JP2008057063A - 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しながら、芯素線と側素線との接触を回避し、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】 ベルト層６に使用されるスチールコード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１２の外接円Ｃ１２がそれぞれ楕円形状をなす偏平構造を有し、側素線１２の外接円Ｃ１２の長径Ｄｌと短径Ｄｓとの比が１．１≦Ｄｌ／Ｄｓ≦２．０の範囲にある。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、側素線１２の撚りピッチＰ１２は芯素線１１の癖付けピッチ１１に対して実質的に５倍であり、芯素線１１の中心点Ｏは側素線１２の外接円Ｃ１２の径寸法に対して実質的に１／５倍の径寸法を持つ楕円軌道ＣＯの上にある。
【選択図】 図３

Description

本発明は、１＋５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しながら、芯素線と側素線との接触を回避し、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、偏平加工時に芯素線と側素線との接触が避けられないため、コード径が大きくなる傾向があり、その結果として、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。また、芯素線と側素線とが接触していると、スチールコードをゴム補強材として用いたときに素線同士の擦れによって素線の表面に傷が形成され、耐久性の点でも好ましくない。

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、ゴムとコードとの複合体の厚さを低減することが可能であるが、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しながら、芯素線と側素線との接触を回避し、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該芯素線と同一素線径を有する５本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、前記側素線の外接円の長径Ｄｌと短径Ｄｓとの比が１．１≦Ｄｌ／Ｄｓ≦２．０の範囲にあ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、前記側素線の撚りピッチが前記芯素線の癖付けピッチに対して実質的に５倍であり、前記芯素線の中心点が前記側素線の外接円の径寸法に対して実質的に１／５倍の径寸法を持つ楕円軌道上にある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該芯素線と同一素線径を有する５本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、前記側素線の外接円の長径Ｄｌと短径Ｄｓとの比が１．１≦Ｄｌ／Ｄｓ≦２．０の範囲にあるスチールコードであって、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、前記側素線の撚りピッチが前記芯素線の癖付けピッチに対して実質的に５倍であり、前記芯素線の中心点が前記側素線の外接円の径寸法に対して実質的に１／５倍の径寸法を持つ楕円軌道上にあることを特徴とするものである。

本発明では、１＋５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、側素線の撚りピッチを芯素線の癖付けピッチに対して実質的に５倍とし、芯素線の中心点を側素線の外接円の径寸法に対して実質的に１／５倍の径寸法を持つ楕円軌道上に配置することにより、偏平化処理を行う際に側素線間への芯素線の割り込みを生じさせ、芯素線と側素線との接触を少なくすることができる。これにより、１×６構成のスチールコードと同様のゴム浸透性を確保し、コードとゴムとの間の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コード径の増大を抑え、更には素線同士の擦れを防止することができる。

また、側素線の内側には芯素線を配置しているため、１×６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。

上記撚り構造において、側素線の撚りピッチは芯素線の癖付けピッチに対して５倍とすることが理想であるが、製造上の誤差は許容される。側素線の撚りピッチの許容される誤差範囲は、芯素線の癖付けピッチに対して５倍の値の９５％〜１０５％とする。一方、芯素線の中心点は側素線の外接円の径寸法に対して１／５倍の径寸法を持つ楕円軌道上にあることが理想であるが、製造上の誤差は許容される。楕円軌道の径寸法の許容される誤差範囲は、側素線の外接円の径寸法に対して１／５倍の値の９５％〜１０５％とする。

本発明において、芯素線の素線径は０．２０ｍｍ〜０．４５ｍｍであることが好ましい。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平面図であり、図４はその断面図である。なお、図３は素線配置の理解を容易にするために素線を細く描写した状態を示すものである。図３及び図４に示すように、スチールコード１０は、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、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、側素線１２の撚りピッチＰ１２は芯素線１１の癖付けピッチＰ１１に対して約５倍であり、芯素線１１の中心点Ｏは側素線１２の外接円Ｃ１２の径寸法に対して約１／５倍の径寸法を持つ楕円軌道ＣＯの上に存在している。つまり、楕円軌道ＣＯは側素線１２の外接円Ｃ１２と相似関係にあり、その短径ｄｓと長径ｄｌがそれぞれ側素線１２の外接円Ｃ１２の短径Ｄｓと長径Ｄｌの約１／５倍である。

上記スチールコード１０においては、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り、しかも側素線１２，１２間への芯素線１１の割り込みを生じ易くなる。これは、側素線１２の撚りピッチＰ１２と芯素線１１の癖付けピッチＰ１１との比、及び、楕円軌道ＣＯにて規定される芯素線１１の振幅に基づいて、図３に示すように、芯素線１１が側素線１２に対して平行に配置されるからである。このような割り込み構造は、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Ｐ１１と側素線１２の撚りピッチＰ１２とが上記関係を満たしていない場合には生じない。

上記構成により、１×６構成のスチールコードと同様のゴム浸透性を確保し、スチールコード１０の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コード径の増大を抑え、更には素線同士の擦れを防止することができる。

ここで、側素線１２の外接円Ｃ１２の短径Ｄｓと長径Ｄｌとの比は、１．１≦Ｄｌ／Ｄｓ≦２．０の関係に設定する。つまり、Ｄｌ／Ｄｓ≧１．１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Ｄｌ／Ｄｓ≦２．０の関係を満足するものとする。

側素線１２の外接円Ｃ１２の短径Ｄｓは、素線径ｄに対して、２．５ｄ＜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の長径Ｄｌは、素線径ｄに対して、３．６ｄ＜Ｄｌ＜３．９ｄの関係にすると良い。つまり、Ｄｌ＞３．６ｄとすることで芯素線１１及び側素線１２の間隔を確保し、ゴム浸透性を高めることができる。但し、コードのバラケを防止するために３．９ｄ＞Ｄｌ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り、素線同士の擦れが生じ難いため耐久性が良好である。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。

螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線（ｄ＝０．２５ｍｍ）の外側に該芯素線と同一素線径を有する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、芯素線の癖付け構造、芯素線の癖付けピッチＰ１１、側素線の撚りピッチＰ１２、芯素線の癖付けピッチＰ１１と側素線の撚りピッチＰ１２との比、芯素線の中心点が通る楕円軌道の長径ｄｌと側素線の外接円の長径Ｄｌとの比、側素線の外接円の長径Ｄｌと短径Ｄｓとの比を表１のように種々異ならせた実施例１〜３及び比較例１〜３のスチールコードを用意した。対比のため、比較例４として、６本の素線（ｄ＝０．２５ｍｍ）を撚り合わせてなる１×６構成のスチールコードを用意した。表１の芯素線の癖付け構造について、「螺旋同一」は螺旋状の癖付けを施した芯素線の捩じれ方向が側素線の撚り方向と同一であることを意味し、「螺旋逆向」は螺旋状の癖付けを施した芯素線の捩じれ方向が側素線の撚り方向と逆向きであることを意味する。

これら実施例１〜３及び比較例１〜４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、該スチールコードを分解し、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１〜３及び比較例１〜４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：２６５／７０Ｒ１５）を製作し、ドラム走行後のスチールコードの素線表面傷を評価した。即ち、２万ｋｍの室内耐久走行後、タイヤのベルト層からスチールコードを取り出し、素線を分解して表面傷の個数を計測した。評価結果は、芯素線表面傷が無い場合を「無」で示し、側素線２０ピッチ分のコード長さ当たりの芯素線表面傷の個数が２５０個未満である場合を「微」で示し、２５０〜３００個である場合を「少」で示し、３００個超である場合を「多」で示した。

この表１から明らかなように、実施例１〜３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１〜３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ドラム走行後のスチールコードの素線表面傷が僅かであった。

一方、比較例１〜３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ドラム走行後のスチールコードの素線表面傷が実施例１〜３に比べて多くなっていた。また、比較例３のスチールコードはゴム浸透率も不十分であった。

次に、螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線（ｄ＝０．３７ｍｍ）の外側に該芯素線と同一素線径を有する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、芯素線の癖付け構造、芯素線の癖付けピッチＰ１１、側素線の撚りピッチＰ１２、芯素線の癖付けピッチＰ１１と側素線の撚りピッチＰ１２との比、芯素線の中心点が通る楕円軌道の長径ｄｌと側素線の外接円の長径Ｄｌとの比、側素線の外接円の長径Ｄｌと短径Ｄｓとの比を表２のように設定した実施例４及び比較例５〜６のスチールコードを用意した。対比のため、比較例７として、６本の素線（ｄ＝０．３７ｍｍ）を撚り合わせてなる１×６構成のスチールコードを用意した。表２の芯素線の癖付け構造について、「螺旋同一」は螺旋状の癖付けを施した芯素線の捩じれ方向が側素線の撚り方向と同一であることを意味し、「平面波」は芯素線に平面波の癖付けを施したことを意味する。

これら実施例４及び比較例５〜７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４及び比較例５〜７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、実車走行後の外径成長とスチールコードの素線表面傷を評価した。即ち、５万ｋｍのフィールド走行後、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７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。また、走行後のタイヤのベルト層からスチールコードを取り出し、素線を分解して表面傷の個数を計測した。評価結果は、芯素線表面傷が無い場合を「無」で示し、側素線２０ピッチ分のコード長さ当たりの芯素線表面傷の個数が２５０個未満である場合を「微」で示し、２５０〜３００個である場合を「少」で示し、３００個超である場合を「多」で示した。

この表２から明らかなように、実施例４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７）に比べて初期伸び率が小さいものであった。また、実施例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走行に伴う外径成長が少なく、実車走行後のスチールコードの素線表面傷が僅かであった。

一方、比較例５〜６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実車走行後のスチールコードの素線表面傷が実施例４に比べて多くなっていた。また、比較例６のスチールコードはゴム浸透率も不十分であった。

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平面図である。 図３に示すスチールコードの断面図である。

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
ＣＯ 楕円軌道

Claims (4)

1. 螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線の外側に該芯素線と同一素線径を有する５本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、前記側素線の外接円の長径Ｄｌと短径Ｄｓとの比が１．１≦Ｄｌ／Ｄｓ≦２．０の範囲にあ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、前記側素線の撚りピッチが前記芯素線の癖付けピッチに対して実質的に５倍であり、前記芯素線の中心点が前記側素線の外接円の径寸法に対して実質的に１／５倍の径寸法を持つ楕円軌道上にあることを特徴とするゴム補強用スチールコード。
2. 前記芯素線の素線径が０．２０ｍｍ〜０．４５ｍｍであ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. 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該芯素線と同一素線径を有する５本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、前記側素線の外接円の長径Ｄｌと短径Ｄｓとの比が１．１≦Ｄｌ／Ｄｓ≦２．０の範囲にあるスチールコードであって、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、前記側素線の撚りピッチが前記芯素線の癖付けピッチに対して実質的に５倍であり、前記芯素線の中心点が前記側素線の外接円の径寸法に対して実質的に１／５倍の径寸法を持つ楕円軌道上にあることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
4. 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３に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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