JP2005179859A - スチールコードおよび空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 六角ビードを備えるラジアルタイヤに適用した場合であっても、ビードとの接触によるフレッティング摩耗を抑制することができるスチールコード、およびそれを用いることでビード部における耐久性を向上した空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】 ｎ本撚りのコアストランド（ｎ＝２または３）が平行に２本並置されたコアの周囲に、シースフィラメントが、コアストランドの撚り方向と同方向の層撚り構造でｍ本（ｎ＝２のとき８≦ｍ≦１２であり、ｎ＝３のとき９≦ｍ≦１３である）巻回されてなるスチールコードである。長手方向に垂直な扁平断面の長径Ｄ₁および短径Ｄ₂が、シースフィラメントがコアストランドを構成するフィラメントと（１）同径であるとき、次式、０．５＜Ｄ₂／Ｄ₁＜０．９で表される関係を満足し、（２）異径であるとき、次式、０．３５＜Ｄ₂／Ｄ₁＜０．９５で表される関係を満足する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気入りタイヤの骨格材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（以下、単に「コード」とも称する）および空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、特には、空気入りタイヤ、中でも、トラック・バス用の重荷重用空気入りラジアルタイヤにおけるビード部耐久性を向上することのできるスチールコード、およびそれを用いた空気入りタイヤに関する。

従来、空気入りタイヤや工業用ベルト等の各種ゴム物品の補強材として、スチールコードが使用されている。中でも、ゴム物品の典型例である空気入りラジアルタイヤにおいて、スチールプライコードは、タイヤ径方向に放射線状に配列される骨格材として用いられる。例えば、重荷重用ラジアルタイヤでは、同じ線径のスチールフィラメントを層ごとに撚りピッチを変えて撚ることで、コード軸方向の垂直断面が同心円形状の３＋８構造を有するよう形成されたスチールプライコードが、一般に使用されてきた（図３（ｃ）参照）。

このような同心円形状のスチールコードに対して、例えば、特許文献１においては、良好な生産性および作業性、低コスト性を保持しつつ耐腐食伝播性を改善することを目的として、２本の同一構造を有する平行接触配列無撚りストランドからなるコアと、その周囲に撚り合わせた６〜８本のアウターシースストランドとからなる複撚り構造としたゴム物品補強用スチールコードが記載されている。また、特許文献２には、所定本数のスチールフィラメントを平行に引き揃えたコアの周囲に所定本数のスチールフィラメントによるシースを配置して、コード輪郭形状が扁平となるようなフィラメント配置とし、コード軸方向に２次元の波形状に変化する型付けを施すとともに、その輪郭形状および型付けを所定条件の下に規定することで、耐腐食伝播性および切断時全伸びを向上したゴム物品補強用スチールコードが記載されている。

さらに、特許文献３には、張力付加時における耐疲労性の低下を抑制することを目的として、３本のフィラメントを撚らずに並列に引き揃えたコアの周囲に、該コアフィラメントと同径の５〜１０本のフィラメントによるシースを配置して、フィラメントの直径とコードの外郭形状における直径を所定条件の下に規定した層撚り構造のスチールコードが記載されている。
特開平１１−６１６６２号公報（特許請求の範囲等） 特開２００３−１３３７８号公報（特許請求の範囲等） 特開２０００−３３６５８４号公報（特許請求の範囲等）

ところが、ラジアルタイヤのスチールプライコードにおいては、使用中に、コードのフィラメントとビードコアとの間でフレッティングによる摩耗が生じて、ビード部における耐久性が低下するという問題があった。特に、図２に示すような六角ビード１２を用いたタイヤの場合には、六角ビード１２のタイヤ内側の頂点とスチールプライコードとの接触部において、フレッティング摩耗が生じやすいことから、この問題を解消して、ビード部の耐久性を向上することができるスチールコードの実現が望まれていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、六角ビードを備えるラジアルタイヤに適用した場合であっても、ビードとの接触によるフレッティング摩耗を抑制することができるスチールコード、および、それを用いることでビード部における耐久性を向上した空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、従来一般的であった垂直断面が同心円形状のスチールコードを、所定の扁平断面形状とすることによりフレッティング摩耗の抑制を図ることができることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明のスチールコードは、ｎ本撚りのコアストランド（ｎ＝２または３）が平行に２本並置されたコアの周囲に、該コアストランドを構成するフィラメントと同径のシースフィラメントが、前記コアストランドの撚り方向と同方向の層撚り構造でｍ本（ｎ＝２のとき８≦ｍ≦１２であり、ｎ＝３のとき９≦ｍ≦１３である）巻回されてなるスチールコードであって、
長手方向に垂直な扁平断面の長径をＤ₁、短径をＤ₂としたとき、Ｄ₁およびＤ₂が、下記式、
０．５＜Ｄ₂／Ｄ₁＜０．９
で表される関係を満足することを特徴とするものである。

また、本発明の他のスチールコードは、ｎ本撚りのコアストランド（ｎ＝２または３）が平行に２本並置されたコアの周囲に、該コアストランドを構成するフィラメントと異径のシースフィラメントが、前記コアストランドの撚り方向と同方向の層撚り構造でｍ本（ｎ＝２のとき８≦ｍ≦１２であり、ｎ＝３のとき９≦ｍ≦１３である）巻回されてなるスチールコードであって、
長手方向に垂直な扁平断面の長径をＤ₁、短径をＤ₂としたとき、Ｄ₁およびＤ₂が、下記式、
０．３５＜Ｄ₂／Ｄ₁＜０．９５
で表される関係を満足することを特徴とするものである。

本発明のスチールコードにおいては、前記シースフィラメントの周囲に、スパイラルフィラメントが、該シースフィラメントの撚り方向と異方向に撚られていることが好ましく、その撚りピッチは、好ましくは２．５〜６．０ｍｍである。また、コードを構成するフィラメントの径は、好適には０．１５〜０．３ｍｍの範囲内である。また、前記コアストランドの撚りピッチは、好ましくは４．０〜１２．０ｍｍであり、かつ前記シースフィラメントの撚りピッチは、好ましくは７．０〜２０ｍｍである。

また、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部に夫々埋設されたビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されたカーカスと、該カーカスのクラウン部外周に位置するトレッド部と、該カーカスのサイド部に位置するサイドウォール部とを備える空気入りタイヤにおいて、前記カーカスを構成するコードに、上記本発明のスチールコードが適用されていることを特徴とするものである。

従来の垂直断面が同心円形状のスチールコードの場合、六角ビードのタイヤ内側の頂点と接触する部位がスチールフィラメント１〜２本程度となり、フィラメント１本当りの接触圧が高くなるため、フレッティング摩耗が進行しやすくなる。これに対し、本発明のスチールコードでは、扁平断面としたことにより六角ビードの頂点と接触する部位の面積を増大させることができるので、フィラメント１本当りの接触圧が緩和されて、結果としてコードにおけるフレッティング摩耗の進行を効果的に抑制することが可能となる。

本発明によれば、特に、空気入りタイヤに適用した際における、六角ビードのタイヤ内側の頂点との接触によるフレッティング摩耗を抑制できるスチールコードを実現することができる。従って、このスチールコードを用いることで、ビード部耐久性の向上を図った空気入りタイヤを提供することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
図１に、本発明のスチールコードの一例の長手方向に垂直な断面図を示す。図示するスチールコード１は、３本撚りのコアストランド２が平行に２本並置されたコア３の周囲に、シースフィラメント４が巻回されてなる。この２本のコアストランド２は無撚り構造であり、平行に接触配列されている。ここで、「平行」とは、各コアストランド３の中心軸線が互いに平行であることを意味する。

従って、コードの中心軸線に沿ういずれの位置においても、２本のコアストランド２の外接円に接して互いに平行となる２本の接線と、これら接線の外側で連なる外接円の２つの円弧とにより形成される長円形Ｌ、即ち、図中に点線で示すコア３の外接複合線Ｌは、スチールコード１の長さ方向に沿って図示の位置を保持する。

本発明において、コア３を２本のコアストランド２により構成するのは、もし太いコアフィラメント２本でコア３を構成した場合には屈曲疲労性が弱いために、タイヤのカーカスを構成するコードとしては好ましくないためである。これに対し、本発明のように細いフィラメントでコアストランド２を構成した場合には屈曲疲労の面で良好であり、更に、シースフィラメント４をコアストランド２の撚り方向と同方向で層撚りとすることによりフィラメント間が線接触となり、フィラメント間の局部的な接触圧の増加を避けることができる。

また、コア３の周囲には、コア３の外接複合線Ｌに接するように１２本のシースフィラメント４が巻回されてアウターシース５が形成され、コア３とアウターシース５とにより層撚り構造のスチールコード１０が構成される。

上記のコア３の外接複合線Ｌによって、シースフィラメント４の複数の外接円を外側から包み込むように滑らかに連ねた曲線Ｅは楕円形状または長円形状をなすため、スチールコード１はその長さ方向に沿ういずれの位置においても常に図示する楕円形状または長円形状の曲線Ｅの向きを保持する。これは、スチールコード１はその長さ方向に沿って同じ向きに偏平形状をなし、この偏平形状は決して捩じれることはない、ということを意味している。

コアストランド２は、図示する例では３本撚りであるが、本発明においては２本または３本撚りとすることができる。これに対し、シースフィラメント４の本数は、コアストランド２によって巻き付ける本数が適宜決定され、コード内部へのゴム浸透性とコード強力とが両立できる範囲内とする。例えば、シースフィラメント４は、適正なコード性能を得るために、コアストランド２が２本のとき８〜１２本、３本のとき９〜１３本とする必要があり、コアストランド２の撚り方向と同方向にて、コア３に巻回される。

また、シースフィラメント４は、図示する例ではコアストランド２を構成するフィラメント６と異径であるが、同径としてもよい。これらコードを構成する各フィラメントの径は、０．１５〜０．３ｍｍの範囲内程度とすることができる。本発明においては、以下に述べるように、コード１の扁平断面の長径と短径とが所定の比率を有することが必要であるが、この比率は、シースフィラメント４がフィラメント６と同径であるか異径であるかにより異なる。

具体的には、コアストランド２を構成するフィラメント６とシースフィラメント４とが同径である場合には、コード１の扁平断面の長径Ｄ₁および短径Ｄ₂（図１参照）が、下記式、
０．５＜Ｄ₂／Ｄ₁＜０．９
で表される関係を満足することが必要であり、一方、異径である場合には、下記式、
０．３５＜Ｄ₂／Ｄ₁＜０．９５
で表される関係を満足することが必要である。いずれの場合においても、コード１の扁平断面の長径Ｄ₁および短径Ｄ₂の比率が上記範囲よりも小さいと、六角ビードの頂点に対する接触圧の緩和効果が不十分であり、本発明によるフレッティング摩耗の抑制効果を得ることができない。また、比率Ｄ₂／Ｄ₁が上記範囲よりも大きいと、コードの形状が扁平になりすぎて、却って他のコード性能を損なうおそれがある。

また、コードの撚りピッチ条件としては、コード形状の安定性と張力バランスを良好に保つために、コアストランド２の撚りピッチは、好ましくは４．０〜１２．０ｍｍであり、シースフィラメント４の撚りピッチは、好ましくは７．０〜２０ｍｍである。

また、図示はしないが、本発明のコードにおいては、シースフィラメントの周囲に、スパイラルフィラメントが、シースフィラメントの撚り方向と異方向に、好ましくは２．５〜６．０ｍｍの撚りピッチで撚られていてもよい。これにより、コードがばらけることを防止して、より強固なコード構造とすることができる。

本発明のスチールコード１を適用するゴム物品としては、特に制限されるものではないが、空気入りタイヤが代表的であり、中でも、トラック・バス用空気入りラジアルタイヤに好適に適用することができる。本発明のスチールコード１を適用した本発明のタイヤの一例を、図２に示す。図示するタイヤ１０は、一対のビード部１１に夫々埋設されたビードコア１２の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されたカーカス１３と、カーカス１３のクラウン部外周に位置する図示しないトレッド部と、カーカス１３のサイド部に位置するサイドウォール部１４とを備え、カーカス１３を構成するコードに、上記本発明のスチールコードが適用されている。

本発明のタイヤにおいては、カーカスの補強コードとして本発明のスチールコードが用いられているものであればよく、これによりビード部耐久性の向上効果を得ることができるものであり、他の部分の構造や材質等については、特に制限されるものではない。特には、ビードコア１２として、図示するような六角ビードが用いられているタイヤの場合に、本発明はより有用である。

以下、本発明を、具体的な実施例により説明する。
実施例１〜４および比較例
図２に示すようなビード部構造を有するサイズ１１Ｒ２２．５のトラック用ラジアルタイヤのカーカス２に、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）に示すような断面構造を有するスチールプライコードを適用して、実施例１〜４（図３（ａ）〜（ｄ））および比較例（図３（ｅ））のタイヤを試作した。図中、符号１ａ〜１ｄおよび２１はコード、符号２ａ〜２ｄはコアストランド、符号３ａ〜３ｄおよび２３はコア、符号４ａ〜４ｄおよび２４はシースフィラメント、符号５ａ〜５ｄおよび２５はアウターシース、符号６ａ〜６ｄおよび２６はコアストランド２ａ〜２ｄおよび２２を夫々構成するフィラメントを示す。また、各タイヤのコード構造、Ｄ₂／Ｄ₁値および打込み数は、下記の表１中に示すとおりである。さらに、実施例１〜４におけるシースフィラメント４とコアストランド２の撚り方向は同方向とし、比較例におけるシースフィラメント２４とコアストランド２２の撚り方向は異方向とした。

得られた各試作タイヤを、内圧８８０ｋＰａ（９ｋｇｆ／ｃｍ²）、荷重２０ｋＮ（２０００ｋｇｆ）の条件下でドラム速度６０ｋｍ／ｈにて１０万ｋｍ走行させたのちに解剖して、タイヤ内側の六角ビード頂点との接触によるコードのフレッティング摩耗深さを評価した。この結果を、比較例を１００とした指数にて、下記の表１中に併せて示す。数値が小なるほど、結果は良好である。

本発明のスチールコードの一例を示す断面図である。 タイヤのビード部近傍を示す概略断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、夫々、実施例１〜４および比較例のコード構造を示す断面図である。

符号の説明

１、１ａ〜１ｄ、２１ コード
２、２ａ〜２ｄ コアストランド
３、３ａ〜３ｄ、２３ コア
４、４ａ〜４ｄ、２４ シースフィラメント
５、５ａ〜５ｄ、２５ アウターシース
６、６ａ〜６ｄ、２６ コアストランドを構成するフィラメント
１０ 空気入りタイヤ
１１ ビード部
１２ ビードコア（六角ビード）
１３ カーカス
１４ サイドウォール部

Claims (6)

1. ｎ本撚りのコアストランド（ｎ＝２または３）が平行に２本並置されたコアの周囲に、該コアストランドを構成するフィラメントと同径のシースフィラメントが、前記コアストランドの撚り方向と同方向の層撚り構造でｍ本（ｎ＝２のとき８≦ｍ≦１２であり、ｎ＝３のとき９≦ｍ≦１３である）巻回されてなるスチールコードであって、
   長手方向に垂直な扁平断面の長径をＤ₁、短径をＤ₂としたとき、Ｄ₁およびＤ₂が、下記式、
   ０．５＜Ｄ₂／Ｄ₁＜０．９
   で表される関係を満足することを特徴とするスチールコード。
2. ｎ本撚りのコアストランド（ｎ＝２または３）が平行に２本並置されたコアの周囲に、該コアストランドを構成するフィラメントと異径のシースフィラメントが、前記コアストランドの撚り方向と同方向の層撚り構造でｍ本（ｎ＝２のとき８≦ｍ≦１２であり、ｎ＝３のとき９≦ｍ≦１３である）巻回されてなるスチールコードであって、
   長手方向に垂直な扁平断面の長径をＤ₁、短径をＤ₂としたとき、Ｄ₁およびＤ₂が、下記式、
   ０．３５＜Ｄ₂／Ｄ₁＜０．９５
   で表される関係を満足することを特徴とするスチールコード。
3. コードを構成するフィラメントの径が０．１５〜０．３ｍｍの範囲内である請求項１または２記載のスチールコード。
4. 前記コアストランドの撚りピッチが４．０〜１２．０ｍｍ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. 前記シースフィラメントの撚りピッチが７．０〜２０ｍｍ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. 一対のビード部に夫々埋設されたビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されたカーカスと、該カーカスのクラウン部外周に位置するトレッド部と、該カーカスのサイド部に位置するサイドウォール部とを備える空気入りタイヤにおいて、前記カーカスを構成するコードに、請求項１〜５のうちいずれか一項記載のスチールコードが適用されていることを特徴とする空気入りタイヤ。

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