JP3529875B2 - ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りラジアルタイヤ - Google Patents
ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りラジアルタイヤInfo
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Description
業用ベルト等のゴム物品の補強材として使用されるスチ
ールコード及びこのスチールコードからなるカーカスを
骨格とする空気入りラジアルタイヤに関し、特に耐久性
の向上をはかろうとするものである。
型例である空気入りタイヤ、中でもトラック、バスまた
はライトトラックなどに供する重荷重用タイヤのカーカ
スプライには、2層あるいは3層に撚り合わせた、いわ
ゆる多層撚りコードを用いるのが通例である。
には、その補強材であるスチールコードに曲げ変形が発
生するため、このコードを構成する各フィラメント間に
フレッティング摩耗が生じて、フィラメントの断面積が
不可避に減少してコード強力は低下していくのが一般的
である。
断面積の減少が激しければ、そのフィラメントは衝撃引
張り、繰り返し曲げに対して破断を起こしやすくなる。
そして一旦、一部のフィラメントが破断すると、残る他
のフィラメントの引張り応力が増大し、コードの疲労破
壊が促進される。従って、コードの耐久性を向上するに
は、フィラメントの一部が先行して早期に破断すること
を避けることが有効であり、コードを構成するフィラメ
ントの強力低下は一様であることが望ましい。
チールコードにおける、フレッティング摩耗によるフィ
ラメント断面積の減少を均一にかつ緩やかに進行させて
強力低下を各フィラメントで均等にすることによって、
コードの耐久性を向上しようとするものである。
を解決するため、特に重荷重用タイヤに用いる多層撚り
構造のコード、中でも3+9+15+1構造のコードに
ついて、このコードをカーカスに使用したタイヤの走行
に伴うカーカスプライコードの強力低下の原因を、調査
した。その結果、コード最外層のフィラメントの強力低
下が極めて大きいこと、この強力低下の主要因が、この
種コードにおいてフィラメント間の拘束を確保するため
に必要とされる、コード外周にスパイラル状に巻付ける
ラップフィラメントと最外層のフィラメントとのフレッ
ティング摩耗であることを見出すに到った。
れによるフレッティング摩耗を回避したコードについて
調査したところ、ラップフィラメントによるフレッティ
ング摩耗は勿論なくなり、最外層フィラメントの強力低
下は抑制できたが、一方で、ラップフィラメントがなく
なったために、コードの拘束性が低下し、コードを極端
に曲げるとフィラメントがばらける結果、一部のフィラ
メントが異常入力により破断に到る現象が認められ、コ
ードの破断寿命はラップフィラメントを付加したコード
に比べて大幅に低下した。従って、ラップフィラメント
を省略したコードにおいて極端な曲げ入力によるコード
寿命の低下を防止するためには、コードを構成するフィ
ラメントの拘束が必要であることが明らかになった。
ないと、例えばタイヤのカーカスプライとなるトリート
材において、反りやねじれが生じて、特にグリーンタイ
ヤの組み立て作業性を著しく阻害することも問題とな
る。すなわち、平行配列した多数本のスチールコードを
ゴム被覆したトリート材は、所定長さに裁断したものを
接合してカーカスプライやベルトプライとして供する
が、ラップフィラメントによる拘束がないコードを用い
ると、上記裁断後のトリート材切断部が上方または下方
に反ったり、切断部の角のみが反ってねじれとなる現象
が生じる。すると、トリート材の運搬中に反りやねじれ
が引っ掛かり運搬が阻害され、またトリート材同士の接
合が不可能になるため、グリーンタイヤの組み立て精度
は低下し、その作業性も低下する。従って、この場合も
コードを構成するフィラメントの拘束が必要になるので
ある。
すなわち、この発明は、3本のスチールフィラメントか
らなるコアのまわりに、波形の型付けを施した9本のス
チールフィラメントによる第1シースを撚り合わせ、さ
らに第1シースのまわりに、波形の型付けを施した15
本のスチールフィラメントによる第2シースを第1シー
スとは逆向きに撚り合わせて成り、第1シースのフィラ
メントに型付けた波形における振幅H1 および第1シー
スの理想直径D1 の比H1 /D1 で定義される第1シー
スフィラメントの型付け率F1 と、第2シースのフィラ
メントに型付けた波形における振幅H2 および第2シー
スの理想直径D2 の比H2 /D2 で定義される第2シー
スフィラメントの型付け率F2 とが、0.75〜0.9
5の範囲でかつF1 <F2 を満足することを特徴とする
ゴム物品補強用スチールコードである。
メントは撚り角を持つので、コードの軸方向と直交する
コードの断面形状は、円に近い楕円形状であるが、これ
を円とみなし、以下の式により各シースの直径を算出し
たものを理想直径とする。
を、1対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを
骨格とした空気入りラジアルタイヤにおける、該カーカ
スを構成するコードに適用してなるものである。
強用スチールコードの断面を示す。図に斜線で示した3
本のスチールフィラメントが中心基本構造をなすコア1
であり、このコア1のまわりに互いに隣接して配列し
た、9本のスチールフィラメントで同軸層をなす第1シ
ース2を撚合わせ、さらに第1シース2のまわりに15
本のスチールフィラメントを第1シース2の撚り方向と
逆向きに撚り合わせた、第2シース3をそなえる。
るフィラメントは、図2に示すような波形の型付けを施
してなり、とくに第1シース2のまわりに第2シース3
を撚り合わせる際の作業性を向上するとともに、撚り合
わせ後のコードにおけるフィラメント間の拘束を確保し
ている。
のフィラメントに施す型付けは、第1シースのフィラメ
ントに型付けた波形における振幅H1 および第1シース
の理想直径D1 の比H1 /D1 で定義される第1シース
フィラメントの型付け率F1と、第2シースのフィラメ
ントに型付けた波形における振幅H2 および第2シース
の理想直径D2 の比H2 /D2 で定義される第2シース
フィラメントの型付け率F2 とが、0.75〜0.95
の範囲でかつF1 <F2 を満足することが肝要である。
ば図3に示すタイヤ構造において、カーカス4に適用す
ることができる。なお、図3において、5はカーカス4
のクラウン部を覆うベルト層、6はベルト層5上に配置
したトレッド部および7はビードコアである。
下、中でも最外層シースのフィラメント強力の低下は、
例えばタイヤの転動中に、ラップフィラメントと最外層
シースのフィラメントとの間で生じるフレッティング摩
耗によるものである。すなわち、ラップフィラメントと
最外層シースのフィラメントとの接触面積が小さいた
め、単位面積当たりの接触圧は大きくなり、フレッティ
ング摩耗が生じる。
接地域内のカーカスプライコードにねじれが生じるが、
このねじれが最外層シースの撚りがほぐれる方向に生じ
ると、ラップフィラメントが最外層シースのフィラメン
トと逆方向に巻付けられている場合、ラップフィラメン
トにはシースフィラメントの撚りが締まる向きにねじれ
が生じるため、ラップフィラメントとシースフィラメン
トとは相互に逆向きに移動することになる。両者間での
接触圧が大きい上に、このような逆向きの動きがある
と、ラップフィラメントとの接触による最外層シースの
フィラメントの断面積減少が進行し、その結果強力低下
が不可避に生じる。
トを除去すると、この最外層シースのフィラメントの強
力低下は回避される。しかしながら、各シースの撚り方
向が同じコードにおいては、先に述べた大曲げ入力が生
じると、フィラメントがばらける結果、一部のフィラメ
ントが異常入力により破断に到り、結局はコード寿命の
低下は改善されないのである。
した3+9+15構造の層撚りコードにおいて、第1シ
ースの撚り方向と、第2シースの撚り方向を逆向きにす
ると、第2シースフィラメントがその内側の第1シース
フィラメントを拘束するので、ラップフィラメントと同
等の効果を得られる。しかも、第2シースフィラメント
による拘束は、ラップフィラメントによる拘束に比べ
て、拘束を担うフィラメントの本数が多くかつ撚りピッ
チが長いため、フィラメント間の接触圧は低くなり、フ
レッティング摩耗によるフィラメントの強力低下も問題
にならない程度となる。
じれに対しては、ねじれの向きが第2シースの撚り方向
と同一であれば当然問題とならない。一方、第2シース
フィラメントの撚り方向と逆向きにねじれが加わると、
第2シース内側の第1シースは撚りが締まる方向にねじ
れるため、第1シースの撚りが戻る動きに対する抑止力
となって働く結果、第2シースに対する拘束力となる。
従って、第1シースおよび第2シースは相互に拘束力を
及ぼすことになり、コードの各シースにおけるフィラメ
ント間の拘束が維持されるのである。
トの型付け率F1 および第2シースフィラメントの型付
け率F2 が0.75〜0.95、より好ましくは0.8
5〜0.95の範囲で、かつF1 <F2 の関係を満足す
ることによって、コード内の拘束がより確実にかつ強固
なものになり、コード単体のねじれに対する安定性、す
なわちねじれにくさやほぐれにくさも、より改善され
る。
ら、工場での作業性の改善にも有効である。なぜなら、
上述したように、コードの拘束が適正でないと、コード
がねじれやすくなって、コードにゴムをコーティングし
たトリート材に反りやねじれが生じ、製品不良率の増加
や生産性の低下を招くためである。
等で提案されている、最外層シースのフィラメント間に
設けた隙間にゴムが浸透するようにした、いわゆるゴム
ペネ構造のコードは、最外層にゴムによる拘束が加わ
り、大曲げ入力時のコード寿命は伸びる傾向にあるが、
ゴムペネ構造にするためのシース内のフィラメント間に
できた隙間によって、シース内で細密に撚られている場
合に比べ、フレッティング摩耗の範囲が大きくなり、コ
ード耐久性の観点から好ましいとは言えず、腐食疲労性
も低下する傾向にある。
1シースとの撚り方向を異ならせることによる相互締め
つけの効果は、2層撚りコードにおいても存在するが、
コアとシースのフィラメント本数の差が大きいため、シ
ースの撚り戻しを抑制する力が少なく、上記効果が小さ
い。
ぐためには表面歪みを低減することがより好ましい。こ
こで、一般にフィラメントの表面歪みεは、ε=D/2
R(D:フィラメント径、R:コードを曲げた時の曲率
半径)で近似される。つまり、一定の曲げ入力Rの下で
表面歪みεを低減するためには、フィラメント径Dをで
きるだけ細くすることが好ましい。
スプライにかかる極端な曲げ入力に対してもフィラメン
トを破断させないためには、この発明による効果を加味
したコードにおいて、フィラメント径を0.220mm
未満とすることが好ましい。一方、フィラメント径の下
限は、生産性および生産コストの観点から0.150m
mとすることが好ましい。また、できるだけ線径を細く
しかつ必要なコード強力を確保するためには、フィラメ
ントの単位断面積あたりの坑張力が330kgf/mm
2 以上となる、いわゆる高強力鋼材を用いることが好ま
しい。
を、図3に示したタイヤのカーカスプライに、打ち込み
数:22.0本/5cmのトリートとして適用し、タイ
ヤサイズ:1000R2016PRのトラックバス用ラ
ジアルタイヤを試作した。かくして得られたタイヤにつ
いて、そのコード強力保持率、フィラメント破断率、フ
レッティング深さおよび工場作業性をそれぞれ調査し
た。その結果を表1および2に併記する。
イヤに内圧:8kgf/cm2 を充填後に、JIS10
0%荷重の下に速度:60km/hで走行させ、100
000km毎にトレッドを更生して300000kmま
で走行させた後、各試作タイヤを解剖して、カーカスよ
りゴム付スチールコードのサンプルを取出し、インスト
ロン引張り試験機で引張り強さを測定し、この測定値を
タイヤに適用する前のコードの引張り強さと対比してコ
ード強力保持率(%)を算出した。この算出結果は、比
較例1の結果を100としたときの指数で示し、コード
強力保持率の低下度合の小さいものほど指数は大きくな
る。
圧:1kgf/cm2 を充填後に、10000kmをド
ラム走行させ、その後タイヤのカーカスから10本のコ
ードを取り出して、その中で破断していたフィラメント
の本数をコード10本分のフィラメント本数に対して百
分率表示したものをフィラメント破断率とした。この数
値は小さいほど好ましく、10%以下がとくに好まし
い。
と同じ条件でのドラム走行を100000km行ったの
ちタイヤからカーカスコード1本の各シースから素線を
2本ずつ取り出し、タイヤの中心から両側に13cm±
2cmの範囲において、図4に示すフレッティング摩耗
によるフィラメント径の減少量Df を測定し、その最大
値を比較した。数値が小さいほど好ましく、特に20μ
m以下が望ましい。
ち撚り工程からタイヤが完成するまでの各工程における
トリート材での不良発生率及び生産性を3段階評価した
ものであり、○が問題なし、△が一部問題あり(例え
ば、コンベア上を運ばれるトリート材が運搬中に引っ掛
かり、作業員が運搬を補佐する必要が生じた。)、×が
問題あり(例えば、トリート材がタイヤ成形機などに引
っ掛かって作業を遅滞させたり、トリート材同士の接合
不良がグリーンタイヤの組み立て精度を低下した。)を
示す。
は、ラップフィラメントによる拘束があるため工場作業
性が良好である反面、フレッティング深さが大きくなっ
ているのがわかる。また、比較例2および5は、フレッ
ティング深さは小さくなる反面工場作業性に劣り、比較
例3の2層撚りコードでは、コアとシースの撚りを異方
向としても、その効果は小さいことがわかる。さらに、
比較例7および8は、シースフィラメントの型付け率が
適合しないため、とくに工場作業性に劣る結果となっ
た。
れば、最外層シースのフィラメントとスパイラルフィラ
メントとのフレッティング摩耗が解消され、コード内の
フィラメントの強力低下が均等にかつ緩やかに進むた
め、コードの寿命が向上する。従って、このコードで補
強したゴム物品、例えばタイヤの耐久性を向上すること
ができる。
る。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 3本のスチールフィラメントからなるコ
アのまわりに、波形の型付けを施した9本のスチールフ
ィラメントによる第1シースを撚り合わせ、さらに第1
シースのまわりに、波形の型付けを施した15本のスチ
ールフィラメントによる第2シースを第1シースとは逆
向きに撚り合わせて成り、第1シースのフィラメントに
型付けた波形における振幅H1 および第1シースの理想
直径D 1 の比H1 /D1 で定義される第1シースフィラ
メントの型付け率F1 と、第2シースのフィラメントに
型付けた波形における振幅H2 および第2シースの理想
直径D2 の比H2 /D2 で定義される第2シースフィラ
メントの型付け率F2 とが、0.75〜0.95の範囲
でかつF1 <F2 を満足することを特徴とするゴム物品
補強用スチールコード。 - 【請求項2】 第1シースフィラメントの型付け率F1
および第2シースフィラメントの型付け率F2 が0.8
5〜0.95である請求項1に記載のゴム物品補強用ス
チールコード。 - 【請求項3】 直径が0.150mm以上0.220m
m未満および抗張力が330kgf/mm2 以上のフィ
ラメントを用いる請求項1または2に記載のゴム物品補
強用スチールコード。 - 【請求項4】 1対のビード部間でトロイド状に延びる
カーカスを骨格とした空気入りラジアルタイヤであっ
て、該カーカスを構成するコードに、請求項1に記載の
スチールコードを適用してなる空気入りラジアルタイ
ヤ。
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