JPH11286206A

JPH11286206A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPH11286206A
Application number: JP10089723A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Sato; 至孝佐藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ケーブル構造のビードコアにおける疲労破壊
を抑制することによって、ビード部の耐久性を向上し
た、空気入りタイヤを提供する。【解決手段】１本の芯線の周囲に、該芯線より細径の
金属側線の複数本を略螺旋状に巻き付けた側線層を少な
くとも３層配置して成る、ビードコアを、ビード部に埋
設した空気入りタイヤにおいて、ビードコアのいずれか
少なくとも１つの側線層は、表面残留応力がゼロあるい
は圧縮側にある金属側線で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気入りタイ
ヤ、とくに高負荷の下に高速で使用される空気入りタイ
ヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高負荷の下に高速で使用される
空気入りタイヤ、例えば航空機用空気入りタイヤでは、
その走行時にビード部に大きな応力が作用するため、こ
のような応力に耐え得る強度のビードコアをビード部に
据える必要がある。

【０００３】従来、高強度のビードコアとしては、例え
ば特開昭53−51804 号公報に記載されている、１本の芯
線の周囲に、該芯線より細径の金属素線の複数本を略螺
旋状に巻き付けた層の複数を配置して成る、いわゆるケ
ーブル構造のものが知られている。このケーブル構造
は、断面が四角形や六角形のビードコアと比較して強度
的に優れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のビードコアをそなえる空気入りタイヤでは、長期間の
使用に伴って、ビードコアの芯線の外側、とりわけ最外
層の内側の層を構成する金属素線に、疲労破壊が発生す
る結果、ビード部の耐久性が低下することが問題となっ
ている。すなわち、空気入りタイヤを高負荷の下に高速
で使用すると、そのタイヤのビードコアには、大きな外
力が作用して捻じりが繰り返し加わる結果、ビードコア
の芯線の外側を構成する金属素線において、引張り変形
および圧縮変形が繰り返され、この変形に伴う繰り返し
応力によって、金属素線の表面から塑性変形が発生し、
最終的に疲労破壊に到るのである。この現象は、特に最
外層の内側の層を構成する金属素線において顕著である
ことが判明した。

【０００５】従って、この発明の目的は、ケーブル構造
のビードコアにおける疲労破壊を抑制することによっ
て、ビード部の耐久性を向上した、空気入りタイヤを提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、１本の芯線
の周囲に、該芯線より細径の金属側線の複数本を略螺旋
状に巻き付けた側線層を少なくとも３層配置して成る、
ビードコアを、ビード部に埋設した空気入りタイヤにお
いて、ビードコアのいずれか少なくとも１つの側線層
は、表面残留応力がゼロあるいは圧縮側にある金属側線
で構成することを特徴とする空気入りタイヤである。

【０００７】ここで、芯線の径が金属側線の径の1.3 倍
以上であること、そして金属側線は、径ｄが1.0 〜3.0
mmかつ破断伸びが（6.5 ｄ＋16.5）^1/2％以上であるこ
と、が実施に当たり好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１に、この発明の空気入りタイ
ヤの典型例として、航空機用タイヤについて示す。図に
おいて、１は１対のビードコアであり、これらビードコ
ア１間でトロイド状に延びるカーカス２を骨格とし、こ
のカーカス２のクラウン部の径方向外側に、複数層のベ
ルト３およびトレッド４を配置して成る。なお、トレッ
ド４には、タイヤの赤道面Ｏにそって延びる複数本の周
溝およびこれら周溝を横切る向きに延びる横溝を適宜配
置してある。

【０００９】カーカス２は、タイヤの赤道面Ｏに対し
て、実質上直交する向きに延びるテキスタイルコードの
多数本からなるカーカスプライを複数枚積層して配置
し、その大部分のカーカスプライをビードコア１のまわ
りでタイヤの内側から外側に巻き回して折り返した、タ
ーンナッププライ2aと、その折り返し部の外側に沿って
ビードコア１まで延ばしたダウンプライ2bと、を組み合
わせて成る。

【００１０】ベルト３は、タイヤの赤道面Ｏに対して傾
斜して延びかつ隣接相互で平行に配列した多数本のテキ
スタイルコードをゴムで被覆した、プライの複数枚を、
その積層プライ間でコードが互いに交差する配置で重ね
合わせた構造、またはタイヤの赤道面Ｏに沿って延びる
多数本のテキスタイルコードをゴムで被覆した、プライ
の複数枚を重ね合わせた構造、のいずれかの構造あるい
は両者の組み合わせ構造から成る。

【００１１】そして、上記ビードコア１は、図２および
３に示すように、１本のリング状鋼線による芯線５と、
この芯線５の周囲に、該芯線５より細径の鋼線による側
線６の複数本を略螺旋状に巻き付けた側線層を少なくと
も３層、図示例では４層の側線層7A〜7Dを配置して成
る。これら側線層7A〜7Dは、その巻き方向が層間相互で
逆になる組み合わせが少なくとも１組あればよく、換言
すると、２層間で巻き方向が逆であれば、残りの層間に
おける巻き方向が同じでもよいが、巻き方向は層間相互
で全て逆にすることが好ましい。なぜなら、層間相互の
巻き方向が逆になると、ビードコアの断面形状がより真
円に近づき、タイヤ製造時のビードコアにカーカスが均
一に巻きつけ易くなるからである。

【００１２】ここで、ビードコア１のいずれか少なくと
も１つの側線層は、表面残留応力がゼロあるいは圧縮側
にある側線６で構成することが、肝要である。なぜな
ら、側線の表面残留応力が引張側にあると、特に側線の
表面には、引張変形を受けた際に引張歪が加わって、疲
労破壊が進行し易くなるためである。すなわち、空気入
りタイヤが高負荷の下に転動される際、タイヤのビード
コアの側線とくに最外層の内側の側線において、大きい
引張りと圧縮変形による繰り返し応力が付加されるた
め、この応力により各側線には表面から塑性変形による
亀裂が発生し、特に側線の表面では、側線表面の残留応
力が引張側の場合に同圧縮側と対比して、亀裂の進展が
速くなって最終的に側線が破断する。従って、ビードコ
アの疲労破壊に対する耐性、いわゆる耐疲労破壊性は、
表面残留応力がゼロまたは圧縮側にある側線にて、ビー
ドコアのいずれか少なくとも１層、好ましくは最外層の
内側の層を構成することによって、格段に向上するので
ある。勿論、全ての側線層を、表面残留応力がゼロまた
は圧縮側にある側線にて構成することによって、耐疲労
破壊性はさらに改善される。

【００１３】ちなみに、側線の表面残留応力は、例え
ば、ダイス引き抜き後の側線を、複数のローラーに通し
て、引張りおよび曲げ歪みを適正に与えることによっ
て、ゼロまたは圧縮側に移行できる。

【００１４】また、芯線１の径が側線６の径の1.3 倍以
上であることが好ましい。すなわち、芯線１の径が側線
６の径の1.3 倍未満では、芯線１に巻き付ける側線６の
本数が少なくなり過ぎて、ビードコアに必要とされる強
度を与えるために、側線層の層数を多くしなくてはなら
ず、その結果ビードコア径が太くなって重量の増加、
ひいてはタイヤ重量の増加という、不利をまねく。

【００１５】一方、側線は、径ｄが1.0 〜3.0 mmかつ破
断伸びが（6.5 ｄ＋16.5）^1/2％以上であることが、好
ましい。すなわち、側線の径ｄが1.0 mm未満では、側線
１本当たりの強力が小さくなるため、ビードコアに必要
とされる強度を確保するのに側線層の側線本数を多くす
る必要があり、ビードコアの生産性が低下する要因にな
る。一方、側線の径ｄが3.0 mmをこえると、ビードコア
製造時の側線の型付けが難しくなり、これもビードコア
の生産性が低下する要因になる。

【００１６】そして、側線の径ｄが1.0 〜3.0 mmの範囲
において、破断伸びを（6.5 ｄ＋16.5）^1/2％以上とす
るのは、側線の破断伸びが（6.5 ｄ＋16.5）^1/2％未満
になると、側線表面が塑性変形し易くなる結果、上述し
た、タイヤ転動時のビードコアに引張りと圧縮変形が繰
り返し付加された際の問題が、より顕著になるからであ
る。なお、この式（6.5 ｄ＋16.5）^1/2は、各種実験に
より経験的に導かれたものである。

【００１７】一般に、径が1.0 〜3.0 mmの鋼線は、ダイ
ス引き抜きによって製造され、その破断伸びは通常1.0
〜3.0 ％の範囲にあり、この鋼線の破断伸びを（6.5 ｄ
＋16.5）^1/2％以上とするには、引き抜き後に、例えば
340 〜460 ℃の温度範囲に保持した加熱炉中にて、所定
の破断伸びが得られるまで熱処理を行えばよい。

【００１８】さらに、ビードコアの最外側を構成する側
線層の内側の側線層における、ゴム侵入率を15％以上、
より好ましくは30％以上とすることが、有利である。こ
こで、側線層におけるゴム侵入率とは、側線層における
側線相互間の隙間に侵入したゴムの側線層における比率
である。具体的には、タイヤから採取したビードコアを
その軸線と直交する面で切断して撮影した、切断面の写
真に基づいて、最外側の側線層の側線とその内側の側線
層の側線との各接点を結ぶ多角形の外接円、および同内
側の側線層の側線とさらにその内側の側線層の側線との
各接点を結ぶ多角形の外接円、の間に挟まれた領域の面
積Ａ、そして最外側の側線層の内側の側線層を構成する
側線の総面積Ｂを測定し、次式（ゴムが侵入している領域の面積）／（Ａ−Ｂ）×100 （％）にて算出する。

【００１９】このゴム侵入率を、ビードコアの最外側を
構成する側線層の内側の側線層において15％以上とする
のは、ゴムが侵入し得る空隙を側線層の15％以上にし
て、この空隙にゴムを確実に侵入させることによって、
タイヤ転動時のビードコアに引張りと圧縮変形が繰り返
し付加された際に、側線層間および層内での側線相互の
接触力を減少して、側線表面の塑性変形を抑制するため
である。これによって、側線の耐疲労破壊性を、さらに
改善することができる。すなわち、従来のケーブル構造
のビードコアでは、最外側を構成する側線層の内側の側
線層での耐疲労破壊性がとりわけ劣っているため、当該
側線層のゴム侵入率を15％以上にすることが有効であ
る。そして、当該側線層より内側の側線層についても同
様にゴム侵入率を15％以上にすることによって、ビード
コアの耐疲労破壊性がさらに向上されるのは勿論であ
る。

【００２０】なお、側線層の空隙にゴムを確実に侵入さ
せるには、ビードコアの製造に先立って予め側線となる
鋼線にゴムを被覆しておくか、またはビードコアの製造
時に各側線層の巻き付け形成後にその周囲にゴムシート
を巻く作業を行ってから、加硫成形を行う手法、あるい
は側線層の側線相互間隔を開けて成形後のビードコアの
外側からゴムの押圧侵入をはかる手法などが、有利に適
合する。

【００２１】

【実施例】図１に示したタイヤのビードコアとして、図
２および３に示した構造のビードコアを表１に示す仕様
の下に適用し、サイズ46×17Ｒ20／30PRの航空機用ラジ
アルタイヤを試作した。

【００２２】なお、この発明に従うビードコアは、次に
示す処理を施すことによって、その側線の表面残留応力
を圧縮側になるように調整した。すなわち、千鳥足状に
配列した９個のローラー（径：15mm）間にフィラメント
を通したのち、これらローラー群のローラー軸と直交す
る向きにローラー軸を配して、同様に千鳥足状に並列さ
せた、９個のローラー間にフィラメントを通す工程にお
いて、各ローラーのフィラメントに対する押し込み量を
適宜調節し、所望の表面残留応力とした。

【００２３】この側線の表面残留応力については、ビー
ドコア製造前の側線に供する鋼線を長さ10cmで切り取
り、各鋼線表面のめっきを過硫酸アンモニウム水溶液に
より除去し、次いで、図４に示すように、各鋼線の半周
部分をその長手方向にラッカーで被覆してから、50℃の
硝酸水溶液（濃度：50vol ％）中でエッチングを施し、
このエッチング後に鋼線の曲がりが最大となったときの
曲がり量を表面残留応力量として測定した。なお、エッ
チング前に鋼線が曲がっている場合は、エッチング前後
の曲がり量の差を求めて表面残留応力量とした。そし
て、表面残留応力が引張りか圧縮かの判定は、図５に示
すように、エッチングされた側に鋼線が曲がった場合を
圧縮、ラッカー被覆側に曲がった場合を引張りとした。
表１には、ビードコアの各側線層を構成する全ての鋼線
の平均値として、表面残留応力量を示した。

【００２４】また、破断伸びは、JIS Ｚ2241の規定に準
拠して測定し、ゴム侵入率は、上述したように、ビード
コアの切断面の写真から求めた。

【００２５】かくして得られた各試作タイヤについて、
耐疲労破壊性を評価した。その評価結果を、表１に併記
する。なお、耐疲労破壊性は、タイヤをドラム試験機の
リム（サイズ45×16−20）に組み込んで17.1kgf ／cm²
の空気圧に調整し、負荷荷重：16700kgfおよび速度：64
km／ｈでの走行を、１時間に10分間の割合で800 時間に
わたって行い、試験後のタイヤを解剖してビードコアの
最外側の側線層の内側の側線層における側線を30cmの長
さで切り出し、その引張り強さを引張試験機にて測定
し、新品タイヤにおいて同様に測定した側線の引張り強
さを100 としたときの指数で表示した。この値が100 に
近いほど、側線の強力低下が小さく、耐疲労破壊性に優
れている。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１において、発明例と側線の表面残留応
力が引張り側にある比較例との比較から、側線の表面残
留応力が圧縮側になるにつれて、耐疲労破壊性は向上す
ることが明らかである。

【００２８】

【発明の効果】この発明によれば、従来技術の問題点で
ある、長期使用に伴うヒードコアの疲労破壊に起因し
た、ビード部の耐久性低下を有利に抑制することがで
き、耐久性に優れた長寿命のタイヤを提供し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のタイヤの幅方向断面を示す図であ
る。

【図２】この発明に従うビードコアの斜視図である。

【図３】この発明に従うビードコアの断面図である。

【図４】側線の表面残留応力の測定要領を示す模式図で
ある。

【図５】側線の表面残留応力の測定要領を示す模式図で
ある。

【符号の説明】

１ビードコア２カーカス３ベルト４トレッド５芯線６側線 7A〜7B 側線層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１本の芯線の周囲に、該芯線より細径の
金属側線の複数本を略螺旋状に巻き付けた側線層を少な
くとも３層配置して成る、ビードコアを、ビード部に埋
設した空気入りタイヤにおいて、ビードコアのいずれか
少なくとも１つの側線層は、表面残留応力がゼロあるい
は圧縮側にある金属側線で構成することを特徴とする空
気入りタイヤ。
【請求項２】芯線の径が金属側線の径の1.3 倍以上で
ある請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】金属側線は、径ｄが1.0 〜3.0 mmかつ破
断伸びが（6.5 ｄ＋16.5）^1/2％以上である請求項１ま
たは２に記載の空気入りタイヤ。