(57)【要約】      （修正有）【課題】複数本の波形コードによるストリップを、その巻き始端および終端が強化層端部に位置しない、螺旋状に巻き付けて形成した強化層を有するタイヤにおいて、特に強化層の幅方向端部に引張り応力が集中する場合にあっても、当該領域でのコード破断を抑制する手段について提案する。【解決手段】１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスのクラウン部を、波形またはジグザグ形で実質上タイヤの赤道面に沿って延びる補強素子の複数本を並列に配置した、強化層２にて補強したタイヤであって、該強化層２は、複数本の補強素子をゴムで被覆したストリップを、上記クラウン部の中間域に巻き始端Ｓおよび巻き終端Ｅを配置してクラウン部の幅方向の一端および他端間を往復する、螺旋状に連続して巻き回して成り、該ストリップの幅方向両端部にそれぞれ配置した少なくとも１本の補強素子の表面における残留応力σをσ≦０とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスのクラウン部を、波形またはジグザグ形でタイヤの赤道面に沿って延びる補強素子の複数本を並列に配置した、強化層にて補強したタイヤであって、該強化層は、複数本の補強素子をゴムで被覆したストリップを、上記クラウン部の中間域に巻き始端および巻き終端を配置してクラウン部の幅方向の一端および他端間を往復する、螺旋状に連続して巻き回して成り、該ストリップの幅方向両端部にそれぞれ配置した少なくとも１本の補強素子の表面における残留応力σがσ≦０であることを特徴とするタイヤ。
【請求項２】
請求項１において、カーカスの径方向外側に、タイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びる補強素子の多数本をゴムで被覆したプライの複数枚を積層した、ベルトを有し、このベルトとカーカスとの間に強化層を配置したことを特徴とする空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波形またはジグザク形でタイヤの赤道面に沿って延びる補強素子による強化層でカーカスのクラウン部を補強したタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤの骨格をなすカーカス、とくにトレッドが設けられるカーカスのクラウン部を補強する手段としては、タイヤの赤道面に対して小さい傾斜角度例えば15〜35°で延びかつ隣接相互で平行に配列した複数本のコードをゴムで被覆した、プライの複数枚を、プライ間でコードが互いに交差する配置で重ね合わせて成る、ベルトがよく知られている。
【０００３】
さらに、トラックおよびバス用並びにオフザロード用など高内圧で使用される重荷重用ラジアルタイヤ、特に扁平のタイヤにおいては、上記構造のベルトによっても剛性が不足するため、波形またはジグザグ形をなしてタイヤの赤道面に沿って延びる多数本のコードまたはフィラメントを補強素子として、これら補強素子をゴムで被覆したプライの複数層を、上記傾斜配置したコードによるベルトに代えて、または該ベルトに追加して用いることが、提案されている。
【０００４】
ここで、波形またはジグザグ形に延びるコードまたはフィラメント（以下、波形コードと総称する）による強化層を形成するに当たり、ベルト成形ドラム上において、複数本の波形コードを並列に配置してゴムを被覆した、広幅のシートとして巻付け、そのシートの長手方向両端部を重ね合わせて接合する手法では、この接合位置の重ね合わせ分の重量が増してタイヤのユニフォミティが悪化するため、波形コードを複数本並べてゴム引きしたストリップを、周方向へ螺旋状に巻回して形成する手法が採用されている。
【０００５】
この波形コードによるストリップを螺旋状に巻き付ける際、強化層の幅方向一端側からストリップの巻き回しを始めて幅方向に連続して巻き回して幅方向の他端側で巻き回しを終了させた場合、ストリップの巻き始端部および終端部が位置する強化層の幅方向両端部における剛性が、その他の部分より低くなる結果、両端部に歪みが発生して、ここを起点としてセパレーションが誘発されることが問題であった。
【０００６】
そこで、強化層の両端に剛性段差を設けない工夫として、複数本の波形コードによるストリップを、カーカスクラウン部の中間域から一端側に向かって巻き回し、次いで一端で折り返して一端から他端へ、そして他端で折り返して巻き始端に至る、連続した螺旋状に巻回することが、提案されている。この強化層は、ストリップの巻き始端および終端が強化層の両端に位置しないため、巻き始端および終端が強化層の両端に位置する構造に比べて、転動時における曲げ変形、あるいはサイドフォースに起因した引張り変形が共に小さく、また強化層端部付近の剛性段差も解消するから、強化層端部のセパレーションを抑えることができる。
【０００７】
ところで、近年のタイヤは偏平化が促進され、また負荷も増大する傾向にあるため、上記強化層の機能をさらに増強することが提案されている。すなわち、特許文献１には、強化層端部でのコードの動きを小さくするため、波形コードの波の振幅を小さくして、ストリップの伸びを抑制することが、提案されている。
【特許文献１】特開平８−132821号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この提案によって、強化層端部のセパレーションは確実に減少することができるが、一方で、波形コードの波の振幅を小さくすることは、強化層端部でのストリップの初期伸びを減少するため、とくに強化層の端部に位置する波形コードに、大きな引張り応力が加わる結果、ここでの波形コードの破断をまねく場合もあった。この場合、強化層端部のコードが１本切れると、その内側のコードに応力が働き、そのコードも破断に到り、この現象が繰り返し起こることによって、強化層端部から、３〜４本目のコードまで破断することが確認された。このようなコード破断が発生した場合、コード破断部の動きが大きくなるため、この部分を起点とするセパレーションの発生が懸念される。
【０００９】
本発明は、複数本の波形コードによるストリップを、その巻き始端および終端が強化層端部に位置しない、螺旋状に巻き付けて形成した強化層を有するタイヤにおいて、特に強化層の幅方向端部に引張り応力が集中する場合にあっても、当該領域でのコード破断を抑制する手段について提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者らは、まず強化層の幅方向端部に発生するコード破断は、強化層の端部から１〜４本の範囲で発生していることから、強化層端部でのストリップの動きの抑制とコード切れの抑制とを両立させるには、この範囲のコード切れを抑制することが有効であること、そのためには、ストリップの両端部の少なくとも１本の波形コードの耐疲労性を高めるのが有効であることを知見し、本発明を完成するに到った。
【００１１】
すなわち、本発明は、１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスのクラウン部を、波形またはジグザグ形で実質上タイヤの赤道面に沿って延びる補強素子の複数本を並列に配置した、強化層にて補強したタイヤであって、該強化層は、複数本の補強素子をゴムで被覆したストリップを、上記クラウン部の中間域に巻き始端および巻き終端を配置してクラウン部の幅方向の一端および他端間を往復する、螺旋状に連続して巻き回して成り、該ストリップの幅方向両端部にそれぞれ配置した少なくとも１本の補強素子の表面における残留応力σがσ≦０であることを特徴とするタイヤである。
【００１２】
また、カーカスの径方向外側に、タイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びる補強素子の多数本をゴムで被覆したプライの複数枚を積層した、ベルトを有する場合、このベルトとカーカスとの間に強化層を配置することが好ましい。
【００１３】
ここで、上記残留応力は、Ｘ線を入射したときの回折現像を利用したｓｉｎ２φ法にて、補強素子の表面残留応力の勾配が得られ、巨視的または微視的な残留応力を測定することが出来る。
【００１４】
なお、上記補強素子は、コードまたはモノフィラメントを波形またはジグザグ形にくせ付けしたものであり、以下においても波形コードと総称する。また、波形コードの材質にはスチールが好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数本の波形コードによるストリップを、その巻き始端および終端が幅中心にある、螺旋状に巻き付けて強化層を形成することによって、その強化層端部の動きを抑制して強化層の耐セパレーション性を向上させたタイヤにおいて、強化層端部のコード切れを有利に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
さて、図１に、本発明に従うタイヤの代表的なタイヤ幅方向の断面を示す。
このタイヤは、１対のビード間でトロイド状に延びるカーカス１のクラウン部の径方向外側に、少なくとも２層の強化層２を配置し、さらに必要に応じて少なくとも２層、図示例で３層のベルト３を配置し、その上にトレッド４を配置してなる。
【００１７】
強化層２は、図２に示す、複数本、図示例で11本のジグザク形の波形コード５をゴムで被覆したストリップ６を、カーカス１のクラウン部に螺旋状に巻き回して成る。ここで、ストリップ６をカーカス１のクラウン部に対して螺旋状に巻き回すに当たり、図３に示すように、カーカス１のクラウン部の両端部を除いた残りの中間域、好ましくは幅中心部を始端Ｓとしてクラウン部の幅方向の一端側へ螺旋状に巻き付け、次いで一端で折り返したのち他端側へ同様に螺旋状に巻き付け、他端で再び折り返して幅中心側へ同様に螺旋状に巻き付けて幅中心を巻き終端Ｅとする、手順に従うことが、肝要である。この手順で巻き付けを行うことによって、巻き始端Ｓおよび終端Ｅが強化層の端部にない強化層構造が実現するため、強化層端部でのストリップの動きが抑制されて、従来タイヤで問題であった強化層端部におけるセパレーションを回避することができる。
【００１８】
一方で、ストリップの巻き始端Ｓおよび終端Ｅが強化層の端部にない場合、その端部においてコード破断を誘発する不利があることは前述の通りであるから、このコード破断について、ストリップの幅方向端部に配置した少なくとも１本、好ましくは３本の波形コードに、残留応力処理を施して表面の残留応力を０（零）以下としたコードを使用することによって、回避するようにした。
【００１９】
すなわち、ストリップの幅方向端部に配置した波形コードを構成するフィラメントの型付け部の表面残留応力σがσ≦０であることが肝要である。なぜなら、σ＞０であると、タイヤ転動時に強化層中のコードヘの入力によって疲労破壊を起こし、コード破断に至るためである。ここで、表面残留応力σを０以下とするには、例えばスチールコードに型を付けた後に、その型付け部に張力を作用させれば、表面残留応力を引張り側から圧縮方向（σ≦０）に変化させることが出来る。
【００２０】
ここで、σ≦０としたフィラメントまたはコードの疲労特性が改善するのは、フィラメントの表面に実質的にかかる応力は、材料の内部応力（残留応力）と外部から負荷される応力の合成したものであるので、外部引張り応力が同一のとき残留応力が圧縮のときは引張りのときよりフィラメント表面にかかる実質的な引張り応力を低減できるので疲労特性を向上させることができる。
【００２１】
なお、ストリップの幅方向端部に配置した波形コードの表面残留応力σを０以下とするということは、波形コードがフィラメント単線の場合は、このフィラメントの表面残留応力σを０以下とすることであり、波形コードが複数本のフィラメントの撚り合わせである場合は、複数本のフィラメントの全てについて表面残留応力σを０以下とすることである。
【００２２】
すなわち、強化層の端部に作用する繰り返しの引張り応力に対して十分に耐え得る、疲労特性を有する波形コードを、ストリップの両端部に配置することによって、強化層の端部においても良好な疲労特性の波形コードを配置し、ここでの繰り返しの引張り応力に対する耐性を改善し、コード破断を未然に防止する。
【００２３】
なお、ストリップを構成する全ての波形コードに残留応力処理を施して表面の残留応力を０以下とすることも可能であるが、かようなコードは、高価であるか、あるいは重量が重いため、経済的、さらにタイヤの軽量化の観点からは推奨されるものではない。しかも、ストリップの両端部の少なくとも１本の波形コードの破断を回避すれば、その内側に破断が伝播する可能性は少ないから、表面の残留応力を０以下としたコードは、ストリップの両端部の少なくとも１本について適用すればよい。
【００２４】
さらに、ストリップの両端部に表面の残留応力を０以下としたコードを適用するのは、この種のストリップをタイヤの赤道面に沿ってカーカスのクラウン部の幅方向で往復するように巻き付ける場合、クラウン部の端部でのストリップの折り返しは、ストリップを捩ることなく巻き回しを続行するのが一般的であるから、強化層の両端部に表面の残留応力を０以下としたコードを配置するには、ストリップの一端部でなく両端部に切断荷重の大きいコードを適用する必要があるためである。
【００２５】
また、本発明のタイヤでは、カーカスの補強は強化層にて十分にはかることができるが、必要に応じて、強化層２に、タイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びるコード（またはモノフィラメント）の多数本をゴムで被覆したプライの複数枚を、プライ間でコードが互いに交差する配置で積層した、ベルト３を組み合わせて、カーカス１のクラウン部を補強することが、可能である。この場合のベルトにおけるコードのタイヤの赤道面に対する傾斜角度は、対象とするタイヤの通例に従うもので構わない。そして、ベルト３を追加配置する際、このベルト３とカーカス１との間に強化層２を配置するか、ベルトの外側またはベルト３の層間に強化層２を配置することもできる。
【実施例】
【００２６】
図２に示したところに従って、切断荷重の異なる波形スチールコードを11本引き揃えてゴム引きした、種々のストリップを用いて、図３に示したように、カーカス１のクラウン部の幅中心を巻き始端および終端としてクラウン部の一端から他端間で往復させて巻き付けた強化層２と、傾斜角度が42°に配置したコードによるベルト３とを有する、図１に示した構造のタイヤを、サイズ：435／45Ｒ22.5で試作し、各タイヤについてドラム耐久性能試験を実施した。
【００２７】
なお、一部のストリップの端部には、残留応力処理を施して残留応力の形態を表１に示すように調整した。ここでの残留応力処理とは、フィラメントまたはコードに張力を負荷しつつ、所定の曲率のローラーを通過させて曲げ加工を施すことで表面残留応力を所定の圧縮にすることができる。具体的には、フィラメントの場合、フィラメントの引き抜き加工時に−196Mpa以下の残留応力を付与し、またコードの場合、撚り線時に多数のロール等を介して−98Mpa以下の残留応力を付与した。
【００２８】
ドラム耐久性能試験は、供試タイヤを22.5×14.00のリムに組み込んで内圧980ｋＰａを充填したのち、荷重49ｋＮおよび室温38℃の条件下で10000kmのドラム走行を行って、この走行後のタイヤから取り出した強化層におけるコードの破断が端部から何番目までのコードに及んでいたかを測定した。
この測定結果を、各ストリップの仕様とともに表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】タイヤの幅方向断面を示す図である。
【図２】強化層を形成するストリップの構造を示す図である。
【図３】強化層の形成手順を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  カーカス
２  強化層
３  ベルト
４  トレッド
５  波形コード
６  ストリップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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