JP6171759B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、１本のコアフィラメントとＮ本（Ｎ＝５〜６）のフィラメントからなる中間層とＭ本（Ｍ＝１０〜１２）のフィラメントからなる最外層とを有するスチールコードをカーカス層に代表される補強層の補強コードとして用いた空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、破断強力や耐疲労性を低下させることなくコード内部へのゴム浸透性を改善することを可能にした空気入りラジアルタイヤに関する。

トラック・バス用の空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層の補強コードとして、複層撚り構造を有するスチールコードが広く使用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。より具体的には、例えば、１本のコアフィラメントと、該コアフィラメントの周囲に撚り合わされた６本のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされた１２本のフィラメントからなる最外層とを有する１＋６＋１２構造のスチールコードが挙げられる。

このような複層撚り構造を有するスチールコードは、トラック・バス用の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好ましく使用されるが、その撚り構造に起因してコード内部へのゴム浸透性が低いため、フレッティングによる破断が懸念されている。そこで、ゴム浸透性を改善するために、中間層や最外層のフィラメント本数を減らすことが考えられるが、この場合、中間層や最外層のフィラメント本数を過度に減少させるとコード全体としての破断強力が低下することになる。また、ゴム浸透性を改善するために、コアフィラメントを増径させて中間層や最外層を構成するフィラメントの相互間に隙間を形成することが考えられるが、この場合、スチールコードが曲げ変形を受けた際に太くしたコアフィラメントに生じる歪が相対的に大きくなるため、コアフィラメントが破断し易くなり、その耐疲労性が低下することになる。

特開２００８−２９０５０２号公報 特開２００７−１５６２７号公報 特開２００５−３３６６６４号公報

本発明の目的は、複層撚り構造を有するスチールコードを補強層の補強コードとして用いるにあたって、破断強力や耐疲労性を低下させることなくコード内部へのゴム浸透性を改善することを可能にした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ための本発明の空気入りラジアルタイヤは、複数本の補強コードを含む補強層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記補強コードとして、１本のコアフィラメントと、該コアフィラメントの周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝５〜６）のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝１０〜１２）のフィラメントからなる最外層とを有するスチールコードを用い、前記コアフィラメントの素線径ｄ₁と前記中間層のフィラメントの素線径ｄ₂と前記最外層のフィラメントの素線径ｄ₃がｄ₁＞ｄ₂＞ｄ₃の関係を満たし、前記コアフィラメントの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）がその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対してＴ₁≧４５００−２０００ｄ₁の関係を満たし、前記中間層のフィラメントの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対して４２００−２０００ｄ₂≦Ｔ₂≦４４００−２０００ｄ₂の関係を満たし、前記最外層のフィラメントの引張強度Ｔ₃（ＭＰａ）がその素線径ｄ₃（ｍｍ）に対してＴ₃≦４１００−２０００ｄ₃の関係を満たすことを特徴とするものである。

本発明では、空気入りタイヤの補強層の補強コードとして、１本のコアフィラメントと、該コアフィラメントの周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝５〜６）のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝１０〜１２）のフィラメントからなる最外層とを有するスチールコードを構成するにあたって、各層のフィラメントの素線径ｄ₁，ｄ₂，ｄ₃をスチールコードの中心側に向かって順次大きくすることにより、中間層や最外層を構成するフィラメントの相互間に適度な隙間を形成し、コード内部へのゴム浸透性を改善することができる。そのため、スチールコードのフレッティングによる破断や錆の拡散を防止することができる。

また、各層のフィラメントの素線径ｄ₁，ｄ₂，ｄ₃をスチールコードの中心側に向かって順次大きくすると同時に、各層のフィラメントの引張強度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃をスチールコードの中心側に向かって順次大きくすることにより、相対的に太くしたフィラメントにおける耐疲労性の低下を回避することができる。更に、中間層及び最外層のフィラメント本数を十分に確保しているので、コード全体としての破断強力の低下を回避することができる。これにより、空気入りラジアルタイヤの耐久性を向上することができる。

本発明において、コアフィラメントの素線径ｄ₁が０．２３ｍｍ以下であり、コアフィラメントの素線径ｄ₁と中間層のフィラメントの素線径ｄ₂が１．０＜ｄ₁／ｄ₂≦１．１の関係を満たし、中間層のフィラメントの素線径ｄ₂と最外層のフィラメントの素線径ｄ₃が１．０＜ｄ₂／ｄ₃≦１．１の関係を満たすことが好ましい。これにより、安定した撚り構造の下で良好な耐疲労性を維持しながら、ゴム浸透性の改善効果を得ることができる。

また、コアフィラメントにはスパイラル状の型付けが施されており、該コアフィラメントの波高Ｈがその素線径ｄ₁に対してＨ≦１．１ｄ₁の関係を満たすことが好ましい。コアフィラメントに対してスパイラル状の型付けを施すことでゴム浸透性の改善効果を高めることができる。しかも、コアフィラメントの波高Ｈを上記の如く規定することにより、安定した撚り構造の下で良好な耐疲労性を維持しながら、ゴム浸透性の改善効果を得ることができる。

本発明において、上記スチールコードが使用される補強層は特に限定されるものではなく、例えば、カーカス層、ベルト層、サイド補強層を挙げることができる。しかしながら、上記スチールコードの特性を考慮すると、該スチールコードが使用される補強層はカーカス層であることが好ましい。この場合、カーカス層におけるコード内部へのゴム浸透性を改善し、かつ破断強力や耐疲労性を良好に維持することにより、空気入りラジアルタイヤの耐久性を効果的に改善することができる。

本発明はトラック・バス用の空気入りラジアルタイヤに適用することが好適であるが、上述のようなスチールコードがカーカス層の補強コードとして使用される限りにおいて、上記以外の用途の空気入りラジアルタイヤにも適用可能である。

本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示す子午線半断面図である。 本発明で使用される複層撚り構造を有するスチールコードの一例を示す断面図である。 本発明で使用される複層撚り構造を有するスチールコードの他の例を示す断面図である。 図３のスチールコードのコアフィラメントを抽出して示す側面図である。 従来の複層撚り構造を有するスチールコードを示す断面図である。

以下、本発明の構成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は本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示し、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。左右一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含むカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。

また、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層６が埋設されている。これらベルト層６はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層６において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば２０°〜６０°の範囲に設定されている。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層４の補強コードとして、後述する複層撚り構造を有するスチールコードが使用されている。

図２は本発明で使用される複層撚り構造を有するスチールコードの一例を示すものである。図２に示すように、スチールコード１０は、型付けが施されていない１本のコアフィラメント１１と、該コアフィラメント１１の周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝５〜６）のフィラメント１２からなる中間層１２Ａと、該中間層１２Ａの周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝１０〜１２）のフィラメント１３からなる最外層１３Ａとを有している。本実施形態において、スチールコード１０は１本のコアフィラメント１１と６本のフィラメント１２からなる中間層１２Ａと１２本のフィラメント１３からなる最外層１３Ａとから構成されている。つまり、１＋６＋１２構造である。

コアフィラメント１１の素線径ｄ₁と中間層１２Ａのフィラメント１２の素線径ｄ₂と最外層１３Ａのフィラメント１３の素線径ｄ₃はｄ₁＞ｄ₂＞ｄ₃の関係を満たしている。つまり、各層のフィラメント１１〜１３の素線径ｄ₁〜ｄ₃はスチールコード１０の中心側に向かって順次大きくなっている。

また、コアフィラメント１１の引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）はその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対してＴ₁≧４５００−２０００ｄ₁の関係を満たし、中間層１２Ａのフィラメント１２の引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）はその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対して４２００−２０００ｄ₂≦Ｔ₂≦４４００−２０００ｄ₂の関係を満たし、最外層１３Ａのフィラメント１３の引張強度Ｔ₃（ＭＰａ）はその素線径ｄ₃（ｍｍ）に対してＴ₃≦４１００−２０００ｄ₃の関係を満たしている。これらフィラメント１１〜１３の引張強度は、スチールの炭素含有量や伸線加工度に基づいて適宜調整することが可能である。

上述した空気入りラジアルタイヤでは、カーカス層４の補強コードとして、１本のコアフィラメント１１と、該コアフィラメント１１の周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝５〜６）のフィラメント１２からなる中間層１２Ａと、該中間層１２Ａの周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝１０〜１２）のフィラメント１３からなる最外層１３Ａとを有するスチールコード１０を構成するにあたって、各層のフィラメント１１〜１３の素線径ｄ₁〜ｄ₃をスチールコード１０の中心側に向かって順次大きくすることにより、従来のスチールコード２０のように同一素線径を有するフィラメント２１〜２３が緊密状態で配置される場合（図５参照）とは異なって、中間層１２Ａや最外層１３Ａを構成するフィラメント１２，１３の相互間に適度な隙間を形成し、スチールコード１０の内部へのゴム浸透性を改善することができる。そのため、スチールコード１０のフィラメント同士の接触を回避してフレッティングによる破断を防止することができ、また、スチールコード１０内に浸透した水分に起因する錆の拡散を防止することができる。

ここで、フィラメント１１〜１３の素線径ｄ₁〜ｄ₃についてｄ₁＞ｄ₂＞ｄ₃の関係が満たされていないと、ゴム浸透性の改善効果を十分に得ることができない。特に、コアフィラメント１１の素線径ｄ₁は０．２３ｍｍ以下であり、コアフィラメント１１の素線径ｄ₁と中間層１２Ａのフィラメント１２の素線径ｄ₂とは１．０＜ｄ₁／ｄ₂≦１．１の関係を満たし、中間層１２Ａのフィラメント１２の素線径ｄ₂と最外層１３Ａのフィラメント１３の素線径ｄ₃とは１．０＜ｄ₂／ｄ₃≦１．１の関係を満たすことが望ましい。これにより、安定した撚り構造の下で良好な耐疲労性を維持しながら、ゴム浸透性の改善効果を得ることができる。コアフィラメント１１の素線径ｄ₁が大き過ぎたり、隣接する層間での素線径ｄ₁〜ｄ₃の差が大き過ぎたりすると、フィラメント１１〜１３を所定の位置に配置し難くなり、安定した撚り構造を得ることが困難になる。スチールコード１０の破断強力を確保するために、コアフィラメント１１の素線径ｄ₁の下限値は０．１５ｍｍとすると良い。

また、上述した空気入りラジアルタイヤでは、フィラメント１１〜１３の素線径ｄ₁〜ｄ₃をスチールコード１０の中心側に向かって順次大きくすると同時に、フィラメント１１〜１３の引張強度Ｔ₁〜Ｔ₃をスチールコード１０の中心側に向かって順次大きくすることにより、相対的に太くしたフィラメント１１，１２における耐疲労性の低下を回避することができる。つまり、スチールコード１０が曲げ変形を受けた際にフィラメント１１〜１３に生じる歪はその素線径ｄ₁〜ｄ₃が大きいほど大きくなるが、その素線径ｄ₁〜ｄ₃に対応させてフィラメント１１〜１３の引張強度Ｔ₁〜Ｔ₃を互いに異ならせることにより、スチールコード１０の耐疲労性を改善することができる。

ここで、コアフィラメント１１の引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）はその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対してＴ₁≧４５００−２０００ｄ₁の関係を満たすことが必要であるが、この引張強度Ｔ₁が４５００−２０００ｄ₁（ＭＰａ）よりも小さいと、コアフィラメント１１の耐疲労性が不十分になる。引張強度Ｔ₁の上限値は、コード生産性とコード靱性を良好に維持するために、４４００ＭＰａとすると良い。中間層１２Ａのフィラメント１２の引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）はその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対して４２００−２０００ｄ₂≦Ｔ₂≦４４００−２０００ｄ₂の関係を満たすことが必要であるが、この引張強度Ｔ₂が４２００−２０００ｄ₂（ＭＰａ）よりも小さいと中間層１２Ａのフィラメント１２の耐疲労性が不十分になり、逆に４４００−２０００ｄ₂（ＭＰａ）よりも大きいとコード生産性が低下し、また、コード靱性の低下により断線を生じ易くなる。最外層１３Ａのフィラメント１３の引張強度Ｔ₃（ＭＰａ）はその素線径ｄ₃（ｍｍ）に対してＴ₃≦４１００−２０００ｄ₃の関係を満たすことが必要であるが、この引張強度Ｔ₃が４１００−２０００ｄ₃（ＭＰａ）よりも大きいとコード生産性が低下し、また、コード靱性の低下により断線を生じ易くなる。引張強度Ｔ₃の下限値は、スチールコード１０の破断強力を確保するために、３１００ＭＰａとすると良い。

更に、上述した空気入りラジアルタイヤでは、中間層１２Ａを構成するフィラメント１２の本数をＮ本（Ｎ＝５〜６）とし、最外層１３Ａを構成するフィラメント１３の本数をＭ本（Ｍ＝１０〜１２）としているので、スチールコード１０の破断強力の低下を回避しながらゴム浸透性を改善することができる。ここで、フィラメント１２，１３の本数が少な過ぎるとスチールコード１０の破断強力が低下し、逆に多過ぎるとスチールコード１０の内部へのゴム浸透性が低下する。

図３及び図４は本発明で使用される複層撚り構造を有するスチールコードの他の例を示すものである。図３及び図４に示すように、スチールコード１０は、１本のコアフィラメント１１と、該コアフィラメント１１の周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝５〜６）のフィラメント１２からなる中間層１２Ａと、該中間層１２Ａの周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝１０〜１２）のフィラメント１３からなる最外層１３Ａとを有している。コアフィラメント１１にはスパイラル状の型付けが施されており、該コアフィラメント１１の波高Ｈがその素線径ｄ₁に対してＨ≦１．１ｄ₁の関係を満たしている。

このようにコアフィラメント１１に対してスパイラル状の型付けを施すことでゴム浸透性の改善効果を高めることができる。しかも、コアフィラメント１１の波高ＨをＨ≦１．１ｄ₁の関係とすることにより、安定した撚り構造の下で良好な耐疲労性を維持しながら、ゴム浸透性の改善効果を得ることができる。ここで、波高Ｈが１．１ｄ₁よりも大きいとフィラメント１１〜１３を所定の位置に配置し難くなり、安定した撚り構造を得ることが困難になる。

上述した実施形態では、所定の複層撚り構造を有するスチールコード１０をカーカス層４に使用した場合について説明したが、本発明では、上記のようなスチールコード１０を他の補強層に適用することが可能である。

タイヤサイズ２９５／８０Ｒ２２．５の空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層の補強コードだけを異ならせた従来例、比較例１〜３及び実施例１〜５のタイヤを製作した。

即ち、従来例、比較例１〜３及び実施例１〜５において、カーカス層の補強コードとして、１本のコアフィラメントと、該コアフィラメントの周囲に撚り合わされた６本のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされた１２本のフィラメントからなる最外層とを有するスチールコードを使用し、各フィラメントの引張強度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃、素線径ｄ₁，ｄ₂，ｄ₃、比ｄ₁／ｄ₂、比ｄ₂／ｄ₃、コアフィラメントの素線径ｄ₁に対する波高Ｈの比Ｈ／ｄ₁を表１のように設定した。

なお、タイヤ成形時におけるクラウン部でのカーカスコードの打ち込み密度を２８本／５０ｍｍとし、加硫後におけるクラウン部でのカーカスコードの打ち込み密度を１５．５本／５０ｍｍとした。つまり、タイヤクラウン部の周長増加率は約８２％であった。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、コード生産性、ゴム浸透率及びコード耐久性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

コード生産性：
各試験タイヤに使用されるスチールコードを生産するにあたって、その生産性を評価した。評価結果は、安定した撚り構造が得られた場合を「○」で示し、撚り構造に若干の乱れが生じた場合、もしくは撚り工程中でフィラメント断線が若干生じた場合を「△」で示し、撚り構造が大幅に乱れてコード生産性が低下した場合、もしくは撚り工程中でフィラメント断線が著しく生じた場合を「×」で示した。

ゴム浸透率：
各試験タイヤからカーカス層のスチールコードを取り出し、カッターナイフでスチールコードの外側に付着したゴムを除去し、最外層から１本のフィラメントを除去し、コード内のゴム浸透率を目視にて測定した。次いで、最外層のフィラメントを全て除去し、中間層の外側に付着したゴムを除去し、中間層から１本のフィラメントを除去し、コード内のゴム浸透率を目視にて測定した。このような測定をタイヤ周上の８ケ所に配置されたスチールコードについて行い、これら８本のスチールコードの最外層内及び中間層内のゴム浸透率の平均値を求め、これをゴム浸透率とした。

コード耐久性：
各試験タイヤからカーカス層のスチールコードを全長にわたって取り出し、１４５℃×２５分の加硫条件で、幅１０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ５００ｍｍのゴムブロックの中心に上述のスチールコードを埋め込んだ試験片を作製した。その試験片をローラー径が３５ｍｍである３点ローラー式の回転曲げ疲労試験機に装着し、コード張力１８０Ｎの条件で試験片中のスチールコードが破断するまで疲労試験を実施した。各試験タイヤについて、２５本のスチールコードについて疲労試験を行い、破断回数の中央値を求めた。評価結果は従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどコード耐久性が良好であることを意味する。

表１から明らかなように、実施例１〜５では、従来例との対比において、ゴム浸透率が高く、コード耐久性が良好であった。これに対して、比較例１では、中間層及び最外層のフィラメントの素線径ｄ₂，ｄ₃が同じであるため、ゴム浸透率の改善効果が得られなかった。比較例２では、コアフィラメント及び中間層のフィラメントの素線径ｄ₁，ｄ₂が同じであるため、ゴム浸透率の改善効果が得られなかった。比較例３では、全てのフィラメントの引張強度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃を一様に高くしたため、コード生産性が悪く、しかもコード靱性の低下によりコード耐久性が低下していた。

また、実施例２では、比ｄ₁／ｄ₂及び比ｄ₂／ｄ₃を共に適正化したため、実施例１に比べてスチールコードの撚り構造が安定し、耐疲労性の向上によりコード耐久性が改善されていた。実施例３では、フィラメントの素線径ｄ₁〜ｄ₃を相対的に大きくしたため、実施例２に比べて耐疲労性の改善効果が低下していた。実施例４では、コアフィラメントに適度な型付けを施しているため、実施例２に比べてゴム浸透性や耐疲労性や耐フレッティング性が改善されていた。実施例５では、コアフィラメントの型付けが大きいため、実施例４に比べてゴム浸透性は更に改善されるものの、耐疲労性の改善効果が低下していた。

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
５ ビードコア
６ ベルト層
１０ スチールコード
１１ コアフィラメント
１２ 中間層のフィラメント
１２Ａ 中間層
１３ 最外層のフィラメント
１３Ａ 最外層

Claims (4)

1. 複数本の補強コードを含む補強層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記補強コードとして、１本のコアフィラメントと、該コアフィラメントの周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝５〜６）のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝１０〜１２）のフィラメントからなる最外層とを有するスチールコードを用い、前記コアフィラメントの素線径ｄ₁と前記中間層のフィラメントの素線径ｄ₂と前記最外層のフィラメントの素線径ｄ₃がｄ₁＞ｄ₂＞ｄ₃の関係を満たし、前記コアフィラメントの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）がその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対してＴ₁≧４５００−２０００ｄ₁の関係を満たし、前記中間層のフィラメントの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対して４２００−２０００ｄ₂≦Ｔ₂≦４４００−２０００ｄ₂の関係を満たし、前記最外層のフィラメントの引張強度Ｔ₃（ＭＰａ）がその素線径ｄ₃（ｍｍ）に対してＴ₃≦４１００−２０００ｄ₃の関係を満たすことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記コアフィラメントの素線径ｄ₁が０．２３ｍｍ以下であり、前記コアフィラメントの素線径ｄ₁と前記中間層のフィラメントの素線径ｄ₂が１．０＜ｄ₁／ｄ₂≦１．１の関係を満たし、前記中間層のフィラメントの素線径ｄ₂と前記最外層のフィラメントの素線径ｄ₃が１．０＜ｄ₂／ｄ₃≦１．１の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記コアフィラメントにスパイラル状の型付けが施されており、該コアフィラメントの波高Ｈがその素線径ｄ₁に対してＨ≦１．１ｄ₁の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記補強層がカーカス層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。

Images