JPS63106103A - 重荷重用高圧空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 高内圧で高荷重下に使用される空気入りタイヤなかでも
、航空機や、超高速電車（リニアモータカーなど）に用
いる走行車輪の如き、とくにか酷な条件で供用されるよ
うな、特異の使途で適合すべき重荷重用高圧空気入りラ
ジアルタイヤの開発研究の成果に関連して以下に述べる
。

近年来めざましい省エネルギー化の動向の下における、
運ｔａ物量の著大な拡張の如き要語に沿うためには、例
えば航空機用タイヤにおいてかねてより至上とされる軽
量化ニーズに、応えることが先決といえる。

この種の高内圧の重荷重用高圧空気入りタイヤは、これ
まで専らバイアス構造カーカスが用いられたが、多数プ
ライの使用を要するのて、元来タイヤの軽量化に馴染ま
ず、これがラジアルタイヤについて検討され始める発端
となったわけである。

（従来の技術） 特開昭６１−７１２０６号公報には、ラジアル構造カー
カスにて、バイアス構造カーカスに代替することに由来
した、航空機用タイヤにおける衝撃緩和能の不足を補う
ことに主眼をおいた、主として補強用コードの材質の選
択に関連して開示されている。

航空機用タイヤ又はこれに類似の使途に供される重荷重
用高圧空気入りラジアルタイヤは、軽量化に関してはも
とよりバイアスタイヤに比べて有利であるか使用条件か
厳しいのて、補強のための材料、構造につき、未だ決定
的でなく、研究模索の段階にあり、ただカーカスを取巻
くベルトに関してその高速時耐久性の面からカーカスの
クラウン円周に対し事実上０°に近い角度配列になる有
機ａｙｓコードの層を含む複数コード層の配ｌがむしろ
一般的とされ、ここに芳香族ポリアミド繊維をはじめ、
ナイロン、ポリエステル、レーヨンなども検討されつつ
ある。一方力−カスについてはラジアル構造とすること
以外は材質も含めて格別な提案は行われていない。

（発明か解決しようとする問題点） この種のラジアルタイヤはそのビート部に、高圧の空気
光てん（１０〜１６ｋｇ／Ｃｍ”）及び荷重の負荷によ
る変形でカーカスプライのコードに加わる張力のため、
ビードコアのまわりに巻返した折返し部に対する引抜き
力が働くことのほかに、カーカスのプライ層間でぜん断
力も作用し、しかもタイヤか転動することによって反復
されることか原因でプライセパレーションに発展する。

ところかこれに対する付加補強材の使用はタイヤの軽量
化と逆行するのは、云うまでもない。

（問題点を解決するための手段） ビート部て、ビードコアのまわりに複数のプライを巻付
けるとき、ビードコアと直接に接触するプライも含めた
少なくとも１プライはタイヤの内側から外側へ巻返し残
余の少なくともｌプライは上記巻返しの余端で形成され
る折返し部の外側と重ね合わせた、いわゆるアップタウ
ン端止めとすることにより、カーカスの折返し端部に作
用する上述の引抜き力を有利に低減することかできる。

それというのは、ターンアッププライとターンダウンプ
ライ間て、互いにビートのまわりに逆向きの引張り力が
相殺されるからて、ここにビードコアから離れる程、そ
のカーカスプライのビードコアを中心とするコード張力
に甚くモーメントか大きく、その上記のアップダウン端
止めによるつり合いの下でビート部分での曲げ剛性が高
くなって負荷時のビート部カーカスの層間せん断歪も小
さくなり、耐セパレーション性か改善される。

しかしその一方でビード部剛性が高められた分、高速走
行時におけるクラウン部の成長か大きくなり、高速耐久
性の点で不利になるのて、このようなりラウン部の成長
を抑制するためには、カーカスのクラウン域を取巻いて
カーカスよりも高弾性率である有機ｍｍコードの平行配
列になる複数層のベルトを、そのうち少くとも１層はク
ラウン円周に対し事実上０°に近いコード配列角度残り
は該円周を挟み互いに小角度で交差する向きのコード配
列角度で積層構造とすることが必要であって、もちろん
ベルトの全居クラウン円周に対し事実上Ｏ°に近いコー
ド配列角度であることは、さらに好ましい、ここにアラ
ミドｍｍコードが一般的であるが近年それ以外の例えば
芳香族ポリエステル、高弾性高強力ビニロンなどの使用
も試みられている。

以上のべたところにおいてこの発明は、互いに平行な配
列の繊維コードより成る複数のプライな、タイヤの事実
上のラジアル面に沿うコード角度配列にてタイヤの左右
に対をなすビードコアのまわりて、これと直接に接触す
るプライな含めた少なくともｌプライはタイヤの内側か
ら外側へ巻返し、残余の少なくとも１プライは上記巻返
しの余端で形成される折返し部の外側と重ね合わせた、
アウプ・ダウン・タイプ・トロイド状ラジアル構造のカ
ーカスと、このカーカスのクラウン域を取巻いてより強
力な、初期弾性率が少なくとも１５０ｇ／ｄである有機
繊維コードの平行配列に成る複数層を、少くとも１層は
クラウン円周に対し事実上Ｏ″に近いコード配列にて８
１層したベルトとを主補強としてそなえ、 カーカスのプライは、１７７℃での熱収縮率が１．０％
以上て、１０．０％以下の物性をもつ有機繊維コードか
らなり。

ビードコアは、１本の芯線のまわりに鋼線をらせん状に
巻きつけてなる実質的に円形の断面を有するケーブルビ
ードコアであるか又はプライの巻返し域に面して少なく
とも部分的に円又はだ円状のラウンド断面輪郭を呈する
滑らかな表面をもつＪＩＳ硬さ７０″〜９６°の範囲の
ゴム又はプラスチックスの被覆を有するビードコアであ
ることを特徴とする、重荷重用高圧空気入りラジアルタ
イヤである。

第１図にこの発明の構成を模式図であられし図ｒ１１１
はビートワイヤ、２はカーカスプライの外側へのカーカ
ス折返し部、３は同じく内側へ巻下ろした端止め部、４
はクッションゴム、５．６はベルトて、ベルト５はクラ
ウン円周に対し事実上０°に近いコード角度配列とした
層、ベルト６はやや太き目のコード角度配列とした、カ
ーカスと隣接する層である。

カーカスはこの発明に従い互いに平行な配列のｍｍコー
ドより成る複数のプライな、タイヤの各突上のラジアル
面に沿い、従ってタイヤのトレッド赤道に対し９００、
せいぜい７５°程度以上のコード角度配列にて、図のよ
うなアップ・ダウン・タイプ・トロイド状ラジアル構造
とし、そのプライは１７７℃での熱収縮率が１．０％以
上、　１０．０％以下の物性をもつコードとくにナイロ
ン（６、５６，及び４６）、ポリエステル、レーヨン及
びビニロンなどが適合する。

カーカスは従来第２図（ａ）のようにど−ドコア１のま
わりにタイヤの内側から外側へ巻折した折返し構造を通
例としたのに対してこの発明では第１図につき述べたと
ころのほか第２図（ｂ）のように例えば４枚プライのう
ち３プライを巻き返し、残り１プライを巻下げるような
端止め構造にしてもよい、　ビードコアｌは、上記のア
ップダウン端止め構造としたカーカスプライの巻付は部
にてそれらに作用する張力が著大なため、その断面形状
が角張っていると、タイヤの稼動中そこに（動＜摩擦力
の繰返し作用にて損傷、切断のおそれかあるほか、タイ
ヤの加温に際しモールドへの充填とその後のブラダ−に
よる加圧のため、生タイヤのビート部足幅が狭くされる
ときにカーカスの巻返し城で若干の滑りかないとプライ
のコード乱れを生じ、また滑りだけではコード乱れをな
くすことかてきないことから、第３図に示したようなほ
ぼ円形断面を持つケーブルビートその他、第４ＵＡ（ａ
）〜（ｄ）に示したような多角形断面の場合はとくに、
少くともプライの巻返し城に面して部分的に円又はだ円
形のラウンド断面輪郭を呈する硬質のゴム又はプラスチ
ックスの被覆７を有するものとする。ケーブルビートと
しては１本の芯線のまわりに鋼線を２層乃至５層らせん
状に巻きつけてなる実質的に円形の断面を有するもので
あり、芯線としてはスチールワイヤのみならず有ｍａｉ
ｍコード、樹脂成型物、炭素繊維と樹脂との複合体でも
よいが単線スチールワイヤが好ましい、もちろんビード
コアｌはワイヤ素線や矩形断面の線条をインシュレーシ
ョンゴムにより相互接着したものを用いることができる
。ビードコアｌの被［７７に用いるゴムは、　ＪＩＳ硬
度７０°〜　９６°の範囲で適合する。

そして上記したタイヤの放流の際におけるビート部コー
ド乱れの回避を助長するため、カーカスのプライは、・
１１７　”Ｃでの熱収縮率が１．０〜１Ｏ００％の物性
を有することが必要て、とくにカーカスのプライ枚数が
多いとき、コードのビートからビートに至るパス差を是
正するためにも役立つ。

次にカーカスプライのアップ・ダウン端止めによりビー
ト部付近での曲げ剛性が高まり負荷時のビート部におけ
るカーカス層則せん断歪は小さくなって耐セパレーショ
ン性が増強される反面、この剛性が大きくなった分たけ
、高速走行時におけるクラウン部の成長が増してこれは
高速耐久性の面で不利になるのて、この成長を抑制する
ため、ベルト６について弾性率が１５０ｇ／ｄ以上の物
性をもつ有機繊維コード、たとえば一般的にアラミド繊
維（次の化学構造式 ％式％：５０ でそれぞれ示されるケブラーやＨトラ０など）や高弾性
高強力ビニロンなどが適合する。

第５図にベルト６の補強層積層の要領を図解し、図中８
が有機繊維コード、９はコーティングゴムてあり、各補
強層は、第５図（ａ）のようにカーカス側から順次に幅
狭とする場合に限らず、同図（ｂ）のように最外層にて
最小幅とし残りを同一幅としてもよく、さらには第５図
（Ｃ）のように、各補強層につきその全幅のほぼ０．６
倍にわたる中央域を除外した両側域に配列する有機繊維
コード８′につき撚縮みか少くとも１％程度、５％程度
までて、より大きいものとすることか、実施上好適であ
る。

ここにｍ縮みというのは１通常３〜１５にわたり、一般
にフィラメントの引揃え束に撚りを加えることによって
コードの長さが短くなった寸法の元長さに対する百分率
であられし、この値が大きい程、そのコードの切断伸び
が増加することが、コード材質が同一系統（たとえばケ
ブラとケブラ、ケブラとＨＭ−５０、ナイロン６とナイ
ロン６６など）について認められている。ここに片撚り
又は単撚りコードでは撚り数が増す程撚り縮みは大きく
なるが双撚つまり下撚りと上撚りて相互に逆の撚りか加
えられたときには上、下撚数が撚縮みに与える寄与は異
なり、この場合も撚縮みの大きいコードは切断伸度が大
きいのて、他の要求特性。

例えば疲労性、強力特性などを考慮して上撚りと下撚り
の撚り数を決定し、撚縮みを増すことかできる。

（作　用） ラジアル構造のビート部には、内圧及び荷重が加った時
のカーカスコードに加わる張力（第６図（ａ）　（ｂ）
参照）ａ、ｂ、ａ’　、ｂ’によりビードコアｌに巻き
返されたカーカス端部を引抜こうとする力が働くシ更に
荷重時のカーカスの変形によるカーカス層間に働く剪断
歪がある。これらが繰り返し入力されることにより、ビ
ート部にセパレーションが発生すると考えられる。従っ
て、カーカス端部の引抜き力とカーカスの変形を抑止す
る為に従来は種々の補強材を使用してきた。しかしこれ
ら補強材を豊富に用いれば、それたけタイヤ重量は増加
し、本来の航空機用ラジアルタイヤのニーズから外れた
ものになってしまう。

これに対し左右１対以上のビードコアとそのまわりに巻
き付けて形成されるラジアル状カーカスにおいて、タイ
ヤの内側のカーカス層は内側から外側に向って折返し、
最外層から数えて少なくとも１層以上のカーカスは、外
側から内側へ向って折返す、この様な構造をとることに
より、折返し端部の引抜き力に関し、減少させることが
可能となる。つまり従来のように一方向のみに折返され
た場合には、一方向のみに集中して引抜き力が発生する
のに反し互いに逆方向に力が働き相殺される。又最外層
のカーカスになる程ビードコアを中心としたカーカスコ
ード張力によるモーメントが大きく効果的である。更に
この様に張力の加えられたカーカス層が形成するビート
部は非常に曲げ剛性か高くなり、負荷時のビート部カー
カス層間剪断歪も小さくなり、耐セパレーション性も良
くなる。一方ビート部の剛性が大きくなった分、高速走
行時ではクラウン部の成長が大きくなり高速耐久性に不
利となる。従つてクラウン部の成長を抑止する為に弾性
率が１５０　ｇ／ｄ以上のコードを用いて周方向にほぼ
平行に設置したベルと必要なのである。またビードコア
に巻付けたカーカスプライのコードには多大な張力が働
くが、ビードコアの形状が多角形であるとワイヤとコー
ドとの繰返し摩擦力により容易にコードが切断してしま
うという現象があり、ビードコアの断面形状は円又は楕
円でなければならない、ここて、多角形のビードコアで
もその周辺に硬質ゴムやプラスチックスなとで補強しＴ
ＯＴＡＬの断面形状を円又は楕円形にしたものでも良い
、もう１つの理由はタイヤの製造時においてビードコア
周辺のカーカスとビードコアとの間で多少の滑りが必要
であることである。特に加硫釜封入時に左右のビードコ
ア間中が狭くなる為に、滑りが無いとビート部のカーカ
スコードは極端に乱れてまう、たとえ滑りがあってもこ
のような乱れは多少存在する為にカーカスコードの材質
が重要となるので加硫時でのコードの収縮を利用してこ
のような乱れを修正する事が必要である。

ビート被覆に用いるゴムやプラスチックスの硬度が７０
°以下であるとビートに巻きつけたカーカスコードとビ
ードコアとのこすれによるカーカスコードの摩滅を防止
する効果が期待できず、またカーカスコードとビードコ
ア間の剪断歪も増大し、カーカスプライ端耐久性が低下
してしまう。

一方、ビート被覆に用いるゴムの硬度が９６＠以上であ
ると未加硫時の作業性が悪く、実用的ではないし、又カ
ーカスプライ被覆ゴムとの加硫後の接着性も確保し難い
。

本発明において、ビードコアとして前記ケーブルビード
を用いれば、硬度７０°〜９６°のゴムで被覆しなくて
も同様の効果を奏することかでき好ましい。

カーカスの熱収縮が必要なもう一つ理由はカーカス層枚
数が多いときにはコードのビードルピードパス差を是正
する為に、収縮が必要なことである。すなわち、カーカ
ス用コードとしては１７７℃での熱収縮率が１．０％以
上必要である。

（実施例） 第１図に示した補強構造にて航空機用ラジアルタイヤを
試作した。タイヤサイズは１１４６　ｘ　１８Ｒ２０で
ある。この場合のコード種としてはアラミドコードとし
てデュポン社のケブラと帝人社のＨＭ−５０を用いた。

コードデニール（上、下撚数）は共に３０００ｄ／３（
１８Ｘ　１８）にし、所定の接着剤熱処理を行った後使
用した。

次にカーカスはこの試作では円周に対して９０″とした
が、一般には９０〜７０′″程度まで可能である。コー
ド種として６６ナイロンの１８９０　ｄ／３（２５ｘ２
５）とケブラ１５００／２（３２ｘコ２）を各々４層カ
ーカスとした。ベルト５プライの打込み数については各
々材質により使い分は単位中あたりの強力か一定となる
ようにした。

ビート・コアについて、比較例１及び比較例６において
は、六角ビートすなわち強度：１４０　ｋｇ／　１本の
鋼線を所定の径にて碌り返し巻きＴＯＴＡＬ　１８５の
巻き数て、ＦＩｒ面形状が六角形になるように段列な揃
えたものを用いた。実施例２，３，４，７゜８及び比較
例５，９．１０においては第３図のケーブルビードを用
いた。第３図のケーブルビートは直径５．０　ｍｍの芯
スチールフィラメントのまわりに直径２．２１の鋼線を
４層、一層毎に逆方向にらせん状に撚り製造した。

即ち、撚り構造はｌ　Ｘ　５．Ｏｍｍ　＋　（１１＋１
７＋２３＋２９）ｘ　２．２ｍｍて、撚りピッチは内層
側より１．２層は６回巻／周て、３．４層は５回巻／周
とした。

実施例１１においては、第４図（ａ）に示したビードコ
アを用いる。このビードコアは例えば以下のようにして
製造される。

表−Ｉに示すゴム配合物をパンバリーミキサーにて混練
し、３〜５■の厚みで所定の巾にシート状として準備す
る。これを被覆シートとして前記六角ビートに巻きつけ
ていき、所定の厚さとする。てきたものを断面円形のモ
ールドにて最適加硫度の１／２の半加硫状態まで加流し
、これを供した。

表−Ｉ 天然ゴム　　　　　　　　　　　　５０重量部ＳＢＲ１
５０７５０ カーボンブラツク）ＩＡＦ　　　　　　　８０アロマチ
ツクオイル　　　　　　　　４ＺｎＯ８ 硫ｖｉ１０ 表−■のゴム組成物のタイヤ加硫酸後のＪＩＳ硬度は８
０°であった。

実施例１１においては第４図（ａ）のビードコアを用い
たが第４図（ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ）でビードコ
アも同様にして製造でき、同様な効果を奏し得る。

第５図にはこの発明に用いたベルトの断面図を示し、ま
た第６図にはこの発明に用いたビート部のカーカス構造
を従来のものと比較して示した。

以下これら構造、材料を用いたときのタイヤ性ｆｌを表
−■に示す。

比較例１は一方向に折返したカーカス構造であるか、ビ
ート耐久性か不充分でありカーカスの折返し端部にてセ
パか発生した。又高速耐久ドラム−にでビート部にてカ
ーカスコードか切断したが、これは六角ビートを用いた
為と考えられる。実施例２，３，４．ＩＩはこの９．明
を適用したものであるが、高速耐久性、ビート耐久性共
に充分なる性能を持っている。

比較例５はカーカス材にケブラを用いたが、ビート耐久
テスト中にサイド部にてケブラコードが破断した。又水
圧テストでも同様の現象が起ったか、非破断部のコード
にウェーブ（コードの波打ち）や、局部的な撚戻りが発
生していた。特に内側のカーカスコード程その程度が大
きかった。

比較例６は、実施例３のケースに六角ビートを用いたも
のであるが比較例１と同様に高速耐久テストにてビート
部のカーカスコードが破断した。

又ビード耐久テストにおいても不充分なレベルであり、
やはり同種の故障が発生した。

実施例７はベルトの中央部と肩側部でケブラの撚数を変
えて撚縮を変えたものであるが、小央部は３０００　ｄ
／３　（１８ｘ　１８）　、　１部（：１３０００　ｄ
／：１（２１ｘ２１）のコード構造として用いた。

実施例８はベルト構造図−ｒｖ　（ｃ）を適用し、実施
例７と同じケブラコードを使用したものであるが、高速
耐久、ビート耐久共に充分なレベルを示している。

比較例９はベルトとしてコードを周方向より測定して２
５°の角度にて埋設した層を４層使用し、断面形状とし
ては図−■の（Ａ）と同様にした。そして各層は相互に
交錯するように設置して適用したか、高内圧、高速の為
ベルト部にてセパレーションを発生している。

比較例１０はベルトコードとして６６ナイロン１８９０
ｄ／２／２（２２ｘ　２２）を用いた例であるが初期弾
性率か不足し、クラウン部の成長か大きく、そこの部分
でトレッドとベルト間でのセパレーションが発生した。

以上の様にビート・ワイヤー又はビート・ワイヤー複合
体の断面形状、カーカス層のビート・ワイヤ一部での折
返し構造、及びカーカスコードの材質、ベルト層の構造
、コード物性が耐久性に重要な要因である事は明らかで
ある。

（発明の効果） この発明により航空機用タイヤのような使途に供する高
荷重高圧空気入りラジアルタイヤのビート部耐久性を、
高速耐久性にあわせ有利に改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は要部断面図、 第２図はビート部の区分図、 第３図はビードコアの断面図、 第４図は変形例の断面図、 第５図はベルトの断面図、 第６図はカーカスプライの折返し部引抜力の挙動説明図
である。 ｌ・・・ビードコア　　　　２・・・カーカス折返し部
３・・・巻返し端止め部　　４・・・クッションゴム５
・・・ベルト 第１図 第２図 第３図 第４図 （０）　　　　（ｂｌ　　　　（Ｃ）　　　　＋ｄ）第
５図 ｔｏ）（ｂ）（Ｃ１ 第６図 （０）（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互いに平行な配列の繊維コードより成る複数のプラ
   イを、タイヤの事実上のラジアル面に沿うコード角度配
   列にてタイヤの左右に対をなすビードコアのまわりで、
   これと直接に接触するプライを含めた少なくとも１プラ
   イはタイヤの内側から外側へ巻返し、残余の少なくとも
   １プライは上記巻返しの余端で形成される折返し部の外
   部と重ね合わせた、アップ・ダウン・タイプ・トロイド
   状ラジアル構造のカーカスと、このカーカスのクラウン
   域を取巻いて初期弾性率が少なくとも１５０ｇ／ｄであ
   る有機繊維コードの平行配列に成る複数層を、少なくと
   も１層はクラウン円周に対し事実上０°に近いコード配
   列にて積層したベルトとを主補強としてそなえ、 カーカスのプライは、１７７°での熱収縮率が１．０％
   以上て、１０．０％以上の物性をもつ有機繊維コードか
   らなり、 ビードコアは、１本の芯線のまわりに鋼線をらせん状に
   巻きつけてなる実質的に円形の断面を有するケーブルビ
   ードコアであることを特徴とする重荷重高圧空気入りラ
   ジアルタイヤ。 ２、互いに平行な配列の繊維コードより成る複数のプラ
   イを、タイヤの事実上のラジアル面に沿うコード角度配
   列にてタイヤの左右に対をなすビードコアのまわりで、
   これと直接に接触するプライを含めた少なくとも１プラ
   イはタイヤの内側から外側へ巻返し、残余の少なくとも
   １プライは上記巻返しの余端で形成される折返し部の外
   部と重ね合わせた、アップ・ダウン・タイプ・トロイド
   状ラジアル構造のカーカスと、このカーカスのクラウン
   域を取巻いて初期弾性率が少なくとも１５０ｇ／ｄであ
   る有機繊維コードの平行配列に成る複数層を、少なくと
   も１層はクラウン円周に対し事実上０°に近いコード配
   列にて積層したベルトとを主補強としてそなえ、 カーカスのプライは、１７７℃での熱収縮率が１．０％
   以上で、１０．０％以上の物性をもつ有機繊維コードか
   らなり、 ビードコアは、プライの巻返し域に面して少なくとも部
   分的に円又はだ円状のラウンド断面輪郭を呈する滑らか
   な表面をもつＪＩＳ硬さ７０°〜９６°の範囲のゴム又
   はプラスチックの被覆を有する、ことを特徴とする重荷
   重用高圧空気入りラジアルタイヤ。 ３、ベルトが、その幅の中央域に比し、両側の肩部領域
   にて撚縮みがより大きいコードからなる層を含む特許請
   求の範囲第１項又は２項記載のタイヤ。