JP2005205946A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】カーカス層の補強コードに３＋９＋１５構造のスチールコードを用いた空気入りラジアルタイヤにおいて、耐久性を一層改善することが可能な空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】３＋９＋１５構造のスチールコード９からカーカス層４の補強コードを構成した空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層４の両端部４Ａの端末部４ａに所定の間隔で配列した有機繊維コード８ａをゴム８ｂで被覆した繊維補強材８が端末部４ａを包み込むように設けられている。有機繊維コード８ａの太さ(dtex)と配列密度（本/50mm ）の積が１０００〜５００００（dtex・本/50mm ）、端末部４ａの端末４a1から端末部４ａの内側と外側を包み込む繊維補強材８の包み込み長さＬ１，Ｌ２がそれぞれ５〜４０mm、有機繊維コード８ａとスチールコード９の交差角度θが３０〜６０°になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、耐久性を改善するようにした空気入りラジアルタイヤに関する。

従来、トラックやバスなどの重荷重車両に使用される空気入りラジアルタイヤのカーカス層の補強コードとして、３＋９＋１５＋１構造のスチールコードが周知である。３本のフィラメントからなるコアの外周側に９本のフィラメントを撚り合わせ、その外周側に１５本のフィラメントを撚り合わせたコードの外周側に、１本のラッピング用フィラメントを螺旋状に巻き付けることにより拘束力を確保し、フィラメントをバラケ難くしている。

しかし、このようにラッピング用フィラメントを用いたスチールコードは、特にラッピング用フィラメントとその内周側の１５本のフィラメントとの点接触部分にフレッティング摩耗が発生し易く、耐疲労性を低下させる要因になっていた。

そこで、近年、上記対策として、ラッピング用フィラメントを外した３＋９＋１５構造のスチールコードをカーカス層の補強コードに使用した空気入りラジアルタイヤが提案されている（例えば、特許文献１参照）。第１シースを構成する９本のフィラメント及び第２シースを構成する１５本のフィラメントの型付け率を規定することにより、フィラメントの拘束力を確保しながらフレッティング摩耗を改善し、耐久性を向上するようにしている。

しかしながら、ラッピング用フィラメントを外しただけでは、耐久性を大きく改善できないことが分かった。即ち、ラッピング用フィラメントの除去により、スチールコードの曲げ剛性が低下するため、カーカス層の端末部での動きが大きくなり、その結果、端末部近傍のゴムが劣化し易くなり、それに加えて、接着性を付与するメッキ処理が施されていないスチールコードの切断端がカーカス層の端末に露出するため、該端末からセパレーションが発生する要因になっていた。
特開平７−２９２５８５号公報

本発明は、カーカス層の補強コードに３＋９＋１５構造のスチールコードを用いた空気入りラジアルタイヤにおいて、耐久性を一層改善することが可能な空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明は、左右のビード部間にタイヤ径方向に延在する補強コードをタイヤ周方向に沿って所定の間隔で配列したカーカス層を延設し、該カーカス層の両端部を前記ビード部に埋設したビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返し、前記カーカス層の補強コードを、３本のフィラメントからなるコアと、このコアの外周側に型付けして撚り合わせた９本のフィラメントからなる第１シースと、この第１シースの外周側に型付けして撚り合わせた１５本のフィラメントからなる第２シースとからなる３＋９＋１５構造のスチールコードから構成した空気入りラジアルタイヤにおいて、前記カーカス層両端部の端末部に所定の間隔で配列した有機繊維コードをゴム被覆した繊維補強材を該端末部を包み込むように設け、該有機繊維コードの太さ(dtex)と配列密度（本/50mm ）の積を１０００〜５００００（dtex・本/50mm ）、前記端末部の端末から該端末部の内側と外側を包み込む前記繊維補強材の包み込み長さＬ１，Ｌ２をそれぞれ５〜４０mm、前記有機繊維コードと前記スチールコードの交差角度θを３０〜６０°にしたことを特徴とする。

上述のように構成した繊維補強材によりカーカス層の端末部を包み込むことで、カーカス層の端末部におけるスチールコードの動きを効果的に拘束することが可能になるため、端末部近傍のゴム劣化を抑制することができ、かつ端末でのセパレーションの発生も抑制することが可能になる。従って、ラッピング用フィラメントを除去し、フレッティング摩耗に起因する耐久性を改善した３＋９＋１５構造のスチールコードをカーカス層の補強コードに用いた空気入りラジアルタイヤにおいて、耐久性を一層向上することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の空気入りラジアルタイヤの一実施形態を示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。

左右のビード部３間に、タイヤ径方向に沿って延在する補強コードをタイヤ周方向に沿って所定の間隔で配置してゴム層に埋設したカーカス層４が延設され、その両端部４Ａがビード部３に埋設したビードコア５の周りにビードフィラー６を挟み込むようにしてタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部１のカーカス層４の外周側には、複数のベルト層７が配置されている。カーカス層４の両端部４Ａの端末部４ａには繊維補強材８が端末部４ａを包み込むようにして設けられている。

カーカス層４の補強コードは、図２に示すように、３本のフィラメントｆｃからなるコアＣ、このコアＣの外周側に配置した９本のフィラメントｆ１からなる第１シースＳ１、この第１シースＳ１の外周側に配置した１５本のフィラメントｆ２からなる第２シースＳ２とからなる３＋９＋１５構造のスチールコード９から構成されている。

コアＣの３本のフィラメントｆｃが撚り方向を一方向にして撚り合わされ、第１シースＳ１の波形の型付けが施された９本のフィラメントｆ１が撚り方向をコアＣと同様に一方向にしてコアＣの外周側に撚り合わされ、第２シースＳ２の波形の型付けが施された１５本のフィラメントｆ２が撚り方向を逆方向にして第１シースＳ１の外周側に撚り合わされ、コアＣと第１シースＳ１とを構成するフィラメントｆｃ，ｆ１をＳ撚り、第２シースＳ２を構成するフィラメントｆ２をＺ撚りにした構造になっている。

第１シースＳ１を構成する９本のフィラメントｆ１の平均型付け率は９５〜１０５％、第２シースＳ２を構成する１５本のフィラメントｆ２の平均型付け率は７０〜９５％の範囲に設定してある。

これにより、ラッピング用フィラメントを除去しつつフィラメントｆｃ，ｆ１，ｆ２の拘束力を確保するようにしている。また、第１シースＳ１のフィラメントｆ１の平均型付け率を９５％以上、第２シースＳ２のフィラメントｆ２の平均型付け率を７０％以上にすることで、スチールコード９の端末を広がり難くする一方、第１シースＳ１のフィラメントｆ１の平均型付け率を１０５％以下にすることで、フィラメントｆ１を均一的に配置することができるため、また第２シースＳ２のフィラメントｆ２の平均型付け率を９５％以下にすることで、型付け率が１００％以上となる第２シースＳ２のフィラメントｆ２が少なくなるため、生産時にスチールコードの形状が安定し、良好な生産性を得ることができるようにしている。好ましくは、第１シースＳ１のフィラメントｆ１の平均型付け率を９７〜１０３％、第２シースＳ２のフィラメントｆ２の平均型付け率を７２〜９２％にするのがよい。

繊維補強材８は、図３に示すように、所定の間隔で配列した有機繊維コード８ａをゴム８ｂで被覆したゴム被覆有機繊維補強層から構成され、有機繊維コード８ａの太さ(dtex)と配列密度（本/50mm ）の積を１０００〜５００００（dtex・本/50mm ）の範囲にしている。

また、図４に示すように、カーカス層４の端末部４ａの端末４a1から端末部４ａの内側と外側を包み込む繊維補強材８の包み込み長さＬ１，Ｌ２をそれぞれ５〜４０mmの範囲にしてある。更に、図３に示すように、有機繊維コード８ａとスチールコード９の交差角度θを３０〜６０°に設定している。

このように本発明では、上記構成の繊維補強材８によりカーカス層４の端末部４ａを包み込むことにより、カーカス層４の端末部４ａでのスチールコード９の動きを効果的に抑制することができるようになるため、端末部近傍のゴムの劣化を改善することができる一方、端末ａからのセパレーションの発生も抑制することができる。従って、ラッピング用フィラメントを除去し、フレッティング摩耗に起因する耐久性を改善した３＋９＋１５構造のスチールコード９をカーカス層４の補強コードに用いた空気入りラジアルタイヤにおいて、耐久性を一層改善することが可能になる。

有機繊維コード８ａの太さ(dtex)と配列密度（本/50mm ）の積が１０００（dtex・本/50mm ）未満であると、補強効果が不足するため、耐久性を効果的に改善することができない。逆に５００００（dtex・本/50mm ）を超えても、有機繊維コード８ａが密になり過ぎて接着性が低下するので、耐久性を効果的に改善することが難しくなる。

包み込み長さＬ１，Ｌ２が５mm未満であっても、補強効果が不足するため、耐久性を効果的に改善することができない。逆に４０mmを超えると、無意味なコスト・重量増加になるため、好ましくない。

有機繊維コード８ａとスチールコード９の交差角度θが３０°より小さくても、６０°より大きくても、スチールコード９に対する拘束力が低下するため、耐久性を効果的に改善することが難しくなる。

本発明において、包み込み長さＬ１，Ｌ２は、好ましくは、１０mm以上の差を有するようにするのがよく、これによりカーカス層４の端末部４ａ近傍における剛性段差を小さくして応力集中を緩和することができるので、耐久性を一層向上することができる。

有機繊維コード８ａに使用する有機繊維材料としては、ゴムとの接着性に優れたものであればよく、例えば、ナイロン、ビニロン（ポリビニルアルコール）、ＰＯＫ（ポリオレフィンケトン）を好ましく挙げることができる。より好ましくは、高弾性のＰＯＫが耐久性をより改善する上でよい。

スチールコード９は、第１シースＳ１を構成する９本のフィラメントｆ１において、型付け率の標準偏差を５％以下、第２シースＳ２を構成する１５本のフィラメントｆ２において、型付け率の標準偏差を１５％以下にするのが、生産時にスチールコードの形状をより安定させる上でよい。

なお、本発明では、空気入りラジアルタイヤのカーカス層４内に埋設された状態にあるスチールコード９の平均型付け率と型付け率の標準偏差は、以下のようにして求めるものとする。

カーカス層４から取り出したスチールコードを長さ１０ｃｍのコード片に切断し、そのコード片外側のゴムをカッターナイフで取り除く。そのコード片をアセトン中に浸漬して十分加熱した後、アセトン中から取り出してフィラメントを塑性変形させずにコード片を全てばらす。ばらした後、投影機を用いてフィラメント片ｆａ（図５参照）の振幅Ｈ（ｍｍ）を測定する。

第１シースＳ１を構成するフィラメントｆ１の型付け率をＡ１（％）、フィラメントｆ１のフィラメント片ｆａの振幅をＨ１（ｍｍ）、第２シースＳ２を構成するフィラメントｆ２の型付け率をＡ２（％）、フィラメントｆ２のフィラメント片ｆａの振幅をＨ２（ｍｍ）とすると、型付け率Ａ１，Ａ２は下記式により求める。

Ａ１＝（Ｈ１／Ｄ１）×１００
Ａ２＝（Ｈ２／Ｄ２）×１００
なお、Ｄ１は９本のフィラメントｆ１が互いに接しながら真円状に配列した時の直径（外径）（ｍｍ）であり、またＤ２は１５本のフィラメントｆ２が互いに接しながら真円状に配列した時の直径（外径）（ｍｍ）であり、下記式により求める。

Ｄ１＝（２×３^1/2 ／３＋１）×ｒｃ＋２×ｒ１
Ｄ２＝（２×３^1/2 ／３＋１）×ｒｃ＋２×ｒ１＋２×ｒ２
但し、ｒｃはコアＣのフィラメントｆｃの直径（ｍｍ）、ｒ１は第１シースＳ１のフィラメントｆ１の直径（ｍｍ）、ｒ２は第２シースＳ２のフィラメントｆ２の直径（ｍｍ）である。

第１シースＳ１の９本のフィラメントｆ１について上記の方法により型付け率Ａ１をそれぞれ求め、その９本のフィラメントｆ１の型付け率Ａ１の平均を第１シースＳ１を構成するフィラメントｆ１の平均型付け率とする。同様に、第２シースＳ２の１５本のフィラメントｆ２について上記の方法により型付け率Ａ２をそれぞれ求め、その１５本のフィラメントｆ２の型付け率Ａ２の平均を第２シースＳ２を構成するフィラメントｆ２の平均型付け率とする。

また、型付け率の標準偏差は、上記スチールコードを長さ１０ｃｍの４本のコード片に切断して得られた第１シースＳ１の３６本のフィラメントｆ１の型付け率の標準偏差、第２シースＳ２の６０本のフィラメントｆ２の型付け率の標準偏差である。

型付け率の標準偏差を上記のような小さい範囲にするには、スチールコード９は、少なくともフィラメントｆ１，ｆ２をハラハラ撚りにしたハラハラ撚り方式によって撚り合わせるのがよい。なお、ここで言うハラハラ撚り方式とは、図６に示すように、フィラメントｆｘを位置ａから位置ｂ，ｃ，ｄを経て位置ａまで１回転（公転）撚る毎にフィラメントｆｘを１回転自転させる撚り方である。なお、図中ｘは、フィラメントｆｘの一方側部分を示している。

このハラハラ撚り構造のスチールコードは、フィラメントに捩じれを加えるため、大きな型付け率（約７０〜３００％）であっても均一な型付けが可能になり、またコードをバラケ難くすることができる。

ハラハラ撚り構造に代えて、スチールコードの撚り工程における撚り線速度やフィラメント張力などを適宜調整することにより、型付け率の標準偏差を小さくすることもできる。

上記フィラメントｆｃ，ｆ１，ｆ２は、直径が０．１５〜０．２６ｍｍのものを好ましく用いることができる。

本発明は、特にトラックやバスなどの重荷重車両に使用される重荷重用の空気入りラジアルタイヤに好ましく用いることができるが、それに限定されない。

タイヤサイズを２７５／７０Ｒ２２．５で共通にし、補強コードに３＋９＋１５×０．１７構造のスチールコードを用いたカーカス層の端末部に繊維補強材を設け、その有機繊維コードの種類、太さ(dtex)と配列密度（本/50mm ）の積（dtex・本/50mm ）、包み込み長さＬ１，Ｌ２（mm）、交差角度θ（°）を表１のようにした図１に示す構成の本発明タイヤ１〜４と比較タイヤ１〜５、及び繊維補強材を設けていない従来タイヤをそれぞれ作製した。

これら各試験タイヤを以下に示す測定方法により、耐久性の評価試験を行ったところ、表１に示す結果を得た。
耐久性
各試験タイヤをリムサイズ２２．５×８．２５のリムに装着し、空気圧を９００kPa にして、ドラム径１７０７mmのドラム試験機に取り付け、荷重４５kN、速度４５km/hの条件下で、タイヤが故障するまでの走行距離を測定し、その結果を従来タイヤを１００とする指数値で評価した。この値が大きいほど、耐久性が優れている。なお、１０５以上を顕著な改善効果ありとする。

表１から、本発明タイヤはいずれも１０５以上あり、耐久性を効果的に改善できることがわかる。また、本発明タイヤ４から、包み込み長さＬ１，Ｌ２に差をもたせることにより、耐久性を更に改善できることがわかる。

本発明の空気入りラジアルタイヤの一実施形態を示すタイヤ子午線半断面図 である。 カーカス層の補強コードに使用されるスチールコードの拡大断面図である。 繊維補強材の説明図である。 繊維補強材の要部拡大断面図である。 スチールコードのコード片から取り出したフィラメント片の要部拡大側面図 である。 ハラハラ撚りの説明図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
４Ａ 端部
４ａ 端末部
４a1 端末
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ 繊維補強材
８ａ 有機繊維コード
８ｂ ゴム
９ スチールコード
Ｃ コア
Ｓ１ 第１シース
Ｓ２ 第２シース
ｆｃ，ｆ１，ｆ２ フィラメント

Claims (4)

1. 左右のビード部間にタイヤ径方向に延在する補強コードをタイヤ周方向に沿って所定の間隔で配列したカーカス層を延設し、該カーカス層の両端部を前記ビード部に埋設したビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返し、前記カーカス層の補強コードを、３本のフィラメントからなるコアと、このコアの外周側に型付けして撚り合わせた９本のフィラメントからなる第１シースと、この第１シースの外周側に型付けして撚り合わせた１５本のフィラメントからなる第２シースとからなる３＋９＋１５構造のスチールコードから構成した空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記カーカス層両端部の端末部に所定の間隔で配列した有機繊維コードをゴム被覆した繊維補強材を該端末部を包み込むように設け、該有機繊維コードの太さ(dtex)と配列密度（本/50mm ）の積を１０００〜５００００（dtex・本/50mm ）、前記端末部の端末から該端末部の内側と外側を包み込む前記繊維補強材の包み込み長さＬ１，Ｌ２をそれぞれ５〜４０mm、前記有機繊維コードと前記スチールコードの交差角度θを３０〜６０°にした空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記包み込み長さＬ１，Ｌ２が１０mm以上の差を有する請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記有機繊維コードを構成する材料が、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリオレフィンケトンから選ばれる請求項１または２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記第１シースを構成するフィラメントの平均型付け率を９５〜１０５％、前記第２シースを構成するフィラメントの平均型付け率を７０〜９５％にした請求項１，２または３に記載の空気入りラジアルタイヤ。
   

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