JP2014177225A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 型付けが施された複数本のフィラメントを撚り合わせた構造を有するスチールコードをベルト層の補強コードとして用いるにあたって、コード内部へのゴム浸透性を改善して耐久性を改善することを可能にした空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】 複数本の補強コードを含むベルト層６を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層６の補強コードとして、型付けが施された複数本のフィラメント１１，１２を撚り合わせた構造を有し、最外層に含まれる１本のフィラメント１２ａの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）がその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対してＴ₁≧４２００−２０００ｄ₁の関係を満たし、最外層に含まれる他のフィラメント１２ｂの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対してＴ₂≦３８００−２０００ｄ₂の関係を満たすスチールコードを用いる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、型付けが施された複数本のフィラメントを撚り合わせた構造を有するスチールコードをベルト層の補強コードとして用いた空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、コード内部へのゴム浸透性を改善して耐久性を改善することを可能にした空気入りラジアルタイヤに関する。

空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層の補強コードとして、複数本のフィラメントを撚り合わせた構造を有するスチールコード（例えば、特許文献１〜３参照）が使用されている。

一般に、ベルト層に使用される汎用のスチールコードはタイトコードであり、コード内部へのゴム浸透率が低いため、コード内部に水分が滲み込むと、その水分がスチールコードの長手方向に沿って伝播し、広い範囲で錆が成長し、その結果として、空気入りラジアルタイヤの耐久性が低下するという問題がある。

これに対して、各フィラメントに型付けを施し、その型付け率を大きくすることによりゴム浸透性を改善することができる。しかしながら、各フィラメントの型付け率を大きくしたとしても、フィラメントが整然と配列されたスチールコードにおいてはフィラメント間に必ずしも十分な隙間が形成されない。そのため、スチールコードの各フィラメントに型付けを施しても、ゴム浸透性の改善効果が十分に得られず、空気入りラジアルタイヤの耐久性を十分に改善することができないのが現状である。

特開２０００−２７３７７８号公報 特開２００１−１１７８３号公報 特開２００１−２８８６８５号公報

本発明の目的は、型付けが施された複数本のフィラメントを撚り合わせた構造を有するスチールコードをベルト層の補強コードとして用いるにあたって、コード内部へのゴム浸透性を改善して耐久性を改善することを可能にし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空気入りラジアルタイヤは、複数本の補強コードを含むベルト層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルト層の補強コードとして、型付けが施された複数本のフィラメントを撚り合わせた構造を有し、最外層に含まれる１本のフィラメントの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）がその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対してＴ₁≧４２００−２０００ｄ₁の関係を満たし、最外層に含まれる他のフィラメントの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対してＴ₂≦３８００−２０００ｄ₂の関係を満たすスチールコードを用いたことを特徴とするものである。

本発明者は、型付けが施された複数本のフィラメントを撚り合わせた構造を有するスチールコードについて鋭意研究した結果、最外層に含まれる１本のフィラメントの引張強度Ｔ₁を選択的に高くし、最外層に含まれる他のフィラメントの引張強度Ｔ₂を低くすることにより、これらフィラメントに対して撚り線に先駆けて一律のプレフォーミング加工を施した場合であっても、高い引張強度Ｔ₁を有するフィラメントは癖が付き難いことから、引張強度Ｔ₁，Ｔ₂の相違に起因してフィラメントの型付け率が相違し、その結果、フィラメント間に隙間が形成されることを知見し、本発明に至ったのである。

即ち、本発明では、ベルト層の補強コードとして、型付けが施された複数本のフィラメントを撚り合わせた構造を有するスチールコードを採用するにあたって、最外層に含まれる１本のフィラメントの引張強度Ｔ₁を選択的に高くし、最外層に含まれる他のフィラメントの引張強度Ｔ₂を低くすることにより、最外層のフィラメント間に隙間が形成されるので、コード内部へのゴム浸透性を改善し、空気入りラジアルタイヤの耐久性を改善することができる。

しかも、フィラメントの引張強度Ｔ₁，Ｔ₂の相違を利用して最外層のフィラメント間に隙間を形成することが可能であるので、フィラメント毎に異なる度合いのプレフォーミング加工を行う必要はなく、スチールコードの生産性を低下させるという不都合を生じることもない。

本発明において、ベルト層のスチールコードはｎ本（Ｎ＝２〜３）のフィラメントを撚り合わせたコアとｍ本（ｍ＝２〜８）のフィラメントを撚り合わせたシースとからなるｎ＋ｍ構造を有するものとすることができる。この場合、最外層はｍ本のフィラメントで構成される。また、ベルト層のスチールコードはＮ本（Ｎ＝３〜６）のフィラメントを撚り合わせた１×Ｎ構造を有するものとすることができる。この場合、最外層はＮ本のフィラメントで構成される。

上記スチールコードの同一層内のフィラメントは同一の素線径及び同一の型付けピッチを有することが好ましい。この場合、最外層に含まれる１本のフィラメントの引張強度Ｔ₁を選択的に高くすることで、最外層のフィラメント間に隙間を効果的に形成し、コード内部へのゴム浸透性を改善することができる。

最外層において引張強度Ｔ₁を有するフィラメントの型付け率は引張強度Ｔ₂を有するフィラメントの型付け率よりも小さいことが好ましく、更には、最外層において引張強度Ｔ₁を有するフィラメントの型付け率は引張強度Ｔ₂を有するフィラメントの型付け率の８０％〜９５％の範囲にあることが好ましい。これにより、最外層のフィラメント間に隙間を効果的に形成し、コード内部へのゴム浸透性を改善することができる。

上記スチールコードにおいて、引張強度Ｔ₁は４２００ＭＰａ以下であることが好ましい。これにより、スチールコードの撚り線工程におけるフィラメントの破断を防止し、スチールコードの生産性の低下を回避することができる。

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。 本発明で使用されるｎ＋ｍ構造を有するスチールコードの一例を示す断面図である。 本発明で使用される１×Ｎ構造を有するスチールコードの一例を示す断面図である。 スチールコードの型付けされたフィラメントを示す側面図である。

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間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含むカーカス層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。

また、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が埋設されている。これらベルト層６はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、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において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば２０°〜６０°の範囲に設定されている。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層６の補強コードとして、後述するｎ＋ｍ構造又は１×Ｎ構造を有するスチールコードが使用されている。

図２は本発明で使用されるｎ＋ｍ構造を有するスチールコードを示すものである。図２に示すように、スチールコード１０は、ｎ本（ｎ＝２〜３）のフィラメント１１を撚り合わせたコアと、該コアの周囲にてｍ本（ｍ＝２〜８）のフィラメント１２を撚り合わせたシースとから構成されている。図２において、スチールコード１０は３本のフィラメント１１を撚り合わせたコアと６本のフィラメント１２を撚り合わせたシースとを含んでいる。コアとシースの撚り方向は互いに逆であると良い。このようなｎ＋ｍ構造を有するスチールコード１０において、ｍ本のフィラメント１２からなるシースが最外層を構成する。

ｎ本のフィラメント１１及びｍ本のフィラメント１２には撚り線に先駆けてスパイラル状の型付けが施されている。また、最外層に含まれる１本のフィラメント１２ａ（斜線付き）の引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）はその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対してＴ₁≧４２００−２０００ｄ₁の関係を満たし、最外層に含まれる他のフィラメント１２ｂの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対してＴ₂≦３８００−２０００ｄ₂の関係を満たしている。なお、コアを構成するフィラメント１１も引張強度Ｔ₂の条件を満足することが望ましい。これらフィラメント１１，１２の引張強度は、スチールの炭素含有量や伸線加工度に基づいて適宜調整することが可能である。

上述した空気入りラジアルタイヤでは、ベルト層６の補強コードとして、型付けされたｎ本のフィラメント１１を撚り合わせたコアと型付けされたｍ本のフィラメント１２を撚り合わせたシースとからなるｎ＋ｍ構造を有するスチールコード１０を採用するにあたって、最外層に含まれる１本のフィラメント１２ａの引張強度Ｔ₁を選択的に高くし、その他のフィラメント１２ｂの引張強度Ｔ₂を低くしているので、フィラメント１２ａ，１２ｂに対して撚り線に先駆けて一律のプレフォーミング加工を施した場合であっても、高い引張強度Ｔ₁を有するフィラメント１２ａは癖が付き難いことから、引張強度Ｔ₁，Ｔ₂の相違に起因してフィラメント１２ａ，１２ｂの型付け率が相違し、最外層のフィラメント１２間に隙間が形成される。これにより、スチールコード１０の内部へのゴム浸透性を改善し、空気入りラジアルタイヤの耐久性を改善することができる。

しかも、フィラメント１２ａ，１２ｂの引張強度Ｔ₁，Ｔ₂の相違を利用して最外層のフィラメント１２間に隙間を形成することが可能であるので、フィラメント１２ａ，１２ｂに対して異なる度合いのプレフォーミング加工を行う必要はなく、スチールコード１０の生産性を低下させることもない。

ここで、最外層に含まれる１本のフィラメント１２ａの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）はその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対してＴ₁≧４２００−２０００ｄ₁の関係を満たすことが必要であるが、この引張強度Ｔ₁が４２００−２０００ｄ₁（ＭＰａ）よりも小さいと、スチールコード１０の内部へのゴム浸透性を改善する効果が不十分になる。引張強度Ｔ₁は４２００ＭＰａ以下であることが望ましい。これにより、スチールコード１０の撚り線工程におけるフィラメント１２ａの破断を防止し、スチールコード１０の生産性の低下を回避することができる。一方、最外層に含まれる他のフィラメント１２ｂの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）はその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対してＴ₂≦３８００−２０００ｄ₂の関係を満たすことが必要であるが、この引張強度Ｔ₂が３８００−２０００ｄ₂（ＭＰａ）よりも大きいとスチールコード１０の内部へのゴム浸透性を改善する効果が不十分になる。引張強度Ｔ₂はスチールコード１０の補強性能を確保するために２０００ＭＰａ以上であることが望ましい。

図３は本発明で使用される１×Ｎ構造を有するスチールコードを示すものである。図３に示すように、スチールコード２０は、Ｎ本（ｎ＝３〜６）のフィラメント１２を撚り合わせた１×Ｎ構成を有している。図３において、スチールコード２０は３本のフィラメント１２を含んでいる。このような１×Ｎ構造を有するスチールコード２０において、Ｎ本のフィラメント１２が最外層を構成する。

Ｎ本のフィラメント１２には撚り線に先駆けてスパイラル状の型付けが施されている。また、最外層に含まれる１本のフィラメント１２ａ（斜線付き）の引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）はその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対してＴ₁≧４２００−２０００ｄ₁の関係を満たし、最外層に含まれる他のフィラメント１２ｂの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対してＴ₂≦３８００−２０００ｄ₂の関係を満たしている。

このような１×Ｎ構造を有するスチールコード２０を空気入りラジアルタイヤのベルト層６に用いた場合にも、ｎ＋ｍ構造を有するスチールコード１０を用いた場合と同様の効果が得られる。つまり、ベルト層６の補強コードとして、型付けされたＮ本のフィラメント１２からなるスチールコード２０を採用するにあたって、最外層に含まれる１本のフィラメント１２ａの引張強度Ｔ₁を選択的に高くし、その他のフィラメント１２ｂの引張強度Ｔ₂を低くしているので、引張強度Ｔ₁，Ｔ₂の相違に起因してフィラメント１２ａ，１２ｂの型付け率が相違し、最外層のフィラメント１２間に隙間が形成される。これにより、スチールコード２０の内部へのゴム浸透性を改善し、空気入りラジアルタイヤの耐久性を改善することができる。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、スチールコード１０，２０の同一層内のフィラメントは同一の素線径及び同一の型付けピッチを有することが好ましい。つまり、ｎ＋ｍ構造のスチールコード１０においては、コアを構成する全てのフィラメント１１が同一の素線径及び同一の型付けピッチを有し、シースを構成する全てのフィラメント１２が同一の素線径及び同一の型付けピッチを有するのが良い。１×Ｎ構造のスチールコード２０においては、全てのフィラメント１２が同一の素線径及び同一の型付けピッチを有するのが良い。このような構造を有するスチールコード１０，２０において、最外層に含まれる１本のフィラメント１２ａの引張強度Ｔ₁を選択的に高くすることで、最外層のフィラメント１２間に隙間を効果的に形成し、スチールコード１０，２０の内部へのゴム浸透性を改善することができる。

なお、スチールコード１０，２０を構成するフィラメント１１，１２の素線径は、特に限定されるものではないが、ベルト層６の補強コードとして好適な補強効果を得るために、０．２０ｍｍ〜０．４０ｍｍの範囲から適宜選択することができる。

スチールコード１０，２０において、最外層にて引張強度Ｔ₁を有するフィラメント１２ａの型付け率は引張強度Ｔ₂を有するフィラメント１２ｂの型付け率よりも小さいことが好ましい。より具体的には、最外層にて引張強度Ｔ₁を有するフィラメント１２ａの型付け率は引張強度Ｔ₂を有するフィラメント１２ｂの型付け率の８０％〜９５％の範囲にあると良い。フィラメント１２ａ，１２ｂに対して一律のプレフォーミング加工を施した場合、フィラメント１２ａ，１２ｂの型付け率は引張強度Ｔ₁，Ｔ₂に応じて変化するが、その型付け率を上記関係にすることより、最外層のフィラメント１２間に隙間を効果的に形成し、スチールコード１０，２０の内部へのゴム浸透性を改善することができる。

上記型付け率は、スチールコード１０，２０の外径Ｄ（図２及び図３参照）と、スチールコード１０，２０から取り出されたフィラメント１２の波高ｈ（図４参照）とを求めたとき、ｈ／Ｄ×１００％により算出される。

タイヤサイズ１１Ｒ２２．５で、４層のベルト層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層側から数えて１番目及び４番目のベルト層の構造を共通にする一方で、カーカス層側から数えて２番目及び３番目のベルト層の補強コードだけを異ならせた従来例１、実施例１〜３及び比較例１〜３のタイヤを製作した。

即ち、従来例１、実施例１〜３及び比較例１〜３において、２番目及び３番目のベルト層の補強コードとして、３本のコアフィラメントと６本のシースフィラメントとからなる３＋６構造のスチールコードを使用した。従来例１ではスチールコードを標準フィラメントで構成する一方で、実施例１〜３及び比較例１〜３では標準フィラメントの少なくとも一部を高強力フィラメントに置き換えた。高強力フィラメントの本数、各フィラメントの素線径、各フィラメントの引張強度、最外層フィラメントの型付け率は表１のように設定した。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、錆成長距離及びタイヤ耐久性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

錆成長距離：
各試験タイヤのトレッド部の１箇所にドリルでベルト層に到達する穴を形成し、その試験タイヤをトラックに装着して３００時間の実車走行を行った後、トレッドゴムを剥がしてベルト層を露出させ、ドリル穴からの錆成長距離を測定した。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど錆成長距離が短いことを意味する。つまり、この指数値が小さいほどベルト層を構成するスチールコードのゴム浸透性が良好であることを意味する。

タイヤ耐久性：
各試験タイヤのトレッド部の１箇所にドリルでベルト層に到達する穴を形成し、その試験タイヤをトラックに装着して３００時間の実車走行を行った後、試験タイヤをリムサイズ２２．５×７．５０のホイールに組み付けて室内ドラム試験機に装着し、空気圧８００ｋＰａ、荷重２９．４２ｋＮ、速度８１ｋｍ／ｈの条件にて走行試験を開始し、２４時間毎に荷重を２０％ずつ増加させ、タイヤが故障するまでの走行距離を計測した。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐久性が優れていることを意味する。

表１から明らかなように、実施例１〜３のタイヤは、従来例１との対比において、ベルト層を構成するスチールコードの内部へのゴム浸透性が改善された結果、錆成長距離が小さく耐久性を改善することができた。なお、実施例３は、最外層に配置された高強力フィラメントの引張強度が高いためスチールコードの生産性が低下する傾向が見られた。

これに対して、比較例１のタイヤは、最外層に２本の高強力フィラメントを配置した結果、コード形状が崩れ過ぎてタイヤ耐久性が悪化していた。比較例２のタイヤは、最外層の全てのフィラメントを高強力フィラメントとしたため、ゴム浸透性の改善効果が得られなかった。比較例３のタイヤは、最外層よりも内側のコアに高強力フィラメントを配置したため、コード形状が崩れ過ぎてタイヤ耐久性が悪化していた。

次に、タイヤサイズ２０５／６５Ｒ１５で、２層のベルト層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、これらベルト層の補強コードだけを異ならせた従来例１１、実施例１１〜１３及び比較例１１〜１２のタイヤを製作した。

即ち、従来例１１、実施例１１〜１３及び比較例１１〜１２において、ベルト層の補強コードとして、５本のフィラメントを撚り合わせた１×５構造のスチールコードを使用した。従来例１１ではスチールコードを標準フィラメントで構成する一方で、実施例１１〜１３及び比較例１１〜１２では標準フィラメントの少なくとも一部を高強力フィラメントに置き換えた。高強力フィラメントの本数、各フィラメントの素線径、各フィラメントの引張強度、最外層フィラメントの型付け率は表２のように設定した。

これら試験タイヤについて、上述の評価方法により、錆成長距離及びタイヤ耐久性を評価し、その結果を表２に併せて示した。但し、錆成長距離及びタイヤ耐久性の評価結果は、従来例１１を１００とする指数にて示した。

表２から明らかなように、実施例１１〜１３のタイヤは、従来例１１との対比において、ベルト層を構成するスチールコードの内部へのゴム浸透性が改善された結果、錆成長距離が小さく耐久性を改善することができた。なお、実施例１３は、最外層に配置された高強力フィラメントの引張強度が高いためスチールコードの生産性が低下する傾向が見られた。

これに対して、比較例１１のタイヤは、最外層に２本の高強力フィラメントを配置した結果、コード形状が崩れ過ぎてタイヤ耐久性が悪化していた。比較例１２のタイヤは、最外層の全てのフィラメントを高強力フィラメントとしたため、ゴム浸透性の改善効果が得られなかった。

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 ｎ＋ｍ構造のスチールコード
２０ １×Ｎ構造のスチールコード
１１，１２ フィラメント

Claims (7)

1. 複数本の補強コードを含むベルト層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルト層の補強コードとして、型付けが施された複数本のフィラメントを撚り合わせた構造を有し、最外層に含まれる１本のフィラメントの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）がその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対してＴ₁≧４２００−２０００ｄ₁の関係を満たし、前記最外層に含まれる他のフィラメントの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対してＴ₂≦３８００−２０００ｄ₂の関係を満たすスチールコードを用いたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記スチールコードがｎ本（Ｎ＝２〜３）のフィラメントを撚り合わせたコアとｍ本（ｍ＝２〜８）のフィラメントを撚り合わせたシースとからなるｎ＋ｍ構造を有することを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記スチールコードがＮ本（Ｎ＝３〜６）のフィラメントを撚り合わせた１×Ｎ構造を有することを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記スチールコードの同一層内のフィラメントは同一の素線径及び同一の型付けピッチ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空気入りラジアルタイヤ。
5. 前記最外層において引張強度Ｔ₁を有するフィラメントの型付け率が引張強度Ｔ₂を有するフィラメントの型付け率よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
6. 前記最外層において引張強度Ｔ₁を有するフィラメントの型付け率が引張強度Ｔ₂を有するフィラメントの型付け率の８０％〜９５％の範囲にあ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. 前記引張強度Ｔ₁が４２００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。

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