JPS6357305A - 芳香族ポリアミド繊維コ−ドよりなるカ−カスプライを有する重荷重用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） 本発明は、重荷重用空気入りタイヤ特に、タイヤ周方向
に対して実質的に直角方向に配列されるカーカスプライ
コードとして芳香族ポリアミド繊維コードが用いられて
いる重荷重用空気入りラジアルタイヤのビード部の耐久
性を向上させる技術に関するものである。

（従来の技術） 従来、空気入りラジアルタイヤのカーカスプライに芳香
族ポリアミド繊維コードを用いた場合には、スチールコ
ードを用いた場合に比べて、タイヤの重量を軽減するこ
とができ、車輌の燃費節減に寄与するなど種々のメリッ
トがある。しかし、スチールコードを用いた場合とカー
カス強力を同一に保持しようとすると、コード径を増大
させるか、あるいはコード間隔を狭めるか、あるいはま
た、コード径を増大させると同時にコード間隔を狭める
必要がある。この結果、コード端部近傍の応力集中が増
加し、コード端部分に亀裂が発生し易くなるという問題
があった。

従って、芳香族ポリアミド繊維コードを用いる場合には
、スチールコードを用いる場合に比べてドラムテストで
ビード故障が発生するまでの走行距離で評価されるビー
ド耐久力が同一ビード構造で、約３割も低下するため、
これを向上させる技術が是非とも必要であった。

（発明が解決しようとする問題点） 従来、上述したように、カーカスプライに芳香族ポリア
ミド繊維コードを用いる場合に生じるブライコード端末
部分における早期亀裂の発生によるビード耐久力の低下
の問題を解決するための対策として、例えば、特開昭５
８−８９４０５号公報には、カーカスプライ折返し端末
部をリムフランジ高さより低い区域に配置することによ
って走行中にカーカスプライ折返し端末部に撓み変形が
生じないようにすることが提案され効果をあげている。

しかし、例えば１５″テーパーリムタイプの重荷重用空
気入りタイヤのようにリムフランジの高さが低い空気入
りタイヤでは、カーカスプライ折返し端末部をフランジ
よりも低い区域に配置すると、カーカスプライ折返し端
末部がタイヤ内圧によりビード部より引抜ける問題や、
プライ端への応力集中による大きなセパレーションが早
期に発生し、十分なと一ド耐久力が確保されないという
問題があった。

本発明は、上述したように、カーカスプライに芳香族ポ
リアミド繊維コードを用いる重荷重用空気入りラジアル
タイヤにおいて、スチールコードを用いた場合と同じカ
ーカス強力を得るための使用コード径の増大および打込
本数の増加によってカーカスプライ折返し端末部の応力
集中の結果として生じるコード折返し端末部における亀
裂の発生によるビード耐久力の低下の問題を解決するた
めの従来技術を再検討し、カーカスプライ折返し端末部
の応力集中を防止するとともにビード部からの引きぬけ
を防止し得るよう改良することを目的とする。

上述した目的を達成するために必要とされる要件は下記
の通りである。

＋１１カーカスプライに芳香族ポリアミド繊維を用いた
場合、前述したようにスチールコードに比べてコード端
末部の応力集中が増すために、早期に破壊し易く、これ
を防ぐために、カーカスプライ端末部を保護する第１補
強層をカーカスプライの巻返し端よりも高く配置する必
要がある。

（２）この際、破壊核をカーカスプライ端から第１補強
Ｎ端部に移しても、第１補強層端末部の応力集中がカー
カスプライ端と同様に大きくては意味がなく、少なくと
も同等サイズのスチールコードをカーカスプライに使用
したタイヤのカーカスプライ端末部の応力集中度以下に
なるように、第１補強層のスチールコードの径及びコー
ド間隔を選択することが必要である。

（３）さらに１５°テーパーリムタイプのタイヤの場合
、リムフランジ高さが低く、したがって内圧によるカー
カスプライ引抜けを防止するためには、ブライ折り返し
高さをあまり低くできないので、必然的に、第１補強層
の径方向外側端部はサイドウオール部の負荷転勤時の撓
み変形の大きい領域（通称フレックス域）に近づく、こ
れがため、第１補強層の外側にさらに第２補強層を配置
し、この第１補強層の外側端末より第２補強層の外側端
末を高（位置させることが必要である。これによって、
第１補強層の外側端部での亀裂の発生を防ぎ、カーカス
プライにスチールコードを用いたタイヤと同等以上のと
一ド耐久性の向上が達成できるが、第２補強層の外側端
末を第１補強層の外側端末より高（位置させるので、第
２補強層端末部自身の亀裂の発生が無いように端部応力
集中の少ないコード径の小さい有機繊維補強層を第２補
強層として用いることが必要である。

（問題点を解決するための手段） これがため、本発明によれば、第１図に示すように、芳
香族ポリアミド繊維コードをタイヤの赤道面に対してほ
ぼ９０°のコード角度で配列した一層のカーカスプライ
１を具え、このカーカスプライを一対のビードコア２の
まわりでタイヤの幅方向内側より外側に巻返した折返し
部の折返し端末１ａの高さＩＰをカーカスプライのタイ
ヤ断面高さ■７の０．０７５〜０．１６倍とし、カーカ
スプライ１の両折返し部のタイヤ幅方向外側に順次に重
ねて設けられた第１および第２補強層３および４を具え
、第１補強層３がスチールコードにより形成され、この
第１補強層のスチールコードがカーカスプライコードに
対し斜方向に配列され、タイヤ幅方向外側に位置する第
１補強層３の外側端末３ａが前記カーカスプライ折返し
端末１ａより高く位置され、第１補強層の外側端末部に
おけるスチールコードのコード半径３１１ｍおよびコー
ドに垂直方向のコード間隔ｄｌｆｌとカーカスプライコ
ードのコード半径ａ＝鶴およびコードに垂直方向のコー
ド間隔ｄ！鶴との間に次式（１）の関係が成立し、 ここに、 ＴＩ：第１補強層３を構成するコード１本当りの強力ｋ
ｇ Ｔ２：カーカスプライ１を構成するコードの１本当りの
強力ｋｇ 第２補強層４が有機繊維コードを互に交叉して配列させ
た２枚以上の補強層４−１．４−２より成り、第１補強
層３に対して軸方向外側からカーカスプライ内側にまで
連続して配置され、この第２補強層４の補強層４−１の
径方向外側端末４−１８の高さが第１補強層３の径方向
外側端末３ａの高さより５〜２０ｉｎ高く位置し、かつ
、第２補強層の各補強層４−１゜４−２の径方向外側端
末４−１ａ＋４−２ａが５〜２０ｆｌの高さの差を有し
、最外側の第２補強層４−２の径方向外側端末の高さ４
−２８が最も高い位置にあり、前記第１補強Ｎ３に隣接
する第２補強層４−１は第１補強層と互いに交叉する向
きに配置されていることを特徴とする。

本発明を実施するに当って、第２補強Ｍ４のコード角度
はタイヤ半径方向に対して４５″±２０″、望ましくは
４５″±１０″の範囲とするのが好ましい。

（作　用） カーカスプライ１の折返し端末１ａの高さＨ２をカーカ
スプライ１のタイヤ断面高さＨアの０．０７５〜０．１
６倍とする理由は、 特に、１５″テーパーリムタイプのタイヤでは、リムフ
ランジ５の高さが低く、したがって、０．０７５倍より
小では内圧によるブライ端末部の引き抜けが起こり易い
。また、０．１６倍より大では、負荷転勤時の撓み変形
の大きい領域に端末部が近づき、応力集中が生じ、ブラ
イ端より早期に破壊し、効果が減少するからである。

第１補強層３および第２補強層４を必要とする理由は、 カーカスプライ１の端末部は、スチールコードをカーカ
スに用いた場合に比べて、早期に破壊し易いため、スチ
ールコードよりなる剛性の高い第１補強層３で保護して
、第１補強層端部に破壊の核を移すことが必要であり、
一方、カーカスプライｌの折返し端末１ａがリムフラン
ジ５の高さより高く、必然的に第１補強層３の端末３ａ
が高くなり、第１補強層３の端末３ａからの破壊の問題
があるので、第２補強層４を配して、第１補強層端の破
壊を抑制することが効果が大きいが、その際、第２補強
Ｎ４は端末部がサイドウオールの半径方向最外側に位置
するため端末部応力集中の少ないコード径の小さい有機
繊維コードよりなる補強層が必要であるからである。

第１補強層３の外側端末３ａをカーカスプライ１の折返
し端末１ａから、例えば５〜１５１層の範囲で高く位置
させる理由は、 これより小さい場合には、破壊の核がプライ端に移り効
果がなく、これより大きくなる場合には、第１補強層３
が負荷転勤時の撓み変形の大きい領域に近づき効果が減
少するからである。

第１補強層３のコード径およびコード間隔を前述した式
（１）により規定する理由は、同一サイズのタイヤでカ
ーカスプライにスチールコードを用いる場合と比較する
と、同一負荷能力を持たせるために、同等の内圧の空気
が充填されて使用されるので、カーカスプライの強力を
スチールコードを使用した場合と同等に保つ必要がある
。そのため、芳香族ポリアミド繊維を用いる場合、スチ
ールコードを使用する場合よりも、コード径を増大又は
コード間隔を狭める（あるいは両方）必要がある。

一方物体内に長さ２ａの亀裂が中心間隔ｄで並んでいる
場合の、亀裂端部の応力集中度は、応力拡大係数にで次
式の様に表わされることは良く知られている。（例えば
、亀裂の弾性解析と応力拡大係数、石田誠著、１９７６
年６月、倍風館発行参照）σ：無限遠方の応力 カーカスプライの端末部は裁断により、断面部ではコー
ティングゴムとの接着を改良する表面処理が通常無くな
るので、タイヤが負荷転勤を受けて使用されいてる間の
比較的初期に、コーティングゴムとの界面で微小な剥離
が生じ、プライ端末部は丁度、上式においてコード径が
２ａ、コード間隔がｄとした場合と同様の状態となって
いる。

従って、コード径を太くするとともにコード間隔を狭め
て芳香族ポリアミド繊維コードを用いたカーカスプライ
の折返し端部はスチールコードを使用した場合に比べて
端末部での応力集中が大きくなる。

そのため、スチールコードを使用した第１補強・　　層
３を、カーカスプライ１の折返し端末１ａの高さＨｌよ
り５〜１５ｍ高くしてカーカスプライの折返し部の軸方
向外側に配置することによって、カーカスプライ折返し
端末に集中していた応力が第１補強Ｎ３の径方向外側端
３ａに集中するようになり、従来、カーカスプライ端に
発生していた大きなセパレーションの発生が防止され、
さらに、内圧によるプライの引抜けも防止することがで
きる。

しかし、第１補強層３の剛性を余り極端に低下させては
、カーカスプライの折返し端末部を保護する効果を生じ
ない。したがって、第１補強層３の剛性はカーカスプラ
イ１の剛性の少なくとも半分以上であることが好ましい
。

しかし、第１補強層３の剛性を余り大きくしても、カー
カスプライ折返し端末１ａから第１補強層外側端末３ａ
に移った応力集中により第１補強層外側端末３ａにセパ
レーションが発生してしまう。したがって、少なくとも
同等寸法のスチールコードをカーカスプライに使用した
タイヤと同等レベルの耐久を確保するために、芳香族ポ
リアミド繊維コードを用いたカーカスプライと同等のカ
ーカスプライ強力を有するスチールコードを用いたカー
カスプライの折返し端末の応力集中よりも第１補強層端
末３ａの応力集中を小さくし得る条件、すなわち第１補
強層のスチールコードのコード半径ａ１およびコードに
垂直方向のコード間隔ｄｌが（１）式で示される範囲で
あることが必要である。

さらに、第１補強層３の外側端末３ａに集中する圧縮応
力を緩和するため第１補強層外側端末３ａを半径方向内
側へ動きやすくすることが必要となる。

第１補強層３のもう一方の端３ｂをビードコア２からタ
イヤ内側へ巻き上げてしまうと、第１補強層３の周方向
剛性が高くなりすぎ、第１補強層外側端末３ａに圧縮歪
が集中してしまう、そこで、第１補強層３の径方向内側
端３ｂはビードコア２の径方向内側部より軸方向および
径方向外側に位置させる必要がある。

このようにすれば、第１補強層３の外側端末３ａに圧縮
力が作用した時、第１補強層３のスチールコードが周方
向に動いてスチールコードと径方向とのなす角が開き圧
縮歪を緩和する。又、この現象をひき出すために、スチ
ールコードは径方向に対し、斜方向に配置する必要があ
る。

第２補強層４の各補強層４−１．４−２の軸方向外側端
末４−１８＋４−２ａの高さに５〜２０ｍｍの差をつけ
る理由は、 此の高さの差が５１ｍより小さい場合は、端部応力集中
が起こり効果がなく、また２０鶴より大きい場合は、最
上部補強層がサイド部の変形の領域に入り、第２補強雇
４からの先行破壊が生じて効果が減少するからである。

また、ビード部６は負荷転勤時にタイヤの撓みにより半
径方向の変形や、コーナリング時の捩れによる周方向変
形等、種々の変形をうけるが、カーカスプライ１がラジ
アル構造の場合、周方向はプライコードに垂直なため、
剛性が低い、そこで、第１補強層３のスチールコードは
、カーカスプライ１のコードに対し斜方向に配置するが
、そのために負荷転勤時にビード部６が撓んで径方向に
圧縮変形を受けた際に、第１補強層３のスチールコ。

−ドが角度変化し、端末部は周方向に大きな剪断変形を
受ける。

従って、第２補強層４は剪断剛性の向上が望ましいが、
剪断剛性は第２および３図に示すようにタイヤ半径方向
Ａに対するコードＢのコード角度θが４５°で最大値と
なるので第２補強層４の角度はタイヤ半径方向に対し４
５°±２０°、望ましくは４５±１０”の範囲とするこ
とによって剪断剛性の向上の効果が得られるので好まし
い。

（実施例） 第１図に示す形式のタイヤサイズ２９５／７５Ｒ２２，
５の重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカ
スプライ断面高さＢｙを１８５　ｎとし、カーカスプラ
イ１をコード径１．１ｍｍ、コード１本当りの強力１６
０　ｋｇの芳香族ポリアミド繊維３０００ｄ／３コード
により形成し、このカーカスプライの折返し端部でのコ
ード−コード間距離（コードに垂直方向のコード中心距
離）を１．８１ｇｍとし、折返し端末１ａの高さＨ２を
２４ｍとした。

第１補強Ｎ３のコードはコード径０．９１鶴、コード１
本当りの強力１２５　ｋｇのスチール（ＩＸ３＋９＋１
５＋　１　）　Ｘｏ、１５＋ｕを用い、半径方向外側端
末部でのコーＦｍコード間距Ｍ（コードに垂直方向のコ
ード中心間距離）を１．９２ｍとした。

第２補強層４のコードは、ナイロン１２６０ｄ／２コー
ドを平均コード打込数４０本１５０ｍで用いた。

カーカスプライ１の折返し端末１ａと第１補強層３の径
方向外側端末３ａとの高さの差を１０鶴とし、この第１
補強層外側端末３ａと第２補強層４−１の外側端末４−
１８との高さの差％　１５　ｔｍとし、この外側端末４
−１８と第２補強層４−２の外側端末４−２８との高さ
の差を１０ｍとした。

（発明の効果） 本発明による効果を確認するため、本発明による実施例
（１）および（２）と比較例（１１および（２）のタイ
ヤのビート部耐久力テストを内圧７　ｋｇ、荷重５００
０ｋｇ（２００％負荷）の条件でのドラム試験により行
ない、その結果を次表に比較して示す。

本発明による実施例（１）および（２）のタイヤは上述
した実施例において、実施例（１）では第１補強Ｎ３の
スチールコードのコード角度を右６０°として、第２補
強層４−１および４−２の有機繊維コードのコード角度
を第１補強層に隣接する側を左６０°、外側を右６０”
とし、実施例（２）では第１補強層３のスチールコード
のコード角度を右６０″とし、第２補強層４−１および
４−２の有機繊維コードのコード角度を第１補強層に隣
接する側を左５２°、外側を右５２″としている。

比較例のタイヤは、比較例（１）では第４図に示すよう
に、スチール補強層３をと一ド部６におけるカーカスプ
ライ１の周りに隣接して右６０″のコード角度で折返し
て配置し、さらに有機繊維コード補強層４−１および４
−２をスチール補強層側を左６０°、外側を右６０″の
コード角度で折返して配置し、比較例（２）では、第５
図に示すように、３層の有機繊維コード補強層４−１．
４−２および４−３をビード部におけるカーカスプライ
１の折返し部の周りに右６０″、左６０″および右６０
°のコード角度で順次に配置した。

なお、比較例のカーカスプライ、スチールコード補強層
および有機繊維補強層は実施例のものとそれぞれ同一の
材料を用いた。各補強層のコード角度、すなわちタイヤ
半径方向となす角度はタイヤサイドを正面から見た時に
タイヤ半径方向からなす角度を表わす。

表に示す耐久力はドラム試験におけるビード部亀裂発生
までの走行距離を比較例（１１を１００とした指数表示
で示す。

以上により明らかなように、本発明によれば端部応力集
中の面で不利なカーカスプライ端末部をスチールコード
よりなる第１補強層で保護して、破壊の核を第１補強層
端部に移すとともに、第１補強Ｎｍ部の応力集中を、使
用するスチールコードと打込間隔の適切な選択及び有機
繊維コードよりなる第２補強層で効果的に緩和すること
により、カーカスプライにスチールコードを用いた場合
と比べて全く遜色の無い優れたビード耐久力を有する軽
量な芳香族ポリアミド繊維コードよりなるカーカスプラ
イを有する重荷重用空気入りタイヤを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるタイヤの部分縦断面図、第２図は
第１図に示す第２補強層のコード角度θを示す説明図、 第３図はコード角度θと剪断耐性との関係を示すグラフ
、 第４図および第５図は比較例の補強層の構造を・　　示
す路線図である。 １・・−カーカスプライ　　２−　ビードコア３−・第
１補強層　　　　４．４−Ｌ４−２・・−第２補強層第
１図 第２図 第３図 コード角フ艷θ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、芳香族ポリアミド繊維コードをタイヤの赤道面に対
   してほぼ９０°のコード角度で配列した一層のカーカス
   プライを具え、このカーカスプライを一対のビードコア
   のまわりでタイヤの幅方向内側より外側に巻返した折返
   し部の折返し高さがカーカスプライのタイヤ断面高さの
   ０．０７５〜０．１６倍であり、 カーカスプライの両折返し部のタイヤ幅方向外側に順次
   に重ねて設けられた第１および第２補強層を具え、 第１補強層がスチールコードにより形成され、該スチー
   ルコードがカーカスプライコードに対し斜方向に配列さ
   れ、タイヤ幅方向外側に位置する第１補強層の径方向外
   側端末が前記カーカスプライ折返し端末より高く位置さ
   れ、第１補強層の外側端末部におけるスチールコードの
   コード半径ａ＿１ｍｍおよびコードに垂直方向のコード
   間隔ｄ＿１ｍｍと、カーカスプライコードのコード半径
   ａ＿２ｍｍおよびコードに垂直方向のコード間隔ｄ＿２
   ｍｍとの間に次式の関係が成立し、 ｄ＿１／ａ＿１ｔａｎ（ａ＿１／ｄ＿１π）≦｛（Ｔ＿
   １／Ｔ＿２）・（ｄ＿２／ａ＿２）・ｔａｎ｝（（Ｔ＿
   １／Ｔ＿２）・（ｄ＿２／ａ＿２）π）ここに、 Ｔ＿１：第１補強層を構成するコード１本当りの強力ｋ
   ｇ Ｔ＿２：カーカスプライを構成するコードの１本当りの
   強力ｋｇ 第２補強層が有機繊維コードを互に交叉して配列させた
   ２枚以上の補強層より成り、第１補強層に対して軸方向
   外側からカーカスプライ内側にまで連続し、この第２補
   強層の径方向外側端末の高さが第１補強層の径方向外側
   端末の高さより５〜２０ｍｍ高く位置し、かつ、第２補
   強層の各補強層の径方向外側端末が５〜２０ｍｍの高さ
   の差を有し、最外側の第２補強層の径方向外側端末の高
   さが最も高い位置にあり、前記第１補強層に隣接する第
   ２補強層は第１補強層とコードが互いに交叉する向きに
   配置されていることを特徴とする芳香族ポリアミド繊維
   コードよりなるカーカスプライを有する重荷重用空気入
   りラジアルタイヤ。