(57)【要約】【課題】  ビード部構造を改良することにより、折り返しプライ端部近傍における故障の発生を抑制して、ビード部耐久性を向上した空気入りタイヤを提供する。【解決手段】  一対のビード部１に夫々埋設されたビードコア２の周りに内側から外側に折り返して係止されたカーカス３と、カーカス３のタイヤ軸方向外側に配置された少なくとも一枚の補強層４と、を備え、補強層４が、主としてコードと、コードを被覆するゴムとからなる空気入りタイヤである。補強層４のタイヤ軸方向外側端Ｘが、カーカスの折り返し端部Ｙのタイヤ半径方向外側まで延在し、かつ、補強層４の、少なくとも折り返し端部Ｙよりタイヤ半径方向外側に延在する部分のコード表面に、亀裂進展速度遅延部材が巻回されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のビード部に夫々埋設されたビードコアの周りに内側から外側に折り返して係止されたカーカスと、該カーカスのタイヤ軸方向外側に配置された少なくとも一枚の補強層と、を備え、該補強層が、主としてコードと、該コードを被覆するゴムとからなる空気入りタイヤにおいて、
前記補強層のタイヤ軸方向外側端が、前記カーカスの折り返し端部のタイヤ半径方向外側まで延在し、かつ、前記補強層の、少なくとも該折り返し端部よりタイヤ半径方向外側に延在する部分のコード表面に、亀裂進展速度遅延部材が巻回されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記補強層が複数枚配置され、該複数枚の補強層のうち少なくとも、タイヤ軸方向外側端が最もタイヤ半径方向外側に位置する補強層のコード表面に、前記亀裂進展速度遅延部材が巻回されている請求項１記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記亀裂進展速度遅延部材が、有機繊維コードである請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記亀裂進展速度遅延部材が、不織布である請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記亀裂進展速度遅延部材が、粒子を含有するゴム層である請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
重荷重用空気入りタイヤである請求項１〜５のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、トラック、バス等の重荷重用車両に好適に適用される重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
荷重負荷状況下で転動する空気入りタイヤにおいては、接地面に対応して位置する一対のサイドウォール部が大きく撓み、これに伴い、リムフランジよりタイヤ半径方向外側に位置するビード部がタイヤ外側に倒れ込む現象が生ずる。この現象により、折り返しプライ端部には、大きな剪断歪が作用することが知られている。
【０００３】
加えて、上記タイヤにおいては、トレッド部の接地面に対する踏み込み部と蹴り出し部とに対応して、ビード部からサイド部に至る部分に略円周方向に変形が生じ、この変形により折り返しプライ端部には周方向の剪断歪も作用する。これに対し、例えば、特許文献１においては、スティフナを２種類以上の異なる硬度のゴムで一体成形し、このうち最も高硬度のゴムを、変形入力遮断ゴム部材としてプライ端部に重なるような所定位置に配置することで、かかる歪を遮断して、優れたビード部耐久性を有する空気入りラジアルタイヤを実現している。
【０００４】
また、特許文献２等においては、ビード部補強層の配設位置およびその配列スチールコードの傾斜角度を所定に規定することで、ビードコア部のへたりについても踏まえた上で、故障端を折り返しプライ端からチェーファー端に移行することによりビード部耐久性の向上を実現したタイヤが記載されている。
【特許文献１】特開平８−２２５００５号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開平１１−０２０４２３号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、重荷重用空気入りタイヤにおいても偏平化が進んでおり、また、更生（リキャップ）の実施回数が増加していることなどから走行時のビード部への入力が増大して、上述した従来のビード部耐久性改善手段では不十分になってきている。特に、特許文献２中に記載のビード部構造においては、依然として故障が折り返しプライ端部で発生する場合があり、チェーファーによる主故障部の保護作用が十分でないという問題が生じていた。中でも、偏平率６０％以下程度の偏平大型タイヤでは、ビード部故障の問題が新品タイヤの完走を阻害するばかりでなく、再三にわたるリキャップ使用にも深刻な影響を及ぼしていた。
【０００６】
そこで本発明の目的は、ビード部構造を改良することにより、折り返しプライ端部近傍における故障の発生を抑制して、ビード部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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記問題を解決するために鋭意検討した結果、以下のような知見に至った。
即ち、高内圧が適用される重荷重用タイヤでは、リム組みして内圧充填すると、ビード部における折り返しカーカスプライ端部とリムフランジとに挟まれた部分（背面部）のゴムに対し、内圧の反力により圧縮変形が発生する。しかし、ゴムは非圧縮であるため、この反力により、リムフランジ先端部で解放された径方向外側に向かって圧縮変形の分だけ移動することとなる。これに対し、スチールコードにより補強されたプライは変形し難いので、折り返しプライ端部の周方向外側のゴムには剪断歪が発生する。その上、荷重が付加されるとビード部は撓み、結果としてリムフランジより受ける反力も増大するため、上記剪断歪は助長されることになるのである。
【０００８】
従って、折り返しプライ端部における剪断歪を抑制するためには、上記背面部におけるゴムの圧縮変形を低減することが有効であると考えられる。これに対し、背面部に補強層としてのチェーファーをプライ端部に重なるように配置することで、このゴムの圧縮変形をチェーファーの軸方向外側で吸収して、プライ端部に伝達させないことにより、プライ端部における歪を大きく低減できることが見出された。
【０００９】
ところが、上記手法を用いた場合、補強層であるチェーファー端からセパレーションが発生し、それを核としてプライ端部に故障を誘発してしまうという新たな問題が浮上した。そこで、この問題に対し解析を進めた結果、チェーファー端で発生した亀裂がプライ端に向かって進展していることが分かり、さらにこの亀裂が、チェーファーのコードに沿いながら、その撚り方向に進展していることが判明した。
【００１０】
本発明者は上記知見に基づいて、亀裂の進展にはコード表面の凹凸と撚りによる螺旋方向の経路が大きく寄与しており、これらの支配因子により進展速度の制御が可能であることを見出した。そこで、チェーファーを所定構造のトリートからなるものとしたところ、チェーファー端からの亀裂の進展をコード表面から分散させることが可能となり、進展経路が増加して、結果としてコード方向の進展速度を抑制することができることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、上記課題を解決するために、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部に夫々埋設されたビードコアの周りに内側から外側に折り返して係止されたカーカスと、該カーカスのタイヤ軸方向外側に配置された少なくとも一枚の補強層と、を備え、該補強層が、主としてコードと、該コードを被覆するゴムとからなる空気入りタイヤにおいて、
前記補強層のタイヤ軸方向外側端が、前記カーカスの折り返し端部のタイヤ半径方向外側まで延在し、かつ、前記補強層の、少なくとも該折り返し端部よりタイヤ半径方向外側に延在する部分のコード表面に、亀裂進展速度遅延部材が巻回されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明において、前記補強層が複数枚配置されている場合には、該複数の補強層のうち少なくとも、タイヤ軸方向外側端が最もタイヤ半径方向外側に位置する補強層のコード表面に、前記亀裂進展速度遅延部材が巻回されていることが好ましい。また、前記亀裂進展速度遅延部材は、好適には、有機繊維コード、不織布または粒子を含有するゴム層である。本発明のタイヤは、トラック、バス等に適用される重荷重用空気入りタイヤとして好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、上記構成としたことにより、チェーファー端、即ち、補強層のタイヤ軸方向外側端で発生した亀裂がコードに沿って進展する際に、コード表面に巻回された亀裂進展速度遅延部材によりその進展経路を増大させることができるため、チェーファー端で亀裂が発生した後、その亀裂がチェーファー端からカーカス折り返し端に至るまでの亀裂進展速度を遅延させることが可能となる。従って、ビード部故障に至るまでの時間を長くすることができ、結果として、従来に比し極めて優れたビード部耐久性を実現することが可能となったのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りタイヤの一例のビード部近傍の部分断面図を示す。図示するように、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部１に夫々埋設されたビードコア２の周りに内側から外側に折り返して係止されたカーカス３と、そのタイヤ軸方向外側に配置された補強層４とを備えている。
【００１５】
本発明においては、補強層４のタイヤ軸方向外側端Ｘが、カーカス３の折り返し端部Ｙのタイヤ半径方向外側まで延在するよう配設されていることが必要である。これにより、カーカス３の折り返し端部Ｙへの歪の集中を抑制することができ、折り返し端部Ｙからの故障の発生を防止することができる。
【００１６】
また、本発明に係る補強層４は、主としてコードと、これを被覆するゴムとからなり、そのコード表面に亀裂進展速度遅延部材が巻回されていることが必要である。図２（ａ）に、本発明に係る補強層４のコード部分の一例の拡大部分斜視図を示す。図示する例では、コード１１の表面に、本発明に係る亀裂進展速度遅延部材の一例としての有機繊維（テキスタイル）コード１２が巻回されている。このような構造（以下、「テキスタイルスパイラル構造」と称する）のトリートからなる補強層４を用いることにより、補強層４の端部Ｘで亀裂が発生しても、その進展をコード１１の表面から分散させて、亀裂の進展経路を増加させることができ、結果として、コード１１に沿う方向の進展速度を抑制することが可能となる。
【００１７】
かかるテキスタイルスパイラル構造のトリートでは、比較的剛性の高いコード１１を圧縮によるコードの折れ（曲げ）対策に用いるとともに、図示するように、その周囲に有機繊維コード１２をスパイラルさせることで、亀裂が進展する実経路を増加させ、コード１１に沿う方向の進展速度を抑制している（図２（ｂ）参照）。これに対し、コード１１のみの場合の亀裂の進展は、図６に示すようにコード１１に沿う方向に進行するため、進展経路が極めて短くなることが分かる。
【００１８】
上記テキスタイルスパイラル構造における有機繊維コード１２としては、特に制限されるものではなく、いずれのものを用いることもできる。例えば、材質としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール等を挙げることができ、ポリアミドとして適当なものとしては、ポリヘキサメチレンアジパミド、ポリカプロアミド、ポリテトラメチレンアジパミドおよびこれらの共重合体等、ポリエステルとして適当なものとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフトエート、ポリ−１，４−シクロヘキサンジメタノールテレフタレートおよびこれらの共重合体等を夫々挙げることができる。好ましくは、入手容易で引っ張り剛性の高いポリエステル系である。また、有機繊維コード１２は複数本のフィラメントを撚り合わせた撚り構造または単繊維からなるモノフィラメント構造のいずれであってもよく、フィラメントとしては、例えば、繊度５００〜３５００ｄｔｅｘ程度のものを用いることができる。かかる有機繊維コード１２のコード１１に対する巻き付けピッチは、例えば、１〜２０ｍｍ程度とすることができる。
【００１９】
図３（ａ）に、本発明に係る補強層４のコード部分の他の例の拡大部分斜視図を示す。図示する例では、コード１１の表面に、本発明に係る亀裂進展速度遅延部材の他の例としての不織布１３が巻回されている。このような構造（以下、「不織布コーティング構造」と称する）のトリートからなる補強層４を用いることによっても、補強層４の端部Ｘで発生した亀裂の進展をコード１１の表面から分散させて、亀裂の進展経路を増加させることができ、結果として、コード１１に沿う方向の進展速度を抑制することが可能となる。
【００２０】
かかる不織布コーティング構造のトリートでは、比較的剛性の高いコード１１を圧縮によるコードの折れ（曲げ）対策に用いるとともに、図示するように、その周囲に不織布１３をコーティングすることで、亀裂は、不織布１３内の繊維に沿って進展していくことになる。この場合、亀裂はあらゆる方向に向かう繊維を伝わっていくことができるので、これにより、上記テキスタイルスパイラル構造の場合と同様に亀裂が進展する実経路を増加させて、コード１１に沿う方向の進展速度を抑制することができる（図３（ｂ）参照）。
【００２１】
上記構造における不織布１３としては、特に制限されるものではなく、いずれのものを用いることもできる。不織布の製法としては、カーディング法、抄紙法、エアレイ法、メルトブロー、スパンボンド法などがあり、これら製法によりウェブを作製することができる。また、メルトブロー、スパンボンド法以外のウェブでの繊維の結合方法として、熱融着、バインダによる方法、水流または針の力で繊維を交絡させる水流絡合法、ニードルパンチ法を好適に利用することができる。とりわけ、水流または針の力で繊維を交絡させる水流絡合法およびニードルパンチ法、並びに、メルトブロー、スパンボンド法により得られた不織布が好適である。
【００２２】
具体的には、例えば、厚さ０．０５〜２．０ｍｍ（２０ｇ／ｍ2の加圧下で測定）程度、目付（１ｍ2あたりの重量）１０〜３００ｇ程度のものを用いることができ、厚さが０．０５ｍｍ未満では不織布としての均一性を維持することが困難となる一方、２．０ｍｍ以上だと厚すぎて、本発明に係る亀裂進展速度遅延部材としては不適当となる。また、目付が１０ｇ未満では不織布自体の均一性を維持することが困難となる。さらに、不織布１３の材質としては、綿、レーヨン、セルロースなどの天然高分子繊維や、脂肪族ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリイミド、芳香族ポリアミドなどの合成高分子繊維、および、カーボン繊維、ガラス繊維、スチールワイヤなどを挙げることができ、隣接層と素材が異なる多層構造のフィラメント繊維でもよい。さらに、異なる材質を内層と外層に配置した芯鞘構造、または、米字型、花弁型、層状型等の複合繊維も用いることができる。
【００２３】
図４（ａ）に、本発明に係る補強層４のコード部分のさらに他の例の拡大部分斜視図を示す。図示する例では、コード１１の表面に、本発明に係る亀裂進展速度遅延部材のさらに他の例としての粒子を含有するゴム層１４が巻回されている。このような構造（以下、「粒子含有ゴムコーティング構造」と称する）のトリートからなる補強層４を用いることによっても、補強層４の端部Ｘで発生した亀裂の進展をコード１１の表面から分散させて、亀裂の進展経路を増加させることができ、結果として、コード１１に沿う方向の進展速度を抑制することが可能となる。
【００２４】
かかる粒子含有ゴムコーティング構造のトリートでは、比較的剛性の高いコード１１を圧縮によるコードの折れ（曲げ）対策に用いるとともに、図示するように、その周囲に粒子含有ゴム１４をコーティングすることで、亀裂は、コード１１表面の粒子１５から粒子１５へと進展することになる（図４（ｂ）参照）。これにより、上記構造の場合と同様に亀裂が進展する実経路を増加させて、コード１１に沿う方向の進展速度を抑制することができる。
【００２５】
上記粒子含有ゴムコーティング構造における粒子１５およびこれを含有するゴムについては、特に制限されるものではないが、粒子１５としては、例えば、粒径１００〜１０００μｍ程度の高分子繊維等を複数本束ねたもの（丸めたもの）や、高分子やカーボン、ガラス等からなる粒子などを用いることができ、かかる粒子は必ずしも同一形状、同一サイズのものを用いる必要はない。また、ゴムとしては、例えば、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＳＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンイソプレンゴム（ＳＩＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）等のジエン系ゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｈａｌ−ＩＩＲ）等のブチル系ゴムなどを挙げることができる。すなわち、粒子含有ゴムコーティング構造は、ゴム中にゴムとは異なる材質の微細な異物が分散された状態に形成すればよい。
【００２６】
上記亀裂進展速度遅延部材は、補強層４のうち、少なくとも折り返し端部Ｙよりタイヤ半径方向外側に延在する部分のコード１１表面に巻回されていればよく、これにより、補強層４の端部Ｘから折り返し端部Ｙに至る亀裂の進展抑制効果を得ることができる。
【００２７】
また、本発明において補強層４は、少なくとも一枚配置することが必要であるが、複数枚配置する場合には、少なくともタイヤ軸方向外側端が最もタイヤ半径方向外側に位置する補強層４のコード表面に、上記亀裂進展速度遅延部材を巻回する。例えば、図５にビード部近傍の部分断面図を示す本発明の空気入りタイヤの他の例においては、３枚配置された補強層４Ａ〜４Ｃのうち、タイヤ軸方向外側端が最もタイヤ半径方向外側に位置する補強層４Ｂについて、上記亀裂進展速度遅延部材を適用する。より好適には、複数枚の補強層４のうち、そのタイヤ軸方向外側端Ｘがカーカス３の折り返し端部Ｙのタイヤ半径方向外側まで延在するものの全てについて、上記亀裂進展速度遅延部材を適用することが効果的である。
【００２８】
補強層４を構成するコード１１としては、高剛性コードが好適であり、例えば、スチールコードやケブラーなどの高強度有機繊維よりなるコードを好適に用いることができる。コード１１は、複数本のフィラメントを撚り合わせた撚り構造または単繊維からなるモノフィラメント構造のいずれであってもよく、その打ち込み数は、例えば、５〜４０本／５ｃｍ程度とすることができる。
【００２９】
本発明においては、上記亀裂進展速度遅延部材の巻回されたコードを用いた補強層４をカーカス２のタイヤ軸方向外側に配置する点のみが重要であり、その他のタイヤ構造や構成部材、材質等については、常法に従い適宜選定することができ、特に制限されるものではない。例えば、図示はしないが、本発明のタイヤのクラウン部には、ゴム材により円環状に形成されて路面に接地するトレッドが配置され、このトレッド表面には適宜トレッドパターンが形成される。また、ビードコア２とトレッドの両端部との間を繋ぐ部分のカーカス３上にはサイドウォール部が配置され、タイヤの最内層にはインナーライナーが形成される。さらに、カーカス３とトレッドとの間にはベルト層が配設され、カーカス３のビードコア１２間に延びる本体部と、ビードコア２の周囲に折り返された折り返し部との間には、ビードコア２からタイヤ半径方向外側に向かい略半径方向に延びるスティフナーが配置される。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
タイヤサイズ１１／７０Ｒ２２．５、２８５／６０Ｒ２２．５の２種類の重荷重用ラジアルタイヤを作製した。補強層４の構造は、夫々下記の表１、２に示す通りとし、コード１１としては線径０．８６ｍｍのスチールコードを用い、打ち込み数は２５本／５ｃｍとした。なお、コード構造の異なる各補強層の寸法およびコード重量は同等であった。
【００３１】
表中、テキスタイルスパイラル構造における有機繊維コード１２としては、繊度２４１５ｄｔｅｘのＰＥＴコードをピッチ５ｍｍで巻回して用いた。また、不織布コーティング構造における不織布１３としては、ＰＥＴからなる厚さ１．５ｍｍ（２０ｇ／ｍ2の加圧下で測定）、目付１５０ｇのものを用いた。また、粒子含有ゴムコーティング構造における粒子１５としては粒径５００μｍのガラス粒子を用い、ゴムについては、入力時の亀裂成長抑制を図る観点から、天然ゴムベースとした。
得られた各比較例および実施例の供試タイヤにつき、ビード部耐久試験を行った結果を、下記の表１中に併せて示す。
【００３２】
ビード部耐久試験
ビード部耐久試験は、最高空気圧９００ｋＰａ、適用リム８．２５×２２．５、９．００×２２．５にて、最大負荷能力３１５０ｋｇの１．５倍の荷重で、半径１．７ｍのドラム試験機により、時速６０ｋｍ／ｈでビード部が破壊するまでタイヤを負荷転動させることによって行った。試験結果は、ドラムライフとして、比較例２のライフを１００としたときの指数で示した。このライフ指数が大なるほどビード部耐久性が高く、良好である。
【００３３】
【表１】
2005271638.tif 000003
【００３４】
【表２】
2005271638.tif 000004
【００３５】
上記表１、２中に示すように、コード表面に亀裂進展速度遅延部材が巻回された補強層を適用した実施例のタイヤにおいては、いずれも従来の補強層を用いた比較例に比しビード部耐久性が向上していることが確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の空気入りタイヤの一例のビード部近傍の部分断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係る補強層のコード部分の一例の拡大部分斜視図であり、（ｂ）は、テキスタイルスパイラル構造における亀裂進展のイメージ図である。
【図３】（ａ）は、本発明に係る補強層のコード部分の他の例の拡大部分斜視図であり、（ｂ）は、不織布コーティング構造における亀裂進展のイメージ図である。
【図４】（ａ）は、本発明に係る補強層のコード部分のさらに他の例の拡大部分斜視図であり、（ｂ）は、粒子含有ゴムコーティング構造における亀裂進展のイメージ図である。
【図５】本発明の空気入りタイヤの他の例のビード部近傍の部分断面図である。
【図６】コードに沿う方向への亀裂進展のイメージ図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ビード部
２  ビードコア
３  カーカス
４、４Ａ〜４Ｃ  補強層
１１  コード
１２  有機繊維コード
１３  不織布
１４  粒子を含有するゴム層
１５  粒子
【図１】
2005271638.tif 000005
【図２】
2005271638.tif 000006
【図３】
2005271638.tif 000007
【図４】
2005271638.tif 000008
【図５】
2005271638.tif 000009
【図６】
2005271638.tif 000010