JP2000144587A - スチールコードおよび空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 巻き付けワイヤ量をこれまでと同等もしくは
減少させながらコードを構成するフィラメントのピッチ
を長くすることでコードの軽量化と強度向上を図ること
のできるスチールコードを提供する。 【解決手段】 フィラメントｎ本（ｎ＝１〜４）からな
るコアのまわりに少なくとも１層のシースが形成され、
該シース外周面に巻き付けワイヤが巻き付けられた層撚
り構造のスチールコードにおいて、前記スチールコード
のエラスティシティーが５０％未満である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スチールコードお
よび該スチールコードで補強された空気入りラジアルタ
イヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】小型ＴＢＲやＬＳＲなどのオールスチー
ルラジアルタイヤは、基本的には軽量であることが重要
なポイントであり、そのボディープライに用いられるス
チールコードは可能な限り軽量化を図ったコードが使わ
れている。かかる軽量化の一手段として、細いフィラメ
ントを用いたコードが採用されている。しかし、その一
方で、ボディープライは圧力容器としての内圧保持が第
一義的に要求される。そのため、コードの強力を確保す
る観点から、一定量以上のコードを使用しなければなら
ない宿命をもつ。また、このボディープライのコード
は、フレッティング疲労によって使用と共に強力が低下
していくという事実がある。特に小型タイヤにおいて
は、タイヤ外形が小さいため、スチールコードが撓んだ
時の曲率半径が非常に小さく、結果として大きな曲げ歪
みを受けることになり、フレッティング疲労による損傷
が激しく、フィラメント直径が小さいことと関連して強
力の低下も大きい。

【０００３】このことから、スチールタイヤのボディー
プライ用スチールコードを初めとして、動的入力を繰り
返し受けるゴム物品の補強用に使用されるスチールコー
ドにおいては、強力の保持性を向上させることが、重要
なひとつのポイントとなる。

【０００４】中でも巻き付けワイヤ（ラッピングフィラ
メント）を持つコードにおいては、このワイヤとコード
を構成するシース（外層）フィラメントとのフレッティ
ング疲労による損傷が支配的であることから、巻き付け
ワイヤとシースフィラメントとの関係の適正な設計が必
要不可欠である。高抗張力素線を用いたコードにおいて
は、フィラメント断面に占めるフレッティング損傷が相
対的に大きくなるためフィラメント径が一層小さくなる
ので、なおさらこのフレッティング損傷を防ぐことが極
めて重要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】空気入りラジアルタイ
ヤのボディープライに用いられるスチールコードには、
上述のように強力向上と軽量化の観点からコードを構成
するコアフィラメントやシースフィラメントのピッチを
長くすることが望まれる。しかしながら、その様なピッ
チを長くしたコードにおいては、巻き付けワイヤとの接
触角が小さくなり、コードを構成するシースフィラメン
トと巻き付けワイヤとの相対的動きが大きくなって、フ
レッティングによる損傷がより大きくなることが容易に
推察される。これを解決する一手段として、巻き付けワ
イヤのピッチをより短くすることが考えられるが、これ
は結果的に使用巻き付けワイヤ量が増加することにな
り、問題の解決に至らない。

【０００６】そこで、本発明の目的は、スチールコード
を空気入りラジアルタイヤの補強用として用いたとき
に、フレッティング疲労（損傷）に基づくコード強力の
低下が抑制され、タイヤケース強度の保持性が向上した
空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

【０００７】また、本発明の別の目的は、巻き付けワイ
ヤ量をこれまでと同等もしくは減少させながらコードを
構成するフィラメントのピッチを長くすることでコード
の軽量化と強度向上を図ることのできるスチールコード
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明者らはスチールコードのフレッティング疲労
による損傷について、中でもコード外層のスチールフィ
ラメントと巻き付けワイヤとの相互作用について実験と
考察を加える中で、これら両者のフレッティングによる
損傷は両者間の押し付け圧力と相互移動量の双方によっ
て支配され、タイヤの入力の大きさ、コードの直径、コ
ード構造（１層、２層、３層のいずれなのか、各層のピ
ッチ構成等）や巻き付けワイヤの締め付け圧力によって
夫々異なることを見出した。単純には両者のどちらに支
配されるかは一義的には決められないが、もしフィラメ
ント間の相互移動が完全になければフレッティングによ
る損傷は起こらないはずである。即ち、圧縮だけではフ
ィラメントはつぶれるだけで、摩滅しないはずである。
かかる視点から適正な領域の存在の可能性を具体的に検
討したところ、巻き付けワイヤのテンションを、巻き付
けワイヤとコード外層フィラメントとの相互作用、中で
も相互移動量を極力小さくする方向で抑制することで、
フレッティング疲労に基づく損傷が抑制でき、コードの
強力低下が抑えられることを見出した。

【０００９】そこで本発明者らは、かかる知見を前提に
コードのピッチを長くしたときの巻き付けワイヤのテン
ションコントロールを、「エラスティシティー」という
概念を導入してその値を小さく制御することで、フレッ
ティングによる損傷を極少にすることに成功し、本発明
を完成するに至った。即ち、本発明は下記の通りであ
る。

【００１０】（１）フィラメントｎ本（ｎ＝１〜４）か
らなるコアのまわりに少なくとも１層のシースが形成さ
れ、該シース外周面に巻き付けワイヤが巻き付けられた
層撚り構造のスチールコードにおいて、前記スチールコ
ードのエラスティシティーが５０％未満であることを特
徴とするスチールコードである。

【００１１】（２）前記スチールコードにおいて、前記
コアのまわりに形成されたシースが１層で、かつ該シー
スがｍ本（ｍ＝ｎ＋（２〜６））のフィラメントからな
る、ｎ＋ｍ構造の２層撚り構造であるスチールコードで
ある。

【００１２】（３）前記スチールコードにおいて、コア
フィラメントの巻き付けピッチが５．０〜７．０ｍｍ、
シースフィラメントの巻き付けピッチが１２．０〜１
４．０ｍｍ、巻き付けワイヤの巻き付けピッチが３．５
〜５．０ｍｍであるスチールコードである。

【００１３】（４）前記スチールコードにおいて、各層
のフィラメントの引張り強さが３０００〜４８００Ｎ／
ｍｍ^２であるスチールコードである。

【００１４】（５）前記スチールコードにおいて、各層
のフィラメントの線径が０．１〜０．２５ｍｍであるス
チールコードである。

【００１５】（６）空気入りタイヤの補強素子として前
記スチールコードのいずれかを用いたことを特徴とする
空気入りタイヤである。

【００１６】（７）前記スチールコードのいずれかをカ
ーカスプライに適用したことを特徴とする空気入りタイ
ヤである。

【００１７】なお、本発明において用いた「エラスティ
シティー」とは、以下の定義に従うものとする。スチー
ルコードを直径２０ｃｍの円をなすように自由状態で１
周周回した後、コードが交差した点Ｐ_１と円の中心を挟
んで対称の位置の点Ｐ_２を、点Ｐ_１に当接するように円
を同一面内でつぶし、その直後に点Ｐ_２を解放したとき
に、点Ｐ_１と点Ｐ_２の間の距離の変化率（（解放した後
の距離Ｌ_２／初めの距離Ｌ_１）×１００）（％）をエラ
スティシティーと定義する。これは、巻き付けワイヤの
コードの締め付け程度の指標となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
具体的に説明する。本発明においては、小型ＴＢＲやＬ
ＳＲなどのオールスチールラジアルタイヤに適用され得
る、フィラメントｎ本（ｎ＝１〜４）からなるコアのま
わりに少なくとも１層のシースが形成され、該シース外
周面に巻き付けワイヤが巻き付けられた層撚り構造のス
チールコードを対象とし、該スチールコードのエラステ
ィシティーを５０％未満とする。

【００１９】エラスティシティーは、コードの最も本質
的な役割であるコード強力保持の発現に効果的に関与す
る。このエラスティシティーのコントロールには、コア
ピッチ長、シースピッチ長、スパイラル間隔、スパイラ
ル巻き付け時テンション等があげられるが、コードの軽
量化や初期コード強力を独立に制御できるのは巻き付け
ワイヤのテンションのみである。

【００２０】巻き付けワイヤをコードに巻き付ける際の
テンションとしては、巻き出し時とフライヤーでの巻き
取り時の２種類存在するが、このいずれもがエラスティ
シティーに影響する。

【００２１】そこで本発明者らは、現実に使用されてい
るＬＳＲや小型ＴＢＲの補強用の２層構造スチールコー
ドについて、コア／シース／スパイラルピッチ間隔と前
記２種類の巻き付けテンションの相互の関係を把握する
なかで、コード強力保持の影響を検討したところ、強力
保持性を最大限に引き出すことに成功した。

【００２２】即ち、エラスティシティーを５０％未満、
好ましくは４５％以下にすることでコード強力保持に寄
与せしめることができることが見出された。

【００２３】本発明の好適スチールコードにおいては、
前記コアのまわりに形成されたシースが１層で、かつ該
シースがｍ本（ｍ＝ｎ＋（２〜６））のフィラメントか
らなる、ｎ＋ｍ構造の２層撚り構造であり、より好まし
くはフィラメント３本からなるコアのまわりに、フィラ
メント９本からなるシースを配置した２層撚り構造のス
チールコードで、シース隣接フィラメント間にほとんど
隙間を持たない構造である。

【００２４】また、本発明のスチールコードにおいて
は、コアフィラメントの巻き付けピッチが、好ましくは
５．０〜７．０ｍｍ、より好ましくは６．５ｍｍ、シー
スフィラメントの巻き付けピッチが、好ましくは１２．
０〜１４．０ｍｍ、より好ましくは１２．５ｍｍ、巻き
付けワイヤの巻き付けピッチが３．５〜５．０ｍｍであ
る。各ピッチが夫々の下限よりも小さいと軽量化効果が
少なく、一方、上限を超えるとエラスティシティーを本
発明で規定する範囲にコントロールすることができなく
なる。

【００２５】さらに、各層のフィラメントの引張り強さ
は、好ましくは３０００〜４８００Ｎ／ｍｍ^２である。
この値が３０００Ｎ／ｍｍ^２未満では使用コード量が増
加し、軽量化できず、一方、４８００Ｎ／ｍｍ^２を超え
ると鋼線の製造が困難となる。

【００２６】さらにまた、各層のフィラメントの線径
は、好ましくは０．１〜０．２５ｍｍ、より好ましくは
０．１５ｍｍ〜０．２ｍｍである。この線径が０．１ｍ
ｍ未満では鋼線製造効率が悪く、一方、０．２５ｍｍを
超えるとランフラット走行時の耐コード破断性が悪化す
る。尚、巻き付けワイヤの線径は０．１〜０．１５ｍｍ
の範囲が好ましい。

【００２７】本発明のスチールコードにおける巻き付け
ワイヤとコードの撚り方向との関係については、巻き付
け（ラッピング）の役割を効果的に果たす意味で巻き付
けワイヤと内層コードの最外層とは異方向であることが
望ましいが、コアフィラメントとシースフィラメントの
撚り方向は強力保持の観点から同一方向とすることが望
ましい。

【００２８】次に、本発明の空気入りラジアルタイヤ
は、補強素子として前記スチールコードを使用したもの
であり、好ましくはカーカスプライに適用したものであ
る。これにより、本発明の空気入りラジアルタイヤにつ
いては、タイヤケース強度の保持性を最高に高めること
が可能となる。尚、本発明の空気入りタイヤにおいて
は、ボディープライ材以外の材質および構造は慣用に従
うものとする。

【００２９】

【実施例】次に、本発明を実施例および比較例に基づき
具体的に説明する。本実施例では、小型ＴＢＲの汎用プ
ライ材およびＬＴＲのプライ材に用いられる（３＋９）
×０．１７５（ｍｍ）＋１×０．１５（ｍｍ）構造を例
に、以下その効果を具体的に示す。本発明に基づき作製
した各種スチールコードおよび比較のために作製したス
チールコードの構造、材質、撚りピッチ、エラスティシ
ティー、コード強力、コード強力の保持率を下記の表
１、表２に示す。尚、エラスティシティーの調整は、巻
き付けワイヤの巻き出しテンションとフライヤーのテン
ションとをコントロールすることによって行った。

【００３０】下記の表１には（３＋９＋１）２層撚り構
造でハイテンサイル鋼材（ＨＴ）の例を、また表２には
（３＋９＋１）２層撚り構造で超高強力鋼材の例として
３７０ｋｇ／ｍｍ^２および４２０ｋｇ／ｍｍ^２の抗張力
を有するフィラメント材の例を夫々示す。

【００３１】試作した各種コードをサイズ２４５／７０
Ｒ１９．５の、カーカスプライ１枚からなるカーカスを
有する小型ＴＢＲのカーカスプライに適用した。打込み
数は比較例１のタイヤを１００として指数にて表示した
（数値が大なる程打込み数が大である）。

【００３２】これら試作タイヤについて新品時のコード
重量、新品時および１０万ｋｍ走行後のカーカスプライ
コードのケース強度を評価した。尚、ケース強度につい
ては、新品時を１００として夫々走行後を指数にて表示
した（数値が大なる程結果が良好である）。得られた結
果を下記の表１および表２に併記する。

【００３３】図１および図２は、レギュラー鋼材を用い
たときの全ての比較例および実施例の試作コードを基に
したエラスティシティーと強力保持率（％）との関係を
示す。図１は２４５／７０Ｒ１９．５のタイヤを用いて
実地５万ｋｍ走行後の強力保持率を示し、図２は同じタ
イヤ同一市場で１０万ｋｍ走行後測定したコード強力保
持率を示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】実施例１は、比較例１および２と同一のコ
ード構造を持たせながら、エラスティシティーを本発明
の範囲内の３５％にコントロールした例である。この場
合、実施例１と比較例１および２とでは、使用コード量
を同一にしているが、実施例１の走行後のケース強度は
比較例１対比では１０％改良され、また比較例２対比で
は２０％もの改良がなされており、効果の明らかな確認
がなされた。

【００３７】実施例２は、実施例１よりもさらにコード
のシースおよびコアのピッチを長くした構造で、使用コ
ード量を１．５％減量した上でエラスティシティーを望
ましい方向に制御した例である。この場合、比較例１、
２よりもケース強度を１０％〜２０％以上良好に保つこ
とに成功した。

【００３８】実施例３は、コードピッチを更に長くし、
かつ巻き付けワイヤーのピッチも長くした構造にするこ
とによって初期強力の向上とコードサイズの減少をはか
ることによってコード使用量を５％まで減少させた例で
ある。この場合でも、エラスティシティーを本発明の範
囲内にコントロールすることで強力保持率を１０％以上
高めることができた。

【００３９】実施例４〜６は、大幅なコード使用量減と
強力保持性を同時に確保するために、超高強力鋼材とエ
ラスティシティーのコントロールを組み合わせた例であ
る。実施例４は、抗張力を３７０ｋｇ／ｍｍ^２にするこ
とで１０％の軽量化を図り、実施例５、６では、抗張力
４２０ｋｇ／ｍｍ^２の鋼材を使用することで、２０％〜
２５％の軽量化を図ることと同時に、フレッティング損
傷による強力低下も大きく抑制することを可能にしてい
る。

【００４０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のスチ
ールコードにおいては、巻き付けワイヤ量をこれまでと
同等もしくは減少させながらコードを構成するフィラメ
ントのピッチを長くすることでコードの軽量化と初期強
度向上を図ることができる。このスチールコードを空気
入りラジアルタイヤの補強用として用いたときには、フ
レッティング疲労（損傷）に基づくコード強力の低下が
抑制され、タイヤケース強度の保持性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】５万ｋｍ走行タイヤのエラスティシティーと強
力保持率との関係を示すグラフである。

【図２】１０万ｋｍ走行タイヤのエラスティシティーと
強力保持率との関係を示すグラフである。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィラメントｎ本（ｎ＝１〜４）からな
   るコアのまわりに少なくとも１層のシースが形成され、
   該シース外周面に巻き付けワイヤが巻き付けられた層撚
   り構造のスチールコードにおいて、前記スチールコード
   のエラスティシティーが５０％未満であることを特徴と
   するスチールコード。
2. 【請求項２】 前記コアのまわりに形成されたシースが
   １層で、かつ該シースがｍ本（ｍ＝ｎ＋（２〜６））の
   フィラメントからなる、ｎ＋ｍ構造の２層撚り構造であ
   る請求項１記載のスチールコード。
3. 【請求項３】 コアフィラメントの巻き付けピッチが
   ５．０〜７．０ｍｍ、シースフィラメントの巻き付けピ
   ッチが１２．０〜１４．０ｍｍ、巻き付けワイヤの巻き
   付けピッチが３．５〜５．０ｍｍである請求項１または
   ２記載のスチールコード。
4. 【請求項４】 各層のフィラメントの引張り強さが３０
   ００〜４８００Ｎ／ｍｍ^２である請求項１〜３のうちい
   ずれか一項記載のスチールコード。
5. 【請求項５】 各層のフィラメントの線径が０．１〜
   ０．２５ｍｍである請求項１〜４のうちいずれか一項記
   載のスチールコード。
6. 【請求項６】 空気入りタイヤの補強素子として、請求
   項１〜５のうちいずれか一項記載のスチールコードを用
   いたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
7. 【請求項７】 請求項１〜５のうちいずれか一項記載の
   スチールコードをカーカスプライに適用したことを特徴
   とする空気入りラジアルタイヤ。