JP2007303032A - ゴム補強用スチールコード及びそれを用いた空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 コードとゴムとの間に十分な接着性を確保すると共に、素線同士の接触を少なくし、かつ寸法変化を抑制することを可能にしたゴム補強用スチールコード及びそれを用いた空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】 螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線１１の外側にＮ本（Ｎ＝３〜８）の側素線１２を撚り合わせて配置し、かつ芯素線１１の外接円Ｃ１１及び側素線１２の外接円Ｃ１２がそれぞれ楕円形状をなす偏平構造を有するスチールコード１０において、芯素線１１の捩じれ方向を側素線１２の撚り方向と同一とし、芯素線１１の癖付けピッチＰｃを側素線１２の撚りピッチＰｓよりも大きくする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、１＋Ｎ構成のゴム補強用スチールコード及びそれを用いた空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、コードとゴムとの間に十分な接着性を確保すると共に、素線同士の接触を少なくし、かつ寸法変化を抑制することを可能にしたゴム補強用スチールコード及びそれを用いた空気入りラジアルタイヤに関する。

１本の芯素線の外側にＮ本（例えば、３本〜８本）の側素線を撚り合わせてなる１＋Ｎ構成のスチールコードのゴム浸透性を改善するために、芯素線に波状又は螺旋状の癖付けを施したり、或いは、芯素線の癖付けに加えてコードを偏平形状にすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ゴム浸透性の確保の観点から、Ｎ本の素線を同時に撚り合わせてなる１×Ｎ構成のオープン構造の検討も進められている。

しかしながら、従来の１＋Ｎ構成のスチールコードにおいては、偏平化処理した際に芯素線と側素線との接触を生じ易いため、その素線同士の接触に起因してコードに損傷を生じ易いという問題がある。また、素線同士が接触した状態になると、コード径が大きくなり、ゴムとコードとの複合体からなるシートを成形したとき、そのシートが厚くなり、軽量化の点で不利である。

一方、１×Ｎ構成のオープン構造を有するスチールコードは、ゴム浸透性が良く、素線同士の接触を生じ難いものであるが、オープン構造であるが故に伸びが大きくなる傾向がある。そのため、例えば、１×Ｎ構成のオープン構造を有するスチールコードを空気入りラジアルタイヤのベルト層に用いた場合、走行後にタイヤの寸法変化が起き易いという欠点がある。
特開平８−３２５９６２号公報

本発明の目的は、コードとゴムとの間に十分な接着性を確保すると共に、素線同士の接触を少なくし、かつ寸法変化を抑制することを可能にしたゴム補強用スチールコード及びそれを用い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ゴム補強用スチールコードは、螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線の外側にＮ本（Ｎ＝３〜８）の側素線を撚り合わせて配置し、かつ前記芯素線の外接円及び前記側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす偏平構造を有するスチールコードにおいて、前記芯素線の捩じれ方向が前記側素線の撚り方向と同一であり、前記芯素線の癖付けピッチＰｃが前記側素線の撚りピッチＰｓよりも大きいことを特徴とするものである。

また、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、ベルト層に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、前記スチールコードは、螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線の外側にＮ本（Ｎ＝３〜８）の側素線を撚り合わせて配置し、かつ前記芯素線の外接円及び前記側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす偏平構造を有し、前記芯素線の捩じれ方向が前記側素線の撚り方向と同一であり、前記芯素線の癖付けピッチＰｃが前記側素線の撚りピッチＰｓよりも大きいことを特徴とするものである。

本発明では、１＋Ｎ構成の偏平構造を有するスチールコードにおいて、芯素線の捩じれ方向を側素線の撚り方向と同一とし、芯素線の癖付けピッチＰｃを側素線の撚りピッチＰｓよりも大きくすることにより、１×Ｎ構成のスチールコードと同様のゴム浸透性を確保すると共に、偏平化処理した際の芯素線と側素線との接触を少なくすることができる。従って、スチールコードのゴムに対する接着性を十分に確保しながら、素線同士の接触に起因するコードの損傷を防止し、延いては、コード径を可及的に小さくすることが可能になる。

また、側素線の内側には芯素線を配置しているため、１×Ｎ構成のスチールコードの欠点である低荷重時での伸びの発生を抑制することができる。そのため、上記スチールコードをゴム製品の補強材として用いた場合、ゴム製品の使用に伴う寸法変化を抑制することができる。特に、上記スチールコードを空気入りラジアルタイヤのベルト層に用いた場合には、タイヤの走行に伴う寸法変化（外径成長）を抑制することができる。

本発明において、芯素線の癖付けピッチＰｃは側素線の撚りピッチＰｓに対してＰｃ＝ｎ×Ｐｓの関係（ｎ：２以上の整数）を満足することが好ましい。芯素線の癖付けピッチＰｃと側素線の撚りピッチＰｓとが上記関係を満足する場合、偏平化処理した時に芯素線と側素線とが重なる頻度が少なくなり、素線同士のフレッティングを効果的に防止することができる。

芯素線の素線径は０．２０ｍｍ〜０．４５ｍｍであることが好ましい。また、芯素線と側素線は同一素線径を有することが好ましい。このような寸法は空気入りラジアルタイヤのベルト層において好適である。但し、本発明のゴム補強用スチールコードは、ベルト層の以外のタイヤ構成部材やコンベヤベルト等のゴム製品の補強材として使用することも可能である。

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。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６，６が埋設されている。これらベルト層６，６は補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜し、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の補強コードとしては、１＋５構成のスチールコードが使用されている。更に必要に応じて、ベルト層６，６の外周側には、補強コードをタイヤ周方向に巻回してなるベルトカバー層を配置しても良い。

図１は乗用車用又はライトトラック用の空気入りラジアルタイヤを図示するものであるが、本発明は図２に示すようなトラック・バス用の空気入りラジアルタイヤにも適用することが可能である。

図３は本発明の空気入りラジアルタイヤのベルト層に使用される１＋５構成のスチールコードを示す断面図であり、図４は図３のスチールコードに含まれる芯素線と側素線を抽出して示す平面図である。図３に示すように、スチールコード１０は、螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線１１の外側に該芯素線１１と同一素線径を有する５本の側素線１２を撚り合わせて配置し、かつ芯素線１１の外接円Ｃ１１及び側素線の外接円Ｃ１２がそれぞれ楕円形状をなす偏平構造を有している。これら外接円Ｃ１１，Ｃ１２は長径方向が互いに一致している。ベルトコードとして、芯素線１１及び側素線１２の素線径ｄは０．２０ｍｍ〜０．４５ｍｍの範囲にすると良い。

スチールコード１０において、図４に示すように、芯素線１１及び側素線１２はいずれも螺旋状に延伸するものであるが、芯素線１１の捩じれ方向は側素線１２の撚り方向と同一であり、芯素線１１の癖付けピッチＰｃは側素線１２の撚りピッチＰｓよりも大きくなっている。そのため、撚り合わせ後に偏平化処理した際の芯素線１１と側素線１２との接触が少なくなる。つまり、芯素線１１の捩じれ方向が側素線１２の撚り方向と逆である場合、又は、芯素線１１の癖付けピッチＰｃが側素線１２の撚りピッチＰｓよりも小さい場合、偏平化処理した際に芯素線１１と側素線１２とが互いに接触し易くなる。

特に、芯素線１１の癖付けピッチＰｃは側素線１２の撚りピッチＰｓに対してＰｃ＝ｎ×Ｐｓの関係（ｎ：２以上の整数）を満足すると良い。この場合、スチールコード１０を偏平化処理した時に芯素線１１と側素線１２とが重なる頻度が少なくなり、素線同士のフレッティングを効果的に防止することができる。

上述したスチールコード１０によれば、１×６構成のスチールコードと同様のゴム浸透性を確保すると同時に、芯素線１１と側素線１２との接触を少なくすることができる。従って、ゴムに対する接着性を十分に確保しながら、従来の１＋５構成のスチールコードに比べて素線同士の接触に起因するコード損傷を防止し、コード径を可及的に小さくすることが可能になる。コード径を小さくすることはベルト層６を薄くしてタイヤを軽量化する上で有利である。

ここで、芯素線１１の外接円Ｃ１１の短径ｄｓは、素線径ｄに対して、ｄｓ＞ｄの関係にすると良い。つまり、ｄｓ＞ｄとすることで３次元の癖付けとする。但し、コードとゴムとの複合体を軽量化するために２．０ｄ＞ｄｓを満足することが望ましい。

側素線１２の外接円Ｃ１２の短径Ｄｓは、素線径ｄに対して、Ｄｓ＜３ｄの関係にすると良い。つまり、Ｄｓ＜３ｄとすることで芯素線１１が隣接する側素線１２，１２間に食い込んだ状態にする。但し、側素線１２の内側には芯素線１１を配置する必要があるため２．５ｄ＜Ｄｓを満足することが望ましい。

側素線１２の外接円Ｃ１２の短径Ｄｓと長径Ｄｌとの比は、Ｄｌ／Ｄｓ＞１．２の関係にすると良い。つまり、Ｄｌ／Ｄｓ＞１．２によりゴム浸透性に優れた偏平構造を規定する。但し、コードのバラケを防止するために１．６＞Ｄｌ／Ｄｓを満足することが望ましい。

上述したスチールコード１０は、空気入りラジアルタイヤのベルト層６において、その長径方向がベルト層６の面方向と一致するようにコートゴム中に埋設される。そして、このようなスチールコード１０をベルト層６に使用した空気入りラジアルタイヤでは、スチールコード１０のゴムに対する接着性が良好であり、しかもコード径（側素線１２の外接円Ｃ１２の短径Ｄｓ）が小さいためベルト層６を薄くして軽量化が可能である。また、スチールコード１０の側素線１２の内側には芯素線１１が存在するため、タイヤの走行に伴う寸法変化（外径成長）を抑制することができる。

なお、上述した実施形態では１＋５構成のスチールコードの場合について説明したが、側素線の本数は３本〜８本の範囲から任意に選択することができる。いずれの場合も、コードとゴムとの間に十分な接着性を確保すると共に、素線同士の接触を少なくし、かつ寸法変化を抑制するという作用効果を得ることができる。

螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線の外側に５本の側素線を撚り合わせて配置し、かつ芯素線の外接円及び側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす１＋５構成のスチールコードにおいて、芯素線の捩じれ方向を側素線の撚り方向と同一とし、芯素線の癖付けピッチＰｃを側素線の撚りピッチＰｓよりも大きくし、芯素線の癖付けピッチＰｃと側素線の撚りピッチＰｓとの比（Ｐｃ／Ｐｓ）を表１のように種々異ならせた実施例１〜４のスチールコードを用意した。対比のため、比較例１として、芯素線の捩じれ方向を側素線の撚り方向とは逆にした１＋５構成のスチールコードを用意した。

これら実施例１〜４及び比較例１のスチールコードについて、下記の方法により、ゴム浸透率及び初期伸び率を評価し、その結果を表１に併せて示した。

ゴム浸透率：
各スチールコードをゴム被覆してコード当たり１０Ｎの引っ張り荷重を掛けた状態で加硫した後、該スチールを分解し、ゴム浸透率（芯部へのゴム浸透具合）を求めた。ここで、「１００％」は芯部まで完全にゴムが浸透している状態を意味する。

初期伸び率：
ＪＩＳ Ｇ３５１０に準拠して、各スチールコードの初期伸び率（％）を求めた。つまり、各スチールコードに対する引っ張り荷重を徐々に増加させ、そのときの伸び率を測定し、荷重１００Ｎ時の伸び率と荷重５Ｎ時の伸び率との差を求め、これを初期伸び率とした。

また、実施例１〜４及び比較例１のスチールコードをベルト層に使用した空気入りラジアルタイヤ（タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５）を製作し、２万ｋｍのドラム試験後、タイヤからベルト層のスチールコードを取り出し、芯素線と側素線とを分離し、これら素線の表面に生じた傷の量を調べた。評価結果は、傷が全くない場合を「無」で示し、微量の傷が認められる場合を「微」で示し、少量の傷が認められる場合を「少」で示し、多量の傷が認められる場合を「多」で示した。

この表１から明らかなように、実施例１〜４のスチールコードはいずれもゴム浸透率が高いものであった。また、実施例１〜４のスチールコードをベルト層に用いた空気入りラジアルタイヤは、芯素線の捩じれ方向を側素線の撚り方向とは逆にしたスチールコードを用いた場合（比較例１）に比べてドラム試験後のコード表面傷が少ないものであった。

次に、螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線の外側に５本の側素線を撚り合わせて配置し、かつ芯素線の外接円及び側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす１＋５構成のスチールコードにおいて、芯素線の捩じれ方向を側素線の撚り方向と同一とし、芯素線の癖付けピッチＰｃを側素線の撚りピッチＰｓよりも大きくし、芯素線の癖付けピッチＰｃと側素線の撚りピッチＰｓとの比（Ｐｃ／Ｐｓ）を表２のように設定した実施例５のスチールコードを用意した。対比のため、芯素線の癖付けピッチＰｃを側素線の撚りピッチＰｓよりも小さくした比較例２のスチールコードと、芯素線に平面波の癖付けを施した比較例３のスチールコードと、６本の素線を撚り合わせてなる１×６構成を持つ比較例４のスチールコードを用意した。

これら実施例５及び比較例２〜４のスチールコードについて、上述の方法により、ゴム浸透率及び初期伸び率を評価し、その結果を表２に併せて示した。

また、実施例５及び比較例２〜４のスチールコードをベルト層に使用した空気入りラジアルタイヤ（タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５）を製作し、５万ｋｍの実車走行後、タイヤからベルト層のスチールコードを取り出し、芯素線と側素線とを分離し、これら素線の表面に生じた傷の量を調べた。評価結果は、傷が全くない場合を「無」で示し、微量の傷が認められる場合を「微」で示し、少量の傷が認められる場合を「少」で示し、多量の傷が認められる場合を「多」で示した。

更に、実施例５及び比較例２〜４のスチールコードをベルト層に使用した空気入りラジアルタイヤ（タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５）を製作し、その外径成長を評価した。即ち、５万ｋｍの実車走行後、溝底でのタイヤ外径を測定し、新品時からの成長量を求めた。評価結果は、比較例４を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど外径成長が少ないことを意味する。

この表２から明らかなように、実施例５のスチールコードは、ゴム浸透率が高く、しかも１×６構成のスチールコード（比較例４）に比べて初期伸び率が小さいものであった。また、実施例５のスチールコードをベルト層に用いた空気入りラジアルタイヤは、走行に伴う外径成長が少なく、しかも実車走行後のコード表面傷が少ないものであった。

一方、比較例２のスチールコードは芯素線の癖付けピッチＰｃを側素線の撚りピッチＰｓよりも小さくしたものであるが、走行に伴う外径成長が多いものであった。比較例３のスチールコードは芯素線に平面波の癖付けを施したものであるが、実車走行後のコード表面傷が多いものであった。

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。 本発明の他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。 本発明の空気入りラジアルタイヤのベルト層に使用される１＋５構成のスチールコードを示す断面図である。 図３のスチールコードに含まれる芯素線と側素線を抽出して示す平面図である。

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
５ ビードコア
６ ベルト層
１０ スチールコード
１１ 芯素線
１２ 側素線
Ｃ１１ 芯素線の外接円
Ｃ１２ 側素線の外接円

Claims (8)

1. 螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線の外側にＮ本（Ｎ＝３〜８）の側素線を撚り合わせて配置し、かつ前記芯素線の外接円及び前記側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす偏平構造を有するスチールコードにおいて、前記芯素線の捩じれ方向が前記側素線の撚り方向と同一であり、前記芯素線の癖付けピッチＰｃが前記側素線の撚りピッチＰｓよりも大きいことを特徴とするゴム補強用スチールコード。
2. 前記芯素線の癖付けピッチＰｃが前記側素線の撚りピッチＰｓに対してＰｃ＝ｎ×Ｐｓの関係（ｎ：２以上の整数）を満足することを特徴とする請求項１に記載のゴム補強用スチールコード。
3. 前記芯素線の素線径が０．２０ｍｍ〜０．４５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のゴム補強用スチールコード。
4. 前記芯素線と前記側素線が同一素線径を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のゴム補強用スチールコード。
5. ベルト層に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、前記スチールコードは、螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線の外側にＮ本（Ｎ＝３〜８）の側素線を撚り合わせて配置し、かつ前記芯素線の外接円及び前記側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす偏平構造を有し、前記芯素線の捩じれ方向が前記側素線の撚り方向と同一であり、前記芯素線の癖付けピッチＰｃが前記側素線の撚りピッチＰｓよりも大きいことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
6. 前記芯素線の癖付けピッチＰｃが前記側素線の撚りピッチＰｓに対してＰｃ＝ｎ×Ｐｓの関係（ｎ：２以上の整数）を満足することを特徴とする請求項５に記載の空気入りラジアルタイヤ。
7. 前記芯素線の素線径が０．２０ｍｍ〜０．４５ｍｍであることを特徴とする請求項５又は請求項５に記載の空気入りラジアルタイヤ。
8. 前記芯素線と前記側素線が同一素線径を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
   

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