JP2000154483A - ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤ - Google Patents

ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 繰り返しの圧縮変形を受ける苛酷な条件下で
の使用においても、十分な耐久性能を発揮し得るスチー
ルコードを提供する。 【解決手段】 1本のスチールフィラメントからなるコ
アと、このコアのまわりに4〜5本のスチールフィラメ
ントを配列してなるシースとを、撚り合わせたストラン
ドを、4〜5本撚り合わせてなるスチールコードであっ
て、上記コアのフィラメント径dc およびシースを構成
するフィラメントの径ds の比ds /dcが1.00〜1.75
の範囲にあり、各ストランドにおけるシースの撚り方向
とコードの撚り方向が同一であり、コード軸に対する各
ストランドにおけるシースの撚り角度を30〜52°とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、空気入りタイヤ
や工業用ベルト等のゴム物品の補強材として使用される
スチールコードに関し、特に耐久性の向上をはかろうと
するものである。
【0002】
【従来の技術】ゴム物品の典型例である空気入りタイ
ヤ、中でも建設車両用タイヤは、例えば大規模土木工事
現場や鉱石採掘場で供用される大型ダンプカーなどに装
着され、荒れた地表上で重い負荷の下に苛酷な稼働条件
が課される。この種のタイヤは、1対のビードコア間に
わたりトロイド状をなして跨がるカーカスを骨格とし
て、さらにカーカスの径方向外側に多層のベルトを配置
して補強する構造が、一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記使途の建設車両用
タイヤは、特に凹凸の激しい不整地で重い荷重の下に走
行されるため、そのトレッドは大きな変形を受ける結
果、トレッドに形成されているラグ溝などの溝の底面に
は、大きな圧縮力が繰り返し加わることになる。そし
て、トレッドに形成された溝の底面に大きな圧縮力が加
わると、ベルトのトレッド側(外側)のベルト層に圧縮
歪みが生じて、この圧縮歪みがタイヤの長時間走行によ
り繰り返し生じることによって、とりわけトレッド側の
ベルト層のコードに疲労が蓄積され、コード破断を誘発
する。このコード破断により、タイヤ強度が小さくな
り、岩などの突起物を踏むとタイヤの破壊を生じる可能
性がある。
【0004】そこで、この発明は、とくに上記した繰り
返しの圧縮変形を受ける苛酷な条件下での使用において
も、十分な耐久性能を発揮し得るスチールコードを、耐
久性に優れる空気入りタイヤとともに提案することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】建設車両用タイヤのベル
トを構成するスチールコードには、複数本のスチールフ
ィラメントによるストランドの複数本を撚り合わせた、
いわゆる複撚り構造が採用されているのが通例である。
中でも、最外側層には走行時に突起物を踏んだ際のトレ
ッド変形に追従するように、1本または複数本のフィラ
メントによるコアのまわりに複数本のフィラメントを撚
り合わせた、層撚り構造のストランドを複数本撚り合わ
せた1×n構造の、複撚り構造コードが、建設車両用タ
イヤのベルトの特に最外側層に好んで使用されている。
【0006】発明者らの研究によると、上記複撚り構造
コードは、圧縮歪みを受けると、各ストランドのシース
フィラメントが先行して破断すること、すなわちストラ
ンドのシースフィラメントに大きな圧縮歪みが生じるこ
と、が判明した。そして、シースフィラメントが破断す
ると、残るフィラメントにも大きな圧縮歪みが生じて次
々と破断する結果、コード破断に到る。さらに、このコ
ードの破断過程が別のコードで次々と起こることによっ
て、ベルトの最外側のベルト層において、コードが次々
と破断し、タイヤ強度の低下をもたらす。この状態のタ
イヤに、例えば突起乗り越しの際などに大きい衝撃を受
けると、タイヤが破壊に到る危険性は高くなるのであ
る。
【0007】ここに、複撚り構造のコードにおける破断
は、そのストランドのシースフィラメントに大きな圧縮
歪みが生じて該フィラメントが先行破断することに起因
するのが明らかになった。そこで、シースフィラメント
に生じる大きな圧縮歪みを抑制する手段について鋭意究
明したところ、このシースフィラメントの撚り角度を適
正に規定することが、コードの耐疲労性を改善するのに
極めて有効であることを見出した。
【0008】なお、ベルトの最外側に配したベルト層で
は、タイヤに受けたカット傷などから浸入する水分がコ
ードの内部に入り込んで腐食をまねくことのないよう
に、コードのフィラメント間の隙間がゴムで確実に埋め
られる、フィラメント配置とすることも肝要である。
【0009】この発明は、上記の知見に基づくものであ
る。すなわち、この発明は、1本のスチールフィラメン
トからなるコアと、このコアのまわりに4〜5本のスチ
ールフィラメントを配列してなるシースとを、撚り合わ
せたストランドを、4〜5本撚り合わせてなるスチール
コードであって、上記コアのフィラメント径dc および
シースを構成するフィラメントの径ds の比ds /dc
が1.00〜1.75の範囲にあり、各ストランドにおけるシー
スの撚り方向とコードの撚り方向が同一であり、下記式
(1) で求められる、コード軸に対する各ストランドにお
けるシースの撚り角度αが30〜52°であることを特徴と
するゴム物品補強用スチールコードである。 記 α=α1 +α2 −90 ----(1) ここに、α1 =tan -1{P1 /π・(dc +ds )} α2 =tan -1{P2 /π・(A−dc −2ds )} 但し、P1 :ストランドの撚りピッチ(mm) P2 :コードの撚りピッチ(mm) A :コード径(mm) なお、撚り角度αはコードの長手方向の平均値とする。
【0010】また、この発明は、1対のビード部間でト
ロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの
径方向外側に複数層のベルトをそなえる空気入りタイヤ
において、該ベルトの少なくとも最外側層に、上記のス
チールコードを適用したことを特徴とする空気入りタイ
ヤである。
【0011】
【発明の実施の形態】さて、この発明に従うゴム物品補
強用スチールコードは、その基本構造をm×(1+n)
としたとき、ストランドの本数mが4〜5本およびシー
スのフィラメント本数nが4〜5本に限定する。なぜな
ら、mが3本以下では、建設車両用タイヤのような、巨
大なタイヤのベルト最外側層のコードとして用いる場
合、所定のタイヤ強度を得るために、フィラメントを太
くする必要があり、フィラメントが太くなると、 突起物
を踏んでコードが曲げ変形したときのフィラメント間の
局所曲げによって、 フィラメント表面の歪みが大きくな
り、コード切れが発生し易くなる。一方、mが6本以上
では、ストランドの配置を同心円上とする製造が困難に
なり、撚り性状が悪化してコードの破断荷重が小さくな
る。
【0012】また、ストランドにおけるコアを1本のフ
ィラメントとしたのは、コード内にゴムが浸入するため
には、必然的に1本又は2本となるが、2本とするとス
トランドを束ねてコードとする製造工程において、コア
とシースの撚り縮み量の差から撚り不良が発生しやす
い。次に、コアおよびシースの径を後述する発明範囲に
する場合、シースのフィラメント本数nが3本以下で
は、シースのフィラメント間の隙間が大きくなりすぎて
撚り形状が不安定になり、一方nが6本以上ではゴムが
浸入するための充分な隙間が確保できない。
【0013】なお、この発明に従う基本構造がm×(1
+n)のコードの典型例を、図1に断面で示す。このコ
ードは、1+4構造のストランド1を5本撚り合わせて
成る、撚り構造5×(1+4)であり、各ストランド1
は、1本のスチールフィラメントでコア2を形成し、こ
れらのコア2のまわりで互いに隣接して配列した、4本
のスチールフィラメントでシース3を形成して成る。
【0014】さらに、この発明のコードでは、m本のス
トランドを撚り合わせる向き、つまりコード撚り方向
を、各ストランドにおけるシースのフィラメントを撚り
合わせる向き、つまりストランド撚り方向と同一にす
る、必要がある。なぜなら、コード撚り方向とストラン
ド撚り方向とが異なると、ストランド相互のフィラメン
トが点接触するために、撚りロスすなわちフィラメント
1本の破断荷量の総和を100%としたときのコード破
断荷量の低下率が大きくなり、コードの破断荷重を高く
しても、それを発揮できないからである。
【0015】さらにまた、コアのフィラメント径dc
よびシースを構成するフィラメントの径ds の比ds
c を1.00〜1.75の範囲にする。なぜなら、ds /dc
が1.00未満では、ストランドを束ねてコードとする製造
工程においてコアとシースとの撚り縮み量の差から、コ
アが飛び出してしまい、一方ds /dc が1.75をこえる
と、シースフィラメントの配置に偏りが生じてコードの
撚り撚り性状が不均一になるからである。
【0016】最後に、上記した式(1) で求められる、コ
ード軸に対する各ストランドにおけるシースの撚り角度
αを30〜52°にすることが、肝要である。すなわち、α
を30°未満とするには撚りピッチを非常に短くしなけれ
ばならないために、コード製造工程でフィラメントに強
加工を施すことが不可欠になって断線などのトラブルが
発生し易くなり、一方αが52°をこえると、建設車両用
タイヤのベルト最外側層に多用されている、4×(1+
5×0.25)のスチールコードよりも疲労寿命が短くなっ
て、その結果、短時間でタイヤ破壊に到る危険がある。
【0017】次に、上記したコードは、その複数本を互
いに並行に揃えてゴムシートに埋設してなるプライを、
タイヤのベルトに適用して、カーカスの補強に供するも
ので、タイヤの構造としては、在来の建設車両用の空気
入りタイヤに則るものでよく、例えば、図2に示す、ベ
ルト構造が有利に適合する。ここで、同図において、符
号4は図示しない1対のビードコア間でトロイド状に跨
がり、かつビードコアにタイヤの内側から外側に巻き回
したカーカス、5がこのカーカス4上に配置する4〜6
層構造、図示例で6層のベルト、6はこのベルト上に配
置するトレッドおよび7はラグ溝である。
【0018】ベルト5は、カーカス2のプライコードに
対して傾斜して、好ましくは50〜80°の傾斜角度で
配列した多数本のスチールコードによるゴム被覆層の複
数層を、その層間でスチールコードが互いに交差する配
置で重ね合わせた、構造を有する。そして、少なくとも
最外側のベルト層のスチールコードとして、この発明に
従うコードを適用する。
【0019】
【実施例】表1に示す構造のスチールコードについて、
その耐久性を測定した。すなわち、各コードに対して、
コード軸方向に所定の圧縮歪みを繰り返し発生させる、
疲労試験を行って、コードを構成するいずれか1本のフ
ィラメントが破断するまでの圧縮歪みの繰り返し発生数
を測定した。その測定結果を、表1に併記する。
【0020】また、表1に示す各スチールコードを、タ
イヤサイズ:40.00 R57のオフロード用ラジアルタイヤ
の最外側ベルトプライに打ち込み数:13.1本/5cmで適
用し、タイヤに7.0kgf/cm2 の内圧を充填してから、実
地走行させトレッドが完全に磨耗した後タイヤを解剖し
てコード50本を取り出しフィラメントの破断本数を調
べ、その結果を比較例1のコードを用いたタイヤを100
としたときの指数で示す。残りのベルト層のうち中間の
2層には、7×(3+9×0.32mm)スチールコードを適
用し、最内側の3層には7×(3+9×0.23mm)のスチ
ールコードを適用した。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】この発明によれば、繰り返しの圧縮変形
を受ける苛酷な条件下での使用においても、十分な耐久
性能を発揮し得るスチールコードを提供できる。従っ
て、このスチールコードをタイヤのベルトの少なくとも
最外側に適用することによって、従来、特に溝底に集中
していた圧縮歪みに対する耐久性が大幅に改善され、耐
久性に優れるタイヤの提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に従う、撚り構造5×(1+4)構造
コードの断面図である。
【図2】この発明に好適のタイヤを示す断面図である。
【符号の説明】
1 ストランド 2 コア 3 シース 4 カーカス 5 ベルト 6 トレッド 7 ラグ溝

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1本のスチールフィラメントからなるコ
    アと、このコアのまわりに4〜5本のスチールフィラメ
    ントを配列してなるシースとを、撚り合わせたストラン
    ドを、4〜5本撚り合わせてなるスチールコードであっ
    て、 上記コアのフィラメント径dc およびシースを構成する
    フィラメントの径dsの比ds /dc が1.00〜1.75の範
    囲にあり、各ストランドにおけるシースの撚り方向とコ
    ードの撚り方向が同一であり、下記式(1) で求められ
    る、コード軸に対する各ストランドにおけるシースの撚
    り角度αが30〜52°であることを特徴とするゴム物品補
    強用スチールコード。 記 α=α1 +α2 −90 ----(1) ここに、α1 =tan -1{P1 /π・(dc +ds )} α2 =tan -1{P2 /π・(A−dc −2ds )} 但し、P1 :ストランドの撚りピッチ(mm) P2 :コードの撚りピッチ(mm) A :コード径(mm)
  2. 【請求項2】 1対のビード部間でトロイド状に延びる
    カーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に複数
    層のベルトをそなえる空気入りタイヤにおいて、該ベル
    トの少なくとも最外側層に、請求項1に記載のスチール
    コードを適用したことを特徴とする空気入りタイヤ。
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