JP2014100994A - 空気入りタイヤ、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コード断面がコンパクトでカーカスプライを軽量化しうるという束撚り構造のコードの利点を確保しながら、しかも耐久性の低下、及び初期伸度の増加を招くことなく、ゴム浸透性を向上させる。
【解決手段】 カーカスコードは、１本のコア素線からなるコアの回りで撚り合わされる３本のシース素線からなる内のシース部と、その回りで撚り合わされる８〜９本のシース素線からなる外のシース部とを具える。内のシース部の撚り方向及び撚りピッチＰｉは、外のシース部の撚り方向及び撚りピッチＰｏと同一である。内のシース部の撚り張力Ｆｉは、外のシース部の撚り張力Ｆｏの０．５〜１．５倍、コア素線の直径ｄ１は、シース素線の直径ｄ２の０．１５５倍より大かつ０．４１４倍より小である。
【選択図】図２

Description

本発明は、カーカスコードにスチールコードを用いた空気入りタイヤ、及びその製造方法に関する。

重荷重用タイヤのカーカスコードとして、３／８構造のスチールコードが広く採用されている。この３／８構造のスチールコードは、図５に示すように、３本の素線ａを撚り合わせたコアＡと、このコアＡの周囲に８本の素線ａを撚り合わせた１層のシースＢとから構成されるとともに、前記シースＢの撚り方向及び撚りピッチを、前記コアＡの撚り方向及び撚りピッチと同一としている。

この３／８構造では、１１本の素線を束ねて撚り合わせた所謂束撚り構造（１×１１構造）と同様、コードを最もコンパクトに形成できる。しかもコード内で素線ａの位置がランダムに入れ替わらないため、断面形状及び素線の配置が長さ方向にほぼ一定であり、従って、束撚り構造に比して曲げ剛性等のコード物性が長さ方向に安定するというメリットがある。

しかしながら前記３／８構造は、素線ａ同士が密接しているため、コード内にゴムが侵入し難い。その結果、走行や外傷によって水分がコード内に入り込み、錆の発生、及びコードとゴムとの接着性の低下などを誘発させるという問題がある。

そのため、例えば下記の特許文献１、２には、撚り合わせ前の素線ａに型付けを施し、素線ａ、ａ間に隙間を設けることにより、ゴム浸透性を高めることが提案されている。しかしこの場合、型付けによって素線ａにダメージを受けるため、コードの耐久性を低下させる傾向を招く。

又、コアＡの撚り張力、又はシースＢの撚り張力を減じた所謂オープン撚りとし、これによって素線ａ、ａ間に隙間を設けることも提案されている。しかしこの場合、コードの初期伸度が上昇するため、コードを平行に引き揃えたコード配列体に、カレンダロールを用いてゴムをトッピングする際、コードや素線の整列状態が悪くなって、トッピング作業性やトッピング品質を低下させるという傾向を招く。

特開平０５−３３２７７号公報 実開平０４−６０５９０号公報

そこで本発明は、カーカスコードにおいて、３／８構造とほぼ同等の利点を発揮しながら、しかも素線への型付け、及び初期伸度の上昇を招くことなく、コード内へのゴムの浸透性を向上させることができ、タイヤの耐久性を高めてタイヤ更生などに大きく貢献しうる空気入りタイヤ、及びその製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本願請求項１の発明は、スチール製のカーカスコードを有しトレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスプライからなるカーカスを具える空気入りタイヤであって、
前記カーカスコードは、１本のコア素線からなるコアと、前記コア素線よりも太い１１〜１２本のシース素線からなるシースとから形成され、
かつ前記シースは、前記コアの回りで撚り合わされる３本のシース素線からなる内のシース部と、前記内のシース部の回りで撚り合わされる８〜９本のシース素線からなる外のシース部とからなるとともに、
前記内のシース部の撚り方向及び撚りピッチＰｉは、前記外のシース部の撚り方向及び撚りピッチＰｏと同一、
しかも前記内のシース部の撚り張力Ｆｉは、前記外のシース部の撚り張力Ｆｏの０．５〜１．５倍、
かつ前記コア素線の直径ｄ１は、前記シース素線の直径ｄ２の０．１５５倍より大かつ０．４１４倍より小であることを特徴としている。

また請求項２では、前記シース素線の直径ｄ２は、０．０８〜０．２５ｍｍであることを特徴としている。

また請求項３の発明は、スチール製のカーカスコードを有しトレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスプライからなるカーカスを具える空気入りタイヤの製造方法であって、
前記カーカスコードは、
１本のコア素線からなるコアの回りで、３本のシース素線を撚り張力Ｆｉにて撚り合わせて内のシース部を形成する第１の撚り段階と、
前記内のシース部の回りで、８〜９本のシース素線を撚り張力Ｆｏにてしかも前記内のシース部と同じ撚り方向かつ同じ撚りピッチで撚り合わせて外のシース部を形成する第２の撚り段階とを有する撚り行程によって形成されるとともに、
前記コア素線の直径ｄ１は、前記シース素線の直径ｄ２の０．１５５倍より大かつ０．４１４倍より小であり
しかも前記第１の撚り段階の前記撚り張力Ｆｉは、前記第２の撚り段階の撚り張力Ｆｏの０．５〜１．５倍であることを特徴としている。

また請求項４では、前記第１の撚り段階の後に、第２の撚り段階が行われることを特徴としている。

本発明は叙上の如く、カーカスコードが、１本のコア素線からなるコアと、その回りで撚り合わされる３本のシース素線からなる内のシース部と、その回りで撚り合わされる８〜９本のシース素線からなる外のシース部とから形成されるとともに、前記内のシース部の撚り方向及び撚りピッチを、外のシース部の撚り方向及び撚りピッチと同一とした１＋３／８構造、或いは１＋３／９構造を具える。

しかも前記カーカスコードでは、コア素線の直径ｄ１が、シース素線の直径ｄ２の０．１５５倍より大かつ０．４１４倍より小に設定される。そのため、素線に型付けを行うことなく、内のシース部のシース素線間に隙間を安定して形成することができる。従って、コード内へのゴム浸透性を高めることができ、しかも、素線への型付けによるコード耐久性の低下を回避しうる。なお直径ｄ１が直径ｄ２の０．１５５倍以下の場合には、シース素線間に隙間が確保されなくなる。又０．４１４倍を越えた場合にも、内のシース部のシース素線間に、外のシース部のシース素線が落ち込んでしまうため、ゴム浸透性への効果を低下させる。又コア素線は、引っ張り弾性以外のコード物性に対して殆ど寄与しないため、コア素線は、前記範囲内がコード質量の不必要な増加を抑える上でも０．４１４倍未満であるのが好ましい。

又前記カーカスコードでは、内のシース部の撚り張力Ｆｉを、外のシース部の撚り張力Ｆｏの０．５〜１．５倍の範囲としている。そのため、コードの初期伸度を低く維持でき、トッピング作業性やトッピング品質の低下を回避しうる。

本発明の空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 カーカスコードの断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はコア素線の直径とシース素線の直径との比の上限、下限を説明する断面図である。 カーカスコードの形成方法を説明する概念図である。 従来の３／８構造のカーカスコードの内部構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６を少なくとも具える。本例では、前記空気入りタイヤ１が、トラック、バス用等の重荷重用タイヤである場合が示される。

前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５゜〜９０゜の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間に跨るトロイド状のプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを具える。又前記ビード部４には、前記ビードコア５から半径方向外方に向かってのびる断面図三角形状のビードエーペックスゴム８が配置され、ビード部４からサイドウォール部３にかけて補強される。

又前記カーカス６の半径方向外側、かつトレッド部２の内部には、ベルト層７が配される。前記ベルト層７は、複数枚のベルトプライから形成され、本例では、カーカス側からトレッド面に向かって順に配される第１〜第４の合計４枚のベルトプライ７Ａ〜７Ｄから形成される場合が示される。前記第１のベルトプライ７Ａは、ベルトコードを例えばタイヤ周方向に対して４５〜７０度程度の角度で配列するとともに、第２〜４のベルトプライ７Ｂ〜７Ｄは、例えば１０〜３５度程度の角度でベルトコードを配列している。又第２、第３のベルトプライ７Ｂ、７Ｃ間ではタイヤ周方向に対するコードの傾斜方向が相違する。

本例では、前記ベルトプライ７Ａ〜７Ｄのうち、第２のベルトプライ７Ｂが最も幅広であり、トレッド面とほぼ並行に配される。これに対して、第１、第３のベルトプライ７Ａ、７Ｃは、第２のベルトプライ７Ｂよりも例えば５〜１５ｍｍ程度巾狭であり、これにより、プライ端での応力集中を緩和し、プライ端剥離を抑制している。

次に、前記カーカスコードは、図２に示すように、１本のコア素線１０ａからなるコア１０と、前記コア素線１０ａよりも太い１１〜１２本のシース素線１１ａからなるシース１１とからなるスチールコード１２によって形成される。

具体的には、前記シース１１は、前記コア１０の回りで撚り合わされる３本のシース素線１１ａからなる内のシース部１１ｉと、前記内のシース部１１ｉの回りで撚り合わされる８〜９本のシース素線１１ａからなる外のシース部１１ｏとから形成される。前記内のシース部１１ｉの撚り方向及び撚りピッチＰｉは、前記外のシース部１１ｏの撚り方向及び撚りピッチＰｏと同一である。即ち、スチールコード１２は１＋３／８構造、或いは１＋３／９構造を具える。

前記図２では、便宜上、内のシース部１１ｉのシース素線１１ａと、外のシース部１１ｏのシース素線１１ａとで断面模様を違えて図示していが、それぞれ同じ素線で形成されている。又、シース素線１１ａには、撚り合わされる前の状態で型付けされていない非型付け素線が用いられる。

前記コア素線１０ａの直径ｄ１は、前記シース素線１１ａの直径ｄ２の０．１５５倍より大かつ０．４１４倍より小に設定されている。従って、素線に型付けを行うことなく、内のシース部１１ｏのシース素線１１ａ間に、隙間ｈを安定して形成することができる。そのため、コード内へのゴム浸透性を高めうるとともに、型付けによる素線のダメージを回避してコード耐久性の低下を抑制することができる。

前記直径ｄ１が直径ｄ２の０．１５５倍以下の場合、図３（Ａ）に示すように、内のシース部１１ｏのシース素線１１ａ間に隙間ｈを確保することができなくなる。逆に、前記直径ｄ１が直径ｄ２の０．４１４倍以上になると、図３（Ｂ）に示すように、内のシース部１１ｉのシース素線１１ａ間に、外のシース部１１ｏのシース素線１１ａ（一点鎖線で示す。）が落ち込んでしまう恐れが生じる。この場合、シース素線１１ａ間の隙間が減じてゴム浸透性を低下させる。又コア素線１０ａが太くなってコード質量を不必要に増加させる。このような観点から、前記直径ｄ１、ｄ２の比（ｄ１／ｄ２）の下限値は０．２以上が好ましく、又上限値は０．４以下が好ましい。

又、スチールコード１２では、前記内のシース部１１ｉの撚り張力Ｆｉは、前記外のシース部１１ｏの撚り張力Ｆｏの０．５〜１．５倍である。前記撚り張力Ｆｉ、Ｆｏは、周知の如く、シース素線１１ａを撚り合わす際に、シース素線１１ａに掛ける張力である。前記撚り張力Ｆｉが撚り張力Ｆｏの０．５倍を下回る、或いは１．５倍を上回る場合には、引っ張り初期において、撚り張力の小さいシース素線１１ａの伸びが過大となるなど、コードの初期伸度が大きくなる。その結果、スチールコード１２の配列体にゴムをトッピングしてカーカスプライ材料を形成する際、スチールコード１２の整列状態が悪くなって、トッピング作業性やトッピング品質を低下させる傾向を招く。このような観点から、前記撚り張力Ｆｉ、Ｆｏの比Ｆｉ／Ｆｏの下限値は０．６以上が好ましく、又上限値は１．２以下が好ましい。

又、スチールコード１２では、前記シース素線１１ａの直径ｄ２は、０．０８〜０．２５ｍｍの範囲が好ましい。前記直径ｄ２が０．０８ｍｍを下回る場合、カーカスコード（スチールコード１２）としてのコード強力が不足傾向となり、必要なタイヤ強度をうるために、コード打ち込み数の増加、或いはプライ枚数の増加を招くという不利が生じる。逆に、直径ｄ２が０．２５ｍｍを上回る場合、コードの柔軟性が低下し、耐疲労性が減じるなどコード耐久性を減じるという不利を招く。

次に、前記空気入りタイヤ１の製造方法を説明する。この製造方法では、カーカスコードの形成方法以外、従来的な種々のタイヤ製造方法が好適に採用できる。従って、以下に、カーカスコードの形成方法のみを説明する。

前記カーカスコードの形成方法では、図４に示すように、第１の撚り段階Ｋ１と、第２の撚り段階Ｋ２とを有する撚り行程を具える。前記第１の撚り段階Ｋ１では、１本のコア素線１０ａからなるコア１０の回りで、３本のシース素線１１ａを撚り張力Ｆｉにて撚り合わせ、これにより内のシース部１１ｉを形成する。

又第２の撚り段階Ｋ２では、前記内のシース部１１ｉの回りで、８〜９本のシース素線１１ａを、撚り張力Ｆｏにてしかも前記内のシース部１１ｉと同じ撚り方向かつ同じ撚りピッチにて撚り合わせ、これにより外のシース部１１ｏを形成する。このように内外のシース部１１ｉ、１１ｏにて撚り方向、及び撚りピッチを同一とするため、束撚り構造と同様のコンパクトな素線配列としながら、コード内での素線位置の入れ替わりを防止でき、コード物性を長さ方向に安定させることができる。

この時、前記第１の撚り段階Ｋ１の後に、第２の撚り段階Ｋ２を行うことが、コード内での素線位置の入れ替わりを、確実に防止する上で好ましい。

又前記コア素線１０ａの直径ｄ１は、シース素線１１ａの直径ｄ２の０．１５５倍より大かつ０．４１４倍より小であり、又第１の撚り段階Ｋ１の前記撚り張力Ｆｉは、前記第２の撚り段階Ｋ２の撚り張力Ｆｏの０．５〜１．５倍である。なおシース素線１１ａの撚りピッチＰｉ、Ｐｏは、従来のコードと同様１０〜２０ｍｍの範囲が好適である。又前記撚り張力Ｆｉ、Ｆｏの一方は、２００〜３００Ｎ／mm2が好適である。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

本発明の効果を確認すべく、表１の仕様で試作したカーカスコード（スチールコード）を用いた重荷重用タイヤ（タイヤサイズ１１Ｒ２２．５）を作成し、前記カーカスコードのゴム浸透性、初期伸度、走行後の強度保持率を測定し、互いに比較した。表１のカーカスコードの仕様以外は、各タイヤとも同仕様である。ベルト層及びカーカスの共通の仕様は以下のとうりである。
・ベルト層
プライ数：４枚、
コード：スチールコード
コード角：＋５０度／＋１８度／−１８度／−１８度、
コード打込み数：４０本／５ｃｍ、
・カーカス
プライ数：１枚、
コード：表１に記載、
コード角：９０度、
コード打込み数：３５本／５ｃｍ

又、タイヤ形成前のカーカスコードのコード強力（破断強度）、及びカーカスプライの単位面積当たりの質量（プレップ質量）を測定し、比較している。

（１）コード強力：
タイヤ形成前のカーカスコードに対して、ＪＩＳ Ｇ３５１０の「スチールタイヤコード試験方法」に準拠して引っ張り試験を行った。そして、コード１本当たりの切断荷重を測定し、コード強力（破断強度）として評価した。表１の値は１０本のコードにおける平均値である。

（２）プレップ質量：
タイヤ形成前のカーカスプライの単位面積当たりの質量を測定し、従来例１を１００とする指数で表示した。数値が低いほど軽量である。

（３）ゴム浸透性：
試供タイヤからカーカスコードをトッピングゴムが付着した状態で取り出し、その表面からできる限りゴムを除去した後、コード断面からナイフを入れて、隣り合う２本のシース素線を除去する。そして、除去された２本のシース素線とコア素線との間に形成されている空隙にゴムが完全に充墳されている部分の長さを約１０ｃｍに亘って測定し、ゴムが充填されている部分の長さの全長さに対する比率をもってゴム浸透率とした。表１の値は１０本のコードにおける平均値である。

（４）走行後の強度保持率：
タイヤを約２０万ｋｍ走行させた後、タイヤを解体してカーカスコードを取り出し、走行前の破断強度を１００とする指数で表示している。数値が大きいほど良好である。表１の値は１０本のコードにおける平均値である。

（５）初期伸度：
試供タイヤから取り出したカーカスコードに対し、４９．０Ｎの加重をかけたときのコードの伸び率から、２．５Ｎの荷重をかけたときのコードの伸び率を引いた値を示す。数値が低いほど、初期伸度が低く良好である。

表の如く実施例のコードは、コード断面がコンパクトでカーカスプライを軽量化しうるという束撚り構造のコード（従来例１）の利点を確保しながら、しかも型付け素線を用いることによる耐久性（強度保持率）の低下、及びオープン撚りとすることによる初期伸度の増加を招くことなく、ゴム浸透性を向上しうることが確認できる。

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６ａ カーカスプライ
１０ コア
１０ａ コア素線
１１ シース
１１ａ シース素線
１１ｉ 内のシース部
１１ｏ 外のシース部
Ｋ１ 第１の撚り段階
Ｋ２ 第２の撚り段階

Claims (4)

1. スチール製のカーカスコードを有しトレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスプライからなるカーカスを具える空気入りタイヤであって、
   前記カーカスコードは、１本のコア素線からなるコアと、前記コア素線よりも太い１１〜１２本のシース素線からなるシースとから形成され、
   かつ前記シースは、前記コアの回りで撚り合わされる３本のシース素線からなる内のシース部と、前記内のシース部の回りで撚り合わされる８〜９本のシース素線からなる外のシース部とからなるとともに、
   前記内のシース部の撚り方向及び撚りピッチＰｉは、前記外のシース部の撚り方向及び撚りピッチＰｏと同一、
   しかも前記内のシース部の撚り張力Ｆｉは、前記外のシース部の撚り張力Ｆｏの０．５〜１．５倍、
   かつ前記コア素線の直径ｄ１は、前記シース素線の直径ｄ２の０．１５５倍より大かつ０．４１４倍より小であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記シース素線の直径ｄ２は、０．０８〜０．２５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. スチール製のカーカスコードを有しトレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスプライからなるカーカスを具える空気入りタイヤの製造方法であって、
   前記カーカスコードは、
   １本のコア素線からなるコアの回りで、３本のシース素線を撚り張力Ｆｉにて撚り合わせて内のシース部を形成する第１の撚り段階と、
   前記内のシース部の回りで、８〜９本のシース素線を撚り張力Ｆｏにてしかも前記内のシース部と同じ撚り方向かつ同じ撚りピッチで撚り合わせて外のシース部を形成する第２の撚り段階とを有する撚り行程によって形成されるとともに、
   前記コア素線の直径ｄ１は、前記シース素線の直径ｄ２の０．１５５倍より大かつ０．４１４倍より小であり
   しかも前記第１の撚り段階の前記撚り張力Ｆｉは、前記第２の撚り段階の撚り張力Ｆｏの０．５〜１．５倍であることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
4. 前記第１の撚り段階の後に、第２の撚り段階が行われることを特徴とする請求項３記載の空気入りタイヤの製造方法。

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