードを配列した付加層などが用いられてはいるが、
コスト面の不利が余儀なくされる。
中に起因する諸問題の一応の解決にはなるにしても、コ
ードの折り返し部分でのコ゛−ドの疲労や、コードとゴ
ムの剛性差に起因する耐久性の問題があり、また、張力
が働く方向にコードを配列する付加層はコードに垂直な
向きの剛性が低いために、タイヤのようにあらゆる方向
から力が働く場合には、総合的に要求される性能を得る
のは困難となる。
る試みとして英国特許第815055号明細書に示され
るような例もあるが、そこに開示されているものはある
層ともう一方の層のそれぞれ1本のみが対となって交差
的に重なっているだけであって、上下層におけるコード
の一対とこれに隣接するコードの一対の間に剛性段差が
生して、補強材としての機能は単に張力が働く方向にコ
ードを配列した場合のそれと大差がない。
全く新規な帯状の積層補強体とその性質を専ら利用する
空気入りタイヤを提供することがこの発明の目的である
。
複数本のコード又はフィラメントを補強素子とし、これ
に比し弾性率のより低い高分子材料の被覆によって層状
に合体した複数のストリップからなり、各ストリップの
補強素子のおのおのが、隣接ストリップの層内を占める
少なくとも2本の補強素子との間で交差的に重なる結節
域を有し、しかも全ストリップの補強素子の配向の向き
が同一方向に揃う成層構造を特徴とする、帯状の積層補
強体。
たる分散配列になること、 各ストリップの層内を波形又はジグザグ状をなして占め
る補強素子が、互いに隣接するス1リップの相互間で、
位相、振幅及び波長のうちの少なくとも一を異にした成
層構造になること、補強素子が有i繊維よりなること、 補強素子がスチールコード又はスチールワイヤよりなる
こと、 補強素子の被覆がゴムによるものであること、そして互
いに隣接するストリップ相互間で、補強素子の波形又は
ジグザグ形の位相がずれ、そのずれ量が波形又はジグザ
グ形の波長λに対し3/8λ〜5/8λであること、が
とくに好適であり、さらに 同一面内で波形又はジグザグ状に揃って並ぶ配向になる
複数本のコード又はフィラメントを補強素子とし、これ
に比し弾性率のより低い高分子材料の被覆によって層状
に合体した複数のストリップからなり、各ストリップの
補強素子のおのおのが、隣接ストリップの層内を占める
少なくとも2本の補強素子との間で交差的に重なる結節
域を有し、しかも全ストリップの補強素子の配向の向き
が同一方向に揃う成層構造になる帯状の積層補強体を、
強化手段として具備することを特徴とする、空気入りタ
イヤ、 少なくとも一対のビードコアに係留されるトロイド状カ
ーカスをボディ補強とする空気入りタイヤにして、同一
面内で波形又はジグザグ状に揃って並ぶ配向になる複数
本のコード又はフィラメントを補強素子とし、これに比
し弾性率のより低い高分子材料の被覆によって層状に合
体した複数のスl−リップからなり、各ストリップの補
強素子のおのおのが、隣接ストリップの層内を占める少
なくとも2本の補強素子との間で交差的に重なる結節域
を有し、しかも全ストリップの補強素子の配向の向きが
同一方向に揃うrG、層構造になる帯状の積層補強体を
、カーカスのクラウン部の強化手段として具備すること
を特徴とする、空気入りタイヤ及び 少なくとも一対のビードコアに係留されるトロイド状カ
ーカスをボディ補強とする空気入りタイヤにして、同一
面内で波形又はジグザグ状に揃って並ぶ配向になる複数
本のコード又はフィラメントを補強素子とし、これに比
し弾性率のより低い高分子材料の被覆によって層状に合
体した複数のストリップからなり、各ストリップの補強
素子のおのおのが、隣接ストリップの層内を占める少な
くとも2本の補強素子との間で交差的に重なる結節域を
有し、しかも全ストリップの補強素子の配向の向きが同
一方向に揃う成層構造になる帯状の積N補強体を、ビー
ド部の強化手段として具備することを特徴とする、空気
入りタイヤ、では上記した帯状の積層補強体に特有の性
質が活用され得る。
アルタイヤにあってはとくに懸念され、−船釣な乗用車
用ラジアルタイヤでは程度の差があっても、長期にわた
る使用の間、荷重下の転勤で、さらにはコーナリング時
に発生する横力に由来するなどしてコード疲労がはなは
だしい場合、ベルトコード破断が起こってバースト事故
に発展するおそれなしとしないところ、このようなコー
ド破断の防止に関しては、従来、ベルトに用いるコード
そのものについて疲労性の改善に努力が払われているに
すぎなかったのであるが、ここに波形又はジグザグ状に
揃って並ぶ配向になる複数本のコード又はフィラメント
をGllt強素子とするベルトラトロイド状カーカスの
強化手段として用いその補強素子の配列に工夫をこらし
てコード又はフィラメントの疲労ひいては破断の新規有
用な解決を図るためには次の構成が有用である。
状カーカスを有し、このトロイド状カーカスのまわりで
、波形又はジグザグ形に揃って並ぶ配向になる複数本の
コード又はフィラメントを補強素子としこれに比し弾性
率のより低い高分子材料の被覆を施したストリップを上
記トロイド状カーカスのクラウン強化に与かるベルトと
してそなえている空気入りタイヤにして、ベルトのうち
少なくとも2枚は上記ストリップよりなり、それらの相
互間にて補強素子の波形又はジグザグ形の位相がずれ、
かつそのずれ量がタイヤのまわりで連続して変化する成
層構造になることを特徴とする、空気入りタイヤ。
に従う補強素子の配列を最も端的にあられす二枚の成層
構造の事例を、各層間の補強素子の位相、振幅及び波長
が、それぞれ異なる場合で示し図中1,1′は、同一面
内で波形に揃って並ぶ配向になる複数本のコード若しく
はフィラメントによる補強素子である。
し弾性率のより低い高分子材料、最も典型的にはゴムの
被覆により、それぞれ層状に合体して複数のストリップ
とする。ストリップの各層は例えばそれらの補強素子1
のおのおのがその層に隣接する他の層内を占める少なく
とも2本の補強素子1′との間で交差的に重なる結節域
を有し、しかも全ストリップの補強素子1.1′の配向
の向きが同一方向に揃う成層構造をなすものとする。
を一部について示しである。
層の補強素子1が他の層におけるただ1本の補強素子1
′とだけ交差的に重なる場合を、その結節域2にあわせ
示し、参考としである。
、振幅と位相、振幅と波長及び波長と位相が異なる場合
、さらに第3図(a)、 (b)にて位相、振幅及び波
長のすべてをずらせた場合の各事例を図解しである。
としての利用や、ゴム物品たとえばフェンダの如きの張
力負担補強芯の如きにも使用できるほか、とくに自動車
タイヤの補強としても有用であり、これについて第4図
〜第6図に、帯状積層補強体の性質のとくに有利な活用
を図った事例を、航空機用、トラック・バス用及び乗用
車用の順で、在来の交差部材によるベルト補強の場合と
対比して示す。
0の5枚戒層ベルトについてこの発明の具体例を、波形
コード(材質:アラミド(々ブラー) 3000d/3
、打込み4.8本/ CTII ;波長40mm、振幅
3mm)の位相を各層について半波長づつずらした場合
を図解し、従来の交差部材によるベルトと対比しである
。図中Bでベルトを示し添字はカーカス(図示略)から
近いものからの積層順をあられす。
層ベルト(材質:アラミド(ケブラー) 3000d/
3打込み5.6本/Cl1l;振幅15mm、波長6I
III11)の位相をやはり半波長づつずらした場合を
従来のベルト構造と対比して示す、なお図中Cでラジア
ルカーカスをあられした。
2枚威層ベルト(スチールワイヤ0.3閣φ)の場合に
ついて同様に図解した。
しての適用を例示した。
に用いる2枚積層のチエ−ファー(材質:ナイロン66
1260 d/2 )につき波長20問、振幅2.51
で、コードの位相を半波長づつずらした場合である。図
中11はトレッド、12はベルト、13はトロイド状カ
ーカス、14はビードコア、15はステイフナ−ゴムそ
して16がチェーファである。
ーン又は、金属ワイヤなかでもプラスめっきスチールワ
イヤの束よりなるものを、撚り構造の如何を問わず意味
するものとし、またフィラメントについては、有機繊維
のモノフィラメントや、金属とくにスチールのプラス、
銅又は亜鉛などのめっきワイヤそのものを指すのは、云
うまでもない。
面図で、第7図について触れたところと同じ<11はト
レッドゴム、12はベルトであり、13がトロイド状カ
ーカスである。
うに一般にベルト12としてトレッドゴム11の内部に
埋設配置する部材として、この発明に従い波形もしくは
ジグザグ状に揃って並ぶ配向になる複数のコード又はフ
ィラメントを補強素子とする複数層のストリップB、、
B、を用い、第9図にその部分展開図を示した。ここ
に、補強素子1の配向は、タイヤの赤道に平行とするの
は言うまでもなく、第9図の例では、波形に揃って並ぶ
配向になる複数本のコード又はフィラメントを補強素子
とし、これに比し弾性率のより低い高分子材料の被覆を
施したストリップB、、 82の2枚をベルトとして用
いた場合を示し、ここに添字はトレンドに近い方からの
順序数を示す。
強素子の波形は互いに位相がずれていて、δで示した位
相のずれ量は δ1〈δ2くδ、くδ4くδ、〉δ6〉δ7〉δ8〉δ
9のようにベルト3の展開方向に沿い連続して変化して
いることが重要である。
タイヤ径が拡大することによるような耐久性もくしは走
行安定性の悪化を防ぐには、ベルト12の円周剛性を強
化することが有効でそのために隣接する2層のストリッ
プの補強素子1における波形又はジグザグ状の位相のず
れ量が、波形又はジグザグ状の波長λの3/8〜5/8
であることが好ましく、これにつき第10〜12図に示
す展開図では、ストリップB、と82の位相ずれ量37
8〜5/8λの例を示す。
グザグ状の波長λはほぼ同じである。
−−の区別は、とくにタイヤのベルトとしての適用を典
型として、それらが第4〜7図に示すようにそれぞれ独
立部材である場合のほか、一連なりのストリップを多量
に巻回したそれぞれの巻付は層を意味する場合が含まれ
るのはいうまでもない。
的に重なる向きの積層とされることでコード配列面内の
あらゆる方向の入力に対応できる長所を持つ反面、はぼ
真すぐに伸長して配列されるコードが補強部材幅方向全
域に渡って連続配置されるために、補強層の層間に生じ
るせん断歪がコードの自由端付近に集中し、これが補強
効果の減殺をもたらしまた耐久性を損う原因となってい
た。
層と層の間でコードが交差的に重なっている結節域2.
2′によって生じる層閲せん断剛性があらゆる方向の入
力に対応する効果が得られ、その一方、歪についてはコ
ード自体が波形又はジグザグ状であるがゆえ、斜文部材
におけるような、連続配置されたほぼ真すぐなコードの
自由端は存在せずそのために破壊あるいは疲労に至るよ
うな大きな層間歪は発生しない。
端に低下するのに対し、帯状の積層補強体ではその全域
に渡ってほぼ均一な剛性をとくに両側縁における剛性緩
和域とともに得ることが可能である。
おのおのは、そのストリップに隣接する他のストリップ
の層内を占めている少なくとも2本の補強素子との間で
交差的に重なる結節域を有することが重要であって、例
えば上下層のそれぞれ1本の補強素子同志のみが交差的
に重なるような配列では上下各層における補強素子対の
相互間で剛性の段差が生じてしまって横方向には補強効
果を生じないのに反して補強全域の剛性がほぼ均一であ
りあらゆる方向に補強効果を得ることが可能である。
スチールのワイヤないしはそれらを束ねたコードをもち
ろん適切な撚りを与える場合も含めて、必要とする補強
の度合いを考慮する設計に従って適切に選択され、ここ
に高分子材料、それもとくにゴムの被覆の接着性改善に
役立つたとえばプラスあるいは亜鉛、銅などのめっきを
適用するのは、云うまでもない。
のクラウン部を補強するベルトやビード部を補強するチ
エ−ファーあるいはフリッパ−におけるように、補強域
の面内であらゆる向きの力が働くので、これに対してタ
イヤの耐久性向上に役立つように利用され得る。
トリップ8□B2の位相差が補強素子の波長をλすると
、3/8λ〜5/8λであることが好ましいことはすで
に触れたが、第13図に示す位相差Oの場合にあっては
、補強素子1.1′の配向の向きに張力(白抜き矢印)
が作用した時、補強素子1.1′の動きが実線及び破線
各矢印のように同方向となりストリップ層B、、 B、
間に何らせん断歪が生じないため剛性は不足するのに反
して第14図に示すよう、ストリップB、、 B、の位
相差を378〜5/8λとすれば、張力が作用した時上
下層の補強素子の動きが実線及び破線矢印のように反対
方向となって、眉間にせん断歪が生じるために、張力に
対する拘束力を得て、ベルトの円周剛性を強化できるの
であり、この場合、補強素子1.1′の配向を、タイヤ
の円周に揃えることが必要なのは、いうまでもない。
1/4λでベルト12の展開方向に沿って一定である比
較例にあっては、両ストリップBl、B2の各補強素子
が互いに交錯する角度が一定となるような箇所<l、m
、n)が存在することになる。
トの補強素子の波長と同一の座屈モードが形成される。
コーナリング時に生ずるベルト12のまわりにおける接
線方向圧縮力で容易に座屈し、そのためにそこに圧縮疲
労が発生してしまう。
2のストリップB、Bよにおける補強素子の位相のずれ
量を連続して変化させることで交錯角度が一定にはなり
得ないこの発明のiie、によると、周期的な座屈の節
の如きは全く生じないことから補強素子の圧縮疲労の原
因となる座屈が回避されるのである。
18.0R20の航空機用タイヤのベルトBを5枚成層
からなるものとして試作した。
;打込み:4.8本/ cm )とし、実施例で波形コ
ードは振幅3mm、波長40mmで隣接各層の波形コー
ドの位相を半波長変え、従来例はやはり材質:アラミド
(ケブラー3000 d/3.打込み=4.8本/cm
)のコードをタイヤの赤道に対して士各20’ の角度
にて隣接層間で互いに交差的に重なるように配置した。
内圧、荷重のもとで、OMPHから225 MPllま
で速度を上げたのち荷重を取り除く離陸シュミレーショ
ンをくり返し行ったところ、従来例は16回で破損した
。
した。
表1のとおりであった。
アルタイヤを、下記表2に示ずようなベルト構成の下で
試作し、内圧8.0 kg/cm” 、速度65km/
h、荷重5000kgでの故障に至る走行距離を測定し
た。
イヤにつき、下記表3のベルト構成で試作した。
ベルト12を用いた試作タイヤにつき、5万km走行後
の残強力を計測して強力保持率を求め、次の表4に比較
して示す。
相ずれ量を3/8λ、3/8λ及び5/8λとした場合
について、位相ずれのない参考例、位相ずれ量1/4λ
の比較例と対比して、従来の交錯ベルト(3層)を用い
た場合をコントロールとする高速走行時のタイヤ外径の
拡大 の比較試験を行った結果を表5に示す。
芯体として、その埋設による補強面内に働くすべての方
向の力に対して、幅方向にほぼ−様な抵抗を生じる上に
、補強側縁に生じ勝ちな剛性の段差が著しく軽減される
ため、それに基くセパレーション、クラックの如き障害
が、高分子系複合材料による製品に発生するのを有利に
回避して充分な強化が実現され得る。
はこれに準じる、あるいはさらに−層か酷な使用条件に
さらされる車両の空気入りタイヤの各部補強にも有効に
利用され2.その耐久性の改善に著しく寄与することが
でき、とくにトロイド状カーカスのクラウン強化のため
のベルトに利用してその補強素子に生じる圧縮疲労を著
しく軽減して、タイヤの耐久性と安全性の向上に寄与す
ることができる。
明図、 第2図は別の実施態様の説明図、 第3図はさらに他の実施態様の説明図、第4図〜第6図
はそれぞれ航空機用、トラックバス用及び乗用車用の各
空気入りタイヤのベルト補強に利用した事例を在来のベ
ルト補強と対比して示す比較図、 第7図は別なタイヤ補強の例を示す説明図、第8図はタ
イヤの断面図、 第9図はこの発明に適合するベルトの展開図、第10図
、第11図及び第12図はヘルドの展開図であり、 第13図及び第14図は作用説明図、 第15図及び第16図は比較例におけるベルトの展開図
、 第17図及び第18図は実施例のベルト展開説明図であ
る。 1.1′・・・補強素子 2.2′・・・結節域11
・・・トレッドゴム 12・・・ベルトB、、 a
z・・・ストリップ 13・・・カーカス(a) 第1 図 (b) (C) (d) 第3図 (a) 第4図 (b) ↑ダイヤ4道ダ予n 第4図 (a) 第5図 (a) (b) 第6図 (a) (b) 第9図 第7 図 第1O図 第12図 第15図 第16図 第13図 第17図 第14図 第18図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、同一面内で波形又はジグザグ状に揃って並ぶ配向に
なる複数本のコード又はフィラメントを補強素子とし、
これに比し弾性率のより低い高分子材料の被覆によって
層状に合体した複数のストリップからなり、各ストリッ
プの補強素子のおのおのが、隣接ストリップの層内を占
める少なくとも2本の補強素子との間で交差的に重なる
結節域を有し、しかも全ストリップの補強素子の配向の
向きが同一方向に揃う成層構造を特徴とする、帯状の積
層補強体。 2、結節域が、幅方向及び長手方向の全域にわたる分散
配列になる、請求項第1項に記載の積層補強体。 3、各ストリップの層内を波形又はジグザグ状をなして
占める補強素子が、互いに隣接するストリップの相互間
で、位相、振幅及び波長のうちの少なくとも一を異にし
た成層構造になる、請求項第1項又は第2項に記載の積
層補強体。 4、補強素子が有機繊維よりなる、請求項第1項、第2
項又は第3項に記載の積層補強体。 5、補強素子がスチールコード又はスチールワイヤより
なる、請求項第1項、第2項又は第3項に記載の積層補
強体。 6、補強素子の被覆がゴムによるものである、請求項第
1項に記載の積層補強体。 7、互いに隣接するストリップ相互間で、補強素子の波
形又はジグザグ状の位相がずれ、そのずれ量が波形又は
ジグザグ状の波長λに対し3/8λ〜5/8λである請
求項第1項に記載の積層補強体。 8、同一面内で波形又はジグザグ状に揃って並ぶ配向に
なる複数本のコード又はフィラメントを補強素子とし、
これに比し弾性率のより低い高分子材料の被覆によって
層状に合体した複数のストリップからなり、各ストリッ
プの補強素子のおのおのが、隣接ストリップの層内を占
める少なくとも2本の補強素子との間で交差的に重なる
結節域を有し、しかも全ストリップの補強素子の配向の
向きが同一方向に揃う成層構造になる帯状の積層補強体
を、強化手段として具備することを特徴とする、空気入
りタイヤ。 9、少なくとも一対のビードコアに係留されるトロイド
状カーカスをボディ補強とする空気入りタイヤにして、
同一面内で波形又はジグザグ状に揃って並ぶ配向になる
複数本のコード又はフィラメントを補強素子とし、これ
に比し弾性率のより低い高分子材料の被覆によって層状
に合体した複数のストリップからなり、各ストリップの
補強素子のおのおのが、隣接ストリップの層内を占める
少なくとも2本の補強素子との間で交差的に重なる結節
域を有し、しかも全ストリップの補強素子の配向の向き
が同一方向に揃う成層構造になる帯状の積層補強体を、
カーカスのクラウン部の強化手段として具備することを
特徴とする、空気入りタイヤ。 10、少なくとも一対のビードコアに係留されるトロイ
ド状カーカスをボディ補強とする空気入りタイヤにして
、同一面内で波形又はジグザグ状に揃って並ぶ配向にな
る複数本のコード又はフィラメントを補強素子とし、こ
れに比し弾性率のより低い高分子材料の被覆によって層
状に合体した複数のストリップからなり、各ストリップ
の補強素子のおのおのが、隣接ストリップの層内を占め
る少なくとも2本の補強素子との間で交差的に重なる結
節域を有し、しかも全ストリップの補強素子の配向の向
きが同一方向に揃う成層構造になる帯状の積層補強体を
、ビード部の強化手段として具備することを特徴とする
、空気入りタイヤ。 11、少なくとも一対のビードコアにより係留されたト
ロイド状カーカスを有し、このトロイド状カーカスのま
わりで、波形又はジグザグ状に揃って並ぶ配向になる複
数本のコード又はフィラメントを補強素子とし、これに
比し弾性率のより低い高分子材料の被覆を施したストリ
ップを上記トロイド状カーカスのクラウン強化に与かる
ベルトとしてそなえている空気入りタイヤにして、 ベルトのうち少なくとも2枚は上記ストリ ップよりなり、それらのストリップ相互間にて補強素子
の波形又はジグザグ状の位相がずれ、かつそのずれ量が
タイヤのまわりで連続して変化する成層構造になること
を特徴とする、空気入りタイヤ。
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